專利名稱：鉸鏈式空氣動力制動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鐵路車輛，包括磁懸浮列車、高速電力機車及高速動車組等的制動裝置，特別涉及一種基于空氣動力學的列車制動裝置。
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(fā)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(fā)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(yōu)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(yōu)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(jié)能環(huán)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
發(fā)明內容
為了解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于空氣動力學的列車制動
直ο本發(fā)明的技術方案如下
一種鉸鏈式空氣動力制動裝置，所述制動裝置設置于列車頂面的一個容納空間中，所述制動裝置包含翼身和驅動裝置，所述翼身由沿列車車身長度方向排列的若干翼片單元組成，相鄰所述翼片單元之間至少通過鉸接相連，且鉸接位置位于所述翼片單元靠近容納空間頂面的一側；所述容納空間沿列車車身長度方向設置，尺寸不小于所述翼身，且所述容納空間的末端設置有向上的第一出入口 ；所述驅動裝置能夠驅動所述翼片單元移動，使所述翼身的一部分翼片單元由所述第一出入口豎直向上從列車頂面伸出或收回至所述容納空間中。在本發(fā)明的一個實施例中，所述容納空間的前端設置有向上的第二出入口，所述驅動裝置能夠驅動所述翼片單元移動，使所述翼身的一部分翼片單元由所述第二出入口豎直向上從列車頂面伸出或收回至所述容納空間中。在本發(fā)明的一個實施例中，所述翼片單元沿列車車身長度方向的縱截面為矩形。在本發(fā)明的一個實施例中，所述翼片單元沿列車車身長度方向的縱截面為三角形或等腰梯形。在本發(fā)明的一個實施例中，兩個相鄰所述翼片單元之間的鉸接方式為，每個翼片單元頂部各設一個鉸鏈結構，兩個相鄰鉸鏈結構相連，且兩個相鄰鉸鏈結構中間的豎直方向上設置移動伸縮構件，所述移動伸縮構件的底部與相鄰的兩個所述翼片單元的底部通過一根銷軸連接。在本發(fā)明的一個實施例中，每兩個相鄰的所述銷軸之間設置一支撐板。在本發(fā)明的一個實施例中，所述驅動裝置為設置在所述容納空間底部的棘輪，所述翼片單元底部配合所述棘輪設置有防滑凸塊。在本發(fā)明的一個實施例中，所述驅動裝置為設置在所述容納空間底部的液壓缸， 所述液壓缸的活塞桿與所述翼身的中部相連。在本發(fā)明的一個實施例中，所述驅動裝置為設置在所述容納空間底部的驅動鏈輪，所述驅動鏈輪與所述銷軸嚙合傳動。在本發(fā)明的一個實施例中，所述驅動鏈輪單個設置在所述銷軸的中部下方或成對設置在所述銷軸的左右兩側下方。本發(fā)明的有益效果在于，1、能根據所需制動力的大小，靈活增減展開風翼的數量； 2、考慮到列車雙向運行工況，制動裝置也能雙向打開。


圖1為本發(fā)明一種具體實施方式
的示意圖。圖2為本發(fā)明第二種具體實施方式
的示意圖。圖3為圖2在A-A方向上的截面示意圖。圖4、圖5為本發(fā)明第二種具體實施方式
的使用狀態(tài)示意圖。圖6為圖2在A-A方向上的另一種實施方式的截面示意圖。圖7為本發(fā)明第三種具體實施方式
的示意圖。
圖8、圖9為本發(fā)明第三種具體實施方式
的使用狀態(tài)示意圖。圖10為本發(fā)明中翼片單元的一種具體實施方式
的示意圖。圖11為本發(fā)明中翼片單元的另一種具體實施方式
的示意圖。圖12為本發(fā)明中翼片單元之間的一種連接方式示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作進一步描述
