[发明专利]轨道车辆转向架及其飞轮动能回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及轨道车辆技术领域，特别涉及一种轨道车辆的转向架及其飞轮动能回收装置。

背景技术

随着城市化进程的加快，轨道交通建设迅速发展，轨道交通在大、中型城市成为重要交通工具。因为具有速度快、站距短、运载量大等特点，已成为解决城市快速交通的有效方式。

地铁系统作为轨道车辆系统中一种典型的应用，在我国也发展迅速。

地铁供电系统负责为电动列车提供牵引电源和为各种运营设备提供动力照明电源，是城市电网的用电大户。在地铁的运营成本中，电力消耗约占全部运营成本的50％。一条典型的地铁线路日均用电量约为300000千瓦时，其中牵引用电量约占50％，其它的电能消耗包括照明、通风、空调系统及其他关联设备的运行。

由于地铁运行特点的特殊性就是运行速度快，启动、制动频繁，且制动时会产生大量的能量，为了回收这部分能量，传统的城市轨道交通列车普遍采用电阻吸收型制动能量吸收方式，列车的制动能量除少部分被邻近的牵引车辆吸收外，剩余的部分通过车辆的制动电阻以发热的方式消耗，这种能量吸收方式不仅能量转化效能低，还会使得隧道内温度升高，提高对空调和通风系统的要求，进一步造成能量的浪费，所以其具有很大的局限性。

即便如此，在轨道车辆系统中实施电阻吸收型制动能量吸收操作，也必须具备相当复杂的控制系统、电能逆变装置、电路和可选择的电能存储装置，该系统需要承载最大高达1800V的电压和超过4000KW的瞬时功率，所以其生产制造成本及使用维护成本居高不下。

所以亟待一种体型小，功率承载高，控制方便，具有能量存储功能，并可以直接安装在轨道车辆转向架上的动能回收系统。

发明内容

本发明旨在提供一种轨道车辆的转向架及其飞轮动能回收装置，在转向架的构架中设置飞轮动能回收装置，使该转向架在具备现有转向架功能的情况下，过其飞轮动能回收装置，实现动能回收功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种飞轮动能回收装置，包括，齿轮传动部件、输入输出轴、调速部件、中间轴、后级变速部件、飞轮轴、飞轮和壳体；

所述飞轮动能回收装置依据齿轮传动部件、输入输出轴、调速部件、中间轴、后级变速部件、飞轮轴和飞轮的前后循序排列放置在壳体内，其中的转动部件通过轴承连接在壳体上，壳体和转向架的构架连接。

所述齿轮传动部件用于连接轨道车辆转向架的车轴与飞轮动能回收装置的输入输出轴，其前端连接车轴，后端连接输入输出轴，齿轮传动部件具有传动和变速功能；

所述齿轮传动部件从其前端车轴至后端输入输出轴的传动为升速传动，其转速比为2～5，优选的，转速比为3。

所述调速部件为具有齿轮锁定和转速限制装置的行星齿轮系统；

该行星齿轮系统具有传动、变速和调节传动比的功能；

该行星齿轮系统依据其结构，从其前端输入输出轴至后端中间轴的传动为升速传动，其转速比为2～10，优选的，转速比为5；

当行星齿轮部件实施对齿轮锁定和转速限制操作后，可以实现行星齿轮系统在其固定传动比范围内实施传动比的调节功能，从其前端输入输出轴至后端中间轴转速比的调节范围为0～2与0～10之间，优选的，转速比的调节范围为0～5。

所述后级变速部件为二档变速器；

该二档变速器具有传动、二档变速和“空档”功能；

该两档变速器的两档切换分别对应实施飞轮能量蓄入操作和实施飞轮能量释放操作；

所述两档变速器在实施飞轮能量蓄入操作时，齿轮啮合飞轮能量蓄入齿轮，从前端中间轴至后端飞轮轴的传动为升速传动，其转速比为25～5倍，优选的，其转速比为10；

在实施飞轮能量释放操作时，齿轮啮合飞轮能量释放齿轮，从前端飞轮轴至后端中间轴的传动为降速传动，其转速比为0.1～0.8，优选的，其转速比为0.6667(2/3)；

当二档变速器未啮合齿轮时，后级变速部件可以实现“空档”功能。

飞轮放置在飞轮轴上，飞轮可以以飞轮轴轴心进行旋转，用于存储能量。

飞轮由金属或金属及其它复合材料制作而成。

飞轮的质量为10～100千克，优选的，飞轮的质量为40千克。

飞轮的直径为20～80厘米，优选的，飞轮的直径为27厘米。

飞轮的最高转速为20000～70000RPM，优选的，飞轮的最高转速为24000RPM。

本发明还提供一种轨道车辆转向架，包括上述任意一项所述的飞轮动能回收装置。