高速列车紧急制动装置及方法与流程

1.本发明涉及轨道列车制动技术领域，特别涉及高速列车紧急制动装置及方法。


背景技术：

2.高速列车又称高速火车，是指能以高速持续运行的列车，最高行驶速度一般要达到200km/h以上。高速列车属于现代化的高速交通工具，可以大幅提高列车速度从而提高火车运输效率，具有速度快、运量大、安全舒适、清洁环保等优点。
3.随着高速列车速度不断提高，对列车的制动性能的要求也相应提高。目前高速列车的制动普遍采用电空制动，在特殊情况下电制动无法起到紧急制动时，就需要采用空气制动，空气制动中制动盘盘面受力、发热，如制动的过程过多，在热和力的作用下制动盘会出现裂痕，易造成交通事故。同时现有的制动形式制动距离也较长，无法满足速度越来越高的列车需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供高速列车紧急制动装置，具有对高速列车紧急制动的效果。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：高速列车紧急制动装置，包括支架、设于所述支架的升降驱动机构、与所述升降驱动机构相连的摩擦阻力部，所述升降驱动机构用于驱动所述摩擦阻力部下降后接触轨道，所述摩擦阻力部用于对高速列车施加制动阻力。
6.通过采用上述技术方案，高速列车紧急制动装置的支架加装在高速列车底盘上，当高速列车需要紧急制动时，升降驱动机构驱动摩擦阻力部下降后，摩擦阻力部接触轨道后产生摩擦力，摩擦阻力部对高速列车施加制动阻力，拉动高速列车降速，起到快速制动的作用。本发明的高速列车紧急制动装置，可以与列车本身的紧急制动系统配合共同制动，大幅缩短制动距离。
7.摩擦阻力部下降后接触轨道时，摩擦阻力部与轨道之间的摩擦形式既可以是滚动摩擦，也可以是滑动摩擦。
8.本发明的进一步设置为：所述升降驱动机构包括第一驱动升降机构，所述摩擦阻力部包括第一摩擦部，所述第一驱动升降机构用于驱动所述第一摩擦部升降，所述第一摩擦部包括第一座体，所述第一座体安装有可转动的滚轮，所述滚轮用于与列车车轮相接触，所述第一座体底面设有摩擦片或者所述第一座体安装有位于所述第一座体底部的第一阻力轮、与所述第一阻力轮相连的第一电机。
9.通过采用上述技术方案，当高速列车需要紧急制动时，第一电机通电启动后驱动第一阻力轮转动，瞬间转动后断电，便于与铁轨快速转动接触。第一驱动升降机构驱动第一座体下降后位于列车车轮的前方，第一阻力轮接触轨道，滚轮接触列车车轮。可以由第一驱动升降机构下压第一座体使第一阻力轮与轨道之间产生作用力或者使摩擦片与轨道之间产生作用力，也可以由列车车轮接触滚轮后，对滚轮施加作用力，滚轮受力后下压第一座
体，使第一阻力轮与轨道之间或者使摩擦片与轨道之间产生作用力。
10.当第一座体底面安装摩擦片时，摩擦片在与轨道接触后产生摩擦力。
11.当第一座体底部安装第一阻力轮时，第一阻力轮与轨道之间产生作用力，第一阻力轮带动第一电机空转，利用第一电机提供阻力。也可以采用不同功率的多组第一电机。
12.本发明的进一步设置为：所述滚轮用于受到列车车轮作用力后下压所述第一座体。
13.本发明的进一步设置为：所述滚轮数量为若干个，至少有一个所述滚轮不低于列车车轮轴线，至少有一个所述滚轮不高于列车车轮轴线。
14.通过采用上述技术方案，在高速列车刚启动阶段，位于列车车轮后方的紧急制动装置中，第一驱动升降机构驱动第一座体下降后，第一电机驱动第一阻力轮转动，第一阻力轮转动形成助力，第一座体上的滚轮接触列车车轮并向前推动，起到助力高速列车快速启动的效果。
15.滚轮数量为若干个，至少有一个滚轮不高于列车车轮轴线，至少有一个滚轮不低于列车车轮轴线，使得滚轮能够较好地推动列车前进，不易对列车车轮产生较大的上推或下压的作用力。
16.本发明的进一步设置为：所述第一座体底面设有减阻层，所述摩擦片位于所述减阻层下方。
17.通过采用上述技术方案，高速列车在紧急制动过程中，如出现摩擦片磨损破裂等情形，致使滑动摩擦失效，而第一座体在实际制造时普遍会采用钢铁等金属材质，第一座体与轨道接触后可能会对轨道产生破坏作用，因此在第一座体底面设置减阻层，减阻层采用光滑、摩擦系数较小的材质，在摩擦片破损失效的情形下减阻层与轨道直接接触，起到减小阻力、保护轨道、减少安全隐患、提高紧急制动过程安全性的作用。
18.本发明的进一步设置为：所述第一摩擦部还包括基座，所述第一驱动升降机构与所述基座相连接，所述第一座体滑动连接于所述基座上，所述基座设置有第一弹性件，所述第一弹性件弹力作用于所述第一座体上以驱动所述第一座体远离列车车轮。
19.通过采用上述技术方案，当高速列车需要紧急制动时，第一驱动升降机构驱动基座下降，基座带动第一座体下降，在第一座体上的摩擦片或者第一阻力轮接触轨道前，第一座体、滚轮不会与列车车轮相接触或碰撞。当第一座体上的摩擦片或者第一阻力轮接触轨道后，轨道对摩擦片产生的摩擦力或者轨道对第一阻力轮产生的摩擦力与列车前进方向相反，驱使第一座体靠近列车车轮，滚轮与列车车轮接触，方便对列车车轮施加制动阻力，实现对高速列车的紧急制动。通过可以转动的滚轮与列车车轮接触，减小列车车轮的磨损。
