1．绪论 1
1．1 铁路发展历史简介 3
1．2 铁路系统简介 6
1．3 机车车辆动态模拟方法 8
1．4 本书的主要内容 10
2．国内外机车车辆整车试验台 15
2．1 铁路机车车辆试验的必要性和优越性 17
2．2 机车车辆试验台的发展历史和试验台模式 18
2．3 国内外主要机车车辆整车试验台介绍 22
2．3.1 慕尼黑滚动振动试验台 23
2．3.2 那不勒斯滚动试验台 27
2．3.3 东京滚动试验台（RTRI） 31
2．3.4 普韦布洛滚动试验台（TTC） 33
2．3.5 青岛滚、振试验台 34
3．机车车辆整车滚动振动试验台研制 39
3．1 机车车辆动态运行模拟的最佳方案 41
3．1.1 试验台基本方案 41
3．1.2 激振谱 43
3．1.3 轨道谱应用分析 45
3．2 成都机车车辆滚动振动试验台总体设计 45
3．2.1 必要性 45
3．2.2 试验要求和总体方案 47
3．2.3 滚动振动试验台系统介绍 48
3．3.1 考虑滚轮三维耦合运动的设计 55
3．3 滚动振动试验台的关键技术 55
3．3.2 考虑滚轮的高速重载运行的设计 56
3．3.3 中间齿轮联轴器的设计 57
3．3.4 试验台基础设计 57
3．4 滚动振动试验台动力特性的验证 59
3．4.1 试验台满足400 km/h模拟运行速度的要求 59
3．4.2 试验台的频响特性满足激振要求 60
3．4.3 系统传递精度满足要求 63
3．4.4 滚动振动试验台的应用情况 63
4．机车车辆参数测定方法 69
4．1.1 车体重心和重量测定 71
4．1 车体参数测定 71
4．1.2 车体转动惯量测定 73
4．2 转向架悬挂参数测定方法 76
4．2.1 轴箱定位刚度测定 76
4．2.2 二系悬挂刚度的测定 77
4．2.3 心盘、旁承回转摩擦力矩测试 78
4．2.4 转向架相对摩擦系数的测定 78
4．2.5 转向架抗菱刚度测定 79
4．3 机车车辆参数测定综合试验台 79
4．4 机车车辆参数测定举例 80
4．4.1 车体参数测定 81
4．4.2 转向架悬挂参数测定 82
5．机车车辆动力学性能台架试验方法 87
5．1 试验准备 89
5．1.1 试验台和被试车条件 89
5．1.2 轨道谱的准备 90
5．1.3 轨道不平顺谱的反演 94
5．1.4 试验速度 100
5．2 试验和评估方法 102
5．2.1 运动稳定性试验 102
5．2.2 运行响应试验 104
5．2.3 机车车辆曲线通过模拟试验 109
5．2.4 机车车辆悬挂自振特性试验 111
5．2.5 机车车辆车体振动模态的试验 112
6．轮轮接触关系 115
6．1 轮轨接触关系基础 117
6．1.1 轮轨接触几何关系 117
6．1.2 轮轨接触几何关系的特征参数 118
6．1.3 轮轨接触状态 121
6．1.4 典型轮轨型面 121
6．1.5 轮轨型面设计原则 123
6．2 轮轨（轮）接触几何关系计算 124
6．2.1 平面轮轨和轮轮接触几何关系 125
6．2.2 空间轮轮接触几何关系 128
6．2.3 轮轮接触几何关系的计算 137
6．2.4 轮轮、轮轨接触工况的接触几何关系比较 142
6．2.5 轮轮接触工况的接触斑蠕滑系数计算 144
6．2.6 接触点区轮轮（轨）曲面间距计算 148
7．轮对运动方程及机车车辆系统非线性稳定性 153
7．1 轮轮接触蠕滑率计算 155
7．2 轮对方程 158
7．3 机车车辆非线性运动稳定性 163
7．3.1 非线性运动稳定性理论 163
7．3.2 机车车辆非线性稳定性举例 165
7．4 机车车辆运动稳定性试验台试验 169
7．4.1 机车车辆运动稳定性极限环图的形式 169
7．4.2 机车车辆运动稳定性试验台试验实例 170
8．轮轨关系动态模拟 177
8．1 轮轨蠕滑力试验 179
8．1.1 试验装置 180
8．1.2 纵、横向蠕滑力测试及计算结果 181
8．2 脱轨试验 186
8．2.1 单轮对脱轨分析 187
8．2.2 单轮对脱轨试验和仿真计算 189
8．3 黏着试验 191
8．3.1 试验装置和试验方法 193
8．3.2 试验结果 196
8．4 波浪形磨耗试验 201
8．4.1 试验装置 203
8．4.2 试验系统固有特性测试 204
8．4.3 试验结果 205
9．机车车辆试验台试验与数值仿真 215
9．1 重载低动力作用货车试验和理论研究 217
9．1.1 重载低动力作用货车试验台试验研究 218
9．1.2 重载低动力作用货车仿真计算 221
9．1.3 转8A型转向架改进方案动力学性能研究 229
