车轮踏面、车轮、变轨距转向系统及车辆技术方案

本发明专利技术涉及轨道交通设备技术领域，尤其涉及一种车轮踏面、车轮、变轨距转向系统及车辆。该车轮踏面适用于变轨距轨道，与该车轮踏面相匹配的轨道具有至少两个轨底坡，车轮踏面包括连续平滑连接的轮缘、高锥度区、常工作区和低锥度区，轮缘和高锥度区分别具有相反的弧形端面；常工作区内形成有滚动圆，滚动圆所在位置为踏面水平基准线，滚动圆在横移时，常工作区分别与轨道在各组轨距和轨底坡下匹配有对应的等效锥度。本发明专利技术的车轮踏面能够适应两种或两种以上的轨距轨道系统环境，可以使高速列车具有良好的轮轨接触关系，从而使列车运行更加平稳。

Wheel tread, wheel, variable gauge steering system and vehicle

【技术实现步骤摘要】
车轮踏面、车轮、变轨距转向系统及车辆
本专利技术涉及轨道交通设备
，尤其涉及一种车轮踏面、车轮、变轨距转向系统及车辆。
技术介绍
不同国家的轨道系统参数存在差异，该差异主要为各国轨道的轨距和轨底坡不同。其中，轨距差异分布范围在1000～1667mm，轨底坡差异分布范围为1/20～1/40，并且钢轨廓形和打磨标准也不同。一方面，由于多个国家铁路存在着多种不同轨距，例如中国采用1435mm标准轨，这种轨距覆盖了全球60％的铁路；而俄罗斯采用的则是1520mm的轨距。而由于车轮通常为锥形踏面，当由一股钢轨外移引起轨距扩大时，一侧轮轨作用点横移，从而容易造成该侧车轮转动半径变小，致使两轮行进距离不同，而造成车轴扭转，进而引起车辆摆动。因此轨距差异对于轮轨轮轨关系有很大影响。另一方面，轨底坡存在较大差异时，容易使轮轨接触关系不良，接触点分布不均匀，多数接触点集中于不适当的位置，而在轮缘根部区域无接触点过渡，从而使得轮轨接触面较小，轮轨受力不均，横向偏压受力较大，轨腰部位产生的附加弯曲应力较大，而导致轮轨疲劳损伤过多，不利于延长轮轨使用寿命，并且还会引起轮缘踏面的等效锥度极度降低的问题。由此可见，当存在有两种或两种以上的轨距轨道系统环境时，高速列车的轨距差异和轨底坡差异过大都会导致轮轨接触关系不良，列车运行不稳定的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是提供了一种车轮踏面、车轮、变轨距转向系统及车辆，能够适应两种或两种以上的轨距轨道系统环境，可以使高速列车具有良好的轮轨接触关系，从而使列车运行更加平稳。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于变轨距轨道的车轮踏面，用于与轨道匹配，所述轨道具有至少两组轨距和轨底坡，所述车轮踏面包括连续平滑连接的轮缘、高锥度区、常工作区和低锥度区，所述轮缘和所述高锥度区分别具有方向相反的弧形端面；所述常工作区内形成有滚动圆，所述滚动圆所在位置为踏面水平基准线，所述滚动圆在横移时，所述常工作区分别与所述轨道在各组轨距和轨底坡下匹配有对应的等效锥度。在部分实施例中，所述常工作区包括常弧形端面和常直线端面，所述常弧形端面和常直线端面依序平滑连接在所述高锥度区和所述低锥度区之间，所述常直线端面相对于所述踏面水平基准线具有第一预设斜率，所述常弧形端面和常直线端面的连接处内形成有所述滚动圆。在部分实施例中，所述常弧形端面的半径满足440mm≤R6≤460mm，所述常直线端面的第一预设斜率满足1/37≤B≤1/43。在部分实施例中，所述轮缘包括连续平滑连接的至少三段轮缘弧形端面、以及轮缘直线端面，各个所述轮缘弧形端面同向弯曲，所述轮缘直线端面连接在所有所述轮缘弧形端面的末端，并与所述高锥度区连接；所述轮缘直线端面与位于最末端的所述轮缘弧形端面之间相切。