20.本发明的进一步设置为：所述第一摩擦部受到所述第一驱动升降机构驱动时升降运动轨迹为倾斜的。
21.通过采用上述技术方案，第一摩擦部升降运动轨迹是倾斜的，其一，第一摩擦部处于上升状态时位于底盘的下方，不会位于列车车轮的正前方，不影响列车底盘本身的布局；其二，第一摩擦部下降过程是倾斜的，也能较为快速地下降，满足紧急制动的需求。
22.本发明的进一步设置为：包括控制单元、第二传感器，所述第二传感器用于监测第一摩擦部与轨道之间的压力，所述第二传感器、所述第一驱动升降机构均与所述控制单元相连。
23.通过采用上述技术方案，当第一摩擦部与轨道接触时受到的摩擦力过大，致使其对列车车轮施加的制动阻力过大时，会导致两个问题：第一，高速列车在高速运行时制动过快，列车上的人员会容易受伤，特别是运输旅客的高速列车。第二，列车车轮在第一摩擦部阻力过大时可能运动到第一座体、滚轮上的上方，存在脱轨等安全隐患。
24.鉴于此，控制单元内设置安全压力值，第二传感器检测第一摩擦部与轨道之间的压力值，并传递给控制单元。当压力值超过安全压力值时，控制单元控制第一驱动升降机构动作，调节第一摩擦部上升，通过减小第一摩擦部与轨道之间的作用力来减小第一摩擦部受到的摩擦力，从而减小第一摩擦部对列车车轮施加的制动阻力。
25.本发明的进一步设置为：所述升降驱动机构包括第二驱动升降机构，所述摩擦阻力部包括第二摩擦部，所述第二摩擦部包括第二座体、安装于所述第二座体的第二阻力轮、与所述第二阻力轮相连的第二电机，所述第二驱动升降机构用于驱动第二座体升降，所述第二座体连接有第一钢丝绳，所述第一钢丝绳用于与列车底盘相连接。
26.通过采用上述技术方案，第二驱动升降机构加装在列车底盘上，第二摩擦部位于两个车轮之间。目前列车可以换向运动，即既可以正向行驶，又可以反向行驶，因此第一钢丝绳数量为至少两根，分别沿第二座体前后方向延伸后固定在列车底盘上，使得高速列车沿轨道两个方向行驶，本发明均能适用。
27.当高速列车需要紧急制动时，第二电机通电后驱动第二阻力轮转动，瞬间转动后断电，便于与铁轨快速转动接触。第二驱动升降机构驱动第二座体下降，第二座体的第二阻力轮接触轨道并与轨道之间产生摩擦力，第二阻力轮带动第二电机空转，第二电机提供阻力，第二阻力轮依次通过第二座体、第一钢丝绳拉动列车底盘，对高速列车施加制动阻力，使高速列车快速降速，实现紧急制动。
28.本发明的进一步设置为：所述第二座体连接有第二钢丝绳，所述第二钢丝绳用于与列车车厢相连接。
29.通过采用上述技术方案，第二钢丝绳数量也为优选为至少两根，分别沿第二座体前后两个方向延伸后与列车车厢相连接固定。在第一钢丝绳对列车底盘施加制动阻力时，第二钢丝绳对列车车厢也施加制动阻力，避免紧急制动过程中列车车厢与底盘分离，提高紧急制动的安全性。
30.本发明的进一步设置为：所述第二阻力轮数量为多个，且两两分布于所述第二座体两侧，相对设置的两个所述第二阻力轮轮轴相连或者断开，，第二电机的数量为一个或多个。
31.通过采用上述技术方案，第二阻力轮分布在第二座体两侧，分别对应高速列车下方的两根轨道。
32.本发明的进一步设置为：所述第二驱动升降机构上端活动连接于所述支架。
33.通过采用上述技术方案，第二摩擦部接触轨道后，轨道对第二摩擦部产生的摩擦力会驱使第二摩擦部相对于列车底盘产生一定相对运动，第二驱动升降机构安装在支架上，支架是安装在列车底盘上，如果第二驱动升降机构与支架的连接关系是固定在一起，在第二摩擦部相对列车底盘运动时会对第二驱动升降机构产生作用力，容易造成第二驱动升降机构与列车底盘连接处受损。本发明将第二驱动升降机构上端活动连接于支架上，活动连接的形式可以为万向球头连接、铰接，使其能够提供一定的前后活动空间均可。
34.本发明的进一步设置为：所述支架设有第二弹性件，所述第二弹性件弹力作用于所述第二座体使其保持向下运动的趋势。
35.通过采用上述技术方案，第二摩擦部在紧急制动过程中，以下两种情形下第二阻力轮无法很好贴合在轨道上产生摩擦力，进而影响制动效果：其一是上下颠簸晃动时第二阻力轮无法很好地贴合轨道，其二是第二阻力轮磨损后会与轨道产生间隙，也无法很好贴合在轨道上。基于此，本发明通过设置第二弹性件，第二弹性件的弹力作用于第二座体上，使第二座体始终保持向下运动的趋势，在上下颠簸或者第二阻力轮磨损后，第二弹性件的弹力作用于第二座体上，使第二座体始终保持向下运动的趋势，使第二阻力轮贴合在轨道上，向下最大弹性行程必须在安全范围内。
36.本发明的进一步设置为：所述升降驱动机构包括有若干个第二驱动升降机构，所述摩擦部包括若干个第二摩擦部。
37.通过采用上述技术方案，第二驱动升降机构、第二摩擦部数量可以为多个。
38.本发明的进一步设置为：所述支架包括悬梁，所述悬梁两端分别用于软连接于列车底盘上，所述升降驱动机构安装于所述悬梁上。
39.通过采用上述技术方案，悬梁软连接在列车底盘的坚固部位，可以提供一定的活动空间。连接部位可以选择在列车底盘上轮轴周围的坚固部位。
40.本发明的进一步设置为：还包括控制单元、第一传感器，所述第一传感器用于监测相邻两个列车车厢之间的压力，所述第一传感器、所述升降驱动机构均与控制单元相连。
