CN114261376A - 一种高速列车增阻减载方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种高速列车增阻减载方法，包括：构建具有翼型截面的增阻板，在增阻板后缘设置能够与增阻板相对转动的增升装置；将具有增升装置的增阻板通过传动机构安装在高速列车顶部；当需要对高速列车进行增阻时，控制增阻板与高速列车顶面呈垂直状态；当需要对高速列车进行减载时，控制增阻板与来流呈某迎角状态，且控制增升装置相对于增阻板转动，改变增升装置与增阻板之间的偏转角度以增大升力。本申请提供的高速列车增阻减载方法不仅可以实现列车运行中阻力的增加，而且可以在高速列车加速或高速行驶时，通过增阻板和增加装置来提供升力，降低高速列车的负载及对铁轨的摩擦阻力，实现高速列车的快速提速以及降低高速行驶时电力资源的消耗。
Description
技术领域
本申请属于高速列车设计技术领域，特别涉及一种高速列车增阻减载方法及结构。
背景技术
现代高速列车设计时速最高可达480km/h，这就要求其在减速或停站之前必然面临速度迅速降低的减速过程，因此在高速列车制动减速时需保证有充足的阻力，通常除了使用列车的制动系统外，也会增加相应的增阻装置以达到减速目的，这样可以节省电力以及保证列车部件的使用寿命。
现有的增阻板是一种加装在列车外部的增阻装置，在列车行驶过程中，通过机城装置控制增阳板的迎角增加迎风面积，进而增加列车阻力，加快列车减速。
然而，传统的增阻板一种平板结构，只能在列车减速时起到作用，功能单一。
发明内容
本申请的目的是提供了一种高速列车增阻减载方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
一方面，本申请提供了一种高速列车增阻减载方法，所述方法包括：
构建具有翼型截面的增阻板，在增阻板的后缘设置能够与增阻板相对转动的增升装置；
将具有增升装置的增阻板通过传动机构安装在高速列车的顶部；
当需要对高速列车进行增阻时，控制增阻板与高速列车顶面呈垂直状态；当需要对高速列车进行减载时，控制增阻板与来流呈某迎角状态，且控制增升装置与增阻板之间的偏转角度使装置提供最大升力进行有效减载。。
在该方法中，所述增阻板的截面类型为超临界翼型或其它具有同等效果的翼型。
在该方法中，所述增升装置是构型与飞机中襟翼相同的结构，其与增阻板形成单缝襟翼结构。
另一方面，本申请提供了一种高速列车增阻减载结构，所述结构包括：
具有翼型截面的增阻板；
安装在增阻板后缘且能够相对于增阻板转动及后退的增升装置；和
传动机构，传动机构包括电机、支撑杆、传动杆、锁定杆、导轨34、增阻板锁定机构和锁定杆锁定机构，其中，两个相互平行的滑轨沿着高速列车长度方向布置在高速列车的顶部，两支撑杆的一端分别连接增阻板的前缘两侧，两支撑杆的另一端连接至传动杆，锁定杆连接到支撑杆中间部分，锁定杆的另一端在滑轨内滑动，滑轨内设有锁定杆锁定机构，增阻板后缘两侧设有增阻板锁定机构，通过电机将转动传动至支撑杆的两端，从而使增阻板相对于两支撑杆发生转动，以及使支撑杆相对于传动杆发生转动；
当需要对高速列车进行增阻时，控制增阻板与高速列车顶面呈垂直状态；当需要对高速列车进行减载时，控制增阻板与来流呈某迎角状态，且控制增升装置相对于增阻板转动，提高增升装置与增阻板之间的偏转角度。
在该结构中，所述增阻板的截面类型为超临界翼型或其它具有同等效果的翼型。
在该结构中，所述增升装置是构型与飞机中襟翼相同的结构，其与增阻板形成单缝襟翼结构。
本申请提供的高速列车增阻减载方法及装置不仅可以实现列车运行中阻力的增加，而且可以在高速列车加速或高速行驶时，通过增阻板和增升装置来提供升力，降低高速列车的负载，从而可以降低列车对铁轨的摩擦阻力，实现高速列车的快速提速以及降低高速行驶时电力资源的消耗。
