一种高速列车用的导流装置及高速列车的制作方法

1.本技术涉及高速列车技术领域，尤其是涉及一种高速列车用的导流装置及高速列车。


背景技术：

2.我国高速列车运行速度已经超过350km/h，并向着400km/h及更高速的目标发展。高速列车运行阻力性能是关系到高速列车运营能耗和提速运行的关键因素。列车运行阻力由机械阻力、动力设备冷却空气和空气引起的阻力，以及气动阻力组成，其中，列车气动阻力与速度的平方成正比，车辆运行速度越快，列车气动阻力在运行阻力中越占主导地位。当列车运行速度为200～300km/h时，气动阻力约占列车运行阻力的70％～75％，而当列车达到350km/h时，气动阻力则占总运行阻力的90％以上。且气动阻力引起的能耗与列车运行速度平方呈线性关系，使得在列车运行速度超过300km/h的情况下，气动阻力的能耗将超过牵引系统总能耗的80％。由于列车高速运行时克服气动阻力会引起严重的能量损耗，因此降低阻力是运输行业提速、减排和节能的必要和重要途径。
3.高速列车气动减阻的主要措施包括外形平顺化减阻技术、仿生表面减阻技术以及主动控制减阻技术等。外形平顺化减阻和仿生表面减阻均属于被动减阻方法，被动减阻方法不需要输入和消耗额外能量，只需要改变物体的表面形态，进而改变和控制湍流边界层的流场即可达到减阻目的。目前高速列车外形平顺化减阻技术应用较多，主要有高速列车头尾车采用流线型外形，相邻车辆连接部位减阻设计，如采用大风挡，减小车辆连接间距，列车顶部减阻设计，如合理设计受电弓，增设导流罩，列车底部减阻设计等。就目前的技术而言，头尾车流线型外型和车体底部结构减阻仍然是气动减阻设计的重要方向之一。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种高速列车用的导流装置及高速列车，用以解决如何减小高速列车的气动阻力的问题。
5.根据本实用新型的第一方面提供一种高速列车用的导流装置，其中，所述高速列车用的导流装置包括：导流板，所述导流板的数量为多个，多个所述导流板至少设置在所述高速列车的中间车的底部，多个所述导流板直立地安装于所述中间车的底部，每个所述导流板形成为具有锐角部的多边形，形成所述锐角部的一条边与所述中间车的底部相连接。
6.优选地，所述导流板的形状为直角梯形。
7.优选地，所述导流板包括：下底边，与所述高速列车的底部相连接；斜腰边，位于所述导流板的在所述高速列车在运行过程中的迎风侧；上底边，与所述下底边相对设置；以及直角边，与所述斜腰边相对设置。
8.优选地，所述斜腰边与所述上底边的夹角为150
°
，所述斜腰边与所述下底边的夹角为30
°
。
9.优选地，所述中间车的车底设置有转向架，所述导流板设置在所述中间车的转向
架的在所述高速列车运行过程中的迎风侧。
10.优选地，多个所述导流板包括：第一导流板组，设置在所述中间车的沿长度方向的中线的第一侧；以及第二导流板组，设置在所述中间车的沿长度方向的中线的第二侧；所述第一导流板组中的导流板和所述第二导流板组中的导流板均按照由背风侧到迎风侧逐渐靠向所述中间车的沿长度方向的中线的方式倾斜设置。
11.优选地，所述第一导流板组由四个平行设置的所述导流板组成；所述第二导流板组由四个平行设置的所述导流板组成。
12.优选地，所述第一导流板组与所述第二导流板组沿所述中间车的沿长度方向的中线对称设置。
13.优选地，所述第一导流板组中的导流板的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面的夹角为15
°
，所述第二导流板组中的导流板的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面的夹角为15
°
。
14.根据本实用新型的第二方面提供一种高速列车，其中，所述高速列车包括顺次相连的头车、中间车和尾车以及如上所述的高速列车用的导流装置，所述的高速列车用的导流装置至少安装于所述中间车的车底。
15.本实用新型实施例的高速列车用的导流装置即高速列车，其高速列车用的导流装置包括多个导流板，多个导流板至少设置在高速列车的中间车的车底，且多个导流板均直立的安装于中间车的底部，每个导流板均形成为具有锐角部的多边形，形成所述锐角部的一条边与中间车的底部相连接，其通过改变车底的流场的方式减小列车整车气动阻力，如此能够有效地减小高速列车的气动阻力。
16.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
18.图1是根据本实用新型的高速列车用的导流装置的示意图。
19.图2是根据本实用新型的高速列车用的导流装置及高速列车的示意图。
20.图3是根据本实用新型的高速列车用的导流装置及高速列车的另一示意图。
21.附图标记：1-第一导流板组；2-第二导流板组；3-导流板；31-下底边；32-斜腰边；33-上底边；34-直角边；41-转向架；42-转向架腔；5-中心面；6-行进方向。
具体实施方式
22.提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本技术的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本技术