41.通过采用上述技术方案，高速列车包括多节车厢，每节车厢的下方均安装有本发明的高速列车紧急制动装置，第一传感器的作用是，前一节车厢受到远远大于后一节车厢的制动阻力时，开启释放前一节车厢的制动阻力。
42.本发明的进一步设置为：所述支架安装有电磁铁，所述电磁铁用于吸附所述摩擦阻力部。
43.通过采用上述技术方案，高速列车正常行驶过程中，电磁铁将摩擦阻力部吸附固定，避免摩擦阻力部在升降驱动机构故障等情形下意外掉落。当需要紧急制动时，电磁铁松开摩擦阻力部，升降驱动机构驱动摩擦阻力部下降后接触轨道，实现紧急制动。
44.本发明的进一步设置为：所述摩擦阻力部前后两侧均转动连接有刮水轮。
45.通过采用上述技术方案，高速列车行驶时遭遇降雨天气时，轨道上会存在雨水膜、水膜会致使摩擦阻力部与轨道之间摩擦力变小，造成制动效果不佳。本发明通过在摩擦阻力部前后两侧均设置刮水轮，刮水轮材质选用弹性、轻质的材质，在随摩擦阻力部下降后接触到轨道，将轨道上的雨水膜刮掉，避免影响摩擦阻力部的制动效果。其次，刮水轮材质选择弹性、轻质的材质，其在接触轨道后还能上下弹动，将轨道上的雨水弹落。
46.本发明的进一步设置为：所述第一电机上安装有第一减速器。
47.通过采用上述技术方案，第一阻力轮直径规格选择小于列车车轮直径的，第一阻力轮上端低于列车车轮上端，便于安装第一阻力轮。高速列车在高速行驶过程中，如第一阻力轮处需要较大的牵引力，则需要设置较大的电机才能满足要求，造成制造成本高、所需安装空间大的问题。本发明通过在第一电机处安装减速器，采用较小规格的电机也能提供足够的牵引力。
48.本发明的进一步设置为：所述第二电机上安装有第二减速器。
49.通过采用上述技术方案，第二阻力轮直径规格选择小于列车车轮直径的，第二阻力轮上端低于列车车轮上端，便于安装第二阻力轮。高速列车在高速行驶过程中，如第二阻力轮处需要较大的牵引力，则需要设置较大的电机才能满足要求，造成制造成本高、所需安装空间大的问题。本发明通过在第二电机处安装减速器，采用较小规格的电机也能提供足够的牵引力。
50.本发明的进一步设置为：所述第二座体转动连接有制动轴，所述第二阻力轮数量为两个且分别连接在所述制动轴两端，所述第二电机数量为多个且与所述制动轴相连，所述第二电机功率由小到大依次排列，所述第二电机包括外壳、位于所述外壳内的定子、转子、开关装置，所述外壳与所述定子之间设有若干个弹性机构，所述定子相对于所述外壳产生反作用力时转动后触发所述开关装置，功率较小的第二电机的开关装置用于开启功率较大的第二电机。
51.通过采用上述技术方案：本发明的高速列车紧急制动装置既可以和列车原刹车系统共同使用，也可以单独使用，也可以作为刹车系统内最后一道保险措施，在列车原刹车系统失灵的情况下紧急制动，最大限度保证高速列车上的人员生命财产安全。
52.虽然第二电机的启动方式可以采用车速传感器、控制器、控制软件进行控制，但传感器、软件类的控制一旦出现问题或故障，就会造成本发明在紧急制动时失效，其可靠性仍然有待提高。因此，本发明采用机械结构的启动方式，当高速列车在高速范围内行驶时，由功率小的第二电机提供牵引力，使高速列车车速降低到低速范围内，使第二电机阻力降低到一定范围时，第二电机内的定子相对于外壳转动，触发开关装置，开关装置启动功率大的第二电机，第二电机启动后提供更大的牵引力，使低速范围内的高速列车车速快速降低，实现分级降速。
53.通过第二电机内机械结构形式，实现功率由小到大的第二电机依次通过机械结构实现陆续启动，第二电机的启动形式可靠性非常高，能最大限度地保证本发明的摩擦部正常运行，进而保证紧急制动时保护列车人员的生命财产安全。
54.本发明的进一步设置为：所述弹性机构包括两个弹性组件，其中一个所述弹性组件弹力驱动所述定子正向转动，另一个所述弹性组件弹力驱动所述定子反向转动；所述弹性组件包括套筒、置于所述套筒内的复位弹簧、插接于所述套筒内的活塞杆，所述复位弹簧的一端作用于所述套筒上且另一端作用于所述活塞杆上，所述活塞杆铰接于所述定子，第二电机外壳开设有活动凹槽，所述套筒的一端插接于所述活动凹槽内。
55.通过采用上述技术方案：两个弹性组件起到使转子回位的作用，弹性机构内的两个弹性组件弹力分别往两个方向推住定子，定子的转动是由第二电机工作时产生的反作用力让定子转动，列车方向可以是双向的，使得定子位置可以往两个方向中任一一个转动，同时也可以在弹性机构弹力作用下回位。
56.套筒的一端为封闭端，插接在活动凹槽内，可以在一定范围内活动。套筒另一端为开口端，供活塞杆插接，弹簧两端分别作用在套筒和活塞杆上，提供弹力，使得弹性装置既可以提供弹力，又不会发生弯折。
57.本发明的进一步设置为：所述弹性组件还包括缓冲件，所述缓冲件位于所述活塞杆与所述套筒内壁之间。
58.通过采用上述技术方案：缓冲件位于活塞杆端部与套筒内壁之间，起到缓冲作用，
避免活塞杆直接撞击到套筒内壁上及限位作用。缓冲件材质也可选择弹性橡胶等材质，缓冲件的作用是对定子转动角度的最大限位。
59.本发明的进一步设置为：所述外壳与所述定子之间设有滚针轴承。
