CN103241225A - 单翼板作用式空气动力制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单翼板作用式空气动力制动装置，至少包含箱体和制动风翼，所述的箱体固定连接于列车顶部，所述的制动风翼的下表面左、右两侧各自通过连杆机构与箱体内部左、右两边相连；所述的箱体内部前、后两边各自设置一对销轴伸缩机构，所述的制动风翼的下表面前、后两边各自设置一对与所述销轴伸缩机构对应的支座；所述的箱体内部还设有气缸驱动部、线形导轨和支撑拉杆，所述的支撑拉杆的上端与制动风翼的下表面中部连接，下端可受气缸驱动部的驱动在线形导轨中滑动。与现有技术相比，本发明具有可靠性高、占用空间少、安装维修方便等优点。

Description

单翼板作用式空气动力制动装置

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮列车、高速电力机车及高速动车组等铁路车辆的制动装置，尤其是涉及一种单翼板作用式空气动力制动装置。

背景技术

随着列车运营速度的提高，安全问题将越来越受到人们的关注。而制动技术作为保障旅客生命安全的一道重要防线，越发受到重视。尤其是时速350km及以上的高速列车的制动安全技术已经成为世界各国高速列车研究的重点。目前国内外在运行速度300km/h的高速列车上，通常只采用粘着制动，但是粘着制动的制动力取决于轮轨间的粘着系数，而粘着系数是随列车速度增加而下降的，这意味着在列车高速行驶时，可以利用的粘着力反而下降了。随着列车速度的提高，以车速从300km/h增加到350km/h为例，动能增加约40％，将这部分动能转移出去时，如果纯粹依靠盘型制动，那么制动过程中制动盘的温升、热应力等将面临严峻考验。因此，对350km/h及以上的高速列车有必要考虑采用非粘制动作为紧急情况下的制动方式或者是高速时的常用制动方式，以弥补高速制动工况下粘着制动的缺陷，确保高速列车安全可靠制动。在目前研发的350km/h及以上的高速列车上，已开展线性涡流制动、磁轨制动和空气动力制动这三种非粘制动方式的研究。

涡流制动是利用励磁电磁铁与钢轨的相对运动，在钢轨中产生涡流，涡流产生的磁场与励磁电磁铁产生的磁场相互作用，获得与列车前进方向相反的作用力分量。轨道涡流制动需要在现有高速列车基础上增加电磁铁等制动装置，增加了列车重量，所需消耗的能量大，而且会产生电磁干扰和电磁辐射污染等负面效应。

磁轨制动又称为电磁轨道制动。它是通过将车辆转向架上的电磁铁吸附在轨道上并使车辆在轨道上滑行产生的制动。与轨道涡流制动类似，增加电磁铁等制动装置也会加重列车重量。更值得注意的是：磁轨制动是通过与轨道摩擦产生热来消耗列车动能，会对钢轨产生磨耗，维修费用大。

空气动力制动从空气动力学角度开展研究，完全避免了轨道涡流制动和磁轨制动这两种非粘制动方式暴露出来的一些问题，它是用车顶展开的翼板增加运动方向上的迎风面积，利用大气与翼板的相对摩擦将列车的动能转化为热能，并随着空气的快速流动散于大气。它具有以下几个方面的优点：1、利用车顶展开的翼板增加空气阻力来产生制动力，大小与速度的平方成正比，速度越高则制动力越大，在高速时这一制动方式具有优良性能，弥补了高速时粘着制动的缺陷；2、空气动力制动充分利用风能这种清洁能源，具有节能环保的意义；3、空气动力制动装置仅需对车顶翼板安装位置处进行改动，与涡流制动对转向架的改动相比，空气动力制动对原有车辆结构改动较小，且改造周期短、设计相对简单；4、空气动力制动装置没有磨耗件，与盘型制动相比，摩擦热很小，而且产生的摩擦热也能随时散于大气，具有可靠性高、维修费用低等特点。

