一种高速列车全包式多功能外风挡

本发明涉及列车车间配件，具体为一种高速列车全包式多功能外风挡。

背景技术：

1、随着动车组技术装备的进步以及运行速度的提高，旅客对乘坐舒适性的需求也越来越高，然而运行速度的提高使得车体摇头、侧滚等一系列振动问题加剧，严重影响列车的运行品质。经研究表明车端连接装置的刚度和阻尼特性对车体振动产生明显的约束作用，继而影响列车运行的动力学性能。

2、传统列车车端连接系统采用功能–结构分化的架构，其主要包括车钩缓冲装置和风挡装置，造成结构冗杂、功能重叠，与未来高速列车轻量化、易操作、高可达需求矛盾突出。我国过去的铁道车辆上大多采用铁风挡，然而在应用过程中存在很多问题，例如噪声大，气密性差等；后来在铁道车辆提速之后使用了橡胶风挡，其具有良好的纵向伸缩性和横向、垂向柔性，以适应车辆通过曲线和减小振动，但是随着速度的提高风挡的气密性问题日渐突出，且其降阻效果有限；为此，目前在高速列车上多是采用全包式折棚外风挡结构，由于全包式折棚风挡所提供的刚度与阻尼不足，我国的高速列车复兴号cr400af、cr400bf等都是通过配备车间减振器来加强列车中前后车辆之间的耦合作用。然而，车端安装纵向减振器仍有一些不足之处，如车间减振器成本高、体积大、增加了车间悬挂装置的质量等；更兼安装纵向减振器如果数量不足，对改善列车动力学性能并没有明显效果；而且工作时油液容易泄漏，会造成车端设备、线路设施腐蚀污染现象；同时由于高速列车为了能降低运行过程中的气动阻力将外风挡结构设计为全包式，这使得纵向减振器的安装空间受到限制；最重要的一点是车辆配备车间减振器加强了车辆间的耦合作用，虽然可以有效改善列车的稳定性和直线平稳性，但不利于车辆通过曲线，特别在小半径曲线时，会显著增加车轮磨耗，严重恶化车辆的曲线通过性能。

3、基于以上原因，我们研发了一种高速列车车间多功能外风挡连接机构（中国发明专利申请，申请号cn202410265334.5），其不仅具有传统外风挡隔音减阻，抵挡雨雪的功能，同时具备刚度和阻尼特性，可以完全或部分替代车间减振器，能够缓和车辆之间的冲击，有效抑制车体的振动，从而提高列车运行的平稳性，同时可以减轻车端连接系统的重量，缩短车辆编组连挂或分解时由于安装或拆除车间减振器所耗费的时间，节省车间减振器所占用的车端空间。

4、然而，该外风挡连接机构包括前、后两个风挡装置，其连接时类似于胶囊式结构，需要依靠预压（将两个风挡装置压紧）实现连挂，其使用时两个风挡装置的外气囊仅预压紧贴而并没有紧密连接，在运行过程中：一方面两个外气囊中间留有较大的间隙和凹处，会受气流的冲击产生很大的气动阻力和压力脉动，影响到其隔音、减阻、密封等性能；另一方面，随着列车运行过程中转弯、颠簸等情况，两个外气囊的接触部存在一定的相对位移和磨损，外风挡的使用寿命有限，为尽量保证运行过程中的可靠性，其风挡装置需要采用内外双层气囊的结构形式并设计对应的补气控制系统，其整体结构和制作过程相对复杂，也不利于轻量化设计，同时从车辆动力学角度，该外风挡是被动减振装置，动态性能参数固定，无法根据线路条件进行自动调整，即无法兼顾车辆直线动力学性能和曲线通过性能，列车的综合动力学性能达不到最佳。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高速列车全包式多功能外风挡，其具备隔音减阻，抵挡雨雪的功能，并具备刚度和阻尼特性，能够缓和车辆之间的冲击，减少车间减振器的应用，减轻车端连接系统的重量，节省车间减振器所占用的车端空间，同时可以根据线路类型，实现气囊内气压的自动调节，兼顾车辆的直线动力学性能和曲线通过性能。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种高速列车全包式多功能外风挡，包括全包气囊，所述全包气囊呈与列车车厢形状相适配的矩形框形，所述全包气囊包括内层面、外层面和两个端面，所述外层面套设在内层面外，所述内层面的两端分别与两个端面连接，所述外层面的两端分别与两个端面连接，所述内层面与外层面之间形成有气囊空间；

4、所述内层面和外层面之间还设置有若干隔离片，若干所述隔离片将所述气囊空间分隔出若干腔体，若干所述腔体沿所述全包气囊的周向依次排列，所述隔离片上开设有阻尼孔，所述阻尼孔的两端分别与所述隔离片两侧的腔体连通。

5、具体的，所述隔离片包括柔性片和刚性片，所述柔性片的四周分别与内层面、外层面和两个端面紧密连接，所述柔性片的中部开设有安装孔，所述刚性片设置在所述安装孔内，所述刚性片的四周均与所述柔性片紧密连接，所述阻尼孔开设在所述刚性片上。

