列车牵引计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国铁道出版社

作者:张中央

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-05-01

价格:13.8

装帧:

isbn号码:9787113037147

丛书系列:

图书标签:

• 列车运行图
• 牵引计算
• 电气化铁路
• 内燃机车
• 电力机车
• 铁路工程
• 运输学
• 车辆动力学
• 数学建模
• 优化计算

动态之旅：驱动现代文明的机械心跳 在浩瀚的工业文明进程中，有一种力量，它以钢铁之躯，承载着人类的梦想与货物，穿越广袤的大地，连接起遥远的城市。这种力量，便是列车牵引。它不仅仅是简单的机械运动，更是能量转换、效率优化与安全保障的精妙结合，是驱动现代文明飞速发展的强大引擎。 本书将带领读者深入探索这个庞大而复杂的系统，揭示那些默默工作的机械心脏是如何跳动，又是如何以无与伦比的稳定性和可靠性，支撑着全球经济的动脉。我们将从最基础的物理原理出发，逐步剖析列车运行的动力学奥秘，理解那些决定着每一次启程、每一次加速、每一次平稳减速的关键因素。 一、 驱动的源泉：能量的转化与传递 列车的动力，是能量形式转化与传递的艺术。从最初蒸汽时代的锅炉轰鸣，到内燃机车的柴油燃烧，再到当今主流的电力牵引，每一次技术的革新，都代表着能量利用效率的飞跃。 蒸汽牵引的时代回响： 我们将回顾蒸汽机车时代的辉煌，理解其通过燃烧煤炭产生高温高压蒸汽，驱动活塞往复运动，再通过连杆机构将其转化为车轮的旋转。虽然效率不高，但其强大的扭矩和适应性，曾是人类征服远方的强大工具。我们将探讨蒸汽锅炉的设计原理、汽缸的工作过程以及冷凝系统的作用，感受那份粗犷而充满力量的美学。 内燃机车的澎湃之心： 随着内燃机技术的发展，柴油机车以其更高的热效率和更易于维护的特点，逐渐取代了蒸汽机车。我们将深入解析柴油发动机的工作原理，从燃油的喷射、燃烧到活塞的运动，以及曲轴、连杆等关键部件的协同工作。同时，也会讨论内燃机车如何通过液力传动或电力传动将发动机的动力传递给车轮，以及涡轮增压等技术如何进一步提升其性能。 电力牵引的绿色浪潮： 如今，电力牵引已成为铁路发展的趋势。它不仅清洁环保，而且在能量效率、动力输出和维护成本方面都具有显著优势。我们将详细介绍电力机车的核心部件，包括受流器（集电弓）、主变压器、牵引电机以及控制系统。我们将探讨不同类型的牵引电机（直流电机、交流异步电机、同步电机）的工作原理和优缺点，以及电力电子技术在现代电力机车中的应用，例如变频调速、再生制动等，如何实现更精细的动力控制和能量回收。 二、 运行的法则：动力学与阻力的博弈 列车在轨道上运行，并非一帆风顺。它需要克服各种阻力，才能实现高效、平稳的运动。理解这些阻力及其影响，是优化列车运行、提升能源利用率的关键。 列车的动力学模型： 我们将建立一个简化的列车动力学模型，分析列车在不同状态下的受力情况。这包括驱动力、空气阻力、滚动阻力、坡度阻力以及曲线阻力等。我们将探讨这些阻力如何随列车速度、空气密度、轨道状态、列车质量和设计等因素而变化，并给出相应的计算公式和分析方法。 滚动阻力的奥秘： 滚动阻力是列车运行中最主要的阻力之一。它源于车轮与钢轨之间的弹性变形以及润滑油膜的黏滞阻力。