常見車鉤檢修故障原因分析及改進

付翔 王梓洋 牛海瑞 洪江偉 徐嘯 常恒

摘要 車鉤作為車輛之間連掛的重要組成部分，是保障列車的運行安全性、平穩性及旅客乘坐舒適性的關鍵設備。該文主要分析了高速動車組列車車鉤（以歐式10型車鉤為例）和鐵路貨運列車車鉤（以貨車主型車鉤13型車鉤為例）的基本結構及檢修現狀，對檢修過程中發現的故障進行總結和分類，并對故障發生的原因進行簡要分析。為降低該部分故障率。提高車鉤檢修效率，提出了采用多功能智能化可轉換車鉤檢測裝置的方案來滿足面對不同車鉤檢修的鐵路局的需求。

關鍵詞 智能化;車鉤檢測;可切換;多功能

中圖分類號 U270.34 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）02-0074-03

0 引言

隨著我國“八縱八橫”高速鐵路網的逐步完善，客貨分流的運輸構架基本搭建，鐵路運營里程進一步擴大，高速客運和重載貨運作為鐵路發展的兩個重要方向，對于車鉤緩沖裝置的技術要求日益提高。車鉤作為保障列車的運行安全性、平穩性及旅客乘坐舒適性的關鍵設備，主要用于實現機車和車輛、車輛與車輛間連掛、牽引力、制動力及沖擊力的傳遞，并使車輛之間保持一定的距離。但因該部位不規則，且關鍵部位鉤舌位置較為隱蔽，不易檢修，因此發生故障較為普遍。該文通過對目前動車組及重載列車車鉤的故障進行統計分析，提出采用一種多功能智能化可轉換車鉤檢測裝置的方案，以提高檢修效率，降低該部位故障率[1]。

1 歐式10型車鉤和13型鐵路貨車車鉤的基本情況概述及檢修現狀

我國的CRH5型動車組自動車鉤采用丹納10號車鉤系統，即歐式10型車鉤，一款由瑞典丹納公司生產的密接式車鉤緩沖裝置。丹納10號車鉤系統結構復雜。具體結構及技術參數如圖1、表1所示。

目前中國貨車用主型車鉤是13型車鉤，該型車鉤使用及檢修現狀，幾乎代表了中國鐵路貨運貨車車鉤的現狀。13型鐵路貨車車鉤研制成功于20世紀60年代，并于70年代初期首次在貨物車輛上應用，從首次應用至今也進行了多次改進[2]。從最初的ZG25的普通碳素鑄鋼制造而成，到1996年推廣應用的C級鋼，02年在新造貨車上推廣使用的13A型，2007年在60噸級貨車上大范圍應用的E級鋼13B型，此車鉤焊裝的磨耗板的材質為27SiMn。

近年來車鉤故障引發的事故時有發生，車鉤檢修作業面臨的壓力劇增。如何才能提高車鉤檢修過程中的檢修效率、縮短車鉤檢修時間、提升檢修質量是十分重要的現實問題。

目前現場車鉤檢測大多依靠人力，工人對車鉤裝置只進行初步的簡單測試，科學性及可靠性不高。例如在車鉤檢測時，車鉤上的兩端風管壓力沒有進行具體的壓力測試，只是人為的憑經驗估算。當前貨運列車、普通客運列車、動車組列車的車鉤故障種類繁多，且由于很多站段配備不止一種車型，在面對多車型同時檢修的情況時，不同類型車鉤切換過程繁瑣，效率低下，且具有一定的安全隱患。

2 歐式10型車鉤常見故障

我國高速鐵路使用最普遍的為10型車鉤，10型車鉤連掛包括三個方面的連接，車鉤機械連接、氣路連接貫通和電氣連接。工人檢測車鉤工況及連掛狀態也從這三個方面著手檢測[3]。

