浅谈天津地铁车钩缓冲装置的结构与工作原理

摘要：本文主要阐述了天津地铁车辆车钩缓冲装置的主要作用及结构。车钩缓冲装置是用来连接列车中各车辆使之彼此保持一定距离，传递和缓冲列车在运行中或在调车时所产生的纵向力和冲击力，从而提高了车辆运行的平稳性。目前，城市地铁和轻轨等车辆上所使用的车钩缓冲装置常采用机械气路、电路均能同时实现自动连接的密接式车钩。通过了解密接式的车钩的结构及工作原理便于及时发现某些故障的前兆，预防故障的发生和防止事故的扩大，减少故障发生率，使车钩缓冲装置的运作合理高效可靠。

关键词：

车钩 密接式 缓冲器 结构原理组成连挂

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

车钩缓冲装置是车辆最基本的也是最重要的部件之一，它是用来连接列车中各车辆使之彼此保持一定距离，传递和缓冲列车在运行中或在调车时所产生的纵向力和冲击力，从而提高了车辆运行的平稳性。

二．车钩缓冲装置的概述

为了改善地铁车辆或城市轻轨车辆的运行质量，满足其在连挂时实现电路，气路和机械机构的自动连挂，密接式车钩应运而生。密接式车钩是通过车辆之间一定的相对速度相向运行并相互碰撞，使钩头的连接器动作，实现两车辆的机械，电气线路和空气管路的自动连接的一种刚性车钩。密接式车钩在两连挂车钩高度有偏差，以及在有坡度线路和曲线上都有安全地连挂，两车钩连挂后，钩头接触面之间不允许在水平和垂向的相对移动，且钩头接触面的纵向间隙应限制在很小的范围之内。这对提高列车运行平稳性、降低车钩零件的磨耗和噪声均有重要意义。

目前国内外常见的密接式车钩有三种结构形式：

第1种为日本新干线高速列车上所采用的柴田式密接式车钩；

第2种为Schafenberg型密接式车钩，常见于欧洲国家所制造的城轨及高速车辆上；

第3种为德国的BSI-COMPACT型密接式车钩。

目前，天津地铁1号线所采用的是上海福伊特生产的Schafenberg型密接式车钩，2、3号线均采用的青岛四方所研制的柴田式密接式车钩。

2.1密接式车钩的原理：

以柴田式密接车钩为例，两钩连挂时，凸锥插入对方相应的凹锥孔内，此时凸锥的内侧面在前进过程中推压对方的钩舌使其逆时针转动，这时解钩风缸的弹簧受压缩，钩舌旋转40度，当两钩的连接面接触后，凸锥的内侧面不再压迫对方的钩舌，由于弹簧的作用，使钩舌向相反旋转恢复到原来的位置，此时处于锁闭状态，两钩完成连挂。

2.2车钩缓冲装置的组成及作用：

(1)车钩缓冲装置由车钩、钩尾框、钩尾销、缓冲器、前从板和后从板等组成。安装在车底架两端中梁牵引部分或牵引梁的两根型钢中间。钩尾销将车钩和钩尾框连成一体，在钩尾框内安装前从板、缓冲器和后从板。

(2)车钩缓冲装置的作用是用来连挂列车中机车和车辆及各车辆，并使之彼此保持一定的距离，传递机车牵引力或推送力，缓和列车在运行中或在调车时所产生的纵向冲击力。因此车钩缓冲装置具有连挂、牵引和缓冲三种作用。

2.3车钩的类型：

无论是1号线列车所采用的SCHARFENBERG型生产的密接式车钩，还是2、3号线所采用的柴田式密接式车钩，从结构上分都是共有三种类型车钩：全自动车钩、半自动车钩、半永久车钩（牵引杆）。

下面所涉及的内容均已2号线车辆车钩为例进行具体说明。

2.3车钩的特性

（1）全自动车钩的特性：

其特性为：自动机械连接；自动气路连接；自动电路连接；可在司机室操

作，自动气动解钩；气路故障时，可用解钩绳手动解钩；对中装置设有可复原

能量吸收装置（缓冲器）；吸收能量设有可压溃筒体，过载保护装置。 全自动车钩能够使车辆机械、电路、气路自动联挂。无需人工辅助，把一辆车开向另一辆车就可以实现两辆车的自动联挂。水平方向和垂直方向有角位移的情况下也可以自动联挂。通过司机室的解钩按钮可以进行自动解钩，也可以在轨道旁手动解钩。车辆通过车钩联挂后可以顺利地在一定的坡道和曲线上运行。

