JP6090712B2 - Formation method of wheel tread - Google Patents
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Description
本発明は、車輪踏面の形成方法に関するものである。 The present invention relates to a method for forming a wheel tread.
鉄道車両の車輪には勾配がつけられている。これにより、鉄道車両は直線区間でも曲線区間でも舵を切ることなく安定してレールに追従して走行することができるが、本来直線区間と曲線区間では相反する特性を持っている。すなわち、車輪踏面の勾配を大きくすれば曲線通過性能は向上するが直線区間の走行安定性は低下する。逆に車輪踏面の勾配を小さくすれば、直線走行安定性は向上するが曲線区間での通過性能が低下するため、車輪のフランジやレールゲージコーナーの摩耗が進展してメンテナンスコストが上昇する。このため、従来の技術では走行線区の特性を考慮した車輪踏面の形状を数値解析などで決めていた。しかしながら、車輪踏面の形状を変更した場合、車両の走行性能が変化したり、軌道の短絡不良を生じる場合があり、車輪踏面の形状を容易に変更することができなかった。また、直線区間と曲線区間の全てにおいて最適となる車輪踏面形状は存在しないため、曲線通過性能の不足を補うため、鉄道車両が曲線を検知し、曲線進入時に車輪のフランジに摩擦調整剤や潤滑材を押し付けることにより、車輪とレール間の摩擦係数を低減させる提案がなされていた。 The wheels of railway vehicles are graded. As a result, the railway vehicle can travel stably following the rail without turning the rudder in either a straight section or a curved section, but inherently has contradictory characteristics in the straight section and the curved section. That is, if the gradient of the wheel tread is increased, the curve passing performance is improved, but the running stability of the straight section is lowered. On the contrary, if the gradient of the wheel tread is reduced, the straight running stability is improved, but the passing performance in the curved section is lowered, so that the wear of the wheel flange and rail gauge corner progresses and the maintenance cost increases. For this reason, in the prior art, the shape of the wheel tread considering the characteristics of the travel line section is determined by numerical analysis or the like. However, when the shape of the wheel tread is changed, the running performance of the vehicle may change or a short circuit failure may occur in the track, and the shape of the wheel tread cannot be easily changed. Also, since there is no optimal wheel tread shape in all of the straight and curved sections, the railcar detects the curve and compensates for friction modifiers and lubrication on the wheel flanges when entering the curve to compensate for the lack of curve passing performance. Proposals have been made to reduce the coefficient of friction between the wheel and the rail by pressing the material.
さらに、車輪転削後の少ない走行距離の間、フランジの摩耗により摩耗係数が一時的に増加する時期があり、これが原因で乗り上がり脱線が発生する場合があり、同様の方法でフランジに油などの潤滑材を塗布して摩擦係数を低減させるようにしていた。 In addition, there is a period when the wear coefficient temporarily increases due to wear of the flange during a short mileage after wheel turning, and this may cause climbing and derailment. The lubricant was applied to reduce the coefficient of friction.
図7は従来の鉄道車輪の摩耗低減装置の要部拡大断面図である(下記特許文献1参照)。 FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a conventional railway wheel wear reduction device (see Patent Document 1 below).
この図において、101は鉄道車輪、102は鉄道車輪101の踏面部、103は鉄道車輪101のフランジ部、104は車輪踏面摩擦子、105は車輪踏面摩擦子104のバックメタル、106は摩擦シュー、111は車輪踏面摩擦子104の連結子、112は固形潤滑材、113は中間接合層である。
In this figure, 101 is a railway wheel, 102 is a tread part of the
このように、車輪踏面摩擦子104の側面に中間接合層113を介して固形潤滑材112が配置されている。
Thus, the
したがって、車輪踏面摩擦子104の押付機構を利用して、鉄道車輪101のフランジ部103にこの固形潤滑材112を作用させることにより、鉄道車輪101のフランジ部103及びレールの摩耗の低減を図ることができる。
Therefore, by using the pressing mechanism of the wheel
しかしながら、上記した車輪とレール間の摩擦係数を低減させる方法では、車輪踏面摩擦子に別部品としての摩擦調整剤や潤滑材を配置する必要があり、また、それらのメンテナンスも必要であった。 However, in the above-described method for reducing the friction coefficient between the wheel and the rail, it is necessary to dispose a friction adjusting agent and a lubricant as separate parts on the wheel tread friction, and maintenance thereof is also necessary.