60.滚针轴承使得定子可以与外壳相对转动，减小两者之间的摩擦力。之所以选择滚针轴承，是因为滚针轴承厚度可以设计的较小，节省电机整体的体积。但如果选择其他轴承或铜套或者类似结构，实现定子与外壳之间的转动，也可以视为滚针轴承的等同技术方案。
61.本发明还提供了一种高速列车紧急制动方法，包括以下步骤
62.步骤一，安装在列车上的升降驱动机构动作，驱动与升降驱动机构相连的摩擦阻力部下降；
63.步骤二，摩擦阻力部下降后与轨道之间产生摩擦力，形成牵引力；
64.步骤三，与轨道之间产生摩擦力的摩擦阻力部对高速列车施加牵引力，使高速列车快速降速。
65.本发明的有益效果是：
66.1、本发明的高速列车紧急制动装置，在使用时将支架直接加装在列车底盘处，无需更改列车底盘的设计和布局，能应用于正在使用的列车上。高速列车紧急制动装置可以整体拆卸下来，进行维修、保养、更换。
67.2、本发明通过设置第一摩擦部、第二摩擦部，高速列车在高速行驶时，可以先使用第一驱动升降机构、第一摩擦部对高速列车进行制动、降速，当高速列车速度降低到一定范围后，再使用第二驱动升降机构、第二摩擦部对高速列车进行制动、降速，进一步增大对高速列车施加的制动阻力，通过多级减速、制动，避免高速列车在行驶时减速过快造成列车上人员受伤。此外，在第二摩擦部数量为多个的情况下，第一摩擦部、若干个第二摩擦部可以根据实际情况选择启动顺序，也实现多级减速、制动。第一摩擦部也可以和第二摩擦部同时一起发挥作用。
68.3、本发明通过摩擦阻力部与轨道接触后产生的摩擦力后，再通过摩擦阻力部对高速列车施加制动阻力，实现对高速列车的紧急制动。本发明的高速列车紧急制动装置既可以单独使用，具备制动距离短的效果，又可与高速列车上已有的制动系统共同使用，进一步缩短制动距离，且在高速列车已有制动系统故障或发生意外时也能起到紧急制动的作用，在紧急制动时增加一道保险措施。
69.4、本发明的第一摩擦部包括若干滚轮、第一阻力轮、第一电机，既能在紧急制动时提供制动阻力，又可以在高速列车启动阶段推动列车车轮前进，提供助力，具备多种功能。第一摩擦部包括摩擦片、减阻层时，减阻层能够在摩擦片破裂失效时，接触轨道提供较小的摩擦力，起到保护轨道、提高安全性能的作用。
70.5、第一传感器检测列车相邻车厢连接处压力，当列车前一节车厢受到的制动阻力大于后一节车厢的制动阻力，在前后两节车厢连接处压力超过安全范围时，控制单元能减小前一节车厢的摩擦阻力部与轨道之间的摩擦力，避免后一节车厢将前一节车厢挤压、拱翻发生事故，提高在紧急制动过程中的安全性。
71.6、本发明的高速列车紧急制动装置，既可以应用在高速列车上，又可以应用在低速列车、地铁、有轨电车等有轨车辆上，制动距离短，应用范围广。
72.7、本发明缩短刹车距离和时间，在进站时不需要提前很长时间去降速，实现缩短
总里程的运行时间。
73.8、本发明的紧急制动装置能有效快速缩短刹车距离，有可能能达到乘客能够承受的最短刹车距离，高速列车高速行驶时能在最短时间提前预判刹车时间，使高速列车的最高时速能够有很大突破，带来一定的作用。
附图说明
74.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
75.图1是实施例1的高速列车紧急制动装置安装在列车上的状态示意图。
76.图2是实施例1的第一钢丝绳、第二钢丝绳的位置示意图。
77.图3是实施例1的第一摩擦部、第二摩擦部之间的位置关系示意图。
78.图4是实施例1的结构示意图。
79.图5是实施例1的第一驱动升降机构、第一摩擦部之间的连接关系示意图。
80.图6是实施例1的第一摩擦部结构示意图一。
81.图7是实施例1的第一摩擦部结构示意图二。
82.图8是实施例1的第二驱动升降机构、第二摩擦部之间的连接关系示意图。
83.图9是实施例2的第一摩擦部结构示意图。
84.图10是实施例3的第一座体、摩擦片之间的位置关系示意图。
85.图11是实施例4的第一座体、摩擦片、减阻层之间的位置关系示意图。
86.图12是实施例7的大齿轮、小齿轮、电机输出轴、第二电机、第二阻力轮之间的位置关系示意图。
87.图13是实施例8的外壳、凹套之间的位置关系图。
88.图14是实施例8的定子、弹性装置、转子、壳体之间的位置关系示意图。
89.图15是实施例8的定子、滚针轴承、弹性装置、开关装置的位置关系示意图。
90.图16是实施例8的弹性组件结构示意图。
91.图中，1、支架；11、悬梁；12、缓冲橡胶套；13、槽口；2、第一驱动升降机构；3、第二驱动升降机构；4、第一摩擦部；41、第一座体；42、滚轮；43、第一阻力轮；44、第一电机；45、第一弹性件；46、基座；47、摩擦片；48、减阻层；5、第二摩擦部；51、第二座体；52、第二阻力轮；53、第二电机；531、外壳；532、凹套；533、定子；534、转子；535、活动凹槽；54、第一钢丝绳；55、第二钢丝绳；56、电机输出轴；57、大齿轮；58、小齿轮；6、高速列车；61、列车车轮；62、列车底盘；63、列车车厢；7、开关装置；8、弹性组件；81、套筒；82、复位弹簧；83、活塞杆；84、缓冲件；85、连接弹簧；9、滚针轴承。
具体实施方式
