地铁车辆过渡车钩的应用技术研究

地铁车辆过渡车钩的应用技术研究

刘延朝林泽南

福州地铁集团有限公司运营事业部，福建 福州 350000

摘要：随着国家对城市交通建设投入力度的逐渐增大，国内地铁车辆段建设数量、改建、扩建等工程也随之增多。本文主要对地铁车辆过渡车钩的应用技术进行研究下，详情如下。地铁车钩系由连挂式系统、缓冲吸能系统及吊挂装置三者组成，并垂直安装连接于地铁车体底架中的牵引梁内，是连接地铁车辆最重要的结构部件之一，可以用于连接地铁列车及各地铁车辆系统，并使车辆之间保持一定安全距离，实现各车辆之间的机械、电路和气路之间的稳定连接，其还同时能够迅速传递速度和质量缓和铁路列车系统在轨道运行状态中产生强烈的垂直纵向力场或径向冲击力。

关键词：地铁车辆；过渡车钩；应用技术

引言

随着城市轨道交通的快速发展，地铁线路开通得越来越多，业主对于车辆的使用及维护要求越来越高。通过对不同地铁公司反馈问题的总结，发现业主反馈比较普遍的问题是日常调车困难。

1地铁车辆端部吸能装置碰撞仿真分析

在有限元模型中,车钩缓冲装置使用六自由度离散梁单元、球铰和圆柱铰来模拟车钩的点头、摇头和转动以及相应自由度的限位,通过材料(MAT_GENERAL_NONLINEAR_6DOF_DISCRETE_BEAM)分别输入压溃管和缓冲器的设计加载卸载曲线模拟车钩缓冲装置的吸能过程。通过对地铁车辆端部吸能装置组合碰撞仿真分析,得出如下结论:(1)碰撞过程中,端部吸能装置组合都发生了显著地压缩变形吸能;(2)碰撞过程中,初始动能逐渐转化为内能,导致初速度由25km/h逐渐降为0,后续反向加速到1.5km/h左右保持稳定;(3)碰撞过程中,各吸能部件的碰撞接触力基本符合部件耐撞性设计要求;(4)碰撞过程中,能量变化符合碰撞工况实际情况,且初始动能主要被端部吸能装置吸收,满足地铁车辆端部吸能需求。综上所述,地铁车辆端部吸能装置组合满足地铁车辆耐撞性能要求。

2采用气液缓冲器吸收高速连挂能量

目前，在轨道交通车辆上常用的缓冲器主要有胶泥缓冲器和气液缓冲器2种。从应用方面看，胶泥缓冲器和气液缓冲器在钩缓系统上均有成熟的应用经验。尤其是气液缓冲器已有近30年的历史，在地铁车辆中大量应用。从使用维护成本方面看，胶泥缓冲器的介质为流体长链聚合物，聚合物性能与油液相比稳定性较差，并且受温度影响较大，容易泄漏。泄漏后需返厂更换，后期维护成本较高。使用6年后需更换胶体。而采用气液缓冲器，仅需在使用10年~12年大修时更换气体、油质及密封件。气液缓冲器大修所用时间约1周~2周，大修成本低。虽然胶泥缓冲器和气液缓冲器均有成熟的应用经验。但是，与胶泥缓冲器相比，气液缓冲器的能量吸收能力要高15%~20%。另外，某轨道交通3号线及12号线均为4+4编组列车，在AW0载荷列车救援AW3载荷故障列车连挂界面经变坡点时，突然施加紧急制动，在不降低牵引力和制动力的情况下，为保障车钩拉伸和屈服强度大于救援时产生的车钩拉力，以及满足连挂速度较高的要求，选用气液缓冲器+摩擦簧的缓冲器配置方案。

