RU2227102C2 - Rail bogie - Google Patents

Rail bogie Download PDF

Info

Publication number
RU2227102C2
RU2227102C2 RU2000126163/11A RU2000126163A RU2227102C2 RU 2227102 C2 RU2227102 C2 RU 2227102C2 RU 2000126163/11 A RU2000126163/11 A RU 2000126163/11A RU 2000126163 A RU2000126163 A RU 2000126163A RU 2227102 C2 RU2227102 C2 RU 2227102C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rail
wheels
wheel
electric motor
rails
Prior art date
Application number
RU2000126163/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000126163A (en
Inventor
И.В. Майоров
К.И. Майоров
А.И. Майоров
К.К. Нежданов
В.А. Туманов
Original Assignee
Пензенская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Пензенская государственная архитектурно-строительная академия filed Critical Пензенская государственная архитектурно-строительная академия
Priority to RU2000126163/11A priority Critical patent/RU2227102C2/en
Publication of RU2000126163A publication Critical patent/RU2000126163A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2227102C2 publication Critical patent/RU2227102C2/en

Links

Abstract

FIELD: railway transport; high-speed rail vehicles. SUBSTANCE: proposed rail bogie contains two wheelsets with wheels rigidly fitted on shaft and resting on rails, guide traction rail being placed in middle between wheels. Said third rail is rotor of linear motor. Each of four wheels is rigidly fitted on its double-arm shaft engaging with bogie frame at ends through bearing units and independent spring suspension of each wheel. Bogie frame interacts with vehicle frame. Moreover, each wheel is made with cylindrical working surface and is furnished with two flanges engaging with rail head when linear electric motor is switch off. EFFECT: improved reliability of track and running vehicle at speeds up to 500 km/h. 1 dwg

Description

Изобретение относится к высокоскоростному железнодорожному колесному рельсовому транспорту, как к грузовому, так и пассажирскому.The invention relates to high-speed rail wheeled rail transport, both for freight and passenger.

Известна двухосная железнодорожная тележка с жесткой базой, составляющей 2,74 части от диаметра колеса [1, с.7, рис.2]. В этой тележке имеются две колесные пары, подвешенные к ее раме на рессорах. Каждая из колесных пар имеет два колеса с внутренними гребнями на бандаже, и колеса жестко посажены на общий вал.Known biaxial railway carriage with a rigid base, comprising 2.74 parts of the diameter of the wheel [1, p. 7, Fig. 2]. This trolley has two wheelsets suspended from its frame on springs. Each of the wheelsets has two wheels with internal flanges on the brace, and the wheels are rigidly mounted on a common shaft.

Поверхность катания колес по рельсу имеет сложный многоконусный профиль, взаимодействующий с выпуклым профилем головки рельса не только поверхностью катания, но и гребнем.The rolling surface of the wheels on the rail has a complex multicone profile that interacts with the convex profile of the rail head not only by the rolling surface, but also by the ridge.

На железнодорожном транспорте колесная пара и рельсовый путь являются частями единого механизма и неразделимы. Примем известное решение за аналог. В аналоге механизм колесо-рельс работает посредственно, что подтверждается многочисленными крушениями на железнодорожном транспорте, вызванными проваливанием колесных пар между рельсов. Это ярко иллюстрирует рисунок из книги Фришмана М.А. [2, рис.109]. Часто величина опирания колеса на рельс совершенно недостаточна!In rail transport, a pair of wheels and a rail track are parts of a single mechanism and are inseparable. We take a well-known solution for the analogue. In an analogue, the wheel-rail mechanism works mediocre, which is confirmed by numerous crashes in the railway transport caused by the fall of the wheel pairs between the rails. This is clearly illustrated by a drawing from the book by M. Frischman. [2, Fig. 109]. Often the amount of wheel support on the rail is completely insufficient!

Кроме того, и это главный недостаток, в аналоге имеется принципиальный конструкторский изъян, изначально заложенный в нем - жесткая посадка пары колес на общий вал.In addition, and this is the main drawback, the analogue has a fundamental design flaw, which was originally laid down in it - the hard landing of a pair of wheels on a common shaft.

Этот изъян незаметен при малой скорости движения состава. Провоцирует чрезмерные затраты на техническое обслуживание рельсовых дорог при высокой скорости, а для высокоскоростных магистралей существующий механизм - колесная пара-путь неприемлем.This flaw is invisible at a low speed of the composition. It provokes excessive maintenance costs for railways at high speed, and for high-speed highways, the existing mechanism - the wheelset is unacceptable.