本発明では、上記状況に鑑みて、基本的な車輪踏面の形状(車輪断面形状)を変更せずに局所的に微小な凹凸または凸部をつけることで、走行安定性を変えずに、曲線通過性能の向上及び乗り上がり脱線をし難くすることができる、車輪踏面の形成方法を提供することを目的とする。 In the present invention, in view of the above situation, a curve can be obtained without changing the running stability by locally adding minute irregularities or protrusions without changing the basic wheel tread shape (wheel cross-sectional shape). It is an object of the present invention to provide a method for forming a wheel tread that can improve the passing performance and make it difficult for derailment.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕車輪踏面の形成方法において、車輪のフランジの車輪幅方向反対側の端部に位置する鉄道車両の曲線通過時にレールと接触する車輪踏面部分に車輪研磨装置により微小凹凸を形成し、車両が分岐や曲線を通過する際に前記車輪のフランジの車輪幅方向反対側の端部の微小凹凸に内軌側のレールが当接することにより内軌側の横圧が小さくなるので外軌側の横圧と脱線係数が下がり、外軌側の乗り上がり脱線をし難くすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In the method for forming a wheel tread, a minute unevenness is formed by a wheel polishing device on a wheel tread that comes into contact with a rail when passing through a curve of a railway vehicle positioned at the end of the wheel flange opposite to the wheel width direction. When the rail passes through a branch or curve, the lateral pressure on the inner gauge side is reduced by the contact of the rail on the inner gauge side with the minute irregularities on the end of the wheel flange on the opposite side in the wheel width direction. The lateral pressure and derailment coefficient are lowered, making it difficult to climb on the outer gauge side and derail.
〔2〕上記〔1〕記載の車輪踏面の形成方法において、前記車輪研磨装置を車両の走行距離情報を用いて一定周期毎に動作させることを特徴とする。 [2] In the method for forming a wheel tread described in [1] above, the wheel polishing apparatus is operated at regular intervals using vehicle travel distance information.
〔3〕車輪踏面の形成方法において、車輪のフランジの車輪幅方向反対側の端部に位置する鉄道車両の曲線通過時にレールと接触する車輪踏面部分に車輪削正時に凸部を付けて削正し、車両が分岐や曲線を通過する際に前記車輪のフランジの車輪幅方向反対側の端部の凸部に内軌側のレールが当接することにより内軌側の横圧が小さくなるので外軌側の横圧と脱線係数が下がり、外軌側の乗り上がり脱線をし難くすることを特徴とする。 [3] In the wheel tread forming method, the wheel tread portion that contacts the rail when passing through the curve of the railroad vehicle located at the end opposite to the wheel width direction of the wheel flange is provided with a convex portion during wheel correction. However, when the vehicle passes through a branch or a curve, the lateral pressure on the inner gauge side is reduced by the contact of the rail on the inner gauge side with the convex portion of the end of the wheel flange on the opposite side in the wheel width direction. The lateral pressure on the gauge side and the derailment coefficient are lowered, making it difficult for the outer gauge side to climb and derail.
〔4〕上記〔3〕記載の車輪踏面の形成方法において、反フランジ側の端面から前記凸部の中心部との距離が14mmであり、かつ前記凸部が幅12mm、高さ90μmの断面三角形状からなることを特徴とする。 [4] In the method for forming a wheel tread described in [3] above, the distance from the end surface on the opposite flange side to the center of the convex portion is 14 mm, and the convex portion has a width of 12 mm and a height of 90 μm. It has a triangular shape.
本発明によれば、基本的な車輪踏面形状を変更することなく、走行安定性を変えずに、曲線通過性能の向上及び乗り上がり脱線の安全余裕の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the curve passing performance and improve the safety margin for climbing derailment without changing the basic wheel tread shape and without changing the running stability.
