趙 琦，劉振平

(中車青島四方車輛研究所有限公司 鉤緩事業(yè)部，山東 青島 266031)

目前國內(nèi)城軌車輛上使用的車鉤基本有2種，即330型和CG-5型車鉤，330型車鉤主要在上海、廣州、南京的地鐵車輛上使用，CG-5型車鉤主要在北京、天津、大連的地鐵車輛上使用。隨著國內(nèi)城軌交通的發(fā)展，330型車鉤的應(yīng)用越來越多，市場占有量越來越大，目前已經(jīng)批量裝用于天津、大連、廣州、深圳、南京、沈陽、鄭州、合肥等地的城軌車輛上，具有成熟的運用業(yè)績[1]。由于部分地區(qū)的現(xiàn)有車輛使用的是外企生產(chǎn)的車鉤，為了降低運營成本，實現(xiàn)列車之間的重連以及相互救援等功能，對國產(chǎn)330型車鉤與現(xiàn)有車輛車鉤的連掛兼容性問題的研究已經(jīng)迫在眉睫，因此，本文主要研究國產(chǎn)與外企生產(chǎn)的330型車鉤的連掛兼容性問題。

1 330型車鉤結(jié)構(gòu)

330型車鉤是歐式車鉤，這種車鉤連掛和解鉤靈活方便，是目前國內(nèi)城市軌道交通車輛廣泛采用的機械車鉤。330型車鉤主要由鉤體、主軸、鉤舌、連掛桿、連掛桿銷軸、拉簧等組成(圖1)。鉤體的前部一半為凸錐，另一半為凹錐，連接時雙方車鉤凸錐和凹錐互相插入，起連接導(dǎo)向作用。鉤體、鉤舌、連掛桿、主軸等是車鉤實現(xiàn)動作的關(guān)鍵零件，鉤舌繞主軸轉(zhuǎn)動可帶動連掛桿動作，連掛桿在拉簧拉力作用下使車鉤可靠連接。

圖1 330型車鉤

2 國產(chǎn)330型車鉤功能及連掛原理

國產(chǎn)330型車鉤重約65 kg，從連掛面到后端面距離為320 mm，外形尺寸為330 mm×570 mm×443 mm。在一組車向另一組車低速移動掛鉤時，國產(chǎn)330型車鉤能實現(xiàn)2組車的機械、氣路、電路的自動連接，且車鉤之間能保證連接緊密，并具有良好的適應(yīng)性；在兩車帶有垂向偏差時以及在水平曲線、豎曲線上均能實現(xiàn)良好連接；可自動解鉤或人工手動解鉤，車組解鉤后車鉤即處于待連掛狀態(tài)。國產(chǎn)330型車鉤可與緩沖系統(tǒng)、安裝吊掛系統(tǒng)裝配組成車鉤緩沖裝置，裝用于各種新造城軌車輛上。

國產(chǎn)330型車鉤作用原理如圖2所示，具有待掛、連掛和解鉤3種狀態(tài)。

圖2 國產(chǎn)330型車鉤作用原理

(1) 待掛狀態(tài)。為車鉤連掛前的準備狀態(tài)，此時拉簧處于最大拉力狀態(tài)，連掛桿置于凸錐內(nèi)，連掛組成處于待掛狀態(tài)(圖2(a))。

(2) 連掛狀態(tài)。連掛車鉤的凸錐伸入對方車鉤的凹錐，雙側(cè)鉤舌推動對方連掛桿回縮引起鉤舌轉(zhuǎn)動，隨著鉤體間的相互接近，鉤舌轉(zhuǎn)動角度加大，在拉簧的作用下，連掛桿可以進入對方鉤舌，完成兩鉤的連掛(圖2(b)～圖2(d))。

(3) 解鉤狀態(tài)。人工拉動一側(cè)車鉤解鉤手柄，帶動鉤舌順時針轉(zhuǎn)動，當鉤舌轉(zhuǎn)至一定角度時，本側(cè)車鉤鉤舌、連掛桿處于圖2(e)所示解鉤狀態(tài)，此時移動一側(cè)鉤體，即可完成車鉤的分解。當兩鉤分離后，連掛桿由于拉簧的作用復(fù)位，車鉤又恢復(fù)到待掛狀態(tài)。

3 兼容性方案設(shè)計

3.1 影響330型車鉤連掛兼容性的主要因素

影響330型車鉤連掛兼容性的主要因素有鉤體、連掛機構(gòu)。

3.1.1 鉤體

鉤體凸凹錐能否相互導(dǎo)入是影響車鉤連掛兼容性的關(guān)鍵點，圖3是國產(chǎn)330型車鉤鉤體中與其連掛兼容性相關(guān)的關(guān)鍵尺寸，與外企產(chǎn)車鉤基本相同。不同的是外企產(chǎn)車鉤凸錐最高處與連掛面的距離約120 mm，國產(chǎn)則約為117 mm，但完全不影響連掛及連掛反饋。

