[发明专利]减阻降噪型绝缘子及具有其的高速列车受电弓

说明书

本发明公开了一种减阻降噪型绝缘子及具有其的高速列车受电弓，绝缘子位于受电弓底部，将受电弓的安装底架与车顶装配在一起；绝缘子为椭圆形柱体截面，迎着来流方向为长轴，垂直于来流方向为短轴；且受电弓绝缘子采用居中通孔设计，居中通孔沿着中轴线对称分布，通孔贯穿整个绝缘子；受电弓主要由碳滑板、弓角、支撑杆、上臂和绝缘子等部件构成，碳滑板采用矩形截面设计，矩形截面的迎风面与背风面两侧四条棱边上均采用圆角设计。本发明可以有效地降低受电弓表面的脉动压力，显著降低受电弓整体产生的气动阻力以及噪声，并且最大程度的保留了受电弓原始结构，相关结构制造简单，易于实现。

技术领域

本发明属于电气化铁路机车技术领域，具体涉及一种减阻降噪型绝缘子及具有其的高速列车受电弓。

背景技术

随着高速列车相关技术的快速提升，高速列车的方便、快捷、舒适且安全等诸多优点吸引着越来越多的乘客选择高速列车这一出行工具。但是随着高速列车运行速度的逐步提升，由此引发的气动噪声问题也渐渐地成为了列车运行过程中不容忽略的大问题。高速列车在运行过程中产生的噪声主要分为三大类，分别是：电气噪声、轮轨噪声和空气动力噪声。气动噪声是由于高速列车在运行的过程中，车体外形上各类部件与空气作用产生的。列车轮轨噪声与速度的三次方成正比，而列车气动噪声则与速度的六次方成正比。当高速列车以250km/h以上速度运行时，空气阻力占据列车总阻力的80％，气动噪声随列车运行速度增大而增大，并且超过轮轨噪声源，成为高速列车在运行过程中的主要噪声源。

高速列车产生气动噪声的来源有很多，主要包括弓网噪声，列车车厢与车厢连接处，转向架区域以及受电弓部位产生的噪声，不同位置产生气动噪声的原理也有一定的差异。受电弓安装在列车车顶之上，主要由碳滑板、弓角、支撑杆、上臂和支撑绝缘子等部件构成，主要部件的结构呈杆状，而高速运行时气流在柱体周围会产生绕流，这些气流与受电弓以及列车之间相互作用，最终会诱发强烈的气动噪声。目前有部分学者通过对受电弓加装导流罩来减少列车行使过程中的阻力，也有部分学者通过对受电弓支撑杆表面增设锯齿形条纹来降低运行过程中的噪声，但是这些方式降噪效果有限，所以亟需通过优化相应几何结构等方式改善受电弓周围流场特性以及气动噪声特性，降低受电弓产生的气动噪声，减少噪声污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减阻降噪型绝缘子及具有其的高速列车受电弓，在最大程度的保留了受电弓原始结构的情况下，有效地降低受电弓整体产生的空气阻力以及气动噪声，相关结构制造简单，也易于实现。

本发明采用如下技术方案：一方面，本发明提供一种减阻降噪型绝缘子，绝缘子位于受电弓底部，将受电弓的安装底架与车顶装配在一起，所述的绝缘子为椭圆形柱体截面，迎着来流方向为长轴，垂直于来流方向为短轴；且受电弓绝缘子采用居中通孔设计，居中通孔沿着中轴线对称分布，通孔贯穿整个绝缘子。

另一方面，本发明提供一种高速列车受电弓，主要由碳滑板、弓角、支撑杆、上臂和绝缘子构成；碳滑板位于受电弓弓头的顶部，弓角位于碳滑板下方支撑杆的两端，上臂是受电弓连接支撑杆的部件，所述的绝缘子采用上述绝缘子的结构。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1)受电弓碳滑板边缘处圆角结构的存在，使得气流流经碳滑板过渡较为平滑，湍流流动大为减小，碳滑板产生的气动噪声也会随之减小；

2)受电弓绝缘子的椭圆形截面设计并增加通孔结构，使得该种类型截面绝缘子相比于圆柱形截面，流场下游出现的旋涡脱落涡街排列规则且稳定，脱落涡尺寸也更小。通孔结构的存在使得被通孔分离开的绝缘子上下两部分所形成的脱落涡在通孔中不会相互影响，在流场下游形成稳定的涡街，脉动压力更小，由此引发的气动噪声声压级也大为减小；

3)圆角设计与椭圆形通孔绝缘子的结构制造流程简单，工序较为简便，在工程上比较容易实现，在保留了受电弓原始结构的情况下，能够有效地降低受电弓表面的脉动压力，从而达到显著降低受电弓整体气动阻力以及相应气动噪声的优化目的。

附图说明