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摘要
运行时速超过350 km的高速列车在高速阶段辅助制动或紧急制动时，风阻制动是一种行之有效的制动措施。研制综合气动性能优越及适用性广的风阻制动装置是下一代时速400+km高速列车开发中亟待解决的关键技术问题之一。在总结分析现有技术的可行性和实用性的基础上，提出了新型风阻制动装置的设计理念和方法，重点从满足多级协同制动、优化气动性能、降低气动噪声及减弱结构振动等方面考虑开发实施，完成了窗形风阻制动装置及其改进型设计方案。结果表明：通过前后设置的沿安装基座前后边缘转动开启的2排风阻制动板进行多模式选择制动，有效克服了传统风阻制动板从前往后开启所造成的气动噪声剧烈、颤振及后排风阻制动板制动效率低等问题；同时，采用自馈补偿和板型导流两种制动补偿方式对风阻制动装置的二次空气动力学性能进行优化设计，进一步改善了装置制动工作时的外围流场结构，最大程度避免了非制动状态下附加气动阻力的形成；针对风阻制动装置的传动控制，创新性地设计了电路模拟控制和液压驱动控制方案。以运行时速为400 km的CR400AF平台动车组单节车辆装配单组改进型窗形风阻制动装置为计算模型，模拟得到装置在紧急制动时贡献的气动阻力为4.70 kN，产生的气动升力为1.13 kN，具备较好的高速阶段增阻特性。窗形风阻制动装置及其改进型设计方案在制动效率、风阻制动板利用率、空气动力学性能及气动噪声等方面表现出较强的优势。未来高速列车风阻制动装置的设计及应用需进一步从线路条件、运行风环境、瞬时启停性能、电控系统、结构振动及强度设计等方面开展实验研究。
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单位兰州交通大学; 机电工程学院
