一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置

本技术涉及高速列车风阻制动，尤其涉及一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置。

背景技术：

1、高速列车的气动阻力问题一直以来都备受关注，随着高速列车不断提速，气动阻力在总阻力中所占的比例越来越大。相关的研究表明，当列车运行200-300km/h时，气动阻力约占列车运行总阻力的70％-75％；当列车运行超过300km/h时，气动阻力占比超过列车运行总阻力的85％。借助气动阻力产生的制动力对高速列车进行辅助制动，是近些年来研究的热点。由于轮轨粘着系数的限制，常见的踏面制动、盘形制动等摩擦制动方式的制动性能不可能无限提高，因此借助风阻制动，可以在很大程度上缓解制动性能对列车速度提高的制约，并且还可以减少对制动盘、钢轨的损伤，提高列车运行的安全等级。

2、风阻制动装置通常安装在高速列车的头部、车顶或侧墙，是一种当高速列车需要制动时，风阻制动板打开，借助气动阻力辅助高速列车减速的一种装置。其工作原理是风阻制动板的迎流面受到正压力，背流面由于流体的分离产生负压力，风阻制动板的前后面形成压力差，利用压差阻力给高速列车增阻减速。其特点是速度越高则风阻制动力越大，在高速时制动性能优越。尤其是高速列车在紧急制动时，可以提供非常有效的辅助制动力。

3、现有的风阻制动装置研究内容多集中在制动装置的外形设计、安装设计、开启方式、气动特性以及运行稳定性等方面。但针对高速列车受电弓区域，将风阻制动与导流相结合的研究较少。因此，有必要开发一种新型装置，以实现改善受电弓区域气流紊乱现象以及满足高速列车辅助制动的需求。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的在于有效解决背景技术中的问题，提供一种在高速列车受电弓区域既可以导流又能实现高效风阻制动的装置。

2、为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

3、一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置包括底座、风阻制动板、连杆机构、驱动装置、转轴、铰链、锁扣、橡胶密封垫、风阻制动板支座。所述底座整体为大型铝合金筋板连续焊接而成的凸台结构。所述风阻制动板通过转轴、铰链以及连杆与底座相连接，安装在底座的前后两侧，为双向风阻制动方式。所述风阻制动板外表面为流线型形状，内表面设计肋板结构。所述风阻制动板的板面两侧边缘和下边缘布置橡胶密封垫。所述风阻制动板与连杆机构相铰接，所述连杆机构在驱动装置的驱动下，推动风阻制动板打开或闭合。

4、进一步地，所述风阻制动板开启方式为双向打开，内表面肋板结构的横向与纵向组成网格形状。

5、进一步地，在所述风阻制动板闭合的状态下，所述锁扣锁紧风阻制动板，同时，所述制动板支座为风阻制动板提供支撑。所述风阻制动板与底座以及制动板支座通过密封垫紧密贴合，确保制动板在闭合状态下密封性能良好。

6、进一步地，所述底座为大型铝合金筋板连续焊接而成的凸台结构，所述底座作为整个装置的支撑结构，包括侧板部分和风阻箱体部分。所述底座外表面为流线型结构，侧板与风阻箱体平滑过渡。所述底座中部中空，受电弓安置于所述底座中间部位，所述底座中空位置满足受电弓升弓降弓所需空间的要求。所述底座底部设计安装孔，与高速列车车顶骨架采用螺栓方式连接。

7、进一步地，所述连杆机构为左右对称结构，中间通过横杆相连接，增强连杆机构的稳定性和承重性。所述连杆机构包括第一杆件、第二杆件以及横杆。所述横杆与两侧的驱动装置相连接，传递来自所述驱动装置的转矩。所述第一杆件与横杆通过过盈配合相连接，所述第一杆件与第二杆件通过转轴相连接。横杆转动带动第一杆件转动并抬升，将转矩传递给第二杆件，第二杆件与风阻制动板相铰接，第二杆件转动并抬升，同时推动风阻制动板翻转打开。所述连杆机构左右两侧的连杆同时转动，同步驱动所述风阻制动板开合。

