CN109501817A - 一种用于提高列车轮轨粘着力的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，包括控制装置(1)、励磁电源(2)、车轮踏面电磁装置(3)和气动推动装置(4)，当列车进行牵引或制动时，控制装置(1)控制压力空气输入气动推动装置(4)，推动车轮踏面电磁装置(3)靠近车轮踏面，同时向励磁电源(2)发出指令，向车轮踏面电磁装置(3)输出需要的励磁电流，在旋转的列车车轮踏面附近形成磁场，并在踏面上产生涡旋流以此对钢轨上产生吸附力，同时列车车轮踏面表面磁化，同时增加了列车车轮踏面对钢轨产生吸附力，在轮轨之间粘着系数条件下，实现增大列车轮轨粘着力的作用。与现有技术相比，本发明具有系统安装方便、轮轨粘着力提高显著和对钢轨和车轮无损等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种列车制动或牵引装置，尤其是涉及一种用于提高列车轮轨粘着力的系统。
背景技术
由于高速列车的速度较普通列车拥有更高的速度，高速列车制动或牵引比普通列车需要消耗更多的动能，也需要更大的制动或牵引力。列车的运行是依靠轮轨相互作用产生的牵引和制动粘着摩擦力而实现的，高速下轮轨间的粘着系数以及粘着力大大下降，爬坡或遭遇雨雪等恶劣天气时，轮轨之间的摩擦力也会降低，极易产生车轮空转，发生打滑现象。一旦产生滑行，导致车轮踏面擦伤并延长列车制动或牵引距离，危及行车安全，因此需要采取措施提高轮轨之间的粘着力。设计列车时，通常的做法为参考粘着系数曲线对制动或牵引装置进行设计，但此种方法会造成实际情况下粘着系数无法达到粘着曲线上相应的值，从而产生安全隐患。
现有各种时速列车，无论电制动和机械制动，绝大部分依靠粘着制动来完成，粘着制动涉及列车安全的重大问题。现有提高轮轨粘着系数的办法就是轮轨处喷砂，来提高轮轨之间的粘着系数，从而提高轮轨摩擦力。根据国内外技术研究和试验，喷砂对干轨影响比较小，对于湿轨和有油污的轨面粘着系数很低的情况下，喷砂有较好的改善轮轨粘着工况。但是，由于砂子的主要成分是石英，硬度远大于轮轨材料的硬度，容易嵌入轮轨表面，进而造成轮轨表面损伤。撒砂量过小则增粘效果不明显且加剧轮轨表面损伤。在300km/h时速高铁上，喷砂时，车底高压气流很难保证细砂进入轮轨间隙，增加轮轨粘着系数难以做到。另外要维持较长的制动过程，配装大量的砂也难以做到，因此急需有新的增加轮轨粘着系数的技术。
专利CN200720153560.6公开了一种增大轮轨粘着力的装置，包括阀门和喷气单元，所述喷气单元带有至少一个排气孔；所述阀门分别与总风缸和所述喷气单元连接，将经过加热的高压气流向轨面吹扫，使轨面的雨水、雪水迅速减少，从而增大了轮轨粘着力。该技术方案仅适用于去除雨水、雪水而增加轮轨粘着力，不能适用于正常情况的制动减速，不具有普遍的适用性。
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用于提高列车轮轨粘着力的系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，包括控制装置、励磁电源、车轮踏面电磁装置和气动推动装置，所述的车轮踏面电磁装置非接触式的悬挂于列车车轮踏面的两侧，进行列车制动或牵引时，控制装置向气动推动装置输出压力空气，气动推动装置以压力空气为动力推动车轮踏面电磁装置靠近列车车轮踏面，控制装置同时向励磁电源发出指令，励磁电源根据接收到的指令向车轮踏面电磁装置输出励磁电流，车轮踏面电磁装置在励磁电流作用下在列车车轮踏面周围形成磁场，列车车轮旋转过程中在列车车轮踏面上产生涡旋流，涡旋流促使列车车轮对钢轨产生吸附力，同时列车车轮踏面被车轮踏面电磁装置表面磁化，被磁化后的列车车轮踏面对钢轨的吸附力增加，增加了车辆轴重作用于钢轨的垂向力，最终使得列车轮轨粘着力提高，实现列车车轮的制动或牵引，列车制动或牵引结束后，控制装置向励磁电源发出指令使得励磁电源输出相反的励磁电流，车轮踏面电磁装置对列车车轮踏面周围输出相反方向的磁场，以此对车轮踏面进行消磁。
