[发明专利]高速列车风阻制动装置智能监测及协同控制系统

说明书

本发明涉及轨道交通车辆制动领域，具体涉及高速列车风阻制动装置智能监测及协同控制系统，主要适用于装配有具备多级制动工作角度切换及选择功能的风阻制动装置的高速列车，主要包括数据信息及采集模块、数据模型构建及处理模块、动力学行为可视化模块及制动风翼实时智能调控模块，所述数据信息及采集模块主要包括布设在所述风阻制动装置的制动风翼板上的动态压力传感器、数据采集卡及计算机处理单元。满足列车高速制动阶段高速列车的风阻制动装置制动力稳定可靠、可多级调控、智能监测、制动效率高、实现协同控制等技术要求。

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆制动领域，具体涉及高速列车风阻制动装置智能监测及协同控制系统。

背景技术

在轨道交通车辆制动领域，轨道涡流制动、磁轨制动和风阻制动为现阶段主流的3种非黏着制动技术，而风阻制动是高速列车非黏着制动的一种全新制动方式，其利用车身表面设置制动风翼板装置增加空气阻力来产生制动力。随着高速列车技术的快速发展，国内在实现350km/h商业运营的基础上，已经开展更高速高铁列车技术攻关。相关研究发现当列车在300km/h以上速度等级运行时，所受空气阻力占总阻力的80％以上，同时随着运行速度的提高，黏着制动力将逐渐降低，不能满足高性能制动需求，由此可见，同时具备开发应用风阻制动装置的速度条件，尤其适合弥补列车在高速段制动时黏着制动力的不足，特别是在列车紧急制动情况下。

国外对高速列车风阻制动系统的研究及应用主要集中在日本，近年来日本对于列车空气制动的有效性研究不仅从风洞试验及计算机数值模拟的方法进行了大量分析，同时还开展了多项实车试验。日本最早在宫崎试验线及山梨试验线上开展风阻制动装置在时速500km工况下MLU002N型磁浮列车空气动力学计算和机构优化研究，对风阻制动装置制动性能做了初步评估。2005年6月，JR东日本公司联合开发了“猫耳”型空气动力制动装置，并于E954型Fastech360S和Fastech360Z型高速列车成功安装应用，同时完成了时速400km车况条件下的风阻制动板性能测试，试验结果显示，风阻制动装置在紧急制动时具有良好的可靠性和较高的应用价值。在风阻制动风翼板安装及布置方面，日本相关组织研发了小型分散式风阻制动装置并对其进行改进，着重从缩小风阻制动装置体积及增大制动板阻力系数两方面进行了研究考虑。

国内较早由同济大学和中南大学在高速列车空气动力制动应用领域展开研究，分析了列车顶部不同纵向位置处制动风翼周围流场特性，同时通过数值计算对空气动力制动产生制动力效果进行了分析，在研究计算中制动风翼板主体参考了最初日本的“猫耳”型结构，在风翼板布置时采用单节单排设置的方案，通过计算流体力学方法对带风翼板时速400km高速列车交汇时动力学性能及运行安全性进行探究，结果表明，与未开启制动风翼板相比其运行安全性指标均在合格范围内。相关研究以矩形结构风翼板为研究对象，重点分析了首排风翼板对空气动力制动能力的影响规律，结果表明，首排风翼板的高度变化对后排风翼板的流场结构及制动力变化影响较小。

在制动风翼板结构设计及制造方面，目前，国内外已研发了多种风阻制动装置，主要有日本早期研制开发的“猫耳”型风阻制动装置、分散式风阻制动装置、“蝶形”风阻制动装置及液压式风阻制动装置等。

（一）申请公布号为CN108099944A，发明名称为一种高速列车风阻制动装置的中国发明专利申请，公开了一种高速列车风阻制动装置，包括箱体，所述箱体固定嵌入于列车顶部，所述体内设有开启机构、锁闭装置、驱动机构、传动机构、锁定机构及角度传感器，所述驱动机构与传动机构相连接，所述开启机构和锁闭装置上端与所述制动风翼板内表面中部相接触，装有摇臂，所述摇臂基于止档轴承座旋转，所述锁定机构用于控制摇臂的旋转角度，所述摇臂上安装有制动风翼板，所述角度传感器用于测量摇臂的旋转角度。