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1、第7章 车体接连装置,7.1 概述,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。,一、车端连接装置的作用,连接牵引缓冲灵活转动容易摘挂车厢间的密封传递压缩空气、电气信号和控制信号等,二、车端连接装置的组成,车钩缓冲器内风挡外风挡车体间减振器（CRH2C采用了）空气管路连接器电气连接装置,三、车端连接装置的分类及特点,车钩可分为：非自动车钩：须由人工来完成车辆的连接自动车钩非刚性车钩：允许两个相连接的车钩在铅垂面内有相对位移刚性车钩：不允许两相连接车钩在铅垂面有相对位移，但在水平面内允许有少许转角。,动车组普遍采用密接
2、式车钩缓冲装置。密接式车钩缓冲装置具有以下特征：(1)车钩能够实现自动连挂和分解，并备有相应手动功能。高速动车组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，高速动车组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。(4)缓冲器应该适应高速列车动力学的需要。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
3、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。现有25T客车亦用密接车钩。,缓冲器分为：弹簧式缓冲器摩擦式缓冲器橡胶缓冲器摩擦橡胶缓冲器黏弹性橡胶泥缓冲器液压缓冲器空气缓冲器一般机车车辆上使用摩擦式和摩擦橡胶缓冲器，动车组多采用橡胶缓冲器和黏弹性橡胶泥缓冲器。,风挡,风挡装置是连接两车的通道，是旅客在车辆之间流动，列车乘务员工作、服务的必经之路。一般而言，客车风挡必须保证安全，具有良好的纵向伸缩性和垂向、横向柔性，以适应车辆运行中振动和安全通过曲线、道岔的需要，能够保证良好的列车动力学性能。针对高速动车组运行的特殊
4、性，其风挡装置还应该满足以下需要：风挡的空气阻力应该尽可能小，保证车辆连接处光滑平整以减小列车运行时的空气阻力；具有良好的气密性，保证车辆密封；具有足够的强度，能够满足气动载荷下强度要求；具有良好的隔声性能以提高车内舒适性；此外，还需要风挡材料具有良好的防火性能。,高速动车组风挡主要有以下类型：,1滑动风挡 德国ICE高速动车组用滑动风挡是将车钩装置全部包容在内的双波纹结构。该风挡装置外端连接面为滑动面，利用弹簧压力保持滑动面连挂后持续压紧。其滑动面宽度应确保车辆间发生横向位移时不产生错位缝隙。车间渡板固定在车辆端墙上，可向上翻起。2双层波纹风挡 双层波纹风挡具有良好的压力密封、耐压强度和隔声
5、性能。内外层波纹件在折叠时反向相对。风挡周边密封。车间渡板采用铰接栅搭板，可防止在曲线运行时出现缝隙。车端外形轮廓处设有弹性护板以缩小车辆端墙间隙，使运行时的空气阻力减小。根据具体结构不同，双层波纹风挡可分为整体式和分体式两类，,四、车端阻尼装置,为了弥补折棚风挡刚度和阻尼特性的不足，2000年，我国开始在25K和25T型客车上安装车端阻尼装置。该装量由安装座、缓冲弹簧和磨耗板组成，装在折棚风挡上方，依靠相互压紧的磨耗板的摩擦力来耗散能量，约束车端相对运动。,由于车端部空间有限，又不能影响列车的自动连挂和分解，车端阻尼装置只能装在风挡的顶部。由于安装位置太高，作用点距车体断面中心太远，作用力不
6、均衡，因此对约束车辆间的点头和侧滚振动颇为不利。而且由于圆弹簧本身不吸收能量，只能靠磨耗板提供横向和垂向的等效摩擦阻尼，其结构导致阻尼不足。所以这种车端阻尼装置可以对某些形式的车端相对运动起到一定的约束作用，但效果不理想。装有车端阻尼装置的25K型车除纵向和垂向加速度峰值稍有下降外，在这2个方向的运行平稳性比普通列车并没有明显改善，在列车稳定运行时(不发生车钩冲击，也没有各自由度的冲动)，安装了车端阻尼装置的25K型客车的车端横向、垂向振动情况改善也不明显。,日本动车组一直采用YD4型车端减振器。纵向车端减振器装在端墙下部车钩两侧，抑制车辆间横向相互摇动。,CRH2动车组车端连接装置主要有：密
