[发明专利]一种城市轻轨列车的独立轮踏面外形设计方法

摘要

一种用于城市轻轨列车的独立轮踏面外形设计方法，特别是适用于一种运行在城区的低地板面列车具有独立轮结构的车辆，该踏面外形的设计采用独创的CAF设计方法，具有较好的导向能力和抗脱轨安全特性。能减轻由于独立轮缺乏自导向能力而产生的轮轨侧面过渡磨耗和容易脱轨的问题。

主权项

1、一种城市轻轨列车的独立轮踏面外形设计方法，其特征在于：本发明采用CAF(Contact Angle Function)反推法技术，用计算机软件自动生成期望的外形，获得了离散点坐标表达的踏面外形及其相应的几何参数；第一步：确定一钢轨外形，该外形可以是标准的钢轨或是从现场测得的具有代表性的钢轨外形Zr(Yr)；确定一需要改进的轮轨外形Zw(Yw)；第二步：分析轮轨几何接触关系，首先计算当轮对的横移量为Ys和论对的侧滚角为零时，求出轮轨接触面上的相互接触点(yw，zw)和(yr，zr)，接触角为A，求得接触点的条件是：$(Z_w(Y+Y_s)-Z_r\left(Y\right)){|}_{Y=y_r=y_w}=\min ---\left(1\right)$ zr＝Zr(yr)；zw＝Zw(yw)；接触角A为：$A=\mathrm{arctg}\left(\frac{{\mathrm{dZ}}_r}{d{Y}_r}\right){|}_{Y_r=y_r}---\left(2\right)$ 根据式(1)和式(2)求得当轮对的横移量在一定范围内变化时的接触点和接触角；假设左右轮轨的接触特性对称，则可以根据下式求得左右轮轨接触角之差的曲线，$\mathrm{\Delta A}\left(Y_s\right)=(A\left(Y_s\right)-A(-Y_s)){|}_{Y_s\ge 0}$ 第三步：修正左右轮轨接触角差曲线，调整该曲线的形态，获得调整后的左右轮轨接触角之差的曲线ΔA’(Ys)；第四步：根据修正后的左右轮轨接触角差曲线反推新踏面，由于接触点处有下式成立：$\frac{{\mathrm{dZ}}_r}{{\mathrm{dY}}_r}=\frac{{\mathrm{dZ}}_w}{{\mathrm{dY}}_w}=\mathrm{tg}\left(A\right)$ 即：dZw＝tg(A)dYw 积分得：$Z_w=\underset{y1}{\overset{y2}{\int }}\mathrm{tg}\left(A\right){\mathrm{dY}}_w+Z_0---\left(3\right)$ 第五步：记录或重新计算轮对横移量为零时的左侧轮轨的接触点位置(yw0，zw0)和(yr0，zr0)，以该点为积分初始值，根据式(3)和调整的曲线ΔA’(Ys)，向Ys的正方向计算右侧的踏面外形，然后再向Ys的负方向计算左侧的踏面外形，一般设定Ys的范围为车辆在正常运用中经常接触的范围，获得了部分踏面外形后，需要校核该曲线外形的局部接触角线是否与期望的曲线的差别，若差别在允许范围内，则可以根据原始外形对新获得的部分外形进行扩展，扩展的原则是保证踏面基本参数的不变。