CRH1型车端连接装置(叶灵玉)

CRH1型车端连接装置前言车端连接装置是指连接车辆或连接两辆车列的所有机械、空气和电气装置。包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置。车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。它由车钩、缓冲器、钩尾框，从板等组成一个整体，安装于车底架构端的牵引梁内。位于机车或车辆两端，用于实现相互连挂、传递牵引力或压缩力及缓和纵向冲击的部件。由车钩、缓冲器和其他配件组成。车钩缓冲装置安装在底架两端的牵引梁内。机车或车辆承受冲击时车钩受压，推动钩尾框和前从板向后移动，冲击力经缓冲器传至后从板。此时后从板为后从板座所阻挡不能移动。列车牵引时车钩受拉，通过钩尾销带动钩尾框和后从板向前移动，牵引力经缓冲器传至前从板，此时前从板为前从板座所阻挡不能移动。在这两种情况下，缓冲器都会受到压缩，起吸收能量、缓和纵向冲击的作用，并把冲击力或牵引力传给牵引梁。动车组风挡装置是连接两车的通道，是旅客在车辆之间流动，列车乘务员工作、服务的必经之路。一般而言，客车风挡必须保证安全，具有良好的纵向伸缩性和垂向、横向柔性，以适应车辆运行中振动和安全通过曲线、道岔的需要，能够保证良好的列车动力学性能。针对高速动车组运行的特殊性，其风挡装置还应该满足以下需要：风挡的空气阻力应该尽可能小，保证车辆连接处光滑平整以减小列车运行时的空气阻力；具有良好的气密性，保证车辆密封；具有足够的强度，能够满足气动载荷下强度要求；具有良好的隔声性能以提高车内舒适性；此外，还需要风挡材料具有良好的防火性能。车间减振器分为横向减振器和纵向减振器。横向减振器布置在车体和挡风之间，主要衰减车体间的相对横向位移及侧滚运动。纵向减振器主要衰减车体间的相对点头及摇头运动。车端电气连接的主要功能是实现客车供电电路的连接、通信控制信号的连接、车辆级（列车级）网络信号的连接及客车与机车的电气连接等。一、CRH1动车组车辆连接装置车钩缓冲装置1.端部车钩端部采用SCHARFENBERG密接式车钩缓冲装置。缓冲装置由中空橡胶弹簧和套筒橡胶垫缓冲器组成，位于车钩钩身与车底架缓冲梁连接处。Scharfenberg密接车钩的原理是德国人KarlScharfenberg在1903年发明的，在欧洲铁路和城市轨道交通已经成为标准配置，近年在中国铁路高速动车和城市轨道交通中也得到了广泛应用，有CRH-1动车组，CRH-5动车组，CRH-3动车组，上海地铁，广州地铁，深圳地铁等。Scharfenberg车钩采用模块化设计，由钩头、钩身和钩尾三部分组成，各部分之间采用卡环连接。所谓车钩的制式不同，指的就是车钩的机械连挂和闭锁机构的原理不同，不同制式的车钩是不能连挂在一起的。车钩的连挂和闭锁由钩头部分完成，其基本原理：车钩的连挂靠一对可旋转的钩板和连杆完成，车钩纵向力由钩板和连杆承担。当车钩在准备连挂状态下时，车辆相对移动，当车钩前端面密贴后，连杆前端的销子即卡入对面车钩的钩板缺口内，形成稳定的，间隙非常小的连接，对于新造的车钩，间隙可以控制在0.5mm左右。解钩时只需拉动解钩绳，或者使用结构风缸转动钩板就可以使连杆的销子脱离对面钩板的缺口，然后车辆后退即可实现解钩，解钩后，在拉伸弹簧的作用下钩板和连杆回复至准备连挂状态。车钩前端面上有凸锥和凹锥，具有导向功能，所以车钩头具有如图所示的连挂范围，当两车连挂时，只要两车钩头中心线在高度

方向和水平方向的偏差不超出阴影范围，两车钩就可以正常连挂，这样就保证了车钩高度有偏差以及处于曲线上的车辆的连挂。有的车钩头更增加了导向杆，进一步增大了连挂范围,在车钩前端面上设有空气管路的接口，根据车辆空气系统和车钩设计的不同，空气管路接口可能有不同的配置，最少会有一个总风管接口，最多可以有总风管接口、制动管接口和解钩管接口。该车钩由钩头、钩身、电气连接器、垂向支承座、该车钩由钩头、钩身、电气连接器、垂向支承座、大容量缓冲器及复原装置等部分组成。安装时仅需要通过螺栓或拉铆方式连接车体相应部位，便于拆装。(a)连挂前(b)连挂后半永久性车钩CRH1型动车组中间车辆连接采用SCHARFENBERG半永久性车钩。