7、接式车钩及缓冲器风挡空气、电气连接设施：,7.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,车钩装置采用机械、风管、电气三者均能同时实现连接的柴田式密接车钩。车钩装置主要由钩体和缓冲器等组成。车钩装置包括端部车钩装置和中间车钩装置。端部车钩为全自动式，中间车钩为半自动式。此外还有救援和回送时使用的过渡车钩。缓冲器装在车钩后端，端部和中间缓冲器的吸震性能不同。,CRH2动车组不管哪一侧都可以与其他编组的CRH2动车组联挂。车头连接装置由车头罩开闭装置、密接式车钩及缓冲器构成。并铺设了配管、配线。,1、端部连接,主要性能参数：,拉伸载荷:1600KN压缩载荷:3100KN车钩中心线高：1000mm；
8、使用范围 985 1010mm车辆间车钩的高度差 20mm以内最大水平摆角：16最大垂直摆角：4,1）头罩开闭装置,车头罩由FRP（Fiber Reinforced Plastics，玻璃钢）制成，分为左右两部分。头罩依靠一只开闭气缸的动作来开闭。动作过程为：开闭气缸伸缩滑板在直线轴承上移动两推拉杆运动两侧安装翼动作前罩开闭。头罩在开及闭的位置由锁销固定。锁销依靠锁紧气缸动作。若空气消失的场合则依靠自重来锁定。通过车头机箱内的气路开关即可开闭车头罩。T1车的车头罩可由手动操作来进行开闭。,2、密接式自动车钩及缓冲器,密接式车钩及缓冲器车头罩内。车钩上方设置了电气连接器。密接式车钩带有空气管，固
9、定在车体底架上。车钩分离时，通过车钩上的解钩气缸拉动解钩杆完成。缓冲器使用的是橡胶制的RD19改良型。,1)自动车钩结构及工作原理,CRH2动车组所采用的柴田式密接车钩的具体工作过程包括：连挂准备、连挂过程和解钧过程等三个方面。连挂准备。自动车钩连挂前的准备状态如下图所示，此时，解钧杆、钩舌和弹簧均处于自然状态。,2 连挂过程。当前要连挂时，对应的两车辆相互靠近或其中的某一年辆向另一车辆移动靠近，在车钩的钩头斜端面与另一车钩的钩舌接触的同时，推压钩舌使其逆时针方向转动此时车钢的状态如下图所示。,车辆进一步移动，直至钩头完全进入钩舌腔内，此时两车钩的相对运动停止。钩头完全进入钩舌腔内的同时，弹簧
10、拉动解钩杆并带动钩舌顺时针转动，待转动停止后，球形钩舌和钩舌腔相互嵌套，完成连挂。,连挂具有如下特点：车钩连挂密接后，解钩杆在复位弹簧拉力作用下自动回到连挂位置；半圆形钩舌与钩舌腔相互嵌套，两车钩完全密接。,3.解钩过程。当需要摘挂时，必须先按如下步骤进行操作：钩舌锁放在解钩位；按下图所示箭头方向拉解钩杆(通过向解钩风缸充气由风缸推动，当然也可手拉，但采用手动拉解钩杆的车钩属于半自动车钩)，使车钩处于解钩前的准备状态。继续拉动解钩杆，直到限位，此时钩舌锁会自然地挂在对方解钩杆的凸台上，解钩杆被固定，呈解钩状态。此时两车钩的状态如图所示。,分离过程中：在拉力弹簧作用下，解钩杆向连挂准备位置运动，
11、同时拉动钩舌回到自然连挂位置。,2）缓冲装置,CRH2动车组采用双向W型橡胶缓冲器，通过橡胶之间的压缩来能量的吸收。此类缓冲器制造简单、安装方便。,3)自动车钩的控制,连挂动作（遥控自动）解编动作（遥控自动）手动操作,2、中间连接车钩,中间连接车钩为半自动密接式车钩，采用手动摘钩，没有解钩风缸。其他与端部车钩类似。中间连接车钩由钩体托架来支撑。车钩的强度：拉伸载荷在160t左右、压缩载荷约310t。车钩后部设有缓冲器。缓冲器通过层压橡胶式的垫块，能够将车辆间的压缩、拉伸两个方向的冲击进行缓冲。此缓冲器为（双向型）的RD011型，容量为10.79 KJ。,3、过渡车钩,1）概要过渡车钩是在救援和
