CRH5型车车端连接装置

目录

1概述 (2)

2.车端连接装置的作用与组成 (2)

3.车钩缓冲装置的组成与传力过程 (2)

3.1 组成 (2)

3.2 车钩的传力过程 (3)

4.自动密接式车钩缓冲装置 (3)

5.车钩 (5)

5.1车钩的作用与类型 (5)

5.2车钩三态 (5)

5.3典型车钩的结构与工作原理 (6)

6.风挡 (7)

7.缓冲器 (8)

8.自动车钩电气连接器 (9)

9.车端电气连接 (10)

10.压缩空气连接 (10)

参考文献 (11)

1.概述

车端连接装置是指连接两车辆间或连接两车列间的所有机械、空气和电气装置。包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置。

2.车端连接装置的组成与作用

车端连接装置为车辆组成部件的一个必不可少的重要装置，从某种意义上来讲，正是车端连接装置的存在才将列车中各个车厢（车辆）连接组成了真正意义上的列车。车钩缓冲装置使动车组与动车组或动车组的车辆之间实现连挂，并且传递及缓和动车组在运行时所产生的牵引力或冲击力，它也是保证列车运行安全、提高旅客舒适度的重要部件。车端连接装置包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置以及空气管路连接器等。具体到CRH5动车组来说，每列CRH5动车组共有2套前端车钩缓冲装置（前端车钩采用自动车钩缓冲装置）、7套中间车钩缓冲装置（中间车钩采用半永久车钩缓冲装置）、2套过渡车钩、7组电气连接装置、7套压缩空气连接装置、7套风挡装置。

3.车钩缓冲装置的组成与传力过程

3.1组成

车钩缓冲装置由车钩、缓冲器及车钩复原装置3个部分组成。

车钩及缓冲器设置在牵引梁内。组装后的牵引缓冲装置，允许车钩可以在人力作用下能上下、左右小幅度摆动。列车曲线行运行时车钩中心线与车体中心线之间将产生一个偏角，即车钩要产生在左右摆动。为了使列车能顺利通过曲线，在冲击座上安装车钩复原装置，以增加车钩摆动的灵活性和复原能力。

3.2车钩的传力过程

车钩缓冲装置在车上的安装位置及受力如图所示：

车钩缓冲装置的传力过程为：当车辆牵引时，其传力过程为：车钩→钩尾销→钩尾框→后从板→缓冲器→前从板→从板座→牵引梁；当列车压缩时：其传力过程为：车钩→前从板→缓冲器→后从板→后从板座→牵引梁。

由此可见，钩缓装置无论是在承受牵引力还是冲击力，都要经过缓冲器将力传递给牵引梁，这样就有可能使车辆间的纵向冲击振动得到缓和和消减，从而改善了运行条件，保护车辆及货物不受到损坏。

4.自动密接式车钩缓冲装置

CRH5动车组自动车钩缓冲装置引自瑞典丹纳公司10号车钩系统，该型车钩是丹纳公司为高速动车组开发的自动车钩，装设在动车组驾驶室端，它具有自动及手动连挂功能、自动及手动分解功能，自动工况下，可仅由司机一人操作就可进行摘挂作业。

自动密接式车钩缓冲装置主要由钩头、钩体与缓冲器、电气连接器、风管、连接器、尾部橡胶弹性轴承、中心调整装置、钩头电加热装置等部件组成。自动车钩缓冲装置内装设有两种类型的缓冲元件，分别为气液缓冲器、金属环簧缓冲器。这种缓冲装置将气液缓冲器及环簧缓冲器的各自特点较好地集于一身，能够充分满足列车运行过程中小能量冲击的缓冲和意外碰撞事故人能量时的能量吸收。使用中车辆间小能置多频次的冲击能置将由环簧缓冲器吸收，而具有较高冲击速度的意外碰撞将由气液缓冲器来吸收。

钩头机械连接部分是由壳体、钩舌、中心轴、钩锁连接杆、钩锁弹簧、钩舌定位杆、定位杆顶块及解构风缸等组成。壳体的前部，一半为凸锥体，一半为凹锥孔，两钩连挂会时相邻车钩的凸锥体和凹锥孔互相插入；中心轴上固定有钩舌，钩舌绕中心轴转动可带动钩锁连接杆动作；钩舌呈不规

则几何形状，设有供连接时定位和供解钩时解钩风缸活塞杆作用的凸舌，以及钩锁连接杆的定位槽、钩嘴等，是车钩实现连接的关键零件；钩锁连接杆在钩锁弹簧拉力作用下使车钩连接可靠；钩舌定位杆上设有两个定位凸缘，使钩舌定位在待挂或解钩状态；定位杆顶块可以在连接时顶动钩舌定位杆实现两钩的闭锁。该自动车钩有待挂、闭锁和解钩三种状态。

