[发明专利]使用主动吹气提升大风环境运行安全的列车及其控制方法

说明书

本发明公开了使用主动吹气提升大风环境运行安全的列车及其控制方法，所述列车包括：设置在列车各节车辆的车体表面，用于在大风环境下沿车体表面向外喷射气流，以提升各节车辆的抗风气动性能的吹气单元，所述吹气单元的位置根据各节车辆的车型及其所处的风环境特征确定。本发明中的使用主动吹气提升大风环境运行安全的列车及其控制方法，通过设置在列车表面的法向吹气槽改变风环境下列车近体区流场结构，提升列车气动性能，从而实现对列车安全的有效主动控制。

技术领域

本发明涉及列车气动控制领域，尤其涉及使用主动吹气提升大风环境运行安全的列车及其控制方法。

背景技术

大风环境下运行列车的气动性能会明显恶化，列车运行稳定性和安全性将受到严重威胁。因此，为解决大风环境下列车运行安全这一关键科学工程难题，国内外提出并采用了一系列列车运行安全控制措施，其中常见的措施包括：优化铁路线路设计方案、设计适应大风环境的列车气动外形、建立大风监测预警系统并制定列车限速规定、修建风区铁路防风设施等。

上述四种常见风区列车运行安全控制措施虽然对大风环境下列车运行安全性起到了一定程度的提升控制作用，但是这些措施目前仍存在明显的不足之处。其中修建防风设施和风区运营列车气动外形优化设计不仅会很大程度提高铁路线路和列车的设计制造难度和成本，而且由于风区环境的复杂多变，这两种控制措施对环境适应性较差，列车安全控制效果受到影响；这些措施虽然能根据线路环境的实时监测，对列车运行速度进行指导和限定，能够有效保证风区环境下列车运行安全性，但是采用这些措施，列车运营过程中会经常出现较低速运行甚至停轮，极大影响了风区铁路的正常运营状态，降低了风区铁路的运营效率；这些防护措施是目前为解决风区铁路列车运行安全问题所广泛采用的有效控制措施，但是当风区线路较长且地形复杂时，挡风墙的修建将耗费巨大，并且随着风区环境和列车运行速度的改变，防风设施的防风效果将显著变差。

综上所述，目前对大风环境下运行列车所采用的控制措施，均属于被动控制措施，很难满足风区环境以及列车运行速度多样性的需求，且成本巨大。因此，如何设计出一种应用在列车上的控制技术，使其实现根据运营列车所处的风环境特征、列车速度以及气动载荷等特征灵活调控列车周围流场结构，实现对大风环境下列车安全性的主动控制，已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了使用主动吹气提升大风环境运行安全的列车及其控制方法，用于解决现有大风环境下列车运行安全控制措施无法满足风区环境以及列车运行速度多样性的需求，且成本巨大的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种使用主动吹气提升大风环境运行安全的列车，包括：设置在列车各节车辆的车体表面，用于在大风环境下从车体表面向外喷射气流，以提升各节车辆的抗风性能的吹气单元，所述吹气单元的位置根据各节车辆的车型及其所处的风环境特征确定。

优选的，所述吹气单元的位置包括：迎风侧中部、迎风侧下部、背风侧顶部拐角、背风侧中部以及背风侧下部中一种或任意几种的组合。

优选的，所述列车的头车和尾车均采用流线型鼻部结构时，所述头车的吹气单元设置在背风侧中部，所述列车的中间车辆以及尾车的吹气单元设置在迎风侧下部。

优选的，所述吹气单元包括大小一致、等距设置的多个吹气槽，所述吹气槽为沿列车车身周向延伸的长条形吹气槽，且单个长条形吹气槽基本结构单元的长度与中间车车体长度一致，且相邻吹气槽基本单元间的距离与吹气槽基本单元的宽度基本保持一致。

优选的，所述吹气槽喷射气流的大小根据风环境特征和列车运行速度大小确定。

一种使用主动吹气提升大风环境运行安全的列车控制方法，包括以下步骤：

根据列车各节车辆的车型及其所处的风环境特征，确定使各节车辆获得抗风气动性能的吹气位置；