12、回送时与装有15号车钩的机车进行连接的部件。构造上要求过渡车钩的一侧能连接到CRH2车钩上，另一侧能与15车钩连接。每列动车组配有两套过渡车钩，放置在头车前罩室内。,2）规格,最高使用速度120km/h最大连接辆数16辆车钩重量 63kg。此过渡车钩只能在低于120km/h的速度下使用。超过规定的速度，则会发生拉断车钩的情况，从而引起救援机车和故障车分离的事故。,3）构造,此过渡车钩为钢板焊接，强度如下：拉伸时，永久变形达到1mm时的负载在392KN(40t)以上；拉伸断裂负载在392KN(40t)以上,二、风挡,车厢间的连接处设有气密式内风挡。内风挡的内部设有扶手，利用平滑的搭板及可动式镶板
13、，确保乘客安全通过车厢连接处。在内风挡外侧设有压缩型的外风档，起到隔声及防尘的作用。,在车体外端墙上安装有气密式内风挡、压缩式外风挡和防雪风挡。,1、外风挡,外风挡是为了防尘及隔离车外的噪音而设置的防护装置。,CRH2型动车组采用压缩形外风挡，与通常的车端缓冲器（衰减系数50kN/m/s左右）具有同等的减振性能。同时还使车体间的车辆连接部位尽量平滑化外，能够使列车运行时的空气阻力适当降低。,2、内风挡,气密式内风挡由安装框、金属框、全波纹橡胶密封件和外罩组成，主要靠螺栓及密封件形成气密结构。密封件一端与安装在车体端墙支座上的安装框压缘处连接，另一端与金属框压缘处连接。两车连挂时，保证金属框对中
14、，金属框两侧有连接螺栓施加密封。在内风挡内部的贯通路上，为方便人员通行设有扶手和可动式的装饰板。并且在其下部，考虑到可动式的装饰板有可能妨碍人员通行，故在其上部设有搭板。,3、防雪风挡,在大雪天气，道床内的积雪会被列车卷起粘附在外风挡下方，当附着的大块积雪在振动及风力的作用下落时则会激起碎石、冰块飞溅，为此，在车钩的下部设置了外形较为光滑、不易附着冰雪的防雪风挡，以防运行时因为落雪而引起的碎石飞散。,为了预留安装车体间减振器位置，风挡框吊挂变更了固定到车体上的部分,做成考虑到车体间减振器的移位的形状。还有，在M2车位侧位置，从车端的连接线与车体间纵向减振器的位置关系出发，将靠近车钩的风挡框吊挂
15、和车钩基座弹簧箱置于车体长轴方向上的同样位置。为此，大修中将车钩和车钩基座弹簧箱拆卸下来时，需要在这个部位将风挡框吊挂从车体上拆卸下来。为了防止风挡前端部下垂，而设置的下侧的风挡压板，应尽量做短,防止因粘雪而损伤，使其不至于发生下垂。另外，对于下侧压板的安装螺栓的固定方法，为了防止雪害损伤，从下侧插入螺栓，上侧用特殊的螺母(螺母)进行固定。,三、车端管线连接,车端管线连接主要有：列车总风管；列车通信总线连接；制动控制线连接；直流供电母线连接；电路电气设备连接；高压母线连接,1、端部电气连接器端部电气连接器为两组动车间进行通讯信号、控制信号互联互通的装置。在断开状态下，电气连接器固定在密接式车钩
16、上；机械车钩连接前，电气连接器支撑杆则脱卸，机械车钩连接后，电气连接器前伸进行连接。在连接状态下，电气连接器可以相对于密接式车钩晃动。上下左右各5mm，前后10mm。,电气连接器支撑装置,电气连接器在连接时为防水结构；释放时为防尘结构，其前面的罩盖会自动保护连接面。另外，利用行驶时的风力，由结露防止管来防止连接管内部的结露，同时连接面部位内置的加热器也将起到防止结露的作用。电气接触头为可动凹凸面对接式，因允许相互的接触头之间有一定的偏差，所以须有支持装置，但其结构则较简单。接触头的接触电阻至1.5万次时为5m以下（接触头单体）。,电气连接器的连接过程,2、中间电气连接,中间电气连接有两种：单芯
17、电器连接器和车钩连接器2、3号车间和6、7 2、3号车间有主电路配线用单芯连接器；2、3、4号车间和6、7 2、3号车间有接地配线用单芯连接器；各车间有辅助电路配线和直流母线用单芯连接器；各车钩下有网络通信电缆用连接器。,3、空气管开关,列车管开关是自动进行分解列车前断开列车管（MR）回路、连挂列车后连通列车管回路的自动控制装置。空气管开关的结构为：由分并控制盘的继电器接点向2个电磁阀发出“释放”、“连接”的指令，由电磁阀的On/Off来使活塞左右动作，转动凸轮轴，再由与凸轮轴相连的凸轮转动来开闭空气阀，切断MR空气连通管的连通。“释放”的情况下，在切断连通管的连通后保持一定的机械延迟，向锁释
