高速列车转向架裙板结构

1.本技术属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种高速列车转向架裙板结构。


背景技术：

2.随着我国高速铁路飞速发展，铁路网遍布全国，高速列车运行也受到广阔地域条件的限制与挑战。其中，我国东北等地区冬季天气严寒，降雪量大，铁路轨道积雪现象严重。列车通过时，气流卷起部分雪花进入转向架区域，造成转向架形成积雪结冰现象，严重威胁列车运行安全。如何使高速列车平稳安全通过积雪区域成为限制高速列车进一步发展的主要问题之一。
3.现有技术方案多存在一定不足，例如，采取降速运行通过高寒地区，但该方法影响行车效率；通过线路除雪方法来减少道床上的积雪，但该方法无法彻底清除道床上积雪，同时存在调度复杂，影响行车安排等问题；列车进入车辆段后采用人工敲打的方式进行除冰处理，但该方法费时费力，且极易损坏列车设备。
4.除上述积雪问题外，随着列车运行速度不断提高，在驱动列车前行所需要的动力中气动阻力占比不断增大，导致列车能耗不断增加。
5.可见，高速列车急需一种既能改善列车转向架区域积雪问题，又能减少列车运行能耗的方案。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供了一种高速列车转向架裙板结构，可以解决高速列车运行能耗不断增加，以及由于转向架区域积雪影响列车运行的问题。
7.本技术实施例提供了一种高速列车转向架裙板结构，包括：
8.设置于转向架的前端板的侧面上的第一卷轴支架和第一导轨；
9.设置于转向架的后端板的侧面上的第二卷轴支架和第二导轨；前端板和后端板为转向架的两相对端板；
10.卷轴，卷轴的一端与第一卷轴支架可转动连接，另一端与第二卷轴支架可转动连接；
11.设置于转向架所在转向架舱的侧壁上的卷帘电机，卷帘电机的输出轴与卷轴的一端连接；
12.帘片，帘片的一端与卷轴连接，帘片的第一侧边位于第一导轨内，帘片的第二侧边位于第二导轨内，第一侧边和第二侧边为帘片的一端的两相邻侧边；
13.其中，在裙板处于全开状态时，卷帘电机驱动卷轴收卷帘片，使转向架侧面完全暴露于空气中，在裙板处于关闭状态时，卷帘电机驱动卷轴展开帘片，使转向架侧面完全被帘片遮挡。
14.可选的，裙板的状态还包括半开状态，在裙板处于半开状态时，卷帘电机驱动卷轴收卷帘片，使转向架的一部分被帘片遮挡，另一部分暴露于帘片外。
15.可选的，转向架舱的侧壁上还设有第一皮带电机和第二皮带电机，第一导轨和第二导轨靠近卷轴的一端均设有第一同步带轮，第一导轨和第二导轨远离卷轴的一端均设有第二同步带轮，第一皮带电机的输出轴与第一导轨上的第一同步带轮的连接轴连接，第二皮带电机的输出轴与第二导轨上的第一同步带轮的连接轴连接；
16.第一导轨和第二导轨均包括上层导轨槽和下层导轨槽，帘片的第一侧边位于第一导轨的下层导轨槽内，帘片的第二侧边位于第二导轨的下层导轨槽内，第一导轨上的第一同步带轮与第一皮带的第一端连接，第一皮带的第二端绕过第一导轨上的第二同步带轮、与帘片的另一端连接，第二导轨上的第一同步带轮与第二皮带的第一端连接，第二皮带的第二端绕过第二导轨上的第二同步带轮、与帘片的另一端连接。
17.可选的，第一皮带的第二端和第二皮带的第二端均设有固定块，固定块与帘片的另一端连接。
18.可选的，第一导轨和第二导轨的下层导轨槽内均设有保持架，保持架上设有滚子，帘片的第一侧边位于第一导轨内的滚子上，帘片的第二侧边位于第二导轨内的滚子上。
19.可选的，卷轴的一端通过第一轴承与第一卷轴支架可转动连接，另一端通过第二轴承与第二卷轴支架可转动连接。
20.本技术的上述方案有如下的有益效果：
21.在本技术的实施例中，当高速列车进入积雪区域时，控制所述裙板处于全开状态，使高速列车的转向架侧面完全暴露于空气中，从而减少转向架内部的积雪，使列车平稳、安全地通过高寒积雪区域；同时当高速列车进入非积雪区域时，控制裙板处于关闭状态，使高速列车的转向架侧面完全被裙板遮挡，从而大幅减少气动阻力，降低列车运行能耗。
22.本技术的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，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他的附图。
24.图1为本技术一实施例提供的裙板的结构示意图一；
25.图2为本技术一实施例提供的裙板的局部结构示意图一；
26.图3为本技术一实施例提供的裙板的局部结构示意图二；
