JP2011522731A - 耐摩耗性フランジを備える鉄道車輪 - Google Patents

Abstract

本発明は、走行中にレールに接触し得る表面を有する耐摩耗性フランジ（３）またはタイヤもしくはリムを備える鉄道車輪に適用される。発明の本質は、車輪（２）のフランジ（３）の周辺の内側の面（４）上に、耐久的な態様で、耐摩耗層（１）を配置する点にある。

Description

本発明の主題は、鉄道、トラムおよび坑内輸送機関等、各種線路輸送において使用される、耐摩耗性フランジを備える鉄道車輪である。

鉄道工学において常に発生する深刻な問題は、タイヤと車輪のリムの上に存在するフランジの側面の過剰な被研削性についての問題である。レールの軌道においては、車輪の組に最小のずれが生じても、異なる半径の円にそって車輪が転がることになり、その結果、車輪のレールに対するアタック角が変わってしまうことになる。直線軌道上を車軸の組が転がる際、一定の速度では、車輪のフランジは、原則的に、レールに接触しないが、高速でカーブを通過する際には、これらのフランジとレールのヘッドとの間にはかなりの摩擦が生じ、被研削性が高くなり、かつこれらフランジのアンダーカット（鋭いフランジ）と呼ばれる摩耗が生じる。これは、鉄道輸送における、走行安全性さえ脅かしかねない問題である。

線路上を走行中のレール車両の安定かつ静かな走行、走行安全性、発生雑音のレベルならびにその後の非常にコスト高な車輪の組の修理間隔の間の耐用年数は、転がり形状の幾何学的特徴に大いに依存する。これら修理の枠内で、車輪の組の正確な寸法を復元するために、万を超える数の鉄道車輪が再プロファイルされる。

現在までのところ、たとえば、車輪フランジの被研削性を減じ、オーバーホール間隔を延ばす目的で、上記車輪フランジとレールの潤滑化のための各種潤滑剤および装置を、線路の、特にカーブ上で使用している。

これまでのところ、シレジア工業大学、分冊２２（輸送）、Ｍ．シターズ、Ｈ．Ｐ．エヴァンスによる「曲線軌道を有するレール／車輪システムへの潤滑化の弾性流体力学の応用」（１９９４年）と題する分析および理論に関する刊行物（"Application of elastohydrodynamic theories of lubrication to rail/wheel systems with curved tracks," Technical University of Silesia-fascicle 22 (transport), M. Sitarz, H. P. Evans-1994） から、高い外的負荷を伴う軌道におけるカーブを走行する際の鉄道車輪フランジの弾性流体力学的潤滑化が知られている。車輪−レールシステムをこのように潤滑化することで、レールと車輪の摩耗を５倍から７倍低減することができ、かつ燃料消費を約３０％減らすことが可能と予測されている。数値計算によれば、油膜の厚さにおける最大の変化が、半径範囲Ｒ＝（１３−１５）ｍｍで生じることになる。

クラコフ工業大学、Ｚ．ロマニスジン編集による「線路車両の走行ギア」（２００５年）と題する刊行物（"Running gears of track-vehicles," Z. Romaniszyn, Ed. Technical Universityof Krakow, 2005）により、油、粘着性のあるグリースまたは固形油を用いる車輪フランジの潤滑化のための公知の装置が開示される。後者は、広い温度範囲の変化に反応しない、０．０６から０．１の範囲の低い摩擦係数の値が得られるポリマー安定化成分から製造されるインサートを含む。この公知の潤滑剤付与装置は、特に、主にスピードメータの発信機に接続される電子制御システム、供給路、オイルタンク、空気圧ソレノイド弁、噴霧装置ならびに低圧の油管および空気管からなる装置を含む。電子システムの主な役割は、レール表面と車輪表面との間の境界部分を潤滑化する潤滑化システムの空気圧および油圧部を操作することである。鉄道車両の運行係員は、上記の潤滑化システムの起動または停止が必要な線路部分を選択する。

