CN117841692A - 扭转臂杆、低噪声高速列车受电弓以及高速列车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扭转臂杆、低噪声高速列车受电弓以及高速列车，属于高速列车领域，扭转臂杆包括本体，本体的两端设置有预留连接段，本体中部设置有扭转段，扭转段和预留连接段的截面均为椭圆形，扭转段和预留连接段的截面长轴与来流方向平行。低噪声高速列车受电弓中的上臂杆和下笔杆采用扭转臂杆的结构，高速列车包括低噪声高速列车受电弓，采用上述一种扭转臂杆、低噪声高速列车受电弓以及高速列车，在最大程度上保留高速列车受电弓的原始结构，有效降低高速列车受电弓在高速运行过程产生的噪声。

Description

扭转臂杆、低噪声高速列车受电弓以及高速列车

技术领域

本发明涉及高速列车技术领域，尤其是涉及一种扭转臂杆、低噪声高速列车受电弓以及高速列车。

背景技术

高速列车的运营时速已高达350km/h，随着高速列车速度的不断提高，低速时表现不突出的阻力问题和噪声问题逐渐凸显出来。研究表明，当高速列车速度超过250km/h运行时，气动阻力占据总阻力的80％，气动噪声也会超过轮轨噪声，占据高速列车噪声的主导地位。气动噪声将对列车乘客和铁路沿线居民造成耳感不适，也会造成铁路沿线结构设施的损坏，其中受电弓系统是高速列车气动噪声的主要产生区域之一。

受电弓是高速列车上至关重要的部件之一，其主要作用是将电网的高压电流传输到高速列车以供使用，为高速列车正常运行提供源源不断的动力，在高速列车运行时，受电弓大部分部件直接暴露在外界环境中，现有技术中采用截面为圆形或椭圆形的臂杆，与空气互相作用，产生极大的噪声。

发明内容

本发明的目的是提供一种扭转臂杆、低噪声高速列车受电弓以及高速列车，可以在最大程度上保留高速列车受电弓的原始结构，有效降低高速列车受电弓在高速运行过程产生的噪声。

为实现上述目的，本发明提供了一种扭转臂杆，包括本体，本体的两端设置有预留连接段，本体中部设置有扭转段，扭转段和预留连接段的截面均为椭圆形，扭转段和预留连接段的截面长轴与来流方向平行。

优选的，扭转段的扭转角度为1440°。

优选的，扭转段的扭转为均匀扭转。

优选的，扭转段和预留连接段的截面的长轴与短轴长度之比为1.5-2，本体从上到下的截面长轴和短轴均逐渐增大。

一种基于上述扭转臂杆的低噪声高速列车受电弓，包括底架、弓头和升降架，升降架包括通过铰接件连接的上臂杆和下臂杆，上臂杆与弓头相连接，下臂杆与底架相连接，上臂杆和下臂杆采用上述扭转臂杆。

优选的，所述升降架还包括上导杆和下导杆；

上导杆一端与弓头相连接，上导杆另一端与铰接件相连接；

下导杆一端与底架相连接，下导杆另一端与铰接件相连接。

优选的，底架包括架体，架体上设置有气囊和气囊前挡板，架体底部设置有支撑绝缘子；

弓头包括碳滑板支撑架，碳滑板支撑架上设置有碳滑板、平衡杆以及弓角。

一种高速列车，包括上述的低噪声高速列车受电弓。

因此，本发明采用上述结构的一种扭转臂杆、低噪声高速列车受电弓以及高速列车，具有以下有益效果：在高速运行时，扭转臂杆压力分布更不均匀，扭转臂杆表面压力分布呈现不连续性，上臂杆和下臂杆的表面压力波动更加剧烈，涡旋更易破碎，尾流区域难以有大尺度涡旋存在，从而降低噪声。

当运行速度为300km/h时，远场7.5m处声压级最大可降低6dB(A)，最大降幅为4.8％。远场25m处声压级可降低5dB(A)，最大降幅约4.4％。

运行速度为350km/h时，远场7.5m处声压级最大可降低约2dB(A)，最大降幅约1.6％。

运行速度为400km/h时，远场7.5m处声压级最大可降低约6dB(A)，最大降幅约5.5％。远场25m处声压级最大可降低5dB(A)，最大降幅约4.2％。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种低噪声高速列车受电弓的结构示意图；

图2为本发明扭转段示意图；

图3为现有技术原型杆件受电弓的结构示意图；

图4为E处截面图；

图5为现有技术椭圆杆件受电弓的结构示意图；

图6为F处截面图；

图7不同杆件形状受电弓在不同速度下的速度分布图；

图8不同杆件形状受电弓在不同速度下的压力分布图；

图9不同杆件形状受电弓在不同速度下的压力波动特性图；

图10不同杆件形状受电弓在不同速度下的涡量特性图；

图11不同杆件形状受电弓在不同速度下的拟序结构图；

图12车速300km/h时不同杆件形状受电弓等效连续A计权声压级频谱；

图13车速350km/h时不同杆件形状受电弓等效连续A计权声压级频谱

图14车速400km/h时不同杆件形状受电弓等效连续A计权声压级频谱；

图15车速300km/h时不同杆件形状受电弓在不同速度下的气动噪声指向特性图；其中(a)为yOz平面7.5m处声指向性曲线，(b)为xOz平面7.5m处声指向性曲线，(c)为xOy平面7.5m处声指向性曲线；