歐式10型車鉤在運用過程中經常出現車鉤裝置漏風、車鉤部件磨損、變形、裂紋、車鉤主軸卡滯、重聯端車鉤有異音、解編作業時機械車鉤不動作、解鉤裝置失效等問題。

某動車段CRH5動車組自動車鉤2015至2021年共發生651起車鉤故障。其中重聯端車鉤漏風發生56起，電氣車鉤氣控單元漏風發生73起，車鉤開閉機構氣控裝置漏風48起，開閉機構單向節流閥漏風發生27起，電氣車鉤推進氣缸漏風發生33起。車鉤部件裂紋、變形、磨耗、脫落發生67起，車鉤指針歪斜發生46起，限位開關腐蝕、磨損、斷裂發生53起，自動車鉤主軸卡滯發生78起，手動解鉤裝置故障發生64起，機械車鉤不動作故障發生56起，重聯端車鉤有異音發生34起，其他故障16起。

3 13型鐵路貨車車鉤常見故障

13型貨車車鉤常見故障為鉤體故障、鉤舌故障、車鉤鉤身磨耗板開焊、裂紋等故障。

3.1 鉤體常見故障

鉤體的裂紋、變形及磨耗故障：

（1）鉤體裂紋多發生部件連接處，車鉤承受較大壓力處。

（2）鉤體變形包括鉤身彎曲、鉤耳變形和鉤腕外漲三種形式。其原因大多是由于車輛行駛時過大沖擊造成的，尤其是當貨物車輛運行及掛車作業時沖擊顯著。當鉤身彎曲程度較大時，易造成鉤舌及鉤耳的裂紋。鉤腕外漲，將引起車鉤閉鎖位尺寸超限，無法緊密控制對方鉤舌，嚴重時造成車鉤斷裂，引發車鉤分離事故[5]。

（3）鉤耳孔及鉤身與托板的接觸處極易磨耗，其次鉤鎖腔內防跳臺處及鉤鎖腔側壁，鉤尾側面、端面也存在磨耗現象。例如，當鉤鎖腔內防跳臺磨耗后，將導致車鉤喪失防跳作用。鉤身與托板、鉤尾框接觸磨耗痕跡過大將導致緩沖器失效。

3.2 鉤舌常見故障

3.2.1 鉤舌的磨耗，裂紋故障

鉤舌內側面的上、下彎角處多發生裂紋故障，其他經常發生裂紋的部位為鉤舌銷孔、牽引及沖擊突緣的根部。

鉤舌內側面在運用時容易發生磨耗現象，從實際的大量檢修中發現磨耗量較大部位為鉤舌下部，因為車鉤鉤頭自重較大，再加上車鉤托梁存在彎曲情況，鉤頭下垂導致鉤舌下部磨耗量增大[5]。

3.2.2 鉤舌銷常見故障

鉤舌銷在運行中極其容易發生磨耗、彎曲、裂紋嚴重者乃至斷裂。一旦發生斷裂將會使得車鉤緩沖裝置失去原有功能，引發鉤舌斜及發生列車脫鉤等重大事故。

3.3 車鉤鉤身磨耗板開焊、裂紋

2018年4月某機務段檢修了455套13型車鉤，其中有414套車鉤鉤身磨耗板存在故障，故障率約為90.9%，具體數據結果如表2所示。

3.4 故障原因分析

（1）貨運列車運行的地區范圍大，地區間的氣候差異顯著，這就使得車鉤在實際運行中的運用條件惡劣，雨雪天氣、風沙等的侵襲、腐蝕和磨損使得車鉤極易發生配件磨耗、變形、斷裂等損傷，造成配件的使用壽命低。

（2）貨車列車有載重量大、列車編組較長、速度較快的特點，車鉤在實際車輛運行中會承受很大的縱向、橫向沖擊力，可能會對車鉤相應配件造成嚴重損傷[6]。

（3）貨運列車在運行線路中會經過曲線、坡道，而且由于不同地區的鐵路路基、軌道等的技術要求不同，列車在通過時，相鄰車輛在高度及水平方向的相對位置的配合發生改變，造成相鄰鉤舌間的磨耗。車鉤緩沖裝置在貨車車輛正常運行時鉤托梁與鉤身磨耗板之間存在著垂直方向的沖擊振動，容易引發磨耗板焊縫處開焊、裂紋故障。

