一种用于高速列车的降噪方法及导流单元

1.本发明属于高速降噪领域，具体涉及一种用于高速列车的降噪方法及导流单元。


背景技术：

2.高速铁路运输已经发展成了一个繁荣的产业，然而，随着高速列车速度的提高，噪声也会显著增加，因此，降噪已经成为高速列车设计的一个重要考虑因素，对高速列车进一步提升速度有着重大意义。一般情况下，速度在300km/h以下列车噪声由滚动噪声主导，而空气动力学噪声在300km/h以上占主导地位。高速列车的气动噪声产生原因为高速行驶时气流流动撞击零部件的复杂表面形成的紊流，具体来说，该气动噪音源头主要来自转向架、车厢间隙、车头、受电弓和车厢间隙。来自转向架、车厢间隙和前车头的噪音可以在一定程度上被传统的噪声屏障屏蔽，然而，这些屏障很难有效屏蔽受电弓的噪声，因为受电弓位于列车的顶部，主要的噪声源是周期性的涡旋脱落，特别是弓头周围产生的噪声更高。
3.目前，应对这一问题的主要方法是采用下沉式受电弓来降低来流对受电弓底部结构的冲击，但运用此种方法导致腔体形成了附加的气动阻力和气动噪声，并不能获得较好的降噪效果。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种用于高速列车的降噪方法及导流单元，极大地屏蔽了吹向受电弓的高速气流，从而使得高速列车的气动噪音极大地降低。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：
6.一种用于高速列车的降噪方法，高速列车具有受电弓，其特征在于：沿高速列车的行进方向在受电弓的近旁设置引流通道，引流通道沿高速列车的行进方向延伸，引流通道改变吹向受电弓的气流流向，使得其流向路径偏离受电弓。
7.优选地，引流通道的进口面积大于出口面积，自引流通道出来并吹向受电弓的气流流向倾斜向上。
8.进一步地，将与高速列车行进方向垂直的水平方向作为车宽方向，沿车宽方向，引流通道的进口、出口的边缘均位于受电弓的边缘外侧。
9.优选地，引流通道引导气流沿优弧弧线路径流出。
10.进一步地，引流通道的出口近旁的内表面在竖直平面上可转动，从而气流在流出引流通道的路径为弧度可调节路径。
11.一种基于上述的用于高速列车的降噪方法的导流单元，其特征在于，包括：
12.导流壳，设置在高速列车的顶面，具有上述的引流通道，引流通道在导流壳上形成进气口和射流口，进气口的朝向沿高速列车的行进方向设置且较射流口远离受电弓，并且射流口的朝向所在直线与受电弓相距预定距离。
13.优选地，进气口的朝向与射流口的朝向间的夹角大于90度。
14.优选地，本发明还包括扰流板，沿竖直方向可转动地设置在射流口的近旁，且扰流
板的板面与引流通道的内壁连续，并且扰流板的端部与外部转矩输入电机旋转耦合。
15.优选地，导流壳的顶面为弧面。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17.1.因为本发明的用于高速列车的降噪方法，沿高速列车的行进方向在受电弓的近旁设置引流通道，引流通道沿高速列车的行进方向延伸，引流通道改变吹向受电弓的气流流向，使得其流向路径偏离受电弓，因此，本发明极大地屏蔽了吹向受电弓的高速气流，从而使得高速列车的气动噪音极大地降低。
18.2.因为本发明的引流通道的进口面积大于出口面积，自引流通道出来并吹向受电弓的气流流向倾斜向上，因此，本发明的自引流通道出来的气流在受电弓的正前方形成向上的导引气旋，从而将引流通道的上方的吹向受电弓的高速气流导引远离受电弓，进而进一步地减少与受电弓接触的高速气流的量。
19.3.因为在本发明中，将与高速列车行进方向垂直的水平方向作为车宽方向，沿车宽方向，引流通道的进口、出口的边缘均位于受电弓的边缘外侧，因此，本发明的导引气旋能够对流行整个受电弓范围的高速气流进行导引。
20.4.因为本发明的引流通道引导气流沿优弧弧线路径流出，因此，本发明能够降低气流在引流通道中的消耗，从而使得形成的导引气旋的导引效果更好。
21.5.因为本发明的引流通道的出口近旁的内表面在竖直平面上可转动，从而气流在流出引流通道的路径为弧度可调节路径，因此，本发明能够根据实际需要对导引气旋的上升角度进行调整。
22.6.因为本发明的导流单元，具有上述的引流通道，引流通道在导流壳上形成进气口和射流口，进气口的朝向沿高速列车的行进方向设置且较射流口远离受电弓，并且射流口的朝向所在直线与受电弓相距预定距离，因此，本发明的导流单元能够更好的实施高速列车的降噪方法。
