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1、,动车组车端连接装置,第五章,中南大学交通运输工程学院,LOGO,1,Contents,03-17,18-63,64-73,74-75,5.1 概述,5.2 CRH2动车组车钩装置,5.3 CRH1动车组车钩装置,5.4 CRH5动车组车钩装置,Contents,LOGO,2,LOGO,*,第五章,5.1 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。,3,LOGO,*,5.1 概述,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,4,LOGO,*,5.1 概述
2、,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及风管连接装置,5,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,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。,1.车钩分类,6,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,动车组普遍采用密接式车钩缓冲装置。密接式车钩缓冲装置具有以下特征：车钩能够实现自动连挂和分解，并备有相应手动功能。具有电路、气路自动连接或手动整体连接功能。具有足够的强度和
3、刚度。缓冲器应该适应高速列车动力学的需要。满足列车减重的需要。能满足不同车钩之间连挂需要。现有25T客车亦用密接车钩。,1.车钩分类,7,主要用来缓和列车在运行过程中，由于启动、制动、调车作业时车辆相互碰撞引起的纵向冲击和振动，从而减轻对车体结构的破坏作用，提高列车运行的平稳性。,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,2.缓冲器,8,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,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。,2.1缓冲器
4、分类,9,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,行程：缓冲器受力后产生的最大变形量。此时弹性元件处于全压缩状态，外力增加，变形量不再增加。最大作用力：最大作用力是缓冲器产生最大变形量时所对应的作用外力，缓冲器的最大作用力要比车体容许的载荷要小，否则发生超限载荷时，车体将发生永久变形而损坏。动车组缓冲器的最大作用力通常为600800kN容量：指缓冲器在全压缩或全拉伸过程中，作用力在其行程上所做的功的总和。能量吸收率：缓冲器在全压缩或者全拉伸过程中，被阻尼所消耗的能量与缓冲器容量之比。,2.2缓冲器主要参数,10,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,橡胶缓
5、冲器分为平面拉压型缓冲器和剪切型缓冲器；平面拉压型缓冲器：缓冲作用主要通过压缩和拉伸橡胶板，让橡胶板内的橡胶分子互相摩擦生热而消耗能量；橡胶的可压缩性比较小，橡胶以压缩或拉伸方式施力时，其变形量不大，缓冲效果较差。剪切型缓冲器：由橡胶的剪切变形过程吸收能量。剪切位移较大，且变形是双向的，能很好的吸收车辆之间数量较多且作用时间短暂的纵向冲击，提高乘坐舒适性。,2.3橡胶缓冲器,11,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,组成：柱塞、缸体、浮动活塞、单向锥阀、节流阻尼环、节流阻尼棒；优势：较大的能量吸收率。气液缓冲器是靠高压氮气和液压油的组合来起缓冲作用的，这种缓冲器在受到较小
6、冲击时，压缩气腔也起到一定的缓冲吸能作用，这种吸能装置在车钩中一般不与环弹簧和橡胶关节一起使用。,2.4气液缓冲器,12,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,液压缓冲器主要是一个装有高粘度液压油的缸筒，里面有一个装有小孔的活塞，由于油的粘度很高，车钩在正常工作时，油不会通过小孔，缓冲器可以承受纵向力。当车钩受到较高速度的冲击时，油通过活塞上的小孔进入活塞另一侧的油腔，将冲击能量转为成热能。,2.5液压缓冲器,13,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,加载曲线下面积即为缓冲器容量，容量相等，气-液缓冲器的最大阻抗力最小；加载曲线和卸载曲线包围的面积为能
7、量吸收率，气-液缓冲器几乎把全部能量吸收。,2.6缓冲器特性曲线,14,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,针对高速动车组运行的特殊性，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。,3.风挡,15,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,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
8、，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。,3.风挡高速动车组风挡主要类型,16,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,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。,3.风挡高速动车组风挡主要类型,17,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置
9、的分类及特点,全波纹气密式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，金属框两侧有连接螺栓施加密封。,3.风挡高速动车组风挡主要类型,18,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,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。,4.车端阻尼装置,19,LOG
10、O,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,4.车端阻尼装置,20,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,4.车端阻尼装置,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。,21,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,4.车端阻尼装置,装有车
11、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。,22,LOGO,*,5.1 概述,三、车端连接装置的分类及特点,4.车端阻尼装置,23,LOGO,*,第五章,5.2 CRH2动车组车钩装置,24,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,CRH2动车组车端连接装置主要有：密接式车钩缓冲器风挡空气、电气连接设施
12、,25,LOGO,*,5.2 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。,26,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,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,27,LOGO,*,5.2 CRH2动车
13、组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,28,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,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。,29,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,自动车钩结构及工作原理,30,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,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；解钩过程。,31,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、
14、密接式车钩,1.端部连接,连挂准备。自动车钩连挂前的准备状态如下图所示，此时，解钩杆、钩舌和弹簧均处于自然状态。,32,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,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。,33,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,连挂过程。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。,34,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式
15、车钩,1.端部连接,连挂过程。钩头完全进入钩舌腔内的同时，弹簧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,35,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,连挂过程。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。,36,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,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
16、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,37,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,解钩过程,38,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,解钩过程 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，同时拉动钩舌回到自然连挂位置。,39,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,1.端部连接,缓冲器：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
17、。此类缓冲器制造简单、安装方便。,40,41,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,2.中间连接车钩,42,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,2.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,43,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩
18、,3.过渡车钩,1）概要过渡车钩是在救援和回送时与装有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。,44,45,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,3.过渡车钩,2）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。,46,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,一、密接式车钩,3.过渡车钩,3）构造此过渡车钩为
19、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,47,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,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，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。,48,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。,49,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,二、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,50,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,二、风挡
20、,1.外风挡,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。,51,52,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,二、风挡,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，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
21、板有可能妨碍人员通行，故在其上部设有搭板。,53,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,二、风挡,2.内风挡,54,55,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,二、风挡,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。,56,57,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,二、风挡,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
22、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。,58,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,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,59,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,三、车端管线连接,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
23、连接器可以相对于密接式车钩晃动。上下左右各5mm，前后10mm。,60,电气连接器支撑装置,61,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,三、车端管线连接,1.端部电气连接器,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）。,62,63,电气连接器的连接过程,64,LOGO,*,5.2 CRH2
24、动车组车钩装置,三、车端管线连接,2.中间电气连接,中间电气连接有两种：单芯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。,65,66,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,三、车端管线连接,2.中间电气连接,中间电气连接有两种：单芯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
25、器；各车钩下有网络通信电缆用连接器。,67,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,三、车端管线连接,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，向锁释放气缸送入空气，使连接器释放。,68,LOGO,*,5.2 CRH2动车组车钩装置,三、车端管线连接,4.切换连接器,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。,69,谢谢观看！,中南大学交通运输工程学院,LOGO,70,
