高速铁路动车组实现半悬浮飞行状态来提高运行速度方法与流程

本发明属于高速铁路动车组技改技术领域，具体是高速铁路动车组实现半悬浮飞行状态来提高运行速度的方法。

背景技术：

我国现有高速铁路由工务工程、牵引供电、通信信号、动车组、运营调度、客运服务等系统组成，而动车组又由总成、车体、转向架、牵引系统、制动系统、列车网络系统等组成。动车组一般都是固定编组，动力分散型动车组一般由2动1拖、3动2拖、5动3拖等编组方式构成。全动力分散型则全部由动力车编组组成。目前我国高速动车组列车的运行速度在250km/h到400km/h之间。目前国家正在研制500km/h以上的超高速列车技术，面临一个两难选择，选择轮轨技术或者是磁悬浮技术。本发明为超高速列车的技术研究提供了一条中间路线，在现有轮轨技术的基础上通过改进实现动车组列车半悬浮飞行。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速铁路动车组实现半悬浮飞行状态来提高运行速度的方法，以解决现有高速铁路动车组列车所需驱动功率大、轮轨作用力大等问题，从而提高高速动车组列车的运行速度，实现列车的超高速安全运行。

为解决上述技术问题本发明采用如下技术方案：

一种高速铁路动车组实现半悬浮飞行状态来提高运行速度方法，是在高速动车组列车车体上增加翼组以提供列车车体悬浮所需升力，改进现有高速动车组列车的转向架以适应列车车体半悬浮飞行状态；所述翼组包括设置于列车每节车厢顶部的上翼和顶部两侧的侧翼，为列车车体提供足够的升力，保证列车运行到一定速度后，列车车体起飞，半悬浮于车轨上方飞行；所述对列车转向架的改进是在列车每节车厢的转向架上增加四根可轴向转动的垂直浮动驱动轴，浮动驱动轴的一端通过花键与列车驱动从动齿轮连接来实现摩擦驱动轴在竖直方向的转动，浮动驱动轴另一端连接摩擦驱动轮，摩擦驱动轮紧靠车轨外侧，与车轨外侧摩擦驱动列车运行、转向，浮动驱动轴上设置有限位装置；将现有高速动车组列车车轮的驱动功能、转向功能、制动功能转移到摩擦驱动轮上，并保持原高速动车组列车车轮与摩擦驱动轮同步转向，去除驱动功能，保留滚动功能；列车车轮在车轨上低速滚动时，摩擦驱动轮与车轮保持同步转向，由摩擦驱动轮摩擦车轨外侧提供驱动力，车轮在车轨上滚动；列车高速运行在半悬浮飞行状态时，由摩擦驱动轮提供转向功能，车轮与车轨没有了接触，但仍保留与摩擦驱动轮的同步转向，保证列车突然减速仍能准确地降落在车轨上。

本发明进一步的技术方案：所述翼组与列车车体固定连接。

本发明的有益效果为：本发明的方法能实现现有的高速动车组列车经低成本低能耗低技术难度改进后，车体悬浮于车轨上，消除因轴重引起的轮轨作用力，解决现有高速动车组列车所需驱动功率大、轮轨作用力大等问题，同时减轻接触震动和蛇行震动。本发明改变列车的驱动方式，适应列车的半悬浮飞行运行状态，有利于提高高速动车组列车的运行速度，实现列车的超高速安全运行。

