1 现有动车组用钩缓情况介绍。
目前高铁线路在用的 CRH 系列动车组中,CRH1、CRH3、CRH5 和 CRH380B 系列动车组头车前端则采用欧式 10 型车钩,如图 1 所示,这种车钩在世界范围内的高速列车上普遍使用,也是 TSI 标准(泛欧高速铁路系统互通性技术条件)中规定的标准车钩轮廓类型。CRH2 系列动车组采用日式柴田车钩,如图 2 所示,这种车钩在日本高速列车上普遍使用。
在各型动车组中,装用日式柴田车钩的动车组车钩类型和高度相同,相互之间能够连挂,但与其他动车组无法实现连挂;装用欧式 10 型车钩动车组相互之间车钩高度差很小,相互之间可以保证机械车钩连挂和分解,具备相互连挂救援的基本条件。
在动车组无火回送和救援工况时,需使用机车进行牵引。由于动车组的自动车钩为欧洲 10 型或日式柴田密接车钩,无法与安装有中国 AAR 类型的13/15 号车钩的机车直接联挂,需通过过渡车钩转换车钩高度和车钩头类型。
2 高速动车组过渡车钩结构及技术参数。
2.1 过渡车钩结构。
按照结构型式,过渡车钩分为整体式和分体式。CRH2 型动车组为整体式,其余动车组均为分体式。
2.2 过渡车钩技术参数。
CRH 系列动车组过渡车钩的主要技术参数。
3 高速动车组过渡车钩的功能及设计要求。
3.1 实现不同制式车钩之间的连挂。
为了机车的 13 号车钩与动车组车钩连挂,过渡车钩一般都设计成背靠背的结构,该车钩一端可与欧式 10 型车钩或日式柴田车钩连挂,另一端与 13号自动车钩连挂。为了简化过渡车钩结构,13 号车钩端一般做成钩舌固定的型式,连挂和解钩时需要操作机车上的 13 号车钩解钩装置。
3.2 实现不同高度车钩之间的连挂。
机车车钩高度 880 mm,为实现和不同动车组车钩之间的连挂高度,需要两侧钩高差不同的过渡车钩,具体过渡车钩的类型。
3.3 过渡车钩的重量要求。
由于进行调车和救援作业时,需要以人力搬运和安装过渡车钩,过渡车钩的重量不宜过重,根据UIC660 规定,过渡车钩单体重量不能超过 50 kg,所以过渡车钩会尽可能地采取减重措施,并设计成多个模块,以减轻人工搬运的重量。
3.4 过渡车钩的强度要求。
过渡车钩应具有一定的强度,满足调车和救援作业的需要。由于受过渡车钩重量的要求,同时车钩两端存在高度差,传递纵向力时会承受附加弯矩,过渡车钩难以实现很高的强度。现有动车组过渡车钩强度。
3.5 过渡车钩操作程序。
考虑到过渡车钩一个主要功能是正线运行的紧急救援,以下操作程序应较为合理:
(1)先把过渡车钩的密接车钩端模块安装到动车组的密接车钩上;(2)依次安装过渡车钩的其他模块;(3)向下按压过渡车钩,利用组装后的过渡车钩重量,使过渡车钩与动车组密接车钩连挂(适用于带有辅助挂钩的过渡车钩);(4)救援机车到达后,使用提钩杆将救援机车的13 号车钩打开至"全开位置";(5)向动车组移动救援机车,使 13 号车钩与过渡车钩的 13 号车钩端实现连挂;(6)连接过渡车钩与机车的列车管;4 高速动车组过渡车钩设计中应注意的问题。
传统机车车辆两车钩连挂后,钩舌在纵向传递牵引力,在横向互相约束,不能脱开,在垂向会发生相对错动,整个车钩在车辆运行过程中不会发生在垂直平面内的旋转。密接车钩的安装方式则不同,以CRH380BL 动车组自动车钩为例,车钩尾部通过橡胶缓冲器、关节轴承等装置固定在车钩安装板上,不能发生相对位移,但是可以发生转动(围绕图 3 中的点 A)。
CRH380BL 动车组自动车钩车钩尾部有一个橡胶支撑弹簧,用于支撑车钩重量,保持车钩的水平状态。车钩连挂后间隙很小,两车钩头连挂后在各个方向上都不会发生相对位移,而两车钩的高度不可能总是保持一致,故车辆运行中车钩会围绕点 A 发生旋转。
以下几个因素会影响密接车钩以及安装在其上的过渡车钩的高度,这些因素值得在设计和运用中关注,并采取必要措施避免其带来的不利影响:
(1)受橡胶蠕变作用的影响,支撑弹簧的高度在运用中会发生一点变化,导致车钩向下倾斜,运用中需要定期调整支撑弹簧,恢复密接车钩的水平状态。
(2)过渡车钩有一定的重量,过渡车钩安装后,会造成车钩头的高度降低。
(3)考虑各种车钩相应结构对连挂造成不利影响,过渡车钩设计时可以适当减小钩高差值,以此来补偿钩高过低的状况。
5 统型过渡车钩在高速动车组的应用。
目前国内各型动车组中,不同系列动车组由于前端自动车钩的形式和安装高度不同,相互之间无法实现机械车钩连挂,导致不同类型动车组之间在需要时无法实现相互救援。为解决此问题,开发了高速动车组相互救援用过渡车钩。
统型的过渡车钩方案按照图 4 所示的模块化整体结构进行设计。
动车组统型过渡车钩实现了钩高调整、风管防尘,连挂辅助挂钩间隙调整,克服了既有动车组过渡车钩运行中存在的问题。动车组统型过渡车钩方案各模块采用成熟结构,模块间插隼连接结构合理,可以保证救援运用的安全性、可靠性,并具有良好的操作性。过渡车钩与各型动车组前端车钩连挂功能良好,性能可靠,操作便捷。
6 结束语。
本文总结了当前我国高速动车组过渡车钩的设计要求,探讨了过渡车钩的操作程序,分析了一些在过渡车钩设计中值得关注的问题,并有针对性地提出了过渡车钩相应的技术措施,避免了这些问题对过渡车钩连挂操作的不利影响,统型过渡车钩的成功开发,实现了 CRH 系列不同类型动车组之间的相互救援。
参考文献:
[1] 严隽耄。车辆工程[M]. 北京:中国铁道出版社,1999.
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