15号车钩摆块吊脱出原因分析及防范措施

15号车钩摆块吊脱出原因分析及防范措
施
摘要：15号车钩是当前铁路运输中客车常用车钩类型，其在各路段中均有广
泛应用。

15号车钩采用摆块式复原装置，车钩与摆块相连，通过摆块来夹紧钩身，而摆块和冲击座之间则通过摆块吊相连。

作为保障车钩在不同运行状态下处于正
常位置的复原装置，摆块吊是摆块式复原装置的重要结构。

从当前线路运行实际
情况上看，摆块吊脱出发生率相对较高，此故障对客车运行品质以及运行安全均
造成一定影响，由于15号车钩在客车上应用极为广泛，因此该故障也受到了铁
路工作人员的广泛关注。

为进一步明确15号车钩摆块吊脱出原因、减少故障发
生率，本文将深入分析摆块式复原装置的具体情况，通过故障模拟和理论分析探
究该故障的产生原因并对相应的防范措施进行论述。

关键词：摆块吊脱出；原因分析；防范措施
15号车钩具有三态作用，当车钩锁闭时钩锁跳升量相对较小，车钩连挂
时两车钩在水平面以及垂直面内的最大相对转角能够满足多数线路的客车运载要求，因此，时至今日15号车钩仍广泛应用于多个线路客车之上。

根据铁路列车
运行模式可知，使用车钩连接的各车车厢运行于曲线轨道上时车钩中心线与车厢
中心线会出现偏转，当车体回到直线轨道上需要车钩重新回到同一中心线上，这
正是车钩复原装置的作用。

既往工作中复原装置中摆块吊脱出的问题频发，而处
理故障时主要是将脱出的摆块复位，对于摆块突出的原因目前尚无明确结论，这
样的故障处理方案不能彻底消除故障隐患，只有深入了解摆块吊脱出原因，方能
从本质上解决这一故障问题。

1、摆块式复原装置
车钩复原装置能够有效提升轨道车辆由弯道恢复直线运行后的车身稳定性，
这不仅能够有效提升轨道车辆运行品质，同时也能在一定程度上强化车辆运行的
安全性。

车钩复原装置主要用于客运轨道车辆，摆块式车钩复原装置是最常见的
客车车钩复原装置，其位于车钩后方，主要由冲击座、摆块、摆块吊三部分组成，摆块直接接触车钩，并在车辆运行过程中传递来自车钩的水平方向作用力，摆块
与冲击座之间由摆块吊进行连接，车体在直线轨道上运行时，整个恢复装置不受
水平方向作用力影响，车钩中心线与车厢纵向中心线处在同一水平方向，而当车
辆进入曲线轨道运行时，车钩受到水平方向作用力影响发生移动，由于其与摆块
接触，因此相应的水平方向作用力会传递至摆块，通过摆块吊前后移动来抵消作
用力，当车体再次进入直线轨道运行后，受重力作用影响车钩、摆块中心线与车
体纵向中心线恢复至同一方向[1]。

如果缺少车钩复原装置，车体由曲线轨道进入
直线轨道后，车钩无法及时恢复水平方向，此时车钩受力及力的传递方向均发生
偏转，车体会发生较为明显的摆动，车钩复原装置恰能解决这一问题。

2、故障模拟
故障模拟包括实际模拟实验以及仿真模拟实验两部分。

在进行实际
模拟实验的过程中所用车钩参数如下，车钩高885mm，1、2位端车钩中心线高度
差为6mm，钩舌与钩腕内侧面距离为117mm，车钩与冲击座之间相距41mm，对照GB12813-91明确所有组装参数均在标准范围以内[2]。

以补助管为方向判定标准，
分别在补助管一侧以及另一侧进行20次偏转撞击实验，每次均使车钩达到临界
位置点并发生直接碰撞，实验结果显示在20次偏转撞击实验下，非补助管一侧
未出现摆块吊脱出的情况，而20次补助管一侧的偏转撞击实验中出现了10次摆
块吊脱出的情况，故障发生率达到50%。