18、放气缸送入空气，使连接器释放。,4、连接切换器,连接切换器是由空气气缸的操作来将电气接点在“分割”、“联挂”位置间切换的装置。,7.3 CRH1动车组车体连接装置,端部采用SCHARFENBERG（沙库）全自动车钩。缓冲装置由中空橡胶弹簧和套筒橡胶垫缓冲器组成，位于车钩钩身与车底架缓冲梁连接处。,自动车钩的待挂、闭锁、解钩状态,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，拉簧处于较大拉伸状态，钩锁连接杆退缩至凸锥体内，钩舌上的钩嘴对着钩头正前方。闭锁状态：相邻两钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔，凸锥将带心轴导杆向后压向棘爪，由卡子释放棘爪。这样，通过拉簧将钩锁按逆时针方向转动到
19、连挂位置，直至钩舌与钩锁（钩板)啮合。当车辆连挂后，锁紧装置会形成一个平行四边形形状，这样可以将牵引荷载均匀地分布在两个钩锁和钩舌拉杆上。解钩状态：解钩时，顺时针转动弹簧加载的钩锁，直至将钩舌从钩锁上释放。当棘爪与带心轴导杆啮合在一起时，保持钩锁的锁定位置。列车分离时，弹簧加载的带心轴导杆和导杆卡子同时向前移动并释放棘爪。车钩锁在拉簧的作用下按逆时针方向转动，直至棘爪与导杆卡子相啮合。车钩锁回至待挂位，再次准备连挂。,CRH1型动车组中间车辆连接采用SCHARFENBERG半永久性车钩。其中一个半永久车钩带有缓冲器，另一个没有。半永久性车钩只能手动完成车钩的连接与分解。车钩采用易分离式连接卡环
20、连接，确保连挂牢固可靠无间隙。车钩可使车辆通过垂向和横向轨道曲线并满足车辆做旋转运动。车钩缓冲装置能当车钩连挂时，空气管路连接自动完成。,半永久性车钩,半永久车钩卡环结构图,半永久性车钩上的缓冲装置包括中空橡胶弹簧阻尼器和钩身与中空橡胶弹簧阻尼器之间的一个预加载变形伸缩管和一个推杆。中空橡胶弹簧，可用于轻型能量吸收。当超出规定的冲击载荷(如在严重冲击或碰撞情况下)时，伸缩管和推杆可以起到吸收能量的作用。推杆压入至伸缩管并将其扩张，将冲击能量转换成形变能量。,救援车钩,救援车钩包括一个SCHARFENBERG车钩头、钩锁铁和一个AAR连接器件。车钩面带有一条宽平边以通过车钩头和AAR钩将压缩和拉
21、伸载荷传输至车体底架中。拉伸载荷通过钩锁铁（钩板、连挂链和中心枢轴）进行传输。连挂时，钩锁铁通过扭矩弹簧转向“连挂”位置。解编时，扭矩弹簧也得到缓解。连挂后，钩锁铁形成一个平行四边形以确保力平衡。,7.4 CRH5动车组车体连接装置,采用瑞典丹纳公司10号车钩，其原理、结构与沙库车钩类似。,缓冲器,CRH5型动车组装用的丹纳自动车钩内设有三种类型缓冲器，分别为液气缓冲器、金属环簧缓冲器和球形橡胶弹性轴承。,液压缓冲器主要由柱塞、缸体、浮动活塞、单向罐阀、节流阻尼环、节流阻尼棒等部分组成，其内部形成两个油腔和一个气腔。浮动活塞将柱塞内腔分隔出油腔和气腔两个腔室。柱塞底座与缸体之间的间隔为另一油室
22、。油腔内充有液压油，气腔充有氮气。在油腔1和油腔2中注满了液压油，在气腔中充有一定初始压强的氮气。液压油与氮气之间通过浮动活塞隔离。,当相邻车辆间发生碰撞时，柱塞即被推入油腔1中，油腔1中的液压油通过节流阻尼环与节流阻尼棒形成的环缝及单向锥阀与柱塞端部形成的锥阀节流孔，流到油腔2中，使得油腔2的油量增大，从而使浮动活塞向左移动，气腔中的氮气被压缩。在冲击过程中，绝大部分动能转变为热能，并由缸体逸散到大气中，只有少量能量转化为油液的液压能，因而气一液缓冲器的能量吸收率比较大。当车辆间的冲击减缓或消失时，被压缩的氮气通过活塞给油腔2的液压油施以压力，并使液压油通过柱塞端部的单向阀流回到油腔1中，柱塞又回到原位。其中，单向锥阏可相对柱塞端部轴向移动，但只在缓冲器被压缩加载时才打开。当缓冲器卸载时，单向锥阀在油腔2的藏压油作用下压紧在柱塞端部的阀座上，锥阀节流孔7被封闭，因此油腔2的液压油只能通过柱塞端部的单向阀流回到油腔1，完成缓冲器的卸载。,
