CN105416308A - 一种增加高速列车黏着力的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增加高速列车黏着力的装置，由上平下凸的扰流板、悬臂、扰流板舱及传动系统组成；安装在列车底架上；扰流板为矩形或近似矩形，其长度不低于列车底架宽度的30%，宽度为其长度的20-80%，由不锈钢、铝合金、玻璃纤维或高强度碳纤维材料制成；当列车高速运行时，车厢下方的空气高速流过扰流板的上下表面，于是根据空气动力学原理，扰流板受到向下的压力，该压力增加了列车的动轮载荷，从而增加了列车的粘着力；另外由于扰流板产生向下的抓地力，使得列车的冲击减弱，车轮的滑动减少，同时增加轮轨间的黏着系数；列车中低速行驶时，为减少风阻，由控制系统操纵传动装置将扰流板收到扰流板舱内并关好舱门。

Description

一种增加高速列车黏着力的装置

技术领域

本发明属高速列车动力技术领域，具体涉及一种增加高速列车黏着力的装置。

背景技术

机车或动车牵引列车运行时，动轮作用于钢轨的力在任何情况下至多只能等于而不能大于黏着力，否则动轮就会在钢轨上空转（打滑），使机车牵引力或制动力急剧下降甚至消失,这种情况对于爬坡中的列车或制动中的列车而言是十分危险的。黏着系数是机车动轮和钢轨接触点上的静摩擦系数，是机车动轮不空转时的最大轮周牵引力与动轮载荷的比值,根据黏着系数确定的机车牵引力，称为黏着牵引力.黏着系数μ、动轮载荷P和黏着牵引力F的关系如下：F=P·μ。

一定类型的机车具有的动轮载荷是固定值,机车的动轮载荷确定后,就由黏着系数决定黏着牵引力。黏着系数与许多因素有关，主要有：一，动轮受力状态。机车原动机传给动轮的力越是均衡、稳定，黏着系数就越大。二，动轮踏面和钢轨表面的状态。表面越是平整、干燥，黏着系数就越大,如果表面不平、潮湿或有霜、雪、冰、水、油垢等，则黏着系数降低;向动轮和钢轨间撒以小颗粒的干砂，可以增大摩擦力、提高黏着系数。三，动轮直径和装配。各动轮的直径越一致，装配越准确,黏着系数就越大。四，线路的曲线半径。曲线半径越小，黏着系数越低。五，列车运行速度。黏着系数随列车运行速度的提高而降低。国外实测表明，当速度V≤160km/h时，电力机车（或动车组）的黏着系数约为0.20~0.25；而当V=250~300km/h时，黏着系数将降至0.05~0.03.可见，在其它条件不变时,轮轨间的黏着系数在列车高速运行时下降很明显，这主要是因为在高速运行时，列车的冲击振动增强，车轮在轨面上的纵向与横向的滑动增强所致.列车在高速运行时，轮轨的低黏着和强激扰振动是轮轨滚动的基本特征.另一方面，随着高速列车的速度越来越快，列车的制动距离越来越长，给列车的安全运行提出了越来越大的挑战，下表是不同速度下紧急制动所需的距离。

高速列车的制动装置和紧急制动距离。

由上表可见,传统的制动方式在时速300公里的初速下,须有4000米左右的制动距离,当提高至380公里时速时,制动距离增大到8500米,如果提高到500公里时速,制动距离将会急剧增大,显然,如此长的制动距离无法保证在遇到紧急情况时将列车速度降到安全范围,也很难在列车前方遇到突发的险情如塌方、滑坡、山洪时及时停车,这无疑给高速列车的安全行驶带来了很大的隐患.究其原因,主要是高速下摩擦制动力难以有效增加,而动力制动则受制动功率的限制也只能提供总制动力的30%左右,所以传统的制动方式存在制动力不足、可靠性不高的缺点。

目前,300公里时速的高速列车已经逐渐普及,更高速列车也在研发试验当中。随着列车速度越来越快,传统的增加粘着牵引力的方式效果越来越不明显,同样，越来越快的速度也使列车的制动越来越困难，从而使高速列车的正常运行面临越来越多的问题.针对这种情况,本发明设计了一种用于提高列车黏着力的扰流板；该装置是利用空气动力学原理增加列车的动轮载荷,同时提高黏着系数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能增加高速列车轮轨黏着力的装置。

