CN109050551B - 一种防转向架积雪结冰的车体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防转向架积雪结冰的车体，包括车体下方的转向架，转向架沿车体运行方向的前方设置有一级导流板，一级导流板安装在车体底部的车体底板上；一级导流板设置有用于安装固定的安装面和用于将车体底部的风雪导流引向至转向架下方的导流面，导流面所在的虚拟平面向下延伸至转向架的车轮底部以下，同时，转向架上协同设置有二级导流板。该装置能够有效引导列车底部的空气流动趋势，降低转向架区域的进雪量，控制转向架区域雪花运动的运动高度，削弱雪花对列车转向架底部设备的冲刷作用，从而避免列车转向架在运行中发生积雪，保证转向架的动力学性能不会因为积雪而发生恶化，提高高速列车在丰雪天气的安全性及运输效率。

Description

一种防转向架积雪结冰的车体

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种能在冬季大雪天气运行环境中防止转向架发生积雪结冰的列车车体。

背景技术

高速列车在雪天运行时，列车风会卷起轨道上的积雪，导致转向架区域产生严重的积雪结冰。转向架积雪结冰后会造成系列问题：弹性悬挂处的积雪因弹簧不断挤压会变得越来越密实，限制了弹簧的位移，导致列车振动加剧，影响乘客的舒适性。电机和齿轮箱表面的热量会将其表面粘附的积雪融化并在强冷空气中凝结成冰，增加了转向架的悬挂质量和轴重,劣化了高速列车的动力学性能。此外，列车制动夹钳可能在积雪结冰的情况下发生运动阻滞而导致事故，严重威胁了高速列车的运行安全性。

目前，绝大多数高速列车均没有加装防转向架积雪结冰装置，导致高速列车在高寒地区运行时转向架区域产生了极为严重的积雪结冰。少部分高速列车在设备舱车体底板处安装橡皮胶囊，在一定程度上优化转向架入口区域的流动状态，但是在出口区域安装的橡皮胶囊会劣化转向架出口处的流动状态，从而在后侧车体底板处产生“兜雪”现象。且我国在高寒地区的铁路线均为长交线，列车单程运行时间较长，导致安装橡皮胶囊列车的转向架还是会产生较为严重的积雪结冰现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种有效缓解转向架在冰雪天气运行中产生大量积雪结冰、保证转向架的动力学性能和悬挂性能、提高高速列车在雪天运行的安全性、平稳性和高效性的防转向架结冰优化导流结构。

为实现上述目的，本发明公开了一种防转向架积雪结冰的车体，包括所述车体下方的转向架，所述转向架沿所述车体运行方向的前方设置有一级导流板，所述一级导流板安装在所述车体底部的车体底板上；所述一级导流板设置有用于安装固定的安装面和用于将车体底部的风雪导流引向至所述转向架下方的导流面，所述一级导流板通过所述安装面与所述车体底板固接，所述导流面所在的虚拟平面向下延伸至所述转向架的车轮底部以下。该防积雪装置可对列车底部的空气进行更有针对性地引导，将流向转向架的风雪导向转向架的下方。

进一步的，所述一级导流板为类三棱柱的五面体结构，包括两个底面和三个侧面，三个侧面中两个分别作为所述安装面和导流面，另一个侧面作为过渡面，所述安装面和导流面的夹角形成第一导流角，该第一导流角的开口朝向所述转向架，所述过渡面与第一导流角相对。该装置结构简单、装拆方便，能够有效引导列车底部的空气流动趋势，降低转向架区域的进雪量，控制转向架区域雪花运动的运动高度，避免雪花对列车转向架底部设备的冲刷作用，从而避免列车转向架在冰雪天气运行中发生积雪，保证转向架的动力学性能不发生恶化，从而保证高速列车在冰雪天气的安全性及运输效率。

进一步的，所述第一导流角的角度为0-8°，安装在所述车体底板上的所述一级导流板的最低点与所述车体底板的距离为80mm-105mm，该种设置经过“风洞试验和CFD风雪两相流数值仿真计算”在降低风阻的情况下，进入转向架内区域的雪粒子数量可得到明显的减少。

进一步的，所述一级导流板紧贴所述车体底板的内侧边缘布置，并使所述过渡面与所述转向架正对的设备舱端板平滑过渡或在同一平面上对接。

进一步的，所述转向架沿所述列车运行方向的后方还设置有一一级增效导流板，且一级增效导流板与所述一级导流板沿转向架的中垂面呈对称布置。通过设置一级增效导流板，使转向架前方的一级导流板与后方的一级增效导流板发生协同作用，能够对即将流出转向架区域的风雪进行第二次导流，不仅能够减少转向架出口处的回流，同时还能再次将其中的雪粒子导向底面，进一步减少流入后方转向架的积雪量。

