基于SPH方法的高速列車風阻制動板制動力研究

張碩果, 胡湘渝, 米彩盈

(1. 西南交通大學機械工程學院, 四川成都 610031; 2. 德國慕尼黑工業大學機械工程學院， 巴伐利亞州加興市 85747)

引 言

我國高速列車運行速度已提高至350 km/h[1],提高速度的同時, 讓列車在規定的制動距離內減速停車, 是目前時速300 km/h以上列車面臨的一個重要問題. 尤其在緊急制動時, 列車必須在與最高速度對應的制動距離內及時轉移掉巨大的動能. 由于制動力不能超過輪軌間的黏著力, 且黏著系數隨車速的增加而下降, 因此傳統黏著制動方式已難以滿足制動要求, 有必要研究非黏制動方式作為黏著制動方式的補充[2].

時速300 km/h以上的高速列車通常采用軌道渦流制動、 磁軌制動和風阻制動3種非黏制動方式; 歐洲國家采用的磁軌制動和軌道渦流制動均安裝在轉向架上, 從而導致簧下質量增加, 且會產生磁輻射和軌道磨損等各種影響; 日本采用的風阻制動則是在車頂安裝利用空氣阻力的風阻制動裝置[3].

隨著列車運行速度的增加, 空氣阻力與速度平方成正比, 列車速度達到300 km/h以上時, 空氣阻力占總阻力的80%左右, 因此風阻制動方式作為黏著制動方式的補充在高速段更具優勢[4]. 裝備風阻制動裝置的MLU002N磁懸浮列車和“姊妹”高速列車(Fastech 360S型和Fastech 360Z型)均通過了時速400 km/h條件下的風阻制動板性能測試; 時速360 km/h條件下采用風阻制動方式的Fastech 360S型列車, 其制動距離與其在時速275 km/h條件下不采用風阻制動方式的制動距離近乎相等; 通過“姊妹”高速列車對風……