进一步地，所述的控制装置包括电控气压装置和微机控制器，所述的电控气压装置用于控制电磁阀控制管路中压力空气的通断，所述的微机控制器向电控气压装置发出指令，电控气压装置根据接收到的指令控制向气动推动装置的进气和排气。
进一步地，所述的励磁电源包括相互连接的功率单元和调节器，所述的功率单元为整流装置，整流装置把外接交流电整流为直流电，所述的调节器用于调整输出励磁电流的大小，所述的调节器接收微机控制器的指令并根据指令调整功率单元的输出励磁电流大小。
进一步地，所述的车轮踏面电磁装置包括铸铁摩擦块、线圈铁芯、磁轭、电磁铁托、接线盒和连接板，电磁铁托的一侧依次连接有磁轭、线圈铁芯和铸铁摩擦块，并由连接板将三者紧固于电磁铁托上，所述的磁轭用于减少漏磁现象，所述的接线盒设于电磁铁托上，接线盒与功率单元连接，功率单元将励磁电流输入接线盒，接线盒通过导线将励磁电流输入线圈铁芯，线圈铁芯在列车车轮踏面周围产生磁场。
进一步地，所述的铸铁摩擦块用于在制动将要结束时与列车车轮踏面进行接触摩擦，利用摩擦生热以消除车轮踏面的剩磁。
进一步地，所述的车轮踏面电磁装置有两个，对称的悬挂于列车车轮踏面的前后两侧。
进一步地，所述的电磁铁托的另一侧与气动推动装置相连接。
进一步地，所述的气动推动装置包括气动缸、安装座、吊杆和滑槽，所述的气动缸通过管路与电控气压装置连接，所述的滑槽的一端连接于气动缸上，滑槽上连接有吊杆，吊杆上方连接有安装座，安装座连接于列车的转向架构架上，气动缸上设有气缸推动杆，气缸推动杆活动贯穿于滑槽中，气缸推动杆由滑槽的另一端伸出并连接于电磁铁托上，气动缸接收到由电控气压装置控制输出的输出的压力空气后使气缸推动杆在滑槽中滑动并推动电磁铁托，最后使得铸铁摩擦块与车轮踏面接触或靠近列车车轮踏面。
吊杆起到的作用为将车轮踏面电磁装置和气动推动装置同时固定在列车下方。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、提高列车轮轨粘着力装置包括控制装置和励磁电源，车轮踏面电磁装置，气动推动装置，该结构相比于撒砂装置，便于操作，粘着力控制更加灵活，无须配置大量砂类等耗材。
2、提高列车轮轨粘着力装置是一种利用电磁感应原理增加轮轨之间的粘着力，解决列车粘着力不足的问题，保障列车运行安全。
3、提高列车轮轨粘着力装置在增粘时，无消耗，具有可控性强、使用寿命长、无须维修等优点。
4、实现增粘功能的同时保证了整套系统的可换性，本发明中的提高列车轮轨粘着力装置满足现有的转向架结构，可在不改变转向架结构的情况下安装，在最大程度上降低成本，实现了应用的可能性。
5、提高列车轮轨粘着力装置可以适应不同情况下的粘着要求，通过控制装置改变励磁励磁电流，适应增加轮轨电磁吸附力的要求，保持稳定的粘着系数。
6、提高列车轮轨粘着力装置利用反向励磁励磁电流对车轮踏面消磁，同时通过推动铸铁摩擦块对车轮踏面摩擦生热消磁，可取得更好的消磁效果。
7、在制动或牵引接近低速时，轮轨粘着系数比高速时高，可取消电磁场增加粘着力，铸铁摩擦块与车轮踏面接触产生摩擦力，同时清洁附着在车轮踏面的尘埃、锈迹、油脂等，保持轮轨之间稳定的粘着系数。
附图说明
图1为本发明中用于提高列车轮轨粘着力的系统的结构示意图；
图2为本发明中控制装置的结构示意图；
图3为本发明中励磁电源的结构示意图；
图4为本发明中车轮踏面电磁装置的结构示意图；
图5为本发明中气动推动装置的结构示意图。
图中：1、控制装置，2、励磁电源，3、车轮踏面电磁装置，4、气动推动装置，11、电控气压装置，12、微机控制器，21、功率单元，22、调节器，31、铸铁摩擦块，32、线圈铁芯，33、磁轭，41、气动缸，42、安装座，43、吊杆，44、滑槽。
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
