地鐵列車自動車鉤解鉤原理分析

摘 要：本文通過對南京地鐵2號線列車自動車鉤各部件及原理的介紹及分析，明確了地鐵列車自動車鉤在連掛和解鉤時的工作原理，了解了自動車鉤在列車正線救援時的作用，提高了地鐵列車正線故障連掛救援時的應急處理能力。

關鍵詞：地鐵;車輛;自動車鉤;解鉤

中圖分類號： U270.34

引言

南京地鐵2號線列車采用上海福伊特驅動技術系統公司生產的Scharfenberg自動車鉤，車鉤頭型號為35型車鉤頭。自動車鉤及半自動車鉤的連掛和解鉤主要通過車鉤頭及其附屬電氣裝置的動作來完成，設計上要求自動車鉤車鉤頭之間可實現電氣和機械上的互相連掛和自動解鉤。

1.自動車鉤功能描述

Scharfenberg自動車鉤結構及主要部件如圖1所示，即便車輛連掛時存在水平及垂直方向的誤差，也可在無需人工協助的情況下完成連掛車輛之間電路和氣路自動連掛和解鉤。

解鉤操作既可通過駕駛室解鉤按鈕自動實現，也可在軌道旁使用手動解鉤桿手動實現。解鉤操作完成后，車鉤會再次進入準備連掛狀態。

2.自動車鉤車鉤頭介紹

Scharfenberg 自動車鉤配套35型車鉤頭，其主要結構及部件如圖2所示，車鉤頭主要由車鉤頭外殼、車鉤鎖及手動解鉤桿組成。

2.1.車鉤頭外殼

車鉤頭外殼前端輪廓較特殊，該輪廓包括凸錐面和凹錐面，決定了車鉤鎖垂直、水平方向以及角度偏移的連掛范圍。在車鉤表面一側，采用導向桿及側向延伸大幅增大偏差連掛范圍。

2.2.車鉤鎖

車鉤鎖位于車鉤頭外殼內部，可以中心樞軸位中心旋轉。如圖2所示，車鉤鎖由鉤舌（1）、鉤板（4）、中心樞軸（5）和拉伸彈簧（6）構成。車鉤鎖確保兩車鉤之間的機械連接，牽引力經過車鉤鎖進行傳遞，車鉤端面可傳輸部分緩沖力，牽引及緩沖載荷從車鉤傳送到對應列車司機室下方底架內。車鉤鎖有以下三種工作狀態：

●準備連掛狀態

如圖3所示，鉤舌腹板靠近于凸錐邊緣。棘爪克服拉伸彈簧的拉力使車鉤鎖保持在鉤板的擋塊位置并將其鎖定就位。棘爪高出車鉤頭外殼側面，它與風鉤相嚙合。

●連掛狀態

如圖4所示，當車鉤表面配合時，凸錐沉到對應側車鉤的凹錐內部，并向后將彈簧卡子壓在已經釋放的棘爪上，通過拉伸彈簧的拉力作用將鉤鎖逆時針轉動到連掛位置，直至鉤舌與鉤板嚙合，此時，鉤板被壓向車鉤頭外殼內的擋板。

當車廂連掛后，相互配合的車鉤鎖緊裝置會形成一個簡單的平行四桿機構，能夠將牽引力均勻地分布在兩個鉤鎖裝置上。車鉤鎖只承受拉伸載荷的影響，載荷通過平行四桿機構能夠均勻地分布到兩個鉤舌上。

●解鉤狀態

如圖5所示，解鉤時，車鉤鎖克服拉伸彈簧的拉力作用順時針方向轉動，直至將連桿從鉤板槽中釋放出來，當棘爪與卡子嚙合在一起時，保持車鉤鎖解鉤狀態的位置。

列車分離時，彈簧加載卡子向前移動并釋放棘爪，鉤板在拉簧的拉力作用下轉動將連桿壓到凸錐邊緣，直至棘爪與風鉤前端嚙合，拉簧被拉緊，車鉤鎖再次進入準備連掛狀態，如圖3所示。

