CN109677426A - 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，包括通过线路依次连接的控制组件(1)、电源(2)和电磁线圈组件(3)，所述的电磁线圈组件(3)环绕于列车车轮周围，所述的电源(2)用于向电磁线圈组件(3)提供电流，电磁线圈组件(3)通有电流后在列车车轮和钢轨周围产生磁场，使得列车车轮对钢轨产生吸附力，以此使得列车轮轨粘着力提高，所述的控制组件(1)用于向电源(2)发出指令，通过指令调节电源(2)输出电流的大小以及方向。与现有技术相比，本发明具有系统结构简洁、安装方便、控制灵活、轮轨粘着力提高显著以及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系统，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
列车牵引与制动主要是依靠车轮与钢轨之间粘着力来实现，随着高速和重载列车不断发展，在提高牵引或制动功率过程中，要求轮轨间粘着力足够大。而列车在高速运行时，轮轨间的粘着系数会大大减小。当列车的牵引力或制动力大于轮轨间的最大粘着力时，列车车轮会发生空转或滑行，无法实现列车正常运行，甚至危及行车安全，因此迫切需要研究可增加轮轨间的粘着力的技术装备。
为改善轮轨间的粘着力，现在常采用接触面喷撒砂粒来提高轮轨间的粘着系数，通过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，由于列车的运行速度越高、轮轨的粘着系数越小，不同速度等级的列车对撒砂的功能要求不同，高速时撒沙难以进入轮轨之间、效果不好，并且我国现行机车普遍存在小曲线半径处撒砂偏离轨道的问题。另外，列车上的撒砂系统所配装的砂量在一定情况下，也限制了列车的运行距离，因此急需有新的增加轮轨粘着力的技术。
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，包括通过线路依次连接的控制组件、电源和电磁线圈组件，所述的电磁线圈组件环绕于列车车轮周围，所述的电源用于向电磁线圈组件提供电流，通电后车轮与环绕电磁线圈组件组成一个大电磁铁，在列车车轮与轨道附近形成磁场，环绕电磁线圈的车轮对钢轨产生了电磁吸附力，从而增大了车辆作用在钢轨上的垂向力，在原有轮轨之间粘着系数的条件下，实现提高列车轮轨粘着力的作用，所述的控制组件用于向电源发出指令，通过指令调节电源输出电流的大小以及方向。当列车不需要增加粘着力时，控制装置向励磁电源发出消磁指令，在车轮环绕电磁线圈上通入反向电流，使得车轮环绕电磁线圈组件与车轮、轨道周围产生反向磁场，对车轮进行消磁。
进一步地，所述的电磁线圈组件吊装在列车车轮半径高度及下部，并环绕车轮，与列车车轮不接触。
进一步地，所述的电磁线圈组件包括的励磁线圈、线圈外壳和接线盒，所述的励磁线圈绕设线圈外壳中，所述的接线盒设于线圈外壳上。所述的线圈外壳是导磁材料，既起到了磁轭的作用，又起到了线圈支架的作用，内部安装有线圈，车轮环绕电磁线圈组件保持与钢轨有较小的距离，车轮、线圈外壳、气隙和钢轨形成较为完整稳定的磁路，车轮内磁场通过线圈外壳部分导入轨道附近，尽可能集聚磁场、减少漏磁。所述的接线盒设于线圈外壳的外侧，接线盒与功率单元连接，功率单元输出的励磁电流通过接线盒，将励磁电流输入励磁线圈内，在列车车轮与轨道附近产生磁场。
进一步地，所述的励磁线圈、线圈外壳为环状结构，该环状结构包括设于列车车轮轮辋两侧的长边以及设于车轮踏面两侧的短边，所述的长边与列车车轮轮辋平行。其中长边与短边均与车轮不接触。此种线圈宽度接近车轮最大直径，线圈可以根据需要上下移动。
进一步地，所述的长边为向上凸的“拱桥”形结构。此时线圈固定安置在车轮周围，保持与车轮四周最小间隙。
进一步地，所述的长边为向下凸的“鞍”形结构。此时线圈固定安置在车轮周围，保持与车轮四周最小间隙。