半永久性车钩上的缓冲装置包括中空橡胶弹簧阻尼器和钩身与中空橡胶弹簧阻尼器之间的一个预加载变形伸缩管和一个推杆。中空橡胶弹簧，可用于轻型能量吸收。当超出规定的冲击载荷（如在严重冲击或碰撞情况下）时，伸缩管和推杆可以起到吸收能量的作用。推杆压入至伸缩管并将其扩张，将冲击能量转换成形变能量。®3.3*SCHAAFEHeEftGre4D的机■脾*S—一"简L睾N—鼻林:i1—itltL暮TH■■耆辭l车钩三态待挂状态：为车钩连接前的准备状态，此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，拉簧处于较大拉伸状态，钩锁连接杆退缩至凸锥体内，钩舌上的钩嘴对着钩头正前方。闭锁状态：相邻两钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔，凸锥将带心轴导杆向后压向棘爪，由卡子释放棘爪。这样，通过拉簧将钩锁按逆时针方向转动到连挂位置，直至钩舌与钩锁（钩板）啮合。当车辆连挂后，锁紧装置会形成一个平行四边形形状，这样可以将牵引荷载均匀地分布在两个钩锁和钩舌拉杆上。解钩状态：解钩时，顺时针转动弹簧加载的钩锁，直至将钩舌从钩锁上释放。当棘爪与带心轴导杆啮合在一起时，保持钩锁的锁定位置。列车分离时，弹簧加载的带心轴导杆和导杆卡子同时向前移动并释放棘爪。车钩锁在拉簧的作用下按逆时针方向转动，直至棘爪与导杆卡子相啮合。车钩锁回至待挂位，再次准备连挂。救援车钩救援车钩包括一个SCHARFENBERG®车钩头、钩锁铁和一个AAR连接器件。车钩面带有一条宽平边以通过车钩头和AAR钩将压缩和拉伸载荷传输至车体底架中。拉伸载荷通过钩锁铁（钩板、连挂链和中心枢轴）进行传输。连挂时，钩锁铁通过扭矩弹簧转向“连挂”位置。解编时，扭矩弹簧也得到缓解。连挂后，钩锁铁形成一个平行四边形以确保力平衡。风挡CRH1型动车组采用了双层波纹风挡并设置了气密式内风挡和外风挡两部分。双层波纹风挡具有良好的压力密封、耐压强度和隔声性能。内外层波纹件在折叠时反向相对。风挡周边密封。车间渡板采用铰接栅搭板，可防止在曲线运行时出现缝隙。车端外形轮廓处设有弹性护板以缩小车辆端墙间隙，使运行时的空气阻力减小。根据具体结构不同，双层波纹风挡可分为整体式和分体式两类，按卷帘原理设有内侧衬板，并且还设有下挡板用来覆盖渡板和衬板之间的缝隙。分体式双层波纹风挡在车辆连挂时，一辆车的凸锥销插入另一辆车的凹傩穴内，以保证

两风挡对中。与此同时一辆车的连接挂钩与另一辆车的连接带连挂起来。使接触面密封。4.IE1宦田規弓一空捶就駄恥籾眦匸BE垂応听4H3-中问惟如4.IE1宦田規弓一空捶就駄恥籾眦匸BE垂応听4H3-中问惟如l-o.AIM»3吒■式内凤松鋼視■5.购走洋1反乞內屮河粮=边珂即用护城I、CRH1型车端连接装置的特点密接式车钩缓冲装置的特点：1、 车钩能够实现自动连挂和分解，并备有相应手动功能。高速动车组为保证列车的密封性能普遍采用密封风挡，为保证车辆外表平滑，还设置了包围整个车端截面的外风挡，在这种情况下，采用手动连挂、分解将给操作带来不便。因此，高速动车组密接式车钩缓冲装置应该具有自动连挂、分解功能，手动功能仅在其失效情况下使用。2、 具有电路、气路自动连接或手动整体连接功能。高速客车密接式风挡等设备给车辆电路、气路的连接带来不便，因此，电气连接系统小型化、整体化和实现自动功能是必要的。3、 具有足够的强度和刚度。车钩缓冲装置在列车中起传递纵向力的作用，为满足高速运行需要，高速动车组车钩缓冲装置需要具有足够的强度和刚度。4、 缓冲器应该适应高速列车动力学的需要。高速动车组用缓冲器应该在满足容量要求的前提下，尽量减小初压力，具有良好的阻抗力-位移特性，以提高列车纵向动力学性能。5、 满足高速列车减重的需要。车钩缓冲装置应该在满足性能要求的前提下，尽量减小体积和质量。6、 能满足不同车钩之间连挂的需要。虽然高速动车组在运行时一般不会与装用自动车钩的车辆连挂运行，但考虑回送和厂、段内调用作业需要应该设置相应过渡方式解决两种车钩之间无法连挂的问。现有25T客车用密接车钩通过采用中间体或法兰盘过渡车钩解决了该问题。