專利名稱：輪軌機械系統(tǒng)的制作方法
專利說明 機車軌道技術屬輪軌關系技術領域的機械系統(tǒng)，所以本發(fā)明稱為輪軌機械系統(tǒng) 其特征是一種由軌道、機車和轉向架組成的輪軌機械系統(tǒng)，當選定軌道最小曲線半徑Rmin、軌距s時，機車、軌道的輪軌構造特性應滿足軌道造型和與H0＝ (U2)/(3R) · (G)/(g) ·d·f·i·k·A·B- (h)/(s) · (G)/(bX) 定輪軌機械系統(tǒng)主要結構參數(shù)。其參數(shù)是這樣確定的 機車可以是2-n節(jié)的機組的單機長，重心高限定在(1070～1900mm)范圍內(nèi)。
轉向架地輪半徑r＝ (R△r)/(jS) 的△r與軌底坡修正值 1/(x) ＝ (s-ah)/(as) 匹配，△r(1-4mm)j(0.7-2)，及轉向架中心銷偏心距e滿足A=l- (2e)/(L軸) (參數(shù));軸距L軸＝ (〔△Lmax〕(2R-s))/(2s) 〔△Lmax〕＝0～17mm限定軸制為單軸或2軸制，又用全軸距L全軸＝tgβRmin(tgβ＝0.016～0.055)以滿足阻力臂dmin(τ＝63°26′，t＝16mm)限定機車長確定機組。
軌道系統(tǒng)的平面軌跡為降冪型緩和曲線 的微分方程組dl＝ρdφ dφ＝ 1/(ρ) dl、dx＝cosφdl、dy＝sinφdl受曲率常數(shù)制約曲率變化速度，曲率指數(shù) 又是曲率變化速度與動量匹配參數(shù)，bx(1.5～3.30)。
軌道的立面軌跡為hi= (sv2)/(bxgR) · (l)/(l6) (bx＝1.5～3.30)稱為動力內(nèi)接超高。
軌道結構組裝工藝鋼軌接頭扣件及鋼軌與鋼筋混凝土軌枕扣件組裝工藝扣壓力

滿足

動力平衡要求，( (π)/2 ＜ω＜ 3/2 π，2＜bx0＜6)。
現(xiàn)有技術緩和曲線國際上仍以三次拋物線為主，限速V≤160km/h，不同名s型一波正弦曲線、半波正弦曲線、3次、5次、7次型、4-3-4型、6-3-6型等，由于前者型如y＝ (x3)/(6c) - (Lo2)/(4π2c) (x- (Lo)/(2π) sin2π (L)/(Lo) )的中間點屬拐點與相鄰點的曲率差是最大值點，且符號相反，則相鄰點的曲率差是該值的二倍2△Kmaxs，在舊線標準低的條件下無法使用，雖改用插入三次拋物型無所受益。超高用hi= (svc2)/(gρ) ，所以高次曲線的順坡率最大值imax＝ci0也在中間點，蘇聯(lián)沙湖年慈教授imax＝2i0，中國趙方民教授imax＝1.875i0，同時按曲率與超高成正比的物理意義及沖擊影響考慮，沖動值出現(xiàn)的機率高。
現(xiàn)行輪軌機械系統(tǒng)結構主要參數(shù)設計目前國際鐵路聯(lián)盟試驗研究所(ORE)推薦橫推力H0＝35+ 7400/(R) (千牛頓)，瑞典H0＝1.7+ (U)/27.6 (千牛頓)(是在R＝600M條件試驗取得經(jīng)驗公式);各國鐵路采用和一些鐵路組織推薦軸重與輪徑比 (2p)/(2r) ＝18～36.6，我國采用 (2p)/(2r) ＝16.393～20的參數(shù)定輪軌機械系統(tǒng)主要結構參數(shù)。機車設計主要技術參數(shù)詳附表1。