我们将深入研究滚动阻力的来源，并讨论影响滚动阻力的因素，如车轮和钢轨的材料、车轮的形状、列车的载重以及运行速度等。 空气阻力的挑战： 随着列车速度的提高，空气阻力对牵引动力的需求影响越来越大。我们将分析空气阻力的形成机理，包括形阻和摩擦阻力。同时，我们也会探讨如何通过优化列车外形设计、提高列车之间的连接紧密度以及采用流线型设计来减小空气阻力。 坡度与曲线的影响： 列车在坡道上运行时，重力会产生一个沿坡向的阻力或助推力。而在曲线运行时，离心力会作用于列车。我们将量化这些阻力，并分析它们对列车牵引要求的影响，以及如何通过优化线路设计来降低这些不利影响。 三、 牵引的艺术：效率、性能与控制 驱动列车前进的不仅仅是强大的动力，更在于精妙的控制和对效率的极致追求。 牵引系统设计： 我们将探讨不同类型牵引系统的设计原则。例如，如何根据列车用途（客运、货运）、运行环境（平原、山区、高寒地区）以及能源供给条件，选择最适合的牵引方式和牵引电机类型。我们将讨论牵引电机的额定功率、牵引特性曲线以及恒功率区和恒牵引力区的设计。 加速与减速的策略： 列车的加速和减速过程是牵引计算的核心内容之一。我们将学习如何根据列车质量、牵引力、阻力以及允许的最大加速度，计算列车达到目标速度所需的时间。同时，我们也会探讨制动系统的类型（空气制动、电制动、电磁制动）及其工作原理，并分析不同制动策略对行车安全和能源效率的影响。 经济运行与节能分析： 在当前对能源效率和环境保护日益重视的背景下，列车的经济运行显得尤为重要。我们将深入研究如何通过优化运行速度、选择最佳的牵引模式、合理运用再生制动等技术，最大限度地降低能源消耗。我们将探讨列车运行曲线的绘制与分析，以及如何通过先进的列车运行控制系统（如ATP、ATO）实现智能化、节能化的列车运行。 牵引计算的应用： 牵引计算是铁路工程设计、运营调度以及新车研发的基础。我们将展示如何利用牵引计算的结果，进行线路设计、选型机车、制定运行时刻表、评估运输能力以及分析经济性。 四、 安全的基石：制动与可靠性 列车运行的安全性至关重要，而高效可靠的制动系统是保障行车安全的关键。 制动系统的类型与原理： 我们将详细介绍列车上各种制动系统的组成、工作原理以及特点。包括列车常用的空气制动系统（如自动式列车制动器、直通式列车制动器）的详细构造和控制逻辑，以及电制动（再生制动、动力制动）和电磁制动（坡道制动、紧急制动）在现代列车中的应用。 制动性能的评估： 我们将学习如何评估制动系统的性能，包括制动距离、制动减速度以及不同工况下的制动效果。我们将分析影响制动性能的因素，如列车质量、轨道粘着系数、空气压力以及制动系统本身的可靠性。 可靠性工程与故障分析： 列车牵引系统的可靠性直接关系到行车安全。我们将探讨牵引系统的可靠性设计原则，包括冗余设计、故障诊断与预警技术。同时，我们也会对常见的牵引系统故障进行分析，并提出相应的预防和处理措施。 结语 《动态之旅：驱动现代文明的机械心跳》不仅仅是一本关于机械与能量的科普读物，它更是对人类智慧与工程精神的致敬。从每一次成功的启程，到每一次平稳的抵达，背后都凝聚着无数工程师的智慧与汗水。通过深入理解列车牵引的科学原理与工程实践，我们不仅能更深刻地认识到铁路运输的强大力量，更能洞察未来交通运输技术的发展趋势，以及其对我们生活和社会带来的深远影响。这本书将带您踏上一段充满发现的旅程，去感受那钢铁巨兽在轨道上律动的生命力，去领略驱动现代文明的澎湃动力。

