CN102991529A - 一种提高铁路列车和乘客安全性的制动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种列车制动的方法及设备，用于提高列车的制动性能，提高乘客制动过程中的安全。所述设备包括若干阻力伞、阻力板及其他几种提高提高空气阻力的措施。在使用提高空气阻力设备的同时，需要采用发明中所述的方法，提高利用空气阻力制动的效果和安全性。方法包括：控制空气阻力调节过程、控制轮轨粘着、控制转向架特性，从而实现对列车动力学状态的控制，保证列车安全。在制动过程中，要使用约束性的保护措施，防止乘客受到伤害。提高空气阻力的设备和结构在不实施制动时，以隐藏、伸缩、封闭、多用途的形式，降低或消除在行车过程中整车气动布局对降低气动阻力需求的影响。
Description
技术领域
本发明针对铁路运输中的列车和乘客安全，提出了一种在本领域内新颖的方法及相应的辅助措施。通过采用该方法，可以使列车（特别是高速列车）的制动能力大幅度提高。并且通过采取发明中所阐述的一系列辅助性的技术措施，可以最大幅度的降低采用该方法后所带来的安全隐患，并提高该方法的实际效果。
背景技术
铁路运输能耗比较低，其中一个原因是车轮同铁轨之间的摩擦系数较低。高速运行的交通工具在设计时，都尽量设法降低其空气阻力，现代的飞机、列车及汽车行驶时的空气阻力非常低。这些特点制约了列车的制动能力。如在列车制动时，整体质量非常大，如果要兼顾车辆的动力学特性及轮轨的磨损和寿命，可以利用的技术措施和效果是有限的。复杂的制动方法，会提高制动机构的质量和空间，增加总体布置的难度、降低列车的整体性能，甚至还会影响到车轮和铁轨的寿命。高速运行的列车为了保证性能，就无法采取结构特别复杂、簧下质量增加非常大的制动方法。
运用空气动力学方法，利用空气阻力提高列车制动能力能克服以上所列的困难，提供优异的制动效果和很高的安全性。此外，所采取的技术措施，大部分可以设计到转向架之上的结构中，转向架以下增加的结构和质量不多，因此本专利另一个明显的优势就是簧下质量可以降低，对提高列车的性能和安全性有好处。
发明内容
本分明提出，在制动是改变列车的气动布局或采取辅助措施，提高其空气阻力。利用空气阻力为列车制动。实施空气阻力制动的同时，利用空气阻力控制技术调节空气阻力的幅度、方向和作用频率；并结合其他制动方式防止车轮滑行、实现粘着力控制，以控制列车的动力学状态和相互之间的作用力；使用转向架刚度和阻尼控制技术，实现列车动力学状态的调节和控制。以上综合的技术措施，保证列车实现高制动能力，高稳定性，从；而实现高裕度的安全性。
提高空气阻力的方法有：使用阻力伞、阻力板、空气涡流激发机构、附面层破坏结构等技术措施，改变列车制动时的气动布局、增加迎风面积、涡流、压差阻力及空气摩擦阻力。
这些提高空气阻力的结构措施，都设计为在不实施制动时隐藏、伸缩、封闭、多用途的形式，降低或消除对整车气动布局的影响。从而保证车体表面的流畅和气动布局的设计特征，兼顾列车低风阻行驶和高空气阻力制动的双重效果。
具体实施方式
利用气动阻力实施制动，制动力会随气流的扰动出现大小、方向和频率上的随机性，可能形成对列车在纵向、横向的冲击和持续作用的不平衡力。在调节空气阻力进行制动的同时，还应通过对其他技术措施综合控制，调节和调整列车的姿态和动态特性，防止出现脱轨等其他事故，保证铁路设施、列车和乘客的安全。可采取的有效措施如下。
综合采用阻力伞、阻力板、空气涡流激发机构、附面层破坏结构，及[0004]中提到的提高空气阻力的措施，提高空气阻力调节的方向、幅度、带宽和响应性。
每节列车增加多个阻力伞、多个阻力板，或设置多个[0004]及[0007]中提到的提高空气阻力措施的具体结构，优化其结构和性能，保证列车和铁路设施安全。
以可控制的方式和增幅实施调节空气阻力的措施，在列车的稳定性、结构强度、乘客耐受能力等均能够承受的范围内，进行调节，保证列车、乘客等在制动过程中的安全。
在空气阻力制动过程中，结合再生制动或电阻制动，利用粘着控制技术防止车轮同铁轨的纯滑动摩擦，以得到峰值摩擦系数，进一步提高制动能力，同时提高列车的横向稳定性和可控能力，并减少车轮和铁轨的磨损。
利用阻尼和刚度调节技术，提高转向架的弹性元件和阻尼元件的性能，进一步提高列车在制动过程中的稳定性，保证列车在制动过程中的安全。
使用安全带及约束性的保护措施，最大程度防止乘客出现受到撞击，保证高强度的制动过程中乘客的伤害降低到更低程度。
控制和操作中使用机构驱动、电子驱动、液压驱动及爆炸填充方式。
采用数字化控制和专用通信总线传输通信数据，保证系统控制的可靠性和控制调节效果。
Claims (10)
1.将提高空气阻力的技术措施用于列车制动，以使列车获得强大的制动力，弥补其他制动方式在制动力方面的不足。
2.按权利要求1，将空气阻力用于增加制动力，可以单独或联合采用阻力伞、阻力板和其他提高空气阻力的措施，以提高控制空气阻力调节的幅度、带宽和响应性的可能性和范围。
3.按权利要求1和2，由于空气阻力在短时间内大幅度提高，会伴随着纵向、横向的冲击力和持续的作用力，列车的稳定性和乘客的安全需要给以保证, 每节列车匹配多个阻力伞、多个阻力板，或设置多个其他提高空气阻力措施的具体结构，优化其结构和性能，保证列车和铁路设施安全。
4.按权利要求1，2和3，调节空气阻力的措施，以可控制的方式、次序增加或缓变的增幅等方式给以实施。
5.按权利要求1，2，3和4，采取进一步的控制措施，在列车的稳定性、结构强度、乘客耐受能力等均能够承受的范围内，实施空气阻力的调节措施，并保证列车、乘客等在制动过程中的安全。
6.按权利要求1调节空气阻力的同时，还应通过对其他技术措施综合控制，调节和调整列车的姿态和动态特性，防止出现脱轨等其他事故。
7.按权利要求1和6，在制动过程中，利用粘着控制技术防止车轮同铁轨的纯滑动摩擦，以得到峰值的摩擦系数，进一步提高制动能力，同时可以提高列车的横向稳定性和可控能力，并减少磨损。
8.按权利要求1，6和7，利用阻尼和刚度调节技术，提高转向架的空气弹簧和减振器的性能，进一步提高列车在制动过程中的稳定性，保证列车在制动过程中的安全。
9.按权利要求1、2和3所采取的以空气阻力增加制动力的措施，在制动结束后可以修复或解除。
10.按权利要求1采取措施，使用安全带或其他约束性的保护措施，最大程度防止列车上的乘客出现意外的撞击，保证高强度的制动过程中乘客的伤害降低到更低程度。
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