附图说明

图1是本发明高速铁路动车组列车的立体结构示意图；

图2是本发明高速铁路动车组列车的结构示意图；

图3是图2中a部分的局部放大图；

图4是本发明高速铁路动车组列车的另一结构示意图；

图5是图4中b部分的局部放大图；

图6是本发明高速铁路动车组列车的浮动驱动轴的结构示意图。

图中标记：1列车车体，2列车车轨，2.1车轨外侧上沿，2.2车轨外侧下沿，3翼组，3.1上翼，3.2侧翼，4列车转向架，4.1浮动驱动轴，4.1.1限位装置，4.2摩擦驱动轮，4.3列车车轮，4.4列车滚动轴，5转向架与车体连接装置，6列车驱动从动齿轮，7列车驱动齿轮。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明的高速铁路动车组实现半悬浮飞行状态来提高运行速度方法，是在高速动车组列车车体1上增加翼组3以提供列车车体1悬浮所需升力，改进现有高速动车组列车的转向架4以适应列车车体1半悬浮飞行状态；所述翼组3包括设置于列车每节车厢顶部的上翼3.1和顶部两侧的侧翼3.2，为列车车体1提供足够的升力，保证列车运行到一定速度后，列车车体1起飞，半悬浮于车轨2上方飞行；所述对列车转向架4的改进是在列车每节车厢的转向架4上增加四根可轴向转动的垂直浮动驱动轴4.1，浮动驱动轴4.1的一端通过花键与列车驱动从动齿轮6连接来实现摩擦驱动轴4.1在竖直方向的转动，浮动驱动轴4.1另一端连接摩擦驱动轮4.2，摩擦驱动轮4.2紧靠车轨2外侧，与车轨2外侧摩擦驱动列车运行、转向，浮动驱动轴上设置有限位装置4.1.1。

高速动车组列车半悬浮飞行时，除了摩擦驱动轮4.2和列车车轨2还有接触外，列车车体1、列车转向架4、列车车轮4.3等将悬浮于车轨2上，需将现有高速动车组列车车轮4.3的驱动功能、转向功能、制动功能等转移到摩擦驱动轮4.2上，并保持原高速动车组列车车轮4.3与摩擦驱动轮4.2同步转向，去除驱动功能，保留滚动功能。列车车轮4.3在车轨2上低速滚动时，四个摩擦驱动轮4.2与四个车轮4.3保持同步转向，由摩擦驱动轮4.2摩擦车轨外侧提供驱动力，车轮4.3在车轨上滚动，列车滚动轴4.4为承重轴。列车高速运行在半悬浮飞行状态时，由四个摩擦驱动轮4.2提供转向功能，四个车轮4.3与车轨2没有了接触，但仍保留与四个摩擦驱动轮4.2的同步转向，保证列车突然减速仍能准确地降落在车轨2上。四个一组的车轨外侧摩擦驱动轮4.2，每个摩擦驱动轮与车轨外侧接触压力可以动态调节，保证摩擦驱动轮能为列车提供足够的驱动力，又能在车轨外侧面内竖直滑动，当车轨有弯曲度时，摩擦驱动轮组能保证列车随车轨的弯曲进行转向。

运用本发明的方法改进的高速动车组列车，启动时，由摩擦驱动轮4.2摩擦车轨2外侧提供驱动力，列车车轮4.3在车轨2上滚动，列车滚动轴4.4为承重轴。车速不断提高，翼组3提供的升力也不断增加，当速度达到设计速度，升力足够时，车体1悬浮，带动转向架悬浮，列车车轮4.3脱离与车轨2的接触，实现悬浮状态，驱动从动齿轮6沿花键向上滑动。列车速度增到更高时，升力加大，车体1、转向架4、驱动从动齿轮6的悬浮高度增加，当驱动从动齿轮6上升到浮动驱动轴4.1上的限位装置4.1.1时，会带动浮动驱动轴4.1向上运动，摩擦驱动轮4.2同时随浮动驱动轴4.1向上滑动。随列车速度进一步增大，升力增大，悬浮高度加大，带动摩擦驱动轮4.2滑动到车轨外侧上沿2.2，车轨外侧上沿2.2发挥限位作用，车体1、转向架2、驱动从动齿轮6的悬浮高度停止增加。摩擦驱动轮4.2与车轨外侧上沿2.2接触时，会产生向下的接触压力，与多余的升力抵消，发挥摩擦驱动轮4.2向下牵引作用，防止列车悬浮高度的进一步增加，形成半悬浮飞行状态。当列车减速到一定车速时，车轮4.3在车轨2上降落，车轮4.3滚动运行，摩擦驱动轮4.2始终能提供驱动力。当车轨2有弯曲度时，摩擦驱动轮组能保证列车随车轨的弯曲进行转向。

所述翼组与列车车体固定连接。翼组的每个翼从列车车体伸出的长度，翼的布置高度，不超出现有高速动车组列车运行的总体宽度、高度要求，有利于改进后的列车能在原有高速铁路上正常运行。每个翼分布的位置、翼面宽度等，要保证翼与翼之间的影响最小。所述翼组为一组翼长较短的翼，翼的长度、翼形的选择、翼面的宽度、翼的数量、翼的分布和位置等可根据系统的整体设计确定，使其具有足够的翼总面积，能为列车车体提供足够的升力，保证列车运行到一定的速度后，列车车体起飞，悬浮于车轨上方飞行。