附图说明
为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1为本申请的高速列车增阻减载结构减载状态示意图。
图2为本申请的高速列车增阻减载结构增阻状态示意图。
图3为具有高速列车增阻减载结构的高速列车增阻减速示意图。
图4为具有高速列车增阻减载结构的高速列车减载提速示意图。
具体实施方式
为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
为了克服传统的增阻板结构较为简单，只通过简单的液压机构驱动进而实现平板的增阻问题，本申请中提出了一种应用超临界机翼技术的高速列车增阻减载方法及结构，可实现列车运行时的有效增阻减速和减载提速。
如图1和图2所示，本申请提供的高速列车增阻减载方法借鉴了飞机机翼设计中的超临界机翼技术，将这一技术应用在高速列车减速板上，该方法包括：
首先，构建具有翼型截面的增阻板1，在增阻板1的后缘设置可转动及后退的增升装置2；
将具有增升装置2的增阻板1通过传动机构安装在高速列车的顶部；
当需要对高速列车进行增阻时，控制增阻板1与高速列车顶面呈垂直状态；当需要对高速列车进行减载时，控制增阻板1与来流呈某迎角状态，且控制增升装置2相对于增阻板1转动，提高增升装置2与增阻板1之间的偏转角度。
在本申请优选实施例中，该增阻板1的翼型截面类型为超临界翼型，超临界翼型的增阻板1在满足强度和刚度的要求下，不仅可以减轻结构的质量，而且超临界翼型具有兼顾高低速翼型的气动特点，广泛应用于运输机和大型民机，在跨声速以及低速状态下都有优良的升力特性，在低速状态下该装置提供较大的升力以及较高的升阻比，可助力高速列车的提速减载。
进一步的，增升装置2是构型与飞机中襟翼相同的结构，其与增阻板1形成单缝襟翼结构。通过增升装置2偏转以及后退使得增阻板1的弯度加大，增升装置2上新生边界层，增强翼面边界层承受逆压梯度的能力，使增升装置2上的附着流能够保持到很大的偏角，增加了增阻板1的有效面积，该单缝襟翼结构相对于简单襟翼结构能产生大的多的最大升力。
本申请提供的高速列车增阻减载方法不仅可以实现列车运行中阻力的增加，而且可以在高速列车加速或高速行驶时，通过增阻板1和增升装置2来提供升力，降低高速列车的负载，从而可以降低列车对铁轨的摩擦阻力，实现高速列车的快速提速以及降低高速行驶时电力资源的消耗。
如图1和图2所示，本申请中提供了一种可实现上述高速列车增阻减载方法的高速列车增阻减载结构，该结构包括：
具有翼型截面的增阻板1；
安装在增阻板1后缘，且能够相对于增阻板1转动的增升装置2；以及
传动机构3，该传动机构3包括电机(未示出)、支撑杆31、传动杆32、锁定杆33、导轨34、增阻板锁定机构35和锁定杆锁定机构36，其中，两个相互平行的滑轨34沿着高速列车长度方向布置在高速列车的顶部，两支撑杆31的一端分别连接增阻板1的前缘两侧，两支撑杆31的另一端连接至传动杆32，锁定杆33连接支撑杆31的约中部位置，锁定杆33的另一端可在滑轨34内滑动，滑轨34内设有锁定杆锁定机构36，增阻板1后缘两侧设有增阻板锁定机构35，通过电机可将转动传动至支撑杆31的两端，即可使增阻板1相对于两支撑杆31发生转动，还可使支撑杆31相对于传动杆32发生转动。
如图3所示，当高速列车由于进站需要增加阻力而减速时，支撑杆31相对于传动杆32转动至支撑杆31与列车顶部大约70°位置，此时锁定杆33的右端在滑轨34内滑动至锁定杆锁定机构36处被限位，同时，增阻板1相对于支撑杆31发生转动至增阻板1与列车顶部大约垂直的状态，此时增阻板1后缘两侧的增阻板锁定机构35与列车顶部限位，保持垂直状态，增阻板1与来流迎角约为90°。此状态时，增阻板1拥有最大的迎风面积，阻力也最大，增阻板1下部两侧的翼型部分与列车顶部通过机构锁定以保证其在受力时的刚度和稳定性，增阻板1的收起和展开状态和列车上部的供电系统不存在空间干涉，不会影响到牵引供电系统。
