CN210258030U - 一种低噪声高速列车受电弓弓头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低噪声高速列车受电弓弓头，包括碳滑板、支架、上臂杆，所述的碳滑板包括可拆卸连接的碳滑板外壳和碳条，所述的碳滑板外壳的中间位置处设有用于嵌入碳条的嵌入槽，碳条与嵌入槽之间垫有金属垫板，金属垫板的形状、尺寸与嵌入槽的平面形状、尺寸相同，所述的碳条的底面两端对称设有紧固螺栓，所述的金属垫板的两端设有与紧固螺栓相匹配的第一螺孔，所述的嵌入槽的底部设有与紧固螺栓位置相对应的第二螺孔，碳条通过紧固螺栓穿过第一螺孔、第二螺孔后拧紧螺母与碳滑板外壳固定。与现有技术相比，本实用新型具有降噪、节约替换成本等优点。

Description

一种低噪声高速列车受电弓弓头

技术领域

本实用新型涉及高速列车受电弓弓头技术领域，尤其是涉及一种低噪声高速列车受电弓弓头。

背景技术

随着我国高速列车的快速发展，高速列车在中长途客运领域将逐渐占据主导地位，高速列车的运量大、速度快、舒适性好等优点决定了它在未来将成为各国优先发展的交通工具。但随着高速列车一次次的提速，列车所产生的气动噪声越来越大，对站内候车、车站工作人员以及沿线居民所产生的影响也越来越大。根据现有实验分析发现，轮轨噪声随着车速的增长速度比气动噪声小，当列车运行速度超过250km/h时，气动噪声将逐渐超过轮轨噪声占据主导地位。

高速列车的气动噪声主要来自于车头、转向架、空调导流罩以及受电弓。其他部位或是流线型设计，或与车身较为贴合，只有受电弓在列车运行时是完全裸露在外并且整体呈非流线型。因此对受电弓进行降噪，是最有效益的。受电弓弓头由许多不同杆件和构架组成，气流在绕过这些杆件时会产生尾涡脱落现象，产生很强的气动噪声，因此减少涡脱落现象的产生是最根本对策。

国内外对高速列车受电弓气动降噪进行了许多的研究和探索，如CN208277865U的实用新型专利中，提出使用射流的方法对受电弓底架空腔进行降噪，可行性与创新性都较强，但是并未涉及弓头部分的降噪，弓头对受电弓噪声的贡献也占很大的比重。有部分学者提出了一些对弓头的降噪方案，如CN102166940A的发明专利中，提出了一种仿生减阻降噪型高速受电弓，主要在支架的表面设置锯齿形条纹单元体用于降噪，虽然有一定的效果，但是并没有对主要的噪声源碳滑板进行改进；而公布号为CN108859771A的发明专利中，提出了基于多元耦合仿生的减阻降噪受电弓，对下臂杆，上臂杆，弓头都进行了改进，并且碳滑板使用了圆形通孔和环状锯齿等结构，具有一定的降噪效果，但圆形通孔结构有可能破坏碳滑板内部原有的气道结构，且因为碳滑板需要经常更换，而其结构复杂且并没有分体设计，所以将导致维护成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低噪声高速列车受电弓弓头。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种低噪声高速列车受电弓弓头，包括碳滑板、支架、上臂杆，所述的上臂杆设置在受电弓的下臂杆上，所述的上臂杆远离下臂杆的端部安装支架，所述的碳滑板设于支架上，所述的碳滑板包括可拆卸连接的碳滑板外壳和碳条，所述的碳滑板外壳的中间位置处设有用于嵌入碳条的嵌入槽，碳条与嵌入槽之间垫有金属垫板，金属垫板的形状、尺寸与嵌入槽的平面形状、尺寸相同，所述的碳条的底面两端对称设有紧固螺栓，所述的金属垫板的两端设有与紧固螺栓相匹配的第一螺孔，所述的嵌入槽的底部设有与紧固螺栓位置相对应的第二螺孔，碳条通过紧固螺栓穿过第一螺孔、第二螺孔后拧紧螺母与碳滑板外壳固定。

优选地，所述的碳滑板外壳的两侧对称分布椭球状凸起结构。

优选地，所述的碳滑板外壳的下表面分布有脊状条纹结构，脊状条纹结构的条纹纹路的方向与气流流向平行，脊状条纹结构的各条纹的间距与椭球状凸起结构的凸起结构的间距一致，所述的脊状条纹结构的下表面均匀分布有羽状结构突起。