鉄道車輪のフランジを潤滑化することにより、その耐久性の向上を図ろうとするこれまでの既存の方法および装置は、難しくかつ煩わしいものである。これらの解決法に共通する欠点として、潤滑剤の付与量について不完全な装置および制御システムが考えられる。車輪フランジの潤滑化は、線路におけるカーブ前付近で、車輪フランジ上の厳密に決定した場所において行う必要がある。潤滑剤を不正確に供給しても必要な役割を果たすことはできないばかりか、車両のブレーキ時に、鉄道車輪の転がり面にグリースが到達して妨げになる可能性がある。

本発明の目的は、過度の被研削性による車輪の組の修理および再プロファイリングのコストを減らすために、線路の、特にカーブ上において、レールと接触する車輪フランジ表面の潤滑化を排除することである。

本発明により、この目的は上首尾に達成された。発明の本質は、車輪フランジの内側および／または外側の周辺の面上に耐久性の耐摩耗層を配置することにある。周辺耐摩耗層は、幅方向に、一方側から鉄道車輪の転がり面の前部へ広がりかつ他方側からフランジの丸み部分の前部へ効果的に広がる。前記フランジの外側の面上に、耐久性周辺耐摩耗層が追加で配置される。周辺耐摩耗層は、フランジの先端全体の周りおよびその側方の最初の部分の内側および外側に、耐久的に配置される。

耐久性耐摩耗層の付与によって、車輪フランジおよびその形状の寿命は５倍から７倍延び、線路上のカーブを走行する際に、約３０％、エネルギー消費を削減し、キーキーという音の雑音発生を抑制し、カーブおよび切替分岐器を走行中に脱線する危険を低減することにより走行安全性を向上する。

本発明の主題は、図面において実施例の形で示される。

図１は、走行車輪の組の一部を示す側面部分断面図である。
図２から図４は、特にその種の用途に関する耐摩耗フランジを備える鉄道車輪の実施例を表す図であって、図１のＡで示す部分の詳細を示す図である。

本発明（図２）によれば、車輪２のフランジ３の周辺の外側の面４上に、耐摩耗層１を耐久的な態様で配置する。所与の輸送手段について、必要に応じて、青銅、テフロン、黒鉛を含む青銅および／または二硫化モリブデン等を耐摩耗層の実現のために効果的に適用できる。図３に示すように、周辺耐摩耗層１ａは、幅方向に、一方側から鉄道車輪２の転がり面５の前部５ｃへ、かつ他方側からはフランジ３の丸み６の前部６ｃへ効果的に広がる。図４は、フランジ３の内側の面７上に配置される追加の耐久層１ｂを示す。図５では、その代りに、フランジ３の先端６全体の周りの面上ならびに外側面４および内側面７上に周辺耐摩耗層１ｃが配置された、トラム線等のための随意の構造を示す。

Claims (4)

1. 走行中、レールと摩擦接触し得る車輪フランジ表面を含む耐摩耗性フランジを備える鉄道車輪であって、車輪（２）のフランジ（３）の周辺の外側の面（４）上に、耐摩耗層（１）が耐久的な態様で配置される、鉄道車輪。
2. 周辺耐摩耗層（１ａ）が、フランジ（３）の周辺の外側の面（４）上を、一方側から鉄道車輪（２）の転がり面（５）の前部（５ｃ）へかつ他方側からフランジ（３）の丸み（６）の前部（６ｃ）へ、効果的に広がる、請求項１に記載の鉄道車輪。
3. フランジ（３）の内側の面（７）上に、耐久性周辺耐摩耗層（１ｂ）が追加で配置される、請求項２に記載の鉄道車輪。
4. 周辺耐摩耗層（１ｃ）が、フランジ（３）の先端（６）全体の周りの面上ならびにその外側面（４）および内側面（７）上に配置される、請求項１に記載の鉄道車輪。

Images