CN102673582A

CN102673582A - 一种轨道车辆的运行机构

Info

Publication number: CN102673582A
Application number: CN2012100693218A
Authority: CN
Inventors: 德特勒夫·穆勒; 马蒂亚斯·科威特诺维斯基; 伊哥·盖格尔; 保罗·吉尔; 海科·曼斯巴特
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-09-19
Also published as: EP2500229A1; US8919260B2; US20120255459A1

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆的运行机构，包括一个车轮单元(103)和一个共同运行单元(107)。该运行机构定义了一个纵向方向、一个横向方向和一个高度方向，车轮单元(103)定义了一个车轮单元轴。在运行机构运行过程中，共同运行单元(107)与车轮单元(103)连接并与车轮单元(103)合作来驱动和/或者制动车轮单元(103)。此外，在运行机构运行期间，在车轮单元轴下，一股气流(MF)在高度方向以一个第一高度水平流经车轮单元(103)和共同运行单元(107)。至少安装有一个气流导向装置(111)，气流导向装置(111)用于引导气流(MF)中的气流部分(PF)流向安装在高度方向的第二高度水平上的共同运行单元(107)的一部分，第二高度水平在高度方向上位于第一高度水平以上，具体而言，位于车轮单元轴以上。

Description

一种轨道车辆的运行机构

发明背景

本发明涉及一种轨道车辆的运行机构，包括一个车轮单元和一个共同运行单元；运行机构定义一个纵向方向、一个横向方向和一个高度方向，车轮单元定义一个车轮单元轴。共同运行单元和车轮单元连接在一起，并在运行机构运行中配合车轮单元来驱动并/或者制动车轮单元。进一步地，在运行机构运行期间，在所述高度方向以第一高度水平在车轮单元轴下，一股气流通过车轮单元和共同运行单元。该发明进一步涉及一种包括该运行机构的轨道车辆。

在现代轨道车辆中，尤其是现代高速轨道车辆，有一种尽可能远地关闭运行机构的较低面的趋势，例如通过相应的原件护盾或类似方法来达到几个目的。其中一个目的是用来避免对目前的轨道上镇流器或者其它部件的影响，以此来避免损坏运行机构的敏感部件。这种屏蔽概念已公开，例如在欧洲专利，EP1 781 523 B1.中。这种对运行机构较低面的广泛屏蔽的另一个目的是实现减少扰流，扰流会导致运行机构的总阻力减小，并最终减小车辆的总阻力。

广泛屏蔽概念的缺点是运行机构的部件在运行中发热后(例如电机、齿轮、刹车等)，没有在运行机构下被气流冷却。因此，应当为这些部件应用其它冷却机械装置，并添加到运行机构的总体成本中。

发明内容

因此，该发明的目的是提供一个如上文提到的运行机构，并在某种程度上能克服上述缺点。本发明的进一步目的是提供一个带有简易制冷装置的运行机构，并同时充分地维持运行机构的低总阻力。

以上目的通过权力要求1中导言所描述的运行机构的特征来实现。

基于技术教学，该发明是对运行机构部件进行简易冷却并同时充分地维持运行机构的总体阻力可能通过应用一个较窄(在横向方向)的气流导向装置以冷却运行机构的相关部件来实现。该气流导向装置向需要冷却的部件引导气流部分，具体而言，向安装于车轮单元轴上的相关部件的上层部分引导气流，以此达到对相关部件的冷却。此外，由于该气流导向装置设计较窄，气流在通过运行机构下面时安装一个较低的干扰器，因此，该气流导向装置只能感应适度上升的总体阻力。该干扰器在某些可变类型中可能被进一步省掉，例如该发明的运行机构在气流导向装置的较低端设有适当定义的气流分离，例如，在较低端安装一个适当的气流分离片或类似部件。

因此，根据一方面，该发明涉及一个轨道车辆的运行机构，包括一个车轮单元和一个共同运行单元。运行机构定义一个纵向方向、一个横向方向和一个高度方向，车轮单元定义一个车轮单元轴。共同运行单元和车轮单元连接在一起，并在运行机构运行中配合车轮单元来驱动并/或者制动车轮单元。进一步地，在运行机构运行期间，在所述高度方向以第一高度水平在车轮单元轴下，一股气流通过车轮单元和共同运行单元。另外，还包括至少一个气流导向装置，该气流导向装置的安装是用来引导一气流部分流向共同运行单元的一部分，该共同运行单元的一部分安装在第二高度水平的高度方向。在高度方向上的第二高度水平位于第一高度水平以上，具体而言位于车轮单元轴以上。

