铁路车辆车钩系统常见故障与检修

铁路车辆车钩系统常见故障与检修

罗俊明

昆明地铁运营有限公司

摘要：车钩缓冲装置是铁路车辆的关键零部件，根据其结构功能可分为自动车钩和半永久车钩。自动车钩安装于铁路车辆两端，半永久车钩安装在铁路车辆间。自动车钩是连接两列车、传递铁路车辆间纵向力、电气信号及缓和铁路车辆间冲击载荷的核心部件，其性能的好坏直接决定了列车运行的安全性和舒适性。因此有必要针对自动车钩进行研究。针对铁路车辆自动车钩出现的常见连挂解钩故障，以连挂模块为主要研究对象进行分析，提出发生故障时分析的主要研究方向。对典型故障发生的原因逐个分析，提出了相应的整改措施。

关键词：铁路车辆；自动车钩；连挂机构；故障

铁路车辆连挂机构，也就是车钩减震器，是铁路运输工具中最基础的构件。车钩及缓冲器由车钩、缓冲器、电路连接器、气路连接器组成，用以将车体与车体之间的电路及气路相连通，传递、减缓列车运行时的牵引力、制动力等。车钩式减震机构是在铁路车辆底架上固定的，根据车体的相对位移量，可以分为两种：刚体和非刚体。目前，在城市轨道交通和高铁列车中，一般使用的是硬车钩，所有车钩都是紧密连接，其联结不能使两拖链在竖直上产生较大的相对移动，同时，对前、后间隔的需求也要控制在1~2 mm以内。车钩式减振器是改善铁路车辆行驶的稳定性能的关键。

1车钩的构成与种类

1.1车钩结构

车钩体由钩体，钩舌和钩头附件构成。

车钩的钩身为铸造钢材，是车钩的一个重要部件。钩身由钩腕、钩腔、钩耳组成；保护销突缘，牵引凸缘，上防跳板；下防跳台，二次防跳台，钩肩；钩尾销等。车钩的头部是连接地铁车辆的，钩头的前端是连接其它零件的，钩腕可以接收到邻车的钩舌，而钩头的空心部分是一个钩锁腔。用于收纳和安装钩锁、钩舌的部件；钩体为中空的、厚壁的盒状结构，能有效地传送拉力和撞击；钩舌是一种较为精密的零件，也是用铁制的。在车钩连接的时候，车钩是打开的，而在车钩连接完成后，钩舌和连接的车钩就会合二为一，以确保连接的稳固。

1.2车钩的种类

(1)刚性车钩。也就是密闭式车钩，没有相对的偏移，并且对挂钩的缝隙进行了严密的规范，对减少碰撞的影响是显著的；因此应用范围广，使用频率高。

(2)非刚性车钩。由于有相对的变形，它的缓震作用比较弱，所以常被应用于那些需要舒适程度不高的铁路车辆上。

1.2.1全自动化车钩

全自动车钩由一凸锥体和一凹锥体钩头、半圆形钩舌、解钩连杆以及解钩连杆弹簧和解钩气缸。在铁路里，大部分是装在列车的前面。

该车钩有待挂、连接和解钩三种状态。

(1)待挂状态。为了在联结之前做好预备，这时，钩舌的定位杠杆被紧固在等待的位置，而松开的活塞杆则是向后收缩，而半圆的钩舌与水平方向成一定的倾角。

(2)待挂状态。当两个车钩联结时，将凸锥插入到另一个车钩上对应的圆锥形内。在两个车钩的结合表面相交后，圆锥体的内部表面不会挤压另一端的钩舌，这时，由于弹性的影响，将车钩拉回其原始状态，也就是在锁定的位置。

(3)待挂状态。自动解钩：驾驶员操作卸钩器，将压缩的气体通过主气缸流入到车身上的解钩气缸内，通过推动活塞杆从而推动解钩器前进，将钩舌旋转到解锁状态。

1.2.2半恒定拉杆

半恒定拉杆是一种连接轨道车厢的连接装置，结构简单，主要由连接安装座、十字头、缓冲器、牵引杆，磨损板，车钩支架等部分组成。该设备具有一种能压缩的可压缩变形管道，在受到较大冲击或碰撞时，可以将多余的卸载转化为变形能，最终通过吸附器将其输送至铁路车辆底架。

机械、气路及线路的联结与拆解均需人工进行，且只在架修时才能分解。

1.2.3半自动车钩

半自动车钩与自动车钩结构不同，多了一条贯穿到支撑座上的贯穿式车钩，用于支撑两辆铁路车辆的连接，而半自动车钩也具有钩头、钩舌和卸钩连杆、拆钩连杆和解钩气缸等零件。在地铁上，两个单位之间的联系是用来进行的。