Следствием изъяна является так называемое виляющее движение колесной пары, которую в этом движении можно уподобить молоту, посылающему с большой силой и высокой частотой боковые удары по рельсу. Легко представить себе какие сложные и, следовательно, дорогостоящие инженерные решения приходится противопоставлять этим динамическим нагрузкам.The flaw is the so-called wagging movement of the wheelset, which in this movement can be likened to a hammer sending side impacts on a rail with great force and high frequency. It is easy to imagine what complex and, therefore, expensive engineering solutions have to be opposed to these dynamic loads.

В течение последних десятилетий темпы износа колес, подвижного состава и рельсов прогрессируют. Типичным стало ненормальное явление, когда колеса и рельсы взаимодействуют через гребни колес и взаимно истираются, как при обдирке на станке [3, с.36].Over the past decades, the rate of wear of wheels, rolling stock and rails has progressed. An abnormal phenomenon has become typical when wheels and rails interact through wheel flanges and are mutually abraded, as when grinding on a machine [3, p. 36].

Этот изъян, изначально заложенный в механизм колесная пара-рельс, заключается в том, что ему запрограммировано выполнение одновременно трех функций: опорно-несущей, направляющей и функции дифференциала. Что из этого получилось и продолжает получаться, было сказано выше: при высокой скорости подвижного состава получается не приемлемый режим работы.This defect, which was originally incorporated in the wheel-rail mechanism, is that it is programmed to perform three functions simultaneously: a supporting-bearing, a guide and a differential function. What came out of this and continues to be obtained was said above: at a high speed of the rolling stock, an unacceptable mode of operation is obtained.

Механизм колесо-рельс уподобляется молоту и обдирочному станку со всеми вытекающими из этого последствиями:The wheel-rail mechanism is likened to a hammer and a peeling machine with all the ensuing consequences:

- имеет место проскальзывание колес, особенно на кривых участках пути, что приводит к интенсивному износу колес, рельсов и расстраивает рельсовый путь; к тому же сложный профиль поверхности катания очень быстро нарушается;- there is slippage of the wheels, especially on the curved sections of the track, which leads to intensive wear of the wheels, rails and frustrates the track; in addition, the complex profile of the skating surface is violated very quickly;

- из-за конусности колес рельсы ставят не вертикально, а с уклоном внутрь, что усложняет конструкцию креплений и повышает расходы на текущее содержание пути;- due to the conicity of the wheels, the rails are placed not vertically, but with a slope inward, which complicates the design of the fasteners and increases the cost of maintaining the track;

- при виляющем движении колесные пары проходят в единицу времени больший путь по рельсу, нежели сам экипаж, что вызывает ускоренный износ трущихся поверхностей механизма колесо-рельс.- with a wagging movement, the wheel pairs pass a greater distance along the rail per unit time than the crew itself, which causes accelerated wear of the rubbing surfaces of the wheel-rail mechanism.

Технический результат изобретения - повышение надежности пути и подвижного состава при скорости до 500 км/ч.The technical result of the invention is improving the reliability of the track and rolling stock at speeds up to 500 km / h.

Технический результат достигнут тем, что существенно упрощена конструкция тележки с одновременным повышением ее эксплуатационных возможностей. Железнодорожная тележка содержит две колесные пары с жестко посаженными на вал колесами, опирающимися на рельсы. В середине между ними помещен третий направляющий тяговый рельс, являющийся ротором линейного электродвигателя.The technical result is achieved by the fact that the design of the trolley is significantly simplified while increasing its operational capabilities. A railway trolley contains two wheelsets with wheels rigidly mounted on the shaft, supported by rails. In the middle between them is placed the third guide traction rail, which is the rotor of the linear electric motor.

Отличие в том, что каждое из четырех колес жестко посажено на свой двуплечий вал, взаимодействующий по концам через подшипниковые узлы и независимое для каждого колеса рессорное подвешивание с рамой тележки.The difference is that each of the four wheels is rigidly mounted on its own two-arm shaft, interacting at the ends through the bearing units and independent for each wheel spring suspension with the frame of the trolley.

Рама же тележки взаимодействует с рамой экипажа, а каждое колесо имеет цилиндрическую форму рабочей поверхности и снабжено двумя гребнями, взаимодействующими с головкой рельса при отключении линейного электродвигателя.The frame of the trolley interacts with the frame of the crew, and each wheel has a cylindrical shape of the working surface and is equipped with two ridges interacting with the rail head when the linear motor is switched off.

