CN108583289A - 一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，在高铁行进方向的受电弓前施加一层空气幕，利用高速气流的冲击使得空气幕进行偏折从而将受电弓完全遮蔽，使得高速气流不直接冲击受电弓；本发明采用了非接触式主动降噪技术，偏折高速来流，从根本上去除噪声源，降噪效果明显；不需要在受电弓自身安装任何部件，不影响受电弓结构稳定性与电力功能；可随时开启与关闭，可以调节流量进而调节气幕大小，易于控制；用空气（空气幕）作用于空气（高速来流），气源来源方便，无任何污染排放。

Description

一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法

技术领域

本发明属于高速铁路气动噪声抑制技术领域，特别是涉及一种基于空气幕的针对高铁受电弓的气动噪声降噪方法。

背景技术

随着复兴号的投入运行，中国标准动车组已跻身世界最先进动车组行列，我国铁路正常运行速度也正式进入350公里时代。人们在享受绿色交通、便利出行的同时，也需要面对随之而来的高速列车气动噪声问题。通过分析，在列车的运行速度到达300km／h时，行驶过程中所产生的气动噪声就会明显大于轮轨噪声，成为高速列车的主要噪声源。考虑到对乘客舒适度及周边环境产生的影响，国际铁路联盟 (International Union ofRailways, UIC)规定了噪声限值， 在列车速度为 300km/h时， 车内噪声不高于 68dB， 车外距离铁路轨道中心 25 米远、 3.5 米高处噪声不高于 91dB。国外高铁发展史上都遇到过因噪声太大而发生的列车降速和停运等事件。因为高铁气动噪声对总噪声频谱的贡献随着速度提升变得越来大，所以气动降噪问题直接关系到高铁的实用性和可持续发展。

整车的气动噪声控制，最终的落脚点必然还是在关键部位气动噪声控制上。受电弓作为高铁动力来源，其在设计上最主要的考虑因素显然是结构稳定性与电力功能。因此，其结构外形复杂，空气动力特性差，成为高铁气动噪声的一个重要源头。其噪声级与冲击来流速度，即高铁速度的六次方近似成正比。目前较为成熟的技术是在受电弓上加装气动特性较好的整流罩（导流罩），从而遮蔽高铁受电弓，进而降低噪声。但是整流罩需要安装在受电弓上，易影响其结构稳定性与电力功能特性。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上提出利用空气幕来对高铁顶端的受电弓采用非接触的方式进行防护，减少因为气流与受电弓的撞击而产生的噪音。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，在高铁行进方向的受电弓前施加一层空气幕，利用高速气流的冲击使得空气幕进行偏折从而将受电弓完全遮蔽，使得高速气流不直接冲击受电弓。

在上述技术方案中，所述空气幕由从高铁机身喷射出的高压气体构成。

在上述技术方案中，在高铁机身内设置有气路系统，所述气路系统包括高压储气装置、气幕控制气阀和喷口，各个部件之间通过高压气体管理连接，高压气体有气路系统产生。

在上述技术方案中，所述喷口设置在高铁机身顶部，且开口朝向天空。

在上述技术方案中，所述空气幕在产生时，其喷射的角度根据降噪的需求可以进行改变。

在上述技术方案中，通过改变喷口的朝向从而实现改变空气幕的喷射角度。

在上述技术方案中，所述喷口为狭长的矩形或者弧形，所述喷口的长度要大于受电弓的宽度。

在上述技术方案中，所述高压储气装置上连接有空气压缩机，所述空气压缩机为气源，向高压储气装置内充气。

在上述技术方案中，当需要时，由控制阀开启喷口产生空气幕，为了避免高压储气装置内部气体流失过快，打开空气压缩机与充气控制阀，向高压储气装置内充气，保持高压储气装置内的气压，外部空气、喷口喷出的空气幕、和高压储气装置内的气体在保持气压的情况下构成完整的循环。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明采用了非接触式主动降噪技术，偏折高速来流，从根本上去除噪声源，降噪效果明显；不需要在受电弓自身安装任何部件，不影响受电弓结构稳定性与电力功能；可随时开启与关闭，可以调节流量进而调节气幕大小，易于控制；用空气（空气幕）作用于空气（高速来流），气源来源方便，无任何污染排放。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为空气幕在高铁整车的安装位置侧方视角示意图；