如图4所示，当高速列车在加速或行驶过程中需要减轻自身载荷时，支撑杆31相对于传动杆32转动至支撑杆31与列车顶部垂直位置，增阻板1相对于支撑杆31发生转动至增阻板1与列车顶部大约平行的状态，此时增阻板1与来流迎角为α，此状态时，增阻板1同传动杆32进行状态锁定，增阻板1始终处于迎角α状态，同时增升装置2相对于增阻板1发生偏转，此时增阻减载结构可提供最大的升力以及升阻比，从而有效降低列车和铁轨的有害摩擦，减小摩擦阻力的能量消耗，提高电能利用率，这一状态在加速以及正常行驶过程中起到节省电力的作用。
在本申请的增阻减载结构中，增阻板1为超临界翼型结构，该翼型兼顾高低速翼型的气动特点，在控制装置重量的前提下，提高强度和刚度以及增大展弦比，最大厚度靠前，在低速状态下，最大升力系数高，低阻范围宽，拥有高升阻比。
进一步的，在本申请的该结构中，增升装置2为单缝襟翼结构，通过增升装置2的偏转以及后退使得增阻板1的弯度加大，增升装置2上新生边界层，增强翼面边界层承受逆压梯度的能力，使增升装置2上的附着流能够保持到很大的襟翼偏角，增加了增阻板1的有效面积，这种带缝襟翼相对于简单襟翼能产生大的多的最大升力。
本申请提供的高速列车增阻减载方法及结构将航空领域技术应用于高速列车设计领域，从而可以实现高速列车的增阻减载，方案简单、可操作性强，结构强度高、实施成本低。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种高速列车增阻减载方法，其特征在于，所述方法包括：
构建具有翼型截面的增阻板，在增阻板的后缘设置能够与增阻板相对转动的增升装置；
将具有增升装置的增阻板通过传动机构安装在高速列车的顶部；
当需要对高速列车进行增阻时，控制增阻板与高速列车顶面呈垂直状态；当需要对高速列车进行减载时，控制增阻板与来流呈某迎角状态，且控制增升装置与增阻板之间的偏转角度使装置提供最大升力进行有效减载。
2.如权利要求1所述的高速列车增阻减载方法，其特征在于，所述增阻板的截面类型为超临界翼型。
3.如权利要求1所述的高速列车增阻减载方法，其特征在于，所述增升装置是构型与飞机中襟翼相同的结构，其与增阻板形成单缝襟翼结构。
4.一种高速列车增阻减载结构，其特征在于，所述结构包括：
具有翼型截面的增阻板；
安装在增阻板后缘且能够相对于增阻板转动及后退的增升装置；和
传动机构，传动机构包括电机、支撑杆、传动杆、锁定杆、导轨34、增阻板锁定机构和锁定杆锁定机构，其中，两个相互平行的滑轨沿着高速列车长度方向布置在高速列车的顶部，两支撑杆的一端分别连接增阻板的前缘两侧，两支撑杆的另一端连接至传动杆，锁定杆连接到支撑杆中间部分，锁定杆的另一端在滑轨内滑动，滑轨内设有锁定杆锁定机构，增阻板后缘两侧设有增阻板锁定机构，通过电机将转动传动至支撑杆的两端，从而使增阻板相对于两支撑杆发生转动，以及使支撑杆相对于传动杆发生转动；
当需要对高速列车进行增阻时，控制增阻板与高速列车顶面呈垂直状态；当需要对高速列车进行减载时，控制增阻板与来流呈某迎角状态，且控制增升装置与增阻板之间的偏转角度使装置提供最大升力进行有效减载。
5.如权利要求4所述的高速列车增阻减载方法，其特征在于，所述增阻板的截面类型为超临界翼型。
6.如权利要求4所述的高速列车增阻减载方法，其特征在于，所述增升装置是构型与飞机中襟翼相同的结构，其与增阻板形成单缝襟翼结构。
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