如圖1所示，一種鉸鏈式空氣動力制動裝置，所述制動裝置設置于列車頂面10的一個容納空間11中，所述制動裝置包含翼身20和驅動裝置，所述翼身20由沿列車車身長度方向排列的若干翼片單元21組成，相鄰所述翼片單元21之間至少通過鉸接相連，且鉸接位置 22位于所述翼片單元21靠近容納空間11頂面的一側；所述容納空間11沿列車車身長度方向設置，尺寸不小于所述翼身20，且所述容納空間11的末端設置有向上的第一出入口 12 ； 所述驅動裝置能夠驅動所述翼片單元21移動，使所述翼身20的一部分翼片單元21由所述第一出入口 12豎直向上從列車頂面10伸出或收回至所述容納空間11中?？紤]到列車雙向運行的情況，制動裝置以能雙向打開為宜，因此，在本實施例中，所述容納空間11的前端設置有向上的第二出入口 13，所述驅動裝置能夠驅動所述翼片單元21移動，使所述翼身20 的一部分翼片單元21由所述第二出入口 13豎直向上從列車頂面10伸出或收回至所述容納空間11中。整個制動裝置類似于蛇形結構。在本具體實施方式
中，所述翼片單元21沿列車車身長度方向的縱截面為矩形。制動裝置由一片一片的翼片單元21鉸接而成，因鉸接位置22位于所述翼片單元21靠近容納空間11頂面的一側，使得這些翼片單元21只能向內側彎曲。所述驅動裝置為設置在所述容納空間11底部的棘輪30，所述翼片單元21底部配合所述棘輪30設置有防滑凸塊21a。 當列車向左行駛并需要制動時，棘輪30順時針旋轉，棘輪30每轉一圈，使右側的第一出入口 12有一片翼片單元21伸出車頂；反之，當列車向右行駛并需要制動時，只需棘輪30逆時針旋轉即可。結合圖2、圖3、圖10以及圖12所示，在本發(fā)明的另一個實施例中，所述翼片單元 21沿列車車身長度方向的縱截面為三角形。該三角形的結構類似桁架，相鄰兩個翼片單元 21上方有兩個構件鉸鏈21b，中間設置移動伸縮構件23，移動伸縮構件23的底部與相鄰的兩個所述翼片單元21的底部通過一根銷軸M連接。因此，當翼片單元21水平布置和垂直布置時，本機構可以如圖示形式，在單方向上不失穩(wěn)。銷軸M兩端裝有滾輪Ma，滾輪Ma 在導軌24b內滾動，導軌24b作導向作用。兩個翼片單元21上方的構件鉸鏈21b可收縮，可轉彎。考慮到制動裝置開啟后承受較大的風載，因此，每兩個銷軸M加一支撐板25加固。 其中，移動伸縮構件23也可以由氣缸或液壓缸替代。如圖3所示，驅動裝置可以包含減速電機沈，軸肩26a和壓板^b，可以在兩側有兩個驅動鏈輪40同步驅動，驅動鏈輪40與銷軸M嚙合傳動，使蛇形結構連續(xù)向上移動， 如圖4及圖5所示，可實現雙向開啟，亦可控制蛇形結構移動高度L，而達到減速可控作用。如圖6所示，驅動鏈輪40也可以放置于中間，驅動鏈輪40與銷軸M嚙合傳動，使蛇形結構連續(xù)向上移動，并可實現雙向開啟，亦可控制蛇形結構移動高度L，而達到減速可控作用。
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或者如圖7-圖9所示，將液壓缸50放置于蛇形結構下方，其活塞桿51與蛇形結構中央下方連接，并驅動蛇形結構運動，使蛇形結構連續(xù)向上移動，液壓缸50伸縮可實現雙向開啟，亦可控制蛇形結構移動高度L，而達到減速可控作用。如圖11所示，在本發(fā)明的另一個實施例中，所述翼片單元21沿列車車身長度方向的縱截面為等腰梯形，這種四角形的結構也類似桁架，其它部分與縱截面為三角形的情況一致。同樣地，可以在兩側有兩個驅動鏈輪同步驅動，驅動鏈輪與銷軸嚙合傳動，使蛇形結構連續(xù)向上移動，并可實現雙向開啟，亦可控制蛇形結構移動高度，而達到減速可控作用?；蛘邔Ⅱ寗渔溳喎胖糜谥虚g，驅動鏈輪與銷軸嚙合傳動，使蛇形結構連續(xù)向上移動，并可實現雙向開啟，亦可控制蛇形結構移動高度，而達到減速可控作用。抑或者將液壓缸放置于蛇形結構下方，活塞桿與蛇形結構中央下方連接，并驅動蛇形結構運動，使蛇形結構連續(xù)向上移動，液壓缸伸縮可實現雙向開啟，亦可控制蛇形結構移動高度，而達到減速可控作用。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍內。
