CN111422170A - 一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，包括：第一伸缩装置、第二伸缩装置、风力发电装置和阻尼翼板；第一伸缩装置的活塞杆连接阻尼翼板上远离旋转轴的一端；第一伸缩装置的固定端连接在轨道列车的顶部；第二伸缩装置的活塞杆连接风力发电装置的塔架，第二伸缩装置的固定端连接在轨道列车的顶部；阻尼翼板上的旋转轴与轨道列车的顶部相连接，并使阻尼翼板与轨道列车顶部呈预设角度；风力发电装置的塔架垂直固定在轨道列车的顶部。本发明能够利用空气阻尼作用减缓轨道列车前进速度，在减少能量损失的情况下实现制动目的，提高轨道列车制动过程中的安全性，具有操作简单灵活、适应性更强和制动效果好的有益效果。

Description

一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统

技术领域

本发明涉及轨道列车制动技术领域，具体涉及一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统。

背景技术

轨道列车机组一般采用电磁制动和机械制动的方式进行制动，制动时将安装在转向构架侧梁下方的电磁铁通电，励磁电流与感应涡流产生制动力矩，从而实现刹车的目的，当电气制动失效时，将采用机械制动，即使用卡钳抱住制动盘实现机械制动。

采用电磁制动时，会消耗很大一部分能量；采用机械制动时，其本质就是摩擦制动，在制动过程中轮毂和钢轨是点接触，容易产生滑移，导致不能有效减速，甚至导致刹车系统出现问题。

因此，现有的轨道列车在制动过程中存在能量损失过大以及制动刹车系统不安全的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，实现降低在轨道列车制动过程中消耗的能量，能够减缓轨道列车的前进速度，提高轨道列车制动过程中的安全性。

本发明提供了一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，包括：

第一伸缩装置、第二伸缩装置、风力发电装置和阻尼翼板；

所述第一伸缩装置的活塞杆连接所述阻尼翼板上远离旋转轴的一端；所述第一伸缩装置的固定端连接在轨道列车的顶部；所述第二伸缩装置的活塞杆连接所述风力发电装置的塔架，所述第二伸缩装置的固定端连接在轨道列车的顶部；

所述阻尼翼板上的旋转轴与轨道列车的顶部相连接，并使所述阻尼翼板与轨道列车顶部呈预设角度；所述风力发电装置的塔架垂直固定在轨道列车的顶部；

其中，所述第一伸缩装置和所述第二伸缩装置的液压控制端分别连接轨道列车上的控制器。

进一步的，还包括：能量回收装置；

所述能量回收装置的输入端与所述风力发电装置的输出端电连接。

其中，所述能量回收装置包括：

交直流转换单元、直流变换单元和储能单元；

所述风力发电装置的输出端与所述交直流转换单元的输入端电连接；所述交直流转换单元输出端与所述直流变换单元输入端电连接；所述直流变换单元的输出端与所述储能单元电连接。

进一步的，所述能量回收装置，还包括：直交流转换单元；

所述直交流转换单元的输入端和输出端分别与所述储能单元和交流负载电连接。

其中，所述风力发电装置，包括：底座、塔架、叶片、齿轮增速箱和发电机；

所述叶片上的轮毂轴连接所述齿轮增速箱上的风轮轴承一端；

所述发电机的发电机轴承连接所述齿轮增速箱上的风轮轴承另一端；

所述齿轮增速箱和所述发电机置于所述底座内部，所述叶片置于所述底座外部；

所述底座与所述塔架固定连接。

其中，所述第一伸缩装置为液压筒。

其中，所述第二伸缩装置为液压筒。

其中，所述阻尼翼板包括：旋转轴、第一翼板和第二翼板；

所述第一翼板的一端固定连接旋转轴，所述第二翼板的一端固定连接旋转轴；

所述第一翼板的另一端或所述第二翼板的另一端连接所述第一伸缩装置的活塞杆。

其中，所述第一翼板和所述第二翼板处于同一水平面且间隔预设距离。

其中，所述轨道列车上的控制器，用于根据预设的速度与角度的对应关系，确定轨道列车当前的速度并调整所述阻尼翼板与轨道列车顶部之间的预设角度。

由上述技术方案可知，本发明所述的一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，能够利用空气阻尼作用减缓轨道列车前进速度，在减少能量损失的情况下实现制动目的，提高轨道列车制动过程中的安全性。具有操作简单灵活、适应性更强、运行安全和制动效果好的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统的结构示意图。

图2是本发明提供的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统中能量回收装置的结构示意图。

图3是本发明提供的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统中风力发电装置的结构示意图。

图4是本发明提供的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统中单直杠液压筒的结构示意图。

图5是本发明提供的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统中阻尼翼板的活动范围示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统的实施例，参见图1，具体包括：

