本發(fā)明涉及軌道車輛，具體而言，尤其涉及一種適用于uic60軌的車輪踏面結構、車輪、轉向系統(tǒng)及車輛。

背景技術：

1、在軌道交通領域，輪軌關系一直是國內外學者研究的熱點問題，輪軌關系直接影響著車輛運行的安全性、穩(wěn)定性和乘客舒適性。由于車輛與軌道之間形成多自由度的耦合關系，因此車輪踏面的選取通常與軌道的截面形狀、軌底坡、輪對內側距有著密切的關聯。

2、目前，我國客運列車用軌道通常采用cn50、cn60、cn75軌等，1:40的軌底坡，而國外軌道外形輪廓樣式各異，軌底坡也與國內存在差異。uic60軌作為歐洲標準鋼軌之一，由于其高強度和較大的重量，常用于國際化高速鐵路和重載貨運鐵路線路。針對標準軌距1435mm、軌底坡1:20、uic60軌的線路條件，目前尚未發(fā)現基于車輛輪對內側距1353mm，適配該線路條件的車輪踏面結構，車輪與軌道間的匹配性直接影響著車輛動力學性能。因此為應對出口海外項目，基于國外uic60軌、1:20軌底坡、1435mm標準軌距的線路條件，在車輛輪對內側距1353mm基礎上需設計出一種平穩(wěn)性高、曲線通過能力強的車輪踏面。

技術實現思路

1、根據上述提出的技術問題，而提供一種適用于uic60軌的車輪踏面結構、車輪、轉向系統(tǒng)及車輛。

2、本發(fā)明采用的技術手段如下：

3、一種適用于uic60軌的車輪踏面結構，包括：依次連接的輪緣區(qū)域、高錐度區(qū)域、常工作區(qū)域、低錐度區(qū)域和倒角區(qū)域，各區(qū)域之間以相切的方式進行連續(xù)平滑連接，所述輪緣區(qū)域和高錐度區(qū)域之間具有相反的弧形面，所述常工作區(qū)域內具有車輪滾動圓位置，穿過滾動圓位置的水平直線為踏面水平基準線；

4、所述輪緣區(qū)域包括至少兩段弧形段和兩段直線段，各段之間首尾相連并以相切的方式進行連續(xù)平滑連接，各弧形段同向彎曲。

5、進一步地，所述輪緣區(qū)域包括首尾依次平滑連接的輪緣區(qū)域第一直線段、輪緣區(qū)域第一弧形段、輪緣區(qū)域第二弧形段和輪緣區(qū)域第二直線段，所述輪緣區(qū)域第二直線段的尾端與高錐度區(qū)域平滑連接。

6、進一步地，所述輪緣區(qū)域第一弧形段的半徑r1滿足9mm≤r1≤11mm；所述輪緣區(qū)域第二弧形段的半徑r2滿足17mm≤r2≤19mm；

7、所述輪緣區(qū)域的最高點e3與踏面水平基準線之間的距離為31.2mm；

8、取踏面水平基準線向車輪踏面外側平移10mm與踏面輪廓線相交于點k，點k與輪緣區(qū)域的起始點e1之間的水平距離為輪緣厚度，該輪緣厚度為30.8246mm。

9、進一步地，所述高錐度區(qū)域包括首尾相連并以相切的方式平滑連接的高錐度區(qū)域第一弧形段和高錐度區(qū)域第二弧形段，所述高錐度區(qū)域第一弧形段的起始端與輪緣區(qū)域平滑連接，所述高錐度區(qū)域第二弧形段的尾端與常工作區(qū)域平滑連接，所述高錐度區(qū)域第一弧形段與高錐度區(qū)域第二弧形段同向彎曲；

