华东交通大学车辆工程导论赵怀瑞列车系统动力学
车辆—轨道垂向系统的统一模型及其耦合动力学原理
车辆—轨道垂向系统的统一模型及其耦合动力学原理示例文章篇一：哎呀，这题目对我这个小学生来说也太难懂啦！什么“车辆—轨道垂向系统”，什么“耦合动力学原理”，这都是啥呀？我就想啊，车辆不就是我们平常坐的公交车、小汽车吗？轨道不就是火车跑的铁轨吗？可这垂向系统又是啥呢？难道是说车和轨道上下的关系？就好像我和我的好朋友一起跳绳，我俩的动作得配合好，不然绳子就会打结。
车和轨道是不是也得配合好，不然车就会颠得厉害，甚至还可能出危险呢？老师给我们讲这个的时候，我看好多同学都一脸懵。
我就偷偷问同桌：“你能听懂吗？”他摇摇头说：“这比做数学题还难！”我又想，这会不会就像搭积木，每一块积木都得放对地方，要不然整个房子就搭不起来。
车和轨道是不是也是这样，每个部分都得在正确的位置，发挥正确的作用，这样车才能跑得又快又稳？我回家问爸爸，爸爸说：“这可复杂啦，就像一个大拼图，每一块都不能错。
”我还是不太懂，又问：“那为啥要研究这个呀？”爸爸笑着说：“要是不研究清楚，火车出轨了咋办？”我心里一惊，这可太可怕啦！那这个统一模型是不是就是把车和轨道当成一个整体来研究，找出它们之间的规律？就像我们做游戏要知道规则一样。
可这耦合动力学原理，到底是啥呢？我感觉自己的脑袋都要想破啦！难道是说车和轨道之间有一种神秘的力量在互相影响？就像我考了好成绩，妈妈会高兴，妈妈高兴了会给我做好吃的，这是不是也有点像耦合呀？哎呀，我真希望自己能快点长大，能一下子就明白这些复杂的东西！我觉得研究这个的科学家们可真厉害，能搞懂这么难的东西，一定花了好多好多的心思。
反正我觉得，弄清楚这个车辆—轨道垂向系统的统一模型及其耦合动力学原理太重要啦，能让我们坐的车更安全，出行更放心！示例文章篇二：哎呀呀，这题目也太难了吧！对于我一个小学生来说，“车辆—轨道垂向系统的统一模型及其耦合动力学原理”，这听起来就像外星语言一样！我想想啊，车辆，那不就是我们平常坐的汽车、火车啥的嘛。
车辆系统动力学pdf
车辆系统动力学
车辆系统动力学是汽车理论的一个重要研究方向，它主要研究汽车的动态性能，包括动力性、燃油经济性、操纵稳定性、形式平顺性和通过性等。
运用系统方法及现代控制理论，结合实例分析，可以对车辆动力学模型进行建立、计算机仿真、动态性能分析和控制器设计。
此外，汽车系统动力学也会讨论受汽车发动机、传动系统、制动系统影响的驱动动力学和制动动力学。
在研究中，汽车被视为一个动态系统，对其行为进行深入研究，讨论其数学模型和响应。
其目的是研究汽车受到的各种力以及这些力与汽车运动之间的相互关系，找出汽车主要性能的内在规律和联系，提出汽车设计参数选取的原则和依据。
同时，《汽车系统动力学》这本教材也提供了丰富的理论知识和实践应用案例。
华东交通大学 车辆工程导论第一周 车辆工程专业概述
列车制动
车辆系统 动力学基础
……
互换性与技术测量
机械制造基础
公 共 基 础 课 平 台
机车车辆制造工艺与装置
机车车辆检修与运用管理
课后思考作业
您毕业后想从事什么工作？
如何满足本专业的毕业要求？
合理制定自己的职业规划！
有规划的人生叫蓝图，有目标的人生叫航行。
列车外形谱系化设计—shiren77@
二、车辆工程专业发展历程
1、发展历程
1839年6月3日，虎门
1840年6月28 ~1842.8月27
二、车辆工程专业发展历程
1、发展历程
二、车辆工程专业发展历程
1、发展历程
列强来中国为了什么？
二、车辆工程专业发展历程
1、发展历程
/bencandy.php?fid=99&aid=1292
二、车辆工程专业发展历程
金达(1896.5.4)上书说：“目下中国所急需者，首在多储
人才……”“今朝廷业经定意推广铁路，核计目下人才虽修 路六百里亦不敷用。既乏人才，仅靠外国员司办理诚非得计， 而办工撙节，成路迅速实难专靠洋工程师数人。” 吴调卿(1896.11)程文朝廷说：“铁路自创办以来，先开
一、车辆工程专业内涵
2、车辆工程
车辆工程
/item/学科/2634099
理论、设计及制造技术的工程技术领域。 (综合性学科和工程领域) 车辆工程专业 专业是依据确定的培养目标设置于高等学校(及其相应
