本技術(shù)涉及鐵路車輛的空氣動力學(xué)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及一種具有能量回收功能的高速列車風(fēng)阻制動裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著高速鐵路的不斷提速，對高速列車的制動性能要求也不斷提高。傳統(tǒng)的制動裝置難以適應(yīng)更高速列車的制動需求，尤其是在列車緊急制動時。目前，高速列車的制動系統(tǒng)是采用以再生制動為主的牽引電動機(jī)和采用摩擦方式的盤形制動。這種制動方法的基本思想就是把列車的動能轉(zhuǎn)化成電能或者熱能，然后再把它吸收或者釋放出來。在需要緊急制動時，列車應(yīng)該充分利用再生制動力，其余的部分用空氣制動補(bǔ)充。當(dāng)列車在沒有電力的鐵路段上行駛或者電力制動出現(xiàn)故障時，采用空氣制動作為最后的安全措施。

2、與傳統(tǒng)的粘著制動方式相比，風(fēng)阻制動產(chǎn)生的制動力源于風(fēng)阻制動板展開時帶來的空氣阻力，該阻力與速度的平方成正比，且隨著列車行駛速度增加，其產(chǎn)生的制動效果也越顯著。因此，在高速制動時風(fēng)阻制動方式具有明顯優(yōu)勢。同時，該種制動方式利用空氣阻力作為制動力，不需要消耗額外能量，在節(jié)能方面也有作用，可以作為高速列車黏粘著制動的補(bǔ)充。

3、目前現(xiàn)有的概念性列車風(fēng)阻制動裝置基本上為固定在列車頂部，雖然部分專利宣稱可以實(shí)現(xiàn)雙向制動，但兩個方向各需要一套裝置，占用空間大，重量大，并且風(fēng)阻制動板裝置功能單一，只具有一定的制動功能，沒有回收優(yōu)質(zhì)的動能作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種具有能量回收功能的高速列車風(fēng)阻制動裝置。本實(shí)用新型主要通過電力驅(qū)動裝置實(shí)現(xiàn)制動板的升與降以及制動工作方向的調(diào)整，為高速列車提供制動力，且在制動的同時回收風(fēng)能并發(fā)電。本實(shí)用新型提出的制動板裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝與操作簡便。

2、本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下：

3、一種具有能量回收功能的高速列車風(fēng)阻制動裝置，包括：

4、制動板、連桿機(jī)構(gòu)、第一驅(qū)動裝置滑塊、底座、擋板、安裝座和第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝置、連接擋板和底座的第三驅(qū)動裝置、連接底座和安裝座的第四驅(qū)動裝置以及位于制動板內(nèi)部兩側(cè)的發(fā)電裝置；

5、所述第一驅(qū)動裝置滑塊與連桿機(jī)構(gòu)相連，安裝于底座的凹槽滑軌處，通過在滑軌中滑動來控制連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，控制制動板單元實(shí)現(xiàn)開合；

6、所述第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝置安裝在底座滑軌的內(nèi)部，在制動板打開和閉合狀態(tài)下分別進(jìn)行機(jī)械鎖擋，使得裝置在列車運(yùn)行過程中保持穩(wěn)定；

7、所述第三驅(qū)動裝置安裝在擋板與底座的連接處，位于底座的軸承上用于驅(qū)動擋板繞軸轉(zhuǎn)動，使得擋板在制動板工作時閉合，在制動板不工作時擋住制動板；

8、所述第四驅(qū)動裝置安裝在底座和安裝座的連接部位，位于安裝座上的轉(zhuǎn)軸使底座在水平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)制動裝置工作方向與列車行駛方向保持一致；

9、所述發(fā)電裝置位于制動板空腔的兩側(cè)，在制動板工作時通過安裝在該裝置上的扇葉的旋轉(zhuǎn)來帶動所述發(fā)電裝置產(chǎn)生能量。

10、進(jìn)一步地，所述的第一驅(qū)動裝置滑塊為電力驅(qū)動裝置，與連桿機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸相連，安裝在底座的凹槽滑軌處，通過電力系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)其沿著滑軌滑動，第一驅(qū)動裝置滑塊在沿著底座上凹槽滑軌滑動過程中，與其通過轉(zhuǎn)軸相連接的連桿機(jī)構(gòu)隨第一驅(qū)動裝置滑塊同時運(yùn)動，來實(shí)現(xiàn)連桿機(jī)構(gòu)的開合。

11、進(jìn)一步地，所述的連桿機(jī)構(gòu)采用h形狀連桿，為無動力裝置，與第一驅(qū)動裝置滑塊通過轉(zhuǎn)軸連接，并跟隨第一驅(qū)動裝置滑塊滑動而運(yùn)動；所述的連桿機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸與制動板結(jié)構(gòu)連接，制動板結(jié)構(gòu)跟隨連桿機(jī)構(gòu)的開合實(shí)現(xiàn)制動板結(jié)構(gòu)的開合；

12、所述連桿機(jī)構(gòu)為不銹鋼材質(zhì)，以獲得足夠高的強(qiáng)度來支撐制動板；

13、所述連桿機(jī)構(gòu)閉合狀態(tài)下與底座上平面平行。

14、進(jìn)一步地，所述擋板為鋁合金材質(zhì)，擋板與底座的通過在底座上的第三驅(qū)動裝置連接，第三驅(qū)動裝置為電力驅(qū)動裝置，該裝置可以控制擋板的開合，在制動板工作時使擋板閉合，在制動板不工作時使擋板打開。

