地鐵列車(chē)自動(dòng)車(chē)鉤解鉤原理分析

摘 要：本文通過(guò)對(duì)南京地鐵2號(hào)線(xiàn)列車(chē)自動(dòng)車(chē)鉤各部件及原理的介紹及分析，明確了地鐵列車(chē)自動(dòng)車(chē)鉤在連掛和解鉤時(shí)的工作原理，了解了自動(dòng)車(chē)鉤在列車(chē)正線(xiàn)救援時(shí)的作用，提高了地鐵列車(chē)正線(xiàn)故障連掛救援時(shí)的應(yīng)急處理能力。

關(guān)鍵詞：地鐵;車(chē)輛;自動(dòng)車(chē)鉤;解鉤

中圖分類(lèi)號(hào)： U270.34

引言

南京地鐵2號(hào)線(xiàn)列車(chē)采用上海福伊特驅(qū)動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)公司生產(chǎn)的Scharfenberg自動(dòng)車(chē)鉤，車(chē)鉤頭型號(hào)為35型車(chē)鉤頭。自動(dòng)車(chē)鉤及半自動(dòng)車(chē)鉤的連掛和解鉤主要通過(guò)車(chē)鉤頭及其附屬電氣裝置的動(dòng)作來(lái)完成，設(shè)計(jì)上要求自動(dòng)車(chē)鉤車(chē)鉤頭之間可實(shí)現(xiàn)電氣和機(jī)械上的互相連掛和自動(dòng)解鉤。

1.自動(dòng)車(chē)鉤功能描述

Scharfenberg自動(dòng)車(chē)鉤結(jié)構(gòu)及主要部件如圖1所示，即便車(chē)輛連掛時(shí)存在水平及垂直方向的誤差，也可在無(wú)需人工協(xié)助的情況下完成連掛車(chē)輛之間電路和氣路自動(dòng)連掛和解鉤。

解鉤操作既可通過(guò)駕駛室解鉤按鈕自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可在軌道旁使用手動(dòng)解鉤桿手動(dòng)實(shí)現(xiàn)。解鉤操作完成后，車(chē)鉤會(huì)再次進(jìn)入準(zhǔn)備連掛狀態(tài)。

2.自動(dòng)車(chē)鉤車(chē)鉤頭介紹

Scharfenberg 自動(dòng)車(chē)鉤配套35型車(chē)鉤頭，其主要結(jié)構(gòu)及部件如圖2所示，車(chē)鉤頭主要由車(chē)鉤頭外殼、車(chē)鉤鎖及手動(dòng)解鉤桿組成。

2.1.車(chē)鉤頭外殼

車(chē)鉤頭外殼前端輪廓較特殊，該輪廓包括凸錐面和凹錐面，決定了車(chē)鉤鎖垂直、水平方向以及角度偏移的連掛范圍。在車(chē)鉤表面一側(cè)，采用導(dǎo)向桿及側(cè)向延伸大幅增大偏差連掛范圍。

2.2.車(chē)鉤鎖

車(chē)鉤鎖位于車(chē)鉤頭外殼內(nèi)部，可以中心樞軸位中心旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，車(chē)鉤鎖由鉤舌（1）、鉤板（4）、中心樞軸（5）和拉伸彈簧（6）構(gòu)成。車(chē)鉤鎖確保兩車(chē)鉤之間的機(jī)械連接，牽引力經(jīng)過(guò)車(chē)鉤鎖進(jìn)行傳遞，車(chē)鉤端面可傳輸部分緩沖力，牽引及緩沖載荷從車(chē)鉤傳送到對(duì)應(yīng)列車(chē)司機(jī)室下方底架內(nèi)。車(chē)鉤鎖有以下三種工作狀態(tài)：

●準(zhǔn)備連掛狀態(tài)

如圖3所示，鉤舌腹板靠近于凸錐邊緣。棘爪克服拉伸彈簧的拉力使車(chē)鉤鎖保持在鉤板的擋塊位置并將其鎖定就位。棘爪高出車(chē)鉤頭外殼側(cè)面，它與風(fēng)鉤相嚙合。

