[发明专利]一种齿轨线路曲线部分齿轨齿条单元设计方法

权利要求书

1.一种齿轨线路曲线部分齿轨齿条单元设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：建立齿轨曲线计算模型；

S2：以齿轨线路的初始端作为坐标系原点建立空间坐标系；

其中，空间坐标系的x轴为预建设齿轨在水平面上投影初始端的切线，且预建设齿轨的一侧为x轴的正方向；y轴与x轴位于同一水平面，且预建设齿轨的一侧为y轴的正方向；z轴的正方向为垂直向下；

齿轨线路包括前缓和曲线段、圆曲线段和后缓和曲线段；圆曲线段又以中间点为界分为前圆曲线段和后圆曲线段；

S21：前缓和曲线段的计算模型包括如下：

(x(i+1)-x(i))²+(y(i+1)-y(i))²+(z(i+1)-z(i))²＝l_sec²；

z(i+1)-z(i)＝-i(s(i+1)-s(i))；

其中，L为前缓和曲线或后缓和曲线的长度；L₂为圆曲线的长度；R为圆曲线的半径；l_sec为齿轨齿条单元的长度；

(x(i)，y(i)，z(i))为前缓和曲线段上第i个齿轨齿条单元首端点的空间坐标；(x(i+1)，y(i+1)，z(i+1))即为前缓和曲线段上第i个齿轨齿条单元末端点的空间坐标；i∈[1，m]，为前缓和曲线段齿轨齿条单元的数量，当i＝1时，即第1个前缓和曲线段上的齿轨齿条单元的首端点空间坐标为(0，0，0)；

迭代计算得到前缓和曲线段上每个齿轨齿条单元的首端点坐标和末端点坐标，整合前缓和曲线段上m个齿轨齿条单元信息K_i(Z_i(sh)，Z_i(mo)，s(i))并纳入同一合集得到第一数据集P₁{K₁，K₂，K₃...K_i...K_m}；其中，Z_i(sh)为第i个齿轨齿条单元的首端点空间坐标；Z_i(mo)为第i个齿轨齿条单元的末端点空间坐标；s(i)为第i个齿轨齿条单元的首端点在水平投影点到空间坐标系原点的长度；

S22：前圆曲线段的计算模型包括如下：

(x(r)-x_R)²+(y(r)-y_R)²＝R²；

z(r)＝-is(r)；

(x(r+1)-x(r))²+(y(r+1)-y(r))²+(z(r+1)-z(r))²＝l_sec²；

z(r+1)-z(r)＝z_sec；

(x(r)，y(r)，z(r))为前圆曲线段上第r个齿轨齿条单元的首端点空间坐标；(x(r+1)，y(r+1)，z(r+1))即为前缓和曲线段上第r个齿轨齿条单元末端点的空间坐标；r∈[1，k]，为前缓和曲线段齿轨齿条单元的数量，当r＝1时，即第1个前圆曲线段上的齿轨齿条单元的首端点空间坐标为x(m+1)，y(m+1)，z(m+1)；z_sec前圆曲线段上每节齿轨齿条单元首尾端z坐标之差；

迭代计算得到k个齿轨齿条单元的首端点坐标以及末端点坐标，整合前缓和曲线段上k个齿轨齿条单元信息K'_r(Z'_r(sh)，Z'_r(mo)，s'(r))并纳入同一合集得到第二数据集P₂{K'₁，K'₂，K'₃...K'_r...K'_k}；其中，Z'_r(sh)为第r个齿轨齿条单元的首端点空间坐标；Z'_r(mo)为第r个齿轨齿条单元的末端点空间坐标；s'(r)为第r个齿轨齿条单元的首端点在水平投影点到空间坐标系原点的长度；

S23：以圆曲线段在xy平面上的中间点和圆曲线段在xy平面上的圆心的两点连线为对称轴，前缓和曲线段和前圆曲线段与后圆曲线段和后缓和曲线段在xy平面的投影上轴对称；

将前圆曲线段和前缓和曲线段统称为齿轨前半段，将后圆曲线段和后缓和曲线段统称为齿轨后半段，后圆曲线段和后缓和曲线段采用同一计算模型，齿轨后半段的计算模型包括如下：

设点S_f为齿轨前半段上任一齿轨齿条单元的首端点；(x(f)，y(f)，z(f))为点S_f的空间坐标；s(f)为点S_f在水平投影上到坐标系原点的长度；

S_4f为点S_f在齿轨后半段上的对称点，(x(4f)，y(4f)，z(4f))为点S_4f的空间坐标，s(4f)为点S_4f在水平投影上到坐标系原点的长度；4f∈[1，p]，为齿轨后半段齿轨齿条单元的数量；当4f＝1时，即第1个齿轨后半段上的齿轨齿条单元的首端点空间坐标为x(k+1)，y(k+1)，z(k+1)；

z(4f)＝-is(4f)；

s(4f)＝2s_rend-s(f)；

其中，x_rend为圆曲线段中间点的x坐标；y_rend为圆曲线段中间点的y坐标；s_rend为圆曲线段中间点在水平投影上到坐标系原点的长度；

将第一数据集P₁和第二数据集P₂中的元素分别带入齿轨后半段的计算模型中计算得到齿轨后半段上的齿轨齿条单元的首端点坐标以及末端点坐标，整合后圆曲线段和后缓和曲线段上p个齿轨齿条单元信息K”_4f(Z”_4f(sh)，Z”_4f(mo)，s”(4f))并纳入同一合集得到第三数据集P₃{K”₁，K”₂，K”₃...K”_4f...K”_p}；其中，Z”_4f(sh)为第p个齿轨齿条单元的首端点空间坐标；Z”_4f(mo)为第p个齿轨齿条单元的末端点空间坐标；s”(4f)为第p个齿轨齿条单元的首端点在水平投影点到空间坐标系原点的长度；

S3：将预建设轨道的设计缓和曲线长度L'、设计圆曲线长度L₂'、设计圆曲线半径R'以及设计齿轨齿条单元长度l'带入齿轨曲线计算模型，得到预建设轨道上所有齿轨齿条单元的端点坐标。