图16车速350km/h时不同杆件形状受电弓在不同速度下的气动噪声指向特性图；其中(a)为yOz平面7.5m处声指向性曲线，(b)为xOz平面7.5m处声指向性曲线，(c)为xOy平面7.5m处声指向性曲线；

图17车速400km/h时不同杆件形状受电弓在不同速度下的气动噪声指向特性图，其中(a)为yOz平面7.5m处声指向性曲线，(b)为xOz平面7.5m处声指向性曲线，(c)为xOy平面7.5m处声指向性曲线。

附图标记

1、底架；11、架体；12、气囊；13、气囊前挡板；14、支撑绝缘子；2、弓头；21、碳滑板支撑架；22、碳滑板；23、平衡杆；24、弓角；3、升降架；31、铰接件；32、上臂杆；33、下臂杆；34、上导杆；35、下导杆。

具体实施方式

实施例

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的实施方式作详细说明。

本实施例中：上臂杆32与下臂杆33尺寸数据如下表：

如图1所示，一种低噪声高速列车受电弓包括底架1、弓头2和升降架3，升降架3包括通过铰接件31连接的上臂杆32和下臂杆33，升降架3还包括上导杆34和下导杆35，上导杆34一端与弓头2相连接，上导杆34另一端与铰接件31相连接，下导杆35一端与底架1相连接，下导杆35另一端与铰接件31相连接。上臂杆32与弓头2相连接，下臂杆33与底架1相连接，底架1包括架体11，架体11上设置有气囊12和气囊前挡板13，架体11底部设置有支撑绝缘子14。如图2所示，上臂杆32和下臂杆33采用扭转臂杆，如图2所示。弓头2包括碳滑板支撑架21，碳滑板支撑架21上设置有碳滑板22、平衡杆23以及弓角24。

为了验证其效果，进行对照试验，对照组分别原型杆件和椭圆杆件，对照组结构如图3-6所示，本实施例为椭圆扭转形杆件。图7-11为不同杆件形状受电弓在不同速度下各种特征分布图，其从左到右分别为300km/h、350km/h以及400km/h的特征图，上方为截面为圆形的受电弓特征图，下方为本实施例受电弓特征图。图12-14为不同速度下不同杆件形状受电弓等效连续A计权声压级频谱。图15-图17为不同速度下不同杆件形状受电弓的气动噪声指向特性图。

截面为椭圆的本体扭转后，使得本实施例受电弓底部区域后方湍流流动与原型杆件相比更加平稳，绝缘子后方区域湍流流动有所平缓。

运行速度相同时，本实施例受电弓底部区域内涡旋强度较原型杆件受电弓有所减小。且底部区域的压力波动有所减小，涡旋强度也降低，其环状涡旋结构经过下臂杆后，涡旋结构破碎，形成更小尺度涡旋。

当运行速度为300km/h时，远场7.5m处声压级最大可降低6dB(A)，最大降幅为4.8％。远场25m处声压级可降低5dB(A)，最大降幅约4.4％。

运行速度为350km/h时，远场7.5m处声压级最大可降低约2dB(A)，最大降幅约1.6％。

运行速度为400km/h时，远场7.5m处声压级最大可降低约6dB(A)，最大降幅约5.5％。远场25m处声压级最大可降低5dB(A)，最大降幅约4.2％。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种扭转臂杆，其特征在于：包括本体，本体的两端设置有预留连接段，本体中部设置有扭转段，扭转段和预留连接段的截面均为椭圆形，扭转段和预留连接段的截面长轴与来流方向平行。

2.根据权利要求1所述的一种扭转臂杆，其特征在于：扭转段的扭转角度为1440°。

3.根据权利要求2所述的一种扭转臂杆，其特征在于：扭转段的扭转为均匀扭转。

4.根据权利要求3所述的一种扭转臂杆，其特征在于：扭转段和预留连接段的截面的长轴与短轴长度之比为1.5-2，本体从上到下的截面长轴和短轴均逐渐增大。

5.一种基于权利要求4所述的一种扭转臂杆的低噪声高速列车受电弓，包括底架和弓头，其特征在于：还包括升降架，升降架包括通过铰接件连接的上臂杆和下臂杆，上臂杆与弓头相连接，下臂杆与底架相连接，上臂杆和下臂杆采用权利要求4所述的扭转臂杆。

6.根据权利要求5所述的一种低噪声高速列车受电弓，其特征在于：所述升降架还包括上导杆和下导杆；

上导杆一端与弓头相连接，上导杆另一端与铰接件相连接；

下导杆一端与底架相连接，下导杆另一端与铰接件相连接。

7.根据权利要求6所述的一种低噪声高速列车受电弓，其特征在于：底架包括架体，架体上设置有气囊和气囊前挡板，架体底部设置有支撑绝缘子；

弓头包括碳滑板支撑架，碳滑板支撑架上设置有碳滑板、平衡杆以及弓角。

8.一种高速列车，其特征在于：包括权利要求7所述的低噪声高速列车受电弓。