第一伸缩装置1、第二伸缩装置2、风力发电装置3和阻尼翼板4；第一伸缩装置1的活塞杆连接阻尼翼板4上远离旋转轴的一端；第一伸缩装置1的固定端连接在轨道列车的顶部；第二伸缩装置2的活塞杆连接风力发电装置3的塔架，第二伸缩装置2的固定端连接在轨道列车的顶部；

阻尼翼板4上的旋转轴与轨道列车的顶部相连接，并使阻尼翼板4与轨道列车顶部呈预设角度；风力发电装置3的塔架垂直固定在轨道列车的顶部；

其中，第一伸缩装置1和第二伸缩装置2的液压控制端分别连接轨道列车上的控制器。

在轨道列车开始制动时，利用第一伸缩装置1将阻尼翼板4打开至与轨道列车顶部平面形成指定角度，并且通过第二伸缩装置2将风力发电装置3上升至垂直轨道列车顶部位置。由于风力发电装置具有一定面积，因此不仅起到发电的作用，又起到阻尼作用。

在完成制动后，再次利用第一伸缩装置1和第二伸缩装置2收回风力发电装置3和阻尼翼板4。在轨道列车进站减速过程中由风力发电装置3所产生的电能一方面可以通过升压变压器回馈到电网中，同时也可以用于轨道列车供电。

进一步的，在具体实施时，还包括：能量回收装置；能量回收装置的输入端与风力发电装置3的输出端电连接，用于接收风力发电装置3产生的电能。参见图2，能量回收装置包括：

交直流转换单元11、直流变换单元12和储能单元13；其中，风力发电装置3的输出端与交直流转换单元11的输入端电连接；交直流转换单元11输出端与直流变换单元12输入端电连接；直流变换单元12的输出端与储能单元13电连接。

在上述能量回收装置的基础上，还可以包括：直交流转换单元14；

直交流转换单元14的输入端和输出端分别与储能单元13和交流负载电连接。

利用风力带动风力发电装置3发电，风力发电装置3发出的电能存储在储能单元13，也可以将风力发电装置3发出的电能存储在轨道列车中的储能系统中。

风力发电装置3发出的电能存储在轨道列车中的储能系统中，一方面可以通过升压变压器回馈到电网中，同时也可以用于轨道列车供电。

进一步的，本实施例中的风力发电装置，包括：底座21、塔架22、叶片23、齿轮增速箱24和发电机25；

参见图3，叶片23上的轮毂轴连接齿轮增速箱23上的风轮轴承一端；发电机25的发电机轴承连接齿轮增速箱24上的风轮轴承另一端；齿轮增速箱24和发电机25置于底座21内部，叶片23置于底座21外部；底座21与塔架22固定连接。

利用风力带动叶片23旋转，叶片23通过轮毂轴使得齿轮增速箱23上的风轮轴承随转，齿轮增速箱23增加转速后传输至发电机25的发电机轴承，进而带动发电机25进行旋转发电。

需要说明的是，塔架22的底部与第二伸缩装置2的活塞杆连接，第二伸缩装置2的活塞杆的伸缩能够带动塔架22在垂直方向上进行移动，使得轨道列车制动时，风力发电装置能够伸出轨道列车的顶部。

在本实施例中，优选的，第一伸缩装置为液压筒，优选的第二伸缩装置为液压筒。在具体应用时，采用的是单直杠液压筒。参见图4所示的单直杠液压筒的结构示意图。

液压筒活塞杆31一端与活塞32连接，另一端与筒体连接。在轨道列车开始制动时，通过进出通道33向液压筒筒体左腔101内通入液体，当液体压力能够克服筒体外界负载重力时，活塞32开始向右运动，若继续通入液体，则活塞可以一定速度持续向右运动，直到液压支撑杆将阻尼翼板和风力发电装置上升至指定位置。

参见图5所示的阻尼翼板的活动范围示意图，在本实施例中，阻尼翼板包括：旋转轴41、第一翼板42和第二翼板43；第一翼板42的一端固定连接旋转轴41，第二翼板43的一端固定连接旋转轴41；第一翼板42的另一端或第二翼板43的另一端连接第一伸缩装置的活塞杆。第一翼板42和第二翼板43处于同一水平面且间隔预设距离。

在列车开始制动时，通过第一伸缩装置的活塞杆，使得第一翼板和第二翼板可以同时绕旋转轴进行旋转，旋转的方向是由轨道列车的车尾指向车头。通过旋转实现打开打开轨道列车顶部的阻尼翼板，阻尼翼板可调节放置角度，阻尼翼板与列车顶尾侧部平面的夹角根据轨道列车减速行驶过程中风力大小、行车速度为依据进行调节，以起到最适当的阻尼作用，使其减速进站安全平稳。

