铰链式空气动力制动装置

摘要

本发明提供了一种铰链式空气动力制动装置，所述制动装置设置于列车顶面的一个容纳空间中，所述制动装置包含翼身和驱动装置，所述翼身由沿列车车身长度方向排列的若干翼片单元组成，相邻所述翼片单元之间至少通过铰接相连，且铰接位置位于所述翼片单元靠近容纳空间顶面的一侧；所述容纳空间沿列车车身长度方向设置，尺寸不小于所述翼身，且所述容纳空间的末端设置有向上的第一出入口；所述驱动装置能够驱动所述翼片单元移动，使所述翼身的一部分翼片单元由所述第一出入口竖直向上从列车顶面伸出或收回至所述容纳空间中。本发明提供的铰链式空气动力制动装置，结构简单，稳定性好，使用灵活可靠。

权利要求

1.一种铰链式空气动力制动装置，其特征在于，所述制动装置设置于列车顶面的一个容纳空间中，所述制动装置包含翼身和驱动装置，所述翼身由沿列车车身长度方向排列的若干翼片单元组成，相邻所述翼片单元之间至少通过铰接相连，且铰接位置位于所述翼片单元靠近容纳空间顶面的一侧；所述容纳空间沿列车车身长度方向设置，尺寸不小于所述翼身，且所述容纳空间的末端设置有向上的第一出入口；所述驱动装置能够驱动所述翼片单元移动，使所述翼身的一部分翼片单元由所述第一出入口竖直向上从列车顶面伸出或收回至所述容纳空间中，所述容纳空间的前端设置有向上的第二出入口，所述驱动装置能够驱动所述翼片单元移动，使所述翼身的一部分翼片单元由所述第二出入口竖直向上从列车顶面伸出或收回至所述容纳空间中。

2.根据权利要求1所述的铰链式空气动力制动装置，其特征在于，所述翼片单元沿列车车身长度方向的纵截面为矩形。

3.根据权利要求1所述的铰链式空气动力制动装置，其特征在于，所述翼片单元沿列车车身长度方向的纵截面为三角形或等腰梯形。

4.根据权利要求3所述的铰链式空气动力制动装置，其特征在于，两个相邻所述翼片单元之间的铰接方式为，每个翼片单元顶部各设一个铰链结构，两个相邻铰链结构相连，且两个相邻铰链结构中间的竖直方向上设置移动伸缩构件，所述移动伸缩构件的底部与相邻的两个所述翼片单元的底部通过一根销轴连接。

5.根据权利要求4所述的铰链式空气动力制动装置，其特征在于，每两个相邻的所述销轴之间设置一支撑板。

6.根据权利要求1所述的铰链式空气动力制动装置，其特征在于，所述驱动装置为设置在所述容纳空间底部的棘轮，所述翼片单元底部配合所述棘轮设置有防滑凸块。

7.根据权利要求1所述的铰链式空气动力制动装置，其特征在于，所述驱动装置为设置在所述容纳空间底部的液压缸，所述液压缸的活塞杆与所述翼身的中部相连。

8.根据权利要求4所述的铰链式空气动力制动装置，其特征在于，所述驱动装置为设置在所述容纳空间底部的驱动链轮，所述驱动链轮与所述销轴啮合传动。

9.根据权利要求8所述的铰链式空气动力制动装置，其特征在于，所述驱动链轮单个设置在所述销轴的中部下方或成对设置在所述销轴的左右两侧下方。

说明书

铰链式空气动力制动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及铁路车辆，包括磁悬浮列车、高速电力机车及高速动车组等的制动装置，特别涉及一种基于空气动力学的列车制动装置。

背景技术

[0002] 随着列车运营速度的提高，安全问题将越来越受到人们的关注。而制动技术作为保障旅客生命安全的一道重要防线，越发受到重视。尤其是时速350km及以上的高速列车的制动安全技术已经成为世界各国高速列车研究的重点。目前国内外在运行速度300km/h的高速列车上，通常只采用粘着制动，但是粘着制动的制动力取决于轮轨间的粘着系数，而粘着系数是随列车速度增加而下降的，这意味着在列车高速行驶时，可以利用的粘着力反而下降了。随着列车速度的提高，以车速从300km/h增加到350km/h为例，动能增加约40%，将这部分动能转移出去时，如果纯粹依靠盘型制动，那么制动过程中制动盘的温升、热应力等将面临严峻考验。因此，对350km/h及以上的高速列车有必要考虑采用非粘制动作为紧急情况下的制动方式或者是高速时的常用制动方式，以弥补高速制动工况下粘着制动的缺陷，确保高速列车安全可靠制动。在目前研发的350km/h及以上的高速列车上，已开展线性涡流制动、磁轨制动和空气动力制动这三种非粘制动方式的研究。

