CN109969210B - 一种防止高速列车会车晃动装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于列车运行防震防晃技术领域，具体涉及一种防止高速列车会车晃动装置，其主体结构包括第一压力传感器、进风口、车厢、出风口、电磁吸盘、第二压力传感器、隔板、主控制器、空气压缩机、换向阀、风道、面板、隔磁体、基体、铁芯和线圈；本发明在现有的高速列车结构上增设自动控制式防止晃动设备，能够减弱或抵消高速列车会车时两车相遇而产生的摇晃式震动，极大的提升了列车会车时的稳定性以及乘客乘坐的舒适感和安全性，带给乘客更好的乘坐体验，同时也能够提高列车、路基和铁轨使用寿命。

Description

一种防止高速列车会车晃动装置

技术领域：

本发明属于列车运行防震防晃技术领域，具体涉及一种防止高速列车会车晃动装置，在现有的高速列车结构上增设自动控制式防止晃动设备，能够减弱或抵消高速列车会车时两车相遇而产生的摇晃式震动。

背景技术：

高速列车快捷舒适、平稳安全、节能环保，深受当代人们的欢迎，世界各国都大力支持用新型高速列车来满足日益增长的出行需求。相向行驶的两列高速列车交会时，由于列车的速度较高，其相对速度急剧增加，两车之间的空气冲击形成的压力会产生剧烈的变化，产生并形成所谓的压力波。发表在《第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册》上的《高速列车过隧道、明线会车及隧道会车工况下的动力响应研究》论文中，作者通过建立动力学模型、编制计算程序，研究了列车在明线会车、过隧道或隧道中会车三种工况下的动力学响应问题，研究结果表明高速列车在明线会车、过隧道或隧道中会车时，气流动力对列车动力学响应有明显的影响，同时压力是正负波动的。刊登在第48卷第20期《机械工程学报》上的《高速列车隧道会车压力波动问题》一文中，作者研究表明高速列车在隧道内会车引起的气流压力波动是入口效应压力波与会车过程压力波的叠加，即高速列车在隧道内会车的压力波可达明线会车的数倍。随着我国高速铁路的迅速发展，列车的速度越来越高，两车交会气动效应随之加剧，乘客在会车时会感受到摇晃式震动，容易造成乘客摔倒、热水倾洒和晕车等危险，且该气流压力造成的晃动和震动对路基、铁轨也很产生很大的冲击，严重影响行车稳定性和安全性。

在目前的现有技术中，还尚未发现有减弱或抵消等防止高速列车会车时摇晃震动的技术方案，也未有相关的专利技术公开，仅有通过加强门窗密封及玻璃和车体的强度来相对减少会车时的气流压力引起的晃动。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计一种防止高速列车会车晃动装置，通过对现有高速列车车厢结构的改进和加装设备，减弱或抵消高速列车会车时气流压力引起的晃动和震动，提升列车在会车时的稳定性和安全感。

为了实现上述目的，本发明涉及的防止高速列车会车晃动装置，其在现有高速列车车厢的基本结构改进后的主体结构包括第一压力传感器、进风口、车厢、出风口、电磁吸盘、第二压力传感器、隔板、主控制器、空气压缩机、换向阀、风道、面板、隔磁体、基体、铁芯和线圈；现有高速列车的车厢顶端内空间采用隔板的结构设计分为两个区域，上方为防晃工作区，下方为现有空调和电气系统工作区，车厢的下部空间仍为乘客区；第一压力传感器和第二压力传感器分别安装在车厢外部上侧的前后两端处，并位于车厢双侧的端头处均对称设置，每节车厢上共设置传感器四个，选择电子式正负压传感器；斜向进风的进风口为百叶状，设置在车厢的顶部的一端；空气压缩机固定安装在进风口所在处下方的隔板上，空气压缩机的进气通道与进风口相通，空气压缩机的出气端与换向阀的进口处相通；换向阀为两位三通式电磁换向阀结构，设置有一个进口两个出口，两个出口分别与两条风道相贯通，每条风道与均匀排布在车厢两侧的出风口并联式结构连通；换向阀的两个工位能够分别将两个风道与空气压缩机的出气端口相连通，换向阀能在列车的首发站或终点站调整工位，方便列车双向行驶。

本实施例涉及的电磁吸盘由面板、隔磁体、基体、铁芯、线圈组成；铁芯均匀排布一体式固定在电磁吸盘内部的基体上，线圈缠绕在铁芯上，面板固定安装在基体上，隔磁体镶嵌在面板内，隔磁体位置与铁芯一一对应，隔磁体使铁芯部分隔开，使得当线圈通电后磁力线集中通过工件而能够吸紧工件；面板、基体和铁芯均使用导磁的钢材料制作，隔磁体的材料选用铜、铝或者铅。

