CN101774381B - 一种列车侧风危害抑制方法及其装置 - Google Patents
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一种列车侧风危害的抑制方法及其装置，方法的步骤是：A、建立侧风安全数据库；B、由列车上安装的速度监测装置检测出的列车运行速度；由安装在线路沿线或者车载的测风装置检测出的当前风速、风向；C、在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板，翼板的作动器均与车载控制计算机相连；D、车载控制计算机根据当前测得的列车运行速度和风速、风向，调用侧风安全数据库进行计算、判断，输出相应指令控制作动器动作，调整翼板的攻角，以抑制侧风对列车的影响。该方法能改变列车运行过程中，在侧风作用下的平衡特性，从而保证列车安全、平稳、高速运行；且其成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种列车侧风危害抑制方法及其装置。
背景技术
列车依靠特有的轮轨约束关系近地面运行，而且其长度比其他交通工具都长。这就造成了列车对侧向风敏感。侧风不仅影响列车的稳定性，侧风强大时还威胁着列车的行车安全。在山岭、海岸等等地段，其地表轮廓多变，大气地面边界层在此形成了强大的自然风。列车行驶于这些地方，由于大风的影响，列车气动性能恶化，轮轨的约束关系受到破坏，列车的横向稳定性变差，轻者可能导致列车的摇摆，使乘车的舒适度降低，重者使列车发生脱轨、倾覆和人员伤亡事故。
我国地域辽阔，气候多变，许多铁路线路处在风口和风沙地段。以亚欧大陆重要通道兰新线为例，兰新线乌鲁木齐铁路局管内风区铁路全长525km，主要包括安西风口、百里风区、三十里风口、达坂城风口和安拉山风口。其中仅百里风区全年大于八级风的天数超过180天，瞬时极大风速已达64m/s。强侧风造成列车吹翻、脱轨等重大交通事故。据1960～1993年的统计资料，兰新铁路西段和南疆铁路，大风吹翻列车事故13起，总计翻车79辆。在大风季节，由于风力过大，迫使列车经常停止运行，大批旅客、货物被滞留，给旅客出行带来极大不便，严重制约西部经济的发展。2000～2002年由于风灾造成旅客滞留多达100多列次。仅2003年3月，客车停运就达99列，滞留旅客126，359人。
目前，随着铁路跨越式发展，我国高速铁路、客运专线等的建设速度大大加快。随着列车行驶速度的提高，列车的空气动力学问题变得更加突出和重要，列车所受的风载成倍地增长，对列车的危害变得越来越严重。
为克服侧风对列车运行的影响和危害，现有方法有两种：一、在列车运行的危险路段，诸如特大桥梁或高架桥、路堤、高路堤、风口线路上，建立完善、可靠的风速监测、报警系统。在侧风超过安全限度时，降速甚至停运来保证列车的行车安全。该方法的不足之处在于：首先不利于经济的发展，铁路系统随时可能由于天气的原因而瘫痪；其次由于侧风是瞬息万变的，通过降速的方法并不能可靠地保证列车的安全运行。第二种方法是：在危险路段两旁设置挡风墙、防护林等，以降低风速。这种方法工程时间长、见效慢、成本高。
发明内容
本发明的目的就是提供一种列车侧风危害的抑制方法，该方法能改变列车运行过程中，在侧风作用下的平衡特性，从而保证列车安全、平稳、高速运行；且其成本低。
本发明实现其发明目的，所采用的第一种技术方案是：一种列车侧风危害的抑制方法，其步骤是：
A、在车载控制计算机中建立翼板姿态与风速、风向、行车速度之间对应关系的侧风安全数据库；
B、由列车上安装的速度监测装置检测出的列车运行速度送车载控制计算机；由安装在线路沿线或者车载的测风装置检测出的当前风速、风向也送车载控制计算机；
C、在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板，翼板的作动器均与车载控制计算机相连；
D、安装车载控制计算机根据当前测得的列车运行速度和风速、风向，调用侧风安全数据库进行计算、判断，输出相应指令控制作动器动作，调整翼板的攻角，使迎风侧的翼板动作形成一个设定的相对列车运行方向的俯角，使车体的迎风侧产生一向下的作用力；背风侧的翼板则动作形成一个设定的相对列车运行方向的仰角，使车体的背风侧产生一向上的作用力。
本发明实现其发明目的，所采用的第二种技术方案是：一种列车侧风危害的抑制方法，其步骤是：
A、在车载控制计算机中建立翼板姿态与轮重减载率之间对应关系的安全数据库；
