CN114604286A - 一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置及其工作方法，装置为安装于列车顶部外侧的外置式风阻制动装置或安装于列车车顶内部的内置式风阻制动装置。装置包括两个风阻制动单元，驱动机构通过开锁机构与风阻板相连，驱动风阻板转动实现风阻板的开启和关闭，风阻板与导轨机构相连，风阻板转动的同时在导轨机构上移动；两块风阻板制动的开启方向相反，制动时根据制动方向开启其中一块风阻板，可实现列车无论向哪个方向行驶装置均可制动。本发明制动力由气动阻力组成，不产生污染，不额外消耗能源，结构紧凑、安装与维护简便，可在常用制动时提供所需制动力，紧急制动时提供必要辅助，解决现有高速列车风挡风阻制动装置的不足。

Description

一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置及 其工作方法

技术领域

本发明涉及铁路车辆的制动技术领域，具体而言，尤其涉及一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置及其工作方法。

背景技术

近年来，随着列车运行速度的提高，不依赖轮轨间黏着作用的非黏着制动方式越来越受到设计人员的重视。常见的非黏着制动方式包括磁轨制动、涡流制动和风阻制动等。但轨道涡流制动和磁轨制动均是在转向架下增加制动装置，增加列车质量，且产生磁辐射和轨道磨损等副作用；与之相比空气动力制动是利用随着列车速度的增加，空气阻力与速度平方成正比的原理。风阻制动方式具有装置质量轻、结构简单、不对轨道产生摩擦和加热影响等优点，且在高速段制动效果尤其明显。作为对高速列车传统黏着制动方式的补充，相关设计和科研人员对风阻制动展开了深入细致研究。风阻制动装置的基本原理是利用列车高速运行时产生的空气阻力提供制动力。

制动的实质是将列车动能转换为其他形式的能量或列车动能在制动装置间的传递和消散。对于常用制动，为保证列车安全运行，要求高速列车能够在需要制动时，及时提供所需的制动力。列车需要制动时，开启风阻板，根据所需制动力的大小调整风阻板的角度，使风阻板的迎风侧和背风侧之间形成一定压差，该压差即为使列车减速的制动力。空气动力阻力与速度的平方成正比，速度越高则制动力越大，因此在高速制动时风阻制动方式具有优良特性，如不额外消耗能量，制动装置与钢轨间的磨耗、无污染、制动平缓等。

现有的风阻制动装置存在如下问题：多为单向制动、装置结构较大，安装不方便、制动力的大小不能无级调整。

发明内容

根据上述提出的现有风阻制动装置存在多为单向制动、装置结构较大，安装不方便、制动力的大小不能无级调整的技术问题，而提供一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置及其工作方法。本发明主要利用驱动机构通过电磁锁驱动风阻板的升降，同时风阻板通过导轨连接器在导轨上进行移动来控制风阻板的角度，风阻板的角度不同产生的制动力也不同从而实现无级调整并且也可以实现风阻板的开启和关闭。

本发明采用的技术手段如下：

一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，所述制动装置为安装于列车顶部外侧的外置式风阻制动装置或安装于列车车顶内部的内置式风阻制动装置；

所述制动装置包括：两块风阻板、开锁机构、箱体以及安装在箱体上的驱动机构和导轨机构，箱体安装于列车顶部外侧或安装于列车车顶内部，驱动机构通过开锁机构与风阻板相连，用于驱动风阻板转动实现风阻板的开启和关闭，两块风阻板各与一个导轨机构相连，风阻板转动的同时在导轨机构上进行移动；两块风阻板制动的开启方向相反，可实现列车无论向哪个方向行驶风阻制动装置都可以制动。

进一步地，所述驱动机构为多级液压系统驱动，采用多级液压油泵，多级液压油泵包括液压油油缸以及连接在液压油油缸上的多级活塞杆，液压油油缸安装在箱体上，顶部活塞杆与开锁机构相连，开锁机构随活塞杆的伸缩运动进行上下运动，为整个机构提供动力。

