容纳铺砂系统的风挡、具有铺砂系统的铁路车辆及将铺砂系统安装在铁路车辆中的方法与流程

本发明的方面涉及将风挡与门柱覆盖件和铺砂系统集成，使得风挡被用于容纳铺砂系统、具有铺砂系统的铁路车辆以及将铺砂系统安装在铁路车辆中的方法。

背景技术：

现代机车通常由电动牵引马达驱动，该电动牵引马达通过合适的齿轮装置连接到车辆的一个或多个车轴。在操作模式下，从诸如发动机驱动的交流发电机的可控电源向牵引马达供应电流，以使车辆的一个或多个车轴旋转。一个或多个车轴驱动一个或多个车轮，车轮继而将机车支撑在导轨上并且沿着铁路轨道推进车辆。在制动模式下，电动牵引马达可改变其模式以用作发电机，以辅助车辆的机械制动器减慢铁路车辆的速度。在任何操作模式下，为了车辆的有效操作，需要车轮和导轨之间的良好附着力。铁路车辆的峰值牵引和制动能力可受到驱动轮和导轨之间的可用附着力的限制。存在于导轨上的污染物(诸如雪、水、油脂、昆虫和锈等)可降低最大可用附着力。

为了改善驱动轮与导轨之间的附着力，特别是在存在雪、冰或油脂的情况下，铁路车辆通常配备有也称为喷砂机系统的铺砂系统。铺砂系统可包含容器，该容器包括选择性地递送到喷嘴的砂供应源(也称为砂箱)或其他颗粒物质，该喷嘴具有直接位于车辆的一个或多个驱动轮前方的出口。例如，喷嘴在导轨和车轮之间引导一定量的砂。

铺砂系统的这种容器或砂箱通常放置在铁路车辆内的乘客座位下。例如，砂箱可被放置在翻转座位下，并且因此会占据轮椅的指定区域(也称为ADA(“美国残疾人法案”)座位区域)。此外，乘客座位下的砂箱造成了维修人员必须清理的障碍。为了减轻这些问题，可将砂箱放置在车辆的壁中、车辆底板下方的车辆下方、座位之间或者简单地对付问题。风挡安装在与门道相邻的乘客导轨汽车中。风挡的功能是在门循环打开时阻止空气涌入，充当就座乘客的桌腿板，并且如果安装在具有阶梯的高底板车辆上，则通过阻止侧面进入楼梯而充当安全装置。因此，需要一种用于铁路车辆的集成和改进的铺砂系统。

技术实现要素：

简要地说，本发明的各方面涉及用于容纳铺砂系统的风挡、具有铺砂系统的铁路车辆以及用于将铺砂系统安装在铁路车辆中的方法。这种铁路车辆可以是任何类型的铁路车辆，例如机车及连接的铁路车辆、有轨车、有轨电车、轻轨车辆、自动(机场)穿梭车、地铁、通勤列车、EMU(电动车组)、DMU(柴油机多机组)和高速列车。需注意，并非列出所有类型的现有铁路车辆，因为本领域的普通技术人员熟悉不同类型的铁路车辆，特别是通常包括铺砂系统的铁路车辆。

本发明的第一方面提供一种风挡，该风挡包括第一壳体元件和第二壳体元件，第一壳体元件可拆卸地连接到第二壳体元件，其中，第一壳体元件和第二壳体元件在组装时形成内部空间，并且包括风挡功能；以及与铺砂系统连通的容器，用于容纳铺砂系统在操作中时使用的材料，其中，容器被配置成定位在由第一壳体元件和第二壳体元件形成的内部空间中。

本发明的第二方面提供了一种铁路车辆，该铁路车辆包括位于铁路车辆的内部空间中的至少一个风挡，至少一个风挡包括第一壳体元件和第二壳体元件，第一壳体元件可拆卸地连接到第二壳体元件，其中，第一壳体元件和第二壳体元件在组装时形成内部空间，并且包括风挡功能；以及与铺砂系统连通的容器，该容器被配置成容纳铺砂系统在操作中时使用的材料，其中，容器定位在由第一壳体元件和第二壳体元件形成的内部空间中。

本发明的第三方面提供一种用于将铺砂系统安装在铁路车辆中的方法，该方法包括提供包括第一壳体元件和第二壳体元件的风挡，其中，第一壳体元件和第二壳体元件在组装时形成内部空间，并且包括风挡功能；将铺砂系统的容器安装到铁路车辆的内部空间；以及组装和安装风挡，使得容器定位在由风挡的第一壳体元件和第二壳体元件形成的内部空间中。

