一种轨道车辆、冷却设备风量调节装置及车体的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道车辆、冷却设备风量调节装置及车体。


背景技术：

2.高速列车舒适性一直是国内外列车空气动力学研究的热点问题之一，而冷却系统则是列车上用于保障旅客舒适性的重要组件。冷却系统能否正常工作，是关系到高速列车安全特别是舒适性的核心问题。
3.众所周知，在列车运行过程中，车身周围流场环境(温度、压力、流速等)随车速而不断变化，车身不同位置的流动结构也存在较大差异，并对主动式冷却设备内外的流场结构产生显著影响。具体表现为：随列车车速增加，主动式冷却设备风量入口处压力降低，阻碍空气进入设备内部；冷却风出口处压力增加，阻碍空气顺畅排出。因此，需要尽可能增加入口压力，减小出口压力，以减缓冷却风量随车速快速降低的问题。
4.针对冷却风出口处，现有一种典型的处理方式是在冷却风出口处设置固定挡流板结构，基于列车双向运行的特点，在冷却风出口的两侧均设置有固定挡流板，具体请参见图4。然而，受该挡流板固定设置的结构限制，列车运行时其非迎风侧的固定挡风板会产生负优化效果和额外增加的气动阻力，从而导致运营成本增加，并影响乘客舒适性。
5.有鉴于此，亟待另辟蹊径针对现有冷却设备风量调节技术提供创新解决方案，以克服上述缺陷。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种轨道车辆、冷却设备风量调节装置及车体，通过结构优化可以有效避免不必要的过大阻力的影响，在有效提高冷却风量的基础上，可节约运营成本，提高乘客舒适性。
7.本实用新型提供的冷却设备风量调节装置，用于适配车顶的冷却风出口，包括成对设置的可调节挡流板，沿列车运行方向分别配置在冷却风出口的两侧，每个所述可调节挡流板可相对于车顶切换于挡流工作位和非工作位之间。
8.优选地，所述可调节挡流板的远离冷却风出口的板沿可与车顶相应部分铰接，以转动切换于所述挡流工作位和所述非工作位之间；并配置为：位于所述挡流工作位时，所述可调节挡流板与车顶表面形成挡流位夹角；位于所述非工作位时，所述可调节挡流板与车顶表面齐平。
9.优选地，所述可调节挡流板的远离冷却风出口的板沿可与车顶相应部分铰接，以转动切换于所述挡流工作位和所述非工作位之间；并配置为：位于所述挡流工作位时，所述可调节挡流板与车顶表面形成挡流位夹角；位于所述非工作位时，所述可调节挡流板与车顶表面形成非工作位夹角；其中，所述挡流位夹角大于所述非工作位夹角。
10.优选地，所述可调节挡流板可沿竖直方向与车顶相应部分滑动适配，以升降切换
于所述挡流工作位和所述非工作位之间；并配置为：位于所述挡流工作位时，所述可调节挡流板与车顶表面形成挡流位夹角；位于所述非工作位时，所述可调节挡流板与车顶表面齐平。
11.优选地，沿车体宽度方向，所述可调节挡流板的两侧板沿超出相应的所述冷却风出口。
12.优选地，所述可调节挡流板通过气缸带动切换于所述挡流工作位和所述非工作位之间。
13.优选地，所述挡流位夹角为20
°
～50
°
。
14.本实用新型还提供一种车体，其车顶开设有冷却风出口，还包括如前所述的冷却设备风量调节装置。
15.优选地，沿列车运行方向，所述冷却风出口两侧的所述车顶具有内凹容纳部，以容纳位于非工作位的相应可调节挡流板。
16.本实用新型还提供一种轨道车辆，包括如前所述的车体，并根据列车运行方向调节成对设置的所述可调节挡流板的工作位；位于所述冷却风出口的迎风侧的所述可调节挡流板，切换至所述挡流工作位；位于所述冷却风出口的非迎风侧的所述可调节挡流板，切换至所述非工作位。