然而，现有的采用空气动力制动的制动装置还较少，应用效果也有待改进。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可靠性高、安装维修方便的单翼板作用式空气动力制动装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种单翼板作用式空气动力制动装置，至少包含箱体和制动风翼，所述的箱体固定连接于列车顶部，所述的制动风翼的下表面左、右两侧各自通过连杆机构与箱体内部左、右两边相连；所述的箱体内部前、后两边各自设置一对销轴伸缩机构，所述的制动风翼的下表面前、后两边各自设置一对与所述销轴伸缩机构对应的支座；所述的箱体内部还设有气缸驱动部、线形导轨和支撑拉杆，所述的支撑拉杆的上端与制动风翼的下表面中部连接，下端可受气缸驱动部的驱动在线形导轨中滑动。

所述的连杆机构中部设有转轴。

所述的销轴伸缩机构包含销轴、设置在销轴内的弹簧以及与销轴连接的驱动气缸，所述的制动风翼下表面的每个支座上设置一支座孔，所述的销轴可卡入或退出支座孔，以控制所述制动风翼的关闭或开启；无需制动时，所述的销轴在弹簧作用下伸出并卡入支座孔中，使得制动风翼处于闭合状态；需要制动时，其中一对销轴伸缩机构的销轴在驱动气缸作用下克服弹簧阻力收缩并由支座孔中退出，以开启制动风翼。

需要制动时，根据列车行驶的方向，距离车头方向近的一对销轴伸缩机构的销轴在驱动气缸作用下克服弹簧阻力收缩并由所述支座孔中退出。

所述的销轴在驱动气缸作用下克服弹簧阻力收缩并由支座孔中退出后，气缸驱动部驱动支撑拉杆的下端在线形导轨中滑动，将制动风翼顶起一角度，制动风翼借助风力开启至与列车顶部垂直的位置，此时连杆机构呈拉直状态。

所述的销轴伸缩机构还包含限位支座和固定销轴和弹簧的固定压板，所述的驱动气缸通过气缸底座支撑。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)这种打开方式的制动风翼外形，有很大的迎风面积，从而产生的制动力较大，高速时制动效果明显；

2)考虑到列车双向运行工况，制动风翼也能双向打开；

3)仅占有车顶的空间，不会涉及到车内空间；

4)整体植入式的设计理念，仅需车辆厂在车顶预留一部分空间，然后将安装有制动风翼装置的箱体与车体连接，极大地方便了安装和维护；

5)制动风翼是在迎风条件下打开，仅需在初始位置时，气缸驱动部驱动滑块将支撑拉杆顶起一定角度，然后利用自然风力作用，使制动风翼迅速打开到垂直位置，这样极大地节省了气缸驱动部的作用力，利用车上现有的气源作为动力源，即可满足条件，无需再加装其他动力源；

6)在控制上，设计四个销轴的连锁机构，使得四个销轴不能同时脱离支座孔，防止制动风翼从车顶飞出去。

附图说明

图1为本发明单翼板作用式空气动力制动装置的示意图；

图2为本发明中销轴伸缩机构的一种具体实施方式的示意图；

图3为本发明中制动风翼开启的示意图。

图中：1为制动风翼，2为连杆机构，3为箱体，4为线形导轨，5为气缸驱动部，6为销轴伸缩机构，7为支撑拉杆，8为弹簧，9为驱动气缸，10为支座，10a为支座孔，11为销轴，12为限位支座，13为固定压板，14为气缸底座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种单翼板作用式空气动力制动装置，至少包含箱体3和制动风翼1，所述的箱体3固定连接于列车顶部，所述的制动风翼1的下表面左、右两侧各自通过一根中部有转轴的连杆机构2与箱体3内部左、右两边相连；箱体3内部前、后两边各自设置一对销轴伸缩机构6，制动风翼1的下表面前、后两边各自设置一对支座10，每个所述支座10设置一支座孔10a，所述的箱体3内部还设置气缸驱动部5、线形导轨4和支撑拉杆7，支撑拉杆7的上端与制动风翼1的下表面中部连接，下端受所述气缸驱动部5的驱动在线形导轨4中滑动。

