CN104442897A - 高速列车风阻制动能量转化装置及高速列车 - Google Patents

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韩龙
崔洪举
邓小军
徐跃
于伟凯
高世萍
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    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
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Abstract

本发明涉及高速列车制动技术领域，具体公开了一种高速列车风阻制动能量转化装置及高速列车，所述高速列车风阻制动能量转化装置包括风阻板、驱动装置和风力发电装置，所述风阻板设在各列车车厢的端部且能够相对于列车车厢伸缩，所述驱动装置用于驱动所述风阻板伸缩，所述风力发电装置设在所述风阻板上，用于将列车制动时的风阻制动能量转化为电能并传输给列车电路，所述高速列车包括所述的高速列车风阻制动能量转化装置。本发明够利用空气动力阻力进行列车制动并将风能转化为电能。

Description

高速列车风阻制动能量转化装置及高速列车
技术领域
本发明涉及高速列车制动技术领域，尤其涉及一种高速列车风阻制动能量转化装置及高速列车。
背景技术
目前，高速动车组通常采用的制动方式均为粘着制动，即制动力是由钢轨通过轮轨滚动接触作用于车辆的制动方式。粘着制动时，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。
风阻制动是用列车车厢相应位置展开的翼片增加空气动力阻力来产生制动力，这种制动方式充分利用了风能这种清洁、自然、环保的能源，而且，这种制动方式既无磨耗件，又无摩擦热，因而具有可靠性高、维修费用低等特点。空气动力阻力与速度平方成正比，在高速时这一制动方式具有优良的性能。
但是，现有的风阻制动装置的原理均为利用大气与制动风翼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入大气，由于这种风阻制动装置的结构和布置方式等原因，其不能将空气动力阻力合理的利用，如转化为电能，造成了能量的浪费。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种高速列车风阻制动能量转化装置及高速列车，以克服现有技术中的风阻制动装置不能很好的利用列车制动时的空气动力阻力等问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高速列车风阻制动能量转化装置，包括风阻板、驱动装置和风力发电装置，所述风阻板设在各列车车厢的端部且能够相对于列车车厢伸缩，所述驱动装置用于驱动所述风阻板伸缩，所述风力发电装置设在所述风阻板上，用于将列车制动时的风阻制动能量转化为电能并传输给列车电路。
优选地，所述风力发电装置包括设在所述风阻板上的多个扇叶。
优选地，所述风阻板沿其伸缩方向设有多排扇叶，每排包括一个或多个扇叶。
优选地，所述驱动装置能够在列车制动时驱动所述风阻板相对于列车车厢全部伸出或部分伸出。
优选地，所述风阻板的伸缩方向垂直于列车车厢的外表面，所述风阻板的外表面与列车车厢的外表面的外形相一致。
优选地，每个列车车厢的一端设有两个所述风阻板，两个所述风阻板分别设在列车车厢内的乘客通道的两侧且对称布置。
优选地，所述风阻板能够从列车车厢的顶部上下伸缩。
优选地，所述驱动装置采用气动驱动，由列车风源系统的高压空气提供动力。
优选地，所述风力发电装置能够双向发电。
本发明还提供了一种高速列车，所述高速列车包括所述的高速列车风阻制动能量转化装置。
(三)有益效果
本发明的高速列车风阻制动能量转化装置能够利用空气动力阻力进行列车制动并将风能转化为电能，实现了高速列车在高速运行时的快速停车，并通过设置在风阻板上的风力发电设备，将高速列车的动能最终转化为电能，可并入高速列车再生制动环路后直接回馈电网或给车载储能设备充电，有效地解决了高速列车由于速度提高所带来制动困难等问题，大幅度增加了制动力，降低了能量损失，减小机械制动时设备的损耗，同时，还能够通过风力发电装置将制动过程中不利于列车制动的列车动能转化为电能继续使用，在越来越重视环保清洁能源和节约能源的今天，这种能量转化方式更显得重要，本发明这种高速列车风阻制动能量转化装置具有整体结构紧凑，空间利用率高，便于安装和维护，操作简单可靠等优点，可应用在不同类型的高速列车上，具有很好的通用性。
附图说明
图1为本发明实施例的高速列车风阻制动能量转化装置处于收缩状态时的结构示意图；
图2为本发明实施例的高速列车风阻制动能量转化装置处于伸出状态时的结构示意图；
图3为本发明实施例的高速列车的结构示意图。
图中，1：高速列车头车；2：高速列车中间车；3：高速列车风阻制动能量转化装置；4：风阻板；5：风力发电装置；6：驱动装置；7：列车车体端面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1、2所示，本实施例的高速列车风阻制动能量转化装置包括：风阻板4、驱动装置6和风力发电装置5，风阻板4设在各列车车厢的端部附近且能够相对于列车车厢伸缩，驱动装置6用于驱动风阻板4伸缩，风力发电装置5设在风阻板4上，用于将列车制动时的风阻制动能量转化为电能并传输给列车电路。
高速列车风阻制动能量转化装置设在列车车厢靠近端部的位置，风阻板4设在高速列车车体7上相应的凹槽或滑道中，所述凹槽或滑道中可以设有线形导轨，每个列车车厢的一端设有两个风阻板4，即每套高速列车风阻制动能量转化装置包括两个风阻板4，两个风阻板4分别设在列车车厢内的乘客通道的两侧且对称布置，风阻板4的从列车车厢的顶部上下伸缩且伸缩方向或开启方向垂直于列车车厢的外表面，风阻板4的端部的外表面与列车车厢的顶部的外表面的外形相一致。