輪軌工藝對角支撐轉向架、橫向傳動裝置，輪踏面采用磨耗型踏面，氣墊、磁懸浮、擺式車體等;組裝工藝鋼筋混凝土軌枕扣件扣壓力T＝0.222M，電測試驗結定M＝9kg-M的扣壓力不足、T＝(1- (b)/(a) ) (l-tgφ)/(μ+tgφ) H0只實用有擋肩軌枕、蘇聯(lián)T＝ (2πM)/(h+πφ(d+D)) 式中有摩擦系數(shù)φ，會產(chǎn)生熱處理影響、材質(zhì)影響和主觀與客觀不一致的影響計算結果。
本發(fā)明的目的技術上為進一步提高機車轉向的靈敏度，輪軌機械系統(tǒng)的空時系統(tǒng)力系最佳組合形式主要還在于運動軌跡的因勢利導能力的高效應，是否能使緩和曲線曲率1/ρ由1/∞→1/R的變化速度與動量成反比地匹配，和降超高使動力內(nèi)接外軌的勢能易于形成穩(wěn)定的轉動慣性，克服外輪失重、增大錐度粘著力導向，克服外輪遲后的連滾帶滑運動，促成純滾動運動。其次就是機車系統(tǒng)的參數(shù)設計要滿足輪軌同步函數(shù)特性要求就可產(chǎn)生經(jīng)濟效益表現(xiàn)在輪軌磨耗最小、則動能損失小、不但節(jié)約能源、還提高牽引數(shù)量-在于消除了曲線成為限制牽引定數(shù)的條件，機車工作溫度低的積極效果是工作壽命長，克服設計的標準過高，潛力未盡而設備老化或標準過低而無法改造，及節(jié)約大批的試驗費能安全高速地發(fā)展鐵路現(xiàn)代化。
發(fā)明是這樣實現(xiàn)的 輪軌機械系統(tǒng)的特征是當選定軌道曲線最小半徑Rmin、軌距s時，就可按定則曲率常數(shù) 也定，因而符合動能的緩和曲線軌跡也定，進而定軌道系統(tǒng)的空時系統(tǒng)的力系應滿足動力內(nèi)接運動條件，則超高時降超高 (l)/(bx) 倍的位能使轉動慣性所形成勢能容易產(chǎn)生外輪內(nèi)接外軌的沖擊角為最小的運動，所以超高hi= (sv2)/(bxgR) (l)/(l6) 也定，因為這樣較曲率與超高成正比hi= (SUC2)/(g) 1/(ρ) 的超高相應存在超高的提前距離進行因勢利導。在此動量Um的條件軌道扣件強度是否夠、扣壓力是否能提高設備能力以簡化扣件工藝結構尺寸，按H0＝ (U2)/(3R) · (G)/(g) ·d·f·i·k·A·B- (h)/(s) · (G)/(bX) 求
知道扣壓力

滿足軌道均勻鎖定溫度應力、抗爬行抗?jié)q軌跑道、抗鋼軌接頭鎖定溫度力的扭矩值。并且，對一切螺栓扣件，實施定量扣壓力的基礎理論是通用的，具有再現(xiàn)性、可靠性。
機車的節(jié)數(shù)應滿足輪半徑r＝ (R△r)/(js) 所定轉速nD、定轉矩MDβ＝ 1/(β) MD、定機車功率、由此產(chǎn)生動量Um的轉向架軸矩L軸＝ (〔△Lmax〕(2R-s))/(2s) 必須滿足徑向差容許值〔△Lmax〕(0～17mm)，再根據(jù)Rmin定是單軸制的兩軸機車或是兩軸制的四軸機車， 在轉向架系統(tǒng)中為了轉向輕便敏捷的全軸距L全軸＝tgβRmin(tgβ＝0.016～0.055)、滿足運動中產(chǎn)生阻力臂最小而定機車節(jié)數(shù)。
機車系統(tǒng)的輪軌同步函數(shù)特性主要特征是輪半徑r＝ (R△r)/(jS) 的△r與軌底坡的修正值 1/(x) ＝ (s-ah)/(as) 匹配的輪軌作用面積最大，對克服重載運輸?shù)钠趽p傷用△r(1-4mm)、J(0.7～2)范圍值，及轉向架的中心銷偏心距e構成轉向特征系數(shù)A=l- (2e)/(L軸) 其積極效果，簧下質(zhì)量輕、粘著牽引力大、轉向靈敏、技術可靠、較對角支撐轉向架、橫向傳動裝置、磨耗型踏面、工藝、結構簡單、成本低，易于開發(fā)。
實施例 舊線改造用降冪4次型緩長80M來加長降冪三次拋物線緩長60M算列 用支距撥道法求撥通量△y 求l04＝＝l03＝1.224l03＝73.44＝80M 求園曲線撥距理論值P3＝ (l02)/(24R) ＝