●連掛狀態(tài)

如圖4所示，當(dāng)車(chē)鉤表面配合時(shí)，凸錐沉到對(duì)應(yīng)側(cè)車(chē)鉤的凹錐內(nèi)部，并向后將彈簧卡子壓在已經(jīng)釋放的棘爪上，通過(guò)拉伸彈簧的拉力作用將鉤鎖逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到連掛位置，直至鉤舌與鉤板嚙合，此時(shí)，鉤板被壓向車(chē)鉤頭外殼內(nèi)的擋板。

當(dāng)車(chē)廂連掛后，相互配合的車(chē)鉤鎖緊裝置會(huì)形成一個(gè)簡(jiǎn)單的平行四桿機(jī)構(gòu)，能夠?qū)恳鶆虻胤植荚趦蓚€(gè)鉤鎖裝置上。車(chē)鉤鎖只承受拉伸載荷的影響，載荷通過(guò)平行四桿機(jī)構(gòu)能夠均勻地分布到兩個(gè)鉤舌上。

●解鉤狀態(tài)

如圖5所示，解鉤時(shí)，車(chē)鉤鎖克服拉伸彈簧的拉力作用順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，直至將連桿從鉤板槽中釋放出來(lái)，當(dāng)棘爪與卡子嚙合在一起時(shí)，保持車(chē)鉤鎖解鉤狀態(tài)的位置。

列車(chē)分離時(shí)，彈簧加載卡子向前移動(dòng)并釋放棘爪，鉤板在拉簧的拉力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)將連桿壓到凸錐邊緣，直至棘爪與風(fēng)鉤前端嚙合，拉簧被拉緊，車(chē)鉤鎖再次進(jìn)入準(zhǔn)備連掛狀態(tài)，如圖3所示。

2.3.手動(dòng)解鉤桿

在緊急情況下司機(jī)或?qū)I(yè)技術(shù)人員也可通過(guò)自動(dòng)車(chē)鉤上的手動(dòng)解鉤桿將車(chē)鉤鎖從連掛狀態(tài)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)到解鉤狀態(tài)，使車(chē)鉤鎖打開(kāi)釋放鉤舌完成解鉤操作。

如圖6所示，手動(dòng)解鉤繁位于車(chē)鉤頭底部中心樞軸位置，用于手動(dòng)執(zhí)行解除兩個(gè)已連掛車(chē)鉤的操作。

3.自動(dòng)解鉤原理

3.1.自動(dòng)解鉤裝置

自動(dòng)解鉤裝置核心部件就是解鉤氣缸（如圖7所示），位于車(chē)鉤頭外殼內(nèi)部。解鉤裝置的作用是通過(guò)活塞桿延伸推動(dòng)使鉤鎖旋轉(zhuǎn)，將車(chē)鉤鎖從連掛狀態(tài)轉(zhuǎn)到解鉤狀態(tài)。

通常情況下，任意兩輛車(chē)輛都可以進(jìn)行自動(dòng)解鉤，解除車(chē)鉤鎖裝置鎖緊狀態(tài)，可以從司機(jī)室啟動(dòng)解鉤按鈕，通過(guò)將壓縮空氣傳送到車(chē)鉤頭內(nèi)的解鉤氣缸中，推動(dòng)解鉤氣缸活塞桿向前移動(dòng)，使車(chē)鉤鎖鉤板轉(zhuǎn)動(dòng)以釋放鉤舌，將車(chē)鉤鎖從連掛狀態(tài)轉(zhuǎn)到解鉤狀態(tài)。

3.2.自動(dòng)解鉤原理簡(jiǎn)述

如圖8所示，自動(dòng)解鉤時(shí)，司機(jī)給出解鉤信號(hào)時(shí)，控制解鉤電磁閥動(dòng)作通過(guò)壓縮對(duì)解鉤管路加壓，將解鉤汽缸的柱塞朝鉤板方向按壓，并將車(chē)鉤鎖轉(zhuǎn)到已解鉤位置。同時(shí)，被連掛車(chē)的車(chē)鉤和和解鉤汽缸也通過(guò)解鉤管加壓。

