[发明专利]一种齿轨线路曲线部分齿轨齿条单元设计方法

说明书

本发明公开了一种齿轨线路曲线部分齿轨齿条单元设计方法，涉及齿轨铁路设计领域，其包括如下步骤：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；S3：将预建设轨道的设计缓和曲线长度L'、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。本发明通过齿轨超高阈值、缓和曲线长度以及圆曲线长度的预设值建立齿轨曲线计算模型，实现了对曲线部分齿轨中的所有齿条单元的端点的数据计算，加快了对齿轨的前期模拟进程，有效的提高了齿轨轨道的整体设计速度。具有快速、准确的优点，为齿轨铁路实际设计建设提供良好的理论基础。

技术领域

本发明涉及齿轨铁路设计领域，具体涉及一种齿轨线路曲线部分齿轨齿条单元设计方法。

背景技术

齿轨铁路是一种登山铁路。通过在普通路轨中间的轨枕上，设置一条特别的齿轨，由行走齿轨铁路的机车配备一个或多个齿轮，与齿轨啮合，以克服机车与轨道黏着力不足的问题，使机车能够行驶在高达48度的陡峭斜坡上。

在齿轨铁路的建设中，如何使列车与齿轨的配合达到要求是十分重要的，与现有技术中列车轮轨之间的粘着力设计不同，齿轨的建设需要考虑行驶齿轮与齿轨的啮合情况；现有技术中，齿轨参数以及运行性能的确定并没有快速拟真设计的方法或模型，通常根据试验法试验得到，试验法有如下的缺点：1)建造试验线需要一定的时间，并需要投入一定的经济成本；2)试验线得到的数据只能说明齿轨车在试验线上的运行性能，在现实中线路往往齿轨线路往往同时具有一定坡度、并包括曲线部分及超高，这些参数对列车实际运行性能具有较大的影响，故试验线的到的数据具有特异性，难以反应不同的线路运行条件；3)一段200m的铁路需要约160根齿条，且每根齿条的坐标、超高、倾斜度等参数各不相同。若在实际线路中建设需逐个计算出单个齿条的相关参数，若在计算机软件中建模则还需要手动在软件中建立数个齿轮元件，十分耗时又容易出错。试验线长度较短，曲线半径也较小，所需计算的齿条轨参数的数量相比于实际线路所需的数量可以说微乎其微，难以对实际设计建设起到指导作用。因此齿条轨参数的快速、批量化计算技术亟需深入研究。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种能够快速计算得到每个齿条单元参数的齿轨线路曲线部分齿轨齿条单元设计方法。

为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种齿轨线路曲线部分齿轨齿条单元设计方法，其包括如下步骤：

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；