9．2 提速机车车辆运动稳定性试验和分析计算比较 238
9．2.1 200 km/h衡广铁路豪华客车稳定性试验和计算结果比较 239
9．2.2 SS8型电力机车稳定性试验和计算分析 239
9．2.3 120 km/h集装箱快运平车试验研究和计算分析 240
9．3 250 km/h高速客车车辆运行平稳性试验 241
9．4 车辆自振特性试验 243
10．机车车辆试验台试验误差分析 249
10．1 运动稳定性试验的误差分析 251
10．1.1 定性分析 251
10．1.2 准高速客车试验结果误差分析 252
10．1.3 试验台状态对运动稳定性试验结果的影响 257
10．2 运行平稳性试验的误差分析 262
10．2.1 定性分析 262
10．2.2 实车分析 263
10．2.3 滚动振动试验台弹性对车辆垂向振动的影响分析 264
10．3 曲线模拟误差分析 269
11．比例车辆模型试验台试验分析 273
11．1 基本相似比例 275
11．2 DLR比例模型转向架试验台和相似关系 276
11．2.1 滚动试验台结构介绍 277
11．2.2 相似关系的确定 278
11．2.3 试验结果和理论分析比较 280
11．3 MMU比例模型车辆转向架试验台和相似关系 283
11．3.1 滚动试验台试验系统介绍 283
11．3.2 相似比例分析 284
11．3.3 1∶5车辆非线性模型稳定性性能及误差分析 288
11．3.4 试验台蛇行试验 290
12．受电弓-接触网系统动态模拟研究 293
12．1 受电弓-接触网系统数学模型 296
12．1.1 接触网模型 296
12．1.2 受电弓模型 300
12．2 受电弓-接触网系统仿真研究 306
12．2.1 接触线弛度和不平顺的表述方法 306
12．2.2 接触线弛度对受流的影响 307
12．2.3 接触线表面不平顺对受流的影响 309
12．2.4 减小接触线表面不平顺对接触受流影响的措施 310
12．3 受电弓接触网系统混合模拟研究 312
12．3.1 试验设备 313
12．3.2 试验结果 315
12．4 接触网动应力仿真研究 322
12．4.1 动应力计算方法 323
12．4.2 接触网模型 324
12．4.3 动应力计算结果 324
12．4.4 试验验证 327
12．5 主动受电弓研究 329
12．5.1 控制系统数学模型的建立 329
12．5.2 控制器的设计 330
12．5.3 仿真结果分析 331
13．列车系统动力学仿真 337
13．1 列车动力学研究现状 339
13．2 新列车动力学建模方法 341
13．3 列车动力学模型 345
13．3.1 纵向车钩力的计算 346
13．3.2 横向车钩力的计算 346
13．3.3 垂向车钩力的计算 348
13．4 列车动力学仿真软件TPLTrain 348
13．5 （旅客）列车动力学仿真结果分析 351
13．5.1 模型参数和计算条件 351
13．5.2 列车中前后车动力学仿真结果的比较 353
13．5.3 列车与车辆曲线通过性能的比较 354
13．6 （货物）列车动力学仿真结果分析 355
13．6.1 计算模型 355
13．6.2 运动稳定性 355
13．6.3 运行平稳性 357
13．6.4 曲线通过性能 358
14．机车车辆虚拟样机 365
14．1 机车车辆虚拟样机平台框架 368
14．2 机车车辆虚拟样机设计平台的结构及流程分析 370
14．2.1 机车车辆虚拟样机设计平台总的要求及结构体系 370
14．2.2 机车车辆虚拟样机设计平台各模块的具体要求 374
14．3 虚拟样机研究实例：基于虚拟样机技术的受电弓-接触网系统研究 381
14．3.1 受电弓三维设计和基本性能分析 382
14．3.2 接触网模型和振型 384
14．3.3 弓网耦合模型和耦合振动 384
14．3.4 接触网动应力 386
15．高速列车动态模拟研究的发展 391
15．1 机车车辆动力学研究与铁路技术的关系 393
15．2 高速列车基础力学问题 395
15．3 高速列车研究中的课题 398
15．4 机车车辆动态模拟技术的发展 405
15．4.1 机车车辆和线桥隧、弓网系统耦合作用 405
15．4.2 机车车辆综合性能优化和参数的全局优化 406
15．4.3 机车车辆参数的敏感度分析 408
15．4.4 机车车辆零部件的弹性考虑 409
15．4.5 机车车辆频变悬挂参数的考虑 410
15．4.6 气流作用对机车车辆运动的影响 411
15．5 机车车辆试验技术的发展趋势 412