一种下沉式受电弓弓盆导流减阻结构及高速列车的制作方法

本发明涉及轨道车辆领域，特别涉及一种下沉式受电弓弓盆导流减阻结构及高速列车。

背景技术：

1、高速列车运行速度的不断提高带来了愈加明显的空气动力学问题，研究表明，空气动力学阻力与速度的平方成正比，而气动噪声则与速度的六次方成正比。当高速列车运行速度超过临界速度(一般为300km/h)时，气动噪声将成为列车运行噪声的主导部分；当高速列车运行速度从350km/h提升至400km/h时，列车总阻力增加28.8％，其中气动阻力占比大幅提升至92％。急剧上升的气动阻力已经成为制约列车速度进一步提高和妨碍节能的主要因素之一，进一步减小运行气动阻力是更高速列车面临的关键问题。研究发现，8节crh3型车组成的动车组在350km/h无侧风运行条件下，受电弓系统气动阻力占列车总气动阻力的12％，是高速列车气动阻力的主要来源之一。

2、下沉式弓盆(a)是受电弓系统优化的重要方式之一，具有较好的减阻降噪效果，但也存在不足。为更好地降低受电弓气动效应，往往采用深度较大的弓盆(a)设计，这反而会带来显著的弓盆(a)自身的压差阻力以及盆内压力振荡，制约了减阻降噪性能的提升。特别是在更高速度运行条件下，受高速气流对弓盆(a)后壁的强烈冲击影响，这种下沉式弓盆(a)的气动阻力及噪声恶化效应愈发显著。考虑到下沉式弓盆(a)设计在现有高速列车中广为应用，因此有必要针对该类弓盆(a)探索新的减阻机制与优化方法，为高速及更高速列车的受电弓系统减阻提供重要参考。

技术实现思路

1、本发明提供了一种下沉式受电弓弓盆导流减阻结构及高速列车，其目的是为了解决下沉式弓盆在列车高速运行时，气动阻力及噪声恶化现象更加严重的问题。

2、为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，包括：

3、弓盆，由列车顶壁向下凹陷形成；

4、至少一条减阻单元，减阻单元包括流道入口和流道出口，所述流道入口设置在所述弓盆的后侧壁，所述流道出口设置在弓盆下游的列车顶壁上，所述流道入口和所述流道出口之间连通有减阻流道，所述减阻流道的顶壁和底壁分别由双玻尔兹曼函数拟合而成。

5、优选地，所述流道入口和流道出口的截面均为矩形。

6、优选地，所述流道入口由弓盆的底壁为始端沿弓盆的后侧壁向上延伸形成，所述流道出口与弓盆下游的列车顶壁相切。

7、优选地，所述减阻单元设置有多个，多个所述流道入口沿列车的展向均布排列。

8、优选地，多个减阻单元在展向两端至中间的流道入口开口面积比例递增；

9、当所述减阻单元的数量为双数时，展向两端的流道入口开口面积相同或不同；

10、当所述减阻单元数量为单数时，展向两端的流道入口开口面积相同。

11、优选地，多个所述流道入口的宽度比例递增。

12、优选地，多个所述流道出口在列车的顶壁上沿展向呈弧形布置。

13、优选地，所述双玻尔兹曼函数为：

14、

15、其中，y0为偏移量，a表示垂向跨度，x01为减阻流道上壁或下壁的第一段分布中心1的横坐标，x02为减阻流道上壁或下壁的第二段分布中心2的横坐标，k1为第一段分布中心点处的斜率因子，k2为第二段分布中心点处的斜率因子，p第一段分布占总体分布的比重分数。

16、本申请还提供了一种高速列车，采用前述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构。

17、本发明的上述方案有如下的有益效果：

18、本申请提供的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构能缓解弓盆自身因高速气流冲击带来阻力增大的问题，在不需要改变受电弓系统整体布局以及车体平顺化特点的情况下，减阻单元能够大幅降低受电弓系统及整车阻力，有助于提升更高速列车减阻降噪水平。

19、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，其特征在于：所述流道入口(1)和流道出口(2)的截面均为矩形。

3.根据权利要求2所述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，其特征在于：所述流道入口(1)由弓盆(a)的底壁为始端沿弓盆(a)的后侧壁向上延伸形成，所述流道出口(2)与弓盆(a)下游的列车顶壁相切。

4.根据权利要求1所述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，其特征在于：所述减阻单元设置有多个，多个所述流道入口(1)沿列车的展向均布排列。

5.根据权利要求4所述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，其特征在于：多个减阻单元在展向两端至中间的流道入口(1)开口面积比例递增；

6.根据权利要求5所述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，其特征在于：多个所述流道入口(1)的宽度比例递增。

7.根据权利要求4-6任一项所述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，其特征在于：多个所述流道出口(2)在列车的顶壁上沿展向呈弧形布置。

8.根据权利要求1所述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构，其特征在于：所述双玻尔兹曼函数为：

9.一种高速列车，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的下沉式受电弓弓盆导流减阻结构。

技术总结本发明提供了一种下沉式受电弓弓盆导流减阻结构及高速列车，涉及轨道车辆领域，包括：弓盆，由列车顶壁向下凹陷形成；至少一条减阻单元，减阻单元包括流道入口和流道出口，所述流道入口设置在所述弓盆的后侧壁，所述流道出口设置在弓盆下游的列车顶壁上，所述流道入口和所述流道出口之间连通有减阻流道，所述减阻流道的顶壁和底壁分别由双玻尔兹曼函数拟合而成，本申请能缓解弓盆自身因高速气流冲击带来阻力增大的问题，在不需要改变受电弓系统整体布局以及车体平顺化特点的情况下，减阻单元能够大幅降低受电弓系统及整车阻力，有助于提升更高速列车减阻降噪水平。技术研发人员：刘宏康,王田天,张雷,张师尚,杨明智,陈蓉蓉,周斯琪受保护的技术使用者：中国国家铁路集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/25