一种基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构的制作方法

本发明涉及列车转向架防积雪结冰装置领域，具体涉及一种基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构。

背景技术：

风吹雪是铁路雪害三种类型之一，在降雪且风力达到一定强度时，雪被风吹而漂移并形成风雪流。高速列车长时间运行在风雪环境中，环境风夹着雪花进入转向架，雪花的质量很轻，其运动轨迹容易受气流扰动影响。当运动行程存在较多漩涡时，雪花在漩涡内相互吸附，进而黏着在结构表面造成堆积。随着运行时间的延长，雪将越积越多。堆积后的转向架内区域流场受到积雪的干扰，流场结构发生较大的变化，有可能加剧积雪的形成。更为危险的是，转向架区域的制动装置在列车制动时会产生大量的热，这些热会导致转向架上的积雪融化，而融化后的水又迅速转化成冰。转向架部位的弹性元件如空气弹簧和轴箱弹簧在列车运动中也会发热，导致周围的积雪融化，也最终转化成冰。这些附加在转向架上的冰会增加簧上质量，同时由于冰的存在改变了弹簧的约束条件，进而恶化一系悬挂弹簧的弹性系数，严重影响高铁车辆的动力学性能，威胁行车安全。

目前，绝大多数高速列车均没有加装防转向架积雪结冰装置，导致高速列车在高寒地区运行时转向架区域产生了极为严重的积雪结冰。少部分高速列车在设备舱端板处安装橡皮胶囊，在一定程度上优化转向架入口区域的流动状态，但是在出口区域安装的橡皮胶囊会劣化转向架出口处的流动状态，从而在后侧端板处产生“兜雪”现象。

因此，针对严寒天气下的转向架区域积雪积冰现象，急需设计一种装置或结构来降低雪进入转向架区域粒子的数量。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、工作可靠、操作便捷的防转向架积雪结冰优化导流结构。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构，所述导流结构设有两个，分设在列车底部转向架舱的两端，所述导流结构包括安装在列车底部转向架区舱的壳体，所述壳体底部设有可横向移动的导向滑板，导向滑板的一端与导流板的一端铰接相连，该导流板的另一端与斜端板的一端铰接相连，所述斜端板的另一端铰接在所述壳体的顶部；所述斜端板和一驱动杆的一端铰接相连，可伸缩的该驱动杆的另一端铰接在壳体上盖上。

本发明基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构，它通过导流板与列车底部平面成一定的角度来引导底部的高速气流向远离转向架区域的方向流动从而减少进人转向架区域的雪粒子。导流板可摆动，可根据列车运行情况，调整导流板与列车底部平面形成的夹角以达到最佳的导流防雪效果。

由于高速列车可以双向运行，可以使用两个本发明所描述的导流结构安装在转向架舱的两端。当列车从左往右运行时，安装在转向架舱右端的导流结构的斜端板转动一定角度带动着导流板与列车底部平面形成一定的角度，而安装在转向架舱左端的导流结构的导流板不伸出而与列车底部平面重合(平行)；当列车从右往左运行时，导流结构的运动与前面所属运动相反。这样使得高速列车的双向运行不受所安装的导流结构影响。

进一步地，所述壳体顶部设有第一轴孔，所述斜端板一端设有第一铰接轴，所述斜端板的另一端设有第二轴孔，所述导流板一端设有第二铰接轴，所述导流板的另一端设有第三铰接轴，所述导向滑板上设有第三轴孔，所述第一铰接轴活动配合穿设在第一轴孔内，所述第二铰接轴活动配合穿设在第二轴孔内，所述第三铰接轴活动配合穿设在第三轴孔内。

进一步地，所述导向滑板上设有限位块，所述壳体的内侧壁上设有凸起部，所述凸起部可抵住限位块以限制所述导向滑板运动的距离。固定在导向滑板上的限位块起到一个行程保护的作用，限位块抵住壳体内的凸起部使得导流板不会超过最大预设角度。

进一步地，所述限位块设有两个，分设于导向滑板的两侧相对的位置上，所述导向滑板上设有安装孔，所述限位块通过紧固件穿过所述安装孔和导向滑板固接。增加限位块的行程保护力度，且避免导向滑板受力不均，提高结构稳定性。限位块以可拆卸的方式安装在导向滑板上，方便更换限位块，限位块和导向滑板分别单独制作，利于降低制作难度。

进一步地，导流板和斜端板两侧设置有凸台，该凸台与壳体内壁相啮合。防止雨雪从导流板和斜端板与壳体内壁之间的间隙进入壳体内，提高导流结构的安全性和使用寿命。

进一步地，所述导流板与列车底部平面的夹角的变化范围为0～26.7°。无雪天气，导流板为收拢状态，导流板与壳体底部平面的夹角为0°，当有雪时，导流板与列车底部平面的夹角为26.7°。

进一步地，所述导流结构还包括控制器，所述控制器与所述驱动杆电联以控制驱动杆的伸出和收缩。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构，它通过导流板与列车底部平面成一定的角度来引导底部的高速气流向远离转向架区域的方向流动从而减少进人转向架区域的雪粒子。导流板可摆动，可根据列车运行情况，人工调整导流板与列车底部平面形成的夹角以达到导流防雪效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构的结构示意图。