优选地，所述的支架为工字型结构，包括支撑杆和固定于支撑杆前端和后端的承载部，两个碳滑板对称设置在支撑杆的两侧，并架设在承载部上。

优选地，所述的支架的支撑杆的截面为扁平椭圆状结构，固定于支撑杆前端和后端的承载部为椭球状流线结构。

优选地，所述的上臂杆与支架通过转轴杆连接，所述的转轴杆的外表面分布扁平流线结构。

优选地，所述的椭球状凸起结构的凸起的高度为35mm，相邻凸起结构的间距为40mm。

优选地，所述的脊状条纹结构的各条纹的间距为40mm，脊状条纹结构的高度为3mm。

优选地，截面为扁平椭圆状结构的支撑杆的长轴为420mm，短轴为25mm，其圆心与转轴杆同心设置。

优选地，椭球状流线结构的承载部的赤道半径a为36mm，赤道半径b为22.5mm，极半径c为8mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型将碳滑板设计成碳滑板外壳和碳条分离的形式，碳条通过紧固螺栓嵌入碳滑板外壳的嵌入槽中，减少了碳滑板经常更换带来的附加成本，且方便拆卸及后续维修；

2、本实用新型基于仿生原理的新型低噪声高速列车受电弓对弓头进行了仿生改进设计，整体外形采用流线型设计，椭球状凸起结构、脊状条纹结构和羽状结构突起综合作用，将来流切碎成许多细小气流，从而使弓头尾部形成许多细小涡流，显著降低了弓头尾部的大涡的产生及涡脱落现象的发生，从而达到了降噪的目的；

3、本实用新型充分考虑了受电弓的弓网接触关系，与接触网接触的碳条上表面与普通碳滑板上表面相同，对受电弓受流状态无影响，有较强的可行性；

4、碳滑板使用对称设计方式，使正反向运行时受电弓弓头气动特性基本相同，不会影响高速列车的双向运行特性，能能够很好的适应高速列车双向运行的情况。

附图说明

图1为本实用新型的受电弓弓头的局部放大图；

图2为本实用新型中碳滑板的俯视结构示意图；

图3为本实用新型中碳滑板外壳的侧视结构示意图；

图4为图3中I部分的G-G面示意图；

图5为图3中I部分的F-F面示意图；

图6为本实用新型中碳条的安装方式示意图；

图7为本实用新型中碳条的安装方式的剖面结构示意图；

图8为本实用新型中上臂杆的结构示意图；

图9为本实用新型中支架的结构示意图；

图中标号所示：

1、支架，2、碳滑板，3、上臂杆，4、紧固螺栓，5、第一螺孔，6、转轴杆，7、螺母，11、支撑杆，12、承载部，21、碳滑板外壳，22、碳条，23、金属垫板，24、嵌入槽，211、椭球状凸起结构，212、脊状条纹结构，213、羽状结构突起，31、扁平流线结构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型涉及一种低噪声高速列车受电弓弓头，该受电弓弓头置于受电弓的顶部，主要由碳滑板2、支架1、上臂杆3组成。上臂杆3设置在受电弓的下臂杆上，上臂杆3的远离下臂杆的端部安装有一个支架1，支架1为工字型结构，支架1上安装两个碳滑板2，两个碳滑板2对称设置在工字型结构的支架1的两侧。

如图2所示，碳滑板2由碳滑板外壳21和碳条22组成，二者为分离结构形式。碳滑板外壳21的中间位置处设有用于嵌入碳条22的嵌入槽24。碳滑板外壳21在两侧对称分布椭球状凸起结构211，椭球状凸起结构211凸起高度为35mm左右，相邻凸起结构间距为40mm。椭球状凸起结构211能够产生小尺度的涡，诱导流向涡的产生，提高碳滑板2的边界层内的动量和能量交换，抑制边界层的分离，提高碳滑板气动稳定性。

如图3所示，在碳滑板外壳21的整个下表面分布有脊状条纹结构212，条纹纹路的方向与气流流向平行，脊状条纹结构212的各条纹的间距与椭球状凸起结构211凸起结构的间距一致，为40mm，脊状条纹结构212的高度为3mm，脊状条纹结构212能够起到整流的作用，抑制气流大尺度的横向波动。

如图4、5所示，脊状条纹结构212的下表面均匀分布羽状结构突起213，单个羽状结构突起213非常细小，这种细小的羽状结构突起213能够吸收高频噪音，并且切碎碳滑板外壳21下表面的气流，使得在碳滑板外壳21尾部形成许多细小的马蹄形涡，促进了尾迹的混合，抑制了大涡的产生，从而实现降噪。

如图6所示，碳条22与碳滑板外壳21的嵌入槽24之间垫有金属垫板23，通过更换不同厚度的金属垫板23来控制碳条22的凸出高度。碳条22的底面两端对称设有四个紧固螺栓4，碳条22在嵌入槽24内的凸出高度根据其磨损量通过添加不同厚度的金属垫板23自由调整。金属垫板23的形状、尺寸与嵌入槽24的平面形状、尺寸相同，且金属垫板23的两端与碳条22的紧固螺栓4相对应的位置处设置有第一螺孔5。嵌入槽24的底部设有第二螺孔，碳条22通过紧固螺栓4穿过第一螺孔5、第二螺孔后拧紧螺母与碳滑板外壳21实现固定，从而在碳条22磨损了一定厚度的情况下能够通过调整凸出高度而继续使用，直至碳条22出现大的碳结块、裂缝或者剩余碳条高度仅剩5mm时再进行更换。

