CN202175053U

CN202175053U - 一种高速列车车翼装置

Info

Publication number: CN202175053U
Application number: CN2011202949925U
Authority: CN
Inventors: 张树祥; 龚国政; 李青; 许瑞飞
Original assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Current assignee: Xian Aircraft Design and Research Institute of AVIC
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2021-08-15

Abstract

本实用新型属于高速列车技术领域，涉及一种高速列车的车翼装置。其特征在于，在车厢[1]的顶部间隔并平行安装有2～4个结构相同的车翼机构[2]，同时，在车厢[1]的顶部安装有对车翼机构[2]进行联动操纵的操纵机构。车翼机构[2]由车翼组件[3]和两个支架组件组成；车翼组件[3]由车翼、摇臂[12]、锁紧销[9]和紧固螺母[11]组成。操纵机构由两个气缸[6]、连接板[13]、钢索[5]和两个固定座[6a]组成。本实用新型能在高速列车运行和制动时，充分利用高速气流的能量产生升力或者阻力，从而减小能源消耗，缩短制动距离；同时，简化了结构，降低了成本，并保证了多个飞行翼动作的一致性。

Description

一种高速列车车翼装置

技术领域

本实用新型属于高速列车技术领域，涉及一种高速列车的车翼装置。

背景技术

目前的高速列车运行速度最高可达350Km/h，给列车的短距离应急制动造成很大困难。我国行驶速度300Km/h的高速列车的制动距离大于1000m。由于高速列车运行时相对风速可达400Km/h以上，这种高速气流蕴含有巨大能量，但是高速列车的车厢上面没有安装任何翼面，因此，高速气流的能量在高速列车运行和制动时都未得到利用，造成能量浪费。现在有一种在高速列车车厢顶部装减速板的方案，减速板紧贴车厢顶部，当需要制动时，减速板向上张开，利用空气阻力把车厢压回地面，而使列车减速。其缺点是：减速板是一块平板，不能产生升力，导致功能单一；同时减速板不能双向使用，每节车厢需要安装两套减速板，使结构复杂，成本上升。中国专利申请“火车提速装置”(申请号200810160585.8)在车厢顶部安装前后可转动的飞行翼，前进时仰角，产生升力，制动时俯角，利用空气阻力制动。但是，该专利未给出翼型结构。其缺点是：第一、飞行翼在前进时仰角容易导致升力过大，对列车不安全，同时会使列车阻力增大，消耗能源；第二、这种飞行翼也不能双向使用，每节车厢同样需要安装两套减速板，使结构复杂，成本上升。第三、该飞行翼采用单独操纵方案，使操纵机构复杂，而且难以保证多个飞行翼动作的一致性。

发明内容

本实用新型的目的是：提出一种高速列车车翼装置，以便在高速列车运行和制动时，利用高速气流的能量产生升力或者阻力，达到减小能源消耗、缩短制动距离的目的；同时，简化结构，降低成本，并保证多个飞行翼动作的一致性。

本实用新型的技术解决方案是：

(1)在车厢1的顶部间隔并平行安装有2～4个结构相同的车翼机构2，同时，在车厢1的顶部安装有对车翼机构2进行联动操纵的操纵机构；

(2)车翼机构2由车翼组件3和两个支架组件组成；车翼组件3由车翼、摇臂12、锁紧销9和紧固螺母11组成；

①车翼由蒙皮3a、翼轴3b和翼体3c组成，蒙皮3a覆盖在翼体3c的外表面上，翼轴3b沿翼展贯通翼体3c并与翼体3c连接为整体，翼轴3b的两端长出翼体3c的两端，在翼轴3b的两端有外螺纹，紧固螺母11拧在上述外螺纹上，摇臂12上端的翼轴孔套在翼轴3b上并保持间隙配合，在摇臂12上端翼轴孔的侧壁上有径向贯通的锁紧销孔，在翼轴3b上与上述锁紧销孔对应的位置有盲孔，锁紧销9压进摇臂12上的锁紧销孔和翼轴3b上的盲孔内，将翼轴3b与摇臂12连接为一体，摇臂12的轴线与车翼的弦线垂直；

②车翼沿翼展方向各个翼形剖面的形状相同，翼形剖面的轮廓形状是由上弧线、下弧线、前缘弧线和后缘弧线围成的外凸的封闭曲线，上弧线是半径为R1的圆弧线，下弧线是半径为R2的圆弧线，前缘弧线和后缘弧线是半径为R3的圆弧线，前缘弧线分别与上弧线和下弧线的前缘相切，后缘弧线4分别与上弧线1和下弧线2的后缘相切；