的教育机构)的教育基本单位或教育基本组织形式。
车辆工程专业是培养掌握***，了解并重视***，能在企 业、科研院(所)等部门，从事***，具有高级专门人才。
基本岗位能力
轨道车辆制造 （工艺方案制定及生产设计) 轨道车辆制造 （制造及质量检验）
铁道车辆系统动力学
2.2 安全性评定标准
一、车辆抗倾覆稳定性及其评估标准：
（一）倾覆系数及评估标准：
倾覆系数：D
Pd P2 ' P 1' Pst P2 ' P 1'
GB 5599-85规定“试验鉴定车辆的倾覆系数应满足下列要求：
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
地板面上布置测点
9-85 客车测点
2.2 平稳性评定标准
一、 Sperling （斯佩林）平稳性指数：
<1m
底架中梁下盖板上布测点
后转向架中心
前进方向
前转向架中心
GB5599-85 货车测点
2.2 平稳性评定标准
五、客车在曲线上舒适性及其指标：
（二）曲线限速及提速措施： 摆式列车
Vh
h hd ht R
11.8
km/h
2.2 平稳性评定标准
五、客车在曲线上舒适性及其指标： （三）车辆通过缓和曲线时的舒适度标准： 我国铁路铁路设计标准规定：
（1）一般线路： V
max
2.1 铁道车辆动力学性能概述
4. 相关标准
[4] UIC 518 铁路车辆动力学性能、行车安全性、轨 道疲劳和运行品质的试验及验收； [5] UIC513 铁道车辆旅客振动舒适性评定指南; [6] AAR M-1001 新造货车运用性能的试验和分析 ； [7] EN 14363 铁路应用— 铁路机车车辆运行特性验 收试验— 运行特性试验和静态试验 UIC国际铁路联盟；AAR 美国铁路协会。
2
2
单增 单减
0.5-5.4
5.4-26
单增
单减
>26
华东交通大学-车辆工程导论-(赵怀瑞)200kmh动车组空气动力学车头+挡风玻璃+刮雨器介绍剖析
• 空气动力学车头承受树脂、夹芯泡沫的三明治构造。
• 树脂符合NF F 16-101中M1F3等级。
• 空气动力学车头外壳使用的油漆与车体钢构造上使用 的油漆一样。但空气动力学车头外壳的分色是在空气 动力学车头外壳安装完成后与车体钢构造同时进展， 防止单独分色造成安装后色带对接不齐的现象。
2.2、司机室外壳
• 玻璃温度不超过80℃〔粘接层承受最大温度〕，使用3个4线 PT100探针测温。
• 挡风玻璃与司机室外壳接地。
挡风玻璃标准测试
用来猎取温度图而在加热过程中进展的挡风玻璃 热力图测试，目的是为了确定当加热时候危急 的、并且在经受肯定数量的热力学负载周期时 候引起挡风玻璃故障的可能存在的热点。这个 测试必需在挡风玻璃没有冰时在外界温度下进 展：在测试开头的第一个15分钟过程中，挡风 玻璃功率处于额定值，尤其要在接近电极处检 查产品的热点。假设玻璃没有裂开，玻璃外外 表上两个区域之间，间距为10cm，的温差低 于25度。试验就通过了
200km/h动车组空气动力学车头、 挡风玻璃、刮雨器介绍
铁路客车开发部 2023年1月
1、工程简介 空气动力学车头位于每列车的MC2车和MC1车上； 空气动力学车头工程包括司机室外壳和司机室 内装两大局部；阿尔斯通的供给商是法国 DEFI22公司，中国动车组工程由DEFI22 向CRGC 〔长客玻璃钢公司〕进展技术转让；CRGC生产 后51列车，其国产化率到达100%；另外，司机 室区域还有挡风玻璃、司机室侧窗、刮雨器、 排障器等设备〔此局部不是CRGC的供货范围〕。
2.6、底架防雪爱护装置
底架防雪爱护装置
• 底架防雪爱护装置的材质为厚度为3的铝板。 • 底架防雪爱护装置在前部司机室区域安装完成后进展
车辆动力学基础 ppt课件
❖ 国内在70年代末在该方面的研究才真正开始起步， 并形成对国外先进技术的追赶之势；但终因基础薄 弱、起步晚，虽然经过20多年的致力发展，目前仍 与国外先进技术有一定的差距；
第一章 概论
14
ห้องสมุดไป่ตู้
四、高速列车十大关键技术
1. 交流传动技术 2. 复合制动技术 3. 高性能转向架技术 4. 轻量化技术 5. 优良空气动力学外型 6. 自动控制监测与诊断技术 7. 密接式连接技术 8. 车厢密封及集便排污技术 9. 倾摆车体技术 10. 高性能受电弓技术