15、進(jìn)一步地，所述的底座和安裝座通過在安裝座上的第四驅(qū)動裝置連接，第四驅(qū)動裝置為電力驅(qū)動裝置，該裝置可以控制底座相對于安裝座水平方向轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)制動裝置工作方向與列車行駛方向一致。

16、進(jìn)一步地，所述第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝置安裝于底座的凹槽之中，為電力驅(qū)動裝置，在制動板開啟或閉合狀態(tài)下第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝置開啟，將第一驅(qū)動裝置滑塊進(jìn)行機(jī)械鎖擋，保證在制動板開啟或閉合狀態(tài)下裝置結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；所述第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝置在制動板閉合和打開兩個狀態(tài)變換時保持解鎖狀態(tài)，不會影響第一驅(qū)動裝置滑塊在滑軌中的滑動。

17、進(jìn)一步地，所述的底座為鋁合金材質(zhì)，其上有供第一驅(qū)動裝置滑塊和第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝置滑動的凹槽滑軌。

18、進(jìn)一步地，所述的發(fā)電裝置位于制動板內(nèi)腔的兩側(cè)，兩側(cè)各三組，分別固定對應(yīng)的扇葉的兩端，在風(fēng)力帶動扇葉旋轉(zhuǎn)時，該裝置能夠?qū)幽苻D(zhuǎn)換成電能；所述的扇葉為碳纖維材質(zhì)，與制動板通過制動板內(nèi)部兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置相連接；扇葉被通過制動板內(nèi)部的風(fēng)推動旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動制動板內(nèi)部兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置回收風(fēng)能，產(chǎn)生能量。

19、進(jìn)一步地，所述的制動板裝置與底座通過轉(zhuǎn)軸連接，與連桿機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸連接，與扇葉通過其內(nèi)部兩側(cè)的發(fā)電裝置相連接；在制動板工作狀態(tài)時，第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝置處于閉鎖狀態(tài)，擋板處于閉合狀態(tài)，制動時風(fēng)流過制動板內(nèi)部，帶動扇葉旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置，以進(jìn)行能量的回收；在制動板解除工作狀態(tài)時，擋板先由閉合狀態(tài)緩慢打開，第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝置解除閉鎖狀態(tài)，第一驅(qū)動裝置滑塊向另一方向移動來帶動制動板裝置緩慢閉合，最后使得制動板裝置與底座上平面平行，使第二驅(qū)動機(jī)械鎖裝重新回到閉鎖狀態(tài)，使得擋板與制動板接觸并擋住制動板。

20、進(jìn)一步地，所述的擋板為鋁合金材質(zhì)，通過第三驅(qū)動裝置與底座連接。

21、由于采用了上述技術(shù)方案，較現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

22、1.本實(shí)用新型提供的具有能量回收和轉(zhuǎn)向功能的列車風(fēng)阻制動裝置能夠?qū)⒘熊囘\(yùn)行時的動能回收并轉(zhuǎn)化為電能，回饋到車內(nèi)供電器設(shè)備用電，從而減少列車對外部能源的依賴，降低能源消耗和碳排放，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保目標(biāo)。

23、2.本實(shí)用新型具有自動轉(zhuǎn)向功能，僅需安裝一套裝置，通過安裝座和底座間的電動旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以根據(jù)列車行駛方向自動調(diào)整工作方向，實(shí)現(xiàn)雙向制動，從而顯著減少了風(fēng)阻制動設(shè)備的尺寸，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，這有助于提高列車的制動效果和操控性能，減少制動距離和事故風(fēng)險，提高列車的運(yùn)行安全性。

24、3.本實(shí)用新型可以通過滑塊的滑動，進(jìn)而帶動連桿機(jī)構(gòu)開合來實(shí)現(xiàn)制動板的開合，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可以更靈活為高速列車提供制動阻力。

25、4.在制動板的工作狀態(tài)和閉合兩種狀態(tài)下，機(jī)械鎖裝置都處于閉鎖狀態(tài)，保證了在列車運(yùn)行過程中該裝置的穩(wěn)定。當(dāng)列車改變行駛方向時，啟用第四電力驅(qū)動裝置，使底座在水平面內(nèi)進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)，使其工作方向與列車行駛方向保持一致，在需要制動時提供制動阻力。因?yàn)橛须妱有D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的存在，可以根據(jù)不同的列車行駛方向來改變風(fēng)阻制動板的工作方向，從而僅需一套風(fēng)阻制動裝置就可以為雙向行駛列車在制動時提供對應(yīng)方向的制動阻力，即可以在正向運(yùn)行時提供制動阻力，也可以在反向運(yùn)行時提供制動阻力。

26、5.該裝置能夠提供非粘著制動力，減少了對傳統(tǒng)粘著制動系統(tǒng)的依賴，降低了輪軌磨損和維護(hù)成本，同時也提高了列車的運(yùn)行效率。

27、6.該裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，重量輕，安裝簡便，可以應(yīng)用于各種類型的列車，包括高速列車、城際列車等。這種靈活性和通用性使得其在不同的鐵路系統(tǒng)和環(huán)境中都具有應(yīng)用潛力。

28、綜上所述，應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案能夠解決當(dāng)前風(fēng)阻制動板裝置存在的諸多問題，有重要的應(yīng)用前景，能夠?yàn)榱熊囆袠I(yè)帶來節(jié)能、降低成本和提高安全性等多方面的優(yōu)勢，有望在未來得到廣泛應(yīng)用和推廣。

29、基于上述理由本實(shí)用新型可在鐵路車輛的空氣動力學(xué)領(lǐng)域廣泛推廣。