2号线采用的头车用半自动钩缓装置位于列车编组的头尾端，其结构采用密接式连挂系统、紧凑式弹性胶泥缓冲系统、压溃管装置和过载保护装置组合的方式。

（2）半自动车钩的特性：

其特性为：自动机械连接；自动气路连接；人工电路连接；可在车站、车 场手动解钩；对中装置；有可复原能量吸收装置（缓冲器）；有吸收能量的可压溃筒体。半自动车钩能够使车辆自动地进行机械联挂。无需人工辅助，把一辆车开向另一辆车可以实现两辆车的机械联挂。水平方向和垂直方向有角位移的情况下也可以自动联挂。车钩允许联挂的列车通过垂直曲线和水平曲线，允许有旋转运动。

左上图为带压溃装置的中间车用半自动钩缓装置

右下图为带弹性胶泥缓冲系统的中间车用半自动钩缓装置

2号线采用的中间车用半自动钩缓装置用于列车编组内部小单元编组之间，其结构采用密接式连挂系统和弹性胶泥缓冲系统、压溃装置组合的方式。

(3）半永久车钩（牵引杆）的特性：

其特性为：无自动机械解钩功能；人工气路连挂；人工电路连挂；解钩作业需在车辆段进行，采用非气动方法；有可复原能量吸收装置（缓冲器）；半永久性牵引杆的设计用于车辆编组时永久性连接，除非在紧急情况下或车辆在车间维护时，否则不需要分离车辆，半永久牵引杆的分离只能手动进行。半永久牵引杆允许联挂列车通过垂直和水平曲线轨道，并允许有转动。橡胶缓冲装置可确保对缓冲和牵引力都起缓冲作用。

左上图为带压溃装置的中间车用半永久钩缓装置

右下图为带弹性胶泥缓冲系统的中间车用半永久钩缓装置

2号线采用的中间车用半永久钩缓装置用于列车编组内部小单元编组内部两车之间的连接，其结构采用卡环连接结构和弹性胶泥缓冲系统、压溃装置组合的方式。

三．车钩的连挂系统

2号线车钩连挂系统采用 SRI 密接车钩通用的凸锥、凹锥和半圆形钩舌结构。在两车连挂时，相对的凸凹锥结构互相啮合，迫使半圆形钩舌转动，拉伸复原弹簧；连接到位后，车钩连接面相互接触，钩舌在复原弹簧作用下复位，车钩连挂完成。

两钩连挂时，凸锥插入对方对应的凹锥孔 内，凸锥的内侧面在前进中推对方的钩舌使其逆时针转动40度，当连接面接触后，凸锥内侧面不再压迫对方钩舌，由于弹簧的作用，钩舌顺时针转动恢复到原来状态，处于锁闭状态，如下图：

四．列车吸能系统

2号线车钩系统能量吸收部分由弹性胶泥缓冲器和压溃管两部分组成，弹性胶泥缓冲器用来吸收车辆正常连挂及运行过程中的冲击能量，压溃管用来吸收车辆在发生事故碰撞时的冲击能量。钩缓装置的尾部有过载保护装置，当车钩受到过大冲击力时，车钩可以脱离车钩安装板，不再吸能和承受冲击力，这时，两列车前端两侧的防爬器互相接触，进一步变形吸收冲击能量。

五．结论

通过对车钩及钩缓装置的组成及工作原理的介绍，全方位多层次地丰富对钩缓装置的认识。随着天津地铁网络化运营的逐步完善，对车辆重载和提速提出了更高的要求，车钩缓冲器的各类故障预计会明显增加，使钩缓装置的检修量增加。同时，车辆的提速及行车安全也对车钩钩缓装置的检修质量提出更为严格的要求。因此，通过了解其结构及工作原理，可以尽量多的掌握故障分析与处理方法，便于及时发现某些故障的前兆，预防故障的发生和防止事故的扩大，减少故障发生率，使车钩缓冲装置的运作合理高效可靠，才能防患于未然。

参考文献：

1、《天津地铁2号线车钩缓冲装置检修培训文件》青岛四方车辆研究所有限公司

2、《城市轨道交通车辆运行与维修》何宗华主编 中国建筑工业出版社

3、《城市轨道交通车辆》 张振淼主编 中国铁道出版社