[0003] 涡流制动是利用励磁电磁铁与钢轨的相对运动，在钢轨中产生涡流，涡流产生的磁场与励磁电磁铁产生的磁场相互作用，获得与列车前进方向相反的作用力分量。轨道涡流制动需要在现有高速列车基础上增加电磁铁等制动装置，增加了列车重量，所需消耗的能量大，而且会产生电磁干扰和电磁辐射污染等负面效应。

[0004] 磁轨制动又称为电磁轨道制动。它是通过将车辆转向架上的电磁铁吸附在轨道上并使车辆在轨道上滑行产生的制动。与轨道涡流制动类似，增加电磁铁等制动装置也会加重列车重量。更值得注意的是：磁轨制动是通过与轨道摩擦产生热来消耗列车动能，会对钢轨产生磨耗，维修费用大。

[0005] 空气动力制动从空气动力学角度开展研究，完全避免了轨道涡流制动和磁轨制动这两种非粘制动方式暴露出来的一些问题，它是用车顶展开的翼板增加运动方向上的迎风面积，利用大气与翼板的相对摩擦将列车的动能转化为热能，并随着空气的快速流动散于大气。它具有以下几个方面的优点：1、利用车顶展开的翼板增加空气阻力来产生制动力，大小与速度的平方成正比，速度越高则制动力越大，在高速时这一制动方式具有优良性能，弥补了高速时粘着制动的缺陷；2、空气动力制动充分利用风能这种清洁能源，具有节能环保的意义；3、空气动力制动装置仅需对车顶翼板安装位置处进行改动，与涡流制动对转向架的改动相比，空气动力制动对原有车辆结构改动较小，且改造周期短、设计相对简单；4、空气动力制动装置没有磨耗件，与盘型制动相比，摩擦热很小，而且产生的摩擦热也能随时散于大气，具有可靠性高、维修费用低等特点。

发明内容

[0006] 为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于空气动力学的列车制动装置。

[0007] 本发明的技术方案如下：

[0008] 一种铰链式空气动力制动装置，所述制动装置设置于列车顶面的一个容纳空间中，所述制动装置包含翼身和驱动装置，所述翼身由沿列车车身长度方向排列的若干翼片单元组成，相邻所述翼片单元之间至少通过铰接相连，且铰接位置位于所述翼片单元靠近容纳空间顶面的一侧；所述容纳空间沿列车车身长度方向设置，尺寸不小于所述翼身，且所述容纳空间的末端设置有向上的第一出入口；所述驱动装置能够驱动所述翼片单元移动，使所述翼身的一部分翼片单元由所述第一出入口竖直向上从列车顶面伸出或收回至所述容纳空间中。

[0009] 在本发明的一个实施例中，所述容纳空间的前端设置有向上的第二出入口，所述驱动装置能够驱动所述翼片单元移动，使所述翼身的一部分翼片单元由所述第二出入口竖直向上从列车顶面伸出或收回至所述容纳空间中。

[0010] 在本发明的一个实施例中，所述翼片单元沿列车车身长度方向的纵截面为矩形。

[0011] 在本发明的一个实施例中，所述翼片单元沿列车车身长度方向的纵截面为三角形或等腰梯形。

[0012] 在本发明的一个实施例中，两个相邻所述翼片单元之间的铰接方式为，每个翼片单元顶部各设一个铰链结构，两个相邻铰链结构相连，且两个相邻铰链结构中间的竖直方向上设置移动伸缩构件，所述移动伸缩构件的底部与相邻的两个所述翼片单元的底部通过一根销轴连接。

