一種雙月牙型鐵道車擋的設(shè)計

吳學(xué)尚 上海鐵路局合肥工務(wù)段

一種雙月牙型鐵道車擋的設(shè)計

吳學(xué)尚 上海鐵路局合肥工務(wù)段

通過研究國內(nèi)外鐵道車擋設(shè)計結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計出一種雙月牙型鐵道車擋。采用兩個背靠背連接月牙擋身的總體布置方式和車鉤防撞緩沖橡膠的關(guān)鍵部件，提高了鐵道車擋的安全穩(wěn)定性和制動效果，并對其最大制動高度進(jìn)行了理論計算。

車擋；雙月牙；緩沖橡膠；制動高度

1　鐵道車擋的分類和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

在鐵路的盡頭線，設(shè)置了一種保護(hù)性緩沖與止擋的重要安全設(shè)備，稱之為鐵道車擋。其主要功能是吸收火車的動能，把對火車的反作用力降低到到一定數(shù)值內(nèi)，避免因反力過大而損壞火車或火車車鉤，使火車平穩(wěn)地停在軌道盡頭，起到保護(hù)火車進(jìn)而保護(hù)線路和其他設(shè)施安全的作用。國外對鐵道車擋的研究起步較早，對鐵道車擋的研究也比較深入，研制出的鐵道車擋的種類也相對較多，主要有長行程液壓擋車器、高制動力液壓滑移擋車器、固定液壓車擋、庫內(nèi)液壓車擋、高制動力軌道絕緣膠泥緩沖滑移式擋車器等種類。我國對鐵道車擋的研究起步較晚，目前我國廣泛采用的鐵道車擋大體上可分為剛性固定式車擋、滑移式車擋和月牙型車擋。剛性固定式車擋吸收失控車輛的動能極低，所以極易造成車輛損壞或出軌；滑移式擋車器是通過擋車器機(jī)架下安裝的制動摩擦單元與線路基本軌之間的摩擦阻力來消耗失控車輛的動能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易磨損；月牙型車擋結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，體積小巧，安裝維修方便，但制動效果不好，安全性差。

為此，設(shè)計出一種雙月牙型鐵道車擋，可以在保持單月牙型車擋結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，體積小巧，安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，大大改善其安全穩(wěn)定性和制動效果，并可以儲蓄利用太陽能自身發(fā)電，清潔環(huán)保。

2　雙月牙型鐵道車擋的總體結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1雙月牙型鐵道車擋的總體結(jié)構(gòu)

雙月牙型鐵道車擋是由太陽能發(fā)電板、信號提示燈、車鉤防撞緩沖橡膠、車擋支架和月牙擋身組成，如圖1所示。

圖1 雙月牙型鐵道車擋總體結(jié)構(gòu)示意圖

2.2雙月牙型鐵道車擋的工作原理

如圖1所示，當(dāng)火車從鋼軌上開過來時，能在很遠(yuǎn)的地方看到信號提示燈后，司機(jī)可以提前剎車。當(dāng)火車降到一定的速度后，進(jìn)入月牙擋身的范圍后，受到阻力，緩慢停車。信號提示燈的電源由太陽能發(fā)電板提供，按照《鐵路技規(guī)》標(biāo)準(zhǔn)，夜間顯示紅色燈光。

3　雙月牙型鐵道車擋關(guān)鍵部件的設(shè)計

3.1雙月牙型擋身的設(shè)計

雙月牙型鐵道車擋通過在月牙擋身上的螺栓孔和鐵軌直接螺紋連接，保持了單月牙型車擋結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，體積小巧，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，同時克服了單月牙型車擋制動效果不好，安全性差的缺點(diǎn)，通過兩個月牙背靠背連接的方式，構(gòu)成了一個三角形的結(jié)構(gòu)，三角形結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性，從而大大增強(qiáng)了車擋制動效果的穩(wěn)定性和安全性。

3.2車鉤防撞緩沖橡膠的設(shè)計

在車擋支架的橫梁上固定有一塊車鉤防撞緩沖橡膠，它通過受擋車輛的車鉤緩沖器與車鉤防撞緩沖橡膠的相互作用，既可以為火車的最終停穩(wěn)提供一部分阻力，起到二次緩沖制動的作用，也可以保護(hù)火車車鉤不受到撞擊損壞。同時它避免了很多滑移式鐵道車擋采用緩沖彈簧，容易超負(fù)荷使用易損壞的缺點(diǎn)。

4　雙月牙型鐵道車擋有關(guān)參數(shù)的計算

火車在雙月牙型鐵道車擋的作用下降速停車的過程如圖2所示。

圖2 雙月牙型鐵道車擋總體結(jié)構(gòu)示意圖

假設(shè)車廂行駛速度為V，車廂節(jié)數(shù)為N，總重為M，車廂重心離地高度為h，最后一節(jié)車廂重心升高的距離為H，車鉤最大撞擊力為F，忽略摩擦阻力，由上述參數(shù)可以得出：

該車擋的最大制動能量：W=MV2/2=MgH/N

由此可以得出：H=NV2/2 g

參照上海地鐵擋車器的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，已制定出庫外線（5～8）km/h、庫內(nèi)線（3～5）km/h的額定撞擊速度標(biāo)準(zhǔn)。假設(shè)擋車器的額定最大撞擊速度V為5 km/h，車廂總重按10輛編組近似取M為440 t，車廂重心離地高度為h為1.5 m，由上述參數(shù)可以得出：

該車擋的最大制動能量：

W=MV2/2=3819 KJ

該車擋的最大制動高度：

Hmax=H+h=NV2/2g+h=0.96 m+1.5 m=2.46 m

5　結(jié)論

（1）該鐵道車擋采用雙月牙型背靠背連接布置的總體結(jié)構(gòu)，簡單、安全、穩(wěn)定。

（2）該鐵道車擋采用車鉤防撞緩沖橡膠在保證車鉤不被損壞的基礎(chǔ)上還起到二次緩沖制動的作用。

（3）通過公式得出雙月牙型鐵道車擋最大制動高度和火車節(jié)數(shù)、火車運(yùn)行速度有關(guān)，代入實(shí)際參數(shù)，初步計算出該車擋的最大制動能量和最大制動高度。

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責(zé)任編輯：王 華

來稿日期：2016-02-04