8、进一步地，所述风阻箱体内安置驱动装置、连杆机构、转轴、铰链、锁扣以及制动板支座。所述驱动装置对称分布在风阻箱体左右两侧，两侧的电机同步驱动，传递转矩到连杆机构。

9、进一步地，所述铰接结构的连接臂为弯曲臂。

10、进一步地，所述锁扣的钩舌结构安装在所述底座风阻箱体内，钩舌在电机的驱动下转动，与所述风阻制动板端部的锁杆相互配合。

11、本实用新型装置的上述方案有如下的有益效果：

12、1、本实用新型装置安置于高速列车两个受电弓区域，装置前后两侧均设置风阻制动板，当高速列车制动时，两个受电弓区域的四块风阻板同时打开，可以产生较大的辅助风阻制动力，同时又能满足高速列车双向制动的需求。

13、2、风阻制动板正常工作时，打开的风阻制动板与底座的风阻箱体形成了腔体结构。与现有的一些制动板相比，腔体结构增大了气流受力面积，同时气流更容易发生流动分离，在风阻制动板前后面形成更大的压差阻力，使得风阻制动板产生的制动效果更好。

14、3、风阻制动板的内表面采用肋板结构，网格形状的肋板除了增强制动板的强度之外，还可以增大与气流的接触面积，增加气流与制动板的摩擦阻力，可以使得气动阻力更好的转换成制动力。

15、4、风阻制动板处于闭合状态时，外表面为流线形状的凸台装置可以改善受电弓区域的气流流动，减阻导流作用明显。

16、5、本实用新型装置采用连杆机构作为风阻制动板的打开方式，可以满足高速列车在高速运行过程中快速打开制动板进行辅助制动的需求。此外，连杆机构可以给风阻制动板提供良好的支撑，可以避免风阻制动板因受力过大而导致的剧烈振动。

技术特征：

1.一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置，包括底座(2)和风阻制动板(3)，其特征是所述底座(2)整体为大型铝合金筋板连续焊接而成的凸台结构，外表面为流线型结构，所述底座(2)中部中空，对受电弓区域实现半包围封闭，所述底座(2)承接风阻制动板(3)，所述风阻制动板(3)通过转轴(19)、铰链(8)以及连杆机构(6)与底座(2)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置，其特征是所述底座(2)由侧板(4)和风阻箱体(5)两部分组成，所述风阻箱体(5)内安置驱动装置(7)、连杆机构(6)、转轴(19)、铰链(8)、锁扣(10)以及制动板支座(9)。

3.根据权利要求2所述的一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置，其特征是所述驱动装置(7)对称分布在风阻箱体(5)左右两侧。

4.根据权利要求2所述的一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置，其特征是所述转轴(19)和铰链(8)旋转角度存在最大限位角，所述风阻制动板(3)完全打开时，所述转轴(19)和铰链(8)也同时达到最大旋转角度。

5.根据权利要求1所述的一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置，其特征是所述风阻制动板(3)外表面为流线型结构，内表面设计肋板(11)结构，板面四周边缘布置橡胶密封垫(12)。

6.根据权利要求5所述的一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置，其特征是所述风阻制动板(3)在闭合状态下，由制动板支座(9)提供支撑，由锁扣(10)结构锁紧风阻制动板(3)。

技术总结
本技术提供了一种基于高速列车受电弓区域导流以及双向风阻制动装置，所述导流及双向风阻制动装置包括相互铰接的风阻制动板和底座，所述底座通过螺栓安装在高速列车车顶受电弓区域，实现对受电弓半包围封闭，所述风阻制动板通过转轴、铰链以及连杆机构与底座相连接，所述连杆机构能够传递来自驱动装置的转矩并带动风阻制动板打开或闭合，所述风阻制动板在闭合状态下由锁扣锁紧并由制动板支座提供支撑。本技术能够在高速列车运行过程中使气流平滑流经该装置流线型外表面，减少流向受电弓形成的紊流；同时，能够在高速列车制动时，打开双侧的风阻制动板增加气动阻力，借助气动阻力转换成制动力，达到风阻制动降低车速的目的。

技术研发人员：郑培杰,许建林,陈嘉辉,公沛霖,钊文昊,张春博
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：20230720
技术公布日：2024/3/27