92.下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保
护的范围。
93.实施例1：高速列车紧急制动装置，如图1到图8所示，包括支架1、升降驱动机构、摩擦阻力部。支架1包括架体、固定在架体两侧的两根悬梁11，两根悬梁11分布于列车两侧。每根悬梁11两端开设连接孔，连接孔内装有缓冲橡胶套12，列车底盘62固定有安装轴，安装轴穿过缓冲橡胶套12后螺纹连接有螺母，螺母抵在悬梁11侧壁，限制悬梁11脱离列车底盘62。
94.升降驱动机构包括两个第一驱动升降机构2，摩擦阻力部包括两个第一摩擦部4。两个第一驱动升降机构2分布在列车底盘62两侧下方，两个第一摩擦部4分布于列车底盘62两侧下方。第一摩擦部4包括基座46、第一座体41、位于第一座体41侧壁的滚轮42、位于第一座体41底部的第一阻力轮43、安装在第一座体41的第一电机44，滚轮42、第一阻力轮43均转动连接在第一座体41上，第一电机44用于驱动第一阻力轮43旋转。第一座体41滑动设置在基座46上，且第一座体41的滑动方向与列车行驶的方向相一致。基座46上设置有第一弹性件45，第一弹性件45为弹簧，两端分别固定在基座46和第一座体41上，其弹力驱使第一座体41保持远离列车车轮61的运动趋势。沿高速列车6行驶方向上，第一摩擦部4位于车轮的前方。第一驱动升降机构2安装在支架1上，且与基座46相连。第一驱动升降机构2选电动缸或气缸或液压缸或其它现有的升降驱动机构，能够较为迅速地驱动基座46下降即可。滚轮42开设有第三环形槽，供列车车轮61嵌入。第一阻力轮43开设有第一环形槽，供轨道嵌入。
95.当高速列车6需要紧急制动时，第一电机44先通电启动并驱动第一阻力轮43转动，第一阻力轮43转动后第一电机44断电。第一驱动升降机构2驱动基座46下降，基座46带动第一座体41、滚轮42、第一阻力轮43下降，下降的运动轨迹为倾斜向下的，下降过程中滚轮42、第一座体41均与列车车轮61存在间距。在第一阻力轮43与轨道相接触后，轨道对第一阻力轮43产生摩擦力，驱使第一阻力轮43、第一座体41、滚轮42靠近列车车轮61，直至滚轮42与列车车轮61相接触，列车车轮61对滚轮42产生向下压力，滚轮42将作用力依次传递给第一座体41、第一阻力轮43，使得第一阻力轮43能够与轨道之间保持一定的压力，第一阻力轮43带动第一电机44空转，第一电机44提供阻力，使得第一阻力轮43与轨道之间应该在车速越高的情况下，向下的压力越大，产生的摩擦阻力也叫牵引力越有效，进而通过第一座体41、滚轮42传递给列车车轮61，对高速列车6施加制动阻力，实现对高速列车6的紧急制动。
96.升降驱动机构包括两个第二驱动升降机构3、两个第二摩擦部5，第二摩擦部5包括第二座体51、转动连接于第二座体51两侧的若干第二阻力轮52、安装在第二座体51的第二电机53，第二电机53用于驱动第二阻力轮52转动，第二阻力轮52数量为四个，两个第二阻力轮52分布于第二座体51一侧，其余两个第二阻力轮52分布于第二座体51另一侧。四个第二阻力轮52分别两两相对应。第二阻力轮52圆周面开设有第二环形槽，供轨道嵌入。相对应的两个第二阻力轮52，其轮轴可以相连接，也可以是断开的相互独立。第二驱动升降机构3为若干气缸或液压缸或电动缸，也可以选现有技术中其它的升降驱动机构，能够实现较为迅速驱动第二座体51下降的功能均可。
97.第二座体51前后均固定有第一钢丝绳54，两根第一钢丝绳54分别沿前后两个方向延伸后固定在列车底盘62上。第二座体51前后均固定有第二钢丝绳55，两根第二钢丝绳55分别沿前后两个方向延伸后固定在列车车厢63上，第二钢丝绳55与列车车厢63之间是通过弹性装置相连，弹性装置可以为弹簧。第二驱动升降机构3上端活动连接于支架1上，活动连接的具体形式可以是万向球头连接。支架1上还开设有竖向的槽口13，供第二驱动升降机构
3向下穿过，避免第二驱动升降机构3向两侧偏转。支架1上还设置有第二弹性件，第二弹性件为弹簧，上端连接固定在支架1上，下端连接固定在第二座体51上，第二弹性件的弹力作用于第二座体51上使第二座体51始终保持向下运动的趋势，向下运动行程必须保证在安全范围内。
98.当高速列车6需要紧急制动时，第二电机53先通电，驱动第二阻力轮52转动，再将第二电机53断电，第二驱动升降机构3驱动第二座体51下降，第二座体51上的第二阻力轮52接触轨道，并与轨道之间产生摩擦力，摩擦力通过第二座体51、第一钢丝绳54、第二钢丝绳55作用于高速列车6上，拉动高速列车6减速，起到紧急制动的作用。在第二阻力轮52刚接触轨道时，摩擦力会驱使第二阻力轮52及第二座体51相对于高速列车6会向后运动一段距离，而第二驱动升降机构3与支架1的活动连接形式，能够提供一定的活动空间。第二阻力轮52在轨道上旋转时带动第二电机53空转后，开启第二电机53提供阻力。
99.支架1上安装有若干电磁铁，在高速列车6正常行驶过程中，电磁铁工作分别将第一座体41、第二座体51吸附固定，避免出现意外情况第一座体41、第二座体51掉落下来。在高速列车6需要紧急制动时，电磁铁先断开电，然后升降驱动机构开始动作。
