一種防冰雪擾流裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高寒動車組防冰雪技術領域，尤其涉及一種高寒動車組的防冰雪擾流裝置及方法。
【背景技術】
[0002]高速列車在高寒有積雪的軌道上運行時，劇烈的空氣動力學效應會卷起車輛下面或側面的積雪形成飛揚的雪霧。雪霧隨著氣流飛入轉向架，一部分雪霧會在其上的某些部位附著堆積形成雪塊；還有一部分雪霧觸及到牽引電機、因制動而發熱的制動元器件等發熱部分后融化并順著氣流飛落到發熱部件周圍或附近的結構上凝固，逐漸累積形成大冰塊。
[0003]典型的結冰部位有空氣彈簧高度閥及其附近、制動夾鉗和制動盤、橫向止檔等。轉向架上的冰塊給動車組帶來以下三方面的危害:①關鍵部位結冰會妨礙動車組與轉向架之間的相互運動，導致運行安全問題以及懸掛裝置部分失效；②軌道上的硬質顆粒，包括動車組噴砂，與冰雪結合后變輕，在空氣動力學效應作用下吸入轉向架，并附著在制動部件上關鍵部件結冰，這樣會導致動車組懸掛裝置部分失效，導致制動盤劃傷或制動失效；③冰塊從高速運行的動車組上脫落還會損壞道旁的電務設施，這些都會危及列車運營組織和行車安全。
[0004]目前，為解決列車在高瑋度地區冬季冰雪天氣運行時底部關鍵部位結冰的問題，各國鐵路部門溫度、降雪量、積雪量以及附冰量的不同，應對措施不盡相同。
[0005]瑞典傳統的列車除冰方法是，將列車送入車庫，采用熱空氣將冰吹掉。但是此種方法要花費10小時之久，非常耗能，而且可能造成腐蝕。2009年，瑞典鐵路技術人員借鑒航空部門的Nordic De-1cing除冰法，采用丙稀膠溶液融冰，可以在短短一分鐘之內把一節車型的冰塊都除去，而且殘留的溶液能防止再結冰。所消耗的能量只有傳統方法的1/10，除冰時間大大縮短。瑞典的北歐地面支持設備部應用這種融冰方法開發了新的列車自動除冰系統。
[0006]列車除冰系統的自動除冰過程如下:列車通過除冰裝置的第一個超聲波傳感器時，除冰系統進入準備狀態；當通過第二個傳感器時，除冰裝置轉為全功率工作，每分鐘噴射出的加熱丙烯膠溶液達1200L;當最后一節車輛通過系統末端的傳感器時，系統自動關閉。系統也可由人工操縱除冰，除冰系統的最大消耗功率為100kW。
[0007]丙烯膠溶液無公害，可以回收重新使用。融冰內的廢物(例如重金屬及油污等)被一個過濾器收集，并把它們排走進行分解處理。
[0008]俄羅斯鐵路采用高溫氣體或熱水進行除冰，雖然除冰過程根據不同的結冰狀況會持續長達幾個小時，但只有經過除冰的列車，如同飛機和公路車輛一樣，才能保證安全運行，這樣的花費在運營計劃中必不可少。為了使設備能夠經得起無法避免的冰雪侵害，在北方國家的鐵路通常采用水和丙烯類混合液，對除冰后的列車通過噴淋設備在下部噴射混合液，由此大大減少結冰。俄羅斯鐵路首次建造了相應的除冰設備，并投入了試運行。
[0009]目前，我國現有動車組除冰雪方法有限，主要以下幾種形式:
[0010]1、利用熱能融雪除冰:提高檢修庫溫度，增加熱輻射，增加暖氣片，紅外加熱設備等，缺點是效率低、能耗大、投資大、占地多。
[0011]2、機械能除冰:人工用橡膠錘等敲打除冰，勞動強度大，效率低，冰層覆蓋檢修無法正常進行，除冰不徹底，且入庫時間有限，無法快速高效除冰。
