CN113978496A - 高速列车受电弓区域全封闭式导流装置 - Google Patents

高速列车受电弓区域全封闭式导流装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，包括：导流罩，所述导流罩对称设置有两个侧翼，所述导流罩呈流线化的圆拱形或水滴形设置，所述导流罩的中部开设有下臂框孔和拉杆孔，受电弓设置在所述导流罩内，所述下臂框孔和拉杆孔分别用于所述受电弓的下臂框和拉杆通过；驱动装置，所述驱动装置对称设置有两组，两组所述驱动装置分别连接两个所述侧翼，所述驱动装置用于驱动所述侧翼的张开、闭合和转动。本发明不影响受电弓自身功能，降弓时实现受电弓全部封闭，升弓时降低气流与受电弓底部基座和杆件、受电弓区域腔体的冲击，从而达到减阻降噪目的。

Description

高速列车受电弓区域全封闭式导流装置
技术领域
本发明涉及高速列车技术领域，特别涉及一种高速列车受电弓区域全封闭式导流装置。
背景技术
随着高速列车速度的提升，空气动力学效应对列车的平稳性和舒适性影响较大，列车气动阻力、气动噪声问题得到重点关注。高速列车气动阻力，气动噪声主要源于列车头尾部、转向架、列车车体表面以及受电弓等区域。其中受电弓在列车高速运行时完全暴露于空气之中，气流经过受电弓区域时，受电弓杆件将产生大量涡脱，造成漩涡相互掺混，使得该区域气流扰动十分强烈，产生较大的气动阻力和气动噪声。现有针对受电弓区域的优化措施大多集中于杆件的优化，如改变杆件形状、进行杆件表面设计等，以此降低杆件涡脱落，或采用下沉式受电弓降低来流对受电弓底部结构的冲击，从而优化该区域流场结构，达到减阻降噪的目的，但受电弓下沉虽减少了受电弓底部气流的冲击作用，但腔体形成了附加的气动阻力和气动噪声。
发明内容
本发明提供了一种高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其目的是为了解决现有受电弓造成气动阻力和气动噪声的问题。
为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，包括：
导流罩，所述导流罩对称设置有两个侧翼，所述导流罩呈流线化的圆拱形或水滴形设置，所述导流罩的中部开设有下臂框孔和拉杆孔，受电弓设置在所述导流罩内，所述下臂框孔和拉杆孔分别用于所述受电弓的下臂框和拉杆通过；
驱动装置，所述驱动装置对称设置有两组，两组所述驱动装置分别连接两个所述侧翼，所述驱动装置用于驱动所述侧翼的张开、闭合和转动。
其中，所述导流罩与列车车体的连接处为流线型过渡结构。
其中，所述驱动装置包括安装支座、转动轴、前连杆和后连杆，所述驱动装置通过所述安装支座安装在所述导流罩内，所述转动轴转动地设置在所述安装支座上，所述前连杆的第一端转动地连接所述侧翼，所述前连杆的第二端转动地连接所述转动轴，所述后连杆的第一端转动地连接所述侧翼，所述后连杆的第二端转动地连接所述转动轴，所述前连杆与后连杆之间设置有伸缩机构，所述安装支座上固定设置有转动机构，所述转动机构用于驱动所述转动轴旋转。
其中，所述侧翼的内壁固定设置有前支座和后支座，所述前连杆的第一端铰接所述前支座，所述后连杆的第一端铰接所述后支座。
其中，所述转动轴上固定设置有前连杆座和后连杆座，所述前连杆的第二端铰接所述前连杆座，所述后连杆的第二端铰接所述后连杆座。
其中，所述侧翼的内壁外侧设置有侧方锁孔，所述列车车体设置有侧方锁扣，所述侧方锁扣设置有侧方锁扣电机。
其中，所述侧翼的内壁后侧设置有后方锁孔，所述列车车体设置有后方锁孔，所述后方锁孔设置有后方锁扣电机。
其中，两个所述侧翼之间设置有密封件。
其中，所述侧翼与列车车体间设置有密封件。
其中，所述下臂框孔和拉杆孔处设置有可活动的密封挡板。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置不影响受电弓自身功能，同时能优化受电弓区域流场结构的方法。通过设计全封闭式导流罩包裹受电弓结构，降弓时实现受电弓全部封闭，升弓时降低气流与受电弓底部基座和杆件、受电弓区域腔体的冲击，从而达到减阻降噪目的。
附图说明
图1为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的升弓状态结构示意图；
图2为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的降弓状态结构示意图；
图3为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的侧翼展开状态结构示意图；
图4为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的单侧驱动装置连接示意图；
图5为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的单侧驱动装置结构示意图；
图6为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的锁孔锁扣结构示意图；
图7为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的降噪效果测点位置示意图；