100.高速列车紧急制动装置还包括控制单元、第一传感器、第二传感器，第一传感器用于检测列车相邻两个车厢连接处压力，第二传感器用于监测第一摩擦部4与轨道之间的压力，第一驱动升降机构2、第二驱动升降机构3、第一传感器、第二传感器均与控制单元相连。高速列车6包括多节车厢，每节车厢的下方均安装有若干个本发明的高速列车6紧急制动装置，每节车厢部分受到的制动阻力可能不完全相等，在紧急制动过程中，如果前一节车厢受到的制动阻力较大，后一节车厢部分受到的制动阻力较小，会造成后一节车厢靠近前一节车厢的情形，易造成列车受损。控制单元内设置安全压力值，第二传感器检测第一摩擦部4与轨道之间的压力值，并传递给控制单元。当压力值超过安全压力值时，控制单元控制第一驱动升降机构2动作，调节第一摩擦部4上升，通过减小第一摩擦部4与轨道之间的作用力来减小第一摩擦部4受到的摩擦力，从而减小第一摩擦部4对列车车轮61施加的制动阻力。
101.实施例2：高速列车紧急制动装置，与实施例1的区别之处在于，如图9所示，滚轮42数量为三个，最上方的滚轮42高于列车车轮61轴线，中间的滚轮42轴线与列车车轮61轴线等高，下方的滚轮42低于列车车轮61轴线。在高速列车6刚启动阶段，位于列车车轮61后方的紧急制动装置中，第一驱动升降机构2驱动第一座体41下降后，第一电机44驱动第一阻力轮43转动，第一阻力轮43转动方向与列车车轮61转动方向相同，第一座体41上的滚轮42接触列车车轮61并向前推动，起到助力高速列车6快速启动的效果。
102.实施例3：高速列车紧急制动装置，与实施例1的区别之处在于，如图10所示，第一座体41底部没有安装第一阻力轮43，而是安装摩擦片47。第一座体41下降后摩擦片47与轨道之间形成摩擦力。
103.实施例4：高速列车紧急制动装置，与实施例1的区别之处在于，如图11所示，第一座体41底部没有安装第一阻力轮43，而是安装摩擦片47。第一座体41下降后摩擦片47与轨道之间形成摩擦力，第一座体41的地面还设有一层减阻层48，减阻层48位于第一座体41与摩擦片47之间。
104.实施例5：高速列车紧急制动装置，与实施例1的区别之处在于，第一座体前后两端安装有刮水轮，第二座体前后两端均安装有刮水轮，刮水轮材质选择轻质、弹性的材料。
105.实施例6：高速列车紧急制动装置，与实施例1的区别之处在于，所述第一电机上安装有第一减速器。第一阻力轮直径规格选择小于列车车轮直径的，第一阻力轮上端低于列车车轮上端，便于安装第一阻力轮。高速列车在高速行驶过程中，如第一阻力轮处需要较大的牵引力，则需要设置较大的电机才能满足要求，造成制造成本高、所需安装空间大的问题。本发明通过在第一电机处安装减速器，采用较小规格的电机也能提供足够的牵引力。
106.所述第二电机上安装有第二减速器。第二阻力轮直径规格选择小于列车车轮直径的，第二阻力轮上端低于列车车轮上端，便于安装第二阻力轮。高速列车在高速行驶过程中，如第二阻力轮处需要较大的牵引力，则需要设置较大的电机才能满足要求，造成制造成本高、所需安装空间大的问题。本发明通过在第二电机处安装减速器，采用较小规格的电机也能提供足够的牵引力。
107.实施例7：高速列车紧急制动装置，与实施例1的区别之处在于，如图12所示，第二座体转动连接有制动轴，所述制动轴上安装有四个第二电机，第二电机为双向电机，其功率依次变大。制动轴上两端安装有小齿轮，两个第二阻力轮的轮轴上分别安装有两个大齿轮，大齿轮与小齿轮相啮合。
108.在制动过程中，小功率的电机在高速列车高速时启用，大功率的第二电机在高速列车低速时启动，实现多级降速。
109.实施例8：高速列车6紧急制动装置，包括实施例7，如图13到图16所示，第二电机53包括外壳531、定子533、转子534、若干个弹性机构、开关装置7，外壳531与定子533之间设有滚针轴承9，弹性机构位于外壳531与定子533之间，每个弹性机构包括两个弹性组件8，每个弹性组件8包括套筒81、位于套筒81内的弹簧、活塞杆83，套筒81一端为封闭端，另一端为开口端，活塞杆83一端从开口端插入。外壳531包括壳体、若干凹套532，每个凹套532对应一个套筒81。壳体上开设有穿孔，凹套532嵌在穿孔处。凹套532通过螺栓固定在外壳531上。凹套532上成型有呈喇叭口状的活动凹槽535，套筒81的封闭段插入活动凹槽535内。活塞杆83铰接在定子533上。在每个弹性机构内，其中一个弹性组件8弹力驱动定子533正向转动，另一个弹性组件8弹力驱动定子533反向转动。定子533转动到一定位置时，可以触发开关装置7。弹性组件8还包括连接弹簧85，连接弹簧85的两端分别固定在套筒81外壁、凹套532上，避免套筒81完全脱离活动凹槽535。
110.第二电机53功率由小到大一次排列，功率小的第二电机53内的开关装置7与功率大的电机相连，依次设置。在需要紧急制动时，在高速列车6高速行驶时，功率小的第二电机53运行提供牵引力进行制动，使高速列车6由高速范围降低到低速范围内，此时第二电机53的定子533相对于外壳531产生反作用力时转动，然后触发开关装置7，开关装置7启动功率大的第二电机53，使得低速范围内行驶的高速列车6车速快速降低，实现分级降速、制动，避免对高速范围内行驶的列车直接施加较大的牵引力使列车速度降低过快伤害司乘人员。开关装置7在触发后还能实现自动关闭功率较小的第二电机53。