權利要求
1.一種鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，所述制動裝置設置于列車頂面的一個容納空間中，所述制動裝置包含翼身和驅動裝置，所述翼身由沿列車車身長度方向排列的若干翼片單元組成，相鄰所述翼片單元之間至少通過鉸接相連，且鉸接位置位于所述翼片單元靠近容納空間頂面的一側；所述容納空間沿列車車身長度方向設置，尺寸不小于所述翼身，且所述容納空間的末端設置有向上的第一出入口 ；所述驅動裝置能夠驅動所述翼片單元移動，使所述翼身的一部分翼片單元由所述第一出入口豎直向上從列車頂面伸出或收回至所述容納空間中。
2.根據權利要求1所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，所述容納空間的前端設置有向上的第二出入口，所述驅動裝置能夠驅動所述翼片單元移動，使所述翼身的一部分翼片單元由所述第二出入口豎直向上從列車頂面伸出或收回至所述容納空間中。
3.根據權利要求1或2所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，所述翼片單元沿列車車身長度方向的縱截面為矩形。
4.根據權利要求1或2所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，所述翼片單元沿列車車身長度方向的縱截面為三角形或等腰梯形。
5.根據權利要求4所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，兩個相鄰所述翼片單元之間的鉸接方式為，每個翼片單元頂部各設一個鉸鏈結構，兩個相鄰鉸鏈結構相連，且兩個相鄰鉸鏈結構中間的豎直方向上設置移動伸縮構件，所述移動伸縮構件的底部與相鄰的兩個所述翼片單元的底部通過一根銷軸連接。
6.根據權利要求5所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，每兩個相鄰的所述銷軸之間設置一支撐板。
7.根據權利要求1或2所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，所述驅動裝置為設置在所述容納空間底部的棘輪，所述翼片單元底部配合所述棘輪設置有防滑凸塊。
8.根據權利要求1或2所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，所述驅動裝置為設置在所述容納空間底部的液壓缸，所述液壓缸的活塞桿與所述翼身的中部相連。
9.根據權利要求5所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，所述驅動裝置為設置在所述容納空間底部的驅動鏈輪，所述驅動鏈輪與所述銷軸嚙合傳動。
10.根據權利要求9所述的鉸鏈式空氣動力制動裝置，其特征在于，所述驅動鏈輪單個設置在所述銷軸的中部下方或成對設置在所述銷軸的左右兩側下方。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鉸鏈式空氣動力制動裝置，所述制動裝置設置于列車頂面的一個容納空間中，所述制動裝置包含翼身和驅動裝置，所述翼身由沿列車車身長度方向排列的若干翼片單元組成，相鄰所述翼片單元之間至少通過鉸接相連，且鉸接位置位于所述翼片單元靠近容納空間頂面的一側；所述容納空間沿列車車身長度方向設置，尺寸不小于所述翼身，且所述容納空間的末端設置有向上的第一出入口；所述驅動裝置能夠驅動所述翼片單元移動，使所述翼身的一部分翼片單元由所述第一出入口豎直向上從列車頂面伸出或收回至所述容納空間中。本發(fā)明提供的鉸鏈式空氣動力制動裝置，結構簡單，穩(wěn)定性好，使用靈活可靠。
文檔編號B60T1/16GK102529915SQ20111045290
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權日2011年12月30日
發(fā)明者奚鷹, 王鑫, 綦魯寧, 費巍巍 申請人:上海龐豐交通設備科技有限公司, 上海龐豐機電科技有限公司