本発明の車輪踏面の形成方法は、車輪のフランジの車輪幅方向反対側の端部に位置する鉄道車両の曲線通過時にレールと接触する車輪踏面部分に車輪研磨装置により微小凹凸を形成し、車両が分岐や曲線を通過する際に前記車輪のフランジの車輪幅方向反対側の端部の微小凹凸に内軌側のレールが当接することにより内軌側の横圧が小さくなるので外軌側の横圧と脱線係数が下がり、外軌側の乗り上がり脱線をし難くする。 The method for forming a wheel tread according to the present invention forms a minute unevenness by a wheel polishing device on a wheel tread that contacts a rail when passing through a curve of a railway vehicle positioned at the end of the wheel flange opposite to the wheel width direction. When the rail passes through a branch or curve, the lateral pressure on the inner gauge side is reduced by the contact of the rail on the inner gauge side with the minute irregularities on the end of the wheel flange on the opposite side in the wheel width direction. Lateral pressure and derailment coefficient are reduced, making it difficult to climb on the outer gauge side.
また、車輪のフランジの車輪幅方向反対側の端部に位置する鉄道車両の曲線通過時にレールと接触する車輪踏面部分に車輪削正時に凸部を付けて削正し、車両が分岐や曲線を通過する際に前記車輪のフランジの車輪幅方向反対側の端部の凸部に内軌側のレールが当接することにより内軌側の横圧が小さくなるので外軌側の横圧と脱線係数が下がり、外軌側の乗り上がり脱線をし難くする。 In addition, the wheel tread part that contacts the rail when passing through the curve of the rail of the wheel flange on the opposite side in the width direction of the wheel is corrected by adding a convex part to the wheel tread part at the time of wheel correction. When passing, the inner rail side lateral pressure is reduced by the contact of the rail on the inner rail side with the convex portion of the end of the wheel flange on the opposite side in the wheel width direction, so the lateral pressure on the outer gauge side and the derailment coefficient are reduced. Falls, making it difficult to get on the outer track side and derail.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は本発明の第1実施例を示す車輪研磨装置の車輪への設置状態を示す模式図、図2は車輪研磨装置により微小凹凸形状を形成した車輪踏面形状(その1)を示す図、図3は車輪研磨装置により微小凹凸形状を形成した車輪踏面形状(その2)を示す図、図4は車輪・レール間の接触点位置を示す図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an installation state of a wheel polishing apparatus according to a first embodiment of the present invention on a wheel, and FIG. 2 is a view showing a wheel tread shape (part 1) in which minute irregularities are formed by the wheel polishing apparatus. FIG. 3 is a diagram showing a wheel tread surface shape (part 2) in which minute irregularities are formed by a wheel polishing apparatus, and FIG.
これらの図において、1は輪軸、2は輪軸1に固定される車輪、3は車輪踏面、4は車輪2のフランジ、5,11はフランジ4の車輪幅方向反対側の車輪踏面3に位置する、微小凹凸5A,11Aが形成された車輪踏面研磨部、6は車輪研磨装置であり、この車輪研磨装置6は台車枠(図示なし)に固定されており、その先端を矢印7の方向に移動してフランジ4の車輪幅方向反対側に位置する車輪踏面研磨部5、11に押し付けることにより、車輪踏面3のフランジ4の車輪幅方向反対側の端部に位置する微小凹凸5A,11Aを形成する。また、8はレールである。
In these drawings, 1 is a wheel shaft, 2 is a wheel fixed to the
車輪踏面の形状に微小な凹凸をつける方法としては、図2に示すように、台車枠に設置した車輪研磨装置を用いて、一定周期毎に車輪踏面3を削り、当該部位に常時微小凹凸5Aが存在する形状構造とする。
As shown in FIG. 2, the
さらに、車輪研磨装置の先端部の凹凸形状を変化させて図3に示すような間隔を有する微小凹凸11Aを有する車輪踏面研磨部11を形成するようにしてもよい。
Further, the wheel tread
図4は車輪・レール間の接触点位置(図中○印)を示しており、図4(a)は輪軸1が中立位置にある場合、図4(b)は輪軸1が+10mm右移動位置にある場合を示している。図4(a)では、車輪2がレール8に図2で示した微小凹凸5Aを形成する位置で接触していないことがわかる。この条件は直線走行時の位置関係である。一方、図4(b)では、内軌側の車輪・レール間の接触点位置がフランジ4とは車輪幅方向反対側にあることがわかる。この位置は曲線通過時の接触点位置である。
