電控氣驅電氣車鉤控制原理淺析

曾文娟 匡希超 黃豪 劉旭 帥綱要

摘 要：目前地鐵車輛及動車車輛較多地采用了電氣車鉤，為保證車輛運營安全的關鍵部件。電氣車鉤主要有電控氣驅和氣控氣驅兩種型式。電控氣驅電氣車鉤控制原理復雜，電氣車鉤故障問題常有發生，給現場操作人員造成了極大困擾。本文對城軌車輛電控氣驅電氣車鉤的結構組成及連掛、解鉤狀態時的控制邏輯進行了詳細的闡述，對司乘人員和維護人員具有很好的操作指導意義，能極大提高故障處理效率。

關鍵詞：電控氣驅;電氣車鉤;連掛;解鉤;控制原理

1概述

電氣車鉤是車鉤上用于實現車輛之間電氣連接的裝置，它包括一個帶防護蓋的外殼、觸頭塊和后蓋，它與電氣車鉤操作裝置構成一個機械裝置單元。電氣車鉤包含的電氣觸點可保證列車救援回送或重聯工況所需的控制、通訊和安全監控要求，并有足夠冗余[1]。全自動車鉤緩沖裝置一般會配有電氣車鉤，電氣車鉤可位于車鉤頭的上部、下部或兩側。電氣車鉤的連接和分解動作受機械車鉤的連掛機構控制，在機械車鉤連掛到位后控制電氣車鉤完成連接，在解鉤指令發出后，機械車鉤鎖閉機構狀態發生改變，控制電氣車鉤完成分解，再進行機械車鉤的分離操作[1]。本文以下置式電氣車鉤為例進行論述。

2 電氣車鉤結構組成

下置式電控氣驅的電氣車鉤由機械部分支撐，整個控制過程中涉及的零部件如圖1、圖2所示。

繼電器（K1）、繼電器（K3）、二級管（V1）、二極管（V2）位于電氣裝置中;二位五通閥（SV1）位于氣動裝置中。繼電器（K1）為常閉觸點，得電斷開。繼電器（K3）為常開觸點，得電閉合。

電動車鉤頭操作裝置位于車鉤頭上。電動車鉤頭操作裝置由導向元件、操縱桿和工作氣壓缸組成。導向元件牢牢固定在車鉤頭的外殼上，它由控制桿和導向桿組成。控制桿與電動車鉤頭的封蓋橫向嚙合。操縱桿一側連接到電動車鉤頭上，另一側與工作氣缸連接。操縱桿包含一個預載彈簧及于死點中心位置固定的操作桿。

3 工作原理

車鉤頭通過車鉤鎖機械性連接兩個車鉤。車鉤鎖有準備連掛狀態、連掛狀態、解鉤狀態三種狀態。壓縮空氣根據車鉤鎖的狀態進行換向。車鉤進行機械連掛時，車鉤鎖轉入連掛狀態，重新引導壓縮空氣，使電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）能夠向前推動電氣車鉤（EKU）。電氣車鉤封蓋打開，兩個相對的電氣車鉤（EKU）貼合、對齊并在預設力的作用下彼此壓靠在一起。車鉤解鉤時，車鉤鎖轉到解鉤狀態，重新引導壓縮空氣，使電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）能夠縮回電氣車鉤（EKU）。當電氣車鉤（EKU）換向時，封蓋將被強行關閉。

3.1 自動連掛控制原理

車輛電源打開，車鉤側面的紅色球閥（A）應處于打開位，當車鉤進行機械連掛時，車鉤鎖轉入連掛狀態，行程開關（S1）和行程開關（S2）檢測到機械車鉤連掛好后，行程開關（S1）和行程開關（S2）閉合，+110V電壓的電流通過繼電器（K3）的常閉觸頭傳遞到二位五通電磁閥（SV1）的B端，B端得電，二位五通電磁閥（SV1）換向，主風管（MRP）里的壓縮空氣通過右側工作位給電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）左側充氣，推動電氣車鉤（EKU）向前，電氣車鉤封蓋打開，兩個相對的電氣車鉤（EKU）貼合、對齊并在預設力的作用下彼此壓靠在一起，連掛完成。動作過程參見圖3，電氣控制過程見紅色標記部分，氣動控制過程見藍色標記部分。