图8为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的降弓状态降噪效果图；
图9为本发明的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置的升弓状态降噪效果图。
【附图标记说明】
1-导流罩；2-受电弓；3-列车车体；101-侧翼；102-下臂框孔；103-拉杆孔；104-安装支座；105-转动轴；106-前连杆；107-后连杆；108-前支座；109-后支座；110-前连杆座；111-后连杆座；112-气缸；113-旋转电机；114-侧方锁孔；115-后方锁孔；301-侧方锁扣；302-后方锁扣。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有受电弓造成气动阻力和气动噪声的问题，提供了一种高速列车受电弓区域全封闭式导流装置。
如图1至图4所示，本发明的实施例提供了一种高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，包括：导流罩1，所述导流罩对称设置有两个侧翼101，所述导流罩1呈流线化的圆拱形或水滴形设置，所述导流罩1的中部开设有下臂框孔102和拉杆孔103，受电弓2设置在所述导流罩1内，所述下臂框孔101和拉杆孔102分别用于所述受电弓2的下臂框和拉杆通过；驱动装置，所述驱动装置对称设置有两组，两组所述驱动装置分别连接两个所述侧翼101，所述驱动装置用于驱动所述侧翼101的张开、闭合和转动。
本发明实施例所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，两个所述侧翼101沿列车车体3中轴线对称安装，当受电弓2为降弓状态时，两个所述侧翼101闭合，实现受电弓2全包覆；当受电弓2升起时，所述驱动装置会驱动所述侧翼101向外张开，所述侧翼101完全张开后，所述驱动装置驱动所述侧翼101旋转，令所述侧翼101下沉贴近列车车体；当受电弓2完全升起后，所述驱动装置会驱动所述侧翼101向上抬升再向中间闭合，包裹受电弓2底部结构。
其中，所述导流罩1与列车车体3的连接处为流线型过渡结构。
本发明实施例所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，所述整流罩1为与鞘翅外形相似的圆拱形，所述整流罩还能设置为水滴形，所述整流罩1的外围低中间高，整体呈一种弧形结构。
其中，每个所述侧翼101的边缘设置有下臂框半孔和拉杆半孔；两个所述侧翼101闭合时，两个所述下臂框半孔紧贴构成所述下臂框孔102，两个所述拉杆半孔紧贴构成所述拉杆孔103，所述下臂框孔102和拉杆孔103用于保证导流罩1不与受电弓下臂框和拉杆结构产生干涉。
如图4和图5所示，所述驱动装置包括安装支座104、转动轴105、前连杆106和后连杆107，所述驱动装置通过所述安装支座104安装在所述导流罩1内，所述转动轴105转动地设置在所述安装支座104上，所述前连杆106的第一端转动地连接所述侧翼101，所述前连杆106的第二端转动地连接所述转动轴105，所述后连杆107的第一端转动地连接所述侧翼101，所述后连杆107的第二端转动地连接所述转动轴105，所述前连杆106与后连杆107之间设置有伸缩机构，所述安装支座104上固定设置有转动机构，所述转动机构用于驱动所述转动轴105旋转。
其中，所述侧翼101的内壁固定设置有前支座108和后支座109，所述前连杆106的第一端铰接所述前支座108，所述后连杆107的第一端铰接所述后支座109
其中，所述转动轴105上固定设置有前连杆座110和后连杆座111，所述前连杆106的第二端铰接所述前连杆座110，所述后连杆107的第二端铰接所述后连杆座111。
本发明实施例所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，所述前连杆106为弯曲形杆结构，所述后连杆107为直杆结构，所述前连杆106的第一端与所述侧翼101连接处位于所述后连杆107的第一端与所述侧翼101连接处的前方；所述伸缩机构为气缸112，所述转动机构为旋转电机113，所述气缸112的尾部固定连接在所述后连杆107上，所述气缸112的伸出端固定连接在所述前连杆106上，所述旋转电机113固定安装在所述安装支座104上，所述旋转电机113通过联轴器与所述转动轴105连接；当所述气缸伸长时，所述侧翼101的前部会以较小幅度运动，所述侧翼101的后部以较大幅度展开，从而实现所述侧翼101的向外展开，当所述旋转电机113旋转时，所述转动轴105会驱动所述前连杆106和后连杆107旋转进而带动所述侧翼101旋转，因此本发明的导流罩1采用鞘翅科起飞前的鞘翅打开方法，导流罩1两侧翼101分别向两侧展开后，略微下沉，此种打开方式可避免导流罩1打开时，外侧超出列车限界，同时可保证受电弓2升弓时弓头不与导流罩干涉。
如图6所示，所述侧翼101的内壁外侧设置有侧方锁孔114，所述列车车体3设置有侧方锁扣301，所述侧方锁扣301设置有侧方锁扣电机。
