列车空气制动板流动机理及其优化研究

随着列车运行速度的不断提高，单一的黏着制动已无法充分满足高速列车制动的要求，因此提出风阻制动的方法以提高合制动力，弥补黏着制动力随速度增加而减小的缺点，保证高速运行下的制动力。利用空气动力学原理，采用大涡模拟研究不同空气制动板外形、倾角、安装数量及安装方式姿态下，其周围流场大、小尺度涡的形成和脱落及流动特性与制动力产生的关系。由于空气阻力与速度平方成正比，故制动板提供的制动力与列车速度有一自匹配关系，从而提高了列车制动过程中运行的平稳性和旅客的舒适性；同时，制动板维护方便、可靠性高，大大增强了列车运行的安全性和可靠性。.本项目具体研究内容有：①制动板流动机理；②制动板最优外形；③制动板倾角对制动力（空气阻力）的影响；④制动板数量及安装方式对制动力的影响。

随着高速列车运行速度不断提高，单一的黏着制动已无法充分满足高速列车制动的要求，本项目提出风阻制动的方法以提高总制动力，弥补黏着制动力随速度增加而减小的缺点，保证列车高速运行时的制动力。利用空气动力学原理，采用数值模拟计算方法研究了高速列车车顶位置不同空气制动板外形、倾角、安装数量及安装方式对制动力（空气阻力）的影响规律，得到了制动板周围气流流动规律。研究结果表明：制动板在列车高速运行时能提供较大的制动力（空气阻力）；制动板空气阻力与列车运行速度成平方关系；顶部及两端均带折角的空气制动板增阻效果比不带折角的制动板效果好；在同一节车厢上布置多个制动板增阻效果明显好于单一制动板；垂直放置的制动板比倾斜放置增阻效果好；制动板迎风面大部分区域为正压，且正压值较大；背风面均为负压，出现流动分离现象，有一对较为对称的漩涡产生。通过本项目研究，车顶空气制动板所产生的空气阻力能够为列车正常制动和紧急制动时提供较大的制动力，既可以节约能源，又可降低制动盘和闸瓦的磨耗，提高闸瓦和制动盘的使用寿命，为高速列车空气制动板的研制奠定了基础。