附图说明

图1是根据示例性实施例的穿过车辆车身(例如轨道车车身)的横截面的示意图。

图2是根据示例性实施例的包括铺砂系统的布置在铁路车辆中的示例性风挡的透视图。

图3是根据示例性实施例的图2的示例性风挡的放大透视图。

图4是根据示例性实施例的铺砂系统的示例性容器的透视图。

图5是根据示例性实施例的用于将铺砂系统安装在铁路车辆中的方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明的实施例、原理和特征，在下文中参考在说明性实施例中的实施来解释它们。具体地，在作为具有铺砂系统的铁路车辆、容纳诸如铺砂系统的风挡以及用于将铺砂系统安装在铁路车辆中的方法的背景下描述它们。然而，本发明的实施例不限于在所描述的系统或方法中使用。

在下文中描述为构成各种实施例的部件和材料旨在是说明性的而非限制性的。执行与本文描述的材料相同或相似的功能的许多合适的部件和材料旨在被包含在本发明的实施例的范围内。

图1是根据示例性实施例的通过铁路车辆100的一部分的横截面的示意图，具体是铁路车辆100的截面的顶视图。部分示出的铁路车辆100包括多个元件，诸如例如也称为工作人员室或驾驶员室的司机室110。铁路车辆100还包括具有内部空间130的车身壳体120。车身壳体120包括一个或多个门系统140，该一个或多个门系统可包括例如自动门，该自动门打开和关闭使得乘客可通过门道150进入和离开车辆100。如图1所示，一个或多个门道150可包括楼梯井，但是门道150可被配置成没有楼梯井。内部空间130还可包括用于轮椅180的一个或多个指定区域，该指定区域也称为ADA(“美国残疾人法案”)座位区域或轮椅区域170。具体地，49C.F.R.38“美国残疾人法案运输车辆无障碍规范”要求每个车辆部分有两个轮椅区域170。

为了乘客舒适和安全，风挡160位于门道150附近。通常，风挡是用支柱或其他装置附接到车辆内部130的内部底板的材料片。如图1所示，风挡160可布置在门道150的一侧上，例如邻近门道150的左侧或右侧。另选地，风挡160可布置在门道150的任一侧上。风挡160有助于阻挡来自门系统140的打开的门的风和天气，充当用于就座乘客的桌腿板，并且防止乘客意外地踏入楼梯井或通过打开的门道150。

根据一个示例性实施例，风挡160中的至少一个包括壳体(尤其是风挡壳体)，该壳体执行与常规风挡相同的所有功能，但是另外提供包壳以放置诸如铺砂系统的铁路设备，尤其是如图1中示意性示出的铺砂系统的容器190(例如砂箱)。风挡160的风挡壳体包括例如纤维增强塑料(FRP)材料。尤其是，风挡壳体可由FRP材料制造。可使用执行相同或类似功能的许多其它合适的材料，例如其它塑料或合成材料。

由于风挡160靠近门道150，门道通常放置在铁路车辆100的车轴附近，风挡160是用于放置铺砂系统的容器190的理想位置。

图1示出了ADA座位区域170可位于相邻于与门道150相对的风挡160，即风挡160位于门道150和区域170之间。由于ADA座位区域170在风挡160旁边，并且风挡160至少包括铺砂系统的容器190，所以不需要将容器放置在车辆100的内部空间130中的任何其他地方，尤其是不在它们占据座位区域170的翻转座位下。因此，轮椅180可被容易地移动到ADA座位区域170中。

图2是根据示例性实施例的包括铺砂系统的布置在铁路车辆中的示例性风挡210的透视图。图2以透视图示出了铁路车辆200的一部分。类似于图1所示，铁路车辆200包括多个元件，例如具有内部空间230的车身壳体220。车身壳体220包括一个或多个门系统240，该一个或多个门系统可包括例如自动门和多个窗口250，该自动门打开和关闭使得乘客可进出车辆200。铁路车辆200包括多个座位260，该多个座位可以是常规设置座位或翻转座位或两者的组合。应当指出的是，由于本领域普通技术人员熟悉铁路车辆，将不进一步详细描述铁路车辆200及其部件。

为了乘客舒适和安全，风挡210位于门道260附近。如前所述，风挡210可布置在门道260的一个侧面或两个侧面上。铁路车辆200的风挡210中的至少一个包括风挡壳体，该风挡壳体执行常规风挡的功能，但是另外提供用于容纳铺砂系统的空间，尤其是铺砂系统的容器270。容器270仅在图2中用虚线示意性地示出。