10、所述高錐度區(qū)域第一弧形段的半徑r3滿足14mm≤r3≤16mm；所述高錐度區(qū)域第二弧形段的半徑r4滿足24mm≤r4≤26mm。

11、進一步地，所述常工作區(qū)域包括首尾相連并以相切的方式平滑連接的常工作區(qū)域第一弧形段、常工作區(qū)域第二弧形段和常工作區(qū)域直線段，所述常工作區(qū)域第一弧形段的起始端與高錐度區(qū)域平滑連接，所述常工作區(qū)域直線段的尾端與低錐度區(qū)域平滑連接，所述常工作區(qū)域第一弧形段和常工作區(qū)域第二弧形段同向彎曲；

12、所述常工作區(qū)域第一弧形段的半徑r5滿足116mm≤r5≤124mm；所述常工作區(qū)域第二弧形段的半徑r6滿足396mm≤r6≤404mm；所述常工作區(qū)域直線段為傾斜的直線，直線斜率為1/50。

13、進一步地，所述低錐度區(qū)域包括低錐度區(qū)域直線段，所述低錐度區(qū)域直線段的起始端與常工作區(qū)域平滑連接，尾端與倒角區(qū)域平滑連接；

14、所述低錐度區(qū)域直線段為傾斜的直線，直線斜率為1/10。

15、進一步地，所述倒角區(qū)域包括倒角區(qū)域直線段，所述倒角區(qū)域直線段位于車輪踏面輪廓的最尾端，所述倒角區(qū)域直線段的起始端與低錐度區(qū)域平滑連接；所述倒角區(qū)域為45°的倒角，倒角的直角邊長度為6mm。

16、本發(fā)明還提供了一種車輪，包括如上所述的適用于uic60軌的車輪踏面結構。

17、本發(fā)明還提供了一種轉向系統(tǒng)，包括轉向架以及如上所述的車輪，所述車輪安裝在轉向架上。

18、本發(fā)明還提供了一種車輛，包括如上所述的轉向系統(tǒng)。

19、較現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

20、1、本發(fā)明車輪踏面結構可以滿足車輛輪對內側距1353mm及軌距1435mm、軌底坡1:20、uic60軌的線路條件。基于該車輪踏面結構，可以使輪軌間具有良好的接觸關系，輪軌接觸點分布合理，保證車輪與鋼軌間均勻磨耗，在高接觸應力區(qū)域范圍內接觸點分布分散。車輛在線路直線區(qū)間可平穩(wěn)運行，在小曲線半徑的線路條件下可實現良好的曲線通過能力，進而提高車輪的鏇修周期，延長軌道的使用壽命，降低維護及運營成本。

21、2、本發(fā)明車輪踏面結構在車輛速度100km/h及以下范圍內，車軸橫向力較低，車輛平穩(wěn)性高，脫軌系數小，具有良好的乘客舒適性。

22、基于上述理由本發(fā)明可在軌道車輛等領域廣泛推廣。

技術特征：

1.一種適用于uic60軌的車輪踏面結構，其特征在于，包括：依次連接的輪緣區(qū)域(1)、高錐度區(qū)域(2)、常工作區(qū)域(3)、低錐度區(qū)域(4)和倒角區(qū)域(5)，各區(qū)域之間以相切的方式進行連續(xù)平滑連接，所述輪緣區(qū)域(1)和高錐度區(qū)域(2)之間具有相反的弧形面，所述常工作區(qū)域(3)內具有車輪滾動圓位置，穿過滾動圓位置的水平直線為踏面水平基準線；

2.根據權利要求1所述的適用于uic60軌的車輪踏面結構，其特征在于，所述輪緣區(qū)域(1)包括首尾依次平滑連接的輪緣區(qū)域第一直線段(1-1)、輪緣區(qū)域第一弧形段(1-2)、輪緣區(qū)域第二弧形段(1-3)和輪緣區(qū)域第二直線段(1-4)，所述輪緣區(qū)域第二直線段(1-4)的尾端與高錐度區(qū)域(2)平滑連接。

3.根據權利要求2所述的適用于uic60軌的車輪踏面結構，其特征在于，所述輪緣區(qū)域第一弧形段(1-2)的半徑r1滿足9mm≤r1≤11mm；所述輪緣區(qū)域第二弧形段(1-3)的半徑r2滿足17mm≤r2≤19mm；