在仿真模拟实验中，首先构建摆块式复
原装置三维模型，通过仿真模拟平台分别在车钩上施加不同方向的外力使摆块分
别向补助管一侧以及相反方向移动，实验发现当车钩被施加外力作用牵动摆块向
两侧移动时摆块吊是否脱出与车钩上部和冲击座之间的间距有关，由于在摆动过
程中撞击补助管，因此车钩会向正上方移动，当其移动距离相对较长时就会出现
摆块吊下挡托处于摆块挂钩的情况，此时由于摆块对其约束失效因此摆块吊脱出[3]。

3、理论分析
根据故障模拟所得结论结合对摆块式车钩复原装置结构的认知对摆
块吊突出原因进行理论分析。

通过模拟实验可以发现摆块在一定移动范围下会使
摆块吊与冲击座发生干涉，根据结构件参数标准15号车钩采用的摆块吊长度为250mm，而模拟实验所得摆块吊临界偏转角为20.3°，结合实际测量的冲击座尺
寸可以计算得出车钩垂直方向上升高度为15.5mm，而摆块吊水平方向移动距离为87.9mm。

从摆块撞击补助管方面看，当摆块在水平方向移动时，摆块与车钩会出
现上移的情况，这一移动距离在一定范围内时摆块侧勾尚能限制摆块吊移动，而
超出某一界限后摆块对摆块吊的约束失效，此时摆块吊就会在重力作用下脱出[4]。

测量所得的常规状态下摆块与补助管间距为60mm，当二者发生撞击时以有限元模
型理论来看二者之间力矩相抗，仍以250mm为摆块吊长度可以计算得出其中心位
置水平移动距离达到60mm左右，偏转夹角约为14°，此时车钩受摆块影响向上
移动，自动距离为8mm，此后摆块继续受到水平方向作用力并以补助管为支点向
一侧偏移，而车钩也进一步向上移动，仍代入14°偏转角以及其他已知的三角结
构中的各参数可以计算得出第二阶段三个方向的偏转夹角，最小夹角达到28°，
最大夹角达到75°，此时车钩水平方向上升距离达到15.6mm。

4、防范措施
根据故障模拟分析以及理论分析可知，摆块吊脱出与摆块侧钩在标
准移动范围内无法限制摆块吊有关，因此想要有效解决相关故障就必须调整能够
直接决定摆块吊极限摆动角度以及水平移动距离的构件尺寸，可加深摆块侧钩沟
槽深度、延长摆块吊与冲击座底部接触点至摆块吊与摆块接触点长度，这样能够
有效增大摆块吊受控角度以及受控移动距离。

另外，根据实验结果可知当前相关
规程中规定的钩身上方与冲击座下方间隔标准距离区间相对较大，使用垫片后，
车体在弯曲轨道上运行时，车钩水平方向上升距离相对较大，这增加了摆块吊脱
出风险，原有最大间隙为48mm，根据实验结果可将其调整至24mm以减少摆块吊
脱出风险。

根据列车组实际运行情况来看处于车首以及车尾部分的车体在弯曲轨
道上运行时车钩偏转角度相对更大，因此这一部分车体更容易出现摆块与补助管
干涉的问题，这种情况下可以对这一部分车体加装限位装置，以防止二者干涉进
而导致摆块吊脱出[5]。

结束语：
本文详细分析了15号车钩摆块吊脱出原因，从不同角度明确了该故障的产
生原因以及防范措施，希望本文所述内容能够有助于降低此类故障发生率、提高
各个路段客车运行品质。

参考文献
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[5] 羊怀茂,梁铭. 25T型客车密接式车钩运载与辅助拆卸设备的研制与应用[J]. 轨道交通装备与技术,2022(5):11-15.
作者简介：武立发(1995.5-)，男，汉族，天津，本科，助理工程师，研究
方向：客车检修。