图3是根据示例性实施例的图2的示例性风挡的放大透视图。风挡300包括第一壳体元件310和第二壳体元件320，互补的壳体元件310、320形成风挡壳体。例如，第一和第二壳体元件310、320包括纤维增强塑料(FRP)材料。尤其是，壳体元件310、320可由FRP材料制造。壳体元件310、320(也称为壳体部件)可拆卸地连接到彼此。例如，可从壳体部件320移除第一壳体部件310。例如，壳体元件310、320之间的可拆卸连接可被配置为螺栓连接、螺纹耦接等。在实施例中，壳体元件中的一个(例如壳体元件310)可包括比另一个壳体元件(例如壳体元件320)更小的尺寸，使得元件310可部分地插入到元件320中并且可拆卸地耦接到部件320。

在另外的示例性实施例中，风挡300可不止包括第一壳体元件310和第二壳体元件320。风挡300可包括多个单独的壳体元件，因为它可有利地例如用于制造过程或者组装风挡300。例如，风挡300可包括三个或四个单独的壳体元件，这些壳体元件在组装时形成风挡300。多个壳体元件的壳体元件中的至少一个壳体元件可拆卸地耦接到至少一个另外的壳体元件，使得可使用风挡300的内部空间。

第一壳体元件310和第二壳体元件320被配置成使得在组装时形成用于容纳容器370(例如用于铺砂系统的容器)的内部空间330。容器370仅在图3中用虚线示意性地示出。如前所述，安装在铁路车辆中的铺砂系统用于改善驱动轮和导轨之间的附着力，尤其是当存在雪、冰或油脂的情况下。容器370包括被选择性地递送到喷嘴的砂的供应源或其他颗粒物质，该喷嘴具有直接位于车辆100的一个或多个驱动轮前方的出口的喷嘴(参见图1)。容器370也被称为砂箱，并且将在图4中进行更详细地描述。

因为风挡300容纳容器370，所以需要使用风挡300的内部空间330，使得容器370可被放置在风挡300中。此外，容器370需要定期维护，因为铺砂系统是铁路车辆的一个重要安全特征。因此，风挡300包括可拆卸地耦接的至少两个风挡壳体元件310、320，使得例如服务人员或其他检查员可使用容器370。

在另外的示例性实施例中，风挡300用作门柱340的覆盖件。因此，风挡300在一侧(尤其是朝向车身壳体220(参见图2)的侧壁的侧面350)处形成U形360，其中，U形360的“U”覆盖门柱340。此外，组装的风挡300不包括底板，即闭合的底侧。第一和第二壳体元件310、320两者都可紧固到铁路车辆200的内部空间230的底板(参见图2)，例如通过螺栓或螺钉直接紧固到底板。另外，容器370直接紧固到内部空间230的底板(也参见参考图4的描述)。因此，在不干扰容器370的情况下可容易地移除风挡壳体元件320。

在另外的示例性实施例中，风挡壳体元件310、320中的至少一个包括仅在图3中示意性示出的砂高度观察玻璃380。观察玻璃380从车辆内部空间230可见(参见图2)。为了检查容器370中的砂(或其他材料)的高度，容器370可包括对应的观察玻璃(参见图4)或者可至少部分地使用透明材料(例如丙烯酸玻璃)进行制造。此外，第一和第二壳体元件310、320中的至少一个可包括乘客用把手390。

所描述的风挡300和风挡300的布置允许使用更高、更窄的容器370(砂箱)，其具有占用面积更小的设计并且被收起以便于清洁，并且不干扰通常位于门道附近的ADA座位区域170(参见图1)。

图4是根据示例性实施例的铺砂系统的示例性容器400的透视图。铁路车辆通常包括具有多个容器400(砂箱)的多个铺砂系统。

如前所述，铁路车辆的铺砂系统的一个或多个容器400包含用于确定砂高度的至少一个外部观测计410。铺砂系统可与砂或Al₂O₃一起使用。因此，容器400填充有砂或Al₂O₃。另选地，容器400的至少一个壁可由透明材料(例如丙烯酸玻璃)制成。

在另外的示例性实施例中，有可能使用传感器来检测容器400中的砂高度，在没有观测计或观察玻璃的情况下设计砂系统(尤其是容器400)。这种传感器可以是光学传感器，该光学传感器被定位和布置成使得传感器可检测容器400的砂高度。例如，传感器可被定位在容器400内。另选地，容器可只是没有观测计410，而是可使用适当的维护间隔来确保容器400是满的。