（1）待挂状态：为车钩连接前的准备状态。此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，钩锁弹簧处于最大拉伸状态，钩锁连接杆退缩至凸锥体内，钩舌上的钩嘴对着钩头正前方。

（2）闭锁状态：相邻车钩的凸锥体伸入对方的凹锥孔并推动定位杆顶块，定位杆顶块摆动迫使钩舌定位杆离开待挂位置。这时钩锁弹簧的回复力使钩舌作逆时针转动，并带动钩锁连接杆伸进相邻车钩钩舌的钩嘴，完成两钩的连接闭锁。这时两钩的钩锁连接杆和钩舌形成平行四边形连杆机构，当车钩受牵拉时，拉力由两钩的钩锁连接杆均匀分担，使钩舌始终处于锁紧状态，当车钩受冲击时，压力通过两车钩壳体凸缘传递。

（3）解钩状态：司机操纵按钮，控制电磁阀使解钩风缸充气，风缸活塞杆推动钩舌顺时针转动，使两钩的钩锁连接杆脱开对方钩舌的钩嘴，同时使钩锁连接杆克服钩锁弹簧的拉力缩入钩头锥体内，这时定位杆顶块控制钩舌定位杆使钩舌处于解钩状态。两钩分离后，解钩风缸排气，定位杆顶块由于弹簧作用复位，钩舌回至待挂位，车钩又恢复到待挂状态。

车钩缓冲装置主要技术参数

项目自动密接式车钩缓冲装

置半永久性车钩缓冲装置

传递最大拉伸载荷/KN 1000 1000

传递最大压缩载荷/KN 1500可升级至2200 1500可升级至2200 缓冲期容量/KJ 17 --22 16

初压力/KN -- ---

5.车钩

5.1车钩的作用与类型

车钩是牵引缓冲装置中的主要部件之一，车钩是用来实现机车和车辆或车辆与车辆之间的连挂，传递牵引力及冲击力，并使车辆间保持一定距离的车辆部件。车钩可分为非自动车钩和自动车钩，非自动车钩由人工完成车辆的连接。自动车钩又分为非刚性自动车钩和刚性自动车钩（密接式车钩）。

5.2车钩三态

车钩工作时各零部件处于不同位置，起着不同的作用，从而使车钩具有闭锁、开锁和全开3个工作状态，称为车钩的三态作用。（如下图所示） 阻抗力/KN

680 10 850 橡胶弹性弹簧活节行程

/mm

40/55 拉伸/压缩 62 金属环簧缓冲器行程/mm

-- 60 能量吸收率/（%）

65 金属压溃管吸能容量/KJ

486 金属压溃管能量吸收率/

（%）

100 允许最大水平不对中连

挂范围/mm

370 允许最大垂向不对中连

挂范围/mm

140 最大水平转角/°

25 20 最大垂向转角/°

6 6 电力连接器座电流

1mA--800A --- 电力连接器座电压

1mA--3000A --- 电力连接器座同轴接触

器电阻/Ω

50/75 --- 连挂间隙/mm

≦0.5 --- 整体质量/Kg 552

---

5.3典型车钩的结构与工作原理

下面就CRH5动车组中常用到几种典型车钩作简要介绍。

（1）半永久车钩

CRH5型动车组除在两头车外侧装设有自动车钩外，其余车厢连接处均使用2个半永久车钩连接，其中1个半永久车钩带有缓冲装置。相比于自动车钩，半永久车钩连接时需要人工使用工具对其锁定装置进行操作才能完成连接和分离，没有电气、压缩空气自动连接功能。半永久车钩采用缓冲器与自动车钩缓冲器类型一致，而容量、载荷等参数稍小。

（2）过渡车钩

CRH5动车组密接式车钩结构及高度与15号车钩差异甚大，无法相互连接，当CRH5动车组发生故障或其他事故不能自我行驶而需要救援时，必须采用一边能够与密接式车钩连接，一边能够与15号车钩连接的特殊装置进行过渡连接，此种装置称为过渡车钩。过渡车钩一般安置在头车上备用。

过渡车钩结构为焊接结构，包括一个15号车钩适配器和一个密接式车钩适配器，通过焊接方式组成过车钩。使用时用人工或吊装设备将过渡车钩密接车钩部分与动车组自动车钩连接闭锁，其次使机车车钩处于全开位，使机车靠近动车组完成机械连接，最后连接制动软管连接器，接通气路。

6.风挡

风挡装置是连接两车的通道，是客车之间的柔性运动部件，是旅客在车辆之间流动，列车乘务员工作、服务的必经之路，可在车与车之间实现相对运动并提供给旅客安全舒适的通道。一般而言，客车风挡必须保证安全，具有良好的纵向伸缩性和垂向、横向柔性，以适应车辆运行中振动和安全通过曲线、道岔的需要，能够保证良好的列车动力学性能。