进一步地，所述开锁机构为电磁锁，电磁锁包括电磁锁外壳以及安装在电磁锁外壳内的弹簧、电磁铁和销轴，电磁锁外壳与驱动机构固定连接，电磁铁的两端分别通过弹簧与一个销轴连接，电磁铁通电驱动销轴运动以插入风阻板的轴孔中，电磁锁通过销轴与风阻板进行转动连接；所述电磁锁的形状为圆柱形。

进一步地，所述导轨机构包括导轨和两组导轨连接器，导轨固定在箱体内，两组导轨连接器分别套在导轨两侧，导轨和导轨连接器均位于在风阻板启闭侧；两块风阻板分别与两组导轨连接器通过转轴进行转动连接，导轨连接器在导轨上进行平移运动。

进一步地，所述导轨机构中设有两根导轨和四个导轨连接器，每个导轨的两侧各设置一个导轨连接器，每块风阻板与同侧两个导轨连接器相连，导轨形状为圆柱体(截面形状为圆柱形)，导轨由不锈钢制成，导轨表面进行抛光处理并且涂有润滑脂让其表面光滑。

进一步地，所述箱体固定嵌入于列车顶部，由铝合金制成，以减小箱体重量；箱体上设有四个支座，四个支座焊接在箱体上，四个支座分布在箱体的宽边上，每个宽边上设置两个支座并且按一定的距离进行分布；每个支座上各设有一个圆孔，用于安装导轨机构；箱体中心设有四个螺栓孔，螺栓孔按照正方形进行分布，用于固定驱动机构。

进一步地，所述风阻板由铝合金制成，风阻板的一端设有轴孔Ⅰ，用于连接开锁机构；风阻板的另一端设有两个轴孔Ⅱ，用于连接导轨机构。

进一步地，所述风阻板与箱体底板的夹角为0-75°，可实现风阻板在0-75°内任意角度的开启。

进一步地，当整个制动装置关闭时，两块风阻板之间具有一厘米的缝隙，用于实现风阻板开启时两块风阻板不会产生干涉影响；整套风阻制动装置闭合时，风阻板紧密贴合在车顶，不会给列车正常运行时带来不必要的阻力；

所述箱体上安装有激光传感器，激光传感器包括光源和激光接收器，当风阻板闭合到盖住光源时，整个风阻制动装置与电源断开连接，风阻板停止下降，保证风阻板与车顶的贴合。

本发明还提供了一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置的工作方法，包括如下步骤：

在列车行驶工程中，需要制动时，由箱体固定的多级液压油泵开始伸缩，多级活塞杆中的多个活塞杆伸出，推动安装于电磁锁上的风阻板，风阻板另一端连接的导轨连接器在导轨上进行移动，风阻板升起，升起的风阻板与列车车体顶板成一定角度，从而阻止车体外侧气流的流动产生空气阻力，使列车获得风阻制动力；

当列车反方向运行时，安装于多级液压油泵一端的电磁锁一端的销轴伸出与风阻板的轴孔相连，可推动安装于导轨连接器上的风阻板的另一侧迎风伸出列车车体并与车体顶板或侧墙板成一定角度，从而阻止车体外侧气流的流动，产生空气阻力，使列车获得风阻制动力；

当制动需要停止时，司机操控触屏电脑接收到关闭的信号，整个制动装置开始下降，直至与车顶贴合。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置及其工作方法，通过将两个风阻制动单元中的转轴连接以实现两块风阻板沿相反的轴转方向启闭。当列车运行方向不同时则开启不同的风阻板(一块风阻板开启，则另一块则闭合)，从而可实现车辆无论向哪个方向行驶都可以制动。

2、本发明提供的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置及其工作方法，可安装于列车的车顶，非工作状态时紧急贴合于车顶，不增加车辆的高度。本发明装置中的制动力由气动阻力组成，不产生污染，不额外消耗能源，结构紧凑、安装与维护简便，可以在常用制动时提供所需制动力，在紧急制动时提供必要的辅助，并解决现有高速列车风挡风阻制动装置的不足。

