一种双层风阻制动装置、双层司机室结构及高速列车的制作方法

本发明涉及轨道交通装备技术领域，具体而言，涉及一种双层风阻制动装置、双层司机室结构及高速列车。

背景技术：

我国传统列车时速120km时，空气阻力约占总阻力的40％；钝头机车牵引提速客车(车辆底部裸露在外)组成的提速列车，时速160km时，空气阻力占总阻力的75％左右；时速在300km/h时，空气阻力占总阻力的85％左右。列车空气阻力与列车运行速度的平方成正比，随着列车运行速度的提高，列车空气阻力迅速增大，列车空气阻力占总阻力的比重也越来越大。

当高速列车运行速度从300km/h提高到350km/h时，列车动能增加40％以上，列车制动需要消耗的能量也相应增加40％以上。传统的列车制动方式是依赖于轮轨间黏着力的踏面制动、盘形制动或再生制动，而对于运行速度350km/h及其以上的高速列车，其轮轨间的黏着系数随着高速列车运行速度的增加而下降，也就是列车在350km/h速度下制动时其制动距离会大大延长，在传统的350km/h的制动距离内列车不能停车。

传统的制动形式已经不能满足地震或列车发生碰撞等紧急条件下的高速列车制动需要。高速列车制动技术对于列车安全运行至关重要，在地震或列车发生碰撞情况下，高速列车紧急制动距离越短，高速列车才能越安全，旅客的安全系数也就越高。因此，有必要开发一种新型的制动装置，以满足高速列车在紧急制动状态下对制动力的需求。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种双层风阻制动装置、双层司机室结构及高速列车，该双层风阻制动装置及双层司机室结构的结构简单、安装方便、可靠性高，能够满足高速列车紧急制动状态下对制动力的需求，解决高速列车在紧急制动时制动力不足的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种双层风阻制动装置，包括安装于高速列车司机室的变截面区域的外层风阻制动板和内层风阻制动板，外层风阻制动板包括沿变截面区域外部轮廓横向设置的多块外层制动单元板，内层风阻制动板包括沿变截面区域外部轮廓横向设置的多块内层制动单元板，高速列车司机室上安装有用于独立收拢或打开外层制动单元板和内层制动单元板的开合驱动机构，外层风阻制动板和内层风阻制动板打开时，内层制动单元板位于外层制动单元板的内侧且位于相邻的外层制动单元板的间隙中，外层风阻制动板和内层风阻制动板收拢时，内层制动单元板位于外层制动单元板的下方。

进一步地，每一排外层风阻制动板和一排内层风阻制动板形成一组双层风阻制动单元，高速列车司机室的变截面区域设置有多组双层风阻制动单元，多组双层风阻制动单元沿高速列车司机室的长度方向并排布置在高速列车司机室的变截面区域。

进一步地，外层制动单元板收拢时与高速列车司机室的变截面区域流线一致；外层制动单元板和内层制动单元板打开时与高速列车司机室的长度方向呈60°-90°夹角，且外层制动单元板和内层制动单元板朝向高速列车的鼻锥一侧向上倾斜。

进一步地，每一块外层制动单元板和每一块内层制动单元板均与一u形传动臂连接，u形传动臂的另一端与开合驱动机构的旋转轴连接。

进一步地，高速列车司机室的上沿变截面区域外部轮廓横向设置有阶梯型凹槽，外层制动单元板和内层制动单元板均安装在阶梯型凹槽的侧壁上沿处；外层制动单元板和内层制动单元板收拢时收纳在阶梯型凹槽内。

进一步地，开合驱动机构为电机，开合驱动机构安装在阶梯型凹槽侧壁上沿处的安装槽内；外层制动单元板和内层制动单元板的内侧均设有多根加强筋。

进一步地，阶梯型凹槽的底面上沿高速列车司机室的变截面区域轮廓横向设置有阶梯凸台，阶梯型凹槽的底面呈朝向高速列车的鼻锥降低的阶梯状。

根据本发明的另一方面，提供了一种高速列车双层司机室结构，包括司机室本体，司机室本体的变截面区域安装有上述的双层风阻制动装置，司机室本体包括司机室内层钢结构，司机室内层钢结构为非流线型钢结构，司机室内层钢结构的前端设有阶梯型凹槽骨架和阶梯凸台骨架，司机室内层钢结构的外侧装有非流线型密封蒙皮，非流线型密封蒙皮蒙设在阶梯型凹槽骨架上形成阶梯型凹槽，非流线型密封蒙皮蒙设在阶梯凸台骨架上形成阶梯凸台。

进一步地，司机室本体还包括一司机室外层钢结构，司机室外层钢结构为流线型钢结构，司机室外层钢结构装设在非流线型密封蒙皮的外侧，非流线型密封蒙皮上设有用于放置外层制动单元板和内层制动单元板的单元板放置孔。