气流导向装置的宽度可根据各自应用的需要来选择。具体而言，气流导向装置宽度可按照冷却能力和对运行机构的总体阻力的影响来选择。更好地，气流导向装置设有一个气流导向元件用来引导气流部分。该气流导向元件在横向方向上有一个引导配件宽度，同时车轮单元也在横向方向上定义了一个轨道宽度。在这些情况下，引导部件的宽度选择为轨道宽度的1％到30％，较佳地为2％到20％，更佳地为5％到10％。在这样的一种配置下，既能实现对运行机构相关部件的适当冷却，又能保持运行机构的总体阻力在一个可接受的低水平。

在原则上，对所期望气流部分的引导能通过任何适当的方法来实现。更好地，该气流导向装置设有一个气流导向元件来引导气流部分，具体而言，该气流导向元件由一个板形部件构成。该配置很容易实现。它们可能甚至简单地包含在现有设计中。

气流导向元件的安装可通过适当的方法来实现。例如，该气流导向元件的至少一部分和共同运行单元是一个整体。此外或者作为替代，该气流导向元件的至少一部分由安装在共同运行单元上的独立部件构成。

该气流导向元件，具体而言，板形部件可由任何适当的材料或者材料组合做成。根据简单而有力的设计，该板形部件由一个金属片构成。该板形部件可以是任何适当的、能适应气流内部的气流流型以达到期望的冷却效果的几何形状。更好地，该板形部件在由高度方向和纵向方向定义的截面上，有一个至少部分多边形和/或者至少部分曲线的横截面。

在本发明的优选实施方式中，气流定义了一个主流方向，气流引导装置设有一个气流引导面。该气流引导面至少部分地向主流方向倾斜，并进入气流和引导气流部分。由此，气流中适当部分可被分为气流部分并能被恰当地导向被冷却的部件。

原则上，导流面可以是一个简单的平面。最好地，一个至少部分有角度的和/或者弯曲的几何形状能达到更好地效果，尤其能实现阻力的最小化。

在本发明的优选实施方式中，该气流引导装置设有一个能伸到气流中的自由端，其中气流引导面设有一个第一气流引导面部分和一个第二气流引导面部分。第一气流引导面部分设在自由端上并向主流方向以不超过20°倾斜，较佳地为不超过10°，更佳地为不超过5°。通过该装置，气流部分能很容易地从剩余部分的气流中分出来。此外或者作为可选，第二气流引导面部分与第一气流引导面相邻并向主流方向以不少于15°倾斜，较佳地不少于20°，更佳地不少于25°，甚至20°到30°。这种装置的优点是，气流部分能实现适当充分地光滑偏斜，并允许到达的部分位于共同运行单元的上部分，并保持扰流，因此对总体阻力的副作用相当低。

这种气流导向装置对运行机构的总体阻力的潜在不利影响能通过优选方案进一步减小，其中可考虑空气导流装置设有一个能伸到气流中的自由端，和一个较低的面向轨道的空气导流装置面。该空气导流装置面为气流形成一个流动分离部分，具体而言，一个流动分离端。这种设计能提供设当的流体分离，因此，气流导向装置在气流下流的阻力能减小或者最小化。

该气流导向元件可连接在运行机构的任何适当位置。更好地，气流导向元件和共同运行单元在一个连接位置连接。更好地，该连接位置位于车轮单元轴的下某一高度。

该气流导向装置可和运行机构的任何需要冷却部件结合使用。因此，根据本发明的重要体现，共同运行单元由一个驱动车轮单元的驱动装置组成。更好地，驱动单元包括一个马达装置和一个齿轮装置，气流导向装置引导气流部分流向一个位于马达装置和齿轮装置间的缺口，具体而言，流向一个连接马达装置和齿轮装置的驱动轴。通过这种方式，能完成对驱动装置部分简单有效的、或多或少集中冷却。

在本发明的优选实施方式中，共同运行单元包括一个用来制动车轮单元的制动装置。在这里，这是有可能的，例如，气流导向装置用于引导气流部分流向制动装置的一个卡尺装置，用来为其提供适当的冷却效果。

该气流导向装置一般可和任何类型的运行机构一起使用。例如，它可以和只有一个车轮单元的运行机构一起使用(现有发明中的车轮单元，例如，一个轮副或者一个轮对)。更好地，该气流导向装置和装有多个车轮单元的运行机构一起使用，例如一个转向架。因此，根据本发明的重要体现，包括另一个车轮单元，该气流导向装置在纵向方向安装于车轮单元之间。这种配置有如下优点，例如，运行机构的后车轮单元位置的部件(一般被运行机构的主要部件遮蔽气流)能通过相关的气流导向装置被适当冷却。

