CRH1型車端連接裝置(葉靈玉)

CRH1型車端連接裝置前言車端連接裝置是指連接車輛或連接兩輛車列的所有機械、空氣和電氣裝置。包括車鉤、緩沖器、風擋、車體間減振器和電氣連接裝置。車鉤緩沖裝置是用于使車輛與車輛，機車或動車相互連掛，傳遞牽引力，制動力并緩和縱向沖擊力的車輛部件。它由車鉤、緩沖器、鉤尾框，從板等組成一個整體，安裝于車底架構(gòu)端的牽引梁內(nèi)。位于機車或車輛兩端，用于實現(xiàn)相互連掛、傳遞牽引力或壓縮力及緩和縱向沖擊的部件。由車鉤、緩沖器和其他配件組成。車鉤緩沖裝置安裝在底架兩端的牽引梁內(nèi)。機車或車輛承受沖擊時車鉤受壓，推動鉤尾框和前從板向后移動，沖擊力經(jīng)緩沖器傳至后從板。此時后從板為后從板座所阻擋不能移動。列車牽引時車鉤受拉，通過鉤尾銷帶動鉤尾框和后從板向前移動，牽引力經(jīng)緩沖器傳至前從板，此時前從板為前從板座所阻擋不能移動。在這兩種情況下，緩沖器都會受到壓縮，起吸收能量、緩和縱向沖擊的作用，并把沖擊力或牽引力傳給牽引梁。動車組風擋裝置是連接兩車的通道，是旅客在車輛之間流動，列車乘務(wù)員工作、服務(wù)的必經(jīng)之路。一般而言，客車風擋必須保證安全，具有良好的縱向伸縮性和垂向、橫向柔性，以適應(yīng)車輛運行中振動和安全通過曲線、道岔的需要，能夠保證良好的列車動力學(xué)性能。針對高速動車組運行的特殊性，其風擋裝置還應(yīng)該滿足以下需要：風擋的空氣阻力應(yīng)該盡可能小，保證車輛連接處光滑平整以減小列車運行時的空氣阻力；具有良好的氣密性，保證車輛密封；具有足夠的強度，能夠滿足氣動載荷下強度要求；具有良好的隔聲性能以提高車內(nèi)舒適性；此外，還需要風擋材料具有良好的防火性能。車間減振器分為橫向減振器和縱向減振器。橫向減振器布置在車體和擋風之間，主要衰減車體間的相對橫向位移及側(cè)滾運動?？v向減振器主要衰減車體間的相對點頭及搖頭運動。車端電氣連接的主要功能是實現(xiàn)客車供電電路的連接、通信控制信號的連接、車輛級（列車級）網(wǎng)絡(luò)信號的連接及客車與機車的電氣連接等。一、CRH1動車組車輛連接裝置車鉤緩沖裝置1.端部車鉤端部采用SCHARFENBERG密接式車鉤緩沖裝置。緩沖裝置由中空橡膠彈簧和套筒橡膠墊緩沖器組成，位于車鉤鉤身與車底架緩沖梁連接處。Scharfenberg密接車鉤的原理是德國人KarlScharfenberg在1903年發(fā)明的，在歐洲鐵路和城市軌道交通已經(jīng)成為標準配置，近年在中國鐵路高速動車和城市軌道交通中也得到了廣泛應(yīng)用，有CRH-1動車組，CRH-5動車組，CRH-3動車組，上海地鐵，廣州地鐵，深圳地鐵等。Scharfenberg車鉤采用模塊化設(shè)計，由鉤頭、鉤身和鉤尾三部分組成，各部分之間采用卡環(huán)連接。所謂車鉤的制式不同，指的就是車鉤的機械連掛和閉鎖機構(gòu)的原理不同，不同制式的車鉤是不能連掛在一起的。車鉤的連掛和閉鎖由鉤頭部分完成，其基本原理：車鉤的連掛靠一對可旋轉(zhuǎn)的鉤板和連桿完成，車鉤縱向力由鉤板和連桿承擔。當車鉤在準備連掛狀態(tài)下時，車輛相對移動，當車鉤前端面密貼后，連桿前端的銷子即卡入對面車鉤的鉤板缺口內(nèi)，形成穩(wěn)定的，間隙非常小的連接，對于新造的車鉤，間隙可以控制在0.5mm左右。解鉤時只需拉動解鉤繩，或者使用結(jié)構(gòu)風缸轉(zhuǎn)動鉤板就可以使連桿的銷子脫離對面鉤板的缺口，然后車輛后退即可實現(xiàn)解鉤，解鉤后，在拉伸彈簧的作用下鉤板和連桿回復(fù)至準備連掛狀態(tài)。車鉤前端面上有凸錐和凹錐，具有導(dǎo)向功能，所以車鉤頭具有如圖所示的連掛范圍，當兩車連掛時，只要兩車鉤頭中心線在高度