4 shows the position of the contact point between the wheels and the rail (marked with a circle in FIG. 4). FIG. 4 (a) shows the position where the wheel shaft 1 is in the neutral position, and FIG. Shows the case. In FIG. 4A, it can be seen that the
このように、車輪2とレール8の接触面に微小凹凸5Aを付けた方が微小凹凸5Aを形成しない場合と比べて接線力低減効果が得られるため、曲線通過性能が向上するとともに車両が分岐や曲線を通過する際に横圧と脱線係数が下がり、乗り上がり脱線防止に対する安全余裕を向上させることができる。なお、微小凹凸の高さ、ピッチ(山と山の間隔)ともに大きい方が、内軌側の接線力が低下するため、外軌側の横圧と脱線係数が下がる。
As described above, the tangential force reduction effect is obtained when the
本発明で形成する微小凹凸5A,11Aは、車輪2の寿命を延ばすために、常に削るのではなく、例えば、車両の走行距離情報を用いて一定周期ごとに車輪研磨装置を動作させて削ることで、曲線通過性能を向上させるのに好適な状態の微小凹凸5A,11Aを保つように構成する。
The
また、車輪転削後の一時的にフランジ部の摩擦係数が増加する時期においても、上記したように、反フランジ側踏面に微小凹凸を設ける形状としたことで、横圧と脱線係数が下がるので、上記した乗り上がり脱線は発生し難くなる。つまり、車輪転削後の少ない走行距離の間に発生する乗り上がり脱線防止に対する安全余裕度を向上させることができる。 In addition, even when the friction coefficient of the flange part temporarily increases after wheel rolling, as described above, the side pressure and the derailment coefficient are reduced by providing a shape with minute irregularities on the tread surface on the non-flange side. The above climbing derailment is less likely to occur. That is, it is possible to improve the safety margin for prevention of climbing derailment that occurs during a short travel distance after wheel turning.
図5は本発明の第2実施例を示す車輪研磨装置により凸部を形成した車輪踏面形状を示す図、図6は図5のA部拡大断面図である。 FIG. 5 is a diagram showing a wheel tread shape in which convex portions are formed by a wheel polishing apparatus according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
図6に示すように、車輪21のフランジ23の車輪幅方向反対側に位置する鉄道車両の曲線通過時にレールと接触する車輪踏面22部分に車輪研磨装置により凸部24を形成する。
As shown in FIG. 6, a
その凸部24の形状は、例えば、図6に示すように、幅Wが12mm、高さHが90μmの断面三角形状からなる。なお、Lは反フランジ側の端面から凸部24の中心部との間の距離であり、例えば、14mmである。
For example, as shown in FIG. 6, the
特に、この実施例の車輪路面形状は、単純な形状で車輪削正がしやすいという利点もある。 In particular, the wheel road surface shape of this embodiment also has an advantage that it is easy to correct the wheel with a simple shape.
上記のように構成することにより、凸部24が摩耗してなくなるまでの間、横圧低減(脱線係数Q/P低減)に寄与することができる。また、走行距離の増加に伴い凸部24は摩耗して消滅するが、凸部24のない元の車輪踏面形状に戻るだけであるため、この摩耗が車輪の走行性能に悪影響を与えることはない。さらに、凸部24が消滅する時期には、フランジの摩耗も進行して摩擦係数が車輪転削後に比べて相対的に小さくなるため、乗り上がり脱線は発生し難くなる。つまり、上記した凸部24の形成により、フランジ部の摩擦係数が大きくなる間のみ、外軌側の横圧と脱線係数Q/Pを低減することができるため、乗り上がりを発生し難くし、安全余裕度を向上させることができる。
By configuring as described above, it is possible to contribute to the reduction of lateral pressure (reduction of derailment coefficient Q / P) until the
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明の車輪踏面の形成方法は、走行安定性を低下させずに、輪軸の旋回性能を向上させることができる、車輪踏面の形成方法として利用可能である。 The method for forming a wheel tread according to the present invention can be used as a method for forming a wheel tread that can improve the turning performance of the axle without lowering the running stability.
1 輪軸
2,21 車輪
3,22 車輪踏面
4,23 車輪のフランジ
5,11 車輪踏面研磨部
5A,11A 微小凹凸
6 車輪研磨装置
7 矢印
8 レール
24 凸部
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