本发明的有益效果在高速应用上尤其突出，运行机构的较低端，具体而言，位于车轮单元之间的运行机构框架部分被遮蔽。因此，根据本发明的重要体现，车轮单元上支持有一个运行机构框架，运行机构框架有一个位于车轮单元之间的中间部分。在运行机构运行时，气流流经该中间部分的较低面，该较低面定义了气流的第一高度水平，并且具体而言，该较低面是一个大体上封闭的曲面。

这里，该中间部分的较低面可能为气流定义一个流体分流端，气流导向装置与该流体分流端相邻并相关联，以此达到更好的流动行为。

如上所述，本发明的有益效果在高速轨道车辆的应用上更突出。因此，更好地，本发明的运行机构适用于在250km/h以上的高速正常运转的高速操作，较佳地适用于300km/h以上，更佳地适用于350km/h。该发明进一步涉及一种带有一个如上所述的运行机构的轨道车辆。

参照随附的权利要求书和下文对优选实施方式的说明，可以更清晰地了解本发明的更多实施方式。

具体实施方式

参考图1和图2，根据本发明，轨道车辆101装有重要体现的运行机构102的重要体现将做更详细的描述。为了简化以下的解释，图中引进了一个XYZ坐标系，其中(在直线水平轨道上)X轴标出运行机构102的纵向方向，Y轴标出运行机构102的横向方向，Z轴标出运行机构102的高度方向。

车辆101是一种高速轨道车辆，额定速度在250km/h以上，更精确地在300km/h到380km/h以上。车辆101包括一个由在运行机构102上的悬浮系统支撑的货车主体(没有显示)。运行机构102包括轮辐形式的两个车轮单元103，用来通过一个初级弹簧机构105来支撑一个运行机构框架104.该运行机构框架103通过一个次级弹簧机构106来支撑货车主体。

每个轮辐103都由一个驱动装置107(根据本发明形成一个共同运行单元)驱动。驱动装置107包括一个马达108(悬挂于运行机构框架104)和一个通过马达轴110连接的传动装置109(坐于轮辐103的轴上)。

该运行机构框架104通常为H形，并设有一个位于轮辐103之间的中间部分104.1。从图1可以看出，该中间部分104.1有一个大体上平坦且封闭的较低面104.2，例如仅有很小开口，并在其前后端形成显著的流体分离端(在纵向方向)。因此，中间部分104.1的较低面104.2定义了在运行车辆101时流经运行机构的气流，在图2中以其主流方向MF呈现。

一般地该设计能在运行机构104下形成有益的流体行为。流体的流线显著地光滑地从中间部分104.1、驱动装置107和轮辐轴103.1下以第一高度水平流过(在高度方向)，排除了由流线击打障碍造成对流体的多余阻力。因此，实现了较低的湍流流体行为和较低的阻力。

然而原则上这种设计可能导致以下缺点：在运行车辆101时发热的部件，例如马达108和传动装置109，仅在较低端被流经的气流冷却。因此，为了避免这些部件的过度不均匀温度分布，对这些部件中的其它部件的冷却，具体而言，对在这些部件较高端部分的冷却由以下所列出的方案来完成。

从图1和图2可以看出，传动装置109连接有一个较窄的(在横向方向)气流导向装置111，气流导向装置包括一个独立的由金属片制成的板形气流导向元件111.1。气流导向装置111在连接位置和传动装置109连接，一侧坐于纵向方向轮辐103之间，另一侧坐于高度方向轮辐轴103.1下面。根据本发明的重要体现，更好地，该气流导向元件也可以整体或者部分地与传动装置是一个整体。

气流导向元件111.1设有一个可伸到气流MF中的自由端111.2并引导气流MF中的气流部分PF(例如气流MF的一部分)向上流向形成于马达108和传动装置109之间并由马达轴110连通的空隙。

该方案有如下优点，用一种非常简单的方式，马达108的一部分，特别是马达轴110，和传动装置109位于第二高度水平(在高度方向)的一部分位于主气流MF的第一高度水平。该气流部分，以一种有益方式，甚至到达和冷却驱动装置107位于后轮辐103的轮辐轴103.1部分(否则可能被运行机构的前部件遮蔽气流MF)。因此，对后驱动装置107的适当集中冷却能通过非常简单的空气引导方法来实现。

气流导向元件111.1(在横向方向)的引导部件宽度W可根据各自应用来选择。如上所述，气流导向元件111.1的引导部件宽度W根据却冷功率和可接受的对运行机构102的总阻力的影响来选择。

