[发明专利]一种高速列车的减阻设施

说明书

通过在列车前部设置一个减阻车厢、在列车车厢左右面及顶面设置扰流条、列车尾部设置抗负压器、在转向架部设置减阻器，运用空气对流减小列车头部阻力和干扰负压传递到尾部车厢尾面、对空气扰流减少空气摩擦阻力、对转向架部挡流的方法减小列车高速运行时的多方面的阻力，使每一种减阻方法在其受阻的部位能发挥较好的减阻作用，运用上述四种不同位置部位的减阻，使列车高速运行时的阻力大幅降低，间接地提高了一定功率的列车的前进动力，还有在抗负压箱部装有风力发电机运用空气自动流通发电，为一定功率的高速列车节约能源、显著提速提供了充分必要条件。

技术领域

本发明涉及高速列车运行时的减小阻力的多种措施方案和设备。

背景技术

高速列车运行时，头部所受空气阻力与其运行速度的平方成正比，与空气阻力面成正比。目前的高速列车，头部形状为子弹头状，速度快，迎风面不小，至使列车高速行驶时阻力很大，列车车厢表面的空气摩擦力、多个转向架部分的阻力、列车尾部面受到负压阻力、列车运行时动力需要克服的摩擦力阻力、列车交会和过隧道时空气压力波加剧，对周边环境、安全产生不利影响。上述问题都严重影响列车的高效运行和安全，并且浪费了较多的能源。现有一种真空管道高速列车的设计，其运行时，阻力虽然很小，但高速列车运行的路程较长，在较长的路程上设置真空管道，并要保证一定受压的技术要求，其费用太太，中间有上下站，实施起来还相当困难。还有一种列车顶部加风机，使前面空气对流，并产生推力的方法，因为只在顶部设置风机，解决的是小部分受阻面积的问题，而且顶部加大的风机后，过隧道等方面受到不利运行的影响。现有在转向架前面设置小几何体扰流的装置，还有尾部通过逐渐减少体积的子弹头状减小尾部负压的设备和方法，还有对车厢表面非光滑及仿生设置减阻，上述方法对其阻力的减少作用欠佳。上述四类不同位置的减小列车高速运行时空气阻力的方法有待改进，以便为高速列车的较大提速和节约能源提供充分必要条件。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种高速列车的低阻力设施，要解决的技术问题是：1、显著减小列车运行时其头部的空气阻力；2、较好地减少列车运行时车厢顶面、左、右两侧的空气摩擦力；3减少铁轨与列车轮静摩擦力阻力和列车轮与车轮轴的滚动摩擦力阻力；4、较大程度减小列车运行时尾部受到的空气吸力；5、较大程度减小列车转向架部部的空气阻力。本发明采用的技术方案是：一、设置有一开口的长方体加三棱柱组成的腔体减阻箱，其长方体腔横切面的长、宽分别不小于列车驾驶室和列车箱体的横切面长、宽，在减阻箱开口的上边上设置一个摄像头及配套设备，以观察减阻箱前面的路面状况；长方体内设置一个两底开口的斜圆柱筒，其园底形开口位于开口长方体内，其椭圆底开口位于减阻箱上顶部，与外界相通。斜圆柱筒园底部设置一个涡轮风机，这样，当列车高速运行时，减阻箱开口的四边因为面积很小，故受到空气故阻力很小，减阻箱开口前面的空气受到减阻箱涡轮风机负压的作用以及列车的高速前行而向减阻箱内快速运动，在风机的较强作用下被改变运动方向，沿减阻通道管方向运动至减阻箱外的大气中，避免了高速列车运行时受到很大空气阻力。二、在列车箱的顶面和左、右两侧面的四边设置略凸出于所在顶面和侧面的等厚度扰流条，再在每个面上的长方形扰流条内设置一定数量的平行长方形前、后边扰流条的扰流条，由于减阻箱的宽度和高度略大于或者等于车厢的宽度和高度，加上车厢顶面、侧面的扰流条干扰其后面的气流的作用，当列车高速运行时，除扰流条外的车厢的顶面、左、右侧面的气压小于大气压，气流对其表面的粘附阻力和摩擦阻力变小。二侧面因为左右对称，对每个车厢整体而言，左右二侧的空气作用力相互抵消，不会引起车厢左、右二侧的运动或者运动趋势。顶面则因为底面没有扰流条，其气压小于底面气压，车厢会受到空气压力差作用而出现的较大升力的作用，使铁轨受到的压力为车厢重力减去车厢升力，明显小于车厢的重力，而减小高速运行列车车轮和铁轨之间的静摩擦力和车轮和车轮轴之间的滚动摩擦力即运行时的阻力。三、在列车尾部设置一个抗负压箱，使较多空气较快在负压条件下干扰负压向尾部车厢的尾面传递，以避免或者缓冲列车尾部受到较强负压对列车尾部的吸引阻力。四、在列车车厢底面下设置一定形状的箱体，在前面第一个转向架前设置一个斜面，使列车运行时，斜面受到较小的空气阻力，而转向架位于斜面后转向架使转向架位于箱体之间，避免较大的空气阻力。