用于提高列车轮轨粘着力的系统包括依次控制装置1、励磁电源2和车轮踏面电磁装置3和气动推动装置4，参见图1，所述的车轮踏面电磁装置3非接触式的悬挂于列车车轮踏面的两侧，所述的控制装置1包括电控气压装置11和微机控制器12，参见图2，所述的励磁电源2包括相互连接的功率单元21和调节器22，参见图3，所述的功率单元21为整流装置，所述的调节器22用于调整输出励磁电流的大小，所述的车轮踏面电磁装置3包括铸铁摩擦块31、线圈铁芯32、磁轭33、电磁铁托34、接线盒35和连接板36，参见图4，电磁铁托34的一侧依次连接有磁轭33、线圈铁芯32和铁摩擦块31，并由连接板36将三者紧固于电磁铁托34上，所述的磁轭33用于减少漏磁现象，所述的接线盒35设于电磁铁托34上，接线盒35与功率单元21连接，所述的车轮踏面电磁装置3有两个，对称的设于列车车轮踏面的前后两侧。所述的铸铁摩擦块31为圆弧形条状结构。电磁铁托34的另一侧设有气动推动装置4，所述的气动推动装置4包括气动缸41、安装座42、吊杆43和滑槽44，参见图5，所述的气动缸41通过管路与电控气压装置11连接，所述的滑槽44的一端连接于气动缸41上，滑槽44上连接有吊杆43，吊杆43上方连接有安装座42，安装座42连接于列车的转向架构架上，气动缸41上设有气缸推动杆，气缸推动杆活动贯穿于滑槽44中，气缸推动杆由滑槽44的另一端伸出并连接于电磁铁托34上。
进行列车制动或牵引时，所述的微机控制器12向所述的调节器22发出指令，与此同时控制装置1向微机控制器12同时向电控气压装置11发出指令，电控气压装置11根据接收到的指令控制进气，气动缸41接收到由电控气压装置11输出的压力空气后使气缸推动杆弹出，气缸推动杆进一步推动电磁铁托34，最后使得铸铁摩擦块31靠近车轮踏面并保持固定间隙。功率单元21根据接收到的指令向接线盒35输出励磁电流，接线盒35通过导线将需要的励磁电流输入线圈铁芯32，线圈铁芯32在列车车轮踏面周围形成磁场，车轮旋转过程中在踏面上产生涡旋流，在列车车轮踏面上涡旋流类似电流线圈，其旋转到车轮底部、面对钢轨上产生吸附力，同时列车车轮踏面被车轮踏面电磁装置3表面磁化，同时增加了列车车轮踏面对钢轨产生吸附力，轮轨之间电磁吸附力增加了车辆轴重作用于钢轨的垂向力，在轮轨之间粘着系数条件下，实现增大列车轮轨粘着力的作用。列车牵引或制动结束后，控制装置1向励磁电源2发出指令使得励磁电源2输出与前输入方向相反的励磁电流，车轮踏面电磁装置3在列车车轮踏面上形成相反的磁场，以此对车轮踏面进行消磁，最后控制装置1向微机控制器12同时向电控气压装置11发出指令，电控气压装置11根据接收到的指令排掉压力气体，推杆上回复弹簧下将电电磁铁托拉回原位置。
此外，未等到列车制动或牵引结束功率单元21便可以减少输出的励磁电流大小，即在制动接近低速时，根据粘着系数曲线，轮轨粘着系数逐步提高，此时逐步减少励磁励磁电流，直至产生反向励磁励磁电流对车轮踏面消磁，同时微机控制器12同时向电控气压装置11发出指令，电控气压装置11根据接收到的指令控制进气和排气，气动缸41接收到由电控气压装置11输出的压力空气后使气缸推动杆弹出，气缸推动杆进一步推动电磁铁托34，最后使得铸铁摩擦块31与车轮踏面接触，利用摩擦生热以消除车轮踏面的剩磁。在牵引或制动接近低速时，轮轨粘着系数比高速时高，根据需要可取消电磁场增加粘着力，控制气动推动装置4推动圆弧形条状结构铸铁摩擦块31，在车轮踏面摩擦生热，消除车轮踏面剩磁。
Claims (8)