综上，应用本发明的技术方案能够解决现有风阻制动装置存在多为单向制动、装置结构较大，安装不方便、制动力的大小不能无极调整的问题。

基于上述理由本发明可在铁路车辆的制动等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的风阻双向制动装置的开启时整体结构示意图。

图2为本发明的风阻双向制动装置的开启时正视图。

图3为本发明的风阻双向制动装置开启时左视图。

图4为本发明的风阻双向制动装置开启时俯视图。

图5为本发明的风阻双向制动装置闭合正视图。

图6为本风阻双向制动装置的开启状态立体图。

图7为本发明的风阻双向制动装置的电磁锁正视图。

图8为本发明的风阻双向制动装置的电磁锁左视图。

图9为本发明的风阻双向制动装置的电磁锁立体图。

图10为本发明的风阻双向制动装置闭合时的示意图。

图11为本发明的风阻双向制动装置开启时的正视图。

图12为本发明车顶安装激光传感器示意图。

图13为本发明的风阻双向制动装置车顶安装激光传感器示意图。

图中：1、箱体；2、导轨连接器；3、风阻板；4、电磁锁；5、销轴Ⅰ；6、销轴Ⅱ；7、第三级活塞杆；8、液压油油缸；9、第二级活塞杆；10、第一级活塞杆；11、转轴；12、螺栓Ⅰ；13、螺栓Ⅱ；14、导轨；15、空调导流罩；16、受电弓；17、风阻双向制动装置；18、光源；19、激光接收器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

现有的风阻制动装置存在如下问题：多为单向制动、装置结构较大，安装不方便、制动力的大小不能无极调整。为克服这些问题，现提供一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速动车组双向风阻制动装置，并进一步简化制动装置本身的结构并提高制动效果。

如图所示，本发明提供了一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，为应用于高速列车的一种多级液压驱动及电磁锁控制的风阻制动装置。

所述多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，为安装于列车顶部外侧的外置式风阻制动装置或安装于列车车顶内部的内置式风阻制动装置；所述制动装置包括：两块风阻板3、开锁机构、箱体1以及安装在箱体1上的驱动机构和导轨机构，箱体1安装于列车顶部外侧或安装于列车车顶内部，驱动机构通过开锁机构与风阻板3相连，用于驱动风阻板3转动实现风阻板3的开启和关闭，两块风阻板3各与一个导轨机构相连，风阻板3转动的同时在导轨机构上进行移动；两块风阻板3制动的开启方向相反，制动时根据制动方向开启其中一块风阻板，可实现车辆无论向哪个方向行驶风阻制动装置都可以制动。

作为优选的实施方式，所述驱动机构为多级液压系统驱动，采用多级液压油泵，多级液压油泵包括液压油油缸8以及连接在液压油油缸8上的多级活塞杆，液压油油缸8安装在箱体1上，顶部活塞杆(第一级活塞杆10)与开锁机构相连，开锁机构随活塞杆的伸缩运动进行上下运动，为整个机构提供动力。

作为优选的实施方式，所述开锁机构为电磁锁4，电磁锁4包括电磁锁外壳以及安装在电磁锁外壳内的弹簧、电磁铁和销轴，电磁锁外壳与驱动机构固定连接(即与第一级活塞杆10固定连接)，电磁铁的两端分别通过弹簧与一个销轴连接，电磁铁通电驱动销轴运动以插入风阻板3的轴孔(即轴孔Ⅰ)中，电磁锁4通过销轴与风阻板3进行转动连接；所述电磁锁4的形状为圆柱形。

