本发明涉及高速列车运行时的减小阻力的多种措施方案和设备。
背景技术：
高速列车运行时，头部所受空气阻力与其运行速度的平方成正比，与空气阻力面成正比。目前的高速列车，头部形状为子弹头状，速度快，迎风面不小，至使列车高速行驶时阻力很大，列车车厢表面的空气摩擦力、多个转向架部分的阻力、列车尾部面受到负压阻力、列车运行时动力需要克服的摩擦力阻力、列车交会和过隧道时空气压力波加剧，对周边环境、安全产生不利影响。上述问题都严重影响列车的高效运行和安全，并且浪费了较多的能源。现有一种真空管道高速列车的设计，其运行时，阻力虽然很小，但高速列车运行的路程较长，在较长的路程上设置真空管道，并要保证一定受压的技术要求，其费用太太，中间有上下站，实施起来还相当困难。还有一种列车顶部加风机，使前面空气对流，并产生推力的方法，因为只在顶部设置风机，解决的是小部分受阻面积的问题，而且顶部加大的风机后，过隧道等方面受到不利运行的影响。现有在转向架前面设置小几何体扰流的装置，还有尾部通过逐渐减少体积的子弹头状减小尾部负压的设备和方法，还有对车厢表面非光滑及仿生设置减阻，上述方法对其阻力的减少作用欠佳。上述四类不同位置的减小列车高速运行时空气阻力的方法有待改进，以便为高速列车的较大提速和节约能源提供充分必要条件。
技术实现要素：
针对上述不足，本发明提供一种高速列车的低阻力设施，要解决的技术问题是：1、显著减小列车运行时其头部的空气阻力；2、较好地减少列车运行时车厢顶面、左、右两侧的空气摩擦力；3减少铁轨与列车轮静摩擦力阻力和列车轮与车轮轴的滚动摩擦力阻力；4、较大程度减小列车运行时尾部受到的空气吸力；5、较大程度减小列车转向架部部的空气阻力。本发明采用的技术方案是：一、设置有一开口的长方体加三棱柱组成的腔体减阻箱，其长方体腔横切面的长、宽分别不小于列车驾驶室和列车箱体的横切面长、宽，在减阻箱开口的上边上设置一个摄像头及配套设备，以观察减阻箱前面的路面状况；长方体内设置一个两底开口的斜圆柱筒，其园底形开口位于开口长方体内，其椭圆底开口位于减阻箱上顶部，与外界相通。斜圆柱筒园底部设置一个涡轮风机，这样，当列车高速运行时，减阻箱开口的四边因为面积很小，故受到空气故阻力很小，减阻箱开口前面的空气受到减阻箱涡轮风机负压的作用以及列车的高速前行而向减阻箱内快速运动，在风机的较强作用下被改变运动方向，沿减阻通道管方向运动至减阻箱外的大气中，避免了高速列车运行时受到很大空气阻力。二、在列车箱的顶面和左、右两侧面的四边设置略凸出于所在顶面和侧面的等厚度扰流条，再在每个面上的长方形扰流条内设置一定数量的平行长方形前、后边扰流条的扰流条，由于减阻箱的宽度和高度略大于或者等于车厢的宽度和高度，加上车厢顶面、侧面的扰流条干扰其后面的气流的作用，当列车高速运行时，除扰流条外的车厢的顶面、左、右侧面的气压小于大气压，气流对其表面的粘附阻力和摩擦阻力变小。二侧面因为左右对称，对每个车厢整体而言，左右二侧的空气作用力相互抵消，不会引起车厢左、右二侧的运动或者运动趋势。顶面则因为底面没有扰流条，其气压小于底面气压，车厢会受到空气压力差作用而出现的较大升力的作用，使铁轨受到的压力为车厢重力减去车厢升力，明显小于车厢的重力，而减小高速运行列车车轮和铁轨之间的静摩擦力和车轮和车轮轴之间的滚动摩擦力即运行时的阻力。三、在列车尾部设置一个抗负压箱，使较多空气较快在负压条件下干扰负压向尾部车厢的尾面传递，以避免或者缓冲列车尾部受到较强负压对列车尾部的吸引阻力。四、在列车车厢底面下设置一定形状的箱体，在前面第一个转向架前设置一个斜面，使列车运行时，斜面受到较小的空气阻力，而转向架位于斜面后转向架使转向架位于箱体之间，避免较大的空气阻力。