在目前的例子中，引导部件宽度W约为轮辐103的轨道宽度TW的5％。通过这样的配置，能实现对驱动装置107的适当冷却，并能保持运行机构的总阻力的影响在可接受地低水平。这一方面归功于窄气流导向元件111.1，另一方面归功于它的较低引导部件宽度W，对主气流MF引入了较少干扰。

具体而言从图2中可以看出，该气流导向元件111.1，在位于一个由高度方向和纵向方向定义的截面(例如图2中的截面，设有一个曲线的横截面。更精确地，该气流导向元件111.1(它的上端面向运行机构框架104并远离轨道112)形成一个空气引导面111.3。空气引导面111.3是一个部分流通的几何形状，并部分向主流方向MF倾斜。空气引导面111.3能伸到气流MF中来引导气流部分PF如前所述向上流。

从图2中可以进一步看出，空气引导面111.3设有一个第一空气引导面部分111.4和一个第二空气引导面部分111.5。第一空气引导面部分111.4和第二空气引导面部分111.5是相邻的大体平坦的表面并通过一个曲线变化连接。

第一空气引导面部分111.4位于气流导向元件111.1的自由端111.2上并以小于5°的角度(更精确地小于2°)向主流方向MF倾斜。这样的优点在于能实现气流部分PF在此点从剩余的气流MF中流畅地分离。

此外，第二空气引导面部分111.5以25°的角度向主流方向倾斜。这样的优点在于能实现气流部分PF的适当充足流畅的偏转，能允许达到位于驱动装置107上端的期望部分，并同时保持扰流，因此保持对运行机构102的总阻力负面影响较低。

气流导向元件111.1对运行机构102的总阻力的潜在负面影响能通过较低气流导向装置面111.6的弯曲进一步被减小，该较低气流导向装置面形成于位于第一和第二空气引导面部分111.4和111.5之间的变化部分的气流导向元件111.1(面向轨道112)的较低面。较低气流导向装置面111.6的弯曲的半径被选为足够的小，用来形成主气流MF的流体分离部分。这种设计提供了在该位置适当的、定义明确的流体分离，因此能减小或者最小化气流导向元件111.1对气流MF流线的干扰。

应知，根据本发明的其它实施方式，在流体分离部分一个更明显的体现，例如一个更明显的流体分离端可以形成在空气引导面部分的变化处。对于这个端，气流导向元件能选择一个有角度的设计，来代替所示部分曲线设计。此外，可以选择这些设计的任意组合。

应知，如上描述的气流导向元件111.1的流畅倾斜设计有如下优点，当较低空气引导面111.6在相反方面滑动中，能避免气流在较低空气引导面111.6的严厉影响，以致气流流畅地连接较低空气引导面111.6来阻止进入气流的可能增加运行机构102的总阻力的过多干扰。

应知，另一个轮辐103选择了一个大体上的点对称布置。此外，气流导向装置可以和任何需要冷却的运行机构结合一起使用。例如，如果需要，该气流导向装置可以安装一个制动轮辐的制动装置。这里，如果可能，例如，气流导向装置用于引导气流部分流向制动装置的一个卡尺装置来为其提供适当的冷却效果。