4.根據權利要求1所述的適用于uic60軌的車輪踏面結構，其特征在于，所述高錐度區(qū)域(2)包括首尾相連并以相切的方式平滑連接的高錐度區(qū)域第一弧形段(2-1)和高錐度區(qū)域第二弧形段(2-2)，所述高錐度區(qū)域第一弧形段(2-1)的起始端與輪緣區(qū)域(1)平滑連接，所述高錐度區(qū)域第二弧形段(2-2)的尾端與常工作區(qū)域(3)平滑連接，所述高錐度區(qū)域第一弧形段(2-1)與高錐度區(qū)域第二弧形段(2-2)同向彎曲；

5.根據權利要求1所述的適用于uic60軌的車輪踏面結構，其特征在于，所述常工作區(qū)域(3)包括首尾相連并以相切的方式平滑連接的常工作區(qū)域第一弧形段(3-1)、常工作區(qū)域第二弧形段(3-2)和常工作區(qū)域直線段(3-3)，所述常工作區(qū)域第一弧形段(3-1)的起始端與高錐度區(qū)域(2)平滑連接，所述常工作區(qū)域直線段(3-3)的尾端與低錐度區(qū)域(4)平滑連接，所述常工作區(qū)域第一弧形段(3-1)和常工作區(qū)域第二弧形段(3-2)同向彎曲；

6.根據權利要求1所述的適用于uic60軌的車輪踏面結構，其特征在于，所述低錐度區(qū)域(4)包括低錐度區(qū)域直線段(4-1)，所述低錐度區(qū)域直線段(4-1)的起始端與常工作區(qū)域(3)平滑連接，尾端與倒角區(qū)域(5)平滑連接；

7.根據權利要求1所述的適用于uic60軌的車輪踏面結構，其特征在于，所述倒角區(qū)域(5)包括倒角區(qū)域直線段(5-1)，所述倒角區(qū)域直線段(5-1)位于車輪踏面輪廓的最尾端，所述倒角區(qū)域直線段(5-1)的起始端與低錐度區(qū)域(4)平滑連接；所述倒角區(qū)域(5)為45°的倒角，倒角的直角邊長度為6mm。

8.一種車輪，其特征在于，包括如權利要求1-7任意一項權利要求所述的適用于uic60軌的車輪踏面結構。

9.一種轉向系統(tǒng)，其特征在于，包括轉向架以及如權利要求8所述的車輪，所述車輪安裝在轉向架上。

10.一種車輛，其特征在于，包括如權利要求9所述的轉向系統(tǒng)。

技術總結
本發(fā)明提供一種適用于UIC60軌的車輪踏面結構、車輪、轉向系統(tǒng)及車輛，車輪踏面結構包括輪緣區(qū)域、高錐度區(qū)域、常工作區(qū)域、低錐度區(qū)域和倒角區(qū)域，各區(qū)域之間以相切的方式進行連續(xù)平滑連接，輪緣區(qū)域和高錐度區(qū)域之間具有相反的弧形面，常工作區(qū)域內具有車輪滾動圓位置，穿過滾動圓位置的水平直線為踏面水平基準線；輪緣區(qū)域包括至少兩段弧形段和兩段直線段，各段之間首尾相連并以相切的方式進行連續(xù)平滑連接，各弧形段同向彎曲。本發(fā)明車輪踏面結構可滿足車輛輪對內側距1353mm及軌距1435mm、軌底坡1:20、UIC60軌的線路條件，可使輪軌間具有良好的接觸關系，輪軌接觸點分布合理，保證車輪與鋼軌間均勻磨耗，在高接觸應力區(qū)域范圍內接觸點分布分散。

技術研發(fā)人員：王欣宇,粱飛,李春波,張吉悅,張世卓,王瑞亮,崔歡,張澤帥,李子鵬
受保護的技術使用者：中車大連機車車輛有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9