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阅读完这本《列车牵引计算》后，我深感这不仅仅是一本工具书，更像是一部浓缩了数十年铁路牵引技术发展史的百科全书。与其他同类书籍相比，它在“前瞻性”方面做得尤为出色。书中有一个章节专门讨论了未来磁悬浮列车或真空管道运输系统中的广义牵引概念，虽然尚未完全成熟，但作者已经开始用现有的动力学框架去类比和预测其可能面临的挑战，这种对未来技术趋势的关注，使得这本书即便在十年后依然具有参考价值。行文风格上，作者擅长使用对比性的论述手法，比如在介绍经典欧拉法和更现代的龙格-库塔法求解牵引方程时，不仅给出了算法的差异，更量化了两者在计算精度和收敛速度上的优劣，这种“知其然，更知其所以然”的讲解方式，极大地拓宽了读者的技术视野。对于任何希望在轨道交通领域进行深入研究和创新的人员而言，这本书无疑是案头必备的“镇山之宝”，它提供的理论深度和工程广度是无可替代的。

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这本书最大的亮点之一，在于它对“非恒定状态”下牵引性能的深入挖掘。以往的许多教材多侧重于稳态运行的分析，但实际的列车运行中，绝大多数时间都处于加速、减速或爬坡的动态过程中。这本书在这方面进行了大量的补充和修正。例如，书中关于“瞬态粘着利用”的章节，详细讨论了在列车启动瞬间，如何通过精确控制牵引力矩，将轮对的滑差控制在对粘着最有利的区间，从而实现最大化的启动加速度，同时避免空转。作者引用了大量的仿真数据来佐证其理论模型，这些模型考虑了轴重分配、轨道微观不平顺性等多个变量，其精细程度令人惊叹。此外，书中对“长列重载”条件下的动态响应也进行了专门建模，分析了列车纵向耦合效应如何影响后部车辆的牵引/制动效率，这对于运营管理和安全控制都有重要的指导意义，展现了作者对复杂系统建模的深刻理解。

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坦率地说，这本书的难度是相当高的，它面向的读者群显然是具备一定电传控制和电机拖动基础的专业人士。对于刚接触铁路工程的本科生来说，可能需要配合其他基础课程教材同步阅读，否则初期的概念跳跃性会比较大。不过，正是这种深度，才使得这本书在行业内具有了不可替代的地位。我特别关注了书中关于“再生制动效率”的分析，这一点在当前强调绿色出行的背景下显得尤为重要。作者不仅计算了能量回收的理论上限，还详细分析了受电弓和接触网系统对回收能量的限制，并提出了通过优化牵引控制系统（TCS）的参数来最大化能量回馈的策略。这种深入到系统集成层面的探讨，表明作者的视野并未局限于传统的机械力学范畴，而是紧跟现代电力机车的发展前沿。全书的专业术语使用非常精准，几乎没有模糊地带，这保证了信息传递的准确性，同时也要求读者必须保持高度的专注力，每一个符号、每一个下标都可能影响最终的计算结果，体现了严谨的科学精神。

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初读这本关于列车牵引计算的专著，我最大的感受是其严谨的学术态度和深厚的理论功底。作者显然是下了大功夫梳理了从最基础的物理原理到复杂的动力学模型构建的全过程。书中对不同工况下，比如启动、加速、爬坡以及制动过程中的能量转化和力学平衡进行了极其细致的剖析。特别是关于轮轨粘着力模型的讨论，作者没有停留在教科书式的简单介绍，而是深入探讨了不同气候条件、线路状态对粘着系数的影响，并给出了修正系数的计算方法，这对于实际工程设计人员来说，无疑是非常宝贵的参考资料。我特别欣赏作者在推导公式时所采用的清晰逻辑链条，每一步的假设、每一种变量的引入都有明确的物理意义支撑，让人在跟着推导的过程中，即使面对繁复的微积分和微分方程，也能保持思路的顺畅，而非仅仅是死记硬背公式。书中还附带了大量的工程实例数据，这些数据并非随意罗列，而是与理论分析紧密结合，使得抽象的计算过程变得具象化，为读者提供了从理论走向实践的桥梁。这本书不仅仅是一本工具书，更像是一本系统性的学科发展史，带领读者理解现代牵引计算是如何一步步演进到如今的精确水平。

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这本书的排版和装帧设计给我留下了深刻的印象，它不仅仅是一本技术手册，更像是一份精美的工程图集。图文并茂的呈现方式极大地提升了阅读体验。例如，在阐述列车通过不同坡度时的牵引力分配图时，作者使用了一种立体剖面的绘制方法，将坡度、阻力曲线和有效牵引力矩的变化趋势同时在一个二维平面上清晰地展现出来，这种视觉化的处理方式，比单纯的文字描述要直观得多。更值得称赞的是，书中穿插了许多历史性的图片和早期计算方法的对比，这使得这本书在严肃的科学论述之外，增添了一丝人文的厚度。对于我这样一个更偏向于应用层面而非纯理论研究的工程师来说，书中关于“最佳运行图”和“能耗优化”的章节尤为实用。作者没有给出“最优解”的固定答案，而是提供了一套可以灵活调整的决策框架，让读者可以根据自己线路的实际限制条件（如信号间距、站间距等），快速锁定一个经济性最优的运行策略，这种开放性的引导思维，远比封闭性的结论更有价值。

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