列车多质点纵向动力学方程数值求解（C#）_列车纵向动力学方程-优快云博客

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本文介绍了一位作者使用C#编程语言，基于简单的动力学方程，对HXD单机和C70型货车54辆编组进行列车运行模拟的过程，主要展示了如何在WinForm中实现列车位置、速度和力的计算，旨在学习和验证列车纵向动力学模型。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

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前言

铁路设计院行车专业时长借助牵引电算软件进行列车运行模拟，出于兴趣，本文对多质点列车纵向动力学模型求解过程进行了分析。知网上搜了好多文章，看的不太懂，大多数都是采用Newmark或其它高级方法进行仿真。此文采用简单的动力学方程，以HXD单机，C70型货车54辆编组进行验证学习，纯C#代码实现，没有Matlab或其它仿真软件辅助。内容简单，期待有该方面大佬深入指点一二。模型及仿真按钮图片如下：案例纵断面情况图纵向动力学模型

补充说明

以下代码在WinForm窗体运行，需要两个控件，Button与ListBox，代码较简单，先读懂再修改运行。

代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.IO;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

namespace TractionCalculation
{
   
    public partial class TrainDynamicsSolver : Form
    {
   
        public TrainDynamicsSolver()
        {
   
            InitializeComponent();
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
   
            TrainDynamicsSolver solver = new TrainDynamicsSolver();
            solver.TimeStep = 0.0000008;
            solver.TotalTime = 0.08*2+0.03;
            solver.TrainLength = 55;
            solver.Mass = new double[(int)solver.TrainLength];
            solver.Position = new double[(int)solver.TrainLength];
            solver.Velocity = new double[(int)solver.TrainLength];
            solver.Force= new double[(int)solver.TrainLength];
            solver.couplingForce = new double[(int)solver.TrainLength];

            for (int i = 0; i < solver.TrainLength; i++)
            {
   
                if (i < solver.TrainLength - 1)
                {
   
                    solver.Mass[i] = 94;
                    solver.Position[i] = i * (14 + 14) / 2;
                }
                else
                {
   
                    solver.Mass[i] = 150;
                    solver.Position[i] = 1.0*(14 + 23) / 2 + (solver.TrainLength - 2) * (14 + 14) / 2.0;
                }
                solver.Velocity[i] = 0;
                if (i == solver.TrainLength - 1)
                {
   
                    solver.Force[i] = solver.GetTractionForce(solver.Velocity[i]);
                }
                else
                {
   
                    solver.Force[i] = 0;
                }
            }

            solver.Solve();

            // 输出结果
            listBox1.Items.Add("迭代完成！！！");
            //for (int i = solver.Mass.Length-1; i > -1; i--)
            //{
   
            //    listBox1.Items.Add("车辆：" + ((solver.Mass.Length - 1) - i)+"    "+"位置："+ solver.Position[i] + "    " +"速度："+ solver.Velocity[i]);
            //}
            //for (int i = solver.Mass.Length - 1; i >0; i--)
            //{
   
            //    listBox1.Items.Add("第"+ ((solver.Mass.Length - 1) - i) + "与"+ ((solver.Mass.Length - 1) - i+1) + "辆车"+"   位置差：" + (solver.Position[i]- solver.Position[i-1]) + "    " + "速度差：" + (solver.Velocity[i]- solver.Velocity[i-1]));
            //}
        }



        public double TimeStep {
    get; set; } // 时间步长
        public double TotalTime {
    get; set; } // 总时间
        public double TrainLength {
    get; set; } // 列车长度
        public double[] Mass {
    get; set; } // 各质点质量，以数组形式存储