2自动车钩典型故障

自动车钩采用模块化设计，主要由连挂机构、缓冲器、安装吊挂机构等模块组成。各系统间通过卡环螺栓连接或销孔连接等方式进行连接。其中，连挂机构是自动车钩中最复杂、集成度最高的部分，具备机械车钩自动连挂及分解、手动解钩、电气和气路的自动连接及分解等重要功能，因此自动车钩典型故障主要发生在连挂机构模块。

自动车钩的典型故障可分为以下4类：

(1)机械车钩连挂、解钩故障

两套自动车钩在连挂过程中可能会出现机械车钩连挂不到位，即无法进行自动连挂。连挂完成后在进行自动气动解钩时出现无法自动解钩，且手动解钩也无法使两车钩分解的情况。

(2)气路控制故障

机械车钩连挂完成后进行电气车钩连挂，在电气车钩伸出缩回过程中，一个电气车钩伸出较快，但缩回相对较慢，另外一个电气车钩伸出缩回速度相对较为缓慢，两个电气车钩伸出缩回速度相差较大导致连挂解钩动作不连贯顺畅。

(3)电气车钩的连挂、解钩故障

电气车钩在连挂解钩过程中，可能会出现电气车钩伸出不到位，即无法实现电气车钩连挂的情况。在进行电气车钩自动解钩时出现无法自动解钩。

(4)信号反馈故障

在连挂试验中，连挂试验台指示灯亮或熄灭显示机械车钩和电气车钩是否连挂到位。铁路车辆司机室通过反馈信号显示连挂解钩状态。当电气车钩处于伸出状态时，试验台的“电钩伸出”按钮灯处于灯亮状态，“电钩缩回”灯处于灯灭状态。即在进行连挂过程中，电气车钩连挂、解钩过程中有信号反馈的灯亮，在视觉上给操作人员造成干扰，在铁路车辆司机室也会出现显示状态和实际情况不一致的情况，即无法判别电气车钩连挂是否成功。

3故障原因分析

针对以上4类主要连挂故障进行分析，主要从机械连挂机构、气路控制、电钩连挂机构、信号反馈4方面展开。

3.1 机械连挂机构分析

机械连挂机构主要由10型钩体、钩舌盘、钩锁连接杆、钩锁定位杆、连挂弹簧等组成。当两自动车钩连挂时，机械车钩以一定速度相互撞击，钩体的凸锥进入互相连挂车钩的凹锥，撞击钩锁定位杆，钩舌盘转动带动钩锁连接杆伸出，钩锁连接杆前端嵌入到对方车钩钩舌盘圆腔中，同时拉伸弹簧从拉伸状态变为自由状态，此时机械车钩完成连挂，钩舌盘、钩锁连接杆组成钩锁组件，两组钩锁组件形成平行四边形机构。

机械连挂机构发生连挂及解钩故障，原因主要是弹簧力不足导致钩锁连接杆伸出不畅，或相关转动部件润滑能力不足，解钩时部件卡滞引起解钩失败。自动解钩时由解钩气缸推动钩舌盘转动，如果钩舌盘与解钩气缸推杆接触部位润滑不足，会导致摩擦力增大，造成自动解钩失败。自动解钩气路系统若存在气体压力不足或者气路控制逻辑故障等问题，同样会引起机械车钩的自动解钩故障。当自动解钩失败后可尝试进行手动解钩。

3.2 气路控制分析

气路控制系统主要由管路、气阀体、气控阀、以及执行元件解钩气缸和电钩推送气缸组成。两车钩完成机械连挂后，主风管气路导通，同时气路流经二位三通气阀达到二位五通气阀控制端口，二位五通气阀换向后推动电气车钩推送气缸运动，气缸活塞杆伸出推动电气车钩进行连接。当进行解钩操作时，气体进入解钩气缸中，活塞杆向前运动驱动钩舌盘使其转动，钩舌盘与钩锁连接杆分开，机械车钩完成自动解钩。同时气体流经二位三通阀控制端，完成换向后二位三通阀进行换向，气缸动作变为缩回动作，带动机械车钩回到待挂位置。由于气体气压不一致，可能导致连挂解钩速度相差较大，动作不连贯顺畅。