③支架组件由支板4、内垫圈7、轴瓦8、外垫圈9和两个限位销15组成；支板4的下端固定在车厢1的顶部，两个支板4分别位于车厢1宽度方向的两侧，在支板4的上部有一个轴孔，轴瓦8固定安装在上述轴孔内，翼轴3b插入轴瓦8的内孔并保持间隙配合，内垫圈7套在翼轴3b上，位于车翼的端面与轴瓦8的内端面之间，外垫圈9套在翼轴3b上，位于轴瓦8的外端面与摇臂4的内表面之间，紧固螺母11将摇臂4压紧；在支板4的板面上，摇臂4的前后两侧各固定一个限位销15，当摇臂4位于两个限位销15的中间位置时，车翼的迎角为0°，当摇臂4向前转动到与前面的限位销15贴合位置时，车翼的迎角为30°，当摇臂4向后转动到与后面的限位销15贴合位置时，车翼的迎角为-30°；

(3)操纵机构由两个气缸6、连接板13、钢索5和两个固定座6a组成；两个固定座6a分别固定在车厢1顶部的前后两端，两个气缸6的固定端通过铰链分别与两个固定座6a连接，连接板13是一个水平放置的板件，在连接板13的中间有一个铰链轴孔，摇臂12的下端有带轴孔的摇臂耳片，连接板13插入上述摇臂耳片之间，通过摇臂铰链轴将摇臂12的下端与连接板13的中部形成铰链连接，在连接板13的前后两端各有一个带轴孔的耳片，位于车厢前部的气缸6的活塞杆与相邻的车翼机构2的连接板13之间、相邻两个车翼机构2的连接板13之间以及位于车厢后部的气缸6的活塞杆与相邻的车翼机构2的连接板13之间都通过钢索5两端的带耳环接头14和销轴组件18将钢索5的两端与活塞杆或者与连接板13的耳片形成铰链连接；当车厢前部气缸的活塞杆位于收进的极限位置时，车厢后部气缸的活塞杆位于伸出的极限位置，此时所有的车翼迎角为30°；当车厢前部气缸和车厢后部气缸的活塞杆都处于中立位置时，所有的车翼迎角为0°；当车厢前部气缸的活塞杆位于伸出的极限位置时，车厢后部气缸的活塞杆位于收进的极限位置，此时所有的车翼迎角为-30°。

本实用新型的优点是：能在高速列车运行和制动时，充分利用高速气流的能量产生升力或者阻力，从而减小能源消耗，缩短制动距离；同时，简化了结构，降低了成本，并保证了多个飞行翼动作的一致性。

附图说明

图1是本实用新型整体结构原理示意图。

图2是的翼形剖面示意图。

图3是本实用新型中车翼机构的结构示意图。

图4是图3的A向视图。

图5是本实用新型中操纵机构的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图1至图5，

所说的车翼上弧线的半径R1＝450mm～550mm，下弧线的半径R2＝950mm～1050mm，前缘弧线和后缘弧线的半径R3＝10mm～30mm，车翼的翼展长度为2000mm～2500mm。

本实用新型的工作原理是：操纵机构中的气缸受车厢内部的气源和控制台操纵，当列车的运动方向为纸面的左方时，左方为前方。列车正常行驶时，车厢前部气缸和车厢后部气缸的活塞杆都处于中立位置时，所有的车翼迎角为0°，高速气流在车翼上产生向上的升力，升力与向下的车厢重力正好相反，抵消了部分重力对轨道的压力，摩擦力变小，车轮与钢轨间的磨损减小。当列车紧急制动时，车厢前部气缸的活塞杆位于伸出的极限位置，车厢后部气缸的活塞杆位于收进的极限位置，此时所有的车翼迎角为-30°，高速气流在车翼上产生阻力，骤然增加了列车迎面的空气阻力，同时产生负升力，向下压车厢，结合其他的制动方法，可很快将列车速度降下来，减小了刹车片磨损，延长了刹车片寿命，并大大节省了制动能量。

如果列车反向行驶，正常行驶时，所有的车翼迎角仍保持0°。当列车紧急制动时，车厢前部气缸的活塞杆位于收进的极限位置，车厢后部气缸的活塞杆位于伸出的极限位置，此时所有的车翼迎角为30°，高速气流在车翼上产生阻力。

实施例1

车翼翼形剖面的参数为：上弧线1的半径R1＝500mm，下弧线2的半径R2＝1000mm，右弧线3和左弧线4的半径R3＝15mm，车翼的翼展长度为2000mm。经计算机模拟试验，单块车翼在列车速度为350km/h时，升力达到1100kg，阻力只有15kg。若每节车厢安装3块车翼，则有3000kg以上的升力，45kg阻力。一般车厢自重7000kg，车翼产生的升力抵消将近一半的车厢重量，使摩擦力减小一半，可以节省近50％能源。当列车需要应急制动时，设列车总长度为200m，本实用新型车翼可产生近30％的阻力增量，以及接近一节车厢7000kg自重的压力，大幅度节省了制动能量消耗。