圖3 國產(chǎn)330型車鉤鉤體與其連掛兼容性相關(guān)的關(guān)鍵尺寸

3.1.2 連掛機構(gòu)

連掛機構(gòu)包括鉤舌、連掛桿、主軸和連掛桿銷軸。鉤舌的輪廓和厚度，連掛桿長度，主軸和連掛桿銷軸的直徑等對330型車鉤的連掛兼容性都有很大影響。國產(chǎn)330型車鉤連掛機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與外企產(chǎn)車鉤相同。

3.2 是否連掛兼容的判定

(1) 連掛機構(gòu)是否連掛到位。

連掛機構(gòu)是否連掛到位可通過觀察兩側(cè)車鉤連掛指示是否到位和連掛反饋是否正常來判定，圖4為外企產(chǎn)330型車鉤的連掛指示及連掛反饋，通過主軸上的彈性銷指示連掛是否到位，通過2個接近開關(guān)分別檢測主軸及連掛桿的位置，并將連掛是否到位反饋給列車控制系統(tǒng)。圖5為國產(chǎn)330型車鉤的連掛指示及連掛反饋，與外企產(chǎn)330型車鉤的原理相同，通過主軸上槽線指示連掛是否到位，通過2個限位開關(guān)檢測主軸及連掛桿的位置。因國產(chǎn)330型車鉤的鉤舌、主軸、連掛桿等連掛機構(gòu)與外企產(chǎn)330型車鉤相同，兩車鉤的連掛指示及連掛反饋可以完全兼容。

圖4 外企產(chǎn)330型車鉤連掛指示及連掛反饋

圖5 國產(chǎn)330型車鉤連掛指示及連掛反饋

(2) 氣路能否導(dǎo)通。

圖6為外企產(chǎn)及國產(chǎn)330型車鉤風(fēng)管連接器，兩者內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，只要風(fēng)管連接器在車鉤上的位置相同，完全能夠?qū)崿F(xiàn)氣路的導(dǎo)通及密封。

圖6 外企產(chǎn)及國產(chǎn)330型車鉤風(fēng)管連接器結(jié)構(gòu)

4 試驗

本項目的試驗有連掛試驗、壓縮強度試驗、拉伸強度試驗。

(1) 連掛試驗。

連掛試驗的主要內(nèi)容有330型車鉤間連掛試驗及連掛間隙測量。試驗結(jié)果表明，國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤間連掛自如，解鉤方便(圖7)。測定結(jié)果顯示，連掛面間隙為0.5 mm。

圖7 國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤間連掛

(2) 壓縮強度試驗。

330型車鉤的壓縮強度試驗在500 t壓噸試驗臺上進行。壓縮強度試驗結(jié)果顯示，經(jīng)過850 kN壓縮載荷作用后，國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤能夠正常解鉤和連掛，鉤體無明顯變形。

(3) 拉伸強度試驗。

330型車鉤的拉伸強度試驗在車鉤連掛試驗臺上進行。拉伸強度試驗結(jié)果顯示，經(jīng)過650 kN拉伸載荷作用后，國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤能夠正常解鉤和連掛，鉤體、鉤舌、連掛桿均無明顯變形，連掛間隙為0.8 mm。在拉至1 150 kN載荷后，國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤之間產(chǎn)生異響，試驗停止。分解檢查后發(fā)現(xiàn)一側(cè)鉤舌斷裂，其他零件未發(fā)現(xiàn)明顯變形[2]。

國產(chǎn)330型車鉤在廣州、深圳、沈陽等地鐵項目上多次進行裝車連掛試驗，試驗結(jié)果顯示，國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤機械連掛鎖閉狀態(tài)良好，連掛到位指示及連掛反饋正常；氣路導(dǎo)通、密封性正常；電氣連接導(dǎo)通、密封性正常。驗證了國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤可以進行互連互通，機械、氣路及電氣連接均能夠完全兼容。表1為國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤連掛兼容的項目。

表1 國產(chǎn)與外企產(chǎn)330型車鉤連掛兼容的項目

此外廣州、深圳、成都、杭州、無錫、沈陽等采用外企產(chǎn)車鉤的地鐵項目，均采用國產(chǎn)330型過渡車鉤對列車進行牽引、回送。

5 結(jié)論

國產(chǎn)330型車鉤結(jié)構(gòu)合理，強度符合設(shè)計要求，操作簡便，能夠滿足與現(xiàn)有城軌車輛車鉤的連掛兼容性要求；與外企原型車鉤的連掛性能正常，可以在任何條件下保證車鉤順利連掛，簡化和方便了運營部門運用以及救援作業(yè)。國產(chǎn)330型車鉤交付客戶后，經(jīng)現(xiàn)場連掛試驗驗證，其操作、安裝、曲線通過和連掛功能均能夠滿足用戶的實際運用需求。