4 關于智能化可轉換車鉤檢測裝置設計方案及結構

針對現有的客貨運主型車鉤的常見故障及故障原因，該文綜合了現有的車鉤檢測檢修工具，基于智能化、使用方便快捷設計了一款智能化可轉換多功能車鉤檢測車來代替現有的人工檢測工具。該檢測車有三個組成部分，檢測車車身主體、檢測車前端搭載的多功能車鉤切換裝置以及兩者間的連接裝置。模塊化分析，智能化可切換多功能車鉤檢測車主要分為五個模塊，連接定位模塊、風壓檢測模塊、車鉤連掛動作觸發壓力檢測、車鉤探傷與掃描模塊、數據處理模塊。

4.1 連接定位模塊

檢測車鉤與待測車鉤間的車鉤連掛前的定位依靠兩部分，一是通過兩個柱銷式風壓傳感器插入兩主風道中，實現車鉤定位;二是通過檢測車轉軸上搭載的電磁裝置實現轉換車鉤后的定位。

4.2 風壓檢測模塊

風壓檢測采用柱銷式風壓傳感器，在輔助車鉤連掛定位的同時，能精確測量出風壓數值。傳感器外部設有橡膠圈，緊密貼合主風道口，實現風道密封，充分保證氣密性[7]。在鉤鎖連桿連掛動作完成后，主風道通風，柱銷式風壓傳感器工作，并將具體數值顯示并記錄。

4.3 車鉤連掛動作觸發壓力檢測模塊

采用步進電機帶動推桿，觸發車鉤連掛動作。壓力傳感器裝設于推桿的頭部，檢測推桿施加在頂塊上的壓力[8]。一旦鉤鎖連桿動作，推桿立即停止運動。

4.4 車鉤探傷與掃描模塊

檢測車鉤后部連接滑軌，滑軌設在小車內部檢修區域的兩側，常規狀態下，多功能車鉤切換裝置位于滑軌最外側位置并固定，待連掛動作完成后滑軌固定解除，小車向前移動使已經連掛的兩車鉤到達小車內部設有超聲波探傷裝置、掃描儀的檢測區域后，滑軌在最內部進行固定，然后開始車鉤部件探傷及掃描作業，對車鉤工況進行全方位檢測（如圖2）。

4.5 數據處理模塊

檢測車控制臺上搭載森克SK-34A微型計算機，每一次每一種類型的車鉤的檢測數據分門別類的存儲于該計算機的存儲器內，建立數據庫。計算機智能分析檢測數據，找出車鉤故障的通性和差異，作為資料供工人分析與學習。

5 結語

該文以歐式10型和13型鐵路貨車車鉤為例，結合我國現階段車鉤檢修的技術規范和檢修現狀，對車鉤常見故障進行了深入研究與分析，提出了一款智能化可切換多功能車鉤檢測裝置。目前很多站段配備不止一種車型，在面對多車型同時檢修的情況時，不同類型車鉤切換過程繁瑣，效率低下。而該裝置可以提高現有車鉤的檢測技術水平，改善檢修現狀，實現檢測不同型車鉤時的快速切換，不用頻繁更換和搬運檢測設備，提高效率，同時能更加科學化、智能化的檢測車鉤工況。對于保障鐵路車輛安全運行有重大意義。

參考文獻

[1]牛德福，沈鵬飛.13號車鉤故障的調查與分析[J].煤礦現代化，2008（4）：42+69.

[2]張秦平.13型鐵路貨車車鉤鉤身磨耗板開焊故障調研與改進建議[J].現代工業經濟和信息化，2017（18）：88-89.

[3]邵春來，趙迎軍，鄭奇慧，等.13號車鉤分離故障的調查與分析[J].鐵道車輛，2002（2）：35-36.

[4]呂林喜.13號車鉤裝置常見故障的分析[J].上海鐵道科技，2009（1）：31-32+34.

[5]徐永孝.貨車13#車鉤自動分離的原因及措施[J].內蒙古科技與經濟，2006（24）：141-142.

[6]曹楚君.CRH3動車組自動車鉤結構與檢修工藝[J].科技風，2019（34）：145.

[7]暴長春.CRH2型動車組用密接式車鉤和緩沖器四級檢修方案分析[J].機電信息，2014（3）：50-51.

[8]李瑞淳.動車組車鉤緩沖裝置統型研究[J].城市軌道交通研究，2013（8）：64-69.