容器400例如由不锈钢或铝构成，以便使重量最小化并且防止腐蚀。容器400的体积容量(尤其是砂体积容量)可以是例如20升。应当指出的是，20升的体积容量仅仅是示例，并且容器400可包括许多其它体积容量。例如，当使用Al₂O₃而不是砂时，远少于20升的体积就足够了。任何期望的体积容量可用于容器400。根据容器400的体积，容器400可需要更频繁地填充。

如前所述，可使用例如多个螺栓420将容器400安装到车辆100的内部空间130的底板(参见图1)。在示例性实施例中，容器400可通过安装板(tapping plate)借助四个螺栓安装到底板。另选地，容器400可在有或没有安装板的情况下，安装到内部空间130的底板和壁，例如通过两个螺栓安装到底板，并且通过两个螺栓安装到壁。在另一个实施例中，容器400可使用一个或多个支架来安装，其中，支架附接到车辆100的内部空间130的底板(参见图1)。

在另外的示例性实施例中，容器400包括仅示意性示出的可闭合活板470，当第一壳体元件310与第二壳体元件320分离时，能够从铁路车辆的内部空间使用可闭合活板。

用于铁路车辆的铺砂系统通常包括容器400、压缩机430、散布单元440和喷嘴。喷嘴可以被加热或不被加热。铺砂系统的其它部件是例如压缩机进气过滤器、具有连接器的车辆接口布线、具有导管和连接器的喷嘴加热器接口布线以及流量控制；在本文没有进一步详细地描述和/或示出这些部件。当铺砂系统在操作中时，设置在容器400中的砂或Al₂O₃通过适用于铁路和砂环境的柔性橡胶软管(例如，竖直的延伸)，从位于铁路车辆的内部空间的容器400被输送到铺砂喷嘴组件的喷嘴。喷嘴具有直接位于车辆的一个或多个驱动轮前方的出口(输出喷嘴)。喷嘴在导轨和车轮之间引导一定量的砂或Al₂O₃。输出喷嘴设计用于尽可能靠近轮轨界面施加砂，同时排除碎屑、油脂和水。此外，铺砂系统可包括后吹单元或其它装置，以推进砂(或Al₂O₃)通过水平延伸的软管。激活铺砂的命令通常来自车辆控制布线。铺砂喷嘴组件在本文没有详细描述，但是可包括例如加热器、具有导管和连接器的喷嘴加热器布线、具有夹具的软管以及安装硬件套件。输出喷嘴可包含能够在环境中允许最大砂流速率的电加热器。

散布单元440的输出离开容器400的底部，在那里它将穿过车辆底板。一旦铺砂被激活，砂(或Al₂O₃)将离开容器400到喷嘴。在额定电源电压下，可将砂流速率初始地调整到例如每分钟400克。散布单元440水平地喷射浅的砂。散布单元440可包含能够保持环境中的砂干燥的电加热器。

此外，外部填充组件450与铺砂系统连通，尤其是与容器400连通。外部填充组件450用于用砂或Al₂O₃填充容器400，并且包括例如具有夹具的软管、安装硬件套件、外壳和外门460。本文未进一步详细地描述外部填充组件。外门460位于车身壳体的壁中并且可从铁路车辆的外部使用，使得可容易地从车辆外部重新填充砂或Al₂O₃。如果终端用户需要，外部填料门460通常可闭锁并且可使用钥匙进入。

图5是根据如本文所述的风挡160、210、300和铁路车辆100、200的用于将铺砂系统安装在铁路车辆100、200中的方法500的流程图。在步骤510中，提供包括第一壳体元件310和第二壳体元件320的风挡160、210、300，其中，第一和第二壳体元件310、320在组装时形成内部空间330并且包括风挡功能。铺砂系统的容器190、370、400安装到铁路车辆100、200的底板(步骤520)。风挡160、210、300组装和安装为使得容器190、370、400定位在由风挡210、300的第一和第二壳体元件310、320形成的内部空间330中(步骤530)。应该理解的是，某些步骤不需要以任何特定顺序执行或者是任选的。例如，在安装容器190、370、400之前，风挡壳体元件310、320中的一个可安装在铁路车辆100、200中。

虽然已经以示例性形式公开了本发明的实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不偏离提出的权利要求中阐述的本发明的精神和范围及其等同物的情况下，可在其中进行许多修改、添加和删除。