下面给出本实用新型另外两个实施例中翼弦剖面的参数。

实施例2，上弧线1的半径R1＝450mm，下弧线径2的半R2＝1050mm，右弧线3和左弧线4的半径R3＝10mm，车翼的翼展长度为2500mm。

实施例3，上弧线1的半径R1＝550mm，下弧线2的半径R2＝950mm，右弧线3和左弧线4的半径R3＝30mm，车翼的翼展长度为2200mm。

Claims

1.一种高速列车车翼装置，其特征在于，

(1)在车厢[1]的顶部间隔并平行安装有2～4个结构相同的车翼机构[2]，同时，在车厢[1]的顶部安装有对车翼机构[2]进行联动操纵的操纵机构；

(2)车翼机构[2]由车翼组件[3]和两个支架组件组成；车翼组件[3]由车翼、摇臂[12]、锁紧销[9]和紧固螺母[11]组成；

①车翼由蒙皮[3a]、翼轴[3b]和翼体[3c]组成，蒙皮[3a]覆盖在翼体[3c]的外表面上，翼轴[3b]沿翼展贯通翼体[3c]并与翼体[3c]连接为整体，翼轴[3b]的两端长出翼体[3c]的两端，在翼轴[3b]的两端有外螺纹，紧固螺母[11]拧在上述外螺纹上，摇臂[12]上端的翼轴孔套在翼轴[3b]上并保持间隙配合，在摇臂[12]上端翼轴孔的侧壁上有径向贯通的锁紧销孔，在翼轴[3b]上与上述锁紧销孔对应的位置有盲孔，锁紧销[9]压进摇臂[12]上的锁紧销孔和翼轴[3b]上的盲孔内，将翼轴[3b]与摇臂[12]连接为一体，摇臂[12]的轴线与车翼的弦线垂直；

②车翼沿翼展方向各个翼形剖面的形状相同，翼形剖面的轮廓形状是由上弧线、下弧线、前缘弧线和后缘弧线围成的外凸的封闭曲线，上弧线是半径为R1的圆弧线，下弧线是半径为R2的圆弧线，前缘弧线和后缘弧线是半径为R3的圆弧线，前缘弧线分别与上弧线和下弧线的前缘相切，后缘弧线[4]分别与上弧线[1]和下弧线[2]的后缘相切；

③支架组件由支板[4]、内垫圈[7]、轴瓦[8]、外垫圈[9]和两个限位销[15]组成；支板[4]的下端固定在车厢[1]的顶部，两个支板[4]分别位于车厢[1]宽度方向的两侧，在支板[4]的上部有一个轴孔，轴瓦[8]固定安装在上述轴孔内，翼轴[3b]插入轴瓦[8]的内孔并保持间隙配合，内垫圈[7]套在翼轴[3b]上，位于车翼的端面与轴瓦[8]的内端面之间，外垫圈[9]套在翼轴[3b]上，位于轴瓦[8]的外端面与摇臂[4]的内表面之间，紧固螺母[11]将摇臂[4]压紧；在支板[4]的板面上，摇臂[4]的前后两侧各固定一个限位销[15]，当摇臂[4]位于两个限位销[15]的中间位置时，车翼的迎角为0°，当摇臂[4]向前转动到与前面的限位销[15]贴合位置时，车翼的迎角为30°，当摇臂[4]向后转动到与后面的限位销[15]贴合位置时，车翼的迎角为-30°；

(3)操纵机构由两个气缸[6]、连接板[13]、钢索[5]和两个固定座[6a]组成；两个固定座[6a]分别固定在车厢[1]顶部的前后两端，两个气缸[6]的固定端通过铰链分别与两个固定座[6a]连接，连接板[13]是一个水平放置的板件，在连接板[13]的中间有一个铰链轴孔，摇臂[12]的下端有带轴孔的摇臂耳片，连接板[13]装在上述摇臂耳片之间，通过摇臂铰链轴将摇臂[12]的下端与连接板[13]的中部形成铰链连接，在连接板[13]的前后两端各有一个带轴孔的耳片，位于车厢前部的气缸[6]的活塞杆与相邻的车翼机构[2]的连接板[13]之间、相邻两个车翼机构[2]的连接板[13]之间以及位于车厢后部的气缸[6]的活塞杆与相邻的车翼机构[2]的连接板[13]之间都通过钢索[5]两端的带耳环接头[14]和销轴组件[18]将钢索[5]的两端与活塞杆或者与连接板[13]的耳片形成铰链连接；当车厢前部气缸的活塞杆位于收进的极限位置时，车厢后部气缸的活塞杆位于伸出的极限位置，此时所有的车翼迎角为30°；当车厢前部气缸和车厢后部气缸的活塞杆都处于中立位置时，所有的车翼迎角为0°；当车厢前部气缸的活塞杆位于伸出的极限位置时，车厢后部气缸的活塞杆位于收进的极限位置，此时所有的车翼迎角为-30°。

2.根据权利要求1所述的高速列车车翼装置，其特征在于，所说的车翼上弧线的半径R1＝450mm～550mm，下弧线的半径R2＝950mm～1050mm，前缘弧线和后缘弧线的半径R3＝10mm～30mm，车翼的翼展长度为2000mm～2500mm。