3.3 电钩连挂分析

自动车钩的连挂顺序为机械车钩连挂到位后，再进行电气车钩连挂。此时车体气路向电钩推送气缸充气，气缸伸出带动与其相连的导杆转动，导杆转动使得带压缩弹簧的另一导杆推动电气车钩沿导轨向前运动，电钩伸出到位后，整个推送机构形成自锁机构，防止电钩来回窜动。当电钩进行解钩时，推送气缸缩回，带动导杆转动，电气车钩回到待挂位。

当气体压力大于700 kPa时，电气车钩可正常进行伸出、缩回动作，铁路车辆车体上总风压力为850 kPa左右，电气车钩伸出、缩回动作正常，未出现无法缩回现象。当电气车钩内部卷簧力不足、试验时总风压力不足或电钩推送气缸缩回时背压过大可能会导致电钩无法缩回。

在连挂解钩过程中，自动车钩电钩推动装置伸出气路中未安装有节流阀，缩回管路安装有节流阀。推送速度无法调节控制，缩回管路节流过度可能导致缩回速度慢。电钩伸出、缩回速度尚无明确标准规定，可以通过节流阀控制气体流量，保持电气车钩伸出、缩回速度大致相同。

3.4 连挂反馈信号分析

自动车钩连挂解钩有4个反馈信号，分别为机械车钩连挂、解钩信号，电气车钩连挂、解钩信号，4个反馈信号分别通过4个独立指示灯显示，信号输出时指示灯亮，无信号输出时指示灯熄灭。可使用设备仪器检测自动车钩的连挂解钩反馈信号。试验时采用信号传感器检测仪进行测试，有信号时指示灯亮，同时蜂鸣器发声，无信号时指示灯熄灭，蜂鸣器不发声。

自动车钩中机械车钩装有机械指示装置显示连挂、分解到位信号，电钩连挂、分解状态反馈采用电感式传感器。

针对反馈信号灯在无反馈信号时微亮的问题进行分析，根据相关技术资料显示，在24 V DC工作电压下安装在车钩上的传感器会有小于0.8 mA的漏电流。对自动车钩的4个传感器漏电流进行测量，实测值分别为0.52 mA、0.50 mA、0.53 mA、0.55 mA。

针对电钩连挂、分解信号同样采用电感式传感器(型号不一样)但未导致指示灯微亮的情况，在进行测量分析后发现，该情况下漏电流小于0.1 mA。因此漏电流偏大是导致车钩连挂、解钩反馈信号指示灯微亮的主要原因。

4故障整改措施

4.1机械车钩连挂解钩故障整改

检查钩锁机构的转动情况，看是否存在零件干涉导致相关转动件转动不畅，同时检查连挂弹簧拉力是否满足要求。对存在干涉的零件或不满足拉力要求的弹簧进行更换。对机械车钩转动部件、钩舌盘与解钩气缸接触部位均匀涂抹润滑脂，确保机械车钩连挂解钩动作顺畅。

4.2电钩推送装置气路问题整改

电钩推送气缸伸出、缩回气压不同会导致电气车钩伸出、缩回速度不一致，可通过在气路上增加节流阀对电钩伸出、缩回速度进行控制，通过节流阀的调节实现电气车钩伸出、缩回速度大致相同，实现电气车钩动作连贯顺畅。

4.3电钩推送装置故障整改

检查电气车钩内卷簧是否满足伸出缩回要求，对于不满足的进行更换。将自动车钩的电钩推送装置进行拆解，检查零件和装配精度，保证推送机构满足零件制造和组装要求，且运动过程中无卡滞现象。然后再次进行单钩、双钩连挂、解钩试验，验证自动车钩电钩连挂性能。

4.4连挂反馈信号问题整改

在18～24 V DC工作电压范围内，电流为1 mA时铁路车辆网络系统信号显示为高电平，即车钩连挂、分解到位反馈信号为小于1 mA的电流时无信号反馈。当反馈信号大于等于1 mA时，输出反馈信号。在实际使用过程中，电感式传感器在24 V DC工作电压下测得漏电流最大值为0.55 mA,远小于1 mA,不会对网络系统信号显示造成干扰。

为了避免铁路车辆长期运营后传感器性能发生变化，漏电流值增大会影响网络系统的信号输出，因此选择无漏电流或者小漏电流的传感器。通过对比，选择无漏电流的传感器。

5结束语

针对铁路车辆自动车钩在实际运用过程中出现的常见连挂故障进行分析，对连挂机构各个模块出现的问题进行整改处理，确保自动车钩连挂、解钩顺畅，各动作部件无卡滞。本文为分析自动车钩连挂、解钩故障问题提供了研究方向，也为后续故障的处理提供了一定的借鉴。

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