吳學(xué)尚 上海鐵路局合肥工務(wù)段

一種雙月牙型鐵道車擋的設(shè)計(jì)

吳學(xué)尚 上海鐵路局合肥工務(wù)段

通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外鐵道車擋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種雙月牙型鐵道車擋。采用兩個(gè)背靠背連接月牙擋身的總體布置方式和車鉤防撞緩沖橡膠的關(guān)鍵部件，提高了鐵道車擋的安全穩(wěn)定性和制動(dòng)效果，并對(duì)其最大制動(dòng)高度進(jìn)行了理論計(jì)算。

車擋；雙月牙；緩沖橡膠；制動(dòng)高度

1　鐵道車擋的分類和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在鐵路的盡頭線，設(shè)置了一種保護(hù)性緩沖與止擋的重要安全設(shè)備，稱之為鐵道車擋。其主要功能是吸收火車的動(dòng)能，把對(duì)火車的反作用力降低到到一定數(shù)值內(nèi)，避免因反力過(guò)大而損壞火車或火車車鉤，使火車平穩(wěn)地停在軌道盡頭，起到保護(hù)火車進(jìn)而保護(hù)線路和其他設(shè)施安全的作用。國(guó)外對(duì)鐵道車擋的研究起步較早，對(duì)鐵道車擋的研究也比較深入，研制出的鐵道車擋的種類也相對(duì)較多，主要有長(zhǎng)行程液壓擋車器、高制動(dòng)力液壓滑移擋車器、固定液壓車擋、庫(kù)內(nèi)液壓車擋、高制動(dòng)力軌道絕緣膠泥緩沖滑移式擋車器等種類。我國(guó)對(duì)鐵道車擋的研究起步較晚，目前我國(guó)廣泛采用的鐵道車擋大體上可分為剛性固定式車擋、滑移式車擋和月牙型車擋。剛性固定式車擋吸收失控車輛的動(dòng)能極低，所以極易造成車輛損壞或出軌；滑移式擋車器是通過(guò)擋車器機(jī)架下安裝的制動(dòng)摩擦單元與線路基本軌之間的摩擦阻力來(lái)消耗失控車輛的動(dòng)能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易磨損；月牙型車擋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，體積小巧，安裝維修方便，但制動(dòng)效果不好，安全性差。

為此，設(shè)計(jì)出一種雙月牙型鐵道車擋，可以在保持單月牙型車擋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，體積小巧，安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，大大改善其安全穩(wěn)定性和制動(dòng)效果，并可以儲(chǔ)蓄利用太陽(yáng)能自身發(fā)電，清潔環(huán)保。

2　雙月牙型鐵道車擋的總體結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1雙月牙型鐵道車擋的總體結(jié)構(gòu)

雙月牙型鐵道車擋是由太陽(yáng)能發(fā)電板、信號(hào)提示燈、車鉤防撞緩沖橡膠、車擋支架和月牙擋身組成，如圖1所示。

圖1 雙月牙型鐵道車擋總體結(jié)構(gòu)示意圖

2.2雙月牙型鐵道車擋的工作原理

如圖1所示，當(dāng)火車從鋼軌上開(kāi)過(guò)來(lái)時(shí)，能在很遠(yuǎn)的地方看到信號(hào)提示燈后，司機(jī)可以提前剎車。當(dāng)火車降到一定的速度后，進(jìn)入月牙擋身的范圍后，受到阻力，緩慢停車。信號(hào)提示燈的電源由太陽(yáng)能發(fā)電板提供，按照《鐵路技規(guī)》標(biāo)準(zhǔn)，夜間顯示紅色燈光。

3　雙月牙型鐵道車擋關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

3.1雙月牙型擋身的設(shè)計(jì)

雙月牙型鐵道車擋通過(guò)在月牙擋身上的螺栓孔和鐵軌直接螺紋連接，保持了單月牙型車擋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，體積小巧，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了單月牙型車擋制動(dòng)效果不好，安全性差的缺點(diǎn)，通過(guò)兩個(gè)月牙背靠背連接的方式，構(gòu)成了一個(gè)三角形的結(jié)構(gòu)，三角形結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性，從而大大增強(qiáng)了車擋制動(dòng)效果的穩(wěn)定性和安全性。