1.一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，包括控制装置(1)、励磁电源(2)、车轮踏面电磁装置(3)和气动推动装置(4)，所述的车轮踏面电磁装置(3)非接触式的悬挂于列车车轮踏面的两侧，进行列车制动或牵引时，控制装置(1)向气动推动装置(4)输出压力空气，气动推动装置(4)以压力空气为动力推动车轮踏面电磁装置(3)靠近列车车轮踏面，控制装置(1)同时向励磁电源(2)发出指令，励磁电源(2)根据接收到的指令向车轮踏面电磁装置(3)输出励磁电流，车轮踏面电磁装置(3)在励磁电流作用下在列车车轮踏面周围形成磁场，列车车轮旋转过程中在列车车轮踏面上产生涡旋流，涡旋流促使列车车轮对钢轨产生吸附力，同时列车车轮踏面被车轮踏面电磁装置(3)表面磁化，被磁化后的列车车轮踏面对钢轨的吸附力增加，增加了车辆轴重作用于钢轨的垂向力，最终使得列车轮轨粘着力提高，实现列车车轮的制动或牵引，列车制动或牵引结束后，控制装置(1)向励磁电源(2)发出指令使得励磁电源(2)输出相反的励磁电流，车轮踏面电磁装置(3)对列车车轮踏面周围输出相反方向的磁场，以此对车轮踏面进行消磁。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的控制装置(1)包括电控气压装置(11)和微机控制器(12)，所述的电控气压装置(11)用于控制电磁阀控制管路中压力空气的通断，所述的微机控制器(12)向电控气压装置(11)发出指令，电控气压装置(11)根据接收到的指令控制向气动推动装置(4)的进气和排气。
3.根据权利要求2所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的励磁电源(2)包括相互连接的功率单元(21)和调节器(22)，所述的功率单元(21)为整流装置，整流装置把外接交流电整流为直流电，所述的调节器(22)用于调整输出励磁电流的大小，所述的调节器(22)接收微机控制器(12)的指令并根据指令调整功率单元(21)的输出励磁电流大小。
4.根据权利要求3所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的车轮踏面电磁装置(3)包括铸铁摩擦块(31)、线圈铁芯(32)、磁轭(33)、电磁铁托(34)、接线盒(35)和连接板(36)，电磁铁托(34)的一侧依次连接有磁轭(33)、线圈铁芯(32)和铸铁摩擦块(31)，并由连接板(36)将三者紧固于电磁铁托(34)上，所述的磁轭(33)用于减少漏磁现象，所述的接线盒(35)设于电磁铁托(34)上，接线盒(35)与功率单元(21)连接，功率单元(21)将励磁电流输入接线盒(35)，接线盒(35)通过导线将励磁电流输入线圈铁芯(32)，线圈铁芯(32)在列车车轮踏面周围产生磁场。
5.根据权利要求4所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的铸铁摩擦块(31)用于在制动将要结束时与列车车轮踏面进行接触摩擦，利用摩擦生热以消除车轮踏面的剩磁。
6.根据权利要求4所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的车轮踏面电磁装置(3)有两个，对称的悬挂于列车车轮踏面的前后两侧。
7.根据权利要求4所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的电磁铁托(34)的另一侧与气动推动装置(4)相连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的气动推动装置(4)包括气动缸(41)、安装座(42)、吊杆(43)和滑槽(44)，所述的气动缸(41)通过管路与电控气压装置(11)连接，所述的滑槽(44)的一端连接于气动缸(41)上，滑槽(44)上连接有吊杆(43)，吊杆(43)上方连接有安装座(42)，安装座(42)连接于列车的转向架构架上，气动缸(41)上设有气缸推动杆，气缸推动杆活动贯穿于滑槽(44)中，气缸推动杆由滑槽(44)的另一端伸出并连接于电磁铁托(34)上，气动缸(41)接收到由电控气压装置(11)控制输出的压力空气后使气缸推动杆在滑槽(44)中滑动并推动电磁铁托(34)，最后使得铸铁摩擦块(31)与车轮踏面接触或靠近列车车轮踏面。
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