17.针对现有技术，本实用新型创新地提出了可调节挡流板，沿列车运行方向，成对设置的可调节挡流板分别配置在冷却风出口的两侧，每个可调节挡流板可相对于车顶切换于挡流工作位和非工作位之间。如此设置，在列车运行时，可根据运行方向调节位于冷却风出口两侧可调节挡流板的工作位，位于迎风侧的可调节挡流板处于挡流工作位，以减小出口压力，从而避免冷却风量随车速快速降低；位于非迎风侧的可调节挡流板处于非工作位，能够避免常规冷却风量优化装置产生的负优化效果。应用本方案，在明显增加设备的冷却风量的同时，可进一步节约运营成本，提高乘客舒适性。
附图说明
18.图1示出了具体实施方式所述轨道车辆的示意图；
19.图2a和图2b分别示出了不同列车运行方向时各可调节挡流板的工作原理示意图；
20.图3a和图3b分别示出了处于非工作位和挡流工作位的可调节挡流板装配关系示意图；
21.图4为现有技术中一种典型的固定式挡板的装配关系示意图；
22.图5为图4中所示各固定挡流板所产生运行流阻；
23.图6示出了表征本方案优化结果和常规方案初始结果的下降风量对比图。
24.图中：
25.车头冷却设备10、车尾冷却设备20、车顶30、内凹容纳部301；
26.冷却风进口1、冷却风出口2、可调节挡流板3、第一可调节挡流板31、第二可调节挡流板32、第三可调节挡流板33、第四可调节挡流板34；
27.固定挡流板41、固定挡流板42、固定挡流板43、固定挡流板44。
具体实施方式
28.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
29.不失一般性，本实施方式以图中所示轨道车辆作为描述主体，详细说明适配于车顶冷却风出口的技术方案。应当理解，该轨道车辆的其他功能构成非本技术的核心发明点所在，对本技术请求保护的技术方案未构成实质性限制。
30.请参见图1，该图示出了本实施方式所述轨道车辆的整体结构示意图。
31.本方案提供冷却设备风量调节装置，针对图中所示的车头冷却设备10 和车尾冷却设备20分别设置。本文基于一个冷却设备配置的冷却风进口和冷却风出口，详细说明却设备风量调节装置的工作原理。请一并参见图2a 和图2b，两者分别示出了不同列车运行方向时各可调节挡流板的工作原理示意图。
32.图中所示，在冷却风进口1两侧对称设置相应的冷却风出口2。对于每侧冷却风出口2成对设置有可调节挡流板(31、32和33、34)，其中，第一可调节挡流板31和第二可调节挡流板32为成对设置的一组，第三可调节挡流板33和第四可调节挡流板34为成对设置的另一组。成对设置的两个可调节挡流板(31、32和33、34)，沿列车运行方向分别配置在相应的冷却风出口2的两侧，每个可调节挡流板可相对于车顶切换于挡流工作位和非工作位之间。
33.如此设置，在列车运行时，可根据运行方向调节位于冷却风出口2两侧可调节挡流板的工作位。相对于每个冷却风出口2，位于迎风侧的可调节挡流板(31、33)处于挡流工作位，以减小出口压力，从而避免冷却风量随车速快速降低；位于非迎风侧的可调节挡流板(32、34)处于非工作位，能够避免常规冷却风量优化装置产生的负优化效果。这里，气流只受一侧挡流板作用，在冷却设备出风口产生负压区，可以避免另一块挡流板产生的负优化效果，同时增加的气动阻力相对较小。为更加清晰示明上述调节机理，未在图3a和图3b中示出处于非工作位的可调节挡流板。
34.需要说明的是，可调节挡流板的工作位切换可采用不同的结构形式实现。例如但不限于以铰接的方式进行转动切换。
35.请参见图3a和图3b，其中，图3a为本实施方式所述处于非工作位的可调节挡流板装配关系示意图，图3b为本实施方式所述处于挡流工作位的可调节挡流板装配关系示意图。