如图2所示，作为较佳的实施方式，所述的销轴伸缩机构6包含销轴11、设置在销轴11内的弹簧8以及与销轴11连接的驱动气缸9，支撑驱动气缸9的为气缸支座14。销轴伸缩机构6的销轴11可卡入或退出支座孔10a，以控制所述制动风翼1的关闭或开启；无需制动时，所述销轴11在弹簧8作用下伸出并卡入支座孔10a中，使得制动风翼1处于闭合状态；需要制动时，其中一对销轴伸缩机构6的所述销轴11在驱动气缸9作用下克服弹簧8的阻力收缩并由所述支座孔10a中退出，以开启所述制动风翼。销轴伸缩机构6还可以包含一个限位支座12，用以对销轴11进行限位，此外还有固定压板13协助起到固定销轴11和弹簧8的作用。

参见图2及图3，需要制动时，根据列车行驶的方向，距离车头方向近的一对销轴伸缩机构6的所述销轴11在驱动气缸9作用下克服弹簧8的阻力收缩并由所述支座孔10a中退出。

当销轴11在驱动气缸9作用下克服弹簧8的阻力收缩并由支座孔10a中退出后，气缸驱动部5驱动支撑拉杆7的下端在线形导轨4中滑动，将制动风翼1顶起一角度，此后，制动风翼1借助风力开启至与列车顶部垂直的位置，此时连杆机构2呈拉直状态。

由于制动风翼1是在迎风条件下打开，仅需在初始位置时，气缸驱动部5驱动支撑拉杆7顶起制动风翼1，然后利用自然风力作用，使制动风翼1迅速打开到垂直位置，这样极大地节省了气缸驱动部5的作用力，利用车上现有的气源作为动力源，即可满足开启制动风翼1的条件，无需再加装其他动力源。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种单翼板作用式空气动力制动装置，其特征在于，至少包含箱体和制动风翼，所述的箱体固定连接于列车顶部，所述的制动风翼的下表面左、右两侧各自通过连杆机构与箱体内部左、右两边相连；所述的箱体内部前、后两边各自设置一对销轴伸缩机构，所述的制动风翼的下表面前、后两边各自设置一对与所述销轴伸缩机构对应的支座；所述的箱体内部还设有气缸驱动部、线形导轨和支撑拉杆，所述的支撑拉杆的上端与制动风翼的下表面中部连接，下端可受气缸驱动部的驱动在线形导轨中滑动。

2.根据权利要求1所述的一种单翼板作用式空气动力制动装置，其特征在于，所述的连杆机构中部设有转轴。

3.根据权利要求1所述的一种单翼板作用式空气动力制动装置，其特征在于，所述的销轴伸缩机构包含销轴、设置在销轴内的弹簧以及与销轴连接的驱动气缸，所述的制动风翼下表面的每个支座上设置一支座孔，所述的销轴可卡入或退出支座孔，以控制所述制动风翼的关闭或开启；无需制动时，所述的销轴在弹簧作用下伸出并卡入支座孔中，使得制动风翼处于闭合状态；需要制动时，其中一对销轴伸缩机构的销轴在驱动气缸作用下克服弹簧阻力收缩并由支座孔中退出，以开启制动风翼。

4.根据权利要求3所述的一种单翼板作用式空气动力制动装置，其特征在于，需要制动时，根据列车行驶的方向，距离车头方向近的一对销轴伸缩机构的销轴在驱动气缸作用下克服弹簧阻力收缩并由所述支座孔中退出。

5.根据权利要求3所述的一种单翼板作用式空气动力制动装置，其特征在于，所述的销轴在驱动气缸作用下克服弹簧阻力收缩并由支座孔中退出后，气缸驱动部驱动支撑拉杆的下端在线形导轨中滑动，将制动风翼顶起一角度，制动风翼借助风力开启至与列车顶部垂直的位置，此时连杆机构呈拉直状态。

6.根据权利要求3所述的一种单翼板作用式空气动力制动装置，其特征在于，所述的销轴伸缩机构还包含限位支座和固定销轴和弹簧的固定压板，所述的驱动气缸通过气缸底座支撑。

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