3.2 自動解鉤控制原理

電氣車鉤連掛好后，繼電器（K1）得電，觸點斷開。在司機室按下解鉤按鈕（S），持續按壓3s，繼電器（K3）將得電激活，常開觸點將閉合。+110V電壓的電流將通過繼電器（K3）的觸頭傳遞到二位五通電磁閥（SV1）的A端，A端得電，二位五通電磁閥（SV1）換向，主風管（MRP）里的壓縮空氣通過左側工作位給電氣車鉤操作裝置推送氣缸（Z1）右側充氣，使得電氣車鉤（EKU）縮回。動作過程參見圖4，電氣控制過程見紅色標記部分，氣動控制過程見藍色標記部分。

一旦電鉤分離，繼電器（K1）將恢復到失電狀態，觸頭閉合，+110V電壓的電流將通過解鉤按鈕（S）和繼電器（K1）的閉合觸點，傳遞到解鉤閥（Y1）的線圈，使解鉤閥（Y1）激活，換向，解鉤管（UP）里的壓縮空氣將通過解鉤閥（Y1）充入到解鉤氣缸（Z2），開始機械解鉤，當車鉤鎖旋轉至解鉤狀態時，行程開關（S1）和行程開關（S2）斷開，機械車鉤自動解鉤動作完成。動作過程參見圖4，電氣控制過程見紅色標記部分，氣動控制過程見藍色標記部分。

4 失效故障案例應用

南寧1增購項目車輛在進行列車連掛解鉤試驗時，兩列車連掛正常， 完成手動解鉤后，打開球閥（A），電氣車鉤自動推出。

4.1 故障排查及原因分析

根據電控氣驅電氣車鉤控制原理，對上述失效故障進行以下分析：

1、根據3.1電氣車鉤自動連掛控制原理，當機械車鉤連掛好后，二位五通電磁閥（SV1）B端得電，二位五通電磁閥（SV1）換向，電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）左側充氣，電氣車鉤（EKU）向前。

2、出于安全考慮，手動解鉤前應先切斷電源，關閉球閥（A）。根據車鉤操作手冊要求，應先分離電氣車鉤，使電氣車鉤后退到位后，再分離機械車鉤。手動解鉤時，整個車鉤處于無電狀態，二位五通電磁閥（SV1）未換向。當給車鉤通電后，二位五通電磁閥（SV1）仍為手動解鉤前的狀態。此時電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）左側仍處于充氣，推動電氣車鉤（EKU）向前。

4.2 解決方案

根據4.1分析情況，進行以下操作故障將消除。

方法一：打開二位五通電磁閥（SV1），進行手動換向，然后手動操作電氣車鉤使其縮回。

方法二：接通電源，打開球閥（A）端得電，按壓司機室解鉤按鈕（S），使二位五通電磁閥（SV1）自動換向。然后手動操作電氣車鉤使其縮回。

5 結束語

電控氣驅電氣車鉤應用廣泛，控制原理復雜。電氣車鉤結合機械車鉤的全自動車鉤在地鐵車輛運行過程中起著不可或缺的作用，尤其在列車重聯運營及正線救援中，對調車作業、車輛牽引尤為重要[2]。通過本文可以更快更好地掌握電控氣驅電氣車鉤結構及控制原理，指導操作人員安全、有效地完成列車連掛及解鉤操作，并能快速、準確地對電氣車鉤的失效故障進行處理。

參考文獻：

[1]TCAMET 04014-2019-城市地鐵車輛車鉤緩沖裝置技術規范.

[2]朱建國 .全自動車鉤連掛故障原因分析與探討. 電力機車與城軌車輛，1672-1187（2017）02-0090-03.

[3]陳志纓 .深圳地鐵車輛車鉤連掛解鉤故障原因分析及解決措施. 電力機車與城軌車輛，1672-1187（2008）04-0061-02.

作者簡介：

曾文娟，2010年畢業于湖南工程學院，從事軌道交通車輛設計工作。