2.3.手動解鉤桿

在緊急情況下司機或專業技術人員也可通過自動車鉤上的手動解鉤桿將車鉤鎖從連掛狀態手動旋轉到解鉤狀態，使車鉤鎖打開釋放鉤舌完成解鉤操作。

如圖6所示，手動解鉤繁位于車鉤頭底部中心樞軸位置，用于手動執行解除兩個已連掛車鉤的操作。

3.自動解鉤原理

3.1.自動解鉤裝置

自動解鉤裝置核心部件就是解鉤氣缸（如圖7所示），位于車鉤頭外殼內部。解鉤裝置的作用是通過活塞桿延伸推動使鉤鎖旋轉，將車鉤鎖從連掛狀態轉到解鉤狀態。

通常情況下，任意兩輛車輛都可以進行自動解鉤，解除車鉤鎖裝置鎖緊狀態，可以從司機室啟動解鉤按鈕，通過將壓縮空氣傳送到車鉤頭內的解鉤氣缸中，推動解鉤氣缸活塞桿向前移動，使車鉤鎖鉤板轉動以釋放鉤舌，將車鉤鎖從連掛狀態轉到解鉤狀態。

3.2.自動解鉤原理簡述

如圖8所示，自動解鉤時，司機給出解鉤信號時，控制解鉤電磁閥動作通過壓縮對解鉤管路加壓，將解鉤汽缸的柱塞朝鉤板方向按壓，并將車鉤鎖轉到已解鉤位置。同時，被連掛車的車鉤和和解鉤汽缸也通過解鉤管加壓。

3.3.連掛與解鉤分析

結合自動解鉤原理分析列車連掛和解鉤時各個狀態如下：

列車準備連掛時狀態，如圖9所示。

此時，二位五通閥動作將壓縮空氣導入氣缸，保持電動車鉤頭位于縮回位置，氣動對中裝置激活，解鉤管被減壓。

●列車連掛時狀態，如圖10所示，

此時，車鉤鎖轉入連掛位置，二位五通閥動作將壓縮空氣直接導入氣缸使電動車鉤頭向前移動，同時停用氣動對中裝置并減壓，解鉤管路的兩個風管接頭通過車鉤表面連接頭對接，但壓縮空氣均排空。

●列車解鉤時，救援列車解鉤裝置被啟動，解鉤氣缸將車鉤鎖旋轉至其解鉤狀態。

此時，控制裝置啟動二位五通閥將壓縮空氣導入氣缸，使得電動車鉤頭縮回并保持在縮回位置，同時氣動對中裝置激活，解鉤管的風管接頭被連接到車鉤表面上，并引導壓縮空氣。

救援車司機在司機室觸發解鉤按鈕，控制解鉤電磁閥動作，對解鉤管充氣加壓，將解氣缸的柱塞朝鉤板方向按壓，并將車鉤鎖轉到已解鉤位置。同時，被救援列車解鉤汽缸可以通過連掛后的解鉤氣管充氣加壓，將自身解鉤汽缸的柱塞朝鉤板方向按壓，并將車鉤鎖轉到已解鉤位置。

此外，被救援列車解鉤電磁閥未動作，解鉤管路的部分壓縮空氣通過其解鉤電磁閥排氣孔排出。

4.結論

綜上所述，地鐵列車自動車鉤的連掛主要是通過其中的車鉤頭之間相互配合進行連掛，通過車鉤鎖鎖緊裝置將牽引力均勻地分布在兩個鉤鎖裝置上，確保了連掛后的可靠性。解鉤時，即可以通過解鉤按鈕觸發解鉤電磁閥動作，使解鉤氣缸動作將車鉤鎖轉到解鎖狀態，也可以在車下通過轉動車鉤下方的手動解鉤桿解鎖車鉤鎖，將已連掛車鉤頭之間的車鉤進行解鎖。通過對自動車鉤連掛和解鉤原理的了解，即提高了列車正線連掛和解鉤的效率，也提升了列車正線運營過程中發生故障需要救援時的應急處理能力。

參考文獻

[1]曾青中，韓增益.城市軌道交通車輛[M].成都：西南交通大學出版社，2016：160-162.

[2]南京地鐵運營有限責任公司.南京地鐵2號線車輛維護手冊[Z].南京：南京地鐵運營有限責任公司，2009.

[3]福伊特驅動技術系統有限公司.自動車鉤用戶手冊[Z].上海：福伊特驅動技術系統有限公司，2008.

作者簡介：

張興龍，1989年，男，工程師。