CRH5型动车组的风挡采用的是双层折棚式风挡，双层折棚式风挡具有良好的伸缩性、气密性和水密性。

双层折棚式风挡主要是由双层式折棚、渡板、踏板以及左右磨耗板几个部分组成。双层折棚式风挡参数如下：

双层折棚式由内外两层折棚、连接框和地板覆盖（或称下框边）组成。渡边装置主要由渡板和滑动托架组成。

内外折棚由Hubner 棚布和轻合金框架构成。用Hubner 制造的棚布用缝合方法形成一体并通过铝型材框形成波形。框架保证了弹性Hubner 棚布构成的折棚具有波形形状。两层折棚与连接框连成一体。

下裙边与内外折棚类似，是内部用铝型材构架外部用弹性棚布的结构。下部遮挡与内折棚、连接框连接一体。

连接框是由铝型材焊接而成，表面喷涂。连接框包含了风挡连接到车体上的锁紧装置。每个锁紧装置包含了锁杆，锁杆上的锁钩能够到车端的锁孔里。连接框含有一套对中装置（定位座）。当风挡连接时，首先要将连接框上的定位杆沿着车端面移动。连接框上的定位座和车体上的定位孔保证了风挡的准确安装。

渡板是由带有两个边梁的可伸缩框架构成，伸缩框里含有踏板及滑动组件。在每个车端都有一个滑动托架。渡板在任一端滑动托架出、处都可以分开。滑动托架放置在磨耗板上并可以滑动。滑轮装有螺栓，避免了滑动托架脱离。在渡板的另一侧，每个卡框架上都装有橡胶挡。橡胶挡的作用是防止轮椅等东西滑到渡板外侧并卡在那里。渡板的设计考虑了3个方向的运动。滑到托架上的薄片弹簧具有一定的张力，使渡板回到自由位置。渡板在运行的过程中保证了旅客的通道。所有列车的相对运动都被渡板吸收，不会出现空隙和间断。

重量/kg

306 风挡内部通过截面尺寸（宽×高）/mm

860×2050 隔声量/dB

42 传热系数K

）（K W m 2/15 设计寿命周期/年

30 寿命周期内使用率/（天/年） ≧340

踏板由1块上踏板、1个铰链和4块前踏板组成。每一块前踏板都连接在铰链上并放置在渡板上。踏板通过上踏板连接在车端。前踏板之间以及前踏板与车体之间可实现相对运动，这样足以承受受力不均以及扭转运动带来的影响。并且在维修时前踏板是可以翻转的。

磨耗板由不锈钢焊接而成。两块磨耗板都用螺钉分别固定在车端端墙。磨耗板的表面为滑涂层。磨耗板的作用是导向和承接渡板。

7.缓冲器

缓冲器是用来缓和列车在运行中由于机车牵引力的变化或在起动、制动及调车作业时车辆相互碰撞而引起的纵向冲击和振动。缓冲器有耗散车辆之间冲击和振动的功能，从而减轻对车体结构和装载货物的破坏作用。缓冲器的工作原理是借助于压缩弹性元件来缓和冲击作用力，同时在弹性元件变形过程中利用摩擦和阻尼吸收冲击能量。

CRH5型动车组采用的丹纳自动车钩内设有三种类型缓冲器，分别为液气缓冲器、金属环簧缓冲器和球形橡胶弹性轴承。

液压缓冲器主要由柱塞、缸体、浮动活塞、单向罐阀、节流阻尼环、节流阻尼棒等部分组成，其内部形成两个油腔和一个气腔。浮动活塞将柱塞内腔分隔出油腔和气腔两个腔室。柱塞底座与缸体之间的间隔为另一油室。油腔内充有液压油，气腔充有氮气。在油腔1和油腔2中注满了液压油，在气腔中充有一定初始压强的氮气。液压油与氮气之间通过浮动活塞隔离。当相邻车辆间发生碰撞时，柱塞即被推入油腔1中，油腔1中的液压油通过节流阻尼环与节流阻尼棒形成的环缝及单向锥阀与柱塞端部形成的锥阀节流孔，流到油腔2中，使得油腔2的油量增大，从而使浮动活塞向左移动，气腔中的氮气被压缩。在冲击过程中，绝大部分动能转变为热能，并由缸体逸散到大气中，只有少量能量转化为油液的液压能，因而气一液缓冲器的能量吸收率比较大。

当车辆间的冲击减缓或消失时，被压缩的氮气通过活塞给油腔2的液压油施以压力，并使液压油通过柱塞端部的单向阀流回到油腔1中，柱塞又回到原位。其中，单向锥阏可相对柱塞端部轴向移动，但只在缓冲器被压缩加载时才打开。当缓冲器卸载时，单向锥阀在油腔2的藏压油作用下压紧在柱塞端部的阀座上，锥阀节流孔7被封闭，因此油腔2的液压油只能通过柱塞端部的单向阀流回到油腔1，完成缓冲器的卸载。