+静 平 衡 位 置
❖ 抗干扰能力+平稳性
频 域 谱 密 度 方 差 分 析
❖ 极限环计算
❖ 曲线/任意线路通过
❖ 抗干扰能力+平稳性
随 机 激 励
（ 实 测 或 PSD转 换 ）
解 析 激 励 （如正弦等）
❖ 特殊分析
曲 线 通 过 S型 曲 线 通 过 轨 道 扭 曲
实 测 轨 道 走 向 等 等
❖ 在产品开发前期对基本设计思想的论证。比如用简 单的模型对各种方案的动力学特性进行初步评估。
❖ 用更精细的模型在产品设计阶段对系统性能进行优 化。
❖ 对最终设计的产品性能进行校核，即对车辆的稳定 性、平稳性、曲线性能和各类作用力进行评价。
❖ 预测实验室试验结果和现场试验结果，以辅助编制 试验计划。
❖ 利用计算机，动力学的理论研究成果直接用于合 理选择现代车辆的参数、优化设计及预测动力性 能。
第一章 概论
29
国内在车辆动力学研究方面取得的主要成就
❖ 车辆系统动力学仿真（平稳性、稳定性、安全性）； ❖ 车辆及列车脱轨理论和试验研究； ❖ 轮轨接触几何关系分析； ❖ 磨耗型踏面设计； ❖ 车辆悬挂系统新型元件应用（空气弹簧、抗侧滚扭杆、
华东交通大学 车辆工程导论《车辆工程导论》教材致母校读者(北京交通大学)
致母校读者“老师讲的东西有什么用？”“大学毕业后我能干什么？”大学期间，上述两个问题经常困扰着我。
第一个问题，课堂上不清楚老师所讲知识的用途，使自己学习乏力。
第二个问题，对于自己未来没有信心，找工作过程中就比较忐忑。
2012年08月底来华东交通大学报道后，第一学期本来没有教学任务，开学一周后，一位同事因工作调动把2011级车辆工程卓越工程师班的《工程概论》丢给了我。
《工程概论》是一门新课，没选教材，也没有教学大纲，如何上好这门课成了一个问题。
“未来的世界，方向比努力重要”。
清华大学原校长顾秉林留给毕业生的话给我很大的启示。
结合大学期间困扰我的上述两个问题，综合考虑后，我决定给学生讲“车辆工程导论”。
授课内容分为两部分，第一部分介绍专业培养方案，侧重于培养目标与课程体系介绍；第二部分为专题讲座，是本课程的重点内容，主要讲授车辆工程学科的主要研究方向，侧重于各研究方向科学问题、研究现状和趋势的介绍，以引导学生专业兴趣的发展。
经过两年的实践和探索，教学体系与内容更加完善，也取得了良好的教学效果。
如，车辆卓越2011-1班课程结束后，在兴趣小组的基础上，有5组参加江西省2013大学生创新创业项目；车辆卓越2012-1班课程教学过程中，出现了旁听生，最多的时候达到正式上课学生数量的一半。
学生们课上、课下的表现，给我极大的鼓舞，也让我有了把讲义编成教材的冲动，并开始和行业高校知名的专家教授以及现场的工程技术人员联系，邀请他们参与本教材的编写。
在广大参编人员的共同努力下，中国铁道出版社编辑的大力帮助下，本教材终于和广大读者见面了。
为了使本教材教学效果最大化，针对如何用好本教材提点建议，仅供母校读者参考。
一、老师采用本书作为“车辆工程专业导论（概论）”教材时，建议您：1.第一章，重点对本专业培养方案进行总体介绍，引导学生思考大学毕业后想从事什么样的工作即就业去向问题。
2.第二章，重点介绍铁路运输在国民经济中的地位，机车车辆在铁路运输中的地位，激发学生的专业自豪感。
华东交通大学 车辆工程导论 (赵怀瑞)第十四周 轨道车辆强度与疲劳
三、疲劳研究内容与方法
1. 疲劳研究内容
为什么研究疲劳，或者说研究期望是什么？ 1)疲劳机理研究
裂纹萌生、扩展 2)结构抗疲劳设计方法研究
3)结构疲劳分析方法研究
● 怎么样保证安全？ ● 是否安全？
强度与寿命 4)在线检测
● 故障什么时候发生？
三、疲劳研究内容与方法
2. 疲劳研究方法
研究目的 时间、金钱 实验方法 疲劳复杂性 实验的破坏性 ？ 可靠性 不确定性因素？ 疲劳 疲劳可靠性 实际结构 实物实验难！
/jp2005/23/website/webcourse2004/
五、铁道车辆疲劳设计方法
轨道车辆疲劳设计现状
无裂纹，发现则换
车辆疲劳设计要求
定性的：安全否？ 定量的：20 or 30？
五、铁道车辆疲劳设计方法
2.车辆疲劳定性设计
疲劳极限图：在疲劳寿命N 一定时，表示疲劳极限 N
生……，称为…….