在部分实施例中，所述轮缘包括连续平滑连接的第一轮缘弧形端面、第二轮缘弧形端面、第三轮缘弧形端面和所述轮缘直线端面，其中：所述第一轮缘弧形端面的半径满足24mm≤R1≤26mm；所述第二轮缘弧形端面的半径满足11.5mm≤R2≤12.5mm；所述第三轮缘弧形端面的半径满足14.5mm≤R3≤15.5mm；所述轮缘直线端面与所述踏面水平基准线的夹角满足68°≤A≤72°；所述第一轮缘弧形端面、第二轮缘弧形端面和第三轮缘弧形端面中的至少一段轮缘弧形端面上形成有轮缘最高点，所述轮缘最高点到所述踏面水平基准线之间的距离满足H＝28mm；以所述第一轮缘弧形端面的初始端与所述轮缘直线端面的最末端之间的水平距离为轮缘厚度，所述轮缘厚度满足D＝32mm。在部分实施例中，所述高锥度区包括至少两段高锥度弧形端面，各段所述高锥度弧形端面连续平滑连接在所述轮缘和所述常工作区之间。在部分实施例中，所述高锥度区包括第一高锥度弧形端面和第二高锥度弧形端面，其中：所述第一高锥度弧形端面的半径满足13mm≤R4≤15mm；所述第二高锥度弧形端面的半径满足88mm≤R5≤92mm。在部分实施例中，所述低锥度区包括连接在所述常工作区末端的低锥度直线端面，所述低锥度直线端面与所述踏面水平基准线之间具有第二预设斜率。在部分实施例中，所述低锥度直线端面的第二预设斜率满足1/16≤C≤1/14。在部分实施例中，所述车轮踏面还包括倒角区，所述倒角区连接在所述低锥度区的末端。在部分实施例中，所述轨道的轨底坡包括第一轨底坡和第二轨底坡，所述滚动圆在横移3mm时，所述常工作区分别与所述第一轨底坡和第二轨底坡匹配的等效锥度的范围为(0，0.1]。在部分实施例中，所述常工作区与所述轨道的第一轨底坡和第二轨底坡下分别具有第一轮轨初始接触点和第二轮轨初始接触点，所述第一轮轨初始接触点位于所述轨道的顶点处，所述第二轮轨初始接触点位于所述轨道的顶点内侧0～15mm处。本专利技术还提供了一种车轮，包括如上所述的适用于变轨距轨道的车轮踏面。本专利技术还提供了一种变轨距转向系统，包括变轨距转向架以及如上所述的车轮，所述车轮安装在所述变轨距转向架上。本专利技术还提供了一种车辆，包括如上所述的变轨距转向系统。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有以下有益效果：本专利技术所述的车轮踏面适用于变轨距轨道，与该车轮踏面相匹配的轨道具有至少两个轨底坡，车轮踏面包括连续平滑连接的轮缘、高锥度区、常工作区和低锥度区，轮缘和高锥度区分别具有相反的弧形端面；常工作区内形成有滚动圆，滚动圆所在位置为踏面水平基准线，滚动圆在横移时，常工作区分别与轨道在各组轨距和轨底坡下匹配有对应的等效锥度。本专利技术的车轮踏面能够适应两种或两种以上的轨距轨道系统环境，可以使高速列车具有良好的轮轨接触关系，从而使列车运行更加平稳。与现有的LMA车轮踏面相比，本专利技术所述的车轮踏面具有均匀平稳的轮轨接触关系，轮轨接触点分布均匀，即使是轮缘根部也能较好的平滑接触。与现有的S1002车轮踏面相比，本专利技术所述的车轮踏面能够解决现有踏面存在的轮轨接触点过于集中、轮缘根部区域无接触点过度的缺陷。附图说明图1为本专利技术实施例的适用于变轨距轨道的车轮踏面；图2为本专利技术实施例的适用于变轨距轨道的车轮踏面与现有LMA车轮踏面的外形差异对比图。其中，1、轮缘；2、高锥度区；3、滚动圆；4、常工作区；5、低锥度区；6、倒角区；R1、第一轮缘弧形端面的半径；R2、第二轮缘弧形端面的半径；R3、第三轮缘弧形端面的半径；R4、第一高锥度弧形端面的半径；R5、第二高锥度弧形端面的半径；R6、常弧形端面的半径；A、轮缘直线端面与踏面水平基准线的夹角；B、常直线端面的第一预设斜率；C、低锥度直线端面的第二预设斜率；D、轮缘厚度；E、轮缘起始点到滚动圆的距离；L、车轮踏面的总长度；H、轮缘最高点到踏面水平基准线之间的距离。...