一种增加高速列车黏着力的装置，至少包括扰流板、悬臂、扰流板舱及传动装置。

所述的扰流板为上平下凸的矩形板或近似矩形板，前后与左右均为对称形状。

进一步的，所述的扰流板长度不低于列车底架宽度的30%，宽度为其长度的20-80%。

进一步的，所述的扰流板由平板、内骨架及蒙皮构成；可由不锈钢、铝合金、玻璃纤维或高强度碳纤维材料制成。

进一步的，所述的扰流板安装在列车底架上，平时收在扰流板舱中，使用时从扰流板舱中垂下，悬于底架下，处在离轨面一定高度的水平位置。

进一步的，所述的扰流板每节车厢底部沿纵向设置2-4个。

所述的悬臂由不锈钢管、铝合金管、碳纤维管或复合材料制成；悬臂的一端与扰流板连接，另一端与传动装置连在一起。

进一步的，所述的悬臂为折叠型式；使用时从扰流板舱中垂下并伸直，扰流板使用结束后，悬臂回缩、折叠并与扰流板一道收在扰流板舱中。

所述的扰流板舱为一形状与扰流板相近的舱室，几何尺寸大于扰流板的外形尺寸，由不锈钢或铝合金材料制成，扰流板舱设有舱门；扰流板使用时，舱门打开，扰流板伸出，使用结束后，扰流板收回舱内，舱门关闭。

所述的传动装置是气动与液压结合的传动装置。

本发明的有益效果在于：1）增加列车高速运行中的抓地力，提高列车运行的平稳性；2）增加列车的动轮载荷同时提高黏着系数，使列车在高速运行时也具有足够的黏着摩擦力,保证高速运行的列车制动的可靠性，减少意外发生的概率；3）为高速列车的进一步提速铺平了道路。

附图说明

图1为扰流板侧视图。

图2为扰流板后视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述。

实施例

如图1-2所示，扰流板1由不锈钢平板、铝合金的内骨架及蒙皮组成，是上表面为平面，下表面为凸起的流线型的矩形板，长2.5米，宽0.8米，最厚处0.12米，扰流板1右两个边分别与两个悬臂2相连；悬臂2由不锈钢管制成，设计成可折叠结构，一端与传动装置4连在一起，一端与扰流板1相连。

列车高速运行当中需要使用扰流板1时，控制系统发出指令，操纵传动装置4打开扰流舱3的舱门，垂下扰流板1，使其处于水平状态，在车厢底部随列车高速前行，车厢底下的空气高速流过扰流板1的上下表面，因下表面空气流速快，压强小，上表面流速慢压强大，于是扰流板1受到向下的压力，该压力增加了列车的动轮载荷，从而增加了列车的粘着力；另外由于扰流板1产生向下的抓地力，使得列车的冲击减弱，车轮的滑动减少，也有助于增加轮轨间的黏着系数。

在列车中低速行驶时，为减少风阻，由控制系统操纵传动装置4将扰流板1收回到扰流板舱3内，并关好舱门，完成整个操作。

以上实施例只是优选的实施方式之一，是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，不可理解为对本发明权力保护范围的限定，相反，对于本领域的普通科研人员而言，凡利用本发明进行的任何非实质性的改动或调整，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，至少包括扰流板、悬臂、扰流板舱及传动装置。

2.根据权利要求1所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的扰流板为上平下凸的矩形板或近似矩形板，矩形板的前后与左右均为对称形状。

3.根据权利要求2所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的扰流板长度不低于列车底架宽度的30%，宽度为其长度的20-80%。

4.根据权利要求2-3所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的扰流板由平板、内骨架及蒙皮组成，可由不锈钢、铝合金、玻璃纤维或高强度碳纤维材料制成。

5.根据权利要求1-4所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的扰流板安装在列车底架上，平时收在扰流板舱内，使用时从扰流板舱中垂下，悬于底架，处在离轨面一定高度的水平位置。

6.根据权利要求1-5所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的扰流板每节车厢底部沿纵向设置2-4个。

7.根据权利要求1所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的悬臂由不锈钢管、铝合金管、碳纤维管或复合材料制成；悬臂的一端与扰流板连接，另一端与传动装置连在一起。

8.根据权利要求7所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的悬臂为折叠型式；使用时从扰流板舱中垂下并伸直，使用结束后，悬臂回缩折叠并与扰流板一起收在扰流板舱中。

9.根据权利要求1所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的扰流板舱为一形状与扰流板相近的舱室，几何尺寸大于扰流板的外形尺寸，由不锈钢或铝合金材料制成，扰流板舱设有舱门；使用时，舱门打开，扰流板伸出，使用结束后，扰流板收回舱内，舱门关闭。

10.根据权利要求1所述的一种增加高速列车黏着力的装置，其特征在于，所述的传动装置是气动与液压结合的传动装置。