＝0.50M、P4＝

＝0.592M ∴P4-P3＝0.592M-0.500M＝92mm。
緩和曲線內(nèi)撥距詳附表y4-y3＝△y 正矢計算f0＝

· 1/2 ＝ 1/2 m、f1＝( 1/2 ·24-1)m、(m＝

)、f2＝( 1/2 ·34-24+ 1/2 )m、f3＝( 1/2 ·44-34+ 1/2 ·24)m fn＝〔 1/2 (n+1)4-n4+ 1/2 (n-1)4〕m、f園緩點＝ 1/4 〔(n+1)4-n4-(n-1)4+(n-2)4〕m略 新線測量計算公式-降冪4次型 切線T4＝(R+P)tga+m0＝(R+

偏角測量計算公式降冪4次型
δ1＝( 1/(n) )z+1δ0、δn＝nz+1δ1、δM＝δ1〔F(F2+FB+B2)-3B3〕、δN＝-δ1〔D(D2+DB+B2)-3B3〕(式中F前視測點M點的測點數(shù)，B置鏡點點數(shù)。D后視測點N點的測點數(shù)。)計算例詳附表。
軌道當選定曲線最小半徑Rmin＝300MU＝80km/n、h0＝

＝80mm、bx＝3.14

C＝8 H＝1500mm S＝1435mm是安全的，l0＝lovh0＝64M取整60M


為三次拋物線(同時證明三次拋物線型也是降冪型的初始條件，園是降冪型的原始條件(

當z＝0 1/(x) ＝ 1/(∞) ＝0時則C＝Rl00＝ρl0故R＝ρ且是l的點的集合內(nèi)均成立。))

機車 當給定Rmin＝300M、S＝1435mm △r＝2mm j＝1.1時r＝ (R△r)/(js) ＝400mm;當選定〔△Lmax〕＝10mm時 L軸＝

＝2085mm;當選定tgβ＝0.021時L全軸＝tgβRmin＝6300mm;當選定機車體端部距外輪對軸線距離lx＝ (L全軸)/6 ＝1050mm;車鉤長取806mm時則機車總長的車鉤中心距離L鉤＝10016mm;重心高選定為1500mm時進行總體輪軌機械系統(tǒng)檢算橫推力H0＝ (U2)/(3R) · 92/9.81 ·d·(l)5- (h)/(s) · 92/3 ＝0.439-0.0175＝0.4215T。



