空气动力制动研究初探论文.pdfVIP

鲡 一一℃扩一～ 空气动力制动研究初探 田春吴萌岭任利惠王孝延 (同济大学铁道与城市轨道交通研究院) 摘要：本论文对空气动力制动方式进行了初步探讨。首先分析了时速350km／h及以上高速列 车制动系统特点，提出对了时速350km／h及以上高速列车有必要进行空气动力制动研究，然 后对装有制动风翼翼板列车进行了数值仿真计算，得到了所设计的制动风翼产生的制动力大 小，验证了制动风翼产生制动力效果以及前后制动风翼相互干扰影响。最后对空气动力制动 产生的附加问题进行了设想及解答，指出了空气动力制动需要进一步研究探讨的相关内容。 1引言 随着制动技术的发展，国内外在最高运行速度300km／h的高速列车上，通常只采用 粘着制动。但是对最高速度350km／h及以一f：的高速列车，存在着如下特点：粘着系数随 彰．上，制动需要消耗的能量相应增加40％以上、随着速度的提高，动车组粘着制动中盘 形制动的制动盘的温升、热应力等将面临考验。欧洲和日本等国研发的350km／h以上高 速列车通常采用采用非粘制动作为紧急情况下的制动方式¨。1。其中，日本新干线和日 本超导磁浮列车采用空气动力制动此种非粘制动方式，已取得了成功的经验。我国目前 发展高速列车基于车型平台中CRH2系列，具有转向架下剩余空间有限、轴重轻等特点， 采用空气动力制动这种非粘制动是较为合适的。虽然日本已经具有成功经验，但由于技 术资料有限，因此有必要我国自行研究空气动力制动，拥有自主知识产权的空气动力制 动。基于此，本文对空气动力制动方式进行了初步探讨，通过建立装有制动风翼翼板列 车的数值仿真，对空气动力制动产生的制动力效果进行了初步计算，并对空气动力制动 产生的附加问题进行了设想与解答。通过本论文研究初探找出了一些空气动力制动研究 需要进一步研究的相关内容，为进一步研究奠定了基础，提供了初步参考结果。 2空气动力制动原理及适用性 空气动力制动是用车顶展开的翼片增加空气动力阻力来产生制动力(如图6)。该 制动方式充分利用风能这种清洁、自然、环保的能源；而且该装置既无磨耗件，又无摩 擦热，因而具有可靠性高、维修费用低等特点。并且空气动力阻力与速度平方成正比， 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。 发展高速列车基于车型平台中CRH2动车组结构特点决定空气动力制动为CRH2动车 组最合适的非粘制动方式： 一 因为不管是线性涡流制动还是磁轨制动，都需在转向架上安装电磁铁等制动装置，必须 对转向架进行改造，而转向架改造和试制的周期长，难度大： ●CRH2动车组转向架上已装有气液转换装置，在转向架再安装电磁铁等制动装置可能会空 间不足； 一CRH2动乍组转向架的轴重为14吨，采用线性涡流制动和磁轨制动必定会增加轴重，车 轴的强度、构架的强度等需要重新设计计算。 空气动力制动是通过车项展开的翼片增加空气阻力来产生制动力，仅需对车体顶部 进行安装翼片装置改动，相对转向架改造而言，对牟体改造周期较短、改造设计相对简 60 生旦垫堕窑埋至扭趔赴瞳盘坠垣迨奎塞 单。井且相对线性涡流制动和磁轨制动，守气动力制动的重量小．结构简单 圉6日本带i气自∞制自《i的Fastech360Z月* 3空气动力制动效果 3 1单块翩动风翼产生制动效果研究 为预计制动风翼产生制动力效果．对只安装一片制动风翼进彳亍了计算。制动风雾产 生的空气动力制动力随速度的变化如图7和表3所示。可见：制动风翼产生的空气动 力制动力随着的速度的升高而增加，即速度高时产生的效果更明显。3501rm／h单片制动 风翼车身表面压力分布和350km／h单片制动风翼车身周围空间速度值分布分别见 图8和图{所示。 土旦塑堕奎遁笙煎越韭出芷造堑垒丝