一种用于地铁列车增阻减速的纵向阻力板设计

本发明涉及地铁列车制造领域，具体来讲是一种地铁列车增阻减速用机械装置及其应用方法。

背景技术：

1、随着城市人口的快速增长，交通拥堵问题是每个大型城市亟待解决的问题。地铁运量大、速度快、安全性高、占用地面面积少等优点，已成为世界各大城市中重要的公共交通工具。为了进一步提升地铁的运力，地铁的运行密度逐渐增加，也带来了潜在的安全风险，保障地铁的安全性对社会稳定有着重要意义。

2、地铁车辆有着行驶速度快、站点间距短、启停频繁等特点，为了保证车辆安全运行，就要求地铁车辆具有很好的制动性能。车辆制动性能的好坏直接关系到城市轨道交通的安全、可靠，特别是紧急制动能力可以有效避免地铁发生脱轨、追尾等严重事故。

3、目前的地铁制动技术主要采用电制动+空气制动的混合制动模式，通过闸瓦或者制动盘对车轮施加力，依靠车轮与轨道间的摩擦力使地铁减速。在现有技术上进一步提高制动力会产生温升和磨损，降低车轮和轨道的寿命。因此，有必要在现有主动制动技术的基础上进一步探索被动减速制动技术及应用，以进一步提高列车制动能力，维护地铁列车的安全性。因此，有必要开发一种新型的制动方法，以满足地铁对于制动性能的进一步需求，同时不增加对车轮和轨道的磨损。

4、目前已有专利《一种用于高速列车的风阻制动装置》(申请公布号cn 103213599a)，在高速动车的机车和每节车厢顶部外表面安装两个以上利用空气阻力制动减速的减速板。其特点是提供了一种节能高效、结构简单、可靠性高的高速动车制动方式。但该专利未考虑布置多块减速板间距的影响，将减速板均匀布置在车厢顶部外表面。由于气流流过减速板后形成尾涡，造成后面减速板的气动效率下降，故减速板布置间距需要特别设计，以达到最好的气动效率。

技术实现思路

1、当前利用摩擦制动的地铁列车制动能力已经达到上限，为在此基础上进一步增强地铁列车的制动能力，受飞机扰流板启发，本发明提出了一种用于地铁列车增阻减速的纵向阻力板设计。

2、一种用于地铁列车增阻减速的纵向阻力板设计，包括阻力板和前后两组液压杆。阻力板为多块，纵向布置在地铁车顶。每个阻力板分别由前后两组液压杆(分别称为前液压杆和后液压杆)驱动实现打开和收合。当需要制动能力时，阻力板在液压杆的驱动下打开；通过调节阻力板的打开角度和打开数量，调节阻力板的阻力大小。

3、对车顶纵向布置的多个阻力板，通过研究地铁列车与纵向布置的多个阻力板之间的气动干扰发现，首先，气流流经前面的阻力板后会在阻力板后方形成分离气流，如果后面一个阻力板位于前一阻力板的分流气流区域内，则后方阻力板产生阻力的效果不理想；此外，受阻力板的减速作用，流经后方阻力板的气流速度逐级减小，分离流区域也逐渐变小，受此影响，第一块阻力板承受的气动阻力最大，之后的阻力板阻力逐级减小。此外，研究还发现当阻力板的攻角(阻力板与列车行进方向的角度)为90°时，相比30°和60°的情况阻力相对增加40％和11％。阻力板迎角互为补角的两状态(如30°和150°)，阻力板的阻力接近。

4、为充分利用流动的干扰作用尽可能增大纵向多阻力板的阻力，本发明布置多个阻力板时设计车顶的第一块阻力板和第二块阻力板的间隔不小于车厢长度的一半，之后各块阻力板间距按一定的比例缩小倍数逐渐减小。由于各阻力板承受的阻力逐渐减小，因此对应的液压杆强度也设计逐级减小，以节约成本。本发明一种用于地铁列车增阻减速的纵向阻力板设计，前方阻力板间距可控制为后方相邻阻力板间距的1.5-2倍。

5、进一步的，当地铁正常运行时，前后液压杆均收缩，将阻力板水平收在地铁车顶。紧急制动时，后液压杆伸长量大于前液压杆，阻力板迎角为锐角；后液压杆伸长量小于前液压杆，阻力板迎角为钝角；实际使用时可任意选择一种方式进行增阻控制。

6、进一步的，阻力板的打开角度根据所需气动力的大小可控，常规制动时可根据所需制动力的大小控制阻力板迎角大小，作为传统制动方法的补充，缩短制动距离；紧急制动时将全部阻力板打开至90°，产生最大的制动力，提高地铁安全性。

7、进一步的，在隧道内运行的阻力板高度要满足地铁限界要求，而在高架环境下运动的地铁列车阻力板高度可不受此限制。

8、本发明的优点在于：

9、1、将飞机的增阻减速技术在地铁列车上进行迁移改造应用，从而在现有地铁依靠摩擦制动的基础上增加被动气动增阻能力，提高了列车的制动能力。

10、2、传统轨道列车提出的多阻力板增阻减速方案采用了板均布的设计，但由于车前和车后相邻前后板的干扰作用强度不同，多阻力板的设计方案不利于整体增阻效果的提升。本发明采用变间隔的设计方案，既能够最大化利用前后板之间的干扰作用来增加地铁列车阻力，又能够在有限的车顶空间下尽可能增加板的数量来增加阻力。

技术特征：

1.一种用于地铁列车增阻减速的纵向阻力板设计，包括阻力板和前后两组液压杆，其特征在于，

2.如权利要求1所述一种用于地铁列车增阻减速的纵向阻力板设计，其特征在于，前方阻力板间距控制为后方相邻阻力板间距的1.5-2倍。

3.如权利要求1所述一种用于地铁列车增阻减速的纵向阻力板设计，其特征在于，

技术总结
当前利用摩擦制动的地铁列车制动能力已经达到上限，为在此基础上进一步增强地铁列车的制动能力，受飞机扰流板启发，本发明提出了一种用于地铁列车增阻减速的纵向阻力板设计，具体包括阻力板和前后两组液压杆。阻力板为多块，纵向非等间距布置在地铁车顶，每个阻力板分别由前后两组液压杆(分别称为前液压杆和后液压杆)驱动实现打开和收合，当需要制动能力时，阻力板在液压杆的驱动下打开；通过调节阻力板的打开角度和打开数量，调节阻力板的阻力大小。该方案可作为传统制动方法的补充，增强地铁制动能力，缩短制动距离。

技术研发人员：吴江浩,杨时雨,周超
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11