本实施例涉及的主控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、电磁吸盘、空气压缩机和换向阀电信息连接；主控制器能够接受并处理第一压力传感器、第二压力传感器的压力信号，能够控制电磁吸盘上线圈的电流通断以及大小、控制空气压缩机的吸气放气以及控制换向阀的工位。

本实施例防止车厢晃动的具体工作过程为：在列车出发前换向阀调整为接通会车侧的风道，同时接通任意一个行驶方向的列车的电磁吸盘电源，空气压缩机将进风口吸进的空气加压储存；当列车会车开始后，会车侧的第一压力传感器和第二压力传感器首先感受到正压力，信号传递至主控制器，正压力超过临界值后，已接通电磁吸盘电源的列车上的主控制器接通压力侧电磁吸盘的开关，根据压力大小调整电流大小，接通电源的电磁吸盘与正在会车的另一辆列车上未工作的电磁吸盘产生吸引力，抵消会车产生的空气压力；当第一压力传感器和第二压力传感器感受到负压力后，主控制器切断电磁吸盘的电源，接通空气压缩机的开关，控制空气压缩机释放气体，气体在出风口高速喷出后产生会车侧相反方向的作用力，与会车产生的负压力抵消而保持会车的两个车辆的稳定，防止或减少车厢的晃动和震动；重复上述过程，直至会车结束，会车产生的正负压力均被抵消，列车即可平稳的运行，不会产生明显晃动。

本发明与现有技术相比，将电磁铁和压缩空气产生的反作用力与列车会车时气流产生的压力相平衡，其设备的结构设计合理，防晃原理可靠，自动化程度高，克服了高速列车会车时晃摇和震动的问题，适用于明线会车、隧道会车等场合，能够提升列车在会车时的稳定性和安全性，提高列车、路基和铁轨使用寿命。

附图说明：

图1为本发明涉及的防止高速列车会车晃动装置主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的改造车辆的风道的结构原理示意图。

图3为本发明涉及的电磁吸盘的结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的防止高速列车会车晃动装置，其在现有高速列车车厢的基本结构改进后的主体结构包括第一压力传感器1、进风口2、车厢3、出风口4、电磁吸盘5、第二压力传感器6、隔板7、主控制器8、空气压缩机9、换向阀10、风道11、面板12、隔磁体13、基体14、铁芯15和线圈16；现有高速列车的车厢3顶端内空间采用隔板7的结构设计分为两个区域，上方为防晃工作区，下方为现有空调和电气系统工作区，车厢3的下部空间仍为乘客区；第一压力传感器1和第二压力传感器6分别安装在车厢3外部上侧的前后两端处，并位于车厢3双侧的端头处均对称设置，每节车厢3上共设置传感器四个，选择电子式正负压传感器；斜向进风的进风口2为百叶状，设置在车厢3的顶部的一端；空气压缩机9固定安装在进风口2所在处下方的隔板7上，空气压缩机9的进气通道与进风口2相通，空气压缩机9的出气端与换向阀10的进口处相通；换向阀10为两位三通式电磁换向阀结构，设置有一个进口两个出口，两个出口分别与两条风道11相贯通，每条风道11与均匀排布在车厢3两侧的出风口4并联式结构连通；换向阀10的两个工位能够分别将两个风道11与空气压缩机9的出气端口相连通，换向阀10能在列车的首发站或终点站调整工位，方便列车双向行驶。

本实施例涉及的电磁吸盘5由面板12、隔磁体13、基体14、铁芯15、线圈16组成；铁芯15均匀排布一体式固定在电磁吸盘5内部的基体14上，线圈16缠绕在铁芯15上，面板12固定安装在基体14上，隔磁体13镶嵌在面板内，隔磁体13位置与铁芯15一一对应，隔磁体13使铁芯部分隔开，使得当线圈通电后磁力线集中通过工件而能够吸紧工件；面板12、基体14和铁芯15均使用导磁的钢材料制作，隔磁体13的材料选用铜、铝或者铅。

本实施例涉及的主控制器8分别与第一压力传感器1、第二压力传感器6、电磁吸盘5、空气压缩机9和换向阀10电信息连接；主控制器8能够接受并处理第一压力传感器1、第二压力传感器6的压力信号，能够控制电磁吸盘5上线圈16的电流通断以及大小、控制空气压缩机9的吸气放气以及控制换向阀10的工位。