五、铁道车辆疲劳设计方法
1.疲劳设计方法分类
● 损伤容限设计
假定构件中存在裂纹，用断裂力学分析和实验验证的方
法，保证在定期检查肯定能发现之前，裂纹不会扩展到足以
引起破坏。(20世纪70年代) 裂纹什么时候扩展？扩展速率与裂纹临界尺寸？ 选用韧性较好、裂纹扩展缓慢的材料，以保证有足够的 ac和充分的时间，安排合适的检查周期。
材料试验
四、疲劳机理与断口
1.疲劳机理
疲劳破坏阶段 裂纹萌生、扩展和失稳断裂3个阶段
疲劳寿命=裂纹萌生寿命+裂纹扩展寿命
四、疲劳机理与断口
1.疲劳机理
疲劳裂纹的起始或萌生，称为疲劳裂纹成核。 疲劳裂纹 成核 扩展至临界 尺寸 断裂 发生
裂纹起源（裂纹源）在何处？ 高应力处： 1）应力集中处：缺陷、夹杂，或孔、切口、台阶等
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N700,AGV?
7.低动力转向架研制 8.铰接式列车研制
火车过道岔
/blog/static/7841247420084833142481/
二、列车系统动力学科学问题
1.列车运行稳定性
3)倾覆安全性
什么时候发生？如何控制？
西班牙列车弯道超速
海燕吹翻列车
二、列车系统动力学科学问题
2.列车运行平稳性问题
列车运行中产生的各种振动影响旅客乘坐舒适性和运输 货物完好性程度。
Introduction to vehicle engineering
（车辆工程导论）
CRH China Railway High-speed
赵怀瑞 2016年06月
交融思想,启迪智慧
CRH China Railway High-speed
引言
胶济铁路事故(2008.4.28) 西班牙铁路事故(2013.07.24)
二、列车系统动力学科学问题
1.列车运行稳定性
1)蛇形运动稳定性 新干线试验列车速度超过200公里后，左右车轮突然发生
剧烈地大幅度的左右振动，当时实测数据如下：蛇行运动发 生时，试验车辆的车体左右振动加速度是正常运行时的10倍 研以究上问，题转：向架以4赫兹(每秒4次)的频率呈有规则的波形振动， 同时什车么轮时对候轨发道生的(横标向准压)？力约达80千牛(约8163公斤)，轨道 严重受损哪坏些，因列素车影巳响经，有如脱何轨控的制危？险!