作为优选的实施方式，所述导轨机构包括导轨14和两组导轨连接器2，导轨14固定在箱体1内，两组导轨连接器2分别套在导轨14两侧，导轨14和导轨连接器2均位于在风阻板3启闭侧；两块风阻板3分别与两组导轨连接器2通过转轴11(销轴)进行转动连接，导轨连接器2在导轨14上进行平移运动。为了确保风阻板3闭合时可以与车顶贴合，故安装激光传感器(包括光源18、激光接收器19)，激光传感器与整个装置的控制系统相连接，当风阻板3闭合到盖住光源18时，整个风阻制动装置与电源断开连接，风阻板3停止下降保证风阻板3与车顶贴合。

作为优选的实施方式，所述导轨机构中设有两根导轨14和四个导轨连接器2，每个导轨14的两侧各设置一个导轨连接器2，每块风阻板与同侧两个导轨连接器2相连，导轨14形状为圆柱体(截面形状为圆柱形)，导轨14由不锈钢制成，导轨14表面进行抛光处理并且涂有润滑脂让其表面光滑。

作为优选的实施方式，所述箱体1固定嵌入于列车顶部，由铝合金制成，以减小箱体1重量；箱体1上设有四个支座，四个支座焊接在箱体1上，四个支座分布在箱体1的宽边上，每个宽边上设置两个支座并且按一定的距离进行分布；每个支座上各设有一个圆孔，用于安装导轨机构(两根导轨14安装在四个支座上)；箱体1中心设有四个螺栓孔，螺栓孔按照正方形进行分布，用于固定驱动机构(用以固定多级油缸的底座)。

作为优选的实施方式，所述风阻板3由铝合金制成，风阻板3的一端设有一个轴孔Ⅰ(销轴孔)，轴孔Ⅰ用于连接开锁机构(电磁锁4的销轴，销轴可以在销轴孔里进行伸缩)，风阻板3的另一端设有两个轴孔Ⅱ，用于连接导轨机构(安装导轨连接器2)。

作为优选的实施方式，所述风阻板3与箱体1底板的夹角为0-75°，可实现风阻板3在0-75°内任意角度的开启。

作为优选的实施方式，当整个制动装置关闭时，两块风阻板3之间具有一厘米的缝隙，用于实现风阻板3开启时两块风阻板3不会产生干涉影响；整套风阻制动装置闭合时，风阻板3紧密贴合在车顶，不会给列车正常运行时带来不必要的阻力。

本发明还提供了一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置的工作方法，包括如下步骤：

在列车行驶工程中，需要制动时，由箱体1固定的多级液压油泵(多级液压油缸)开始伸缩，多级活塞杆中的多个活塞杆伸出，推动安装于电磁锁4上的风阻板3，风阻板3另一端连接的导轨连接器2在导轨14上进行移动，风阻板3升起，升起的风阻板3与列车车体顶板成一定角度，从而阻止车体外侧气流的流动产生空气阻力，使列车获得风阻制动力；

当列车反方向运行时，安装于多级液压油泵(多级液压缸)一端的电磁锁4一端的销轴伸出与风阻板3的轴孔相连，可推动安装于导轨连接器2上的风阻板3的另一侧迎风伸出列车车体并与车体顶板或侧墙板成一定角度，从而阻止车体外侧气流的流动，产生空气阻力，使列车获得风阻制动力；