111.实施例9：高速列车紧急制动装置，与实施例8的区别之处在于，四个第二电机也可以共用一个外壳。
112.实施例10：高速列车紧急制动装置，与实施例1的区别之处在于，第一摩擦部包括转动连接于第一座体的转轴，第一阻力轮轮轴与转轴之间通过齿轮系相连来传递动力。转轴上安装有四个第一电机功率设置为由小到大各不相同。
113.实施例11：高速列车紧急制动装置，与实施例10的区别之处在于，四个第一电机也可以共用一个电机外壳的多组电机实现逐级降速。
114.实施例12：高速列车紧急制动方法，使用实施例1-7任一高速列车紧急制动装置，包括以下步骤，
115.步骤一，安装在列车上的升降驱动机构动作，驱动与升降驱动机构相连的摩擦阻力部下降；
116.步骤二，摩擦阻力部下降后与轨道之间产生摩擦力，形成牵引力；
117.步骤三，与轨道之间产生摩擦力的摩擦阻力部对高速列车施加制动阻力，使高速列车快速降速。

技术特征：
1.高速列车紧急制动装置，其特征在于：包括支架(1)、设于所述支架(1)的升降驱动机构、与所述升降驱动机构相连的摩擦阻力部，所述升降驱动机构用于驱动所述摩擦阻力部下降后接触轨道，所述摩擦阻力部用于对高速列车(6)施加制动阻力。2.根据权利要求1所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述升降驱动机构包括第一驱动升降机构(2)，所述摩擦阻力部包括第一摩擦部(4)，所述第一驱动升降机构(2)用于驱动所述第一摩擦部(4)升降，所述第一摩擦部(4)包括第一座体(41)，所述第一座体(41)安装有可转动的滚轮(42)，所述滚轮(42)用于与列车车轮(61)相接触，所述第一座体(41)底面设有摩擦片(47)或者所述第一座体(41)安装有位于所述第一座体(41)底部的第一阻力轮(43)、与所述第一阻力轮(43)相连的第一电机(44)。3.根据权利要求2所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述滚轮(42)用于受到列车车轮(61)作用力后下压所述第一座体(41)。4.根据权利要求2所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述滚轮(42)数量为若干个，至少有一个所述滚轮(42)不低于列车车轮轴线，至少有一个所述滚轮(42)不高于列车车轮轴线。5.根据权利要求2所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第一座体(41)底面设有减阻层(48)，所述摩擦片(47)位于所述减阻层(48)下方。6.根据权利要求2所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第一摩擦部(4)还包括基座(46)，所述第一驱动升降机构(2)与所述基座(46)相连接，所述第一座体(41)滑动连接于所述基座(46)上，所述基座(46)设置有第一弹性件(45)，所述第一弹性件(45)弹力作用于所述第一座体(41)上以驱动所述第一座体(41)远离列车车轮(61)。7.根据权利要求2所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第一摩擦部(4)受到所述第一驱动升降机构(2)驱动时升降运动轨迹为倾斜的。8.根据权利要求2所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：包括控制单元、第二传感器，所述第二传感器用于监测第一摩擦部(4)与轨道之间的压力，所述第二传感器、所述第一驱动升降机构(2)均与所述控制单元相连。9.根据权利要求1-8任一所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述升降驱动机构包括第二驱动升降机构(3)，所述摩擦阻力部包括第二摩擦部(5)，所述第二摩擦部(5)包括第二座体(51)、安装于所述第二座体(51)的第二阻力轮(52)、与所述第二阻力轮(52)相连的第二电机(53)，所述第二驱动升降机构(3)用于驱动第二座体(51)升降，所述第二摩擦部(5)连接有第一钢丝绳(54)，所述第一钢丝绳(54)用于与列车底盘(62) 相连接。10.根据权利要求9所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第二摩擦部(5)连接有第二钢丝绳(55)，所述第二钢丝绳(55)用于与列车车厢(63)相连接。11.根据权利要求9所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第二阻力轮(52)数量为多个，且两两分布于所述第二座体(51)两侧，相对设置的两个所述第二阻力轮(52)轮轴相连或者断开，第二电机的数量为一个或多个。12.根据权利要求9所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第二驱动升降机构(3)上端活动连接于所述支架(1)。13.根据权利要求9所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述支架(1)设有第二弹性件，所述第二弹性件弹力作用于所述第二座体(51)使其保持向下运动的趋势。