附图说明
23.图1为本发明的实施例的导流单元与车顶面的配合示意图；
24.图2为图1的剖视图；
25.图3为本发明的实施例的扰流板的示意图；
26.图4为图2的a部分的具备放大示意图；
27.图5为本发明的实施例的导流单元的工作原理示意图。
28.图中：t、车顶面，100、导流单元，10、导流壳，10a、引流通道，10b、进气口，d1、进气口朝向，10c、射流口，d2、射流口朝向，10d、导流壳顶面，20、扰流板，20a、扰流板板面，b、受电弓，w1、流入气流，w2、流出气流，w3、上方气流。
具体实施方式
29.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的一种用于高速列车的降噪方法及导流单元作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
30.本实施例中的一种用于高速列车的降噪方法，该高速列车具有受电弓。
31.用于高速列车的降噪方法为：
32.沿高速列车的行进方向在受电弓的正前方的近旁设置引流通道，引流通道沿高速列车的行进方向延伸，引流通道改变吹向受电弓的气流流向，使得其流向路径偏离受电弓。
33.自引流通道出来并吹向受电弓的气流流向倾斜向上。
34.将与高速列车行进方向垂直的水平方向作为车宽方向，沿车宽方向，引流通道的进口、出口的边缘均位于受电弓的边缘外侧，具体地，引流通道的进口面积大于出口面积，并且沿高速列车行进方向与引流通道的进口、出口对应的部分受电弓完全被引流通道的进口、出口遮挡。
35.引流通道引导气流沿优弧弧线路径流出，具体地，从引导通道出口流出的气流倾斜向上，自引流通道上方吹向受电弓的水平气流碰到该向上气流时，被该向上气流引导，从而一并向上流动而避开受电弓，从而使得引流通道的高度低于受电弓的高度即能完全屏蔽吹向受电弓的气流。
36.引流通道的出口近旁的内表面在竖直平面上可转动，从而气流在流出引流通道的路径为弧度可调节路径，具体地，从引导通道出口流出的气流倾角可调节，能够根据实际的行驶速度对其进行调节。
37.如图1和图2所示，一种基于上述的用于高速列车的降噪方法的导流单元100，包括导流壳10和扰流板20。
38.导流壳10设置在高速列车的顶面，具有上述用于高速列车的降噪方法的引流通道10a，具体地，导流壳顶面10d为弧面,从而当气流流经导流壳顶面10d时，气流路径将被调整为呈向上的弧线，在本实施例中，除导流壳顶面10d外，导流壳10还有沿上述的车宽方向的一对垂直设置的侧面。
39.引流通道10a在导流壳上形成进气口10b和射流口10c，进气口的朝向d1沿高速列车的行进方向设置且较射流口10c远离受电弓，并且射流口的朝向d2所在直线与受电弓相距预定距离,即自射流口10c出来的气流完全避开受电弓,具体地，进气口10b大于射流口10c，射流口10c形成于导流壳顶面10d上，进气口的朝向d1与射流口的朝向d2间的夹角大于90度，在本实施例中，引流通道10a沿车宽方向的截面积自进气口10b至射流口10c持续减小，进气口10b和射流口10c均为矩形口，其长度方向均上述的车宽方向延伸。
40.如图3和图4所示，扰流板20沿竖直方向可转动地设置在射流口10c的近旁，且扰流板的板面20a与引流通道10a的内壁连续，并且扰流板20的端部与外部转矩输入电机(附图中未示出)旋转耦合，在本实施例中，扰流板20的长度方向沿车宽方向设置，扰流板20的最大转动角度为10
°
，通过扰流板20的转动，扰流板的一侧板面20a对射流口10c形成了遮挡，从而改变了射流口10c的过风面积，扰流板的板面20a上受到的风压与其转动角度成正比例相关。
41.以下结合实施例对导流单元100的工作原理进行说明：
42.如图5所示，在高速列车的行驶过程中，自正面吹向受电弓b的气流的一部分通过进气口10b进入引流通道10a，形成流入气流w1；剩余的气流从导流壳10的上方流过，形成上方气流w3；流入气流w1经过引流通道10a的引流从射流口10c向上方射出，形成流出气流w2；由于射流口10c小于进气口10b，使得流出气流w2的风压大于流入气流w1的风压，即流出气流w2的风压大于上方气流w3的风压，因此，在上方气流w3与流出气流w2汇合时，流出气流w2
带动上方气流w3向上方流动，并一起避开了受电弓b。
43.上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