的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
23.这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。
24.在整个说明书中，当元件(诸如，层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
25.如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。
26.尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
27.为了易于描述，在这里可使用诸如“在
……
之上”、“上部”、“在
……
之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在
……
之上”根据装置的空间方位而包括“在
……
之上”和“在
……
之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。
28.在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
29.由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。
30.这里所描述的示例的特征可按照在理解本技术的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本技术的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。
31.如图1至图3所示，根据本实用新型的第一方面提供一种高速列车用的导流装置，该高速列车用的导流装置包括导流板3。
32.在以下的描述中，将参照图1至图3具体描述高速列车用的导流装置的组件的具体结构以及上述组件的连接关系。
33.如图1至图3所示，在实施例中，高速列车用的导流装置包括导流板3。导流板3的数
量可以为多个，且多个导流板3至少安装在高速列车的中间车的车底，且多个导流板3均直立地安装于中间车的底部，每个导流板3均形成为具有锐角部的多边形，形成所述锐角部的一条边与中间车的底部相连接，其通过改变车底的流场的方式减小高速列车整车的气动阻力。
34.优选的，如图1所示，在实施例中，导流板3的形状具体可以为直角梯形，其垂直设置在高速列车的车底。进一步的，导流板3可以包括下底边31、斜腰边32、上底边33以及直角边34。其中，下底边31为导流板3的较长的底边，其与高速列车的车底直接连接，具体的，导流板3与高速列车的车底可以一体成型，以此防止因安装导流板3而引起高速列车的外形产生凸起而造成阻力增大。斜腰边32则为直角梯形的斜腰，在高速列车运行过程中，斜腰边32可以位于导流板3的迎风侧(在实施例中，迎风侧为图2和图3中高速列车的行进方向6所指的一侧)。上底边33则为导流板3的较短的底边，其与下底边31相对设置，上底边33位于导流板3的远离高速列车的车底的一侧。直角边34则为直角梯形的直角腰，在高速列车在运行过程中，导流板3的直角边34位于背风侧。
35.具体的，如图1所示，在实施例中，导流板3的下底边31的长度可以为224mm，导流板3的直角边34的长度可以为64mm，导流板3的厚度则可以为8mm。使得导流板3在安装后，其垂直高度满足高速列车车底的限界要求。此外，优选的，斜腰边32与上底边33的夹角可以为150
°
，而斜腰边32与所述下底边31的夹角则可以为30
°
(即所述锐角部)，如此设置可以使导流板3较好的起到导流的效果。
36.优选的，如图1至图3所示，在实施例中，高速列车可以包括顺次连接的头车、中间车和尾车，其中，中间车的数量可以为多个。在中间车的车底的转向架腔42内可以设置有转向架41，导流板3则可以设置在转向架腔42的前侧，而导流板3的直角边34与转向架腔42的边缘的距离可以为5mm。具体的，导流板3可以设置在所述中间车的转向架41的在高速列车在运行过程中的迎风侧(在实施例中，迎风侧为图2和图3中高速列车的行进方向6所指的一侧)。进一步的，中间车可以设置有两个转向架腔42(图中仅示出中间车的部分结构)，则两个转向架腔42前均可以设置有高速列车用的导流装置。
37.优选的，如图1至图3所示，在实施例中，所述多个导流板3可以包括第一导流板组1和第二导流板组2。第一导流板组1可以设置在中间车沿长度方向的中线的第一侧，而第二导流板组2则可以设置在中间车沿长度方向的中线的第二侧，所述第一侧和所述第二侧可以互为相对侧。其中，第一导流板组1可以由四个平行设置的导流板3组成，而第二导流板组2则可以由另外四个平行设置的导流板3组成。进一步的，第一导流板组1和第二导流板组2可以沿所述中间车的沿长度方向的中线对称设置。
38.具体的，如图2所示，在实施例中，第一导流板组1中的导流板3和第二导流板组2中的导流板3可以按照由背风侧到迎风侧逐渐靠向所述中间车的沿长度方向的中线的方式倾斜设置。第一导流板组1中的导流板3的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面5的夹角可以为15