B、由列车上安装的轮重减载率监测装置检测车轮的轮重减载率送车载控制计算机；
C、在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板，翼板的作动器均与车载控制计算机相连；
D、安装车载控制计算机根据当前测得的轮重减载率，调用安全数据库进行计算、判断，输出相应指令控制作动器动作，调整翼板的攻角，使轮重减载侧的翼板动作形成一个设定的相对列车运行方向的俯角，在车体的轮重减载侧产生一向下的作用力；另一侧的翼板则动作形成一个设定的相对列车运行方向的仰角，在车体的另一侧产生一向上的作用力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过实时测得的速度和风向、风速或者轮重减载率来调整翼板的状态对列车迎风侧或者轮重减载侧产生一个设定的向下作用力，而背风侧或者轮重减载侧的另一则产生一个设定的向上作用力，两侧翼板产生的设定作用力，与侧风对车体的作用力方向相反，大小基本相同，使轮重减载率保持在安全范围内，轮轨之间随时保持接触良好，抑制了侧风对列车运行的危害。由于是根据实时状态测得的参数进行实时控制，从而其控制准确可靠，既能保证列车在有侧风影响时平稳、安全运行；同时无需降低列车的运行速度，列车运行速度高，运行效率不受天气和环境的影响；更是避免了列车停运带来的客货滞留，提高了铁路系统的运行效率，保证了经济的发展。而与设置挡风墙、防风林等方法相比，本发明方法耗时少、成本大大降低。
本发明的第二个发明目的是提供一种实现上述二种方法的装置。
本发明实现上述第一种方法的装置的技术方案是：一种上述列车侧风危害的抑制方法的装置，其具体组成是：
在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板，翼板的作动器与车载控制计算机相连；列车上安装有测风装置和速度监测装置，测风装置和速度监测装置也与车载控制计算机相连。
本发明实现第二种方法的装置，所采用的技术方案是：一种实现列车侧风危害的抑制方法的装置，其具体组成是：在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板，翼板的作动器与车载控制计算机相连；列车上安装有轮重减载率监测装置，轮重减载率监测装置与车载控制计算机相连。
这二种装置均能简单有效地实现本发明的上述方法。
上述的列车车体的顶部同一侧的翼板二个以上；翼板的具体结构是：薄板的前、后部下方均铰接有支撑杆，支撑杆的另一端铰接在车体顶部；作动器的一端铰接在支撑杆中部，另一端铰接在车体顶部。
这种铰接结构的翼板，既结构简单、性能可靠，其驱动控制也很方便。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明实施例一、实施例二的装置工作时的侧视示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本发明实施例一、实施例二的翼板未工作时(收回状态)的放大结构示意图。
图1、图2中的长箭头方向为列车运行方向，图2中的短箭头方向为侧风的风向。
具体实施方式
实施例一
图1、2、3示出，本发明的一种具体实施方式为：一种列车侧风危害的抑制方法，其步骤是：
A、在车载控制计算机中建立翼板姿态与风速、风向、行车速度之间对应关系的侧风安全数据库；
B、由列车上安装的速度监测装置检测出的列车运行速度送车载控制计算机；由安装在线路沿线或者车载的测风装置检测出的当前风速、风向也送车载控制计算机；
C、在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板1，翼板的作动器1A均与车载控制计算机相连；
D、安装车载控制计算根据当前测得的列车运行速度和风速、风向，调用侧风安全数据库进行计算、判断，输出相应指令控制作动器1A动作，调整翼板1的攻角，使迎风侧(风向为图2中的短箭头方向，则迎风侧为图2的下方一侧)的翼板1(如图1中的最左边一个翼板)动作形成一个设定的相对列车运行方向(图1及图2中的长箭头方向)的俯角，使车体2的迎风侧产生一向下的作用力；背风侧的翼板1(如图1中的最右边一个翼板)则动作形成一个设定的相对列车运行方向(图1及图2中的长箭头方向)的仰角，使车体2的背风侧产生一向上的作用力。
图1、2还示出，实现本例上述列车侧风危害的抑制方法的装置，其具体组成是：
在列车车体2的顶部两侧安装可调整攻角的翼板1，翼板1的作动器1A与车载控制计算机相连；列车上安装有测风装置和速度监测装置，测风装置和速度监测装置也与车载控制计算机相连。