根据本发明的另一方面，提供了一种高速列车，包括头车、中间车和尾车，头车和尾车上均安装有上述的双层风阻制动装置或者安装有上述的高速列车双层司机室结构。

应用本发明的技术方案，通过在高速列车司机室的变截面区域沿变截面区域外部轮廓横向设置的外层风阻制动板和内层风阻制动板；通过开合驱动机构独立收拢或打开外层制动单元板和该内层制动单元板；当外层风阻制动板和内层风阻制动板打开时，内层制动单元板位于外层制动单元板的内侧且位于相邻的外层制动单元板的间隙中，以进一步提高风阻制动装置产生的气动阻力；当外层风阻制动板和内层风阻制动板收拢时，内层制动单元板位于外层制动单元板的下方；该双层风阻制动装置结构简单、安装方便、可靠性高，能够满足高速列车紧急制动状态下对制动力的需求，解决高速列车在紧急制动时制动力不足的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的双层风阻制动装置打开时的结构示意图。

图2为本发明的双层风阻制动装置收拢时的结构示意图。

图3为本发明的双层司机室结构中司机室内层钢结构的结构示意图。

图4为本发明的双层司机室结构中非流线型密封蒙皮的结构示意图。

图5为本发明的双层司机室结构中司机室外层钢结构的结构示意图。

图6为本发明的高速列车的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、外层风阻制动板；2、内层风阻制动板；3、开合驱动机构；4、u形传动臂；11、外层制动单元板；21、内层制动单元板；30、司机室本体；31、鼻锥；32、阶梯型凹槽；33、司机室内层钢结构；34、非流线型密封蒙皮；35、司机室外层钢结构；100、头车；200、中间车；300、尾车；323、阶梯凸台；331、阶梯型凹槽骨架；332、阶梯凸台骨架；351、单元板放置孔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于直接的连接，而是可以通过其他中间连接件间接的连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图5，一种本发明实施例的双层风阻制动装置，该双层风阻制动装置主要包括安装于高速列车司机室的变截面区域的外层风阻制动板1和内层风阻制动板2。其中，外层风阻制动板1包括沿变截面区域外部轮廓横向设置的多块外层制动单元板11；内层风阻制动板2包括沿变截面区域外部轮廓横向设置的多块内层制动单元板21；在高速列车司机室上安装有用于独立收拢或打开该外层制动单元板11和该内层制动单元板21的开合驱动机构3；并且，当该外层风阻制动板1和内层风阻制动板2打开时，内层制动单元板21位于外层制动单元板11的内侧且位于相邻的外层制动单元板11的间隙中；当该外层风阻制动板1和内层风阻制动板2收拢时，内层制动单元板21位于外层制动单元板11的下方。

上述的双层风阻制动装置，通过在高速列车司机室的变截面区域沿变截面区域外部轮廓横向设置的外层风阻制动板1和内层风阻制动板2；通过开合驱动机构3独立收拢或打开外层制动单元板11和该内层制动单元板21；当外层风阻制动板1和内层风阻制动板2打开时，内层制动单元板21位于外层制动单元板11的内侧且位于相邻的外层制动单元板11的间隙中，以进一步提高风阻制动装置产生的气动阻力；当外层风阻制动板1和内层风阻制动板2收拢时，内层制动单元板21位于外层制动单元板11的下方；该双层风阻制动装置结构简单、安装方便、可靠性高，能够满足高速列车紧急制动状态下对制动力的需求，解决高速列车在紧急制动时制动力不足的问题。

具体地，参见图1和图2，在本实施例中，每一排外层风阻制动板1和一排内层风阻制动板2形成一组双层风阻制动单元；在高速列车司机室的变截面区域设置有多组该双层风阻制动单元；并且，多组该双层风阻制动单元沿高速列车司机室的长度方向并排布置在高速列车司机室的变截面区域。如此设置，能够进一步提高该双层风阻制动装置所产生的总体气动阻力，进一步提高高速列车在紧急制动状态下的制动力。

在本实施例中，外层制动单元板11收拢时，与高速列车司机室的变截面区域流线一致；这样，在高速列车正常运行时，外层制动单元板11收拢关闭，外层制动单元板11作为司机室的一部分与司机室流线型的外形结构融合在一起，不会产生额外的气动阻力。外层制动单元板11和内层制动单元板21打开时，与高速列车司机室的长度方向呈60°-90°夹角，且外层制动单元板11和内层制动单元板21朝向高速列车的鼻锥31一侧向上倾斜。如此设置，在高速列车紧急制动时，外层制动单元板11在开合驱动机构3的驱动下迅速打开，同时列车的司机室流线型的外形结构发生变化，通过司机室的结构外形的变化、外层制动单元板11和内层制动单元板21产生空气压差阻力和空气摩擦阻力，快速增大高速列车的制动力。

具体地，在本实施例中，每一块外层制动单元板11和每一块内层制动单元板21均与一个u形传动臂4相连接，该u形传动臂4的另一端与开合驱动机构3的旋转轴连接。通过开合驱动机构3的旋转轴的转动，驱动u形传动臂4摆动，进而带动每一块外层制动单元板11、内层制动单元板21独立收拢或打开。

