Cylindrical Wheel and Constant-Diameter Control

New Rail uses flangeless cylindrical wheels with a 0° tread slope and a constant diameter across the running surface. The left and right wheels rotate independently, each with its own axle. This constant diameter provides the physical basis for relating wheel revolutions to the running distance of each wheel.

Cylindrical Wheel and Constant-Diameter Control

New Rail uses flangeless cylindrical wheels with a 0° tread slope and a constant diameter across the running surface. The left and right wheels rotate independently, each with its own axle. This constant diameter provides the physical basis for relating wheel revolutions to the running distance of each wheel.

New Rail’s load-decoupled single-axle bogie combines two cylindrical running wheels, four safety wheels and the bogie frame in one assembly.

Cylindrical Wheel and Independent Axle

The cylindrical running wheel has a flangeless tread with a 0° slope. Its diameter remains constant across the running surface, even when the contact position shifts laterally.

The design embodiment shown has a tread width of 150 mm. Each wheel has its own axle and rotates independently of the wheel on the opposite side.

Original CAD: Cylindrical running wheel, side view and wheel–axle assembly.

Conical Wheel vs. Cylindrical Wheel

Conical Wheel — Variable Effective Diameter

A change in the wheel–rail contact position changes the effective rolling diameter. The running distance per revolution therefore varies with the contact position.

Cylindrical Wheel — Constant Diameter

A lateral change in the contact position does not change the nominal rolling diameter of the cylindrical tread.

This establishes a consistent geometric relationship between wheel revolutions and running distance.

Wheel Revolutions and Running Distance

S = π × D × N

• S — Rolling distance

• D — Cylindrical wheel diameter

• N — Number of wheel revolutions

Under ideal rolling conditions, the running distance is directly proportional to the number of wheel revolutions when D remains constant.

Independent rotation allows the running distances of the left and right wheels to be controlled separately, providing the mechanical basis for active steering.

Separation of Running and Emergency Safety

The cylindrical wheel provides the running function, while separate safety wheels provide emergency derailment restraint.

The wheel-unit structure and safety-wheel arrangement are explained in the following technical pages.

Key Principle: Constant-diameter cylindrical wheels establish a stable geometric basis for independent left and right running-distance control.

The equation describes the geometric rolling relationship; it does not imply that actual slip, elastic deformation or wear are zero.

Chapter 03 — New Rail Mechanical Solution

03-01 Cylindrical Wheel and Constant-Diameter Control

03-02 Wheel Unit: Separating Running and Safety

03-03 Safety Wheels: Normal Running and Emergency Restraint

03-04 Load-Decoupling Principle

03-05 Independent Wheel Units and Bogie Assembly

03-06 Active Steering and Fixed-Rail Turnout

03-07 Two-Axle Expansion

03-08 Three-Axle Bogie and Heavy-Haul Option

원통바퀴의 일정한 직경을 이용한 주행거리 제어

New Rail은 주행면의 경사도가 0°이고 폭 방향으로 외경이 일정한 무플랜지 원통바퀴를 사용합니다.  좌우 바퀴는 각각의 축과 함께 독립적으로 회전합니다.  이 일정한 외경이 각 바퀴의 회전수와 주행거리를 대응시키는 물리적 기반이 됩니다.

원통바퀴와 일정 외경 거리제어

New Rail은 플랜지가 없고 주행면 경사도가 0°이며, 주행면 전체에서 외경이 일정한 원통바퀴를 사용합니다. 좌우 바퀴는 각각의 축을 가지고 독립적으로 회전합니다. 이 일정한 외경은 각 바퀴의 회전수와 주행거리를 대응시키는 물리적 기반이 됩니다.

New Rail의 하중분리형 1축원통대차는 원통주행바퀴 2개, 안전바퀴 4개와 대차프레임을 하나의 조립체로 결합합니다.

원통바퀴와 독립축

원통주행바퀴는 플랜지가 없고 주행면의 경사도가 0°입니다. 레일과 바퀴의 접촉위치가 횡방향으로 달라지더라도 주행면의 외경은 일정하게 유지됩니다.

제시된 실시예의 주행면 폭은 150 mm입니다. 각 원통바퀴는 독립적인 축을 가지고 반대편 바퀴와 독립적으로 회전합니다.

원본 CAD: 원통주행바퀴 단품, 측면도 및 원통바퀴–축 결합구조.

원추바퀴와 원통바퀴의 차이

원추바퀴 — 유효외경 변화

바퀴와 레일의 접촉위치가 변하면 유효 구름직경이 달라집니다. 따라서 동일한 회전수에서도 접촉위치에 따라 주행거리가 변동합니다.

원통바퀴 — 일정 외경

레일과의 접촉위치가 횡방향으로 변하더라도 원통주행면의 기준 외경은 변하지 않습니다.

따라서 바퀴의 회전수와 주행거리 사이에 일정한 기하학적 대응관계를 형성합니다.

회전수와 주행거리의 관계

S = π × D × N

• S — 구름거리

• D — 원통바퀴의 외경

• N — 바퀴 회전수

이상적인 구름조건에서 원통바퀴의 외경 D가 일정하면 주행거리는 회전수 N에 비례합니다.

좌우 원통바퀴를 독립적으로 회전시켜 각각의 주행거리를 제어할 수 있으며, 이것이 대차 전체를 능동조향하는 기계적 기반이 됩니다.

주행기능과 비상안전기능의 분리

원통바퀴는 주행기능을 담당하고 별도의 안전바퀴가 비상 탈선방지 기능을 담당합니다.

바퀴유닛의 결합구조와 안전바퀴의 배치는 다음 기술페이지에서 설명합니다.

핵심 원리: 외경이 일정한 원통바퀴는 좌우 바퀴의 주행거리를 독립적으로 제어하기 위한 안정적인 기하학적 기준을 제공합니다.

위 공식은 기하학적인 구름관계를 나타내며 실제 주행에서 슬립, 탄성변형 또는 마모가 0이라는 의미는 아닙니다.

Chapter 03 — New Rail의 기계적 해법

03-01 원통바퀴와 일정 외경 거리제어

03-02 주행과 비상안전의 기능분리 바퀴유닛

03-03 안전바퀴의 정상 간극과 비상 구속

03-04 하중분리형 유연대차의 원리

03-05 독립 바퀴유닛과 대차프레임 결합

03-06 능동조향과 고정분기 경로선택

03-07 1축원통대차 통합과 2축 확장

03-08 3축대차와 중량철도 적용옵션

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