列车车体2的顶部同一侧的翼板1为二个以上；图3示出，翼板1的具体结构是：薄板1B的前、后部下方均铰接有支撑杆1C，支撑杆1C的另一端铰接在车体2顶部；作动器1A的一端铰接在支撑杆1C中部，另一端铰接在车体2顶部。
实施例二
一种列车侧风危害的抑制方法，其步骤是：
A、在车载控制计算机中建立翼板姿态与轮重减载率之间对应关系的安全数据库；
B、由列车上安装的轮重减载率监测装置检测车轮的轮重减载率送车载控制计算机；
C、在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板1，翼板的作动器1A均与车载控制计算机相连；
D、安装车载控制计算根据当前测得的轮重减载率，调用安全数据库进行计算、判断，输出相应指令控制作动器动作，调整翼板1的攻角，使轮重减载侧也即迎风侧(风向为图2中的短箭头方向，则迎风侧为图2的下方一侧)的翼板1动作形成一个设定的相对列车运行方向(图1及图2中的长箭头方向)的俯角(如图1中的最右边一个翼板)，使车体2的迎风侧产生一向下的作用力；另一侧的翼板1则动作形成一个设定的相对列车运行方向(图1及图2中的长箭头方向)的仰角(如图1中的最左边一个翼板)，使车体2的另一侧(也即背风侧)产生一向上的作用力。从而抑制侧风对列车运行的危害。
图1、2示出，实现本例上述的列车侧风危害的抑制方法的装置，其具体组成是：在列车车体2的顶部两侧安装可调整攻角的翼板1，翼板1的作动器1A与车载控制计算机相连；列车上安装有轮重减载率监测装置，轮重减载率监测装置与车载控制计算机相连。
列车车体2的顶部同一侧的翼板1为二个以上；图3示出，本例的翼板1的具体结构是：翼板1的前、后部下方均铰接有支撑杆1C，支撑杆1C的另一端铰接在车体2顶部；作动器1A的一端铰接在支撑杆1C中部，另一端铰接在车体2顶部。
本发明所采用的轮重减载率监测装置为现有装置。轮重减载率为静平衡状态下轮轨(车轮与钢轨之间)的垂向力减去实时轮轨的垂向力，再除以静平衡状态下轮轨间垂向力。
Claims (5)
1.一种列车侧风危害的抑制方法，其步骤是：
A、在车载控制计算机中建立翼板姿态与风速、风向、行车速度之间对应关系的侧风安全数据库；
B、由列车上安装的速度监测装置检测出的列车运行速度送车载控制计算机；由安装在线路沿线或者车载的测风装置检测出的当前风速、风向也送车载控制计算机；
C、在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板，翼板的作动器均与车载控制计算机相连；
D、安装车载控制计算机根据当前测得的列车运行速度和风速、风向，调用侧风安全数据库进行计算、判断，输出相应指令控制作动器动作，调整翼板的攻角，使迎风侧的翼板动作形成一个设定的相对列车运行方向的俯角，使车体的迎风侧产生一向下的作用力；背风侧的翼板则动作形成一个设定的相对列车运行方向的仰角，使车体的背风侧产生一向上的作用力。
2.一种列车侧风危害的抑制方法，其步骤是：
A、在车载控制计算机中建立翼板姿态与轮重减载率之间对应关系的安全数据库；
B、由列车上安装的轮重减载率监测装置检测车轮的轮重减载率送车载控制计算机；
C、在列车车体的顶部两侧安装可调整攻角的翼板，翼板的作动器均与车载控制计算机相连；
D、安装车载控制计算机根据当前测得的轮重减载率，调用安全数据库进行计算、判断，输出相应指令控制作动器动作，调整翼板的攻角，使轮重减载侧的翼板动作形成一个设定的相对列车运行方向的俯角，在车体的轮重减载侧产生一向下的作用力；另一侧的翼板则动作形成一个设定的相对列车运行方向的仰角，在车体的另一侧产生一向上的作用力。
3.一种实现权利要求1的列车侧风危害的抑制方法的装置，其具体组成是：所述的车载的测风装置和所述的速度监测装置也与所述的车载控制计算机相连。
4.一种实现权利要求2的列车侧风危害的抑制方法的装置，其具体组成是：所述的轮重减载率监测装置与所述的车载控制计算机相连。
5.如权利要求3或4所述的一种列车侧风危害抑制方法的装置，其特征在于：所述的列车车体(2)的顶部同一侧的翼板(1)为二个以上；翼板(1)的具体结构是：薄板(1B)的前、后部下方均铰接有支撑杆(1C)，支撑杆(1C)的另一端铰接在车体(2)顶部；作动器(1A)的一端铰接在支撑杆(1C)中部，另一端铰接在车体(2)顶部。
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