方向和水平方向的偏差不超出陰影范圍，兩車鉤就可以正常連掛，這樣就保證了車鉤高度有偏差以及處于曲線上的車輛的連掛。有的車鉤頭更增加了導(dǎo)向桿，進一步增大了連掛范圍,在車鉤前端面上設(shè)有空氣管路的接口，根據(jù)車輛空氣系統(tǒng)和車鉤設(shè)計的不同，空氣管路接口可能有不同的配置，最少會有一個總風管接口，最多可以有總風管接口、制動管接口和解鉤管接口。該車鉤由鉤頭、鉤身、電氣連接器、垂向支承座、該車鉤由鉤頭、鉤身、電氣連接器、垂向支承座、大容量緩沖器及復(fù)原裝置等部分組成。安裝時僅需要通過螺栓或拉鉚方式連接車體相應(yīng)部位，便于拆裝。(a)連掛前(b)連掛后半永久性車鉤CRH1型動車組中間車輛連接采用SCHARFENBERG半永久性車鉤。半永久性車鉤上的緩沖裝置包括中空橡膠彈簧阻尼器和鉤身與中空橡膠彈簧阻尼器之間的一個預(yù)加載變形伸縮管和一個推桿。中空橡膠彈簧，可用于輕型能量吸收。當超出規(guī)定的沖擊載荷（如在嚴重沖擊或碰撞情況下）時，伸縮管和推桿可以起到吸收能量的作用。推桿壓入至伸縮管并將其擴張，將沖擊能量轉(zhuǎn)換成形變能量。?3.3*SCHAAFEHeEftGre4D的機■脾*S—一"簡L睪N—鼻林:i1—itltL暮TH■■耆辭l車鉤三態(tài)待掛狀態(tài)：為車鉤連接前的準備狀態(tài)，此時鉤舌定位桿被固定在待掛位置，拉簧處于較大拉伸狀態(tài)，鉤鎖連接桿退縮至凸錐體內(nèi)，鉤舌上的鉤嘴對著鉤頭正前方。閉鎖狀態(tài)：相鄰兩鉤的凸錐體伸入對方的凹錐孔，凸錐將帶心軸導(dǎo)桿向后壓向棘爪，由卡子釋放棘爪。這樣，通過拉簧將鉤鎖按逆時針方向轉(zhuǎn)動到連掛位置，直至鉤舌與鉤鎖（鉤板）嚙合。當車輛連掛后，鎖緊裝置會形成一個平行四邊形形狀，這樣可以將牽引荷載均勻地分布在兩個鉤鎖和鉤舌拉桿上。解鉤狀態(tài)：解鉤時，順時針轉(zhuǎn)動彈簧加載的鉤鎖，直至將鉤舌從鉤鎖上釋放。當棘爪與帶心軸導(dǎo)桿嚙合在一起時，保持鉤鎖的鎖定位置。列車分離時，彈簧加載的帶心軸導(dǎo)桿和導(dǎo)桿卡子同時向前移動并釋放棘爪。車鉤鎖在拉簧的作用下按逆時針方向轉(zhuǎn)動，直至棘爪與導(dǎo)桿卡子相嚙合。車鉤鎖回至待掛位，再次準備連掛。救援車鉤救援車鉤包括一個SCHARFENBERG?車鉤頭、鉤鎖鐵和一個AAR連接器件。車鉤面帶有一條寬平邊以通過車鉤頭和AAR鉤將壓縮和拉伸載荷傳輸至車體底架中。拉伸載荷通過鉤鎖鐵（鉤板、連掛鏈和中心樞軸）進行傳輸。連掛時，鉤鎖鐵通過扭矩彈簧轉(zhuǎn)向“連掛”位置。解編時，扭矩彈簧也得到緩解。連掛后，鉤鎖鐵形成一個平行四邊形以確保力平衡。風擋CRH1型動車組采用了雙層波紋風擋并設(shè)置了氣密式內(nèi)風擋和外風擋兩部分。雙層波紋風擋具有良好的壓力密封、耐壓強度和隔聲性能。內(nèi)外層波紋件在折疊時反向相對。風擋周邊密封。車間渡板采用鉸接?xùn)糯畎澹煞乐乖谇€運行時出現(xiàn)縫隙。車端外形輪廓處設(shè)有彈性護板以縮小車輛端墻間隙，使運行時的空氣阻力減小。根據(jù)具體結(jié)構(gòu)不同，雙層波紋風擋可分為整體式和分體式兩類，按卷簾原理設(shè)有內(nèi)側(cè)襯板，并且還設(shè)有下?lián)醢逵脕砀采w渡板和襯板之間的縫隙。分體式雙層波紋風擋在車輛連掛時，一輛車的凸錐銷插入另一輛車的凹儺穴內(nèi)，以保證