3采取必要的保护措施和试验保证可靠性

电钩应设置封盖，以保护触头，免受灰尘、水、机械损坏，防止意外接触；2个连挂电动车钩钩头密封框的密封接触区，应防尘、防水，防止触头的机械损坏，防止意外接触；防水密封等级应提高为IP55/56。考虑到地铁列车为无人驾驶模式，配置车钩及电钩连挂状态检测装置。通过传感器检测机械钩头连挂状态，通过电钩特定的3对触点检测电钩状态。为适应重联运行列车频繁连挂、解钩的要求，提高车钩连接的可靠性，对车钩连挂和拉/压疲劳强度开展试验，保证车钩在全寿命周期内高频连挂的可靠性，确定车钩相关受力部件适宜的维修更换时间。除此之外，对车钩电气触点还应进行连挂次数试验，确保其可靠性。

4全自动车钩缓冲装置

全自动车钩缓冲装置主要由330型密接式机械车钩(连挂机构)、弹性胶泥缓冲器、常闭式风路连接器、带有动作触发指示标识的膨胀式压溃管、下置式的电气连接器(电气车钩)、钩尾座安装吊挂装置、拉断式螺栓(过载保护机构)、高度调节装置(橡胶支撑)、气动水平对中机构等部分组成。机械车钩采用330型密接连杆式车钩，实现列车全自动车钩缓冲装置之间自动机械连挂与分解、自动气路连接与分解、自动电路连接分解的功能，并可手动完成上述功能的连接与分解，从而满足客户自动或手动解钩作业要求。能量吸收装置主要由可恢复的弹性胶泥缓冲器和不可恢复的膨胀式压溃管两部分组成，钩身装置中的弹性胶泥缓冲器吸收低于一定程度的载荷(正常使用过程中的冲击能量)，此时不会损坏车体和车钩;当钩身装置中的弹性胶泥缓冲器吸能饱和时，将触发安装在车钩拉杆上的膨胀式压溃管，使其产生径向膨胀变形和摩擦生热等方式，以吸收残余的冲击载荷，如果产生的冲击能量超出车钩自身弹性胶泥缓冲器和膨胀式压溃管的吸收极限，此时车钩受到的纵向冲击力达到过载保护机构的动作触发力时，4个螺栓将被拉断，全自动车钩缓冲装置将沿着车体底架退钩孔进行退钩动作，使安装在车体底架端梁两侧的防爬器啮合，防爬器和司机室变形区参与吸能，从而避免车钩纵向冲击力直接作用在刚性区域，有效保护车上乘客和车辆设备。

5基于工作安全分析法的地铁电客车自动折返模式

这种方法主要分析和确定运行活动中的安全隐患，将列车运行风险控制到最低。通常来讲，这种方法会应用在控制房或工作现场。在处理大型或复杂的任务时，初始化的工作安全分析法可以在办公室中进行桌面训练，需要交给熟悉现场环境、并且具备丰富经验的员工处理。具体步骤涉及以下几点：第一，在实施作业任务时，要先组建专业团队，而后掌握实践工作中的重要内容，将有关信息数据准确记录在表格中。一般情况下，每小组成员三到四个人，必须要具备丰富的工作经验，其中有一人要了解作业区域和生产流程设备，有一人主要负责作业小组成员，还有一人要重视工作期间的安全管理。第二，在实施作业任务的过程中，要严格按照规定要求审查所有环节，分析其中潜在的问题并列出相应的危害。小组成员可以安排专业人员针对具体作业任务制定危险检查清单。第三，对现有控制策略的有效性进行评估分析，要进一步加强控制策略的危害研究，提高控制策略的应用价值。同时，在完成审查工作后，安全主管或协调人员要将所有已经识别的控制策略，完善记录在安全分析工作表格中，其中涉及执行人、负责人、控制要求、作业危害等。第四，安全主管或协调人员要将所有与工作安全分析有关的文件存档，假设某项作业任务以后还会继续进行，那么可以结合信息技术构建相应的数据库，从而方便后续审查和借鉴。第五，在监督作业任务时，要保证作业安全分析表和申请表存放在一起。

结语

随着国内轨道交通技术水平的全面提升，实现调车作业的方式也在增加，工程车辆安装自动车钩的方式逐渐被地铁公司采纳，在今后国内地铁车钩标准化工作的开展下，该方式也将被更多业主接受。

参考文献

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