当制动需要停止时，司机操控触屏电脑接收到关闭的信号，整个制动装置开始下降，直至与车顶贴合。

实施例1

如图1-13所示，一种多级液压驱动及电磁锁控制高速动车组双向风阻制动装置，包括相邻的两个风阻制动单元，每个所述风阻制动单元包括各自的风阻板，制动装置安装于列车的顶部外侧(外置式风阻制动装置)或安装于所述车顶内部(内置式风阻制动装置)，风阻板安装于转轴上并绕各自转轴转动进行启闭。通过采用多级液压系统驱动，减小驱动结构，增强安装的便利性。风阻制动单元具体包括风阻板、箱体、导轨连接器、多级液压油泵、电磁锁、圆柱形导轨等，箱体用于安装在列车的顶部，导轨、多级液压油缸安装于箱体上。箱体材料由铝合金构成，以减小箱体重量。箱体嵌入于列车顶部，内含驱动机构(多级液压油泵)、开锁机构(自锁机构)、导轨机构。多级液压油泵(多级液压油缸)的两端分别与电磁锁和箱体通过螺栓连接，电磁锁固定在多级液压油缸上，可随多级液压油缸上下运动，为整个机构提供动力。电磁锁用以锁定两块风阻板的相对位置和角度，当司机开启制动装置时驱动机构推动电磁锁，电磁继电器接通电源，电磁锁一端的销轴插入风阻板的轴孔里，带动风阻板，此时多级液压油缸开始上升并带动电磁锁上升，进而带动风阻板开启。风阻板另一端通过销轴(转轴)与导轨连接器进行连接，且可以绕着销轴进行旋转，当连接着电磁锁一端的风阻板上升时，另一端开始绕着销轴进行旋转，带动着导轨连接器在导轨上进行平移运动，导轨连接器安装在箱体的导轨上可在导轨上左右进行平移。当制动需要停止时，司机操控触屏电脑液压系统接收到关闭的信号整个液压系统开始下降到与车顶贴合，当整个系统关闭时，两块风阻板之间会有一厘米的缝隙来保持以达到风阻板开启时两块风阻板不会产生干涉影响。多级液压油缸采用四级，使整体制动装置的结构更加紧凑，以解决高速列车车顶空间狭小的问题。将油缸分级后更容易安装在车顶上，且不高于车顶，从而使整个装置不会有限高问题。整套风阻制动装置闭合时，风阻板紧密贴合在车顶，不会给列车正常运行时带来不必要的阻力。为了确保风阻板闭合时可以与车顶贴合，故安装激光传感器(包括光源、激光接收器)，激光传感器与整个装置的控制系统相连接，当风阻板闭合到盖住光源时，整个风阻制动装置与电源断开连接，风阻板停止下降保证风阻板与车顶贴合。

本实施例中，箱体固定嵌入列车顶部，箱体上有四个支座，四个支座焊接在箱体上，四个支座分布在箱体的宽边上，每个宽边上有两个并且按一定的距离进行分布。这四个支座中每个支座上都有一个圆孔，两根导轨安装在四个支座上。箱体中心有四个螺栓孔，螺栓孔按照正方形进行分布，用以固定多级液压油缸的底座。

本实施例中，驱动机构为多级液压系统驱动，即采用多级液压油缸，该多级液压油缸由一个油缸和三个活塞杆组成，是整个装置的驱动机构，多级液压油缸底座通过四个螺栓固定在箱体中心。多级液压油缸的第一级活塞杆一端上有一个正方形固定座，固定座上有四个均匀分布的螺栓孔，电磁锁通过螺栓呈正方形固定，进而与第一级活塞杆相连接。

本实施例中，风阻板是由铝合金制成，风阻板的一端有一个销轴孔Ⅰ，此销轴孔Ⅰ是用来连接电磁锁一端的销轴，销轴可以在销轴孔Ⅰ里进行伸缩，风阻板的另一端有两个轴孔用于安装导轨连接器(风阻板的转轴连接到导轨连接器上)。