进一步地，列车的转向架构架上设有吊杆，所述的线圈外壳固定于吊杆上，与励磁线圈一起环绕于列车车轮周围，环绕的励磁线圈与车轮保持一定间隙，励磁线圈安放在线圈外壳内，与列车车轮周围不接触。
进一步地，所述的吊杆为可伸缩吊杆，所述的可伸缩吊杆包括套筒、杆件和安装座，所述的套筒连接于安装座上并通过安装座固定于列车的转向架构架上，所述的杆件一端活动嵌套于套筒并可实现伸长与收缩，另一端连接于线圈外壳上。
进一步地，所述的电源为励磁电源，所述的励磁电源包括功率单元和调节器，所述的功率单元为整流装置，整流装置用于将外接交流电整流为直流电，并通过导线输送至接线盒中，所述的调节器用于调整功率单元输出励磁电流的大小。
进一步地，所述的控制组件包括微机控制器和接口电路，所述的接口电路通过导线与调节器相连，所述的微机控制器11发出的指令通过接口电路以及导线传递至调节器处，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输出的励磁电流大小。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明中用于提高列车轮轨粘着力的系统相比于现有技术中的撒砂装置，更加便于操作，对不同速度等级的车辆的粘着力控制更加灵活，更能准确保证列车在小半径曲线处对粘着力的控制，无须配置大量砂类等耗材。
2、本发明中用于提高列车轮轨粘着力的系统是一种利用电磁感应原理增加轮轨之间的粘着力，反应灵敏、通过增加车轮对钢轨的垂向力增大轮轨粘着力，没有增加实际荷载，解决列车粘着力不足的问题，保障列车运行安全。
3、本发明中用于提高列车轮轨粘着力的系统在增粘时，无磨耗，具有安装便利、可控性强、使用寿命长、无须维修等优点。
4、本发明中用于提高列车轮轨粘着力的系统可以适应现列车所有的转向架结构，根据机车车辆增粘需求，可进行部件布置、更换或拆卸，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、本发明中用于提高列车轮轨粘着力的系统可以适应不同情况下的粘着要求，通过控制组件改变励磁励磁电流，适应多种环境气候条件下增加轮轨电磁吸附力的要求，保持稳定的轮轨粘着力，适应性强。
6、本发明中用于提高列车轮轨粘着力的系统中的励磁线圈具有多种形状并且可以调节励磁线圈在车轮的上下位置，以适应不同车轮外形和转向架安装空间，可最大程度保持线圈与车轮间的间隙均匀，可减少漏磁，工作后可利用反向励磁电流对车轮进行消除剩磁。
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为本发明中具有“拱桥”形结构的电磁线圈组件的安装结构示意图；
图3为本发明中具有“鞍”形结构的电磁线圈组件的结构示意图；
图4为本发明中具有“鞍”形结构的电磁线圈组件的安装结构示意图；
图5为本发明中可伸缩吊杆的安装结构示意图；
图6为本发明中可伸缩吊杆的具体结构示意图；
图7为本发明中电源组件的结构示意图；
图8为本发明中控制组件的结构示意图。
图中：1、控制组件，2、电源，3、电磁线圈组件，5、吊杆，11、微机控制器，12、接口电路，21、功率单元，22、调节器，31、励磁线圈，32、线圈外壳，33、接线盒，321、长边，322、短边，51、套筒，52、杆件，53、安装座。
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1
一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，包括通过线路依次连接的控制组件1、电源2和电磁线圈组件3，所述的电磁线圈组件环绕于列车车轮周围，所述的电源2用于向电磁线圈组件3提供电流，此时列车车轮与环绕电磁线圈组件组成一个大电磁铁，在列车车轮与轨道附近形成磁场，环绕电磁线圈的车轮对钢轨产生了电磁吸附力，从而增大了车辆作用在钢轨上的垂向力，在原有轮轨之间粘着系数的条件下，实现提高列车轮轨粘着力的作用，所述的控制组件用于向电源发出指令，通过指令调节电源输出电流的大小以及方向。当列车不需要增加粘着力时，控制装置向励磁电源发出消磁指令，在车轮环绕电磁线圈上通入反向电流，使得车轮环绕电磁线圈组件与车轮、轨道周围产生反向磁场，对车轮进行消除剩磁。
