ICS45.020 S 30 TB 中华人民共和国铁道行业标准 TB/T3332—2013 铁路应用 确定轮轨等效锥度的方法 Railway applications- Method for determining the equivalent wheel/rail conicity 2013-03-13发布 2013-09-01实施 中华人民共和国铁道部发布 TB/T3332-2013 1 目 次 前 引 言 1 范 围· 2 符号定义 3 确定等效锥度的原理 4 基准计算方法概述 5 基准计算 附录A（资料性附录） 采用非线性微分方程积分算法确定等效锥度的方法示例 附录B(资料性附录) 采用Ar函数线性回归方法确定等效锥度的示例 10 11 附录C(规范性附录) 基准廊形 附录D(规范性附录) 基准廓形计算结果 17 等效锥度的容许误差 29 附录E（规范性附录) 附录F（资料性附录) 有引人误差的计算结果示例 37 误差应用原理 48 附录G(资料性附录) 附录H(资料性附录) 应用指南 51 参考文献 3a8e T TB/T3332-2013 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用重新起草法修改采用EN15302：2008《铁路应用确定等效锥度的方法》。 本标准与EN15302：2008相比较，在结构上主要有如下变化： 一按照正文中附录出现的先后顺序，对正文后的附录顺序进行了相应的调整； 一删除原标准中第2章“规范性引用文件”，正文中章、条的编号也做出了相应的调整； 一删除了原标推中资料性附录A和资料性附录ZA。 本标准与EN15302：2008相比较存在的技术性差异如下： 删除了EN15302:2.008标准附录E中的图E.1.a~图E.9.a中关于tan。的图形，此部分与 等效锥度计算无直接关系。 -删除了EN15302:2008标准中E.1~E.9中的b图，即图E.1.b~图E.9.b，此部分与等效锥 度计算无直接关系。 铁路应用的轮轨廓形等效锥度计算示例，算例过多，且部分算例不适合中国铁道现状。 一增加了我国铁路轮轨廓形算例，使本标准等效锥度计算和验证示例涵盖国内外铁道应用中的 轮轨廓形，添加了一个针对我国铁路应用的CN车轮和60kg/m钢轨轮轨廓形等效锥度计算示例（CN 车轮简称轮A，60kg/m钢轨简称轨A），保留了原标准中一个针对欧洲国家铁路应用的R-UIC519-A车 轨B)。 本标准由南车威墅堰机车车辆工艺研究所有限公司提出并归口。 客车股份有限公司、南车威墅堰机车车辆工艺研究所有限公司。 本标准主要起草人：董孝卿、张文斌、吴宁、刘新明、李秋泽。 本标准为首次发布。 TB/T3332-2013 引 育 轮轨几何接触是解释铁道车辆动力学性能的基础，锥度是轮轨几何接触中的重要参数。当铁道车 辆运行在直线线路或大半径曲线线路上时，锥度决定着轮轨之间的匹配程度。锥形踏面轮对在线路上 具有相对固定的正弦运动轨迹，Klingel理论指出这一运动轨迹的波长取决于轮对踏面的锥度角以及左 右轮轨接触斑之间的距离。实际运用中的车轮踏面具有变化的锥度角，可以采用对左右车轮滚动半径 差（取决于轮对横移量）进行积分的方法获得轮对的运动波长，再将该波长与Klingel理论中的相应波 长对照，得出轮对等效锥度。 -些国家或铁路组织已经采用不同的方法来求解等效锥度，如附录A给出的采用非线性微分方程 积分算法确定等效锥度的方法，附录B给出的采用△r函数线性回归方法确定等效锥度的方法，有必要 定义一种明确的方法来评估这些等效锥度计算方法。 等效锥度计算结果应是确定的。如果采用附录C基准廓形计算得到的计算结果与附录D中基准 廓形等效锥度的计算结果一致，可采用本标准中未提及的算法计算等效锥度。 为了确认某一算法是否能够得到本标准中规定的计算结果，需要采用本标准中给出的标准步骤对 算法的3个计算过程进行验证，标准步骤分为三步。 第一步，采用附录C中的基准廊形数据表中数据验证计算程序的插值算法和接触点算法。由接触 点位置可以得到左右车轮滚动半径差，由左右车轮滚动半径差和轮对横向振幅得到轮对等效锥度。 将最后得到的计算结果与附录D中的基准结果进行对照，若误差在附录E规定的误差范围之内， 则通过第一步验证，否则该算法不予接受（见图1）。 偏定等效锥度的算汰 附录C中的基准廊形 插值算法 平滑算法 儿 确定轮轨接触点及半 径差断数 个 等效锥度算法 个 将计算结果与附录D（基准）和附 等效锥度计算结果 录E（包含误差范围）中的结果进 行比较 图1第一步验证过程 II TB/T3332-2013 第二步，将附录F中的随机误差加到附录C中的基准廊形里，采用平滑和插值算法对数据进行处 理，误差的应用原理参见附录G。将最后得到的计算结果与附录D中的基准结果进行对照，若误差在 附录E中规定的误差范围之内，则通过第二步验证，否则该算法不予接受（见图2）。 定义典型随机误差 （见附录F） 确定等效锥度的算法 附录C中的基准席形 平滑算法 插值算法 个 确定轮轨接触点 及半径差函数 企 等效锥度算法 评估 企 企 将计算结果与附录E 等效维度计算结果 中的计算结果和附录 F中的算例进行比较 图2第二步验证过程 第三步，将测量系统的容许误差和第二步中所采用的随机误差引人基准廊形，计算等效锥度，与附 录F中等效锥度计算结果进行对比，评估这些误差对等效锥度计算结果的影响（见图3）。 确定等效锥度的算法 定义典型随机误差 测量设备及数字化设 比较 (见附录F) 备的误差 评估 第二步中的计算结果 基准结果(附录D) 图3第三步验证过程 IV TB/T3332—2013 铁路应用 3 确定轮轨等效锥度的方法 1范围 本标准为等效锥度算法提供了一种评价方法。除本标准给出的算法外，还可采用其他算法计算等 效锥度。为了能够得到准确的等效锥度计算结果，本标准给出了一套计算基准。本标准还给出了其他 （参见附录B）两种等效锥度的算法 本标准包含轮轨基准廊形、轮轨形组合、容许误差以及含容许误差限值的参考值，使用者能够借 此评价测量计算系统（包含随机误差和栅格误差）是否能够被接受。本标准确定了等效锥度的计算原 理，但没有规定具体的数值计算方法。 本标准没有给出等效锥度限值，也没有给出可以获得认可的等效锥度计算结果所需的轮轨廊形容 许误差。 对于本标准内容之外的应用目的（如车辆动态性能伤真），可能需要采用更为深层次的理论，本标 准没有涵盖这些理论。 本标准的附录H给出了一些使用本标准的注意事项。 2符号定义 对本标准中用到的符号，定义如下： 轮对在钢轨上的纵向位移； x一 y-轮对在钢轨上的横向位移； -x-y平面上的旋转角度； 接触点跨距； 波长； 入- 轮对中心位于轨道中心时的车轮半径； To 右侧车轮滚动半径； 左侧车轮滚动半径； I2' 车轮名义滚动半径； Ar——右侧和左侧车轮滚动半径差； R 一轮对中心移动轨迹的曲线半径； ds——dΦ角对应的曲线长； tany 等效锥度； y- 轮对横向振动波形的振幅； -Ar=0时的y方向位移； Yem 一y方向位移的最小值和最大值； Yemin,Yemax -车辆运行速度； ——轮轨接触面公切角。 1