°
，类似的，第二导流板组2中的导流板3的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面5的夹角同样可以为15
°
。第一导流板组1和第二导流板组2中相邻的导流板3之间的距离可以为232mm，而第一导流板组1与第二导流板组2的最近的两个导流板3的板面之间的最小距离可以为232mm。
39.然而，不限于此，导流板3的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面5的夹角为
15
°
为一种优选的实施例，导流板的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面的夹角还可以为其他角度，例如：夹角为0
°
或夹角为8
°
。根据上述实施例中的夹角度数进行仿真分析得出以下数据表。
40.表1:仿真分析数据
[0041][0042]
(计算模型为三节车编组)
[0043]
由此可知，在导流板3的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面5的夹角为15
°
的情况下，导流板3能够较为优异的起到减阻的效果。
[0044]
此外，如图2和图3所示，根据本实用新型的第二方面提供一种列车，所述顺次相连的头车、中间车和尾车以及如上所述的高速列车用的导流装置，所述高速列车用的导流装置安装于所述中间车的车底。
[0045]
在使用过程中，第一导流板组1和第二导流板组2对称的设置在高速列车的中间车的转向架腔42前的两侧，以此将气流导向转向架41的两侧，且导流板3将起到涡流发生器的作用，改变近壁面涡的结构，从而到达减小气动阻力的效果。该高速列车用的导流装置属于被动减阻方法，不需要额外能量的输入和消耗，其易于实施和维护，且安装位置不影响列车的美观性，如此实现了减小高速列车的气动阻力的功能，而在将该高速列车用的导流装置应用于八车编组列车的情况下，其实际减阻效果还会进一步提升。
[0046]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种高速列车用的导流装置，所述高速列车包括顺次相连的头车、中间车和尾车，其特征在于，所述高速列车用的导流装置包括：导流板，所述导流板的数量为多个，多个所述导流板至少设置在所述高速列车的中间车的底部，多个所述导流板直立地安装于所述中间车的底部，每个所述导流板形成为具有锐角部的多边形，形成所述锐角部的一条边与所述中间车的底部相连接。2.根据权利要求1所述的高速列车用的导流装置，其特征在于，所述导流板的形状为直角梯形。3.根据权利要求2所述的高速列车用的导流装置，其特征在于，所述导流板包括：下底边，与所述高速列车的底部相连接；斜腰边，位于所述导流板的在所述高速列车在运行过程中的迎风侧；上底边，与所述下底边相对设置；以及直角边，与所述斜腰边相对设置。4.根据权利要求3所述的高速列车用的导流装置，其特征在于，所述斜腰边与所述上底边的夹角为150
°
，所述斜腰边与所述下底边的夹角为30
°
。5.根据权利要求3所述的高速列车用的导流装置，其特征在于，所述中间车的车底设置有转向架，所述导流板设置在所述中间车的转向架的在所述高速列车运行过程中的迎风侧。6.根据权利要求1所述的高速列车用的导流装置，其特征在于，多个所述导流板包括：第一导流板组，设置在所述中间车的沿长度方向的中线的第一侧；以及第二导流板组，设置在所述中间车的沿长度方向的中线的第二侧；所述第一导流板组中的导流板和所述第二导流板组中的导流板均按照由背风侧到迎风侧逐渐靠向所述中间车的沿长度方向的中线的方式倾斜设置。7.根据权利要求6所述的高速列车用的导流装置，其特征在于，所述第一导流板组由四个平行设置的所述导流板组成；所述第二导流板组由四个平行设置的所述导流板组成。8.根据权利要求7所述的高速列车用的导流装置，其特征在于，所述第一导流板组与所述第二导流板组沿所述中间车的沿长度方向的中线对称设置。9.根据权利要求6所述的高速列车用的导流装置，其特征在于，所述第一导流板组中的导流板的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面的夹角为15
°
，所述第二导流板组中的导流板的板面与所述中间车的沿长度方向的中心面的夹角为15
°
。10.一种高速列车，其特征在于，所述高速列车包括顺次相连的头车、中间车和尾车以及权利要求1至9中任一项所述的高速列车用的导流装置，所述高速列车用的导流装置至少安装于所述中间车的车底。

技术总结
本实用新型提供一种高速列车用的导流装置及高速列车，高速列车用的导流装置包括导流板，所述导流板的数量为多个，多个所述导流板至少设置在所述高速列车的中间车的底部，多个所述导流板直立地安装于所述中间车的底部，每个所述导流板形成为具有锐角部的多边形，形成所述锐角部的一条边与所述中间车的底部相连接。该高速列车用的导流装置及高速列车能够减小高速列车的气动阻力。小高速列车的气动阻力。小高速列车的气动阻力。


技术研发人员：盖杰 余以正 王岳宸 孙健
受保护的技术使用者：中车长春轨道客车股份有限公司
技术研发日：2022.10.11
技术公布日：2023/2/27