本发明涉及一种车轮，尤其涉及用于铁道车辆的车轮。
背景技术：
铁路车辆的车轮是铁路车辆中的关键部件，其外形与车辆的动力学性能密切相关，影响列车的运行安全性，轮轨系统的磨耗等。长期以来，沿用传统的经验设计方法得到的车轮，其外形，尤其是轮缘外侧和踏面外形无法与轨道精确匹配，车轮的动力学性能和接触疲劳性能较差。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统的用于铁道车辆的车轮，其外形无法与轨道精确匹配，车轮的动力学性能和接触疲劳性能较差等缺陷，提供一种用于铁道车辆的车轮，该车轮的外形，特别是轮缘外侧和踏面的外形可与轨道精确匹配，使车轮具有较好的动力学性能和接触疲劳性能。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种用于铁道车辆的车轮，包括依次连接的轮缘、轮缘根部、踏面和踏面外侧，其特点在于，所述踏面包括首尾依次连接的第一踏面圆弧段、踏面直线段和第二踏面圆弧段；
所述第一踏面圆弧段的一端与所述轮缘根部相连，所述第二踏面圆弧段的一端与所述踏面外侧相连，且所述第一踏面圆弧段、踏面直线段和第二踏面圆弧段均与轨道的外形相匹配。
较佳地，所述第一踏面圆弧段的半径为538.31mm；
所述第二踏面圆弧段的半径为91.07mm；
所述踏面直线段为一水平直线，且所述踏面直线段的长度为9.6mm。
较佳地，所述轮缘根部包括首尾依次连接的第一根部圆弧段和第二根部圆弧段，所述第一根部圆弧段的一端与所述轮缘相连，所述第二根部圆弧段的一端与所述第一踏面圆弧段的一端相连，且所述第一根部圆弧段和第二根部圆弧段均与轨道的外形相匹配。
较佳地，所述第一根部圆弧段的半径为17.19mm，且所述第二根部圆弧段的半径为142.98mm。
较佳地，所述轮缘包括首尾依次连接的轮缘直线段、第一轮缘圆弧段、第二轮缘圆弧段和第三轮缘圆弧段，且所述第三轮缘圆弧段与所述第一根部圆弧段的另一端相连。
较佳地，所述第一轮缘圆弧段的半径为24mm；
所述第二轮缘圆弧段的半径为12mm；
所述第三轮缘圆弧段的半径为18mm。
较佳地，所述踏面外侧包括相互连接的第一外侧直线段和第二外侧直线段，且所述第一外侧直线段的一端与所述第二踏面圆弧段的一端相连。
较佳地，所述第一外侧直线段的水平长度为29.76mm，且所述第一外侧直线段的水平长度与竖直长度的比值为16：1；
所述第二外侧直线段的水平长度为5mm、竖直长度为5mm。
本发明的积极进步效果在于：
所述轮缘根部和踏面的形状可实现与轨道的外形的精确匹配，当车轮的横向位移较小时，车轮的轮径差较小，可使车轮在直线轨道上保持较高的稳定性，当车轮的横向位移较大时，车轮的轮径差较大，以改善通过曲线轨道时的力学性能，减少磨耗，且使车轮具有较好的接触疲劳性能。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例的用于铁道车辆的车轮的结构示意图。
附图标记说明：
轮缘：1
轮缘根部：2
踏面：3
踏面外侧：4
第一轮缘圆弧段的半径：R1
第二轮缘圆弧段的半径：R2
第三轮缘圆弧段的半径：R3
第一根部圆弧段的半径：R4
第二根部圆弧段的半径：R5
第一踏面圆弧段的半径：R6
第二踏面圆弧段的半径：R7
踏面直线段的长度：L1
第一外侧直线段的水平长度：L2
第一外侧直线段的竖直长度：L3
第二外侧直线段的水平长度：L4
第二外侧直线段的竖直长度：L5
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种用于铁道车辆的车轮，包括依次连接的轮缘、轮缘根部、踏面和踏面外侧。
其中，轮缘根部和踏面的形状可实现与轨道的外形的精确匹配，并且，假定踏面与轨道为单点接触，且以车轮相对于轨道无横向偏移量时的接触点作为x-y二维坐标系的坐标原点O时，轮缘、轮缘根部、踏面和踏面外侧在x-y二维平面坐标系中的坐标值如下表1所示。
表1坐标值
考虑到加工工艺及加工设备等现实因素，在表1所示的坐标值的基础上，对由坐标值形成的车轮曲线进行拟合，以使得拟合后的车轮外形更适于加工制造。
拟合设计后的车轮如图1所示，包括依次连接的轮缘1、轮缘根部2、踏面3和踏面外侧4。
踏面3包括首尾依次连接的第一踏面圆弧段、踏面直线段和第二踏面圆弧段。第一踏面圆弧段的一端与轮缘根部相连，第二踏面圆弧段的一端与踏面外侧相连，且第一踏面圆弧段、踏面直线段和第二踏面圆弧段均与轨道的外形相互匹配。
其中，第一踏面圆弧段的半径R6为538.31mm，第二踏面圆弧段的半径R7为91.07mm，踏面直线段为一水平直线，且踏面直线段的长度L1为9.6mm。
轮缘根部2包括首尾依次连接的第一根部圆弧段和第二根部圆弧段，且第一根部圆弧段的一端与轮缘相连，第二根部圆弧段的一端与第一踏面圆弧段的一端相连。
其中，第一根部圆弧段的半径R4为17.19mm，且第二根部圆弧段的半径R5为142.98mm。
轮缘1包括首尾依次连接的轮缘直线段、第一轮缘圆弧段、第二轮缘圆弧段和第三轮缘圆弧段，且第三轮缘圆弧段与第一根部圆弧段的另一端相连。
其中，第一轮缘圆弧段的半径R1为24mm，第二轮缘圆弧段的半径R2为12mm，第三轮缘圆弧段的半径R3为18mm。
踏面外侧4包括相互连接的第一外侧直线段和第二外侧直线段，且第一外侧直线段的一端与第二踏面圆弧段的一端相连。
其中，第一外侧直线段的水平长度L2为29.76mm，且第一外侧直线段的水平长度L2与竖直长度L3的比值为16：1，第二外侧直线段的水平长度L4为5mm、竖直长度L5为5mm。
上述车轮中的轮缘根部2和踏面3的形状可实现与轨道的外形的精确匹配，当车轮的横向位移较小时，车轮的轮径差较小，可使车轮在直线轨道上保持较高的稳定性，当车轮的横向位移较大时，车轮的轮径差较大，以改善通过曲线轨道时的力学性能，减少磨耗，使车轮具有较好的接触疲劳性能。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。