【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铁路车辆的空气动力学，具体而言，尤其涉及一种带自锁功能的列车升力提升装置及其工作方法。
技术介绍
1、常规高速列车是通过轮轨相互作用产生的牵引力和制动黏着摩擦力来实现列车的高速运行，利用车轮和钢轨之间的相互作用来解决支撑、导向和驱动这三大问题，但是随着运行速度的提高，车轮和钢轨之间的磨损增大，轮缘和钢轨的磨耗加剧，增大了机车车辆和线路的维护工作，并导致列车动力消耗增加，速度降低且列车平稳性下降。另外，由于列车在行驶中所受到的阻力(空气阻力和摩擦阻力)与速度的平方成正比，列车的速度越高，列车受到的阻力就越大，列车的牵引能耗约占列车总能耗的60％以上，其中气动阻力能耗占比最大。磁悬浮列车与传统的轮轨列车相比，列车与轨道之间没有接触，减少摩擦损耗，摆脱黏着限制，轨道使用寿命长；列车没有车轮，且齿轮、联轴器、车轴、轴承等机械传动结构与传统轮轨列车相比更少，因此质量较轻；基于轮轨的高速列车的阻力来源于三部分，分别是机械阻力、轮轨阻力和空气阻力，而磁悬浮只需要克服空气阻力。
2、为在提升运行速度的同时降低整体能耗和全生命周期成本，有学者提出采用升力翼的理念，即在高速列车安装串列升力翼，利用升力翼提升整车的升力，达到等效减重的目的，使列车的能耗降低。
3、目前升力翼装置鲜有实际投入应用的，现有设计存在如下主要问题：(1)现有的实验性列车升力提升装置基本上为固定在列车顶部，升力装置占用空间大，难以有效贴合列车车顶，影响列车的流线型外形，以至于风阻较大；(2)现有的实验性列车升力提升装置无法进行升力翼攻角调整
技术实现思路
1、针对上述提出的技术问题，提供一种带自锁功能的列车升力提升装置及其工作方法。本专利技术主要利用电力驱动装置实现升力翼的升降、攻角以及作用方向的调整，从而可以提升高速磁悬浮列车的整车升力。
2、本专利技术采用的技术手段如下：
3、一种带自锁功能的列车升力提升装置，安装在列车车顶，包括若干升力提升装置，所述升力提升装置包括升力翼单元，所述升力翼单元通过转轴与轴承结构连接，所述轴承结构的下端通过转轴与连杆机构相连，所述连杆机构的下端连接滑块，所述滑块设置在底座的滑轨内，滑块在滑轨内滑动，用于控制连杆机构的开合使升力翼单元实现升降，所述滑轨的凹槽内设置机械锁，对滑块进行机械锁挡。
4、进一步地，所述滑块为第一电力驱动装置，所述滑块与底座的滑轨为电磁接触，滑块通过电力驱动在底座的滑轨内的滑动，与所述滑块通过转轴相连接的连杆机构与滑块同时移动，实现两个所述连杆机构的开启和闭合。
5、进一步地，所述连杆机构为不锈钢材质，以减小锈蚀且能提供足够高的强度，所述连杆机构的截面为半椭圆形杆形状的连杆，闭合状态时，两个所述连杆机构密切接触，保持椭圆的截面形状，减小空气阻力，所述连杆机构为无动力装置，所述连杆机构跟随滑块移动的同时，与连杆机构通过转轴相连的轴承结构跟随连杆机构的开合实现升降。
6、进一步地，所述升力翼单元内设置第二电力驱动装置，所述第二驱动装置与轴承结构相连接，通过电力驱动装置控制升力翼单元绕转轴转动，实现升力翼单元的攻角调整。
7、进一步地，所述机械锁为第三电力驱动装置，所述机械锁的锁槽设置在滑轨的内部且与滑轨垂直，在升力提升装置工作状态下，机械锁开启，将滑块进行机械锁挡，保证升力提升装置工作状态下的结构稳定；在升力提升装置非工作状态下，所述机械锁收进锁槽内，不影响滑块在滑轨内滑动。
8、进一步地，所述轴承结构为第四电力驱动装置，电力驱动系统可带动升力翼单元在水平面内转动，所述轴承结构下端通过转轴与连杆机构连接，同时所述轴承结构在水平方向无相对移动，仅跟随连杆机构的开合实现竖直方向的升降。
9、进一步地，所述底座由铝合金制成，固定嵌入列车顶部，所述底座上的滑轨方向平行于铁轨方向，所述滑轨为滑块提供滑动轨道。