所述的电磁线圈组件3包括的励磁线圈31、线圈外壳32和接线盒33，参见图2和图4，所述的励磁线圈31绕设线圈外壳32中，所述的接线盒33设于线圈外壳32上。所述的线圈外壳32为环状结构，该环状结构包括非接触式设于列车车轮轮辋两侧的长边321以及非接触式设于车轮踏面两侧的短边322。所述的长边321为向上凸的“拱桥”形结构，参见图1与图2。在具体运行过程中，考虑了机车车辆现有空间，在环绕车轮的励磁线圈中，“拱桥”形结构的长边321将位于两侧轮辋处的线圈向上弯曲抬高，形成拱桥形环绕电磁线圈，使得在车轮轮缘及踏面位置的短边322相对更靠近钢轨表面，在车轮、钢轨和导磁的线圈外壳组成的磁回路上减少了漏磁的发生。
列车的转向架构架上设有吊杆5，所述的电磁线圈组件线圈外壳32固定于吊杆5上并环绕于列车车轮周围，环绕的励磁线圈31与车轮保持一定间隙，励磁线圈31安放在线圈外壳内，与列车车轮周围不接触。
线圈外壳与列车车轮周围不接触，参见图1。
电源2为励磁电源，所述的励磁电源包括功率单元21和调节器22，参见图7，所述的功率单元21为整流装置，整流装置用于将外接交流电整流为直流电，并通过导线输送至接线盒33中，所述的调节器22用于调整功率单元21输出励磁电流的大小。
所述的控制组件1包括微机控制器11和接口电路12，参见图8，所述的接口电路12通过导线与调节器22相连，所述的微机控制器11发出的指令通过接口电路12以及导线传递至调节器22处，所述的调节器22接收微机控制器11的指令并根据指令调整功率单元21输出的励磁电流大小。
列车进行制动或牵引时，所述的微机控制器11通过接口电路12向所述的调节器22发出指令，功率单元21根据接收到的指令向接线盒33输出励磁电流，接线盒33通过导线将需要的励磁电流输入励磁线圈31，从而使车轮与环绕电磁线圈组件3组成一个大电磁铁，在列车车轮和轨道附近形成磁场，环绕电磁线圈的车轮对钢轨产生了电磁吸附力，在原有轮轨之间粘着系数的条件下，实现提高列车轮轨粘着力的作用。在不需提高粘着力的情况时，控制组件1向励磁电源2发出消磁指令，使得励磁电源2输出反向励磁电流，车轮环绕电磁线圈组件3与车轮、轨道附近形成相反的磁场，对车轮踏面进行消除剩磁。
此外，未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，此时逐步减少励磁电流即减少轮轨之间电磁吸附力，直至产生反向励磁励磁电流对车轮消磁。
实施例2
区别于实施例1，本实施例采用了另一种线圈外壳32的形状结构。
所述的电磁线圈组件3包括的励磁线圈31、线圈外壳32和接线盒33，所述的励磁线圈31绕设线圈外壳32中，所述的接线盒33设于线圈外壳32上。所述的励磁线圈31、线圈外壳32为环状结构，该环状结构包括非接触式设于列车车轮轮辋两侧的长边321以及非接触式设于车轮踏面两侧的短边322，所述的长边321为向下凸的“鞍”形结构，参见图3、图4与图5。此种方案在运行过程中励磁线圈31顺着车轮下部轮辋的边缘进行向下弯曲环绕，保证了励磁线圈31与车轮轮辋和轮缘、踏面之间的间隙均匀，以此减小漏磁。
实施例3
区别于实施例1，将吊杆5进一步改进为可伸缩吊杆，以此实现具体调节时的便捷性，具体结构可参见图6。吊杆5为可伸缩吊杆，所述的可伸缩吊杆包括套筒51、杆件52和安装座53，所述的套筒51连接于安装座53上并通过安装座53固定于列车的转向架构架上，所述的杆件52一端活动嵌套于套筒51并可实现伸长与收缩，另一端连接于线圈外壳32上。与本实施例中相匹配的电磁线圈组件(3)为水平形环状结构，其中励磁线圈31也采用水平的缠绕形式，对于本实施例中的可伸缩吊杆，在具体安装过程中可以根据列车的具体结构和轨道标准来作出相应上下位置的调节，参见图5，当用于列车制动试验时可进行具体的上下位置调节并对制动数据进行分析，以此获得最适宜的轮轨粘着力。此外，本实施例中的可伸缩吊杆还可以与“鞍”形或者“拱桥”形结构的电磁线圈组件(3)相配合。