需要说明的是，第一翼板和第二翼板处于同一水平面且间隔预设距离，该间隔距离能够使得风力发电装置垂直穿过，能够缩小辅助制动系统的体积。

可以理解的是，第一翼板的另一端或第二翼板的另一端连接第一伸缩装置的活塞杆，还可以第三伸缩装置。第一翼板的另一端和第二翼板的另一端分别连接第一伸缩装置的活塞杆和第三伸缩装置的活塞杆。

兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统系统的应用方式：

在轨道列车的车厢顶部内安放兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，在轨道列车进站停车减速过程中，车厢上部有一个推板，推开后露出一个空间，在空间下方是一个风力发电机上方是动车车厢顶部，由两块翼板阻尼组成，利用液压筒打开两块翼板阻尼使其与动车顶部平面形成一定角度，并且将风力发电机上升至垂直动车顶部平面位置。风力发电机既可以起到发电的作用，又可以起到阻尼的作用；而两块翼板阻尼完全是起阻尼作用。

需要说明的是，轨道列车上的控制器，用于根据预设的速度与角度的对应关系，确定轨道列车当前的速度并调整阻尼翼板与轨道列车顶部之间的预设角度。

在本实施例中，设置阻尼翼板由轨道列车的车尾部向车头部旋转，因此，角度与速度之间呈反向关系，即，轨道列车的车速越快，阻尼翼板与轨道列车的车尾顶部之间的角度越小，避免轨道列车速度过高导致阻力过大进而损坏阻尼翼板。

进一步的，在列车开始制动时，打开列车顶部的阻尼翼板，阻尼翼板与列车顶部平面的夹角可以根据列车减速行驶过程中风力大小、行车速度进行调节，以起到最适当的阻尼作用，使其减速进站安全平稳。

从上述描述可知，本发明实施例提供的一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，既起到能量回收和节约能源的作用，减少能量损失。又能够利用空气阻尼作用，减缓轨道车辆的前进速度。而且对能量进行回收提高能量的利用率，同时又能够利用空气起到阻尼作用，减缓高铁动车机组的前进速度，实现制动的目的，减少能量损失，并具有操作简单，运行安全，制动效果较好，操作灵活，适应性更强的有益效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，包括：第一伸缩装置、第二伸缩装置、风力发电装置和阻尼翼板；

所述第一伸缩装置的活塞杆连接所述阻尼翼板上远离旋转轴的一端；所述第一伸缩装置的固定端连接在轨道列车的顶部；所述第二伸缩装置的活塞杆连接所述风力发电装置的塔架，所述第二伸缩装置的固定端连接在轨道列车的顶部；

所述阻尼翼板上的旋转轴与轨道列车的顶部相连接，并使所述阻尼翼板与轨道列车顶部呈预设角度；所述风力发电装置的塔架垂直固定在轨道列车的顶部；

其中，所述第一伸缩装置和所述第二伸缩装置的液压控制端分别连接轨道列车上的控制器。

2.根据权利要求1所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，还包括：能量回收装置；

所述能量回收装置的输入端与所述风力发电装置的输出端电连接。

3.根据权利要求1所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，所述能量回收装置包括：

交直流转换单元、直流变换单元和储能单元；

所述风力发电装置的输出端与所述交直流转换单元的输入端电连接；所述交直流转换单元输出端与所述直流变换单元输入端电连接；所述直流变换单元的输出端与所述储能单元电连接。

4.根据权利要求3所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，所述能量回收装置，还包括：直交流转换单元；

所述直交流转换单元的输入端和输出端分别与所述储能单元和交流负载电连接。

5.根据权利要求1所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，所述风力发电装置，包括：底座、塔架、叶片、齿轮增速箱和发电机；

所述叶片上的轮毂轴连接所述齿轮增速箱上的风轮轴承一端；

所述发电机的发电机轴承连接所述齿轮增速箱上的风轮轴承另一端；

所述齿轮增速箱和所述发电机置于所述底座内部，所述叶片置于所述底座外部；

所述底座与所述塔架固定连接。

6.根据权利要求1所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，所述第一伸缩装置为液压筒。

7.根据权利要求1所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，所述第二伸缩装置为液压筒。

8.根据权利要求1所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，所述阻尼翼板包括：旋转轴、第一翼板和第二翼板；

所述第一翼板的一端固定连接旋转轴，所述第二翼板的一端固定连接旋转轴；

所述第一翼板的另一端或所述第二翼板的另一端连接所述第一伸缩装置的活塞杆。

9.根据权利要求8所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，所述第一翼板和所述第二翼板处于同一水平面且间隔预设距离。

10.根据权利要求1所述的兼有发电和阻尼功能的轨道列车制动辅助系统，其特征在于，所述轨道列车上的控制器，用于根据预设的速度与角度的对应关系，确定轨道列车当前的速度并调整所述阻尼翼板与轨道列车顶部之间的预设角度。

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