В железнодорожной тележке устранен недостаток, заложенный в механизм колесо-рельс: колесная пара расчленена, заменена двумя цилиндрическими двухребордными колесами с независимой подвеской, а направляющая функция возложена на тяговый направляющий рельс и на линейный электродвигатель.A drawback in the wheel-rail mechanism has been eliminated in the railway trolley: the wheelset is divided, replaced by two cylindrical double-flange wheels with independent suspension, and the guiding function is assigned to the traction guide rail and to the linear electric motor.

Кроме того, уменьшена масса тележки. Вместо двух массивных колесных пар и двух шестеренчатых редукторов - два полувала с колесами малого диаметра, а линейный электродвигатель полностью подрессорен: статорная часть электродвигателя подвешена к вагону, а роторная - закреплена на рельсовом пути, в результате чего повышена динамическая устойчивость подвижного состава и улучшены условия работы рельсового пути. К тому же в одноосной тележке нет жесткой базы, а это повышает вписываемость ее в закругленные участки пути.In addition, the weight of the trolley is reduced. Instead of two massive wheelsets and two gear reducers, there are two half shafts with small diameter wheels, and the linear motor is completely sprung: the stator part of the electric motor is suspended from the car, and the rotor part is fixed on the rail, as a result of which the dynamic stability of the rolling stock is improved and working conditions are improved rail track. In addition, in a uniaxial trolley there is no rigid base, and this increases its fit into rounded sections of the track.

Сопоставление разработанной тележки с аналогом показывает ее существенные отличия:A comparison of the developed trolley with an analogue shows its significant differences:

- тележка двуосная и отсутствует жесткая база, что существенно упрощает конструкцию и обеспечивает легкость вписывания ее в кривые участки пути с минимальным трением;- the trolley is biaxial and there is no rigid base, which greatly simplifies the design and provides ease of fitting it into the curved sections of the track with minimal friction;

- ликвидированы боковые горизонтальные силы Т на рельс, а продольные тяговые силы и силы торможения воспринимает средний тяговый направляющий рельс;- eliminated the lateral horizontal forces T on the rail, and the longitudinal traction forces and braking forces perceives the average traction guide rail;

- упрощен профиль бандажа, существенно увеличена площадь контакта с ним головки рельса и обеспечен равномерный износ контактирующих поверхностей колеса и рельса;- the profile of the bandage is simplified, the contact area of the rail head with it is significantly increased and uniform wear of the contacting surfaces of the wheel and rail is ensured;

- исключен сход подвижного состава с рельсов и обеспечена плавность движения без виляния;- eliminated the rolling stock from the rails and ensured smooth movement without wobbling;

- диаметр колес железнодорожной тележки уменьшен, а это снижает центр тяжести экипажа и перевозимого груза.- the diameter of the wheels of the railway carriage is reduced, and this reduces the center of gravity of the crew and the cargo carried.

На чертеже в двух проекциях показана предлагаемая двуосная железнодорожная тележка 1, содержащая четыре независимо друг от друга подвешенные колеса а, жестко посаженные на свой двуплечий вал b. Каждое из плеч вала b опирается на подшипниковый узел с, упруго взаимодействующий через рессоры d с самостоятельной рамой колеса е. Двуосная железнодорожная тележка 1 взаимодействует с рамой экипажа. Рессоры d установлены на раме колеса е и взаимодействуют с железнодорожной тележкой 1 снизу вверх.In the drawing, in two projections, the proposed biaxial railway carriage 1 is shown, comprising four independently suspended wheels a, rigidly mounted on its two-arm shaft b. Each of the shoulders of the shaft b is supported by a bearing assembly c, elastically interacting through the springs d with an independent wheel frame e. The biaxial railway carriage 1 interacts with the frame of the crew. The springs d are mounted on the frame of the wheel e and interact with the railway carriage 1 from the bottom up.

Два гребня цилиндрических обода колеса а вступают во взаимодействие с рельсом при аварийных ситуациях, например, при отключении линейного электродвигателя, и исключают сход колес с рельсов 3. При работе линейного электродвигателя, во время нормального движения состава, гребни колес не контактируют и не участвуют в передаче тяговых и тормозных продольных сил и не выполняют функции направляющих при нормальном режиме движения состава. Рельс 3 закреплен на несущем основании 4.Two ridges of the cylindrical rim of the wheel a interact with the rail in emergency situations, for example, when the linear motor is switched off, and the wheel does not get off the rails 3. During the operation of the linear electric motor, during normal movement of the train, the wheel ridges do not contact and do not participate in the transmission traction and braking longitudinal forces and do not serve as guides in the normal mode of movement of the composition. Rail 3 is fixed on the supporting base 4.

