國產330型車鉤連掛兼容性研究

趙 琦，劉振平

(中車青島四方車輛研究所有限公司 鉤緩事業部，山東 青島 266031)

目前國內城軌車輛上使用的車鉤基本有2種，即330型和CG-5型車鉤，330型車鉤主要在上海、廣州、南京的地鐵車輛上使用，CG-5型車鉤主要在北京、天津、大連的地鐵車輛上使用。隨著國內城軌交通的發展，330型車鉤的應用越來越多，市場占有量越來越大，目前已經批量裝用于天津、大連、廣州、深圳、南京、沈陽、鄭州、合肥等地的城軌車輛上，具有成熟的運用業績[1]。由于部分地區的現有車輛使用的是外企生產的車鉤，為了降低運營成本，實現列車之間的重連以及相互救援等功能，對國產330型車鉤與現有車輛車鉤的連掛兼容性問題的研究已經迫在眉睫，因此，本文主要研究國產與外企生產的330型車鉤的連掛兼容性問題。

1 330型車鉤結構

330型車鉤是歐式車鉤，這種車鉤連掛和解鉤靈活方便，是目前國內城市軌道交通車輛廣泛采用的機械車鉤。330型車鉤主要由鉤體、主軸、鉤舌、連掛桿、連掛桿銷軸、拉簧等組成(圖1)。鉤體的前部一半為凸錐，另一半為凹錐，連接時雙方車鉤凸錐和凹錐互相插入，起連接導向作用。鉤體、鉤舌、連掛桿、主軸等是車鉤實現動作的關鍵零件，鉤舌繞主軸轉動可帶動連掛桿動作，連掛桿在拉簧拉力作用下使車鉤可靠連接。

圖1 330型車鉤

2 國產330型車鉤功能及連掛原理

國產330型車鉤重約65 kg，從連掛面到后端面距離為320 mm，外形尺寸為330 mm×570 mm×443 mm。在一組車向另一組車低速移動掛鉤時，國產330型車鉤能實現2組車的機械、氣路、電路的自動連接，且車鉤之間能保證連接緊密，并具有良好的適應性；在兩車帶有垂向偏差時以及在水平曲線、豎曲線上均能實現良好連接；可自動解鉤或人工手動解鉤，車組解鉤后車鉤即處于待連掛狀態。國產330型車鉤可與緩沖系統、安裝吊掛系統裝配組成車鉤緩沖裝置，裝用于各種新造城軌車輛上。

國產330型車鉤作用原理如圖2所示，具有待掛、連掛和解鉤3種狀態。

圖2 國產330型車鉤作用原理

(1) 待掛狀態。為車鉤連掛前的準備狀態，此時拉簧處于最大拉力狀態，連掛桿置于凸錐內，連掛組成處于待掛狀態(圖2(a))。

(2) 連掛狀態。連掛車鉤的凸錐伸入對方車鉤的凹錐，雙側鉤舌推動對方連掛桿回縮引起鉤舌轉動，隨著鉤體間的相互接近，鉤舌轉動角度加大，在拉簧的作用下，連掛桿可以進入對方鉤舌，完成兩鉤的連掛(圖2(b)～圖2(d))。

(3) 解鉤狀態。人工拉動一側車鉤解鉤手柄，帶動鉤舌順時針轉動，當鉤舌轉至一定角度時，本側車鉤鉤舌、連掛桿處于圖2(e)所示解鉤狀態，此時移動一側鉤體，即可完成車鉤的分解。當兩鉤分離后，連掛桿由于拉簧的作用復位，車鉤又恢復到待掛狀態。

3 兼容性方案設計

3.1 影響330型車鉤連掛兼容性的主要因素

影響330型車鉤連掛兼容性的主要因素有鉤體、連掛機構。

3.1.1 鉤體

鉤體凸凹錐能否相互導入是影響車鉤連掛兼容性的關鍵點，圖3是國產330型車鉤鉤體中與其連掛兼容性相關的關鍵尺寸，與外企產車鉤基本相同。不同的是外企產車鉤凸錐最高處與連掛面的距離約120 mm，國產則約為117 mm，但完全不影響連掛及連掛反饋。

圖3 國產330型車鉤鉤體與其連掛兼容性相關的關鍵尺寸

3.1.2 連掛機構

連掛機構包括鉤舌、連掛桿、主軸和連掛桿銷軸。鉤舌的輪廓和厚度，連掛桿長度，主軸和連掛桿銷軸的直徑等對330型車鉤的連掛兼容性都有很大影響。國產330型車鉤連掛機構的結構與外企產車鉤相同。

3.2 是否連掛兼容的判定

(1) 連掛機構是否連掛到位。

連掛機構是否連掛到位可通過觀察兩側車鉤連掛指示是否到位和連掛反饋是否正常來判定，圖4為外企產330型車鉤的連掛指示及連掛反饋，通過主軸上的彈性銷指示連掛是否到位，通過2個接近開關分別檢測主軸及連掛桿的位置，并將連掛是否到位反饋給列車控制系統。圖5為國產330型車鉤的連掛指示及連掛反饋，與外企產330型車鉤的原理相同，通過主軸上槽線指示連掛是否到位，通過2個限位開關檢測主軸及連掛桿的位置。因國產330型車鉤的鉤舌、主軸、連掛桿等連掛機構與外企產330型車鉤相同，兩車鉤的連掛指示及連掛反饋可以完全兼容。

圖4 外企產330型車鉤連掛指示及連掛反饋

圖5 國產330型車鉤連掛指示及連掛反饋

(2) 氣路能否導通。

圖6為外企產及國產330型車鉤風管連接器，兩者內部結構基本相同，只要風管連接器在車鉤上的位置相同，完全能夠實現氣路的導通及密封。

圖6 外企產及國產330型車鉤風管連接器結構

4 試驗

本項目的試驗有連掛試驗、壓縮強度試驗、拉伸強度試驗。

(1) 連掛試驗。

連掛試驗的主要內容有330型車鉤間連掛試驗及連掛間隙測量。試驗結果表明，國產與外企產330型車鉤間連掛自如，解鉤方便(圖7)。測定結果顯示，連掛面間隙為0.5 mm。

圖7 國產與外企產330型車鉤間連掛

(2) 壓縮強度試驗。

330型車鉤的壓縮強度試驗在500 t壓噸試驗臺上進行。壓縮強度試驗結果顯示，經過850 kN壓縮載荷作用后，國產與外企產330型車鉤能夠正常解鉤和連掛，鉤體無明顯變形。

(3) 拉伸強度試驗。

330型車鉤的拉伸強度試驗在車鉤連掛試驗臺上進行。拉伸強度試驗結果顯示，經過650 kN拉伸載荷作用后，國產與外企產330型車鉤能夠正常解鉤和連掛，鉤體、鉤舌、連掛桿均無明顯變形，連掛間隙為0.8 mm。在拉至1 150 kN載荷后，國產與外企產330型車鉤之間產生異響，試驗停止。分解檢查后發現一側鉤舌斷裂，其他零件未發現明顯變形[2]。

國產330型車鉤在廣州、深圳、沈陽等地鐵項目上多次進行裝車連掛試驗，試驗結果顯示，國產與外企產330型車鉤機械連掛鎖閉狀態良好，連掛到位指示及連掛反饋正常；氣路導通、密封性正常；電氣連接導通、密封性正常。驗證了國產與外企產330型車鉤可以進行互連互通，機械、氣路及電氣連接均能夠完全兼容。表1為國產與外企產330型車鉤連掛兼容的項目。

表1 國產與外企產330型車鉤連掛兼容的項目

此外廣州、深圳、成都、杭州、無錫、沈陽等采用外企產車鉤的地鐵項目，均采用國產330型過渡車鉤對列車進行牽引、回送。

5 結論

國產330型車鉤結構合理，強度符合設計要求，操作簡便，能夠滿足與現有城軌車輛車鉤的連掛兼容性要求；與外企原型車鉤的連掛性能正常，可以在任何條件下保證車鉤順利連掛，簡化和方便了運營部門運用以及救援作業。國產330型車鉤交付客戶后，經現場連掛試驗驗證，其操作、安裝、曲線通過和連掛功能均能夠滿足用戶的實際運用需求。