进一步的，所述一级增效导流板的过渡面与所述安装面的夹角形成第二导流角，所述第二导流角的角度为30-60°。该种设置经过“风洞试验和CFD风雪两相流数值仿真计算”，能取得减少转向架出口处的回流和再次将其中的雪粒子导向底面的优异效果，所述一级导流板上的两个底面均为平面，且该两个底面与所述车体底板上方最低处的车身侧面平滑过渡或在同一平面上对接。从而保证列车整体的流线形状，保证列车更优的气动性能。

进一步的，从所述导流面上向所述安装面方向设置有阶梯孔，所述阶梯孔内设置有连接所述车体底板与所述一级导流板的螺栓，所述螺栓的螺栓头沉入所述阶梯孔内，该种沉入式设置可以防止因螺栓露出一级导流板导致经过导流面的风紊乱，影响其导流作用。

进一步的，还包括二级导流板和二级增效导流板，所述二级导流板和二级增效导流板分别枢接在转向架两侧的横梁上，且所述二级导流板和二级增效导流板的主平面与车体的运行方向相对。

进一步的，还包括吊装环、连接环和连接板，所述吊装环固定套接在所述横梁上，所述连接板固结在所述吊装环的下端，且所述连接板通过所述连接环与所述二级导流板或二级增效导流板串接在一起。

进一步的，所述二级导流板和二级增效导流板上设置有用于偏摆时避开转向架的电机安装座的避开孔，所述一级导流板、二级导流板和二级增效导流板的表面覆盖有憎水涂层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的车体能够有效引导列车底部的空气流动趋势，降低转向架区域的进雪量，控制转向架区域雪花运动的运动高度，避免雪花对列车转向架底部设备的冲刷作用，从而避免列车转向架在冰雪天气运行中发生积雪，保证转向架的动力学性能不发生恶化，从而保证高速列车在冰雪天气的安全性及运输效率。同时，本发明的防积雪装置不仅通过一级导流板的导流面能够减少转向架前端进入转向架区域的雪量，还能通过一级增效导流板的过渡面减少转向架区域尾部的回流，更大幅度地减少转向架积雪结冰。进一步，通过在转向架区域的中间设置二级导流板和二级增效导流板，进一步将进入转向架中间区域的风雪导向路基上，避免平直流入转向架区域的雪花直接冲刷牵引电机、齿轮罩以及制动夹钳。另外，在更优选的设计方案中，本发明的防积雪导流装置结构简单，便于拆装，工作可靠，且免于维护。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例公开的防转向架积雪结冰的车体的主视示意图；

图2是本发明优选实施例公开的防转向架积雪结冰的车体的一级导流板(一级增效导流板)的轴测示意图；

图3是本发明优选实施例公开的防转向架积雪结冰的车体的一级导流板(一级增效导流板)的主视示意图；

图4是本发明优选实施例公开的防转向架积雪结冰的车体的二级导流板(二级增效导流板)及其相关结构的轴测示意图；

图5是本发明优选实施例公开的防转向架积雪结冰的车体的二级导流板(二级增效导流板)与转向架的安装轴测示意图；

图6是本发明优选实施例公开的防转向架积雪结冰的车体的二级导流板(二级增效导流板)与转向架的安装主视示意图。

图例说明：

1、一级导流板；1’、一级增效导流板；2、转向架；3、车体底板；4、设备舱端板；5、车身侧面；6、二级导流板；6’、二级增效导流板；7、憎水涂层；8、横梁；9、吊装环；10、连接环；11、导流面；12、安装面；13、底面；14、阶梯孔；15、过渡面；16、连接板；17、电机安装座；18、避开孔；α、第一导流角；β、第二导流角；γ、第一整流角；δ、第二整流角。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1-图6所示，本发明公开了一种可防止高速列车转向架2在运行中发生积雪的车体，该车体通过一转向架区域防积雪装置实现风雪的导流，避免进入转向架区域，该装置的主体结构包括一级导流板1，该一级导流板1安转在转向架2沿车体运行方向的前方的车体底板3上，其中，一级导流板1包括安装面12、导流面11、两个底面13和过渡面15，安装面12通过螺栓紧固在车体底板3上，安装面12和导流面11形成第一导流角α，该第一导流角α朝向转向架2。在本实施例中，经过“风洞试验和CFD风雪两相流数值仿真计算”，第一导流角α的角度为0-10°，且安装在车体底板3上的一级导流板1最低点与车体底板3的距离为80mm-100mm时，在降低风阻的情况下，进入转向架2内区域的雪粒子数量可得到明显的减少，且一级导流板1的第一导流角α为5°时，进入转向架2内区域的雪粒子数量最少，为最优化的设置。