一、列车动力学基础
什么是(列车系统)动力学？
动力学是理论力学的一个分支学科，它主要研究作用于 物体力与物体运动的关系。
怎么样描述物体运动(状态)？
加速度，速度，位移。
物体运动状态与力之间的关系？
F ma v v0 at s vt
一、列车系统动力学基础
物体运动状态与力的关系？
F ma v v0 at s vt
道钉拔起： Q 19 0.3Pst
弹性扣件： Q 0.4Waxle
无缝线路木轨枕：Q 0.8510 0.5 Pst1 Pst2
无缝线路混凝土轨枕：Q 0.8510 0.5 Pst1 Pst2
三、列车系统动力研究方法
1.试验法
1)线路试验
线路试验特点？
三、列车系统动力研究方法
如何评价与保证列车运行平稳性？
ISO-2631-4 ,ENV 12299，JIS E 4023
我国车辆运行平稳性指标与等级
二、列车系统动力学科学问题
4.列车曲线通过性
二、列车系统动力学科学问题
4.列车曲线通过性
1)磨耗性能
列车通过曲线时所产生的车轮踏面、轮缘和钢轨的磨耗 是评价列车曲线通过性的重要指标。
1)车体振动加速度
2)Sperling指数
运行品质： W 7.0810 A3 舒适度评价： W 7.0810 A3 F f
f
f
其中，A为振动加速度幅值，f为振动频率，F(f)修正系数。
二、列车系统动力学科学问题
2.列车运行平稳性问题
列车运行中产生的各种振动影响旅客乘坐舒适性和运输
货物完好性程度。 3)其它
1.列车运行稳定性
1)蛇形运动稳定性 具有一定踏面形状的车轮即使沿着平直轨道运转，受到
微小激扰后就会产生一种振幅保持现状或继续增大直道轮缘 受到约束的特有运动，此时轮对向前滚动一面横向往摆动， 一面又绕铅锤中心来回转动，其轮对中心轨迹呈波浪形，称 蛇形运动。当激扰消失而剧烈的蛇形运动不能收敛时，则称 蛇行失稳。
踏面与轨面接触：Wt1 uF
Wt2 uF
h 2 R
tan a2
u —轮轨间摩擦系数 h—轮缘与钢轨侧面接触点到
F —轮轨间法向力
踏面间的垂直距离
a —车轮冲角和轮缘角 R —车轮半径
二、列车系统动力学科学问题
4.列车曲线通过性
2)轮轨横向力
随着运行速度的提高，列车过曲线时横向力增加。急剧 增加的横向力不仅使钢轨、扣件等部件产生损伤和破坏，还 可能导致不平顺加剧，严重时甚至影响行车安全。
事故原因：火车超速脱轨 为什么，给个理由先？？
Railway System Dynamic
（列车系统动力学）
CRH China Railway High-speed
赵怀瑞 2016年06月
交融思想,启Leabharlann 智慧CRH China Railway High-speed
提纲
● 列车动力学概述 ● 列车系统动力学问题 ● 列车系统动力学研究方法 ● 国内相关研究团队介绍 ● 列车动力学研究趋势
二、列车系统动力学科学问题
1.列车运行稳定性
2)脱轨安全性 《铁路行车事故处理规则》把“脱轨”解释为：机车、车 辆、动车、重型轨道车(包括拖车)的车轮落下轨面(包括脱轨 后又自行复轨)。
爬轨脱轨 跳轨脱轨 掉道脱轨
二、列车系统动力学科学问题
1.列车运行稳定性
2)脱轨安全性 列车脱轨危及行车安全，轻者中断行车，扰乱运输秩 序；重者车毁人亡，造成重大经济损失和社会影响。 研究问题： 什么时候发生(标准)？ 受哪些因素影响，如何控制？ 扩展阅读：
列车动力学与之前动力学不同在哪?
稳定与时变的不同！
一、列车系统动力学基础
列车动力学与之前动力学不同在哪?
一、列车系统动力学基础
结构动力学
车辆动力学 列车(系统)动力学 货车(物)动力学
二、列车系统动力学科学问题
1.列车运行稳定性
安全是最根本的要求。 1)蛇形运动稳定性
蛇形运动视频
二、列车系统动力学科学问题
1.试验法
2)室内试验 室内试验特点？
三、列车系统动力研究方法
2.仿真计算
仿真计算特点？
四、国内研究团队
四、国内研究团队
1.西南交通大学 2位院士 3支队伍
四、国内研究团队
1.西南交通大学
四、国内研究团队
2.北京交通大学
孙守光：动力学 任尊松：过道岔
3.大连交通大学
佟维：动力学与结构优化 魏伟：纵向冲击动力学
四、国内研究团队
4.石家庄铁道大学
杨绍普：主动控制
5.中国铁道科学研究院
王成国：轮轨关系 设备：高速轮轨试验台
五、研究趋势
0. 我国轨道谱建立与普及
我国的车，外国的路算什么？
1.由影响到设计优化转变
研究的最终目的是什么？
2.单学科向多学科转变
大系统动力学或MDO
3.由被动适应向主动控制转变
五、研究趋势