兩風擋對中。與此同時一輛車的連接掛鉤與另一輛車的連接帶連掛起來。使接觸面密封。4.IE1宦田規(guī)弓一空捶就駄恥籾眥匸BE垂応聽4H3-中問惟如4.IE1宦田規(guī)弓一空捶就駄恥籾眥匸BE垂応聽4H3-中問惟如l-o.AIM?3吒■式內(nèi)鳳松鋼視■5.購走洋1反乞內(nèi)屮河糧=邊珂即用護城I、CRH1型車端連接裝置的特點密接式車鉤緩沖裝置的特點：1、 車鉤能夠?qū)崿F(xiàn)自動連掛和分解，并備有相應(yīng)手動功能。高速動車組為保證列車的密封性能普遍采用密封風擋，為保證車輛外表平滑，還設(shè)置了包圍整個車端截面的外風擋，在這種情況下，采用手動連掛、分解將給操作帶來不便。因此，高速動車組密接式車鉤緩沖裝置應(yīng)該具有自動連掛、分解功能，手動功能僅在其失效情況下使用。2、 具有電路、氣路自動連接或手動整體連接功能。高速客車密接式風擋等設(shè)備給車輛電路、氣路的連接帶來不便，因此，電氣連接系統(tǒng)小型化、整體化和實現(xiàn)自動功能是必要的。3、 具有足夠的強度和剛度。車鉤緩沖裝置在列車中起傳遞縱向力的作用，為滿足高速運行需要，高速動車組車鉤緩沖裝置需要具有足夠的強度和剛度。4、 緩沖器應(yīng)該適應(yīng)高速列車動力學(xué)的需要。高速動車組用緩沖器應(yīng)該在滿足容量要求的前提下，盡量減小初壓力，具有良好的阻抗力-位移特性，以提高列車縱向動力學(xué)性能。5、 滿足高速列車減重的需要。車鉤緩沖裝置應(yīng)該在滿足性能要求的前提下，盡量減小體積和質(zhì)量。6、 能滿足不同車鉤之間連掛的需要。雖然高速動車組在運行時一般不會與裝用自動車鉤的車輛連掛運行，但考慮回送和廠、段內(nèi)調(diào)用作業(yè)需要應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)過渡方式解決兩種車鉤之間無法連掛的問。現(xiàn)有25T客車用密接車鉤通過采用中間體或法蘭盤過渡車鉤解決了該問題。高速動車組自動密接車鉤具有電路、氣路自動連接功能，如何適應(yīng)現(xiàn)有自動車鉤，仍需要進行研究。CRH1、CRH2、CRH5的密接式車鉤裝置的區(qū)別CRH1型車的密式車鉤裝置是采用了德國ICE高速動車組用的密接式車鉤緩沖裝置。Scharfenberg車鉤采用模塊化設(shè)計，由鉤頭、鉤身和鉤尾三部分組成，各部分之間采用卡環(huán)連接。所謂車鉤的制式不同，指的就是車鉤的機械連掛和閉鎖機構(gòu)的原理不同，不同制式的車鉤是不能連掛在一起的。車鉤的連掛和閉鎖由鉤頭部分完成，其基本原理：車鉤的連掛靠一對可旋轉(zhuǎn)的鉤板和連桿完成，車鉤縱向力由鉤板和連桿承擔。CRH2是川崎重工設(shè)計的日本90年代東北新干線主要車型之一，車輛采用了日式的密接車鉤，緩沖器內(nèi)包含著車輛控制信號NFC源等復(fù)雜的電子元器件，也叫柴田式密接車鉤。該型車鉤由鉤頭、鉤舌、解鉤風缸、鉤身、鉤尾等部分組成。鉤頭為帶一平面的凸圓錐體，側(cè)面足帶有凹孔的鉤身。兩鉤連掛時．凸錐插進對方相應(yīng)的凹錐孔中．此時凸錐的內(nèi)側(cè)面在前進中推壓對方的鉤舌使其轉(zhuǎn)動，這時解鉤風缸的彈簧受壓縮，鉤舌旋轉(zhuǎn)，當兩鉤連接面接觸后．凸錐的內(nèi)側(cè)面已不再壓迫對方的鉤舌，由于彈簧的作用，使鉤舌向相反方向旋轉(zhuǎn)恢復(fù)到原來的狀態(tài)。