В предлагаемой тележке применен, перспективный во всех отношениях, линейный электродвигатель, обеспечивающий скорость состава до 500 км/ч.The proposed truck uses a perspective electric motor in all respects, providing a speed of up to 500 km / h.

Статорная часть 5 электродвигателя закреплена на раме 2 экипажа и тем самым полностью подрессорена, а токопроводящий рельс 6 роторной части электродвигателя закреплен на основании 4.The stator part 5 of the electric motor is fixed on the frame 2 of the crew and thereby completely sprung, and the conductive rail 6 of the rotor part of the electric motor is fixed on the base 4.

Особо следует отметить, что предлагаемая транспортная магистраль не имеет ни одного пересечения путей на одном уровне, которые осуществляются на разных уровнях местности.It should be especially noted that the proposed highway does not have a single intersection of tracks at the same level, which are carried out at different levels of the terrain.

В основу прокладки магистрали положена прямолинейность рельсовых путей, а вынужденные закругления выполняются радиусом R=800...1500 м.The laying of the main line is based on the straightness of the rail tracks, and forced rounding is carried out with a radius of R = 800 ... 1500 m.

При грузовом выполнении предлагается контейнерная перевозка с загрузкой и разгрузкой контейнеров на специальных грузовых терминалах.When carrying out cargo, container transportation with loading and unloading of containers at special cargo terminals is offered.

Двуосная железнодорожная тележка работает следующим образом. При включении первичной обмотки статора линейного электродвигателя в электрическую сеть в ней возникает линейно бегущее магнитное поле, индуцирующее электродвижущую силу и токи во вторичной обмотке - роторе электродвигателя.Biaxial railway trolley operates as follows. When the primary stator winding of the linear electric motor is connected to the electric network, a linearly running magnetic field appears in it, inducing an electromotive force and currents in the secondary winding - the rotor of the electric motor.

В результате взаимодействия линейно бегущего магнитного поля статора с токами в роторе возникает сила тяги, приводящая в линейное движение тележку вдоль путевого полотна. Сила тяги и скорость регулируют изменениями параметров обмотки статора и величины подводимого к линейному электродвигателю напряжения и частоты питающего тока.As a result of the interaction of the linearly running magnetic field of the stator with currents in the rotor, a traction force arises, resulting in a linear movement of the trolley along the track. The traction force and speed are controlled by changes in the parameters of the stator winding and the magnitude of the voltage and frequency of the supply current supplied to the linear electric motor.

Направляющая функция возложена на линейный электродвигатель, на его статорную и роторную части. Гребни колес выполняют страховочную роль.The guiding function is assigned to the linear electric motor, to its stator and rotor parts. The wheel flanges have a safety role.

Экономический эффект достигнут из-за:The economic effect was achieved due to:

- повышения надежности механизма колесо-рельс в несколько раз, благодаря исключению возможности схода состава с рельсов;- increase the reliability of the wheel-rail mechanism several times, due to the exclusion of the possibility of derailment of the composition from the rails;

- простоты конструкции, значительного снижения материалоемкости и габаритов тележки;- simplicity of design, a significant reduction in material consumption and dimensions of the trolley;

- упрощения изготовления тележки и, главное, из внушительного сокращения эксплуатационных расходов на текущее содержание механизма колесо-рельс, который перестает уподобляться работе молота и обдирочного станка [3];- simplification of the manufacture of the trolley and, most importantly, of the impressive reduction in operating costs for the current maintenance of the wheel-rail mechanism, which ceases to be similar to the work of the hammer and peeling machine [3];

- уменьшения сил трения, препятствующих движению состава, и, как следствие, уменьшения износа рельсов.- reduce the friction forces that impede the movement of the composition, and, as a result, reduce the wear of the rails.

Список литературыList of references

1. Электропоезда переменного тока. Учебное пособие для ПТУ/М.М.Авдеев и др. М.: Транспорт, 1985, 386 с.1. AC electric trains. Textbook for vocational schools / M.M. Avdeev and others. M .: Transport, 1985, 386 p.

2. Фришман Н.А. Как работает путь под рельсами. - М.: Транспорт, 1983, 168 с.2. Frishman N.A. How the track works under the rails. - M .: Transport, 1983, 168 p.

3. Никифоров Б.Д., академик / Железнодорожный транспорт, 1995, N10.3. Nikiforov BD, academician / Railway transport, 1995, N10.

