[发明专利]具有空气动力学优化的车头的车辆

说明书

本发明涉及一种车辆，特别地是一种轨道车辆，特别地是一种用于在相应的行进方向中以标称行进速度双向运行的轨道车辆，标称行进速度高于160km/h、特别地高于200km/h，所述车辆包括至少一个车辆模块，车辆模块具有车体，车体被支撑在被构造成在限定轨道水平的轨道上行驶的行驶装置，车辆模块限定纵向方向、横向方向和高度方向。车体具有外壳，外壳限定大致棱柱形的本体部、以及位于本体部的一端处的非棱柱形的头部，车辆模块在本体部与头部之间的过渡部处在高度方向上具有位于轨道水平之上的最大车辆高度尺寸。车体在头部中具有流分离部，流分离部包括流分离装置、特别地包括流分离边缘；在车体的横向中心区域中、并且至少在启用状态中，流分离装置、特别地流分离边缘在车辆高度方向上被定位在流分离高度处。当车辆模块以所述行进速度行驶、且头部形成车辆模块的尾端时，流分离装置提供气流从车体的外壳的持久分离。至少在启用状态中，流分离装置限定外壳的大致凹入形的流分离部，流分离高度的范围高达车辆高度尺寸的50％到65％，优选地为从车辆高度尺寸的25％到50％，更优选地为从车辆高度尺寸的30％到46％，甚至更优选地为从车辆高度尺寸的33％到39％。

技术领域

本发明涉及一种用于在相应的行进方向中以标称行进速度双向运行的车辆，所述车辆特别地是一种轨道车辆，所述标称行进速度特别地高于160km/h至200km/h，所述车辆包括至少一个车辆模块，其中车体(wagon body，车厢)被支撑在行驶装置(running gear)上，行驶装置被构造成在限定轨道水平的轨道上行驶。车辆模块限定纵向方向、横向方向和高度方向。车体具有外壳，外壳限定大致棱柱形本体部、以及位于其端部中的一个端部处的非棱柱形头部。在本体部与头部之间的过渡部处，车辆模块在高度方向上具有位于轨道水平之上的最大车辆高度尺寸。在头部中，车体具有流分离部，该流分离部包括流分离装置(特别是流分离边缘)，在车体的横向中心区域中并且至少在启用状态中，所述流分离装置在车辆高度方向上位于流分离高度处。当车辆模块以行进速度行驶、且所述头部形成车辆模块的尾端时，流分离装置从车体的外壳提供气流的持久分离。本发明进一步涉及一种用于运行这种车辆的方法。

背景技术

就最小化流阻或车辆的阻力而言，在双方向上以相对较高的速度行进(在正常运行状态之下行进)的车辆(特别是轨道车辆)的车体通常是空气动力学优化的。为此，通常，位于车辆两端处的头部(通常为基本上相同的外部形状)具有平滑地且连续地弯曲的外壳，从而在正常运行状态下产生尽可能少的阻力。该平滑地弯曲的设计主要由于这样的事实，即，当头部位于车辆的前端处时，头部将产生尽可能少的阻力。

但是，当用于前端运行的这种空气动力学优化的头部被定位在车辆的尾端处时，出现多个空气动力学问题(特别是这样的轨道车辆，即，所述轨道车辆在垂直于它们的纵向方向的平面中具有相对较大的车体横截面)。

这些问题中的一个在于这样的事实：周期性地交替的流分离形态(pattern，模式，型态)(类似于所谓的卡门涡街)可在车辆的尾端的两侧处发展，导致车辆的相当大的振动激励，并且因此导致行驶不稳定性问题。为了避免这些行驶不稳定性问题，已经在DE 19912 144 C1和JP 01074160 A(它们的全部公开内容通过引证结合于此)中建议在头部的区域中提供能选择性地启用的流分离装置。在车辆的高度方向上，该流分离装置至少在外壳的相应侧表面的大部分上以及在外壳的顶部上延伸，以便对头部中的流分离特性具有较大影响。

当被定位在车辆的前端处时，该流分离装置处于收缩状态，并且因此在空气动力学方面是无效的，以便避免车辆的前端头部的阻力的任何增加。但是，当被定位在车辆的尾端处时，该流分离装置处于伸出状态以提供明显的流分离边缘，并且因此在空气动力学方面是有效的，以便提供改进的流分离特性，避免上述的振动激励。

虽然该流分离装置就所关心的减少振动激励方面提供了改进，但是其具有缺点：一方面，它是相当大的部件，要求相当大量的构建劳动来保证正确运行。另一方面，通过这种解决方案可能无法避免将在下文描述的进一步的空气动力学问题。