图2是将图1中壳体上盖爆炸开的结构示意图。

图3是将图2壳体上盖去掉后的爆炸结构示意图。

图4是将壳体上盖去掉后的另一视角下的结构示意图。

图5是本发明基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构的主视结构示意图。

图6是将本发明去掉壳体上盖后沿图5中aa线剖开后的立体结构示意图。

图7是图6的侧视结构示意图。

图8是本发明基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构简化后的无雪状态应用下的结构示意图。

图9是本发明基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构简化后的有雪状态应用下的结构示意图。

附图标记说明

1、壳体；11、第一轴孔；12、壳体上盖；13、壳体下盖；2、限位块；3、紧固件；4、导向滑板；41、第三轴孔；5、驱动杆；6、导流板；61、第二铰接轴；62、第三铰接轴；7、斜端板；71、第一铰接轴；72、第二轴孔；8、凸起部；9、凸台。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例：

如图1至图9所示，本实施例的基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构，所述导流结构设有两个，分设在列车底部转向架舱的两端，所述导流结构包括壳体1，壳体1底部设有可横向移动的导向滑板4，导向滑板4的一端与导流板6的一端铰接相连，该导流板6的另一端与斜端板7的一端铰接相连，斜端板7的另一端铰接在壳体1的顶部；斜端板7和一驱动杆5的一端铰接相连，可伸缩的该驱动杆5的另一端铰接在壳体上盖12上。驱动杆5为等长的电动推杆，设有两个。所述壳体下盖13与列车底部在同一平面上，导流结构处于收拢状态时，导流板6与列车底部在同一平面上。壳体1形状的设计是基于标准动车组350车体底部形状。

本实施例中，壳体1顶部设有第一轴孔11，斜端板7一端设有第一铰接轴71，斜端板7的另一端设有第二轴孔72，导流板6一端设有第二铰接轴61，导流板6的另一端设有第三铰接轴62，导向滑板4上设有第三轴孔41，第一铰接轴71活动配合穿设在第一轴孔11内，所述第二铰接轴61活动配合穿设在第二轴孔72内，第三铰接轴62活动配合穿设在第三轴孔41内。

本实施例中，导向滑板4上设有限位块2，所壳体1的内侧壁上设有凸起部8，凸起部8可抵住限位块2以限制导向滑板4运动的距离。壳体与1列车车体之间采用焊接连接。壳体1与列车车体连接稳固，焊接处受环境影响小，结构稳定性好。

本实施例中，限位块2设有两个，分设于导向滑板4的两侧相对的位置上，导向滑板4上设有安装孔，限位块2通过紧固件3穿过安装孔和导向滑板4固接。

本实施例中，导流板6和斜端板7两侧设置有凸台9，该凸台9与壳体1内壁相啮合。

本实施例中，导流板6与列车底部平面的夹角的变化范围为0～26.7°。

本实施例中，导流结构还包括控制器，控制器与驱动杆5电联以控制驱动杆5的伸出和收缩。

对于雨雪变化较小的地区，采用本发明的导流结构进行导流防雪的方法如下：

s1：对导流结构进行全面检查，确保导流结构能稳定工作，确定两个导流结构的导流板6均处于收拢状态；

s2：在控制系统预设导流板6与列车底部平面的夹角的角度大小；

s3：确定需要打开的导流结构，当列车向右行进时，转向架舱右端导流结构打开，左端导流结构收拢，当列车向左行进时，转向架舱左端导流结构打开，右端导流结构收拢；

s4：打开需要打开的导流结构，导流结构中的驱动杆5执行伸出动作，驱动杆5伸出，推动斜端板7绕着与其壳体1铰接的铰接轴转动，斜端板7带动导流板6摆动，使得导流板6与列车底部平面形成一定夹角；

s5：驱动杆5伸出到导流板6与列车底部平面的夹角达到26.7°时，驱动杆5停止伸出动作；

s6：驱动杆5保持不动，列车行进中保持导流板6与列车底部平面的夹角在这个角度，以达到导流防雪作用；

s7：打开的导流结构需要收笼时，驱动杆5执行收缩动作，驱动杆5拉动斜端板7回转，带动导流板6回复收拢状态。

本发明的导流结构的工作原理如下：当列车向右行进时，安装在在列车底部转向架舱右端的导流结构打开。此时，控制器发出运行指令控制转向架舱右端导流装置的驱动杆5执行伸出动作，左侧导流装置的电动推杆5不进行动作或者执行收回动作。两个驱动杆5同步伸出一定距离，推动斜端板7绕着其与壳体1上的铰接轴旋转一定的角度，斜端板7会带着导流板6与列车底部平面成的26.7°角度达到导流防雪作用。固定在导向滑板4上的两个限位块2在起到一个行程保护的作用，当导流板6转动角度过大时，限位块2抵住凸起部8使得导流板6不会超过26.7°。同理导流板6的收回动作是由驱动杆5的带动斜端板7回转实现。

经过试验验证，本发明基于流动控制的防转向架积雪结冰优化导流结构的除雪效果如下：

列车时速为200km\h时，头车转向架零部件表面的粒子数量对比如下表：

列车时速为250km\h时，头车转向架零部件表面的粒子数量对比如下表：

列车时速为300km\h时，头车转向架零部件表面的粒子数量对比如下表：

由上述三个试验数据表可知，导流板6的防积雪效果表现良好，其在200km\h时能使转向架上总的积雪数量减少率达到52.11％，在300km\h时的减少率也能达到40.8％。针对单个转向架来说，在枕梁部件上的防积雪效果表现得最好，在300km\h时的减少率也能达到71.52％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。