Claims (1)

Железнодорожная тележка, содержащая две колесные пары с жестко посаженными на вал колесами, опирающимися на рельсы, причем в середине между ними размещен третий направляющий тяговый рельс, являющийся ротором линейного электродвигателя, отличающаяся тем, что каждое из четырех колес жестко посажено на свой двуплечий вал, взаимодействующий по концам через подшипниковые узлы и независимое для каждого колеса рессорное подвешивание с рамой тележки, взаимодействующей с рамой экипажа, а каждое колесо имеет цилиндрическую форму рабочей поверхности и снабжено двумя гребнями, взаимодействующими с головкой рельса при отключении линейного электродвигателя.A railway trolley containing two wheelsets with wheels fixed rigidly on the shaft, supported by rails, and in the middle between them there is a third guide traction rail, which is the rotor of a linear electric motor, characterized in that each of the four wheels is rigidly mounted on its two-arm shaft, interacting at the ends through the bearing units and independent for each wheel spring suspension with a trolley frame interacting with the crew frame, and each wheel has a cylindrical working surface It is equipped with two ridges interacting with the rail head when the linear electric motor is switched off.
RU2000126163/11A 2000-10-17 2000-10-17 Rail bogie RU2227102C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000126163/11A RU2227102C2 (en) 2000-10-17 2000-10-17 Rail bogie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000126163/11A RU2227102C2 (en) 2000-10-17 2000-10-17 Rail bogie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000126163A RU2000126163A (en) 2003-08-27
RU2227102C2 true RU2227102C2 (en) 2004-04-20

Family

ID=32464787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000126163/11A RU2227102C2 (en) 2000-10-17 2000-10-17 Rail bogie

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2227102C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640491C1 (en) * 2016-12-09 2018-01-09 Василий Васильевич Лещенко Electro-mechanical rail drive with gear rail
RU2646398C1 (en) * 2016-12-05 2018-03-02 Василий Васильевич Лещенко Electromagnetic rail drive with pole mounting
RU2646397C1 (en) * 2016-12-05 2018-03-02 Василий Васильевич Лещенко Electromagnetic rail drive with rail poles
RU2647092C1 (en) * 2016-11-30 2018-03-13 Василий Васильевич Лещенко Electromagnetic rail drive with third rail
LT6694B (en) 2019-01-31 2020-01-27 Fokin Aleksandr Universal rail bogie with movement rollers

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647092C1 (en) * 2016-11-30 2018-03-13 Василий Васильевич Лещенко Electromagnetic rail drive with third rail
RU2646398C1 (en) * 2016-12-05 2018-03-02 Василий Васильевич Лещенко Electromagnetic rail drive with pole mounting
RU2646397C1 (en) * 2016-12-05 2018-03-02 Василий Васильевич Лещенко Electromagnetic rail drive with rail poles
RU2640491C1 (en) * 2016-12-09 2018-01-09 Василий Васильевич Лещенко Electro-mechanical rail drive with gear rail
LT6694B (en) 2019-01-31 2020-01-27 Fokin Aleksandr Universal rail bogie with movement rollers

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wickens The dynamics of railway vehicles—from Stephenson to Carter
RU2227102C2 (en) Rail bogie
US3905305A (en) Snubbed railway truck bolster
US20180073200A1 (en) Bidirectional railroad track to maglev guideway transition system
RU133486U1 (en) TWO-axle RAILWAY TRUCK CAR
RU93764U1 (en) Three-element truck of wagons
RU2196058C2 (en) Single-axle railway bogie
CN217197654U (en) Automatic differential high-speed rail wheel pair with short shaft and modular high-speed rail turnout used by same
CN2375534Y (en) Integral structural welded bogie for railway wagon
CN111527018B (en) Monorail train
KR102013753B1 (en) Intermodal Track Automatic Freight Transport System
RU2207271C2 (en) High-speed rail vehicle bogie
Cantera Investigation of wheel flange wear on the Santander FEVE rail—a case study
RU2491195C2 (en) Industrial car with differential mounted axles
RU195946U1 (en) Rail Rolling Cart
Meyer Wheel sets or independently rotating wheels—from theory to practice
RU2423261C2 (en) Railway rolling stock unit and method of its operation
RU211379U1 (en) Railway rolling stock bogie
RU2706677C1 (en) Freight car bogie with hanged central spring suspension
US3570410A (en) Railway locomotive truck
US2821149A (en) Railway truck and body assembly
RU2000126163A (en) Railway trolley
US913136A (en) Railway-truck.
Shiler et al. NEW WHEELSET DESIGN FOR RAIL TRANSPORT.
RU2088449C1 (en) Rail vehicle body-to-bogie side support

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees