淺談動車組前端開閉機構研究與設計

孫光奇

【摘要】在我國社會經濟不斷發展的同時，我國軌道交通系統也得到了長足而快速的發展，高速動車組業已成為人們出行的重要交通工具。本文擬對動車組前端開閉機構進行分析研究，以期為改進動車組運行品質提供有價值的參考。

【關鍵詞】動車組；前端開閉機構；技術設計

一、動車組前端開閉機構概述

（一）前端開閉機構的基本概況

動車組前端開閉機構，位于編組列車的前部，主要采取自動化運行的方式。在動車正常運行期間，前端開閉機構始終處于關閉的狀態，對動車組前端自動車鉤起到安全保障的作用，同時還與車頭匹配，已達到最佳的空氣動力學外形，從而有效降低運行中的風阻和噪音。當兩列動車進行連掛，或者一列動車因故障而被牽引救援時，前端開閉機構就會打開，以便兩車鉤進行連掛操作，完成兩列車的連掛。

（二）前端開閉機構的組成部分

動車組前端開閉機構主要由四個部分組成，分別為機架組成，起開合作用的兩扇旋轉艙門，以及電路、氣路兩組系統。前端開閉機構通常由動車司機進行直接操控，其開關位于司機室操縱臺，系半自動化控制模式。正常情況下，前端開閉機構通過電路系統控制電磁閥開閉實現對氣缸供氣，通過設計的機械結構將氣缸的伸長縮短動作轉化為活動艙門的旋轉來實現開閉機構的打開及關閉動作。左右旋轉艙門直接安裝到機架組成的轉臂上，與機架組成、電路系統組成、氣路系統組成一同安裝在車體的預留接口上。如果動車因故障或者其他原因失去動力，則可以借助專用工具，采取手動開啟或關閉方式對前端開閉機構進行操作。

（三）前端開閉機構的安裝設計

前端開閉機構并不是一件獨立的動車組零部件，而是依附在動車的車體頭罩部位，因此需要與頭罩進行統一裝配，從而使動車的功能性、美觀性、安全性等各項參數指標達到最佳狀態。其中，前端開閉機構的艙門不能采取推拉式，而要設計成前后、上下、左右以及平面旋轉的開閉方式，使艙門與車體的頭罩之間保證合理間隙，既有利于艙門的方向微調設置，也避免間隙過大影響列車外觀質量。在艙門上通常需要配備一段可以微調的轉臂，通過調節轉臂長短的方式實現對艙門旋轉角度的調整，從而大幅提升安裝調節的便捷程度。

二、前端開閉機構的具體功能

（一）控制的基本原理

前端開閉機構的控制原理，屬于物理學上的氣動控制，同時借助電氣系統的電信號反饋信息，從而實現預設的邏輯動作指令。一是電路系統，通過PLC控制系統，實現開閉機構對電磁閥的操作。二是氣路系統，在電路系統作用下，氣路系統通過擺動氣缸的方式，形成往復的周期運動。三是機械系統，通過機構內部的物理設計，將氣缸擺動過程中形成的直線運動，轉化成為艙門轉臂的旋轉運動，從而帶動前端開閉機構的艙門開啟與關閉。

由此可知，前端開閉機構分為手動和自動兩種方式，且均可以由單人完成操作。其中，在動力穩定的情況下，動車司機只需要按下司機室內的操作按鍵，就可以開關機構，同時還可以借助操作系統面板上的指示燈來判斷開關是否已經到位。如果系統內電氣已經隔斷，那么司機或者其他操作人員可以到車體最前端，使用專用工具進行開啟或者關閉。

（二）機構的特殊功能

動車組的前端開閉機構，并不僅僅是一個簡單的艙門開閉，而是附加了兩項特殊功能。一是鎖閉功能，即在艙門開啟和關閉后，開閉機構會自動啟動鎖閉功能，增加機構的穩定性和安全性，使動車在連接牽引過程中不易發生松脫等危險。舊式的鎖閉功能主要是利用工作狀態下的氣缸來進行鎖閉，而新型開閉機構則主要是利用機械自鎖原理，不需要借助外界的動力或者機械結構，因而無需額外操作，性能上也得到了大幅提升。二是信號反饋功能。由于動車組前端開閉機構的運行，往往是處于連接或牽引狀態，因而不需要額外的電力輸送。因此，在開閉機構的氣缸上，通常會安裝專門的信號檢測及傳輸裝置。當艙門開啟或關閉到位后，該裝置就會檢測到相關信號并反饋到電路系統中，由系統對列車電氣進行隔斷，避免動車組列車在長期不工作狀態下仍然帶電或充氣，從而保證動車整體及各部件的安全穩定，并在一定程度上延長了相關設備元件的使用壽命，可降低設備發生故障的概率。

（三）機構的可靠性及可維護性設計

開閉機構的設計核心在于鎖閉系統的可靠性，以及電氣系統檢修的便捷性。因此，將通過氣缸推桿直接鎖閉的設計模式改為利用純機械原理進行鎖閉，避免了氣缸在失去動力后對鎖閉帶來的不利影響，有效降低系統故障風險；電、氣系統設計采用集成化設計，關鍵元器件采用國外進口品牌，且電氣元件整體集成安裝在密封等級至少可達到IP65的電氣控制柜內，有效防水、防塵，保護電氣系統的穩定性?？紤]到電氣系統檢修和故障處理需要，在設計初期預留了檢修窗，在操作人員需對電氣系統進行維護時，可將活動的檢修窗取下，用隨車常用的方孔鑰匙打開電氣控制柜門來對電氣元件進行維護和檢修，空間布局合理，操作方便。

三、結束語

隨著我國高速鐵路制造裝備技術的不斷發展，相關子系統部件的設計研究要求也越來越高。特別是隨著自動化、智能化理念的普及，要求動車組相關機構設計也須滿足相關要求，更好地發揮其性能，從而為我國軌道交通運輸建設作出更大的貢獻。

參考文獻

[1]楊爽.CRH1A-200型動車組自動車鉤及開閉機構典型故障分析[J].工業：00176.