3.3.連掛與解鉤分析

結(jié)合自動(dòng)解鉤原理分析列車(chē)連掛和解鉤時(shí)各個(gè)狀態(tài)如下：

列車(chē)準(zhǔn)備連掛時(shí)狀態(tài)，如圖9所示。

此時(shí)，二位五通閥動(dòng)作將壓縮空氣導(dǎo)入氣缸，保持電動(dòng)車(chē)鉤頭位于縮回位置，氣動(dòng)對(duì)中裝置激活，解鉤管被減壓。

●列車(chē)連掛時(shí)狀態(tài)，如圖10所示，

此時(shí)，車(chē)鉤鎖轉(zhuǎn)入連掛位置，二位五通閥動(dòng)作將壓縮空氣直接導(dǎo)入氣缸使電動(dòng)車(chē)鉤頭向前移動(dòng)，同時(shí)停用氣動(dòng)對(duì)中裝置并減壓，解鉤管路的兩個(gè)風(fēng)管接頭通過(guò)車(chē)鉤表面連接頭對(duì)接，但壓縮空氣均排空。

●列車(chē)解鉤時(shí)，救援列車(chē)解鉤裝置被啟動(dòng)，解鉤氣缸將車(chē)鉤鎖旋轉(zhuǎn)至其解鉤狀態(tài)。

此時(shí)，控制裝置啟動(dòng)二位五通閥將壓縮空氣導(dǎo)入氣缸，使得電動(dòng)車(chē)鉤頭縮回并保持在縮回位置，同時(shí)氣動(dòng)對(duì)中裝置激活，解鉤管的風(fēng)管接頭被連接到車(chē)鉤表面上，并引導(dǎo)壓縮空氣。

救援車(chē)司機(jī)在司機(jī)室觸發(fā)解鉤按鈕，控制解鉤電磁閥動(dòng)作，對(duì)解鉤管充氣加壓，將解氣缸的柱塞朝鉤板方向按壓，并將車(chē)鉤鎖轉(zhuǎn)到已解鉤位置。同時(shí)，被救援列車(chē)解鉤汽缸可以通過(guò)連掛后的解鉤氣管充氣加壓，將自身解鉤汽缸的柱塞朝鉤板方向按壓，并將車(chē)鉤鎖轉(zhuǎn)到已解鉤位置。

此外，被救援列車(chē)解鉤電磁閥未動(dòng)作，解鉤管路的部分壓縮空氣通過(guò)其解鉤電磁閥排氣孔排出。

4.結(jié)論

綜上所述，地鐵列車(chē)自動(dòng)車(chē)鉤的連掛主要是通過(guò)其中的車(chē)鉤頭之間相互配合進(jìn)行連掛，通過(guò)車(chē)鉤鎖鎖緊裝置將牽引力均勻地分布在兩個(gè)鉤鎖裝置上，確保了連掛后的可靠性。解鉤時(shí)，即可以通過(guò)解鉤按鈕觸發(fā)解鉤電磁閥動(dòng)作，使解鉤氣缸動(dòng)作將車(chē)鉤鎖轉(zhuǎn)到解鎖狀態(tài)，也可以在車(chē)下通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)鉤下方的手動(dòng)解鉤桿解鎖車(chē)鉤鎖，將已連掛車(chē)鉤頭之間的車(chē)鉤進(jìn)行解鎖。通過(guò)對(duì)自動(dòng)車(chē)鉤連掛和解鉤原理的了解，即提高了列車(chē)正線(xiàn)連掛和解鉤的效率，也提升了列車(chē)正線(xiàn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中發(fā)生故障需要救援時(shí)的應(yīng)急處理能力。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

張興龍，1989年，男，工程師。