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鋼軌設置軌底坡、車輪踏面設置錐度是改善輪軌關系的基本要求,也是滿足運行時輪對隊中的需要。一般認為原始車輪踏面錐度較大時,輪對隊中性能和曲線通過性能較好,而原始車輪踏面錐度較小時,則具有較好的車輛動力學性能。由于普通鐵路運行速度低、線路曲線半徑小,設計使用的輪對踏面等小錐度應較大,而高速動車組車輪的等效錐度則應較小。我國鐵路車輪踏面的等效錐度設計也是遵循這種理念進行的,其中普通鐵路用LM車輪踏面具有較大的等效錐度,高速鐵路用LMa車輪踏面具有較小的等效錐度。
車輪踏面有錐形和磨耗型2中。我國既有鐵路用LM車輪踏面以及高速鐵路用LMA車輪踏面和S1002CN車輪踏面均為磨耗型踏面;高速鐵路用XP55車輪踏面為錐形踏面。
在錐形踏面車論的滾動圓附近設置了一段錐度為*的直線段,則在該直線范圍內(nèi)車輪踏面錐度為常數(shù)。如XP55型車輪就在名義滾動圓附近設置了一段錐度為5.5%的直線段,則新輪與新軌接觸時踏面錐度約為0.055。
等效錐度*是隨輪對橫移量變化而變化的,在軌底坡和輪對名義滾動圓確定后其與輪軌踏面形狀和軌距等直接相關。*越大,在輪對橫移時左右輪滾動圓半徑差也越大;*是產(chǎn)生蛇形運動的主要原因,即在較高運行速度的條件下、輪軌等效錐度達到一定值后,動車組構架就容易發(fā)生橫向失穩(wěn)。因此,控制運行何總等效錐度的增大是延長車輪璇修周期的關鍵。
60N和60鋼軌與S1002CN和LM型面的新車輪以及武廣動車組用S1002G-Wear型面失穩(wěn)磨耗車輪接觸時的等效錐度如圖6-圖8所示。由圖可見:在輪對橫移量為8mm內(nèi),60N鋼軌無論與新車輪接觸還是與失穩(wěn)磨耗車輪接觸時的等效錐度基本在0.10~0.15范圍內(nèi),而60鋼軌與失穩(wěn)磨好車輪接觸時的等效錐度最高達到0.40,超過了CRH3型動車組輪軌接觸等效接觸等效錐度不得大于0.35的要求。因此,在我國高速鐵路鋪設60N鋼軌或按60N軌頭廓形打磨鋼軌,有利于控制輪軌等效錐度隨運行里程的增加而增大,減少動車組橫向失穩(wěn)。
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