Кузов вагона высокоскоростного поезда Российский патент 2025 года по МПК B61D17/00 B61C17/04 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к кузовам вагонов высокоскоростных поездов.

Известно конструктивное решение кузова головного вагона высокоскоростного электропоезда «Сокол» (Под ред. Ковалева В.И. Скоростной и высокоскоростной железнодорожный транспорт. Т. 1. - СПб., 2001. - С. 145). Цельносварной цельнонесущий кузов «Сокола» изготовлен из алюминиевых сплавов, за счет чего достигается улучшение массогабаритных показателей. В стенках кузова выполнены проемы для подвода охлаждающего воздуха для двигателя и электрооборудования, и для выброса нагретого воздуха от вентиляторов охлаждающих устройств. Также в кузове имеются эксплуатационные проемы для обслуживания механизмов.

Основной недостаток данного кузова головного вагона высокоскоростного электропоезда «Сокол» характеризуется большим значением аэродинамического сопротивления из-за того, что поток воздуха, набегающий на лобовую часть головного вагона, приобретает турбулентный характер, приводящий к нестабильному поведению лобовой части кузова и снижению ее надежности, а также не защищает колесную нишу от попадания твердых частиц.

Известен кузов головного вагона высокоскоростного поезда, выбранный в качестве прототипа (RU 24670 U1, В61Д 17/00, 25/00 20.08.2002), содержащий цельносварной цельнонесущий корпус, в котором выполнены проемы для подвода воздуха для охлаждения двигателя и электрооборудования и для выброса нагретого воздуха от вентиляторов охлаждающих устройств и эксплуатационные проемы для обслуживания механизмов, с лобовой частью кузова, выполненной перфорированной, причем отверстия соединены шлангами с входными патрубками коллектора, выходные патрубки которого соединены с помощью шлангов с насосами, которые жестко закреплены внутри нижнего отсека головной части кузова.

Основным недостатком данного кузова с перфорированной лобовой частью головного вагона является то, что данный подход предназначен только для уменьшения аэродинамического сопротивления лобовой части головного вагона высокоскоростного поезда, и не может быть использован с целью защиты подвагонного пространства посредством управления структурой воздушной среды в подвагонном пространстве.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности кузова вагона высокоскоростных поездов за счет защиты элементов подвагонного пространства подвижного состава от повреждений твердыми витающими частицами, а также препятствованию образованию ледо-снеговых отложений на поверхностях механизмов ходовых устройств в зимний период эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что кузов вагона высокоскоростного поезда, содержащий бортовое компрессорное оборудование, соединенное шлангами через селектор переключения воздуховодов с воздуховодами, установленными перпендикулярно оси корпуса непосредственно перед и за пределами габарита длины тележки на уровне днища вагона, где каждый воздуховод выполнен в виде трубы фасонного профиля, со сквозной проточкой по длине трубы, выполняющей роль форсунки.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

- фиг. 1 - общий вид кузова;

- фиг. 2 - воздуховод;

- фиг. 3 - эпюра скоростей движения воздушных масс, взаимодействия потоков воздушных масс в подвагонном пространстве.

Кузов вагона 1 содержит бортовое компрессорное оборудование 2, которое, посредством шлангов 3, соединено с воздуховодами 4 через селектор переключения воздуховодов 5, установленными непосредственно перед и за пределами габарита длины тележки 6 на уровне днища вагона перпендикулярно продольной оси корпуса. Воздуховод 4 выполнен в виде трубы фасонного профиля (фиг. 2), со сквозной проточкой 7 по длине трубы, выполняющей роль форсунки, формирующей узкий воздушный фронт (завесу) (фиг. 3), направленный перпендикулярно набегающему воздушному потоку подвагонного пространства. В зависимости от направления движения состава, селектор переключения воздуховодов 5 активизирует воздуховод со стороны набегающего потока воздушных масс.

Работа кузова вагона высокоскоростного поезда осуществляется следующим образом. Несвязная частица балластного слоя, увлеченная потоком воздушных масс, сгенерированным подвижным составом, находится в состоянии витания, т.е. ее собственный вес уравновешен действием аэродинамической подъемной силы:

где, с₀=0,47 - коэффициент аэродинамического сопротивления шаровидной частицы; ρ_г=1,225 - объемный вес газа, кг/м³; d- приведенный размер частицы м; V₀ - скорость обтекания частицы газом, м/с; коэффициент формы для продолговатых k_ф=1,76; ρ_м=1600 - объемный вес материала частицы (гранитный щебень), кг/м³; d - диаметр частицы, м; g - ускорение свободного падения, м/с².

Таким образом, траектория движения частицы определяется ее парусностью, инерционными свойствами и практически полностью соответствует траектории движения воздушных масс.

Сжатый воздух, нагнетаемый бортовым компрессорным оборудованием 2, посредством шлангов 3, направляется в один работающий воздуховод 4, который направлен встречно потоку воздуха, проходя через сквозную проточку 7 по длине трубы воздуховода 4, выполняющей роль форсунки, формирует узкий воздушный фронт 8 (завесу), направленный перпендикулярно набегающему воздушному потоку подвагонного пространства 9. Витающая частица, движущаяся в потоке воздушных масс подвагонного пространства 9, находится в состоянии динамического равновесия в соответствии с вышеприведенной формулой гравитации и аэродинамической подъемной силы. При попадании частицы под воздействие поперечного воздушного фронта действие аэродинамической подъемной силы угнетается, а гравитационная составляющая начинает преобладать. Таким образом, частица теряет свою кинетическую энергию и выпадает из потока воздушных масс, что позволяет, по сравнению с прототипом, повысить надежность, за счет защиты элементов подвагонного пространства подвижного состава от повреждений твердыми витающими частицами, а также препятствованию образованию ледо-снеговых отложений на поверхностях механизмов ходовых устройств в зимний период эксплуатации.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к кузовам вагонов высокоскоростных поездов. Кузов вагона высокоскоростного поезда содержит бортовое компрессорное оборудование (2), соединенное посредством шлангов (3) с воздуховодами (4) через селектор переключения воздуховодов (5), установленными непосредственно перед и за пределами габарита длины тележки (6) на уровне днища вагона перпендикулярно продольной оси корпуса. Воздуховод (4) выполнен в виде трубы фасонного профиля, со сквозной проточкой (7) по длине трубы, выполняющей роль форсунки, формирующей узкий воздушный фронт, направленный перпендикулярно набегающему воздушному потоку подвагонного пространства. В зависимости от направления движения состава селектор переключения воздуховодов (5) активизирует воздуховод со стороны набегающего потока воздушных масс. Изобретение повышает надежность кузова вагона высокоскоростного поезда. 3 ил.

Кузов вагона высокоскоростного подвижного состава, содержащий бортовое компрессорное оборудование, отличающийся тем, что компрессорное оборудование соединено шлангами через селектор переключения воздуховодов с воздуховодами, установленными перпендикулярно оси корпуса перед и за пределами габарита длины тележки на уровне днища вагона, каждый из них выполнен в виде трубы фасонного профиля со сквозной проточкой по длине трубы, выполняющей роль форсунки.