[发明专利]一种碳滑板及使用其的单碳滑板结构弓头

说明书

本发明提供一种碳滑板及使用其的单碳滑板结构弓头。所述碳滑板包括碳条、设于所述碳条底部的铝托架、以及在所述铝托架底部设置的ADD气道系统，所述碳条在列车运行方向上的截面呈上窄下宽的等腰梯形；所述铝托架在列车运行方向上的截面呈上宽下窄的等腰梯形；所述碳条和所述铝托架使所述碳滑板在列车运行方向上的截面呈六边形。与相关技术相比，本发明解决了时速400公里的高速动车组车顶受电弓气动性能问题，提出一种具有气动性能优良、簧上质量轻、结构强度高的单滑板结构的连续弓头，连续弓头结构设计简化以降低簧上质量提高弓头动态跟随性，其次连续弓头的流线性外形设计能够降低其阻力进而提升整弓气动性能。

技术领域

本发明涉及轨道交通告诉动车受流技术领域，尤其涉及一种碳滑板及使用其的单碳滑板结构弓头。适应于高速动车组及干线电力机车、地铁轻轨等中低速车辆的受电弓应用覆盖。

背景技术

高速受电弓作为高速动车组的关键配套技术之一，弓头结构需具备低风阻、低噪声、低扰动性、高动力学性能、良好的动态跟随性以适应车辆高速下与接触网的良好受流。

近年中国高速铁路快速发展，时速400公里高速轮轨客运列车系统也已进入技术储备阶段。随着速度的不断提升，列车受到的空气动力学问题也愈发明显，研究时速400公里下受电弓气动特性以及弓网关系具有现实意义和研究价值。

根据文献《时速400公里高速列车外部流场特征及受电弓流固耦合研究》(杨振）兰州交通大学的研究内容，受电弓各部件的气动阻力不同,有大有小,拉杆占比最小,弓头占比最大,故弓头应成为为主要降阻对象；阻力占比第二位底座框架,约占34.9%,受电弓各部件的变形量从受电弓弓头向下一直到底座框架部位逐渐减小。基于上述气动仿真分析，并结合现役时速350公里的高速动车组气动性能，时速400公里高速动车组受电弓研制开发中，如何设计弓头结构和外形实现降阻降噪将对于整弓气动性能提升意义重大。

国内现役时速350公里高速动车组受电弓有单滑板结构弓头和双滑板结构弓头两种，其中源自德国STEMMANN的DSA380系列和源自奥地利SCHUNK公司的SSS400+系列受电弓均为双滑板结构弓头，而源自法国的Faiveley的CX系列受电弓采用单滑板结构，为有效降低簧上质量提升弓头动态跟随性。上述类型受电弓的弓头无一例外都采用为非连续弓头，也即为弓头的碳滑板和绝缘弓角与弓头悬挂之间为独立安装，其中碳滑板安装于弓头悬挂的弹簧盒之上，绝缘弓角固定于弓头悬挂的转轴上，这种独立安装方式不可避免需要设置转轴等零部件，从而使得弓头悬挂设计复杂且气动阻力大，很难在此基础上进一步优化气动性能以适应时速400公里高速动车组运行要求。

另外，碳条与接触网之间磨耗以电磨耗和机械磨耗形式构成，且电磨耗、机械磨耗与碳条和接触网之间的接触长度成反相关（如碳条与接车网接触长度越长，其磨耗速率越小），磨耗质量以磨耗率（即每万公里的磨耗厚度：mm/10⁴km）为考核指标。一般情况下，碳条的截面设计为矩形（如专利公告号CN204712883U公示的一种碳纤维贴面的增强受电弓复合型碳滑板），矩形截面碳条与接触网线的接触长度始终一致，从而确保了其磨耗率（mm/10⁴km）在整个寿命周期内基本一致。而实际上，碳条与接触网在初始的磨耗期内，其磨耗率会偏大，且初始磨耗期燃弧率相比较磨耗稳定期的较高，从而使得初始受流质量降低，燃弧率增加进一步增加电磨耗，从而使得磨耗寿命降低。

另外，针对本案涉及的专业名词，本领域技术人员通常认定如下：

连续弓头轮廓：指滑板及弓角整体悬挂的弓头。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有气动性能优良、结构强度高、有效降低初始磨耗期的磨耗量的碳滑板及使用其的单碳滑板结构弓头，以适应时速400公里的高速动车组。