10、进一步地，升力提升装置在工作状态下，所述连杆机构与底座相互垂直，所述机械锁处于开启状态，将滑块完全锁挡；升力提升装置在非工作状态下，滑块处于开启状态，分别向底座的滑轨两侧相对滑动，连杆机构随着滑块的滑动进行移动，当连杆机构与底座平行时，滑块停止工作，此时升力提升装置贴合在车顶，不影响高速磁悬浮列车的流线型外形。
11、本专利技术还提供了一种带自锁功能的列车升力提升装置的工作方法，包括如下步骤：
12、在磁悬浮列车运行状态下，升力提升装置处于非工作状态，贴合在车顶，需要升力提升装置升起进行工作，由中央系统控制的电力系统开始工作，启用第三电力驱动装置，使机械锁处于关闭状态，收回到滑轨锁槽内部，启用第一电力驱动装置滑块，使两个所述滑块向中心同步滑动至贴合，在滑动过程中，与滑块通过转轴连接的连杆机构跟随移动，随着滑块的移动，连杆机构实现由水平到竖直的变化，直至连杆机构与底座呈垂直状态，与连杆机构连接的轴承结构随着连杆机构由水平到竖直的过程实现竖直上升，与轴承结构连接的升力翼单元同样跟随轴承结构的上升而上升；当两个所述滑块贴合时，关闭第一电力驱动装置，启用第三电力驱动装置机械锁，使机械锁从滑轨的锁槽内伸出，将滑块进行机械锁挡；此时升力提升装置完成升起过程，随着列车的运行提升列车的升力；
13、当列车反方向运行时，启用第四电力驱动装置，使升力翼单元在水平面内进行180°转动，使其保持与列车运行方向一致；
14、当升力翼单元处于工作状态需要调整攻角时，启用第二电力驱动装置，第二电力驱动装置安装在升力翼单元与轴承结构的连接处，第二电力驱动装置可以使升力翼单元进行绕轴转动，可根据行驶状态选取不同攻角；
15、当需要收回升力提升装置时，启用第三电力驱动装置，使机械锁关闭，并收回到滑轨锁槽内部，启用第一电力驱动装置滑块，使两个所述滑块由贴合状态分别沿着底座的滑轨向两侧相对滑动，随着滑块向两侧分别移动，与滑块相连的连杆机构进行实现由竖直到水平的变化，直至连杆机构与底座呈平行状态，与连杆机构连接的轴承结构随着连杆机构由竖直到水平的过程实现竖直下降，与轴承结构连接的升力翼单元同样跟随轴承结构的下降而下降；当连杆机构与底座呈水平状态时，关闭第一电力驱动装置，此时升力提升装置下降贴合至车顶。
16、较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
17、1、本专利技术通过电力驱动装置在需要升力提升装置工作时将其升起为列车提供升力，非工作状态时平行贴合于车顶，不会增加车辆的高度和宽度。本专利技术不产生污染，不额外消耗本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，安装在列车车顶，包括若干升力提升装置(7)，所述升力提升装置(7)包括升力翼单元(1)，所述升力翼单元(1)通过转轴与轴承结构(2)连接，所述轴承结构(2)的下端通过转轴与连杆机构(3)相连，所述连杆机构(3)的下端连接滑块(4)，所述滑块(4)设置在底座(6)的滑轨内，滑块(4)在滑轨内滑动，用于控制连杆机构(3)的开合使升力翼单元(1)实现升降，所述滑轨的凹槽内设置机械锁(5)，对滑块(4)进行机械锁挡。
2.根据权利要求1所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述滑块(4)为第一电力驱动装置，所述滑块(4)与底座(6)的滑轨为电磁接触，滑块(4)通过电力驱动在底座(6)的滑轨内的滑动，与所述滑块(4)通过转轴相连接的连杆机构(3)与滑块(4)同时移动，实现两个所述连杆机构(3)的开启和闭合。
3.根据权利要求1或2所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述连杆机构(3)为不锈钢材质，以减小锈蚀且能提供足够高的强度，所述连杆机构(3)的截面为半椭圆形杆形状的连杆，闭合状态时，两个所述
4.根据权利要求1所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述升力翼单元(1)内设置第二电力驱动装置，所述第二驱动装置与轴承结构(2)相连接，通过电力驱动装置控制升力翼单元(1)绕转轴转动，实现升力翼单元(1)的攻角调整。