6、具体的，所述柔性片选用橡胶材质制成。

7、具体的，所述柔性片倾斜于两个所述端面设置，相邻两个所述柔性片呈八字形或三角形布置。

8、进一步的，所述内层面上开设有若干检测补气孔，若干所述检测补气孔分别用于使若干所述腔体与外界连通。

9、具体的，所述检测补气孔设置在相邻两个柔性片相互远离的一端之间的中间区域。

10、进一步的，还包括补气管路，若干所述检测补气孔均通过控制阀与所述补气管路连通。

11、进一步的，所述控制阀可在使所述检测补气孔封闭、使所述检测补气孔与外界连通和使所述检测补气孔与补气管路连通三种模式下切换。

12、本发明的有益效果是：

13、该高速列车全包式多功能外风挡包括全包气囊，全包气囊呈与列车车厢形状相适配的矩形框形，全包气囊内形成有环状的气囊空间，在全包气囊内还设置有若干隔离片，若干所述隔离片将该气囊空间分隔出若干腔体，若干腔体沿全包气囊的周向依次排列，在隔离片上开设有阻尼孔，阻尼孔的两端分别与其所在的隔离片的两侧的腔体连通，同时布有检测补气孔、控制阀。使用该全包式多功能外风挡的车辆发生点头振动、摇头振动时，在气囊空间内存在气体通过若干阻尼孔流动的趋势，气体流经阻尼孔时产生的阻尼力可有效衰减和抑制车体振动，缓和车辆之间的冲击，减少车间减振器的应用，减轻车端连接系统的重量，节省车间减振器所占用的车端空间；其采用全包式结构使前、后车辆光滑连接成整体，气流经过风挡处时不会受到大的冲击，具备更优的隔音、减阻和密封性能，同时结构简单、使用寿命更长，同时解决了被动多功能外风挡在车辆动力学性能上的矛盾，能兼顾车辆直线动力学性能和曲线通过性能，使列车综合动力学性能达到最优。

技术特征：

1.一种高速列车全包式多功能外风挡，其特征在于，包括全包气囊，所述全包气囊呈与列车车厢形状相适配的矩形框形，所述全包气囊包括内层面、外层面和两个端面，所述外层面套设在内层面外，所述内层面的两端分别与两个端面连接，所述外层面的两端分别与两个端面连接，所述内层面与外层面之间形成有气囊空间；

2.根据权利要求1所述的一种高速列车全包式多功能外风挡，其特征在于，所述隔离片包括柔性片和刚性片，所述柔性片的四周分别与内层面、外层面和两个端面紧密连接，所述柔性片的中部开设有安装孔，所述刚性片设置在所述安装孔内，所述刚性片的四周均与所述柔性片紧密连接，所述阻尼孔开设在所述刚性片上。

3.根据权利要求2所述的一种高速列车全包式多功能外风挡，其特征在于，所述柔性片选用橡胶材质制成。

4.根据权利要求3所述的一种高速列车全包式多功能外风挡，其特征在于，所述柔性片倾斜于两个所述端面设置，相邻两个所述柔性片呈八字形或三角形布置。

5.根据权利要求4所述的一种高速列车全包式多功能外风挡，其特征在于，所述内层面上开设有若干检测补气孔，若干所述检测补气孔分别用于使若干所述腔体与外界连通。

6.根据权利要求5所述的一种高速列车全包式多功能外风挡，其特征在于，所述检测补气孔设置在相邻两个柔性片相互远离的一端之间的中间区域。

7.根据权利要求4所述的一种高速列车全包式多功能外风挡，其特征在于，还包括补气管路，若干所述检测补气孔均通过控制阀与所述补气管路连通。

8.根据权利要求7所述的一种高速列车全包式多功能外风挡，其特征在于，所述控制阀可在使所述检测补气孔封闭、使所述检测补气孔与外界连通和使所述检测补气孔与补气管路连通三种模式下切换。

技术总结
本发明涉及列车车间配件技术领域，公开了一种高速列车全包式多功能外风挡，其包括全包气囊，全包气囊呈与列车车厢形状相适配的矩形框形，全包气囊内形成有环状的气囊空间，在全包气囊内还设置有若干隔离片，若干所述隔离片将该气囊空间分隔出若干腔体，若干腔体沿全包气囊的周向依次排列，在隔离片上开设有阻尼孔，阻尼孔的两端分别与其所在的隔离片的两侧的腔体连通；该多功能外风挡采用全包气囊形式，具备隔音减阻，抵挡雨雪的功能，并设置有阻尼孔，气囊内充满压缩气体后，其具备刚度和阻尼特性，能够缓和车辆之间的冲击，减少车间减振器的应用，并且利用控制阀可以实现直线高气压和曲线低气压的智能控制，获得列车更优的动力学性能。

技术研发人员：代亮成,赵苍鹏,池茂儒,曾鹏程,李旭阳,仇常荣,温泽峰
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28