36.该可调节挡流板3的远离冷却风出口2的板沿可与车顶30相应部分铰接，以转动切换于图3b所示挡流工作位和图3a所示非工作位之间；并配置为：位于挡流工作位时，该可调节挡流板3与车顶30表面形成挡流位夹角α；位于非工作位时，该可调节挡流板3与车顶30表面齐平。
37.这里，可调节挡流板3通过气缸(图中未示出)带动切换于挡流工作位和非工作位之间，具体基于系统控制指令，通过控制气缸伸缩动作带动可调节挡流板3进行工作位的转动切换。其挡流位夹角α的具体数值，可根据关联结构的尺寸及车辆运行数据进行确定，例如但不限于20
°
～50
°
。
38.基于数值仿真方法和实验数据，针对图4所示的常规固定式挡流板结构和本实施方式所述可调节挡流板的结构，分别进行了风阻实验数据对比。
39.如图5所示，该图横坐标为四个固定挡流板，纵坐标为所产生的阻力。对于常规固
定式的挡流板结构，列车以350km/h运行时，固定挡流板42 与固定挡流板44所产生的阻力之和为65n，占四块固定挡流板(41、42、 43、44)所产生的总阻力的42.7％。而在图示列车运行方向下，固定挡流板42与固定挡流板44的作用仅是为了保证列车双向行驶的需求，对冷却风量几乎不产生影响。
40.与常规固定挡流板的实验数据相比，本方案风量优化效果明显可见。如图6所示，该图示出了表征本方案优化结果和表征常规方案初始结果的下降风量对比图。当列车运行时，出风口前端挡流板升起，后端挡流板落下；列车反向运行时，则前端挡流板落下，后端挡流板升起。气流只受一侧挡流板作用，可以有效避免上述阻力过大的影响，并且仍然能够有效提高冷却风量。应用本方案，在明显增加设备的冷却风量的同时，可进一步节约运营成本，提高乘客舒适性。
41.为了获得更好的挡流效果，作为优选，可以对可调节挡流板的结构尺寸作进一步优化。如图2a和图2b所示，沿车体宽度方向，可调节挡流板 (31、32和33、34)的两侧板沿超出相应的冷却风出口2。
42.可以理解的是，位于非工作位的可调节挡流板3并非局限于图3a所示的与车顶30齐平。对于铰接建立转动切换的方式来说，位于非工作位时，该可调节挡流板与车顶表面形成非工作位夹角(图中未示出)，该非工作位夹角小于挡流位夹角α，同样能够产生避免常规冷却风量优化装置产生的负优化效果。
43.另外，可调节挡流板也可以采用滑动位移的进行工作位的切换。具体来说，可调节挡流板可沿竖直方向与车顶相应部分滑动适配(图中未示出)，以升降切换于挡流工作位和非工作位之间；并配置为：位于挡流工作位时，可调节挡流板与车顶表面形成挡流位夹角，以减小出口压力，从而避免冷却风量随车速快速降低；位于非工作位时，可调节挡流板与车顶表面齐平，以避免产生负优化效果。
44.除前述冷却设备风量调节装置，本实施方式还提供一种车体，其车顶开设有冷却风出口，还包括如前所述的冷却设备风量调节装置。这里，该车体的其他功能结构非本技术的核心发明点所在，且本领域技术人员基于现有技术能够实现，故本文不再赘述。
45.作为优选，在冷却风出口两侧的车顶30具有内凹容纳部301，以分别容纳位于非工作位的相应可调节挡流板(31、32和33、34)，由此可最大限度地控制风阻。
46.除前述车体外，本实施方式还提供一种包括前述车体的轨道车辆，并根据列车运行方向调节成对设置的所述可调节挡流板的工作位；位于所述冷却风出口的迎风侧的所述可调节挡流板，切换至所述挡流工作位；位于所述冷却风出口的非迎风侧的所述可调节挡流板，切换至所述非工作位。
47.同样需要说明的是，该轨道车辆的其他功能构成非本技术的核心发明点所在，本领域技术人员能够基于现有技术实现，故本文不再赘述。
48.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。