其中，所述侧翼101的内壁后侧设置有后方锁孔115，所述列车车体3设置有后方锁孔302，所述后方锁孔302设置有后方锁扣电机。
本发明实施例所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，当所述侧翼101闭合时，所述侧方锁扣301受所述侧方锁扣电机驱动伸入所述侧方锁孔114内，所述后方锁扣302受所述后方锁扣电机驱动伸入所述后方锁孔115内，从而将所述侧翼101与列车车体4进行锁定，防止导流罩1的两个侧翼101随列车高速运行时振动。
其中，两个所述侧翼101之间设置有密封件。
其中，所述侧翼101与列车车体3间设置有密封件。
其中，所述下臂框孔102和拉杆孔103处设置有可活动的密封挡板。
本发明实施例所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，两个所述侧翼101之间设置有橡胶密封条以保证导流罩闭合时两翼之间的气密性，所述侧翼101与列车车体件4设置有橡胶密封条以保证导流罩闭合时两翼与车体间的气密性，所述下臂框孔102和拉杆孔103设置有橡胶挡板，以保证两翼闭合时导流罩的气密性。
将导流罩放置于三车编组的高速列车模型上，通过数值计算，对比在受电弓升弓/降弓两种工作状态下，加装导流罩的优化模型和原型的仿真结果，来验证全封闭导流罩的减阻降噪效果。
为明确导流罩对列车的减阻效果，对列车整车以及受电弓区域气动阻力进行统计，结果如表1所示。由表可知，升弓状态下，本方法可达到的整车减阻效果为7.0％，降弓状态下，减阻效果可达11.8％。
表1
Figure BDA0003404195830000061
为进一步明确本方法的降噪效果，如图7所示，在距离列车25m远，距离地面3.5m高的标准测点位置，建立16个测点，利用辐射声能量计算公式可得到16个测点的声压级，表示列车远场辐射噪声水平。如图8所示，降弓状态下，整车平均声压级降低2.2dB(A)，如图9所示，升弓状态下，加装导流罩后，整车远场测点声压级平均值降低1.0dB(A)。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，包括：
导流罩，所述导流罩对称设置有两个侧翼，所述导流罩呈流线化的圆拱形或水滴形设置，所述导流罩的中部开设有下臂框孔和拉杆孔，受电弓设置在所述导流罩内，所述下臂框孔和拉杆孔分别用于所述受电弓的下臂框和拉杆通过；
驱动装置，所述驱动装置对称设置有两组，两组所述驱动装置分别连接两个所述侧翼，所述驱动装置用于驱动所述侧翼的张开、闭合和转动。
2.根据权利要求1所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，所述导流罩与列车车体的连接处为流线型过渡结构。
3.根据权利要求1所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，所述驱动装置包括安装支座、转动轴、前连杆和后连杆，所述驱动装置通过所述安装支座安装在所述导流罩内，所述转动轴转动地设置在所述安装支座上，所述前连杆的第一端转动地连接所述侧翼，所述前连杆的第二端转动地连接所述转动轴，所述后连杆的第一端转动地连接所述侧翼，所述后连杆的第二端转动地连接所述转动轴，所述前连杆与后连杆之间设置有伸缩机构，所述安装支座上固定设置有转动机构，所述转动机构用于驱动所述转动轴旋转。
4.根据权利要求3所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，所述侧翼的内壁固定设置有前支座和后支座，所述前连杆的第一端铰接所述前支座，所述后连杆的第一端铰接所述后支座。
5.根据权利要求3所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，所述转动轴上固定设置有前连杆座和后连杆座，所述前连杆的第二端铰接所述前连杆座，所述后连杆的第二端铰接所述后连杆座。
6.根据权利要求1所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，所述侧翼的内壁外侧设置有侧方锁孔，所述列车车体设置有侧方锁扣，所述侧方锁扣设置有侧方锁扣电机。
7.根据权利要求1所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，所述侧翼的内壁后侧设置有后方锁孔，所述列车车体设置有后方锁孔，所述后方锁孔设置有后方锁扣电机。
8.根据权利要求1所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，两个所述侧翼之间设置有密封件。
9.根据权利要求1所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，所述侧翼与列车车体间设置有密封件。
10.根据权利要求1所述的高速列车受电弓区域全封闭式导流装置，其特征在于，所述下臂框孔和拉杆孔处设置有可活动的密封挡板。
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