图2为空气幕相对于受电弓的安装位置后侧方视角示意图；

图3为空气幕相对于受电弓的安装位置侧方视角示意图；

图4为空气幕气路装置示意图；

其中：1是高铁动车组，2是空气幕（侧视图），3是受电弓，4是动车组车厢，5是空气压缩机，6是充气控制阀，7是高压储气瓶，8是储气瓶压力计，9是空气幕控制阀，10是空气幕喷管。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1 、图2、图3所示，本方案采用了非接触式的降噪技术，利用空气幕对受电弓进行覆盖，从根本上解决噪声源。空气幕是一种具有高长宽比矩形喷口的平面射流气帘（一些喷口可以带有曲率）。作为一种主动控制技术，已经被应用于建筑、化工、生物工程等许多领域。例如， 空调房室内外热隔绝， 火灾事故烟隔绝，提升生化通风橱工作效率等。本发明将采用在受电弓前喷射空气幕的方法，偏折高速来流，从而保护受电弓不受来流冲击，进而降低噪音。

方案中，空气幕的产生是解决问题的根本，需要用到空气压缩机、储气瓶、气体管路，流量控制装置、空气幕喷管。

如图4所示，空气压缩机与储气瓶用以作空气幕气源，压缩机应该与储气瓶相连，从外部吸收并压缩空气后，将空气储存在储气瓶中，形成高压气体，作为空气幕气源。储气瓶应与内部气路管路相连，随时待用。

气体管路应布置在车顶内部，当空气幕开启后，高压空气将通过气体管路从喷管喷出，形成空气幕。空气幕喷管应布置在高铁受电弓上游，与内部气体管路相连。喷管喷口应为狭长形状，高压气体从中喷出后可以形成一道气帘，即空气幕。喷口长度应该大于受电弓宽度，从而可以有效遮蔽受电弓，偏折来流。

流量控制装置应安装在气体管路交接处，通过电子控制系统调节气体流量。对空气幕开启与关闭，以及对气幕大小进行控制

储气罐压强可以通过压力计测量。压力计与自动控制系统相连，控制压缩机与充气控制阀。储气罐应设有压强阈值下限，当内部气体压强低于此值，压缩机与充气控制阀开启，向储气罐充气。高铁车头控制区应设有储气罐压力计仪表板，便于司机实时掌握储气罐压强数据。

空气幕开启与关闭将通过空气幕控制阀进行控制。控制阀可以通过手动控制或者自动控制。手动控制的方式即由驾驶员或勤务人员手工开启。自动控制的方式即与速度关联，当速度超过某阈值时，受电弓将会产生大量噪声，此时开启空气幕。

空气幕控制阀，压缩机与充气控制阀可同时开启。一方面放气产生空气幕，一方面通过向储气罐充气，使空气幕能够连续不断工作。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于在高铁行进方向的受电弓前施加一层空气幕，利用高速气流的冲击使得空气幕进行偏折从而将受电弓完全遮蔽，使得高速气流不直接冲击受电弓。

2.根据权利要求1所述的一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于所述空气幕由从高铁机身喷射出的高压气体构成。

3.根据权利要求2所述的一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于在高铁机身内设置有气路系统，所述气路系统包括高压储气装置、气幕控制气阀和喷口，各个部件之间通过高压气体管路连接，高压气体有气路系统产生。

4.根据权利要求3所述的一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于所述喷口设置在高铁机身顶部，且开口朝向天空。

5.根据权利要求1所述的一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于所述空气幕在产生时，其喷射的角度根据降噪的需求可以进行改变。

6.根据权利要求4或5所述的一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于通过改变喷口的朝向从而实现改变空气幕的喷射角度。

7.根据权利要求6所述的一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于所述喷口为狭长的矩形或者弧形，所述喷口的长度要大于受电弓的宽度。

8.根据权利要求3所述的一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于所述高压储气装置上连接有空气压缩机，所述空气压缩机为气源，向高压储气装置内充气。

9.根据权利要求4所述的一种基于空气幕的高铁受电弓气动噪声降噪方法，其特征在于当需要时，由控制阀开启喷口产生空气幕，为了避免高压储气装置内部气体流失过快，打开空气压缩机与充气控制阀，向高压储气装置内充气，保持高压储气装置内的气压，外部空气、喷口喷出的空气幕和高压储气装置内的气体在保持气压的情况下构成完整的循环。