技术特征：
1.一种用于高速列车的降噪方法，该高速列车具有受电弓，其特征在于：沿高速列车的行进方向在受电弓的近旁设置引流通道，该引流通道沿高速列车的行进方向延伸，该引流通道改变吹向受电弓的气流流向，使得其流向路径偏离受电弓。2.根据权利要求1所述的用于高速列车的降噪方法，其特征在于：其中，所述引流通道的进口面积大于出口面积，自所述引流通道出来并吹向受电弓的气流流向倾斜向上。3.根据权利要求2所述的用于高速列车的降噪方法，其特征在于：其中，将与高速列车行进方向垂直的水平方向作为车宽方向，沿所述车宽方向，所述引流通道的进口、出口的边缘均位于受电弓的边缘外侧。4.根据权利要求1所述的用于高速列车的降噪方法，其特征在于：其中，所述引流通道引导气流沿优弧弧线路径流出。5.根据权利要求4所述的用于高速列车的降噪方法，其特征在于：其中，所述引流通道的出口近旁的内表面在竖直平面上可转动，从而气流在流出所述引流通道的路径为弧度可调节路径。6.一种基于权利要求1-5任意一项所述的用于高速列车的降噪方法的导流单元，其特征在于，包括：导流壳，设置在高速列车的顶面，具有权利要求1-5任意一项所述的引流通道，该引流通道在所述导流壳上形成进气口和射流口，所述进气口的朝向沿高速列车的行进方向设置且较所述射流口远离受电弓，并且所述射流口的朝向所在直线与受电弓相距预定距离。7.根据权利要求6所述的导流单元，其特征在于：其中，所述进气口的朝向与所述射流口的朝向间的夹角大于90度。8.根据权利要求6所述的导流单元，其特征在于，还包括：扰流板，沿竖直方向可转动地设置在所述射流口的近旁，且所述扰流板的板面与所述引流通道的内壁连续，并且所述扰流板的端部与外部转矩输入电机旋转耦合。9.根据权利要求6所述的导流单元，其特征在于：其中，所述导流壳的顶面为弧面。

技术总结
本发明属于高速降噪领域，公开了一种用于高速列车的降噪方法，极大地屏蔽了吹向受电弓的高速气流，从而使得高速列车的气动噪音极大地降低，其沿高速列车的行进方向在受电弓的近旁设置引流通道，引流通道沿高速列车的行进方向延伸，引流通道改变吹向受电弓的气流流向，使得其流向路径偏离受电弓。本发明还公开了一种基于上述用于高速列车的降噪方法的导流单元，设置在高速列车的顶面。设置在高速列车的顶面。设置在高速列车的顶面。


技术研发人员：张子衡 苗晓丹 陈赫 刘世海 刘道伟
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：2022.09.23
技术公布日：2023/1/11