27.图4为本技术一实施例提供的裙板的导轨的结构示意图；
28.图5为本技术一实施例提供的裙板的结构示意图二；
29.图6为本技术一实施例提供的关闭状态下的裙板的结构示意图；
30.图7为本技术一实施例提供的半开状态下的裙板的结构示意图；
31.图8为本技术一实施例提供的全开状态下的裙板的结构示意图；
32.图9为本技术一实施例提供的裙板与列车的装配示意图一；
33.图10为本技术一实施例提供的裙板与列车的装配示意图二；
34.图11为本技术一实施例提供的裙板与列车的装配示意图三；
35.图12为本技术一实施例提供的裙板与列车的装配示意图四。
36.【附图标记说明】
37.100、裙板；20、第一导轨；201、第一皮带；202、第二同步带轮；203、固定块；204、保持架；205、滚子；30、第二导轨；301、第二皮带电机；302、第二皮带；40、卷轴；50、卷帘电机；60、帘片。
具体实施方式
38.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
39.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
40.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
41.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0042]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0043]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0044]
目前，高速列车在通过积雪区域时，气流卷起部分雪花进入转向架区域，造成转向架形成积雪结冰现象，严重威胁列车运行安全。同时列车运行速度不断提高，在驱动列车前行所需要的动力中气动阻力占比不断增大，导致列车能耗不断增加。
[0045]
针对上述问题，本技术实施例提供了一种高速列车转向架裙板结构，在高速列车进入积雪区域时，控制所述裙板处于全开状态，使高速列车的转向架侧面完全暴露于空气中，从而减少转向架内部的积雪，使列车平稳、安全地通过高寒积雪区域；同时在高速列车进入非积雪区域时，控制裙板处于关闭状态，使高速列车的转向架侧面完全被裙板遮挡，从而大幅减少气动阻力，降低列车运行能耗。
[0046]
下面结合具体实施例对本技术提供的高速列车转向架裙板结构进行示例性的说明。
[0047]
如图1至图12所示，上述裙板100包括：第一卷轴支架、第一导轨20、第二卷轴支架、第二导轨30、卷轴40、卷帘电机50和帘片60。
[0048]
其中，第一卷轴支架和第一导轨20设置于转向架的前端板的侧面上；第二卷轴支架和第二导轨30设置于转向架的后端板(前端板和后端板为转向架的两相对端板)的侧面上；卷轴40的一端与第一卷轴支架可转动连接，另一端与第二卷轴支架可转动连接；卷帘电机50设置于转向架所在转向架舱的侧壁上，卷帘电机50的输出轴与卷轴40的一端连接；帘片60的一端与卷轴40连接，帘片60的第一侧边位于第一导轨20内，帘片60的第二侧边(该第一侧边和第二侧边为帘片60的一端的两相邻侧边，且该第一侧边和第二侧边为帘片60的两相对侧边)位于第二导轨30内。
[0049]
在本技术的一些实施例中，上述卷帘电机50主要用于带动卷轴40转动，以使卷轴40收卷/展开帘片60。具体的，在裙板100处于如图8所示的全开状态时，卷帘电机50驱动卷轴40收卷帘片60，如图11所示，转向架侧面完全暴露于空气中；在裙板100处于如图7所示的半开状态时，卷帘电机50驱动卷轴40收卷帘片60，如图10所示，转向架的一部分被帘片60遮挡，另一部分暴露于帘片60外；在裙板100处于如图6所示的关闭状态时，卷帘电机50驱动卷轴40展开帘片60，如图9和图12所示，转向架侧面完全被帘片60遮挡。需要说明的是，上述卷帘电机50的电源端可与列车上的驱动电源连接，从而确保卷帘电机50的供电稳定性。
[0050]
在本技术的一些实施例中，上述第一导轨20贴合转向架的前端板的侧面边缘设置，第二导轨30贴合转向架的后端板的侧面边缘设置，从而使得卷轴40在收卷/展开帘片60时，引导帘片60沿转向架舱侧面边缘运动，使卷轴40能平滑收卷/展开帘片60。
[0051]
在本技术的一些实施例中，上述卷轴40的一端可通过第一轴承与第一卷轴支架可转动连接，另一端可通过第二轴承与第二卷轴支架可转动连接，从而便于卷轴40转动，以收卷/展开帘片60。