需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请实施例中或实施例间的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，包括通过线路依次连接的控制组件(1)、电源(2)和电磁线圈组件(3)，所述的电磁线圈组件(3)环绕于列车车轮周围，所述的电源(2)用于向电磁线圈组件(3)提供电流，电磁线圈组件(3)通有电流后在列车车轮和钢轨周围产生磁场，使得列车车轮对钢轨产生吸附力，以此使得列车轮轨粘着力提高，所述的控制组件(1)用于向电源(2)发出指令，通过指令调节电源(2)输出电流的大小以及方向。
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，所述的电磁线圈组件(3)包括的励磁线圈(31)、线圈外壳(32)和接线盒(33)，所述的励磁线圈(31)绕设于线圈外壳(32)中，所述的接线盒(33)设于线圈外壳(32)上。
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，所述的励磁线圈(31)、线圈外壳(32)为环状结构，励磁线圈(31)绕设在线圈外壳内，该环状结构包括设于列车车轮轮辋两侧的长边(321)以及设于车轮踏面两侧的短边(322)，所述的长边(321)与列车车轮轮辋平行。
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，所述的长边(321)为向上凸的“拱桥”形结构。
5.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，所述的长边(321)为向下凸的“鞍”形结构。
6.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，列车的转向架构架上设有吊杆(5)，所述的线圈外壳(32)固定于吊杆(5)上并环绕于列车车轮周围。
7.根据权利要求6所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的吊杆(5)为可伸缩吊杆，所述的可伸缩吊杆包括套筒(51)、杆件(52)和安装座(53)，所述的套筒(51)连接于安装座(53)上并通过安装座(53)固定于列车的转向架构架上，所述的杆件(52)一端活动嵌套于套筒(51)并可实现伸长与收缩，另一端连接于线圈外壳(32)上。
8.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，所述的电源(2)为励磁电源，所述的励磁电源包括功率单元(21)和调节器(22)，所述的功率单元(21)为整流装置，整流装置用于将外接交流电整流为直流电，并通过导线输送至接线盒(33)中，所述的调节器(22)用于调整功率单元(21)输出励磁电流的大小。
9.根据权利要求8所述的一种用于提高列车轮轨粘着力的系统，其特征在于，所述的控制组件(1)包括微机控制器(11)和接口电路(12)，所述的接口电路(12)通过导线与调节器(22)相连，所述的微机控制器11发出的指令通过接口电路(12)以及导线传递至调节器(22)处，所述的调节器(22)接收微机控制器(11)的指令并根据指令调整功率单元(21)输出的励磁电流大小。
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