圖名圖2降冪型平面軌跡〔1〕表示n次冪較n-1次冪的βn＜βn-1的通律;由此而曲率變小達到曲線阻力減小目的。
圖1緩和曲線超高圖〔1〕表示n次冪較n-1次冪的超高平均順坡隨冪次增大向心力平衡離心力的潛力愈大，導向的潛在能力愈大，按曲率與超高成正就無法產(chǎn)生導向潛在能力-自然力。
圖3 降冪型緩和曲線的定微分方程組的示意圖，按曲率常數(shù) 的制約律的積分方程組，找到園的極限圖形是一條直線，所以命名為降冪曲線。
圖4機組軌道的俯視圖。
圖5機組、軌道的側視圖結構示意圖。
圖6機車、軌道機械系統(tǒng)動力平衡圖、結構示意圖。
圖7降冪曲線任意點置鏡測偏角幾何圖。
圖8降冪型緩和曲線曲率圖k、曲率變化速度k′、曲率變化加速度k″示意圖(用以分析力學性能)。
圖9不同名s型曲率圖k、曲率變化速度k′、曲率變化加速度k″示意圖(用以分析力學性能)。
輪軌機械系統(tǒng)編號名稱 〔1〕軌道圖1-〔1〕超高;圖2-〔1〕降冪型軌跡;圖3-〔1〕及圖7-〔1〕軌跡;圖6-〔2〕鋼筋混凝土軌枕;圖6-〔3〕鋼筋混凝土軌枕扣件;圖6-〔4〕軌底坡墊板;圖5-〔5〕鋼軌接頭魚尾板及螺栓扣件;圖5-〔6〕機車;圖5-〔〔7〕及圖4、圖6-〔7〕轉向架;圖4-〔8〕中心銷;圖4及圖6-〔9〕輪軸;圖4、圖5及圖6-〔10〕輪子;圖4-〔11〕轉向架全軸距(轉向架系統(tǒng));圖6-〔12〕超高橫向坡;圖6-〔13〕機車重心高。圖6-〔14〕碎石道床。
權利要求
1、一種由軌道[1]、機車[6]和轉向架[7]組成的輪軌機械系統(tǒng)，其特征是當選定軌道最小曲線半徑Rmin、軌距S時，機車軌道的輪軌構造特性應滿足的軌道造型和
械系統(tǒng)主要結構參數(shù)。
2、按權利要求1所述的輪軌機械系統(tǒng)的特征是機車〔6〕可以是2-n節(jié)的機組的單機長，重心高(1070～1900mm)。
3、按權利要求2所述的機車系統(tǒng)的特征是轉向架〔7〕為單軸制或2軸制應滿足L軸＝ (〔△Lmax〕(2R-s))/(2s) ，〔△Lmax〕＝0～17mm。
4、按權利要求3所述轉向架系統(tǒng)的特征是輪半徑〔10〕r＝ (R△r)/(js) 的△r與軌底坡〔4〕修正值 1/(x) ＝ (s-ah)/(as) 匹配，△r(1-4mm)、j(0.7～2)，及轉向架中心銷偏心距e滿足A=l- (2e)/(L軸) (參數(shù))。
5、按權利要求2或3轉向架機械系統(tǒng)的特征是轉向架的全軸距L全軸＝tgβRmin(tgβ＝0.016～0.055)以滿足阻力臂(τ＝63°26′t＝16mm)。
6、按權利要求1所述輪軌機械系統(tǒng)的特征是軌道〔1〕的緩和曲線線型為降冪型的微分方程組dl＝ρdφ
dφ＝ 1/(ρ) dl dx＝cosφdl dy＝sinφdl受曲率常數(shù)C＝Rl，制約曲率變化速度，曲率指數(shù)
又是曲率變化速度與動量匹配參數(shù)，bx(1.5～3.30)。
7、按權利要求6所述軌道系統(tǒng)的特征是超高〔1〕hi= (sv2)/(bxgR) · (l)/(l6) (bx＝1.5～3.30)。
8、按權利要求6軌道系統(tǒng)的特征是鋼軌接頭扣件及鋼軌與銗軌枕扣件組裝工藝扣壓力
滿足
動力平衡要求。( (π)/2 ＜ω＜ 3/2 π，2＜bx0＜6)。
全文摘要
輪軌機械系統(tǒng)屬鐵道輪軌關系技術領域，它由機車軌道構成動力平衡機械系統(tǒng)，能產(chǎn)生徑向錐度粘著導向運動，機車為2-n節(jié)機組、軸制為2軸或單軸，輪軌匹配用轉向架軸距、全軸距最小與軌道線型降冪型匹配實用于高速鐵路、重載運輸，特別實用于小半徑高速化、重載運輸?shù)妮嗆墮C械系統(tǒng)的標準化、系列化、通用化、規(guī)范化造型。
文檔編號B61B13/00GK1031677SQ8710600
公開日1989年3月15日 申請日期1987年9月1日 優(yōu)先權日1987年9月1日
發(fā)明者申廣淵 申請人:申廣淵