有益效果：通过对列车驾驶室前加一个阻力减阻箱、列车箱体增加扰流条、尾部车厢增加抗负压箱，转向架加减阻器四个方面的减阻，使列车效率和安全性显著提高。与现在的高速列车相比，可以较好地避免相对而行的列车交会以及列车过隧道时的较强压力波，在同等功率条件下，可以运行的更快、更节约能源，为高速列车的较大幅度提速提高了充分必要条件。
附图说明：
图1为高速列车减阻箱前面正视图
图2为高速列车减阻箱纵切面图
图3为高速列车车厢侧视图
图4为高速列车车厢俯视图
图5为高速列车车厢尾部减阻箱立体示意图
图6为高速列车头部减阻箱防护罩形状示意图
图7为高速列车头部减阻箱俯视示意图
图8为高速列车整体图
图9为高速列车转向架下的仰视图
图10为高速列车尾部车厢尾面抗负压箱示意图
附图标示：
1头部减阻箱，2减阻通道管，3风机，4防护罩，5摄像头，6减阻箱内雨水出口，7列车车厢，8转向架，9转向架减阻器，10尾部列车车厢尾面，11车轮，12扰流条，13抗负压器干扰部，14抗负压器缓冲部，15转向架头部减阻箱，16转向架减阻箱扰流连接板，17减阻通道管椭圆底面开口，18防护罩网面，19减阻通道管圆底面.开口，20转向架前后的转向架减阻器的侧面，21抗负压器负压部，22转向架直五棱柱减阻箱,23转向架直六棱柱减阻箱，24列车车厢底面上抗负压箱，25列车车厢底面下抗负压箱。
下面的具体实施方式的说明的连接或者连通或者组合为一般技术人员可以明白的焊接或者一定功能的连通或者组合成一个整体。
具体实施方式：
头部减阻器：如图2、图6所示，设置有一开口的、由硬质材料如不锈钢板做成的长方体列车头部减阻箱1。正三棱柱腔防护罩4位于最前部，且正三棱柱腔防护罩4的二个三角形底面分别位于长方体列车头部减阻箱1的左、右侧面所在的平面上且是封闭的，且每一个底面三角形的一边长与列车头部减阻箱1的高重合，正三棱柱的二条侧棱与长方体减阻箱1开口面的另外二边重合，正三棱柱较前的二个面构成防护罩网18的二个面，避免鸟类和其他不明物体误入减阻箱1。
进一步地，列车头部减阻箱1的横切面积不小于列车车厢7的横切面积即4050×3360平方毫米，以避免后面车厢受到空气的正面阻力。
如图1、图2、图8所示，进一步地，在列车头部减阻箱1开口的上边前沿上设置一个摄像头5及防雨玻璃等配套设备，显示器位于驾驶室内，以观察列车头部减阻箱1前面的路面状况；
进一步地，列车头部减阻箱1内设置一个两底开口的斜圆柱筒减阻通道管2，减阻通道管园底开口19内设置一个风机3，减阻通道管椭圆底开口17位于列车头部减阻箱1上顶部开口且和上顶部开口吻合相接与外界相通，斜圆柱筒减阻通道管2与列车底面的夹角小于30度，以有利于风机较快、较好地改变减阻箱1内空气运动的方向并排出其外；
进一步地，在减阻箱1下底、减阻通道管2后面设置一平行减阻箱进气口平面的减阻箱内雨水槽沟6，经过其槽沟6的雨水可以流到减阻箱1下面的地上，防止雨水在减阻箱1内聚集。
这样，当列车高速运行时，减阻箱1的三棱柱或者圆柱防护罩4侧边和防护罩网18因为面积很小，且防护罩4的三棱柱形在减阻箱1左、右侧面的四条侧边与列车底面成较小锐角，故受到空气故阻力很小，开口前面的空气受到减阻箱1内负压的作用以及列车的高速前行的影响，相对于减阻箱1以大于列车的行驶速度的速度运动，同时，在风机3的较强作用下被改变运动方向，沿减阻通道管园底面开口19，到减阻通道管椭圆底面开口17外的大气中。因被排出的空气受到的压力逐步剧烈减小和外部空气的作用，较安全地与外界空气混合。在此过程中，通过风机3主动改变空气的运动方向并使空气沿减阻通道管2运行至减阻箱1外，减阻箱1前部的空气不会出现阻力而压力增大，甚至减阻箱1口前部的空气总是出现一定负压，避免了高速列车运行时受到很大空气阻力，较好地避免了高速列车交汇和过隧道时的空气压力波。