【技术保护点】
1.一种车轮踏面，用于与轨道匹配，其特征在于，所述轨道具有至少两组轨距和轨底坡，所述车轮踏面包括连续平滑连接的轮缘、高锥度区、常工作区和低锥度区，所述轮缘和所述高锥度区分别具有方向相反的弧形端面；所述常工作区内形成有滚动圆，所述滚动圆所在位置为踏面水平基准线，所述滚动圆在横移时，所述常工作区分别与所述轨道在各组轨距和轨底坡下匹配有对应的等效锥度。/n

【技术特征摘要】
1.一种车轮踏面，用于与轨道匹配，其特征在于，所述轨道具有至少两组轨距和轨底坡，所述车轮踏面包括连续平滑连接的轮缘、高锥度区、常工作区和低锥度区，所述轮缘和所述高锥度区分别具有方向相反的弧形端面；所述常工作区内形成有滚动圆，所述滚动圆所在位置为踏面水平基准线，所述滚动圆在横移时，所述常工作区分别与所述轨道在各组轨距和轨底坡下匹配有对应的等效锥度。


2.根据权利要求1所述的车轮踏面，其特征在于，所述常工作区包括常弧形端面和常直线端面，所述常弧形端面和常直线端面依序平滑连接在所述高锥度区和所述低锥度区之间，所述常直线端面相对于所述踏面水平基准线具有第一预设斜率，所述常弧形端面和常直线端面的连接处内形成有所述滚动圆。


3.根据权利要求2所述的车轮踏面，其特征在于，所述常弧形端面的半径满足440mm≤R6≤460mm，所述常直线端面的第一预设斜率满足1/37≤B≤1/43。


4.根据权利要求1所述的车轮踏面，其特征在于，所述轮缘包括连续平滑连接的至少三段轮缘弧形端面、以及轮缘直线端面，各个所述轮缘弧形端面同向弯曲，所述轮缘直线端面连接在所有所述轮缘弧形端面的末端，并与所述高锥度区连接；所述轮缘直线端面与位于最末端的所述轮缘弧形端面之间相切。


5.根据权利要求4所述的车轮踏面，其特征在于，所述轮缘包括连续平滑连接的第一轮缘弧形端面、第二轮缘弧形端面、第三轮缘弧形端面和所述轮缘直线端面，其中：
所述第一轮缘弧形端面的半径满足24mm≤R1≤26mm；
所述第二轮缘弧形端面的半径满足11.5mm≤R2≤12.5mm；
所述第三轮缘弧形端面的半径满足14.5mm≤R3≤15.5mm；
所述轮缘直线端面与所述踏面水平基准线的夹角满足68°≤A≤72°；
所述第一轮缘弧形端面、第二轮缘弧形端面和第三轮缘弧形端面中的至少一段轮缘弧形端面上形成有轮缘最高点，所述轮缘最高点到所述踏面水平基准线之间的距离满足H＝28mm；
以所述第一轮缘弧形端面的初始端与所述轮缘直线端...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵长龙，李恒奎，徐忠宣，王旭，蒯荣生，石怀龙，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，西南交通大学，
类型：发明
国别省市：山东;37