《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》是鐵道部運輸局、南車四方機車車輛股份有限公司於2008年8月5日申請的發明專利，該專利申請號為200810144476，公布號為CN101353019A，專利公布日為2009年1月28日，發明人是張曙光、田愛琴、丁叄叄、鐘元木、段浩偉、李文化。
該發明涉及一種高速軌道車輛的受電弓導流裝置，包括固定於車頂上的導流罩，導流罩在車頂受電弓的兩側沿車頂縱向相對設定，導流罩頂部距離車頂的高度為450毫米至850毫米之間，導流罩的縱截面大致呈上窄下寬的梯形，其與受電弓相對應的側面的中下部設有一倒角，用於加寬導流罩底部的寬度，導流罩為箱體形結構，其內部橫向設定多個第一和第二加強筋板。由於在車頂受電弓的兩側設定了外部呈流線型的導流罩，在車輛高速運行時，導流罩可以阻止側風對受電弓的影響，減小了受電弓的噪音源，從而有效降低了受電弓的噪音，導流罩是單獨固定在車頂上的，不受受電弓結構形式的影響，可以適合任何結構形式的受電弓。
2010年11月15日，《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：高速軌道車輛的受電弓導流裝置
- 公布號：CN101353019A
- 公布日：2009年1月28日
- 申請號：200810144476
- 申請日：2008年8月5日
- 申請人：鐵道部運輸局、南車四方機車車輛股份有限公司
- 地址：北京市海淀區復興路10號
- 發明人：張曙光、田愛琴、丁叄叄、鐘元木、段浩偉、李文化
- 代理機構：北京元中智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：曲艷
- Int.Cl.：B60L5/22（2006.01）I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2008年8月之前的時速200千米/時以上的高速軌道車輛，都是依靠位於其車頂上的受電弓傳輸電力而驅動的，車輛在高速行駛時，所產生的噪音主要是由車輛本身產生的機械噪音和與空氣摩擦所產生的噪音，其中車頂上所產生的噪音就主要是由受電弓與空氣摩擦所產生的噪音，而且車速越快，其產生的噪音也就越大。
根據國際相關標準，結合國內實際情況，用戶要求當動車組以275千米/時速度通過空曠平直線路（板式道床區間）時，在距軌道中心線25米和距軌面高度3.5米處測量的噪聲不應超過90分貝（A），隨著高速軌道車輛的迅速發展，車速會越來越高，所以有效降低受電弓的噪音就成為降低高速軌道車輛運行噪音所要解決的問題當中較為重要的一個。
在2008年8月之前已有的技術中，對受電弓的結構進行了改進，如專利號為200420117618.8的中國專利“電力機車高速受電弓用弓角”，就公開了一種可降低受電弓噪音的結構，該結構主要是對受電弓的弓角進行了改進，該弓角具有一弧形彎管，其上端設有一連線套管，弧形彎管的下表面接置一與之弧度相配合的導流筋板，導流筋板的橫截面為U形，其封閉端沿長度方向呈鋸齒狀，它是利用導流筋板作為干擾源，從而降低高速受電弓空氣動力學噪音。這種改進只是針對受電弓本身結構上的改進，它只能針對某種結構的受電弓，不同的受電弓結構要分別設計不同的弓角，在使用上受到了很大的限制。
發明內容
專利目的
《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》主要目的在於解決上述問題和不足，提供一種高速軌道車輛的受電弓導流裝置，它可以減少車輛在高速行駛時空氣流對受電弓的影響，從而降低受電弓噪音，並且適合任何結構形式的受電弓。
技術方案
《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》包括固定於車頂上的導流罩，所述導流罩在車頂受電弓的兩側沿車頂縱向相對設定，所述導流罩的外表面呈流線型。