高速动车组自动密接车钩具有电路、气路自动连接功能，如何适应现有自动车钩，仍需要进行研究。CRH1、CRH2、CRH5的密接式车钩装置的区别CRH1型车的密式车钩装置是采用了德国ICE高速动车组用的密接式车钩缓冲装置。Scharfenberg车钩采用模块化设计，由钩头、钩身和钩尾三部分组成，各部分之间采用卡环连接。所谓车钩的制式不同，指的就是车钩的机械连挂和闭锁机构的原理不同，不同制式的车钩是不能连挂在一起的。车钩的连挂和闭锁由钩头部分完成，其基本原理：车钩的连挂靠一对可旋转的钩板和连杆完成，车钩纵向力由钩板和连杆承担。CRH2是川崎重工设计的日本90年代东北新干线主要车型之一，车辆采用了日式的密接车钩，缓冲器内包含着车辆控制信号NFC源等复杂的电子元器件，也叫柴田式密接车钩。该型车钩由钩头、钩舌、解钩风缸、钩身、钩尾等部分组成。钩头为带一平面的凸圆锥体，侧面足带有凹孔的钩身。两钩连挂时．凸锥插进对方相应的凹锥孔中．此时凸锥的内侧面在前进中推压对方的钩舌使其转动，这时解钩风缸的弹簧受压缩，钩舌旋转，当两钩连接面接触后．凸锥的内侧面已不再压迫对方的钩舌，由于弹簧的作用，使钩舌向相反方向旋转恢复到原来的状态。此时处于闭锁位置．完成了两车连挂。分解时．由司机操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入本车的解钩风缸，同时经解钩风管连接器将压缩空气送入相连挂的另一辆车的解钩风缸．活塞杆向前推并带动解钩杆．使钩舌转动至开锁位置．此时两钩即可解开。当采用手动解钩时，只要用人力推动解钩杆。使钩舌转动至开锁位置，从而实现两钩的分解。CRH5是法国阿尔斯通公司设计制造的出口型耐寒动车组，因为是一款欧洲设计的动车组，默认选用了来自德国的欧标BSI车钩，不具备通讯技术功能，尺寸、结构、车钩中心高等参数和日本柴田式车钩不通用，但和同样来自欧洲的CRH3可以通用。该型车钩由钩头、钩舌、解钩风缸、钩身、钩尾等部分组成。钩头为带一平面的凸圆锥体，侧面足带有凹孔的钩身。两钩连挂时．凸锥插进对方相应的凹锥孔中．此时凸锥的内侧面在前进中推压对方的钩舌使其转动，这时解钩风缸的弹簧受压缩，钩舌旋转，当两钩连接面接触后．凸锥的内侧面已不再压迫对方的钩舌，由于弹簧的作用，使钩舌向相反方向旋转恢复到原来的状态。此时处于闭锁位置．完成了两车连挂。CRH1、CRH2、CRH5风挡比较CRH1采用的是德国ICE具有阻尼特性的风挡，ICE风挡是双包折棚风挡，风挡主要由内外框和内折棚组成，风挡内部是气密结构。风挡连接后，内部气体被压缩，相邻两风挡结合成密闭的空气囊，成为各个方向上具有较大刚度和阻尼值的减振结构。当车端发生不同方向的相对运动时风挡产生拉压或变形，压缩空气被进一步压缩，或从一侧风挡的内部通过外框上的小孔流向另一侧风挡，外框上的孔客观上起到了减振器节流孔的作用。通过这种形式，气密双包折棚风挡可以有效地约束和衰减车体间的相对运动，从而提高运行的舒适性。当然，ICE风挡这种结构的主要作用还是和隔声。ICE风挡是全包风挡，结构尺寸大，将通过台以下的车钩缓冲装置都包在风挡结构以内。这样不但有利于降低运行阻力，而且大尺寸的风挡可以提供足够的摩擦阻力矩，能有效抑制车体间的侧滚相对运动。CRH2采用的是压缩式外风挡，气密式内风挡，防雪风挡。外风挡是为了抑制从车体侧面发生的噪音，以及在停车时，为防止乘客掉下和抑制车体的振动，采用了压缩形外风挡，使车体间的车辆连接部位平滑。内层为气密式内风挡，外层为压缩式外侧风挡。气密式风挡主要靠螺栓及橡胶密封件形成气密结构，保证动车组内部的气压波动在标准值以下。压缩形外侧风挡则保证保温、隔声性能得到满足。气密式内风挡采用全波纹气密橡胶了，它具有良好的伸缩性、气密性和水密性。金属框、安装框（金属）、全波纹密封件和外罩等组成。牵引装置在风挡下部。车端侧墙处设有挡板。全波纹密封件一端与安装框压缘处连接，另一端与金属框压缘处连接，安装框安装在车体端墙的支座上。金属框的一侧设有暗销，另一侧设有暗孔，两车连挂时，保证金属框对中，金属框两侧有连接紧固件施加密封。CRH5型动车组的风挡采用的是双层折棚式风挡，双层折棚式风挡具有良好的伸缩性、气