[0013] 在本发明的一个实施例中，每两个相邻的所述销轴之间设置一支撑板。

[0014] 在本发明的一个实施例中，所述驱动装置为设置在所述容纳空间底部的棘轮，所述翼片单元底部配合所述棘轮设置有防滑凸块。

[0015] 在本发明的一个实施例中，所述驱动装置为设置在所述容纳空间底部的液压缸，所述液压缸的活塞杆与所述翼身的中部相连。

[0016] 在本发明的一个实施例中，所述驱动装置为设置在所述容纳空间底部的驱动链轮，所述驱动链轮与所述销轴啮合传动。

[0017] 在本发明的一个实施例中，所述驱动链轮单个设置在所述销轴的中部下方或成对设置在所述销轴的左右两侧下方。

[0018] 本发明的有益效果在于，1、能根据所需制动力的大小，灵活增减展开风翼的数量；2、考虑到列车双向运行工况，制动装置也能双向打开。

附图说明

[0019] 图1为本发明一种具体实施方式的示意图。

[0020] 图2为本发明第二种具体实施方式的示意图。

[0021] 图3为图2在A-A方向上的截面示意图。

[0022] 图4、图5为本发明第二种具体实施方式的使用状态示意图。

[0023] 图6为图2在A-A方向上的另一种实施方式的截面示意图。

[0024] 图7为本发明第三种具体实施方式的示意图。

[0025] 图8、图9为本发明第三种具体实施方式的使用状态示意图。

[0026] 图10为本发明中翼片单元的一种具体实施方式的示意图。

[0027] 图11为本发明中翼片单元的另一种具体实施方式的示意图。

[0028] 图12为本发明中翼片单元之间的一种连接方式示意图。

具体实施方式

[0029] 下面结合实施例对本发明作进一步描述：

[0030] 如图1所示，一种铰链式空气动力制动装置，所述制动装置设置于列车顶面10的一个容纳空间11中，所述制动装置包含翼身20和驱动装置，所述翼身20由沿列车车身长度方向排列的若干翼片单元21组成，相邻所述翼片单元21之间至少通过铰接相连，且铰接位置22位于所述翼片单元21靠近容纳空间11顶面的一侧；所述容纳空间11沿列车车身长度方向设置，尺寸不小于所述翼身20，且所述容纳空间11的末端设置有向上的第一出入口12；所述驱动装置能够驱动所述翼片单元21移动，使所述翼身20的一部分翼片单元21由所述第一出入口12竖直向上从列车顶面10伸出或收回至所述容纳空间11中。考虑到列车双向运行的情况，制动装置以能双向打开为宜，因此，在本实施例中，所述容纳空间11的前端设置有向上的第二出入口13，所述驱动装置能够驱动所述翼片单元21移动，使所述翼身20的一部分翼片单元21由所述第二出入口13竖直向上从列车顶面10伸出或收回至所述容纳空间11中。整个制动装置类似于蛇形结构。

[0031] 在本具体实施方式中，所述翼片单元21沿列车车身长度方向的纵截面为矩形。制动装置由一片一片的翼片单元21铰接而成，因铰接位置22位于所述翼片单元21靠近容纳空间11顶面的一侧，使得这些翼片单元21只能向内侧弯曲。所述驱动装置为设置在所述容纳空间11底部的棘轮30，所述翼片单元21底部配合所述棘轮30设置有防滑凸块21a。当列车向左行驶并需要制动时，棘轮30顺时针旋转，棘轮30每转一圈，使右侧的第一出入口12有一片翼片单元21伸出车顶；反之，当列车向右行驶并需要制动时，只需棘轮30逆时针旋转即可。

[0032] 结合图2、图3、图10以及图12所示，在本发明的另一个实施例中，所述翼片单元21沿列车车身长度方向的纵截面为三角形。该三角形的结构类似桁架，相邻两个翼片单元
21上方有两个构件铰链21b，中间设置移动伸缩构件23，移动伸缩构件23的底部与相邻的两个所述翼片单元21的底部通过一根销轴24连接。因此，当翼片单元21水平布置和垂直布置时，本机构可以如图示形式，在单方向上不失稳。销轴24两端装有滚轮24a，滚轮24a在导轨24b内滚动，导轨24b作导向作用。两个翼片单元21上方的构件铰链21b可收缩，可转弯。考虑到制动装置开启后承受较大的风载，因此，每两个销轴24加一支撑板25加固。
其中，移动伸缩构件23也可以由气缸或液压缸替代。

[0033] 如图3所示，驱动装置可以包含减速电机26，轴肩26a和压板26b，可以在两侧有两个驱动链轮40同步驱动, 驱动链轮40与销轴24啮合传动，使蛇形结构连续向上移动，如图4及图5所示，可实现双向开启，亦可控制蛇形结构移动高度L，而达到减速可控作用。

[0034] 如图6所示，驱动链轮40也可以放置于中间，驱动链轮40与销轴24啮合传动，使蛇形结构连续向上移动，并可实现双向开启，亦可控制蛇形结构移动高度L，而达到减速可控作用。

[0035] 或者如图7-图9所示，将液压缸50放置于蛇形结构下方，其活塞杆51与蛇形结构中央下方连接，并驱动蛇形结构运动，使蛇形结构连续向上移动，液压缸50伸缩可实现双向开启，亦可控制蛇形结构移动高度L，而达到减速可控作用。

[0036] 如图11所示，在本发明的另一个实施例中，所述翼片单元21沿列车车身长度方向的纵截面为等腰梯形，这种四角形的结构也类似桁架，其它部分与纵截面为三角形的情况一致。

[0037] 同样地，可以在两侧有两个驱动链轮同步驱动, 驱动链轮与销轴啮合传动，使蛇形结构连续向上移动，并可实现双向开启，亦可控制蛇形结构移动高度，而达到减速可控作用。或者将驱动链轮放置于中间，驱动链轮与销轴啮合传动，使蛇形结构连续向上移动，并可实现双向开启，亦可控制蛇形结构移动高度，而达到减速可控作用。抑或者将液压缸放置于蛇形结构下方，活塞杆与蛇形结构中央下方连接，并驱动蛇形结构运动，使蛇形结构连续向上移动，液压缸伸缩可实现双向开启，亦可控制蛇形结构移动高度，而达到减速可控作用。

[0038] 以上所述仅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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。