所述導流罩頂部距離車頂的高度為450毫米至850毫米之間，所述導流罩的縱截面大致呈上窄下寬的梯形，梯形的兩個底角的角度為20°至45°，所述導流罩與受電弓相對應的側面的中下部設有一倒角，用於加寬所述導流罩底部的寬度，倒角的半徑為R15毫米至R40毫米。
所述導流罩為箱體形結構，其內部橫向設定多個第一加強筋板，每兩個所述第一加強筋板之間的間距為200毫米至500毫米，所述每個第一加強筋板的底部緊靠第一加強筋板再設定一個用於進一步增加強度的第二加強筋板。
該裝置還包括一個安裝座，所述導流罩固定在所述安裝座上，所述安裝座固定在車頂上。
改善效果
《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》在車頂受電弓的兩側設定了外部呈流線型的導流罩，在車輛高速運行時，導流罩可以阻止側風對受電弓的影響，減小了受電弓的噪音源，從而有效降低了受電弓的噪音，導流罩是單獨固定在車頂上的，不受受電弓結構形式的影響，可以適合任何結構形式的受電弓。
該發明的導流罩的縱截面設計為上窄下寬的梯形結構，使得其在縱向上的兩個迎風面與在車輛高速運行時的空氣流方向形成了一定的夾角，這樣會相對減小導流罩在車輛運行時的風阻，同時也可以降低導流罩本身與空氣摩擦時所產生的噪音。
在導流罩與受電弓相對應的側面的中下部設定倒角，也同樣是為了減小風阻，從而進一步減小空氣流對受電弓的影響，另外，還可以使得導流罩的底部加寬，保證導流罩固定更加穩固。
導流罩採用箱體形結構，可以減小導流罩的重量，其內部設定加強筋板可以滿足導流罩的強度和剛度的要求，因為導流罩的底部受力最大，所以在導流罩的底部又設定了第二加強筋板。
附圖說明
圖1《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》結構示意圖；
圖2圖1的俯視圖；
圖3圖1的A-A剖視圖；
圖4圖2的B-B剖視圖；
圖5圖1的C-C剖視圖。
如圖1至圖5所示，導流罩1，底角2，倒角3，第一加強筋板4，第二加強筋板5，安裝座6，發泡材料7，活蓋8，開口9。
權利要求
1、《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》其特徵在於：包括固定於車頂上的導流罩（1），所述導流罩（1）在車頂受電弓的兩側沿車頂縱向相對設定，所述導流罩（1）的外表面呈流線型。
2、根據權利要求1所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：所述導流罩（1）頂部距離車頂的高度為450毫米至850毫米之間。
3、根據權利要求1所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：所述導流罩（1）的縱截面大致呈上窄下寬的梯形。
4、根據權利要求3所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：所述導流罩（1）縱截面梯形的兩個底角（2）的角度為20°至45°。
5、根據權利要求1所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：所述導流罩（1）與受電弓相對應的側面的中下部設有一倒角（3），用於加寬所述導流罩（1）底部的寬度。
6、根據權利要求5所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：所述導流罩（1）側面的倒角（3）的半徑為R15毫米至R40毫米。
7、根據權利要求1所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：所述導流罩（1）為箱體形結構，其內部橫向設定多個第一加強筋板（4）。
8、根據權利要求7所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：每兩個所述第一加強筋板（4）之間的間距為200毫米至500毫米。