进一步，为了将列车运行方向上靠前的一级导流板1导向铁路路基的风雪更好地导出转向架2区域，本装置还设置有一一级增效导流板1’，该一级增效导流板1’安装在转向架2沿车体运行方向后方的车体底板3上，在本实施例中，其结构与一级导流板1结构相同(即在本实施例中，一级导流板1和一级增效导流板1’的结构和安装等相同，也包括安装面12、导流面11、两个底面13和过渡面15等构成要素)，且与一级导流板1对称地设置在转向架2的后侧，从而前方的一级导流板1和后方的一级增效导流板1’能够在列车运行过程中协同作用。在本实施例中，经过“风洞试验和CFD风雪两相流数值仿真计算”，一级增效导流板1’的安装面12和过渡面15形成第二导流角β能有效地引导气流流出转向架2区域，有效减少转向架2出口处的回流。优选的，车体后端的β角的范围为30-60°时，能更好地将流出转向架2区域的气流再次导向地面，从而在一定程度上降低了进入后面转向架2的进雪量，对缓解后方转向架2的积雪也有积极的作用，且一级增效导流板1’的第二导流角β为45°时，其防止回流和对后方转向架2的缓解效果最佳，为最优化的设置。

在本实施例中，为了防止紧固一级导流板1或一级增效导流板1’的螺栓的螺栓头露出导流面11，进而导致经过导流面的风紊乱，从导流面11向安装面12设置的安装孔为阶梯孔14，阶梯孔14内设置有连接车体底板3与一级导流板1的螺栓，该螺栓的螺栓头沉入阶梯孔14内。

在本实施例中，一级导流板1紧贴车体底板3的内侧边缘布置，并使过渡面15与转向架2正对的设备舱端板4平滑过渡或在同一平面上对接。该设置通过使过渡面15和设备舱端板4平顺对接，进一步减少了转向架区域后侧车体底板3处产生回流现象。同时，一级导流板1的底面13均为平面，且该两个底面13与车体底板3上方最低处的车身侧面5平滑过渡或在同一平面上对接，从而保证列车整体的流线形状，保证列车更优的气动性能。

在本实施例中，一级导流板1紧贴设备舱端板4的内侧边缘布置，并使过渡面15与转向架2正对的设备舱端板4平滑过渡或在同一平面上对接。该设置通过使过渡面15和设备舱端板4平顺对接，进一步减少了转向架区域后侧端板处产生回流现象。同时，一级导流板1的底面13均为平面，且该两个底面13与车身侧面5平滑过渡或在同一平面上对接，从而保证列车整体的流线形状，保证列车更优的气动性能。

进一步，如图4、5所示，为了将转向架2中间区域的风雪更好的导向铁路路基并削弱风雪对对后侧转向架设备(转向架区域的牵引电机、齿轮罩以及制动夹钳)的冲刷作用，本装置还设置有二级导流板6和二级增效导流板6’，二级导流板6和二级增效导流板6’分别枢接在转向架2两侧的横梁8上，且二级导流板6和二级增效导流板6’的主平面与车体的运行方向相对，其中，二级导流板6、二级增效导流板6’与横梁8的连接是通过吊装环9、连接环10和连接板16来实现的，吊装环9通过两个半环固定套接在横梁8上，连接板16固结在吊装环9的下端，且连接板16通过连接环11与二级导流板6或二级增效导流板6’串接在一起，从而实现二级导流板6或二级增效导流板6’绕横梁8前后偏摆，在具体结构设置时，其大小重量满足在车体的运行速度达到350km/h时，其二级导流板6的第一整流角γ的极限偏摆角度为45°、二级增效导流板6’的第二整流角δ极限偏摆角度为45°。

进一步的，二级导流板6和二级增效导流板6’上设置有用于偏摆时避开转向架2的电机安装座17的避开孔18，以适应转向架2的底部结构，避免干涉。

本实施例的防积雪装置可对列车底部的空气进行更有针对性地引导，一方面在转向架2前端区域尽量减少进入转向架区域的积雪量，另一方面在转向架区域的尾端尽量引导空气流出，避免转向架区域后方气流向转向架区域回流，减少积雪的发生。且一级导流板1采用耐高寒、抗冲击、变形小的材料制作而成，且一级导流板1和一级增效导流板1’、二级导流板6和二级增效导流板6’的表面均设置有憎水涂层7，避免导流装置工作时产生积雪结冰。本实施例的列车转向架区域防积雪装置中，在具体的安装应用中，最好在每个转向架区域各装一套本发明的防积雪装置，每套防积雪装置均包括在转向架2前后区域车体底部对称安装的一级导流板1和一级增效导流板1’。