本实施例中，该制动装置上共有两根导轨，导轨形状为圆柱体，导轨由不锈钢制成，导轨表面进行抛光处理并且涂有润滑脂让其表面光滑。

本实施例中，电磁锁的底部固定在多级液压油缸的第一级活塞杆上，电磁锁的形状为圆柱形，内部含有电磁铁、销轴、线路等。电磁锁的两端都含有销轴用于连接两块风阻板。

本实施例中，箱体上设置有两块风阻板，两块风阻板制动的开启方向相反，从而可实现车辆无论向哪个方向行驶都可以制动。

本实施例中，风阻板与箱体的底板夹角为0-75°，即可以实现风阻板在0-75°内任意角度的开启。

实施例2

一种应用于高速列车的多级液压驱动及电磁锁控制双向风阻制动装置，在高速列车的车厢顶部外表面安装若干组本风阻双向制动装置17，利用空气阻力实现列车制动。本发明包括风阻板、箱体，箱体固定嵌入于列车顶部，箱体内包括驱动机构、开锁机构、导轨机构，具体包括导轨连接器、多级液压系统、电磁锁等。驱动机构(多级液压系统)的两端分别与电磁锁和箱体通过螺栓连接；风阻板通过销轴与导轨连接器进行连接；导轨连接器安装在箱体上安装的导轨上，电磁锁两端有可以伸缩的销轴，风阻板的内表面为风阻板合上后收于车顶内部的面，驱动机构推动电磁锁且电磁锁一端的销轴插入风阻板的轴孔，以控制整套装置的开启和闭合。

本发明使高速行驶的列车在需要常用制动或者紧急制动时，通过四级液压驱动，使结构更紧凑，以减少安装所需空间，通过电磁锁精准控制和锁定风阻板的开启角度与位置，实现风阻板0-75°内任意角度的开启，利用气流产生的风阻板迎风面和背风面压差阻力作为常用制动的主要制动力和紧急制动的辅助制动力，从而避免制动盘制动带来的摩擦损耗和对钢轨的磨耗，提高常用制动时旅客的舒适性；缩短紧急制动的制动距离，以提高列车运行的安全性。本发明装置中的制动力由气动阻力组成，不产生污染，不额外消耗能源，结构简单、安装与维护简便，可以满足常用制动、紧急制动状态下的制动需要，解决现有高速列车风挡风阻制动装置的不足，为高速列车安全制动提供更可靠的辅助。

本实施例中，开锁机构包括电磁锁4。通过采用电磁锁，通过电磁锁精准控制和锁定风阻板的开启角度与位置。电磁锁4中包括弹簧、电磁铁、销轴以及电磁锁外壳。当制动装置闭合时电磁锁两端的销轴插入风阻板3的轴孔里，此时制动装置为闭合状态，当需要制动时，电磁锁4通电，电磁锁内部的电磁铁将会产生磁力吸住里面的磁铁，磁铁被吸住时磁铁会向一端运动，带动销轴运动，以达到自动解锁功能。

本实施例中，导轨机构包括导轨14和导轨连接器2，导轨14固定在制动装置的箱体1内，导轨连接器2套在导轨14上。导轨14及导轨连接器2都设于在风阻板3启闭侧。所述风阻板3与所述的导轨连接器2通过转轴进行连接。

具体地，如图1至图4所示的一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车双向风阻制动装置，包括风阻板3，风阻板3一端通过转轴11与导轨连接器2进行连接，导轨连接器2安装在导轨14上并且在导轨上左右移动，导轨14安装于箱体1上，多级液压油缸一端与箱体1相连，另一端与电磁锁4相连，电磁锁4两端通过销轴Ⅰ5和销轴Ⅱ6分别与两块风阻板的轴孔相连，该结构为关于多级液压油缸中心线对称，另一部分与上述相同。本实施例中，多级液压油缸为四级液压缸，包括液压油油缸8、中间的三个活塞杆(一级活塞杆7、二级活塞杆9和三级活塞杆10)以及活塞杆上端连接电磁锁4的下端。箱体1外加或内置安装于高速动车组车顶；多级液压油缸与箱体1通过螺栓Ⅱ13进行连接，多级液压油缸通过螺栓Ⅰ12连接于电磁锁4，通过多级液压油缸带动电磁锁4进行上下移动，然后风阻板3通过导轨连接器在导轨上进行左右移动。箱体1上固设有导轨14，导轨14穿设于箱体的支座上。

整个系统采用单片机控制(可编程控制系统)和电磁继电器司机室安装简单的可触屏智能电脑。

本发明通过将两个风阻制动单元中的转轴连接以实现两块风阻板沿相反的轴转方向启闭。当列车运行方向不同时则开启不同的风阻板(一块风阻板开启，则另一块则闭合)，从而可实现车辆无论向哪个方向行驶都可以制动。