如图8所示，上臂杆3与支架1通过转轴杆6连接，转轴杆6的外表面分布扁平流线结构31，从而降低对前后碳滑板2中间过渡段的气流扰动。

如图9所示，支架1为工字型结构，包括支撑杆11和固定于支撑杆11前端和后端的承载部12，两个碳滑板2对称设置在支撑杆11的两侧，并架设在承载部12上。支撑杆11的截面为扁平椭圆状结构，固定于支撑杆11前端和后端的承载部12为椭球状流线结构。这种一体式的流线型结构减少了圆柱绕流以及其他湍流现象的产生，进而减少了对碳滑板周围气流的影响。

本实用新型基于仿生原理，对高速列车受电弓的弓头进行了仿生改进设计，气流流经碳滑板外壳前端的椭球状凸起结构，再经过下表面的脊状条纹结构以及其表面的羽状结构突起，被切碎成许多细小气流，最后流经尾部的椭球状凸起结构，从而抑制了大涡的产生及涡脱落现象的发生，其中上臂杆的扁平流线结构以及支架的扁平椭圆状结构和椭球状流线结构都起到了过渡平顺气流的作用。将碳滑板设计成碳滑板外壳加碳条的形式，减少了碳滑板经常更换带来的附加成本，且碳滑板使用对称设计方式，能够很好的适应高速列车双向运行的情况。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低噪声高速列车受电弓弓头，包括碳滑板(2)、支架(1)、上臂杆(3)，所述的上臂杆(3)设置在受电弓的下臂杆上，所述的上臂杆(3)远离下臂杆的端部安装支架(1)，所述的碳滑板(2)设于支架(1)上，其特征在于，所述的碳滑板(2)包括可拆卸连接的碳滑板外壳(21)和碳条(22)，所述的碳滑板外壳(21)的中间位置处设有用于嵌入碳条(22)的嵌入槽(24)，碳条(22)与嵌入槽(24)之间垫有金属垫板(23)，金属垫板(23)的形状、尺寸与嵌入槽(24)的平面形状、尺寸相同，所述的碳条(22)的底面两端对称设有紧固螺栓(4)，所述的金属垫板(23)的两端设有与紧固螺栓(4)相匹配的第一螺孔(5)，所述的嵌入槽(24)的底部设有与紧固螺栓(4)位置相对应的第二螺孔，碳条(22)通过紧固螺栓(4)穿过第一螺孔(5)、第二螺孔后拧紧螺母(7)与碳滑板外壳(21)固定。

2.根据权利要求1所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，所述的碳滑板外壳(21)的两侧对称分布椭球状凸起结构(211)。

3.根据权利要求2所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，所述的碳滑板外壳(21)的下表面分布有脊状条纹结构(212)，脊状条纹结构(212)的条纹纹路的方向与气流流向平行，脊状条纹结构(212)的各条纹的间距与椭球状凸起结构(211)的凸起结构的间距一致，所述的脊状条纹结构(212)的下表面均匀分布有羽状结构突起(213)。

4.根据权利要求1所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，所述的支架(1)为工字型结构，包括支撑杆(11)和固定于支撑杆(11)前端和后端的承载部(12)，两个碳滑板(2)对称设置在支撑杆(11)的两侧，并架设在承载部(12)上。

5.根据权利要求4所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，所述的支架(1)的支撑杆(11)的截面为扁平椭圆状结构，固定于支撑杆(11)前端和后端的承载部(12)为椭球状流线结构。

6.根据权利要求5所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，所述的上臂杆(3)与支架(1)通过转轴杆(6)连接，所述的转轴杆(6)的外表面分布扁平流线结构(31)。

7.根据权利要求3所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，所述的椭球状凸起结构(211)的凸起的高度为35mm，相邻凸起结构的间距为40mm。

8.根据权利要求3所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，所述的脊状条纹结构(212)的各条纹的间距为40mm，脊状条纹结构(212)的高度为3mm。

9.根据权利要求6所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，截面为扁平椭圆状结构的支撑杆(11)的长轴为420mm，短轴为25mm，其圆心与转轴杆(6)同心设置。

10.根据权利要求5所述的一种低噪声高速列车受电弓弓头，其特征在于，椭球状流线结构的承载部(12)的赤道半径a为36mm，赤道半径b为22.5mm，极半径c为8mm。

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