虽然如上所述的发明是仅在高速轨道车辆的情况下描述，应知，它也能应用于其他任何类型的轨道车辆，用简单的解决冷却问题的方法克服类似的问题。

附图说明

图1是用如本发明优选实施方案的运行机构的如本发明优选实施方案的车辆的示意性仰视透视图(例如从轨道水平看)；

图2是表示图1中运行机构的示意性细节截面示意图(沿着图1中的II-II线)。

Claims

1.一种轨道车辆的运行机构，包括：

一个车轮单元(103)和

一个共同运行单元(107)；

所述运行机构定义了一个纵向方向、一个横向方向和一个高度方向；

所述车轮单元(103)定义了一个车轮单元轴；

所述共同运行单元(107)在运行所述运行机构时和所述车轮单元(103)连接并合作来驱动和/或者制动所述车轮单元(103)；

在运行所述运行机构时，一气流(MF)在所述车轮单元轴下在所述高度方向以一个第一高度水平流经所述车轮单元(103)和所述共同运行单元(107)；

其特征在于

设有至少一个气流导向装置(111)；

所述气流导向装置(111)安装用于引导所述气流(MF)中的一个气流部分(PF)流向安装在所述高度方向的第二高度水平上的所述共同运行单元(107)的一部分；

所述第二高度水平，在所述高度方向，并位于所述第一高度水平以上，具体而言，位于所述车轮单元轴以上。

2.根据权利要求1所述的运行机构，其中

所述气流导向装置(111)安装有一个气流导向元件(111.1)，用于引导所述气流部分(PF)；

所述车轮单元(103)在所述横向方向定义了一个轨道宽度(TW)；

所述气流导向元件(111.1)在所述横向方向设有一个引导部件宽度(W)；

所述引导部件宽度(W)为所述轨道宽度(TW)的1％到30％，较佳地为所述轨道宽度(TW)2％到20％，更佳地为所述轨道宽度(TW)5％到10％。

3.根据权利要求1或者2所述的运行机构，其中

具体而言，所述气流导向元件(111.1)由一个板形部件构成。

4.根据权利要求3所述的运行机构，其中

所述气流导向元件的至少一部分和所述共同运行单元形成为一体

和/或者所述气流导向元件(111.1)的至少一部分由一个安装在所述共同运行单元(107)上的独立部件构成。

5.根据权利要求3或者4所述的运行机构，其中

所述板形部件(111.1)由一片金属片构成

和/或者所述板形部件(111.1)，在一个由所述高度方向和所述纵向方向定义的截面设有一个至少部分为多边形和/或者至少部分为曲线的横截面。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的运行机构，其中

所述气流(MF)定义了一个主流方向(MF)；

所述气流导向装置(111)设有一个空气引导面(111.3)；

所述空气引导面(111.3)，至少部分向所述主流方向(MF)倾斜，伸进所述气流(MF)并引导所述气流部分(PF)。

7.根据权利要求6所述的运行机构，其中

所述气流导向装置(111)设有一个能伸进所述气流(MF)中的自由端(111.2)；

所述空气引导面(111.3)设有一个第一空气引导面部分(111.4)和一个第二空气引导面部分(111.5)；

所述第一空气引导面部分(111.4)位于所述自由端(111.2)，并向所述主流方面(MF)以小于20°倾斜，较佳地小于10°，更佳地小于5°；

和/或者所述第二空气引导面部分(111.5)和所述第一空气引导面部分(111.4)相邻，并向述主流方面(MF)以大于15°倾斜，较佳地大于25°，更佳地为20°到30°；

8.根据权利要求1到7中任何一项所述的运行机构，其中

所述气流导向装置(111)设有一个能伸进所述气流(MF)的自由端(111.2)；

所述气流导向装置(111)可设有一个面向轨道(112)的较低气流导向装置面(111.6)；

所述较低气流导向装置面(111.6)为所述流体(MF)形成一个流体分离部分，具体而言，一个流体分离端。

9.根据权利要求1到8中任何一项所述的运行机构，其中

所述共同运行单元(107)由一个驱动所述车轮单元(103)的驱动装置(107)组成；

所述驱动装置(107)，具体而言，包括一个马达装置(108)和一个齿轮装置(109)；

所述气流导向装置(111)引导所述气流部分(PF)流向由所述马达装置(108)和所述齿轮装置(109)形成的缺口，具体而言，流向连接所述马达装置(108)和所述齿轮装置(109)的驱动轴(110)。

10.根据权利要求1到9中任何一项所述的运行机构，其中

所述共同运行单元包括一个制动所述车轮单元(103)的制动装置；

所述气流导向装置，具体而言，用于引导所述气流部分流向所述制动装置的一个卡尺装置。

11.根据权利要求1到10中任何一项所述的运行机构，其中

包括另一个车轮单元(103)；

所述气流导向装置(111)，在所述纵向方向，安装在所述车轮单元(103)之间。

12.根据权利要求11所述的运行机构，其中

一个运行机构框架(104)支撑在所述车轮单元上(103)；

所述运行机构框架(104)设有一个位于所述车轮单元(103)之间的中间部分(104.1)；

在运行所述运行机构时，所述气流(MF)流经所述中间部分(104.1)的较低面(104.2)；

所述较低面(104.2)定义所述气流(MF)的所述第一高度水平；

所述较低面(104.2)，具体而言，是一个大体上封闭的曲面。

13.根据权利要求12所述的运行机构，其中

所述较低面(104.2)为所述气流(MF)定义了一个流体分离端；

所述气体引导装置(111)和所述流体分离端相邻并相关联。

14.根据权利要求1到13中任何一项所述的运行机构，其中它适用于额定速度大于250km/h的高速操作，较佳地大于300km/h更佳地大于350km/h。

15.一种安装有根据权利要求1到14任何一项所述的运行机构(102)的轨道车辆。