城轨车辆-车端连接装置设计

1城市轨道交通车辆第四章车端连接装置2【问题导入】车辆连接装置主要包括：车钩缓冲装置和贯通道装置，通过它们使列车中车辆相互连接, 实现相邻车辆之间的纵向力传递和通道的连接。

密接式车钩集牵引、缓冲和连挂于一体，通过车辆彼此相向缓慢走行相互碰撞，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。

3第四章车端连接装置【学习目标】1.能掌握各种密接式车钩的结构和动作原理。

2.能掌握不同的缓冲器的缓冲原理。

3.能复述纵向力的传递路径。

4.能掌握连接装置的附属装置的连接。

4【教学建议】1.教学场地：在教室、互联网多媒体教室及密接式车钩、缓冲器模型实训室中进行，课后可实地参观。

2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，车钩及缓冲器的仿真模型多套，或能放视频投影的设备及课件、视频介绍一套。

3.课时要求：课堂讲授6课时；模拟操作4课时。

5第四章车端连接装置第一节车钩缓冲装置概述第二节密接式车钩第三节缓冲装置第四节车钩的钩身和吸能装置第五节车钩附属装置第六节贯通道及渡板6第一节车钩缓冲装置概述一、车钩缓冲装置的概念和作用车端连接装置是指连接两车辆间或连接两车列间的所有机械、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。

将车辆连接成列车实现车辆之间机械、电气和气路的连接传递和缓和列车纵向力或冲击力。

7第一节车钩缓冲装置概述二、车钩连挂装置的分类非自动车钩自动车钩：须由人工来完成车辆的连接非刚性车钩:允许两个相连接的车钩钩体在垂直方向上有相对位移刚性车钩:不允许两连挂车钩存在相对位移8非刚性车钩9刚性车钩10刚性车钩的优点:1)减小了两个车钩连接面之间的间隙，降低了列车中的纵向力，提高了列车运行的平稳性。

2)由于车钩零件的位移减小了，并且在这些零件上作用的力也减小了，因此改善了自动车钩内部零件的工作条件。

3)减小了车钩连接表面的磨耗。

4)减小了由于两连挂车钩相互冲击而产生的噪声，这对于城市轨道车辆和客车尤为重要。

5)避免在意外撞车事故时，发生一个车辆爬到另一个车辆上的危险。

111)简化了两车钩纵向中心线高度偏差较大的车辆相互连挂的条件(例如，不同类型的车辆，车轮及其他部件磨耗程度不同的车辆，以及空车和重车)。

2)车钩强度大。

3)不需要复杂的钩尾销连接结构和复杂的对心装置。

4)车钩钩体的结构和铸造工艺较为简单。

非刚性车钩的优点:12常见车钩-13号车钩13141513号车钩的连接过程16城市轨道交通的发展为机车车辆的车钩缓冲器系统提出了很高的要求： 车钩连接的间隙应尽量小车钩应方便连挂和解钩，快速实现车辆之间的机械、空气和电气连接车钩缓冲器系统应具有较大的缓冲容量，能缓和车辆正常运行和连挂时出现的纵向冲击三、密接式车钩缓冲装置17车钩缓冲器系统应具有吸能保护装置，在列车发生超过允许连挂速度的冲撞（例如列车正面冲突事故）时，有效地保护车辆车体不受损坏，车内的乘客不受伤。

密接式车钩能很好地满足上述要求，所以在世界范围内的动车组和城市轨道车辆上得到了广泛的应用。

18密接式车钩缓冲装置的特征:(1)车钩能够实现自动连挂和分解，并备有相应手动功能。

城市轨道交通列车为保证列车的密封性能普遍采用密封风挡，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，城市轨道交通列车用密接式车钩缓冲装置应该其有自动连挂、分解功能。

(2)具有电路、气路自动连接或手动整体连接功能。

(3)具有足够的强度和刚度。

19(4)缓冲器应该适应城市轨道交通列车动力学的需要。

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)满足列车减重的需要。

车钩缓冲装置应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需要。

考虑回送和厂、段内调车作业需要，应该设置相应过渡方式解决两种车钩之间连挂的问题。

20第二节密接式车钩密接式车钩的构造和传统的关节式车钩完全不同密接式车钩属于刚性车钩，它要求两钩连接后，期间没有上下和左右的移动，而且纵向间隙也限制在很小的范围内，目前，国内外常见的有以下几种结构形式:21•第一种为日本新干线高速列车上所采用的柴田式密接式车钩，我国北京地铁车辆的车钩即属此列。

•第二种为Schafenberg(夏芬伯格)型密接式车钩，常见于欧洲国家所制造的地铁、轻轨及高速车辆上，德国制造的上海地铁车辆亦装用这种车钩。

•第三种为德国的BSI-COMPACT型密接式车钩。

221.北京地铁密接式车钩(柴田式车钩)23柴田式车钩平面图:1—钩头2—风管连接器3—橡胶金属片式缓冲器4—冲击座5—十字头6—托梁7—磨耗板8—电气连接器24北京地铁密接式车钩(柴田式车钩)北京地铁车辆的密接式车钩缓冲装置，由密接式车钩、橡胶缓冲器、风管连结器、电气连结器和风动解钩系统等几部分组成。