本实施例的转向架区域防积雪装置的工作原理如图1所示。当列车向左行驶时，位于转向架2左侧的一级导流板1处于工作导流状态，此时气流进入转向架区域的入口面积降低，进风量和进入转向架2区域的雪粒子数量明显减少，且一级导流板1将气流和雪粒子导向路基，从而避免平直流入转向架区域的雪花直接冲刷牵引电机、齿轮罩以及制动夹钳，此时，二级导流板6也处于工作状态，将转向架2中间区域的气流导向路基，进一步，位于转向架2中间区域右侧的二级增效导流板6’可将转向架2中间区域上扬的气流再次引导至路基，通过多重导流，有效减少了转向架2区域的积雪结冰。而位于右侧的一级增效导流板1’的过渡面15与车体底板3形成的导流斜面同时处于协同工作状态，将流出转向架2区域的气流再次导向地面，尽可能的保证气流流出转向架区域，从而有效避免了转向架区域后侧车体底板3处产生回流现象，也降低流入后侧转向架2的进雪量。

当列车向右行驶时，位于转向架右侧的一级增效导流板1’切换为一级导流板1的工作导流状态，而位于左侧的一级导流板1则切换为一级增效导流板1’的协同工作状态，位于转向架中间区域右侧的二级增效导流板6’切换为二级导流板6的工作导流状态，而位于转向架2中间区域左侧的二级导流板6则切换为二级增效导流板6’的协同工作状态，从而避免列车转向架2在运行中发生积雪，保证转向架2的动力学性能，提高列车在雪天运行的安全性及运输效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防转向架积雪结冰的车体，包括所述车体下方的转向架（2），其特征在于，所述转向架（2）沿所述车体运行方向的前方设置有一级导流板（1），所述一级导流板（1）安装在所述车体底部的车体底板（3）上；所述一级导流板（1）设置有用于安装固定的安装面（12）和用于将车体底部的风雪导流引向至所述转向架（2）下方的导流面（11），所述一级导流板（1）通过所述安装面（12）与所述车体底板（3）固接，所述导流面（11）所在的虚拟平面向下延伸至所述转向架（2）的车轮底部以下；还包括二级导流板（6）和二级增效导流板（6’），所述二级导流板（6）和二级增效导流板（6’）分别枢接在转向架（2）两侧的横梁（8）上，且所述二级导流板（6）和二级增效导流板（6’）的主平面向转向架（2）的下方延伸且与车体的运行方向相对；所述一级导流板（1）为类三棱柱的五面体结构，包括两个底面（13）和三个侧面，三个侧面中两个分别作为所述安装面（12）和导流面（11），另一个侧面作为过渡面（15），所述安装面（12）和导流面（11）的夹角形成第一导流角（α），该第一导流角（α）的开口朝向所述转向架（2），所述过渡面（15）与第一导流角（α）相对；所述第一导流角（α）的角度为0-10°，安装在所述车体底板（3）上的所述一级导流板（1）的最低点与所述车体底板（3）的距离为80mm-100mm；所述转向架（2）沿所述列车运行方向的后方还设置有一一级增效导流板（1’），且所述一级增效导流板（1’）与所述一级导流板（1）沿转向架（2）的中垂面呈对称布置，所述一级增效导流板（1’）的过渡面（15）与所述安装面（12）的夹角形成第二导流角（β），所述第二导流角（β）的角度为30-60°，所述一级增效导流板（1’）和一级导流板（1）的表面覆盖有憎水涂层（7）。

2.根据权利要求1所述的防转向架积雪结冰的车体，其特征在于，所述一级导流板（1）紧贴所述车体底板（3）的内侧边缘布置，并使所述过渡面（15）与所述转向架（2）正对的设备舱端板（4）平滑过渡或在同一平面上对接。

3.根据权利要求1-2任一所述的防转向架积雪结冰的车体，其特征在于，所述一级导流板（1）上的两个底面（13）均为平面，且该两个底面（13）与所述车体底板（3）上方最低处的车身侧面（5）平滑过渡或在同一平面上对接。

4.根据权利要求1-2任一所述的防转向架积雪结冰的车体，其特征在于，从所述导流面（11）上向所述安装面（12）方向设置有阶梯孔（14），所述阶梯孔（14）内设置有连接所述车体底板（3）与所述一级导流板（1）的螺栓，所述螺栓的螺栓头沉入所述阶梯孔（14）内。

5.根据权利要求1所述的防转向架积雪结冰的车体，其特征在于，还包括吊装环（9）、连接环（10）和连接板（16），所述吊装环（9）固定套接在所述横梁（8）上，所述连接板（16）固结在所述吊装环（9）的下端，且所述连接板（16）通过所述连接环（10）与所述二级导流板（6）或二级增效导流板（6’）串接在一起。

6.根据权利要求5所述的防转向架积雪结冰的车体，其特征在于，所述二级导流板（6）和二级增效导流板（6’）上设置有用于偏摆时避开转向架（2）的电机安装座（17）的避开孔（18），所述二级导流板（6）和二级增效导流板（6’）的表面覆盖有憎水涂层（7）。