9、根據權利要求7所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：所述每個第一加強筋板（4）的底部緊靠第一加強筋板（4）再設定一個用於進一步增加強度的第二加強筋板（5）。
10、根據權利要求1至9任意項所述的高速軌道車輛的受電弓導流裝置，其特徵在於：該裝置還包括一個安裝座（6），所述導流罩（1）固定在所述安裝座（6）上，所述安裝座（6）固定在車頂上。
實施方式
如圖1至圖5所示，該發明實施例，《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》包括兩個固定於車頂（圖中未示出）上的導流罩1，導流罩1在車頂受電弓（圖中未示出）的兩側沿車頂縱向相對設定。
在車輛高速運行時，受電弓所產生的噪音主要是來自於受電弓與空氣之間的摩擦，阻止空氣與受電弓之間的摩擦，就會減小噪音，導流罩1的設定就可以阻止側風直接吹向受電弓，從而減小側風對受電弓的影響，減小了受電弓的噪音源。
導流罩1的高度越高，其隔音的效果越好，但是導流罩1過高也會相應增大運行阻力，所以導流罩1的高度不能過高也不能過低，過低達不到隔音的效果，根據大多數受電弓的結構測算，一般導流罩1的頂部距離車頂的高度在450毫米至850毫米之間就可以滿足上述要求。
導流罩1的縱截面大致呈上窄下寬的梯形，使得其在縱向上的兩個迎風面與在車輛高速運行時的空氣流方向形成了一定的夾角，這樣空氣流就可以順著斜向上的迎風面而向上流動，就可以相對減小導流罩1在車輛運行時的風阻，同時也可以降低導流罩1本身與空氣摩擦時所產生的噪音。梯形的兩個底角的角度一般為20°至45°之間，該角度越小，風阻就會越小，但是由於車頂的長度是一定的，如果梯形的兩個底角的角度過小，那么就會使導流罩1的高度過低，而不能滿足隔音的要求。
為減輕導流罩1的整體的重量，導流罩1縱向很長，沿整個車頂布置，那么其橫向的寬度就不能太大，但是在車輛高速運行時，導流罩1的受力很大，所以需要加大底部的寬度，滿足其力學要求，使其更加穩定在固定。為解決這一問題，在與受電弓相對應的導流罩1的側面的中下部設了一個倒角2，用於加寬導流罩1底部的寬度，倒角2的半徑可為R15毫米至R40毫米之間。同樣，在該處設定倒角2，也可以起著減小風阻作用，從而進一步減小空氣流對受電弓的影響。
同樣為了減輕導流罩1的重量，導流罩1設計為中空的箱體形結構，但這樣會造成導流罩1的強度和剛度滿足不了車輛高速運行的要求，為了加強其強度和剛度， 在導流罩1的內部橫向設定了多個第一加強筋板4，第一加強筋板4在導流罩1內由底到頂的設定，第一加強筋板4的形狀與導流罩1內部的形狀相匹配，並固定在導流罩1的內壁上，但是為了減輕導流罩1的重量，降低成本，導流罩1和第一加強筋板4都是由玻璃鋼材料製成的，由於玻璃鋼製作工藝的要求，也由於為了減小風阻，導流罩的1的頂部作成弧線型，所以如圖4所示，第一加強筋板4的頂部並沒有到達導流罩1的頂部，這並不影響導流罩1的強度和剛度，因為導流罩1主要的受力部位在其底部。
為了滿足導流罩1的強度和剛度的要求，又不會增大導流罩1的重量，所以第一加強筋板4的數量不易過多或過少，一般以200毫米至500毫米的間距布置第一加強筋板4。
由於導流罩1的底部受力較大，為了增大其底部的強度和剛度，在每個第一加強筋板4的底部緊靠第一加強筋板4再設定一個第二加強筋板5。
如圖4所示，在第一加強筋板4的一側面上，有一層發泡材料7，它主要是為了在玻璃鋼製造時，滿足玻璃鋼的定型的要求。
該裝置還包括一個安裝座6，導流罩1的底部設定了多個用於安裝螺栓的活蓋8，打開活蓋8，用螺栓穿過將導流罩1固定在安裝座6上，然後關閉活蓋8，安裝座6則直接焊接在車頂上，這樣可以使導流罩1更加牢固穩定在固定在車頂上。
在滿足導流罩1的強度和剛度的要求下，為了進一步減輕導流罩1的重量，可在導流罩1相對受電弓的一側的側面底部開一些開口9，這些開口9的位置要錯開第一加強筋板4和第二加強筋板5。
榮譽表彰
2010年11月15日，《高速軌道車輛的受電弓導流裝置》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