车辆连挂时，依靠两车钩相邻钩头上的凸锥和凹锥孔相互插入，起到紧密连接作用，同时自动将两车之间的电路、空气管路接通，并起到缓和连挂中车辆间的冲击作用。

在两车分解时，亦可自动解钩，并自动切断车辆间的电路和空气通路。

25即将连接的柴田式车钩26柴田式车钩内部结构与作用原理钩舌钩头1—钩头2—钩舌3—解钩杆4—弹簧5—解钩风缸27柴田式车钩的连挂•两钩连挂时，凸锥插进对方相应的凹锥孔中。

这时凸锥的内侧面在前进中压迫对方的钩舌转动，使解钩风缸的弹簧受压，钩舌沿逆时针方向旋转40。

当两钩连接面相接触后，凸锥内侧面不再压迫对方的钩舌，此时，由于弹簧的作用，使钩舌顺时针向旋转恢复到原来的状态，即处于闭锁位置。

28柴田式车钩的分解•要使两钩分解，需由司机操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入前车(或后车)的解钩风缸，同时经解钩风管连结器送入相连挂的后车(或前车)解钩风缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌逆时针向转动至开锁位置，此时两钩即可解开。

如果采用手动解钩，只要用人力推动解钩杆，也能使钩舌转动至开锁位置实现两钩的分解。

291)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，解钩风缸活塞杆处于回缩状态，此时半圆形钩舌的连接面与水平面呈40°角。

2)连挂状态：两钩连挂时，凸锥插进对方车钩相应的凹锥孔中。

柴田式车钩的三态303)解钩状态：自动解钩，即要使两钩分解，需由驾驶员操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入前车(或后车)的解钩风缸，同时经解钩风管连接器送入相连挂的后车(或前车)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。

柴田式车钩的三态312. Scharfenberg 密接式车钩缓冲装置Scharfenberg(沙尔芬贝格)密接车钩的原理是德国人Karl Scharfenberg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。

夏芬伯格全自动密接式车钩缓冲装置由机械连接、电气连接和气路连接三部分组成。

32Scharenberg(夏芬伯格)型密接式车钩Scharfenberg 车钩采用模块化设计，如图所示，由钩头、钩身和钩尾三部分组成，各部分之间采用卡环连接。

33夏芬伯格全自动密接式车钩结构34夏芬伯格结构-侧视1—钩头2—引导对准爪把3—风管连接器4—电气连接器5—钩身6—橡胶弹簧7—支撑弹簧35夏芬伯格结构-俯视36夏芬伯格结构-端视37夏芬伯格连接原理381)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。

2)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。

3)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。

391)待挂状态：这时钩头中的钩锁杆轴线平行于车钩的轴线，钩锁杆的连接销中心与钩舌中心销连接线垂直于车钩的轴线。

2)连挂状态：欲使两钩连挂，原来处于连挂准备位的两钩相互接近并碰撞时，在钩头前端的锥形喇叭口引导下彼此精确地对中，两钩向前伸出的钩锁杆由于受到对方钩舌的阻碍，各自推动钩舌绕顺时针方向转动，直至在弹簧拉力作用下钩锁杆滑入对方钩舌的嘴中，并推动钩舌绕逆时针方向返回到原来位置为止。

Scharfenberg车钩的三态:403)解钩状态：司机操纵按钮，控制电磁阀使解钩风缸充气，风缸活塞杆推动钩舌顺时针转动，使两钩的钩锁连接杆脱开对方钩舌的钩嘴，同时使钩锁连接杆克服钩锁弹簧的拉力缩入钩头锥体内，这时定位杆顶块控制钩舌定位杆使钩舌处于解钩状态。

两钩分离后，解钩风缸排气，定位杆顶块由于弹簧作用复位，钩舌回至待挂位，车钩又恢复到待挂状态。

Scharfenberg车钩的三态:41Scharfenberg 车钩的车钩头的连挂范围42车钩前端面上的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。

Scharfenberg 车钩的车钩头的连挂范围43有的车钩头更增加了导向杆，进一步增大了连挂范围，外形和连挂范围如图所示：44在车钩头上设置有空气管路接口和电连接器，车钩就可以实现机械连挂、空气管路连接和电气连接，如果再给解钩机构和电连接器配置动作风缸及相应的机构，就可以实现机械、空气和电气的全自动连接和分离，完全由司机在司机室内完成操作，即所谓的全自动车钩，如图所示。

Scharfenberg车钩连挂的自动化45如果车钩电连接器的连接和分离只能以手动方式，这种车钩就称为半自动车钩。

全自动车钩一般设置在列车的端部，在两列车连挂运行、救援以及库内调动列车时使用。

半自动车钩一般设置在列车中部，用于列车的分段运行。

自动车钩和半自动车钩上会设置车钩控制装置，主要由一些行程开关、电空阀以及相应的电路和气路组成。

其主要功能有：控制车钩机械连挂与电连接器连挂和分离的先后次序，形成保护回路防止误操作，在操作车钩时切断电连接器里高压触点的电源以防止触点烧损和操作人员触电，为车钩头加热等辅助功能提供电源等。

Scharfenberg半自动车钩46地铁列车和动车组一般为固定编组运行，正常情况下不解体，所以在列车内部经常采用一种半永久车钩，如图所示.这种车钩的结构简单，钩头部位就是一个轴环，用卡环和螺栓紧密地连接在一起，这种车钩的连接和分离都需要使用工具。