风力发电装置5包括设在风阻板4上的多个扇叶，风阻板4沿其伸缩方向(即上下方向)设有多排扇叶，如图1、2所示，风阻板4沿其伸缩方向设有两排扇叶，每排中包括一个或多个扇叶，如图1、2所示，每排中设有两个扇叶，驱动装置6能够在列车制动时驱动风阻板4相对于列车车厢全部伸出或部分伸出，即可以任意控制风阻板4伸出列车车厢的长度或高度，以产生不同的风阻。当然，风阻板4也可以只设置一个扇叶。另外，风力发电装置5能够双向发电，在高速列车换端运行时，不需作出额外的调整。风力发电装置5的电路连接到列车电路，在高速列车制动时发出，与列车电制动产生的电流一起进入整流系统等电路。
驱动装置6，设在风阻板4的下方，通过连接杆等于风阻板4连接，驱动装置6采用气动驱动，由列车风源系统的高压空气提供动力。
本实施例的高速列车风阻制动能量转化装置，通过驱动装置6控制风阻板4的高度，在高速列车正常运行时，风阻板4隐藏在列车内部(如图2所示)，风阻板4端部的外表面与列车车厢顶部的外表面融为一体，不带来额外阻力，在高速列车处于制动状态时，风阻板4根据实际情况全部或部分打开(如图1所示)，形成垂直于列车车厢的阻力板，为列车减速提供阻力，同时，风阻板4上安装的风力发电装置5在高压空气的作用下高速旋转，将高速列车的动能最终转化为电能，可并入列车再生制动电路后直接回馈电网或给车载储能设备充电。
本实施例的高速列车风阻制动能量转化装置的优点为：装置打开和关闭的方向与高速列车运行方向垂直，不需要很大的力量，驱动装置简单可靠，且不受列车行驶方向影响；风阻板前后迎风面积和角度相同，提供的制动力和发电能力不受列车行驶方向的影响；依靠调节风阻板伸出车体的高度来控制风阻制动力的大小，控制简单；风力发电装置发出的电流借用现车设备传输，不需额外电流处理设备；驱动装置利用现车风源提供的高压风作为动力，不需要额外动力设备；可提供额外的制动力，减轻列车制动压力；使用的是清洁环保的风能，无摩擦损耗；利用风能发电，将列车的动能(制动时为有害能)转化为有益的电能，重复利用能源；结构简单，可靠性高；不受轮轨间的粘着系数影响，不受天气因素影响；列车速度越高，可提供的阻力越大，可产生的电能越多。
本发明还提供了一种高速列车，如图3所示，所述高速列车包括所述的高速列车风阻制动能量转化装置3，高速列车头车1上设有两个高速列车风阻制动能量转化装置3，高速列车中间车2的一端设有一个高速列车风阻制动能量转化装置3。当然，高速列车风阻制动能量转化装置3的具体设置位置和数量应根据实际情况合理选择，如在列车车厢的每一端都设置一个，或是在列车车厢的一端设置一个，或者在列车车厢的端部设置多个，具体设置方式本领域技术人员能够根据本发明的技术方案得到，此处不再赘述。
本发明的高速列车风阻制动能量转化装置能够利用空气动力阻力进行列车制动并将风能转化为电能，实现了高速列车在高速运行时的快速停车，并通过设置在风阻板上的风力发电设备，将高速列车的动能最终转化为电能，可并入高速列车再生制动环路后直接回馈电网或给车载储能设备充电，有效地解决了高速列车由于速度提高所带来制动困难等问题，大幅度增加了制动力，降低了能量损失，减小机械制动时设备的损耗，同时，还能够通过风力发电装置将制动过程中不利于列车制动的列车动能转化为电能继续使用，在越来越重视环保清洁能源和节约能源的今天，这种能量转化方式更显得重要，本发明这种高速列车风阻制动能量转化装置具有整体结构紧凑，空间利用率高，便于安装和维护，操作简单可靠等优点，可应用在不同类型的高速列车上，具有很好的通用性。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，包括风阻板、驱动装置和风力发电装置，所述风阻板设在各列车车厢的端部且能够相对于列车车厢伸缩，所述驱动装置用于驱动所述风阻板伸缩，所述风力发电装置设在所述风阻板上，用于将列车制动时的风阻制动能量转化为电能并传输给列车电路。
2.根据权利要求1所述的高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，所述风力发电装置包括设在所述风阻板上的多个扇叶。
3.根据权利要求2所述的高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，所述风阻板沿其伸缩方向设有多排扇叶，每排包括一个或多个扇叶。
4.根据权利要求3所述的高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，所述驱动装置能够在列车制动时驱动所述风阻板相对于列车车厢全部伸出或部分伸出。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，所述风阻板的伸缩方向垂直于列车车厢的外表面，所述风阻板的外表面与列车车厢的外表面的外形相一致。
6.根据权利要求5所述的高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，每个列车车厢的一端设有两个所述风阻板，两个所述风阻板分别设在列车车厢内的乘客通道的两侧且对称布置。
7.根据权利要求6所述的高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，所述风阻板能够从列车车厢的顶部上下伸缩。
8.根据权利要求1所述的高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，所述驱动装置采用气动驱动，由列车风源系统的高压空气提供动力。
9.根据权利要求1所述的高速列车风阻制动能量转化装置，其特征在于，所述风力发电装置能够双向发电。
10.一种高速列车，其特征在于，包括权利要求1-9中任何一项所述的高速列车风阻制动能量转化装置。
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