此時處于閉鎖位置．完成了兩車連掛。分解時．由司機操縱解鉤閥，壓縮空氣由總風管進入本車的解鉤風缸，同時經(jīng)解鉤風管連接器將壓縮空氣送入相連掛的另一輛車的解鉤風缸．活塞桿向前推并帶動解鉤桿．使鉤舌轉(zhuǎn)動至開鎖位置．此時兩鉤即可解開。當采用手動解鉤時，只要用人力推動解鉤桿。使鉤舌轉(zhuǎn)動至開鎖位置，從而實現(xiàn)兩鉤的分解。CRH5是法國阿爾斯通公司設(shè)計制造的出口型耐寒動車組，因為是一款歐洲設(shè)計的動車組，默認選用了來自德國的歐標BSI車鉤，不具備通訊技術(shù)功能，尺寸、結(jié)構(gòu)、車鉤中心高等參數(shù)和日本柴田式車鉤不通用，但和同樣來自歐洲的CRH3可以通用。該型車鉤由鉤頭、鉤舌、解鉤風缸、鉤身、鉤尾等部分組成。鉤頭為帶一平面的凸圓錐體，側(cè)面足帶有凹孔的鉤身。兩鉤連掛時．凸錐插進對方相應(yīng)的凹錐孔中．此時凸錐的內(nèi)側(cè)面在前進中推壓對方的鉤舌使其轉(zhuǎn)動，這時解鉤風缸的彈簧受壓縮，鉤舌旋轉(zhuǎn)，當兩鉤連接面接觸后．凸錐的內(nèi)側(cè)面已不再壓迫對方的鉤舌，由于彈簧的作用，使鉤舌向相反方向旋轉(zhuǎn)恢復(fù)到原來的狀態(tài)。此時處于閉鎖位置．完成了兩車連掛。CRH1、CRH2、CRH5風擋比較CRH1采用的是德國ICE具有阻尼特性的風擋，ICE風擋是雙包折棚風擋，風擋主要由內(nèi)外框和內(nèi)折棚組成，風擋內(nèi)部是氣密結(jié)構(gòu)。風擋連接后，內(nèi)部氣體被壓縮，相鄰兩風擋結(jié)合成密閉的空氣囊，成為各個方向上具有較大剛度和阻尼值的減振結(jié)構(gòu)。當車端發(fā)生不同方向的相對運動時風擋產(chǎn)生拉壓或變形，壓縮空氣被進一步壓縮，或從一側(cè)風擋的內(nèi)部通過外框上的小孔流向另一側(cè)風擋，外框上的孔客觀上起到了減振器節(jié)流孔的作用。通過這種形式，氣密雙包折棚風擋可以有效地約束和衰減車體間的相對運動，從而提高運行的舒適性。當然，ICE風擋這種結(jié)構(gòu)的主要作用還是和隔聲。ICE風擋是全包風擋，結(jié)構(gòu)尺寸大，將通過臺以下的車鉤緩沖裝置都包在風擋結(jié)構(gòu)以內(nèi)。這樣不但有利于降低運行阻力，而且大尺寸的風擋可以提供足夠的摩擦阻力矩，能有效抑制車體間的側(cè)滾相對運動。CRH2采用的是壓縮式外風擋，氣密式內(nèi)風擋，防雪風擋。外風擋是為了抑制從車體側(cè)面發(fā)生的噪音，以及在停車時，為防止乘客掉下和抑制車體的振動，采用了壓縮形外風擋，使車體間的車輛連接部位平滑。內(nèi)層為氣密式內(nèi)風擋，外層為壓縮式外側(cè)風擋。氣密式風擋主要靠螺栓及橡膠密封件形成氣密結(jié)構(gòu)，保證動車組內(nèi)部的氣壓波動在標準值以下。壓縮形外側(cè)風擋則保證保溫、隔聲性能得到滿足。氣密式內(nèi)風擋采用全波紋氣密橡膠了，它具有良好的伸縮性、氣密性和水密性。金屬框、安裝框（金屬）、全波紋密封件和外罩等組成。牽引裝置在風擋下部。車端側(cè)墻處設(shè)有擋板。全波紋密封件一端與安裝框壓緣處連接，另一端與金屬框壓緣處連接，安裝框安裝在車體端墻的支座上。金屬框的一側(cè)設(shè)有暗銷，另一側(cè)設(shè)有暗孔，兩車連掛時，保證金屬框?qū)χ?，金屬框兩?cè)有連接緊固件施加密封。CRH5型動車組的風擋采用的是雙層折棚式風擋，雙層折棚式風擋具有良好的伸縮性、氣