其主要的性能特点是：气-液缓冲器的动态特性与传统的弹簧和橡胶缓冲器存在很大差异。气-液缓冲器的阻抗力与冲击速度成一定比例关系，即冲击速度越大，阻抗也越大。这对于缓冲有很好的作用。

8.自动车钩电气连接器

在动车组多编组连挂运行时，第一编组驾驶舱的控制信息需要实时地传输到第二编组的各个控制单元中去，两编组间控制信息的传递通路即为车钩电气连接器。电气连接器安装于全自动车钩的两侧，通过气动操作完成电气连接器烦人连接。电气连接器配有一个气缸，（操作装置，见图4.61）与连接电气连接器的悬挂机构连接，伸出时推出电气连接器，缩回时解开电气连接器。气路设计为机械连接后电气连接伸出，机械解钩前电气连接器缩回的形式。这样降低了电气连接器受损危险。

9.车端电气连接

由于动车组是集机械、电气、计算机控制技术于一体的现代运输工具，同时基于动力分散式的布置方式，各级控制单元、执行单元之间将会有浩瀚的信息相互传输，因此在各个相对独立的车厢之间必须建立高压、中压、低压以及控制信息电气线路连接通路。车端电气连接装置是两车间电气连接的纽带。

（1）高压供电连接。高压供电连接是连接从位于TP和YPB车的主变压器分别到各动车牵引辅助变流器的交流单相1770V电源，与中亚供电连接同在一侧。车端高压供电连接为过桥线直接用螺母紧固在高中压接线板上，如需解编，则需打开外端墙盖板上的检查门，然后松开紧固螺栓，将过桥线拆下。

（2）中压供电连接。中压供电连接是连接从各辅助变流器或中压箱分别到各车的中压负载的交流三相308V的供电电源，与高压供电连接同在一侧。车端中压供电连接为过桥线直接用螺母紧固在高中压接线板上，如需解编，则需打开外端墙盖板上的检查门，然后松开紧固螺栓，将过桥线拆下。

（3）低压供电连接。中压供电连接是连接各车充电机至各车低压负载的直流24V供电电源，和控制与通信连接同在一侧。车端低压供电连接为过桥线直接用螺母紧固在低压接线板上，如需解编，则需打开外端墙盖板上的检查门，然后松开紧固螺栓，将过桥线拆下。

（4）控制与通信连接。控制与通信连接的作用连接列车通信和控制总线、制动控制线。与低压供电连接在同一侧，位于其上方。通信连接是由4个圆形连接器构成，其中1个WVB连接器，2个MVB连接器，1个CAN总线连接器；控制连接是由4个相同的方形连接器构成的；制动连接是由1个方形连接器构成的。

10.压缩空气连接

压缩空气连接是动车组制动系统的动力源之一，同时也是其他一些辅助设备的动力源，它的有无将直接关系到列车运行的安全距离。压缩空气管路在机械钩头连接完成的同时也连接完毕，在控制系统的控制下，压缩空气管路阀门被打开，将两动车组的空气管路连通，完成压缩空气连接功能。

CRH5动车组有两类压缩空气连接部分，一为自动车钩压缩空气连接，另一为半永久车钩压缩空气连接。自动车钩风管位置如图4.66所示。

列车管连接：列车管开闭机构结构及原理如图4.68所示。接头的接口件突出车钩连接面约8mm，在连挂时被压到对面车钩的接口件上，保证；额结合面的气密性。自动车钩连挂后，与车钩中心轴同轴连接的凸轮带动管内阀门升降，开启或关闭列车管。车钩在连挂位列车管内阀门开启，列车管连通，在车钩断开的情况下列车管路保持打开状态，启动自动停车动作。非连挂位，列车管内阀门关闭，列车管阻塞。

总风管的连接：接头的接口件突出车钩连接约8mm，在连挂时被压到对面车钩的接口件上，保证了结合面的气密性。自动车钩连挂后，总风管接口内的阀杆相互挤压，带动阀门后移，连通了空气管路。解钩空气管路连接：是通过一个铜质管连接到解钩风缸控制出口端的空气管路上。接头的接口结构与列车管、总风管接头基本相仿。解钩管的空气管路连接只有在解钩时才导入空气。半永久车钩压缩空气连接：CRH5型半永久车钩钩头内不含有压缩空气连接接口，两车辆间的压缩空气需要像普通客车一样使用软管连接。

参考文献

【1】李芾，安琪，王华等编著高速动车组概论.西南交通大学出版社，2007 .

【2】商跃进. 动车组车辆构造与设计.西南交通大学出版社，2010.

【3】李强，金行灿主编动车组设计.中国铁道出版社，2008.