本书为“高速铁路基础研究与技术创新丛书”之分册。本书系统论述了高速铁路线路系统动力学理论与工程应用，高速铁路车辆、轨道、桥梁结构和线路线形的动力学建模方法、数值求解方法，动力学现场测试及试验、动力学评价指标与方法；研究了线路系统动力学理论在线路参数、线路方案评价与优化以及曲线地段车线桥系统动力分析等内容。本书适合高速铁路线路、轨道、桥梁等领域的科研人员、设计人员、工程技术人员参考，也可作为高等院校铁道工程、桥梁工程及铁道机车车辆等专业研究生和高年级本科生的学习参考用书。

本书为“高速铁路基础研究与技术创新丛书”之分册，按丛书要求，力图体现高速铁路线路系统动力学理论和应用的制高点、前沿性、原创性特色。
我国已建成了世界上规模zui大的高速铁路网，截至2021年底高速铁路运营里程已突破4万km。我国高速铁路具有运行速度高、线路长、跨越区域广、线路条件复杂等特点。列车高速度长时间持续运行引发的行车平稳性、轮轨动力作用问题更趋复杂，线路条件对行车安全性及乘坐舒适性的影响也愈加显著。
伴随着高速铁路发展，高速铁路车辆与轨道/桥梁系统动力学研究取得了大量成果，有效支撑了国家高速铁路建设和运营维护。高速铁路线路系统动力学聚焦复杂线路条件下高速列车与线路系统动力相互作用问题，可为线路参数选取、线路方案优化、线路平顺性管理和系统设计提供理论依据，具有如下几个特点：一是线路线形引起的动力学问题需要详细考虑曲线上的非线性轮轨关系以及线形空间几何条件，系统模型复杂；二是需要解决线路较长条件下，怎样选择合适的模型、线下结构如何考虑、如何高效数值求解等问题；三是线路线形引起的车体振动主要在低频范围，高速行车条件下线形与长波不平顺对动力性能的影响关系与线路状态管理密切相关；四是车辆乘坐舒适度评价方法主要针对04 Hz以上的振动，评价方法难以有效区别不同线路线形的影响。
笔者长期从事高速铁路线路系统动力学相关研究，提出的线路平纵断面参数推荐取值部分成果已纳入《高速铁路设计规范》（TB 10621—2014）、《城际铁路设计规范》（TB 10623—2014），提出的线路方案的动力学评估和优化方法已应用于国内外多条高速铁路，例如：济青、太焦、京沈高铁等项目线路方案动力学评估，京津城际铁路350 km/h达速实施方案动力学评估，以及印尼雅万等国外高速铁路线路参数和线路方案的动力学评估。
本书内容基于国家自然科学基金（50978024，51008018，51408036，51578054，52078035，52178406）、博士后科学基金（20090450289）、北京市自然科学基金项目（8182041）和中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划（2012G0024，2014G010H，K2019G043）等项目的研究成果，系统论述了高速铁路线路系统动力学的理论和工程应用，包括完整的铁路车辆及线下轨道和桥梁结构建模方法、数值求解方法、动力学现场测试及试验、动力学评价指标与方法，以及线路参数研究、线路方案评价和曲线地段车线系统动力分析等方面的应用案例。
本书围绕高速铁路线路系统动力学，在动力学理论模型方面，推导了可考虑线路平纵断面线形组合条件的车辆动力学模型，介绍了不同类型轨道和桥梁结构采用模态法和有限元法的建模方法，提出了综合运用车辆与线路结构分离迭代、移动释放结构自由度技术提升长距离动力仿真效率的计算方案；在线路系统动力学评价指标方面，提出了引入车体振动加速度频数分布、累计分布和低频晕动感等指标，以完善线路线形舒适性评价体系；在工程应用方面，介绍了结合高速铁路设计规范开展的一系列线路关键参数研究，以及结合实际工程需求开展的线路方案动力学评估与优化、线形与结构设计适应性等方面的研究工作。
本书由中国铁路设计集团有限公司龙许友等人编著，具体编著情况如下：龙许友编著第1章1.1节，第2章，第3章，第4章4.1、4.3节，第5章5.2节，第6章6.1、6.2、6.3节；北京交通大学时瑾编著第1章1.2、1.3节，第4章4.2节，第6章6.4节，第7章，第8章；北京交通大学王英杰编著第5章5.1、5.3节。zui后，龙许友对全书进行统稿、定稿，西南交通大学王开云教授主审。中国铁路设计集团有限公司李世元、邹凯、王俊东等参与了书稿的整理工作。
借本书出版之机，首先要特别感谢北京交通大学魏庆朝教授长期以来的关心、指导和帮助，感谢北京交通大学夏禾、高亮等教授的指导。感谢中国铁路设计集团有限公司李树德、胡叙洪、张涵、孙海富、李荣华、左锋、白宝英等领导和专家在科研工作中给予的帮助和支持。特别感谢西南交通大学王开云教授仔细审阅了书稿并提出许多宝贵意见。
本书涉及领域较广、涵盖内容较多，限于作者水平，错误和不妥之处在所难免，敬请读者不吝指正。

第1章绪论1.1高速铁路发展概况1.1.1世界高速铁路发展概况1.1.2中国高速铁路发展概况1.2高速铁路线路系统动力学发展概况1.2.1研究背景1.2.2发展概况1.3高速铁路线路系统动力学研究范畴和方法1.3.1研究特点及范畴1.3.2研究方法第2章车辆系统动力学模型2.1多刚体系统动力学建模方法2.1.1多刚体系统的组成和广义坐标2.1.2引入动参考基运动学方程2.1.3无约束刚体的动力学方程2.1.4约束及约束方程2.1.5受约束多刚体系统的动力学方程2.1.6动力学方程数值分析方法2.2轮轨接触几何关系2.2.1轮轨基本特征和参数2.2.2轮轨几何接触关系计算2.3轮轨滚动接触理论2.3.1Hertz接触理论2.3.2轮轨蠕滑理论2.4轮对运动方程2.4.1轮对坐标系统2.4.2轮对质心的加速度2.4.3轮对角速度与动量矩2.4.4自由轮对运动方程2.4.5轮轨作用力求解2.5车辆运动方程2.5.1车辆模型和自由度

龙许友，工学博士，中国铁设线站院副总工程师，正高级工程师。研究方向：铁路线路设计理论与技术。主持承担多项省部级重点课题，多项研究成果经鉴定处于国际先进水平。作为项目总体承担了济青高铁、京沪二通道、上海至成都（重庆）沿江高铁等多个长大干线项目前期研究及勘察设计工作；提出的线路平纵断面关键参数合理取值部分研究成果已纳入《高速铁路设计规范》《城际铁路设计规范》和《重载铁路设计规范》；提出的高速铁路、重载铁路线路系统动力学分析及评价方法已应用于济青高铁、京沈高铁、印尼雅万高铁和浩吉铁路等国内外多条高速铁路和重载铁路项目；权国家发明专利1项，取得软件著作权3项，在国内外核心期刊发表论文20余篇；出版专著1部。 时瑾，男，博士，北京交通大学土建学院教授。红果园“双百”人才，北京市“青年英才。研究方向：线网规划、线路勘测设计及工程管理；轨道工程与工务管理；交通运输工程(专业学位)；线网规划，线路勘测设计及工程管理。 王英杰，博士研究生，研究方向：线网规划、线路勘测设计及工程管理；轨道工程与工务管理；交通运输工程(专业学位)；线网规划，线路勘测设计及工程管理。