14.根据权利要求9所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述升降驱动机构包括有若干个第二驱动升降机构(3)，所述摩擦部包括若干个第二摩擦部(5)。15.根据权利要求1所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述支架(1)包括悬梁(11)，所述悬梁(11)两端分别用于软连接于列车底盘(62)，所述升降驱动机构安装于所述悬梁(11)上。16.根据权利要求1-8任一所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：还包括控制单元、第一传感器，所述第一传感器用于监测相邻两个列车车厢(63)之间的压力，所述第一传感器、所述升降驱动机构均与控制单元相连。17.根据权利要求1-8任一所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述摩擦阻力部前后两侧均转动连接有刮水轮。18.根据权利要求2任一所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第一电机(44)上安装有第一减速器。19.根据权利要求9所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第二电机(53)上安装有第二减速器。20.根据权利要求11所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述第二座体(51)转动连接有制动轴，所述第二阻力轮(52)数量为两个且分别连接在所述制动轴两端，所述第二电机(53)数量为多个且与所述制动轴相连，所述第二电机(53)功率由小到大依次排列，所述第二电机(53)包括外壳(531)、位于所述外壳(531)内的定子(533)、转子(534)、开关装置(7)，所述外壳(531)与所述定子(533)之间设有若干个弹性机构，所述定子(533)相对于所述外壳(531)产生反作用力时转动后触发所述开关装置(7)，功率较小的第二电机(53)的开关装置(7)用于开启功率较大的第二电机(53)。21.根据权利要求20所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述弹性机构包括两个弹性组件(8)，其中一个所述弹性组件(8)弹力驱动所述定子(533)正向转动，另一个所述弹性组件(8)弹力驱动所述定子(533)反向转动；所述弹性组件(8)包括套筒(81)、置于所述套筒(81)内的复位弹簧(82)、插接于所述套筒(81)内的活塞杆(83)，所述复位弹簧(82)的一端作用于所述套筒(81)上且另一端作用于所述活塞杆(83)上，所述活塞杆(83)铰接于所述定子(533)，所述外壳(531)开设有活动凹槽(535)，所述套筒(81)的一端插接于所述活动凹槽(535)内。22.根据权利要求20所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述弹性组件(8)还包括缓冲件(84)，所述缓冲件(84)位于所述活塞杆(83)与所述套筒(81)内壁之间。23.根据权利要求20所述的高速列车紧急制动装置，其特征在于：所述外壳(531)与所述定子(533)之间设有滚针轴承(9)。24.高速列车紧急制动方法，其特征在于：包括以下步骤步骤一，安装在列车上的升降驱动机构动作，驱动与升降驱动机构相连的摩擦阻力部下降；步骤二，摩擦阻力部下降后与轨道之间产生摩擦力，形成牵引力；步骤三，与轨道之间产生摩擦力的摩擦阻力部对高速列车施加牵引力，使高速列车快速降速。

技术总结
本发明涉及高铁制动技术领域，公开了高速列车紧急制动装置及方法，包括支架、设于支架的升降驱动机构、与升降驱动机构相连的摩擦阻力部，升降驱动机构用于驱动所述摩擦阻力部下降后接触轨道，所述摩擦阻力部用于对高速列车施加制动阻力。本发明具有以下优点和效果：本发明的高速列车紧急制动装置，在使用时将支架直接加装在列车底盘处，无需更改列车底盘的设计和布局，能应用于正在使用的列车上。高速列车紧急制动装置可以整体拆卸下来，进行维修、保养、更换。本发明的高速列车紧急制动装置，既可以应用在高速列车上，又可以应用在低速列车、地铁、有轨电车等有轨车辆上，紧急制动时有效缩短列车的制动距离，有效保护高速列车上人员生命财产安全。员生命财产安全。员生命财产安全。


技术研发人员：洪建军
受保护的技术使用者：洪建军
技术研发日：2022.10.24
技术公布日：2023/1/31