[0012]3、物理除冰:用60°C以上熱水噴淋除冰，利用熱交換溶化冰，較為經濟，個別動車段采用。但動車在檢修庫中停留時間很短，經檢修要立即投入使用，來不及烘干，水附著車體，造成二次結冰，水也會車危害車底關鍵部件，導致銹蝕和劣化，降低其使用壽命。
[0013]上所述方法均存在有滯后的問題，列車需要駛入檢修區停車或者慢行進行除冰作業，而在列車高速運營過程中列車底部粘附的冰雪如果不能及時清除，將會對列車造成損害。特別是風雪夾雜著沙子粘附在制動盤表面，劃傷制動盤表面，危害列車的運行安全。
[0014]此外，許多國家，如日本、德國、英國、挪威、芬蘭、加拿大、美國等，采用除冰設備、道岔加熱器和除雪車輛等對線路積雪進行清理，從而減少冰雪進入列車底部，減輕列車底部關鍵部位結冰現象，保證列車正常運行，但存在有投資大，耗時長的缺陷。對于我國人口眾多，運力有限的現狀，特別是春運期間旅客激增又恰逢寒冬季節，在遇到強降雪天氣時，現有的清除線路積雪的方法難以保證列車準點運行。
【發明內容】
[0015]本發明的目的是提供一種能夠減少氣流夾帶著冰雪進入轉向架關鍵區域、減少車底結冰并減輕制動盤劃傷的高寒動車組的防冰雪擾流裝置。
[0016]本發明的另一目的是提供一種能夠減少氣流夾帶著冰雪進入轉向架關鍵區域、減少車底結冰并減輕制動盤劃傷的高寒動車組的防冰雪擾流方法。
[0017]為達到上述目的，本發明提出一種防冰雪擾流裝置，所述防冰雪擾流裝置包括擾流板，所述擾流板包括沿中心線對稱設置的安裝部和擾流部，所述擾流部一體成形于所述安裝部的下側，所述安裝部的上表面為平面，所述擾流部的外表面為平滑的流線型弧面。
[0018]如上所述的防冰雪擾流裝置，其中，所述流線型弧面的中部向前凸出，其兩側逐漸向后延展。
[0019]如上所述的防冰雪擾流裝置，其中，所述流線型弧面沿水平方向的截面為拋物線形。
[0020]如上所述的防冰雪擾流裝置，其中，所述擾流板采用304型奧氏體不銹鋼。
[0021]本發明還提供了一種防冰雪擾流方法，用于高寒動車組，所述防冰雪擾流方法包括:在所述高寒動車組的設備艙底板靠近轉向架的位置固裝有防冰雪擾流裝置，所述防冰雪擾流裝置包括擾流板，所述擾流板包括沿中心線對稱設置的安裝部和擾流部，所述安裝面一體成形于所述安裝部的下方，所述安裝部的上表面為平面，所述擾流部的外表面為平滑的流線型弧面。
[0022]如上所述的防冰雪擾流方法，其中，所述流線型弧面呈中部向前凸出，其兩側逐漸向后延展，所述流線型弧面的凸出部背向所述轉向架安裝。
[0023]如上所述的防冰雪擾流方法，其中，所述流線型弧面沿水平方向的截面為拋物線形。
[0024]與現有技術相比，本發明具有以下特點和優點:
[0025]本發明基于空氣動力學原理，在動車組設備艙底板靠近轉向架的位置加裝防冰雪擾流板，擾流板采用流線型設計，中間凸起，向兩側平滑過渡，從而將氣流導向車體兩側通過，從而減少氣流對轉向架的沖擊，進而減少氣流夾帶著冰雪進入轉向架關鍵區域，減少了車底結冰并減輕了制動盤劃傷。
【附圖說明】
[0026]在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發明的理解，并不是具體限定本發明各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本發明的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發明。
[0027]圖1為本發明防冰雪擾流裝置的主視結構