[發明專利]單翼板作用式空氣動力制動裝置

有效

• 申請號: 201210031892.2
• 申請日: 2012-02-13
• 公開（公告）號: CN103241225A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 田春;倪成權;裴玉春;曾憲華
• 申請（專利權）人: 同濟大學;上海龐豐機電科技有限公司
• 主分類號: B60T1/16
• 分類號: B60T1/16;B61H9/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明涉及一種磁懸浮列車、高速電力機車及高速動車組等鐵路車輛的制動裝置，尤其是涉及一種單翼板作用式空氣動力制動裝置。

背景技術

隨著列車運營速度的提高，安全問題將越來越受到人們的關注。而制動技術作為保障旅客生命安全的一道重要防線，越發受到重視。尤其是時速350km及以上的高速列車的制動安全技術已經成為世界各國高速列車研究的重點。目前國內外在運行速度300km/h的高速列車上，通常只采用粘著制動，但是粘著制動的制動力取決于輪軌間的粘著系數，而粘著系數是隨列車速度增加而下降的，這意味著在列車高速行駛時，可以利用的粘著力反而下降了。隨著列車速度的提高，以車速從300km/h增加到350km/h為例，動能增加約40％，將這部分動能轉移出去時，如果純粹依靠盤型制動，那么制動過程中制動盤的溫升、熱應力等將面臨嚴峻考驗。因此，對350km/h及以上的高速列車有必要考慮采用非粘制動作為緊急情況下的制動方式或者是高速時的常用制動方式，以彌補高速制動工況下粘著制動的缺陷，確保高速列車安全可靠制動。在目前研發的350km/h及以上的高速列車上，已開展線性渦流制動、磁軌制動和空氣動力制動這三種非粘制動方式的研究。

渦流制動是利用勵磁電磁鐵與鋼軌的相對運動，在鋼軌中產生渦流，渦流產生的磁場與勵磁電磁鐵產生的磁場相互作用，獲得與列車前進方向相反的作用力分量。軌道渦流制動需要在現有高速列車基礎上增加電磁鐵等制動裝置，增加了列車重量，所需消耗的能量大，而且會產生電磁干擾和電磁輻射污染等負面效應。

磁軌制動又稱為電磁軌道制動。它是通過將車輛轉向架上的電磁鐵吸附在軌道上并使車輛在軌道上滑行產生的制動。與軌道渦流制動類似，增加電磁鐵等制動裝置也會加重列車重量。更值得注意的是：磁軌制動是通過與軌道摩擦產生熱來消耗列車動能，會對鋼軌產生磨耗，維修費用大。

空氣動力制動從空氣動力學角度開展研究，完全避免了軌道渦流制動和磁軌制動這兩種非粘制動方式暴露出來的一些問題，它是用車頂展開的翼板增加運動方向上的迎風面積，利用大氣與翼板的相對摩擦將列車的動能轉化為熱能，并隨著空氣的快速流動散于大氣。它具有以下幾個方面的優點：1、利用車頂展開的翼板增加空氣阻力來產生制動力，大小與速度的平方成正比，速度越高則制動力越大，在高速時這一制動方式具有優良性能，彌補了高速時粘著制動的缺陷；2、空氣動力制動充分利用風能這種清潔能源，具有節能環保的意義；3、空氣動力制動裝置僅需對車頂翼板安裝位置處進行改動，與渦流制動對轉向架的改動相比，空氣動力制動對原有車輛結構改動較小，且改造周期短、設計相對簡單；4、空氣動力制動裝置沒有磨耗件，與盤型制動相比，摩擦熱很小，而且產生的摩擦熱也能隨時散于大氣，具有可靠性高、維修費用低等特點。

然而，現有的采用空氣動力制動的制動裝置還較少，應用效果也有待改進。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種可靠性高、安裝維修方便的單翼板作用式空氣動力制動裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種單翼板作用式空氣動力制動裝置，至少包含箱體和制動風翼，所述的箱體固定連接于列車頂部，所述的制動風翼的下表面左、右兩側各自通過連桿機構與箱體內部左、右兩邊相連；所述的箱體內部前、后兩邊各自設置一對銷軸伸縮機構，所述的制動風翼的下表面前、后兩邊各自設置一對與所述銷軸伸縮機構對應的支座；所述的箱體內部還設有氣缸驅動部、線形導軌和支撐拉桿，所述的支撐拉桿的上端與制動風翼的下表面中部連接，下端可受氣缸驅動部的驅動在線形導軌中滑動。

所述的連桿機構中部設有轉軸。

所述的銷軸伸縮機構包含銷軸、設置在銷軸內的彈簧以及與銷軸連接的驅動氣缸，所述的制動風翼下表面的每個支座上設置一支座孔，所述的銷軸可卡入或退出支座孔，以控制所述制動風翼的關閉或開啟；無需制動時，所述的銷軸在彈簧作用下伸出并卡入支座孔中，使得制動風翼處于閉合狀態；需要制動時，其中一對銷軸伸縮機構的銷軸在驅動氣缸作用下克服彈簧阻力收縮并由支座孔中退出，以開啟制動風翼。

需要制動時，根據列車行駛的方向，距離車頭方向近的一對銷軸伸縮機構的銷軸在驅動氣缸作用下克服彈簧阻力收縮并由所述支座孔中退出。

所述的銷軸在驅動氣缸作用下克服彈簧阻力收縮并由支座孔中退出后，氣缸驅動部驅動支撐拉桿的下端在線形導軌中滑動，將制動風翼頂起一角度，制動風翼借助風力開啟至與列車頂部垂直的位置，此時連桿機構呈拉直狀態。