本实施例防止车厢晃动的具体工作过程为：在列车出发前换向阀10调整为接通会车侧的风道11，同时接通任意一个行驶方向的列车的电磁吸盘5电源，空气压缩机9将进风口2吸进的空气加压储存；当列车会车开始后，会车侧的第一压力传感器1和第二压力传感器6首先感受到正压力，信号传递至主控制器8，正压力超过临界值后，已接通电磁吸盘5电源的列车上的主控制器8接通压力侧电磁吸盘5的开关，根据压力大小调整电流大小，接通电源的电磁吸盘5与正在会车的另一辆列车上未工作的电磁吸盘5产生吸引力，抵消会车产生的空气压力；当第一压力传感器1和第二压力传感器6感受到负压力后，主控制器8切断电磁吸盘5的电源，接通空气压缩机9的开关，控制空气压缩机9释放气体，气体在出风口4高速喷出后产生会车侧相反方向的作用力，与会车产生的负压力抵消而保持会车的两个车辆的稳定，防止或减少车厢的晃动和震动；重复上述过程，直至会车结束，会车产生的正负压力均被抵消，列车即可平稳的运行，不会产生明显晃动。

本实施例在列车以200km/h的速度明线会车时，通过计算电磁力和喷出压缩气体产生的力能够抵消会车产生压力波的60％以上，能使车厢晃动幅度下降80％左右，极大的提升了列车会车时的稳定性以及乘客乘坐的舒适感和安全性，带给乘客更好的乘坐体验，同时也能够提高列车、路基和铁轨使用寿命。

Claims (1)

1.一种防止高速列车会车晃动装置，其特征在于：包括第一压力传感器、进风口、车厢、出风口、电磁吸盘、第二压力传感器、隔板、主控制器、空气压缩机、换向阀、风道、面板、隔磁体、基体、铁芯和线圈；列车的车厢顶端内空间采用隔板的结构设计分为两个区域，上方为防晃工作区，下方为空调和电气系统工作区，车厢的下部空间为乘客区；第一压力传感器和第二压力传感器分别安装在车厢外部上侧的前后两端处，并位于车厢双侧的端头处均对称设置，每节车厢上共设置传感器四个，选择电子式正负压传感器；斜向进风的进风口为百叶状，设置在车厢的顶部的一端；空气压缩机固定安装在进风口所在处下方的隔板上，空气压缩机的进气通道与进风口相通，空气压缩机的出气端与换向阀的进口处相通；换向阀为两位三通式电磁换向阀结构，设置有一个进口两个出口，两个出口分别与两条风道相贯通，每条风道与均匀排布在车厢两侧的出风口并联式结构连通；换向阀的两个工位能够分别将两个风道与空气压缩机的出气端口相连通，换向阀能在列车的首发站或终点站调整工位，方便列车双向行驶；

所述电磁吸盘由面板、隔磁体、基体、铁芯、线圈组成；铁芯均匀排布一体式固定在电磁吸盘内部的基体上，线圈缠绕在铁芯上，面板固定安装在基体上，隔磁体镶嵌在面板内，隔磁体位置与铁芯一一对应，隔磁体使铁芯部分隔开，使得当线圈通电后磁力线集中通过工件而能够吸紧工件；面板、基体和铁芯均使用导磁的钢材料制作，隔磁体的材料选用铜、铝或者铅；

所述主控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、电磁吸盘、空气压缩机和换向阀电信息连接；主控制器能够接受并处理第一压力传感器、第二压力传感器的压力信号，能够控制电磁吸盘上线圈的电流通断以及大小、控制空气压缩机的吸气放气以及控制换向阀的工位；

具体使用方法为：在列车出发前换向阀调整为接通会车侧的风道，同时接通任意一个行驶方向的列车的电磁吸盘电源，空气压缩机将进风口吸进的空气加压储存；当列车会车开始后，会车侧的第一压力传感器和第二压力传感器首先感受到正压力，信号传递至主控制器，正压力超过临界值后，已接通电磁吸盘电源的列车上的主控制器接通压力侧电磁吸盘的开关，根据压力大小调整电流大小，接通电源的电磁吸盘与正在会车的另一辆列车上未工作的电磁吸盘产生吸引力，抵消会车产生的空气压力；当第一压力传感器和第二压力传感器感受到负压力后，主控制器切断电磁吸盘的电源，接通空气压缩机的开关，控制空气压缩机释放气体，气体在出风口高速喷出后产生会车侧相反方向的作用力，与会车产生的负压力抵消而保持会车的两个车辆的稳定，防止或减少车厢的晃动和震动；重复上述过程，直至会车结束，会车产生的正负压力均被抵消，列车即可平稳的运行，不会产生明显晃动。