5.根据权利要求1所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述机械锁(5)为第三电力驱动装置，所述机械锁(5)的锁槽设置在滑轨的内部且与滑轨垂直，在升力提升装置(7)工作状态下，机械锁(5)开启，将滑块(4)进行机械锁挡，保证升力提升装置(7)工作状态下的结构稳定；在升力提升装置(7)非工作状态下，所述机械锁(5)收进锁槽内，不影响滑块(4)在滑轨内滑动。
6.根据权利要求1所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述轴承结构(2)为第四电力驱动装置，电力驱动系统可带动升力翼单元(1)在水平面内转动，所述轴承结构(2)下端通过转轴与连杆机构(3)连接，同时所述轴承结构(2)在水平方向无相对移动，仅跟随连杆机构(3)的开合实现竖直方向的升降。
7.根据权利要求1所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述底座(6)由铝合金制成，固定嵌入列车顶部，所述底座(6)上的滑轨方向平行于铁轨方向，所述滑轨为滑块(4)提供滑动轨道。
8.根据权利要求1所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，升力提升装置(7)在工作状态下，所述连杆机构(3)与底座(6)相互垂直，所述机械锁(5)处于开启状态，将滑块(4)完全锁挡；升力提升装置(7)在非工作状态下，滑块(4)处于开启状态，分别向底座(6)的滑轨两侧相对滑动，连杆机构(3)随着滑块(4)的滑动进行移动，当连杆机构(3)与底座(6)平行时，滑块(4)停止工作，此时升力提升装置(7)贴合在车顶，不破坏高速磁悬浮列车的流线型外形。
9.一种带自锁功能的列车升力提升装置的工作方法，基于权利要求1-8中任意一项权利要求所述的带自锁功能的列车升力提升装置实现，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，安装在列车车顶，包括若干升力提升装置(7)，所述升力提升装置(7)包括升力翼单元(1)，所述升力翼单元(1)通过转轴与轴承结构(2)连接，所述轴承结构(2)的下端通过转轴与连杆机构(3)相连，所述连杆机构(3)的下端连接滑块(4)，所述滑块(4)设置在底座(6)的滑轨内，滑块(4)在滑轨内滑动，用于控制连杆机构(3)的开合使升力翼单元(1)实现升降，所述滑轨的凹槽内设置机械锁(5)，对滑块(4)进行机械锁挡。
2.根据权利要求1所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述滑块(4)为第一电力驱动装置，所述滑块(4)与底座(6)的滑轨为电磁接触，滑块(4)通过电力驱动在底座(6)的滑轨内的滑动，与所述滑块(4)通过转轴相连接的连杆机构(3)与滑块(4)同时移动，实现两个所述连杆机构(3)的开启和闭合。
3.根据权利要求1或2所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述连杆机构(3)为不锈钢材质，以减小锈蚀且能提供足够高的强度，所述连杆机构(3)的截面为半椭圆形杆形状的连杆，闭合状态时，两个所述连杆机构(3)密切接触，保持椭圆的截面形状，减小空气阻力，所述连杆机构(3)为无动力装置，所述连杆机构(3)跟随滑块(4)移动的同时，与连杆机构(3)通过转轴相连的轴承结构(2)跟随连杆机构(3)的开合实现升降。
4.根据权利要求1所述的带自锁功能的列车升力提升装置，其特征在于，所述升力翼单元(1)内设置第二电力驱动装置，所述第二驱动装置与轴承结构(2)相连接，通过电力驱动装置控制升力翼单元(1)绕转轴转动，实现升力翼单元(1)的攻角调整。
5.根据权利要求1所述...
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