本实施例中，多级液压油缸是风阻板开启的动力来源；风阻板收回时平行于车体，外加式板架的风阻板与车体表面平行，内置式板架的风阻板可与车体表面贴合，内置式的风阻板在非使用状态下收回藏于车体侧墙内，风阻板可与车体平面严密贴合，不影响高速动车组整体外观效果及空气动力学性能；风阻板与列车行进方向形成的展开角可在0-75°范围内调整。

在列车行驶工程中，需要制动时，由箱体固定的多级液压油缸的开始伸缩，三个活塞杆伸出，推动安装于电磁锁的风阻板，风阻板的另一端的导轨连接器在导轨上进行移动，风阻板升起，升起的风阻板与车体顶板成一定角度，从而阻止车体外侧气流的流动产生空气阻力，使列车获得风阻制动力。当列车反方向运行时，安装于多级液压缸一端的电磁锁的一端的转轴伸出与风阻板的轴孔相连，可推动安装于导轨连接器上的风阻板的另一侧迎风伸出车体并与车体顶板或侧墙板成一定角度，从而阻止车体外侧气流的流动，产生空气阻力，使列车获得风阻制动力。

本发明的双向风阻制动装置，用于固定编组、两端均设有驾驶室，无需掉头即可进行换端操作的双向行驶高速动车组；与传统的高速动车组风阻制动装置不同，本发明所提供的风阻制动装置可以根据高速动车组行进的方向不同，而采用与行进方向一致的展开方式，从而使用一套装置即可进行双向制动，不仅在高速动车组向前行驶施加制动时可以使用，反向行驶时也可使用。

本发明的双向风阻制动装置，可外加或内置安装于高速动车组动车及拖车车辆的车顶或者安装于车体侧面，安装在侧墙上时，需两侧对称布置；该装置非使用状态收回并平行于车体，外加式风阻板可与车体表面平行，内藏式风阻板可与车体表面贴合，不影响高速动车组整体外观效果。该风阻制动装置结构简单，维修方便，无摩擦、无磨耗、无污染，使用风能这种清洁能源作为工作介质，不依赖于轮轨黏着力，在高速动车组超过300km/h的速度运行时使用制动效果更加明显。

本发明的双向风阻制动装置安装在高速列车车顶时要进行合理的布置，因为高速列车车顶上安装很多关键设备如受电弓16、空调导流罩15等，安装风阻制动装置时要考虑这些关键设备既要不影响受电弓16接触电网也不要影响空调导流罩15的位置所以要进行合理分布，高速列车一般采用八车编制，头车、尾车采用三组风阻双向制动装置17布置，中间车采用五组风阻双向制动装置17布置，如图10和图11所示。

整个系统采用单片机控制(可编程控制系统)和电磁继电器司机室安装简单的可触屏智能电脑。电磁继电器安装整个单片机回路中，分为继电器1和继电器2，继电器1、2分别控制电磁锁的两端的销轴。

单片机C语言编程控制液压系统开关指令如下：

#include<reg51.h>

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

void delay(uint)；

void main()

{

司机在驾驶室里控制可触屏电脑即可控制整个制动系统的开启与闭合。

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。

Claims (10)

1.一种多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，所述制动装置为安装于列车顶部外侧的外置式风阻制动装置或安装于列车车顶内部的内置式风阻制动装置；

所述制动装置包括：两块风阻板(3)、开锁机构、箱体(1)以及安装在箱体(1)上的驱动机构和导轨机构，箱体(1)安装于列车顶部外侧或安装于列车车顶内部，驱动机构通过开锁机构与风阻板(3)相连，用于驱动风阻板(3)转动实现风阻板(3)的开启和关闭，两块风阻板(3)与导轨机构相连，风阻板(3)转动的同时在导轨机构上进行移动；两块风阻板(3)制动的开启方向相反。

2.根据权利要求1所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，所述驱动机构为多级液压系统驱动，采用多级液压油泵，多级液压油泵包括液压油油缸(8)以及连接在液压油油缸(8)上的多级活塞杆，液压油油缸(8)安装在箱体(1)上，顶部活塞杆与开锁机构相连，开锁机构随活塞杆的伸缩运动进行上下运动。