参见图1，在本实施例中，在高速列车司机室的上沿变截面区域外部轮廓横向设置有阶梯型凹槽32，外层制动单元板11和内层制动单元板21均安装在该阶梯型凹槽32的侧壁上沿处；外层制动单元板11和内层制动单元板21收拢时收纳在该阶梯型凹槽32内。如此设置，高速列车司机室的变截面区域上的阶梯型凹槽32，一方面可以用于增大司机室的迎风面积，通过阶梯型凹槽32与外层制动单元板11、内层制动单元板21共同作用提高风阻制动力；另一方面可以为外层制动单元板11、内层制动单元板21的开合驱动机构3提供安装空间，使外层制动单元板11、内层制动单元板21和开合驱动机构3很好地与列车融为一体，保持正常运行情况下列车的流线外形。

具体地，在本实施例中，开合驱动机构3为电机，开合驱动机构3安装在阶梯型凹槽32侧壁上沿处的安装槽内。当遇到紧急情况需要紧急制动时，通过电机可将双层风阻制动装置自动或手动控制快速打开；当危险结束后，双层风阻制动装置可以通过控制系统恢复原状。在外层制动单元板11和内层制动单元板21的内侧均设置有多根加强筋，以提高外层制动单元板11和内层制动单元板21的结构强度。

在本实施例中，阶梯型凹槽32的底面上沿高速列车司机室的变截面区域轮廓横向设置有阶梯凸台323，该阶梯凸台323沿司机室的变截面区域内司机室轮廓呈半圆环状，使得阶梯型凹槽32的底面呈朝向高速列车的鼻锥31降低的阶梯状。如此设置，可以进一步增加列车司机室的气动阻力，从而提高风阻制动效果。

参见图1至图5，一种本发明实施例的高速列车双层司机室结构，该高速列车双层司机室结构包括司机室本体30，在司机室本体30的变截面区域安装有本发明上述的双层风阻制动装置。该司机室本体30包括司机室内层钢结构33，该司机室内层钢结构33为非流线型钢结构，在司机室内层钢结构33的前端设置有阶梯型凹槽骨架331和阶梯凸台骨架332；在司机室内层钢结构33的外侧装有非流线型密封蒙皮34，该非流线型密封蒙皮34蒙设在阶梯型凹槽骨架331上以形成阶梯型凹槽32，非流线型密封蒙皮34蒙设在阶梯凸台骨架332上以形成阶梯凸台323。如此设置，将司机室内层钢结构33设计成非流线型钢结构，在司机室内层钢结构33的阶梯型凹槽骨架331和阶梯凸台骨架332上蒙设非流线型密封蒙皮34，以形成阶梯型凹槽32和阶梯凸台323，方便安装外层制动单元板11、内层制动单元板21和开合驱动机构3，并且提高高速列车司机室结构的风阻制动效果。通过在司机室内层钢结构33的外侧蒙设一层非流线型密封蒙皮34，可使车体保持密封。

进一步地，参见图5，在本实施例中，司机室本体30还包括一个司机室外层钢结构35，该司机室外层钢结构35为流线型钢结构；司机室外层钢结构35装设在非流线型密封蒙皮34的外侧，在非流线型密封蒙皮34上还设置有用于放置外层制动单元板11和内层制动单元板21的单元板放置孔351。单元板放置孔351与阶梯型凹槽32位置相对应，并且与外层制动单元板11、内层制动单元板21的位置相对应，外层风阻制动板1、内层风阻制动板2收拢时，外层制动单元板11、内层制动单元板21置于单元板放置孔351中，使外层制动单元板11与司机室外层钢结构35流线一致。

参见图6，一种采用了本发明的双层风阻制动装置或双层司机室结构的高速列车，该高速列车包括头车100、中间车200和尾车300，头车100与中间车200相连接，中间车200的另一端与尾车300相连接；在头车100和尾车300上均设置有本发明上述实施例的双层风阻制动装置或者双层司机室结构。

上述的高速列车，通过在高速列车的头车100和尾车300上设置本发明的双层风阻制动装置或者双层司机室结构，由于司机室变截面区域前方来流速度较快，其产生的气动阻力比在车身其它部位安装风阻制动装置所提供的气动阻力更大；在高速列车正常运行时，外层风阻制动板1和内层风阻制动板2收拢关闭，与头尾车司机室结构流线型的外形构成一个整体，不会增加列车的横截面积，不会产生额外的气动阻力；在高速列车紧急制动时，头尾车司机室结构上的外层风阻制动板1和内层风阻制动板2迅速打开，相当于改变了头尾车流线型的外形结构，通过外层风阻制动板1和内层风阻制动板2产生空气压差阻力和空气摩擦阻力来提供较大的列车制动力；同时，外层风阻制动板1和内层风阻制动板2打开后列车头部的流线型结构转变为内部司机室钢结构，非流线型的内部司机室结构也会增加空气阻力，从而进一步提高风阻制动效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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