升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法及系统

本发明涉及高速列车，特别涉及一种升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法及系统。

背景技术：

1、高速列车具有速度快、正点率高、安全性能高以及舒适性好等优点深受广大人民群众的欢迎。目前高速列车的运营速度大都可以达到350km/h，为了进一步满足人们对更高速铁路的需求，缩短乘客旅行时间，400km/h高速铁路规划建设将逐步推进。由于高速列车运营速度提升，轮轨磨损加剧，缩短了车轮镟修周期和轮轨的使用寿命，增加了铁路的维护成本。同时，轮轨间相互作用力因速度的提升也随之恶化，影响到高速列车行驶的安全。

2、为了减少轮轨之间的作用力，目前有提出列车与“飞行器”相结合，突破传统的列车外形设计理念，设计了适用于列车的圆弧翼型。通过在列车上安装升力翼等效减轻列车自身重量，降低轮轨之间的摩擦力，有效的降低轮轨之间的磨损，从而提升铁路设备的使用期限。

3、但是当列车驶入隧道时，列车前方的空气被压缩，形成压缩波，列车尾部进入隧道时形成膨胀波，压缩波和膨胀波在隧道内以当地声速向隧道出口传播，压缩波和膨胀波在隧道内叠加形成强瞬变流场。由于强瞬变流场的作用，导致列车气动升力随着时间发生变化，升力翼导致隧道内复杂的流场更加复杂。同时由于隧道空间限制，升力翼进入隧道时气动升力将发生剧烈的波动，造成列车的抖动，对列车结构和乘客舒适性造成影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种能够维持列车从明线进入隧道时的升力稳定性的方案，解决列车在进入隧道时的升力剧烈变化，对列车结构和乘客舒适性产生不良影响的技术问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，在每节高速列车上安装升力翼，当列车在明线运行时的升力翼攻角为第一设定值，当升力翼距离隧道入口为设定距离时，开始将升力翼攻角调整为第二设定值，当列车驶出隧道后，升力翼攻角恢复为第一设定值。

3、进一步地，每个升力翼基于自身到达设定距离后依次调节攻角至第一设定值，当列车驶出隧道后，每个升力翼依次调节攻角至第二设定值。

4、进一步地，设定距离为l，s为50m，v为列车速度，单位为km/h。

5、进一步地，每个升力翼均设置位置测量模块，每个升力翼基于自身的位置测量模块所测数据确认距离隧道入口间距，每个升力翼均设置光敏模块和/或图像识别模块，光敏模块和/或图像识别模块用于隧道内外转换的判断。

6、进一步地，第一设定值大于第二设定值。

7、进一步地，第一设定值为12.5°，第二设定值为7.5°。

8、进一步地，每节高速列车上的升力翼高低交错布置，较高位置的升力翼的翼梢小翼向下，较低位置的升力翼的翼梢小翼向上。

9、本发明还提供了一种升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制系统，采用如前所述的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，包括总控，对各个升力翼攻角进行调节的调节机构，以及设置在各个升力翼处的位置测量模块、光敏模块和/或图像识别模块，所述总控与所述位置测量模块、所述光敏模块、所述图像识别模块电性连接，所述总控与所述调节机构的驱动单元电性连接；

10、所述位置测量模块测量到升力翼距离隧道入口距离为设定距离时，反馈所述总控，所述总控发送控制指令给所述调节机构的驱动单元，驱动升力翼自动开始调整攻角至第二设定值，当列车驶出隧道时，每个升力翼通过所述光敏模块或图像识别模块反馈所述总控，所述总控发送控制指令给所述调节机构的驱动单元，驱动升力翼自动开始调整攻角至第一设定值。

11、本发明的上述方案有如下的有益效果：

12、本发明提供的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法及系统，能够让列车在明线运行时，升力翼攻角保持第一设定值，来获得较好的升阻比，降低轮轨之间的摩擦力，从而有效地降低轮轨之间的磨损、降低轮轨之间摩擦损失的能耗，进而提升铁路设备的使用期限，当列车进入隧道前，将攻角调整为第二设定值，使列车的升力可与明线时保持基本相同，精确地对列车在明线和隧道内运行时的升力进行自动稳定控制，减少了升力波动带来的车体抖动，从而提高了列车使用期限和乘客舒适性；

13、本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，其特征在于，在每节高速列车上安装升力翼，当列车在明线运行时的升力翼攻角为第一设定值，当升力翼距离隧道入口为设定距离时，开始将升力翼攻角调整为第二设定值，当列车驶出隧道后，升力翼攻角恢复为第一设定值。

2.根据权利要求1所述的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，其特征在于，每个升力翼基于自身到达设定距离后依次调节攻角至第一设定值，当列车驶出隧道后，每个升力翼依次调节攻角至第二设定值。

3.根据权利要求1所述的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，其特征在于，设定距离为l，s为50m，v为列车速度，单位为km/h。

4.根据权利要求1所述的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，其特征在于，每个升力翼均设置位置测量模块，每个升力翼基于自身的位置测量模块所测数据确认距离隧道入口间距，每个升力翼均设置光敏模块和/或图像识别模块，光敏模块和/或图像识别模块用于隧道内外转换的判断。

5.根据权利要求1所述的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，其特征在于，第一设定值大于第二设定值。

6.根据权利要求5所述的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，其特征在于，第一设定值为12.5°，第二设定值为7.5°。

7.根据权利要求1所述的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，其特征在于，每节高速列车上的升力翼高低交错布置，较高位置的升力翼的翼梢小翼向下，较低位置的升力翼的翼梢小翼向上。

8.一种升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制系统，采用如权利要求1-7任意一项所述的升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，其特征在于，包括总控，对各个升力翼攻角进行调节的调节机构，以及设置在各个升力翼处的位置测量模块、光敏模块和/或图像识别模块，所述总控与所述位置测量模块、所述光敏模块、所述图像识别模块电性连接，所述总控与所述调节机构的驱动单元电性连接；

技术总结本发明提供了一种升力翼高速列车通过隧道的升力稳定性控制方法，在每节高速列车上安装升力翼，当列车在明线运行时的升力翼攻角为第一设定值，当升力翼距离隧道入口为设定距离时，开始将升力翼攻角调整为第二设定值，当列车驶出隧道后，升力翼攻角恢复为第一设定值。本发明能够让列车在明线运行时获得较好的升阻比，降低轮轨之间的摩擦力，从而有效地降低轮轨之间的磨损、降低轮轨之间摩擦损失的能耗，进而提升铁路设备的使用期限，列车进入隧道后升力可与明线时保持基本相同，精确地对列车在明线和隧道内运行时的升力进行自动稳定控制，减少了升力波动带来的车体抖动，从而提高了列车使用期限和乘客舒适性。技术研发人员：王田天,王军彦,黄大飞,施方成,张雷,王钰,杨布尧,胡冲受保护的技术使用者：湖南大学技术研发日：技术公布日：2024/5/9