[0052]
在本技术的一些实施例中，如图2和图3所示，上述转向架舱的侧壁上还设有第一皮带电机和第二皮带电机301，第一导轨20和第二导轨30靠近卷轴40的一端均设有第一同步带轮，第一导轨20和第二导轨30远离卷轴40的一端均设有第二同步带轮202，第一皮带电机的输出轴与第一导轨20上的第一同步带轮的连接轴连接，第二皮带电机301的输出轴与第二导轨30上的第一同步带轮的连接轴连接。
[0053]
上述第一导轨20和第二导轨30均包括上层导轨槽和下层导轨槽，帘片60的第一侧边位于第一导轨20的下层导轨槽内，帘片60的第二侧边位于第二导轨30的下层导轨槽内，第一导轨20上的第一同步带轮与第一皮带201的第一端连接，第一皮带201的第二端绕过第一导轨20上的第二同步带轮202、与帘片60的另一端(即帘片60的最后一级)连接，第二导轨30上的第一同步带轮与第二皮带302的第一端连接，第二皮带302的第二端绕过第二导轨30上的第二同步带轮202、与帘片60的另一端(即帘片60的最后一级)连接。
[0054]
需要说明的是，上述第一皮带电机主要用于驱动第一导轨20上的第一同步带轮和第二同步带轮202转动，上述第二皮带电机301主要用于驱动第二导轨30上的第一同步带轮和第二同步带轮202转动，从而使得第一皮带201和第二皮带302能高效引导帘片60沿转向架舱侧面边缘、在弯曲的第一导轨20和第二导轨30中运动，进一步提升卷轴40收卷/展开帘片60的平滑性。
[0055]
需要进一步说明的是，上述第一皮带电机和第二皮带电机301的电源端均可与列车上的驱动电源连接，从而确保第一皮带电机和第二皮带电机301的供电稳定性。且该第一皮带电机和第二皮带电机301能配合卷帘电机50工作，使卷轴40收卷/展开帘片60。当然可
以理解的是，在收卷/展开帘片60时，可随时控制第一皮带电机、第二皮带电机301和卷帘电机50停止工作，进而使裙板100处于不同的状态。
[0056]
在本技术的一些实施例中，为便于与帘片60的另一端连接，如图3所示，上述第一皮带201的第二端和第二皮带302的第二端均设有一固定块203，该固定块203与帘片60的另一端连接。
[0057]
需要说明的是，上述第一皮带201上的固定块203能跟随第一皮带201运动，第二皮带302上的固定块203能跟随第二皮带302运动，从而便于第一皮带201和第二皮带302能高效引导帘片60沿转向架舱侧面边缘、在弯曲的第一导轨20和第二导轨30中运动，提升卷轴40收卷/展开帘片60的平滑性。
[0058]
在本技术的一些实施例中，如图4所示，上述第一导轨20和第二导轨30的下层导轨槽内均设有保持架204，该保持架204上设有滚子205，帘片60的第一侧边位于第一导轨20内的滚子205上，帘片60的第二侧边位于第二导轨30内的滚子205上，从而使得帘片60的运动更加顺畅。
[0059]
需要说明的是，上述保持架204能部分地包裹滚子205，用以隔离、引导滚子205并将其保持在相应的导轨内。
[0060]
下面结合具体实施例对上述高速列车转向架裙板结构的控制方法进行示例性的说明。
[0061]
在本技术的一些实施例中，上述高速列车转向架裙板结构的控制方法包括如下步骤：
[0062]
步骤一，在高速列车位于积雪区域内时，控制裙板处于全开状态。
[0063]
在本技术的一些实施例中，当裙板处于全开状态时，高速列车的转向架侧面完全暴露于空气中，从而有效减少转向架内部的积雪，使列车平稳、安全地通过高寒积雪区域。
[0064]
步骤二，在高速列车未位于积雪区域内时，控制裙板处于关闭状态。
[0065]
在本技术的一些实施例中，当裙板处于关闭状态时，转向架侧面完全被裙板遮挡，从而大幅减少气动阻力，降低列车运行能耗。
[0066]
需要说明的是，在本技术的一些实施例中，上述步骤一和步骤二不存在严格的先后顺序，而是当高速列车进入积雪区域(如高寒地区)时，便控制裙板处于全开状态，而当高速列车进入非积雪区域(如非高寒地区)时，便控制裙板处于关闭状态，从而在有效降低列车运行阻力，减少列车能耗的同时，改善由于转向架区域积雪影响列车运行的问题。
[0067]
在本技术的一些实施例中，裙板的状态除了上述全开状态和关闭状态外，还可根据实际需要，还可控制裙板处于半开状态，在半开状态下，转向架的一部分被裙板遮挡，另一部分外露于裙板，从而便于对转向架进行维护。
[0068]
下面结合仿真及实验数据，对上述控制方法的效果进行示例性说明。
