[發明專利]一種變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法

有效

• 申請號: 201910823569.0
• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN110516393B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 干鋒;戴煥云;曾京;鄔平波;高浩;石懷龍
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

1.一種變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、設置輪軌的初始接觸位置；

S2、選取軌面廓形，并將其軌底坡設置為1/20；

S3、根據輪軌的初始接觸位置和軌面廓形，通過車輪踏面反向優化設計算法計算車輪踏面設計參數，并根據車輪踏面設計參數得到車輪踏面廓形；

S4、計算車輪踏面廓形的第一輪軌接觸特征；

S5、判斷第一輪軌接觸特征中的等效錐度是否符合標準等效錐度，若是則進入步驟S6，否則返回步驟S2；

S6、將軌面廓形的軌底坡設置為1/40，將軌面廓形與車輪踏面廓形匹配，計算第二輪軌接觸特征；

S7、判斷第二輪軌接觸特征中的等效錐度是否符合標準等效錐度，若是則進入步驟S8，否則返回步驟S2；

S8、計算車輪踏面廓形在不同軌距和不同軌底坡下的第三輪軌接觸特征；

S9、判斷第三輪軌接觸特征中的等效錐度是否符合標準等效錐度，若是則進入步驟S10，否則返回步驟S2；

S10、將車輪踏面廓形帶入動力學仿真模型中進行仿真驗證；

S11、判斷仿真驗證結果是否滿足標準，若是則輸出該車輪踏面廓形，否則返回步驟S2。

2.根據權利要求1所述的變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法，其特征在于，所述步驟S1中輪軌的初始接觸位置為在輪對沒有橫移時將車輪放置在軌道上，車輪踏面與軌面的接觸點距軌道中心的距離范圍為-5～15mm。

3.根據權利要求1所述的變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法，其特征在于，所述步驟S2中軌面廓形包括CHN60軌面廓形、60D軌面廓形、P65軌面廓形和60R2軌面廓形。

4.根據權利要求1所述的變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法，其特征在于，所述步驟S3中車輪踏面反向優化設計算法公式為：

上式中，y為車輪踏面橫坐標，z為車輪踏面垂坐標，g為誤差最小優化目標，設計的車輪踏面廓形，Δf_w(y)為參考車輪踏面廓形f_w(y)與設計車輪踏面廓形的差值，R_L(s)和R_R(s)分別為輪對橫移s時左右車輪接觸點的半徑差，Δs為輪對橫移步長，ΔR(s)為相連輪對橫移步長間輪徑差的變化量，μ為ΔR(s)在左右側車輪踏面輪徑差ΔR_L(s)和ΔR_R(s)間的分配系數，θ為左側車輪踏面相鄰點間斜率變化率控制系數，κ為設計的左側車輪踏面斜率，和分別為設計的左右側車輪踏面的垂坐標，y_max為車輪踏面橫坐標最大值，y_min為車輪踏面橫坐標最小值，R(s)為輪對橫移s時的輪徑差，R(s-Δs)為輪對橫移量s-Δs時的輪徑差，為左側車輪踏面在輪對橫移s-Δs時軌面接觸點處的斜率，z₀為初始輪對橫移量y₀對應的踏面垂向位置。

5.根據權利要求4所述的變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法，其特征在于，所述輪對橫移s時的輪徑差R(s)的計算公式為：

R(s)＝2s*E(s)

上式中，E(s)為輪軌初始接觸點的等效錐度曲線。

6.根據權利要求1所述的變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法，其特征在于，所述步驟S3中車輪踏面廓形包括LMA車輪踏面廓形、LMB_10車輪踏面廓形、S1002CN車輪踏面廓形、XP55車輪踏面廓形、LM車輪踏面廓形、S1002車輪踏面廓形、S3G車輪踏面廓形和SY8車輪踏面廓形。

7.根據權利要求1所述的變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法，其特征在于，所述第一輪軌接觸特征、第二輪軌接觸特征和第三輪軌接觸特征均包括輪軌初始接觸點位置、接觸點分布、接觸帶寬大小、接觸應力大小、接觸角和等效錐度。

8.根據權利要求1所述的變軌距轉向架車輪踏面廓形設計方法，其特征在于，所述步驟S11中標準包括GB5599-85標準、UIC518標準、UIC513標準和EN12299標準。