3.根据权利要求1或2所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，所述开锁机构为电磁锁(4)，电磁锁(4)包括电磁锁外壳以及安装在电磁锁外壳内的弹簧、电磁铁和销轴，电磁锁外壳与驱动机构固定连接，电磁铁的两端分别通过弹簧与一个销轴连接，电磁铁通电驱动销轴运动以插入风阻板(3)的轴孔中，电磁锁(4)通过销轴与风阻板(3)进行转动连接；所述电磁锁(4)的形状为圆柱形。

4.根据权利要求1所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，所述导轨机构包括导轨(14)和两组导轨连接器(2)，导轨(14)固定在箱体(1)内，两组导轨连接器(2)分别套在导轨(14)两侧，导轨(14)和导轨连接器(2)均位于在风阻板(3)启闭侧；两块风阻板(3)分别与两组导轨连接器(2)通过转轴(11)进行转动连接，导轨连接器(2)在导轨(14)上进行平移运动。

5.根据权利要求4所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，所述导轨机构中设有两根导轨(14)和四个导轨连接器(2)，每个导轨(14)的两侧各设置一个导轨连接器(2)，每块风阻板与同侧两个导轨连接器(2)相连，导轨(14)形状为圆柱体，导轨(14)由不锈钢制成，导轨(14)表面进行抛光处理并且涂有润滑脂。

6.根据权利要求1所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，所述箱体(1)固定嵌入于列车顶部，由铝合金制成；箱体(1)上设有四个支座，四个支座焊接在箱体(1)上，四个支座分布在箱体(1)的宽边上，每个宽边上设置两个支座并且按一定的距离进行分布；每个支座上各设有一个圆孔，用于安装导轨机构；箱体(1)中心设有四个螺栓孔，螺栓孔按照正方形进行分布，用于固定驱动机构。

7.根据权利要求1所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，所述风阻板(3)由铝合金制成，风阻板(3)的一端设有轴孔Ⅰ，用于连接开锁机构；风阻板(3)的另一端设有两个轴孔Ⅱ，用于连接导轨机构。

8.根据权利要求1或7所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，所述风阻板(3)与箱体(1)底板的夹角为0-75°，可实现风阻板(3)在0-75°内任意角度的开启。

9.根据权利要求8所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置，其特征在于，当整个制动装置关闭时，两块风阻板(3)之间具有一厘米的缝隙，用于实现风阻板(3)开启时两块风阻板(3)不会产生干涉影响；整套风阻制动装置闭合时，风阻板(3)紧密贴合在车顶；

所述箱体(1)上安装有激光传感器，激光传感器包括光源(18)和激光接收器(19)，当风阻板(3)闭合到盖住光源(18)时，整个风阻制动装置与电源断开连接，风阻板(3)停止下降，保证风阻板(3)与车顶的贴合。

10.一种如权利要求1-9任意一项权利要求所述的多级液压驱动及电磁锁控制的高速列车风阻制动装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

在列车行驶工程中，需要制动时，由箱体(1)固定的多级液压油泵开始伸缩，多级活塞杆中的多个活塞杆伸出，推动安装于电磁锁(4)上的风阻板(3)，风阻板(3)另一端连接的导轨连接器(2)在导轨(14)上进行移动，风阻板(3)升起，升起的风阻板(3)与列车车体顶板成一定角度，从而阻止车体外侧气流的流动产生空气阻力，使列车获得风阻制动力；

当列车反方向运行时，安装于多级液压油泵一端的电磁锁(4)一端的销轴伸出与风阻板(3)的轴孔相连，可推动安装于导轨连接器(2)上的风阻板(3)的另一侧迎风伸出列车车体并与车体顶板或侧墙板成一定角度，从而阻止车体外侧气流的流动，产生空气阻力，使列车获得风阻制动力。

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