[0069]
经过风洞试验及数值仿真的验证，裙板三种状态下的转向架区域积雪质量及列车整车气动阻力如表1和表2所示。列车在未积雪地区运行、本技术实施例提供的裙板处于关闭状态时可实现气动阻力降低9.5％；列车在积雪地区运行、本技术实施例提供的裙板处于全开状态可实现积雪质量减少13.3％。由此说明本技术实施例提供的控制方法能有效降低列车运行阻力，减少列车能耗，改善由于转向架区域积雪影响列车运行的问题。
[0070][0071]
表1
[0072] 全开状态半开状态关闭状态气动阻力系数0.630.600.57减少百分比-4.8％9.5％
[0073]
表2
[0074]
以上所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种高速列车转向架裙板结构，其特征在于，包括：设置于所述转向架的前端板的侧面上的第一卷轴支架和第一导轨；设置于所述转向架的后端板的侧面上的第二卷轴支架和第二导轨；所述前端板和所述后端板为所述转向架的两相对端板；卷轴，所述卷轴的一端与所述第一卷轴支架可转动连接，另一端与所述第二卷轴支架可转动连接；设置于所述转向架所在转向架舱的侧壁上的卷帘电机，所述卷帘电机的输出轴与所述卷轴的一端连接；帘片，所述帘片的一端与所述卷轴连接，所述帘片的第一侧边位于所述第一导轨内，所述帘片的第二侧边位于所述第二导轨内，所述第一侧边和所述第二侧边为所述帘片的一端的两相邻侧边；其中，在所述裙板处于全开状态时，所述卷帘电机驱动所述卷轴收卷所述帘片，使所述转向架侧面完全暴露于空气中，在所述裙板处于关闭状态时，所述卷帘电机驱动所述卷轴展开所述帘片，使所述转向架侧面完全被所述帘片遮挡。2.根据权利要求1所述的高速列车转向架裙板结构，其特征在于，所述裙板的状态还包括半开状态，在所述裙板处于半开状态时，所述卷帘电机驱动所述卷轴收卷所述帘片，使所述转向架的一部分被所述帘片遮挡，另一部分暴露于所述帘片外。3.根据权利要求1所述的高速列车转向架裙板结构，其特征在于，所述转向架舱的侧壁上还设有第一皮带电机和第二皮带电机，所述第一导轨和所述第二导轨靠近所述卷轴的一端均设有第一同步带轮，所述第一导轨和所述第二导轨远离所述卷轴的一端均设有第二同步带轮，所述第一皮带电机的输出轴与所述第一导轨上的第一同步带轮的连接轴连接，所述第二皮带电机的输出轴与所述第二导轨上的第一同步带轮的连接轴连接；所述第一导轨和所述第二导轨均包括上层导轨槽和下层导轨槽，所述帘片的第一侧边位于所述第一导轨的下层导轨槽内，所述帘片的第二侧边位于所述第二导轨的下层导轨槽内，所述第一导轨上的第一同步带轮与第一皮带的第一端连接，所述第一皮带的第二端绕过所述第一导轨上的第二同步带轮、与所述帘片的另一端连接，所述第二导轨上的第一同步带轮与第二皮带的第一端连接，所述第二皮带的第二端绕过所述第二导轨上的第二同步带轮、与所述帘片的另一端连接。4.根据权利要求3所述的高速列车转向架裙板结构，其特征在于，所述第一皮带的第二端和所述第二皮带的第二端均设有固定块，所述固定块与所述帘片的另一端连接。5.根据权利要求3所述的高速列车转向架裙板结构，其特征在于，所述第一导轨和所述第二导轨的下层导轨槽内均设有保持架，所述保持架上设有滚子，所述帘片的第一侧边位于所述第一导轨内的滚子上，所述帘片的第二侧边位于所述第二导轨内的滚子上。6.根据权利要求1所述的高速列车转向架裙板结构，其特征在于，所述卷轴的一端通过第一轴承与所述第一卷轴支架可转动连接，另一端通过第二轴承与所述第二卷轴支架可转动连接。

技术总结
本申请适用于轨道交通技术领域，提供了一种高速列车转向架裙板结构，包括：设置于转向架的前端板的侧面上的第一卷轴支架和第一导轨；设置于转向架的后端板的侧面上的第二卷轴支架和第二导轨；卷轴，一端与第一卷轴支架可转动连接，另一端与第二卷轴支架可转动连接；卷帘电机，卷帘电机的输出轴与卷轴的一端连接；帘片，一端与卷轴连接；在裙板处于全开状态时，转向架侧面完全暴露于空气中，在裙板处于关闭状态时，转向架侧面完全被帘片遮挡。本申请通过控制裙板包裹方式达到不同运行区间有效提升列车运行品质的目的。能够有效降低列车运行阻力，减少列车能耗，提升转向架区域防积雪性能。雪性能。雪性能。


技术研发人员：张洁 韩帅 项涛 高广军 刘堂红 王家斌 丁艳思 邓赞 王璠 刘操
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2022.09.28
技术公布日：2023/5/16