3.2車鉤防撞緩沖橡膠的設(shè)計(jì)

在車擋支架的橫梁上固定有一塊車鉤防撞緩沖橡膠，它通過(guò)受擋車輛的車鉤緩沖器與車鉤防撞緩沖橡膠的相互作用，既可以為火車的最終停穩(wěn)提供一部分阻力，起到二次緩沖制動(dòng)的作用，也可以保護(hù)火車車鉤不受到撞擊損壞。同時(shí)它避免了很多滑移式鐵道車擋采用緩沖彈簧，容易超負(fù)荷使用易損壞的缺點(diǎn)。

4　雙月牙型鐵道車擋有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

火車在雙月牙型鐵道車擋的作用下降速停車的過(guò)程如圖2所示。

圖2 雙月牙型鐵道車擋總體結(jié)構(gòu)示意圖

假設(shè)車廂行駛速度為V，車廂節(jié)數(shù)為N，總重為M，車廂重心離地高度為h，最后一節(jié)車廂重心升高的距離為H，車鉤最大撞擊力為F，忽略摩擦阻力，由上述參數(shù)可以得出：

該車擋的最大制動(dòng)能量：W=MV2/2=MgH/N

由此可以得出：H=NV2/2 g

參照上海地鐵擋車器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，已制定出庫(kù)外線（5～8）km/h、庫(kù)內(nèi)線（3～5）km/h的額定撞擊速度標(biāo)準(zhǔn)。假設(shè)擋車器的額定最大撞擊速度V為5 km/h，車廂總重按10輛編組近似取M為440 t，車廂重心離地高度為h為1.5 m，由上述參數(shù)可以得出：

該車擋的最大制動(dòng)能量：

W=MV2/2=3819 KJ

該車擋的最大制動(dòng)高度：

Hmax=H+h=NV2/2g+h=0.96 m+1.5 m=2.46 m

5　結(jié)論

（1）該鐵道車擋采用雙月牙型背靠背連接布置的總體結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單、安全、穩(wěn)定。

（2）該鐵道車擋采用車鉤防撞緩沖橡膠在保證車鉤不被損壞的基礎(chǔ)上還起到二次緩沖制動(dòng)的作用。

（3）通過(guò)公式得出雙月牙型鐵道車擋最大制動(dòng)高度和火車節(jié)數(shù)、火車運(yùn)行速度有關(guān)，代入實(shí)際參數(shù)，初步計(jì)算出該車擋的最大制動(dòng)能量和最大制動(dòng)高度。

［1］曾向榮，繆軍.城市軌道交通擋車器的應(yīng)用和發(fā)展［J］.都市快軌交通. 2007，20（1）55-58.

［2］王明星，張寶國(guó)，郭紅鋒等.城軌地鐵線路車擋緩沖器研制［J］.鐵道車輛，2011，49（2）21-23.

［3］徐建根，彭乾煉.對(duì)車擋表示器的改進(jìn)建議［J］.鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，1995，（6）.21

［4］許志沛，陳紅兵，胡運(yùn)鵬.滑動(dòng)式鐵道車擋承撞分析［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2004，（8）.103-106.

［5］陳國(guó)虞，倪步友，陳昭明.火車防撞車擋［P］.中國(guó)專利：2161526，1994-04-13.

［6］常公平，蔣東根，方康華.列車擋車器［P］.中國(guó)專利：201626430U，2010-11-10.

［7］范昌梅，張平遠(yuǎn)，沈建中.一種鐵路車擋［P］.中國(guó)專利：202624269U，2012-12-26.

［8］曾險(xiǎn)峰.鐵路車擋及鐵路車擋裝置［P］.中國(guó)專利：203472885U，2014-03-12.

［9］呂建國(guó)，樊潔君，范力智等.一種機(jī)車車擋［P］.中國(guó)專利：201761500U，2011-03-16.

［10］崔利久，翟大強(qiáng)，段崇義等.鐵路盡頭線車擋防撞報(bào)警系統(tǒng)及方法［P］.中國(guó)專利：103223963A，2013-07-31.

［11］周理，梁勇，周曉源等.一種窄軌鐵路車擋結(jié)構(gòu) ［P］.中國(guó)專利：103434534A，2013-12-11.

責(zé)任編輯：王 華

來(lái)稿日期：2016-02-04