列车车厢减阻器；如图3、图4、图8所示，在列车车厢7的顶面和左、右两侧面的四边分别设置一个扰流条12组成的长方形扰流框，
进一步地，在长方形的前边与后边之间分别设置垂直列车前后方向的适当数量的扰流条12，所有扰流条12略凸于所在的平面且等高度，扰流条12的横切面为梯形，梯形较长的底边位于扰流条12所附的箱体表面上。扰流条12可以由所附平面的材料冲压或者外加而成。由于列车头部减阻箱1的宽度和高度略大于或等于列车车厢7的宽度和高度以及扰流条12的干扰，当列车高速运行时，周围的空气相对列车向后快速运动，列车头部减阻箱1后面的列车车厢7的顶面、左、右侧面的气压小于大气压，列车车厢7顶面、侧面的扰流条12干扰其后面的气流，使扰流条12外的顶面、侧面的气压更加降低，扰流条12之间的箱体表面间的气压，随着高速列车运行速度的增大而减小，处于一种动态平衡状态。随着箱体表面气流的压强变小，空气对列车箱的粘附阻力和摩擦阻力变小。列车车箱7体左、右二侧面因为左右对称，对每个列车车厢7整体而言，左右二侧的空气作用力相互抵消，不会引起列车车厢7左、右二侧的运动或者运动趋势。当列车高速运行时，因为列车车厢7下底面没有扰流条12，其气压大于列车车厢7顶面气压，列车厢体7会受到空气压力差作用而出现的一定大小的升力的作用，使铁轨受到的压力为列车车厢7的重力减去车厢升力，明显小于列车车厢7的重力，而减小列车车轮11与铁轨之间的摩擦阻力和车轮11与车轮11轴之间的滚动摩擦阻力。
抗负压器；如图5、图10所示，在尾部列车车厢尾面10处和尾部列车车厢的转向架减阻器9的最后面分别设置一个列车车厢底面上抗负压器24和一个一个列车车厢底面下抗负压器25，其二者都由抗负压器缓冲部14、抗负压器干扰部13、抗负压器负压部21依次组成的长方体形状物，抗负压器干扰部13容积和抗负压器负压部21容积接近，以便空气在二者之间较好地流通，保证抗负压器干扰部13内的空气维持较高气压的动态平衡，其二者原理、作用也一样。不同之处是，大小不等、位置不同，而且列车车厢底面上抗负压器24抗负压干扰部13有六个开口，而一个列车车厢底面下抗负压器25有五个开口。这样，抗负压器干扰部13能够及时、有效地干扰负压，以便防止负压向列车车厢尾面较强传递。因为抗负压器负压部21的负压较大，抗负压器干扰部13就会出现较大压力的空气流，故在抗负压器干扰部13内每个开口面处可设置风力发电机，其风轮轴垂直其对应的开口面，这样不会对列车形成太大的阻力，且有利于提高风轮的转速而提高发电效率，发的电可供给列车内的用电系统以节约能源。
转向架减阻器9；如图3、图8、图9、图10所示，在每个转向架8的前后侧各设置一个位于列车车厢7底下面和平行列车车厢底下面的转向架减阻箱扰流连接板16所在平面之间的转向架直五棱柱减阻箱22。转向架减阻箱扰流连接板16位于除车轮外的其它转向架部分的最低处下面和车轮部最低处上部之间，并且连接转向架8前后侧的二个直五棱柱组成转向架减阻箱9，每个列车车厢7下面的二个转向架8之间的二个转向架直五棱柱减阻箱22连接成一个转向架直六棱柱减阻箱23，每个转向架前后的转向架减阻器的侧面20与水平成一定的角度，有利于减小少部分空气形成的阻力。