国产330型车钩连挂兼容性研究

赵 琦，刘振平

(中车青岛四方车辆研究所有限公司 钩缓事业部，山东 青岛 266031)

目前国内城轨车辆上使用的车钩基本有2种，即330型和CG-5型车钩，330型车钩主要在上海、广州、南京的地铁车辆上使用，CG-5型车钩主要在北京、天津、大连的地铁车辆上使用。随着国内城轨交通的发展，330型车钩的应用越来越多，市场占有量越来越大，目前已经批量装用于天津、大连、广州、深圳、南京、沈阳、郑州、合肥等地的城轨车辆上，具有成熟的运用业绩[1]。由于部分地区的现有车辆使用的是外企生产的车钩，为了降低运营成本，实现列车之间的重连以及相互救援等功能，对国产330型车钩与现有车辆车钩的连挂兼容性问题的研究已经迫在眉睫，因此，本文主要研究国产与外企生产的330型车钩的连挂兼容性问题。

1 330型车钩结构

330型车钩是欧式车钩，这种车钩连挂和解钩灵活方便，是目前国内城市轨道交通车辆广泛采用的机械车钩。330型车钩主要由钩体、主轴、钩舌、连挂杆、连挂杆销轴、拉簧等组成(图1)。钩体的前部一半为凸锥，另一半为凹锥，连接时双方车钩凸锥和凹锥互相插入，起连接导向作用。钩体、钩舌、连挂杆、主轴等是车钩实现动作的关键零件，钩舌绕主轴转动可带动连挂杆动作，连挂杆在拉簧拉力作用下使车钩可靠连接。

图1 330型车钩

2 国产330型车钩功能及连挂原理

国产330型车钩重约65 kg，从连挂面到后端面距离为320 mm，外形尺寸为330 mm×570 mm×443 mm。在一组车向另一组车低速移动挂钩时，国产330型车钩能实现2组车的机械、气路、电路的自动连接，且车钩之间能保证连接紧密，并具有良好的适应性；在两车带有垂向偏差时以及在水平曲线、竖曲线上均能实现良好连接；可自动解钩或人工手动解钩，车组解钩后车钩即处于待连挂状态。国产330型车钩可与缓冲系统、安装吊挂系统装配组成车钩缓冲装置，装用于各种新造城轨车辆上。

国产330型车钩作用原理如图2所示，具有待挂、连挂和解钩3种状态。

图2 国产330型车钩作用原理

(1) 待挂状态。为车钩连挂前的准备状态，此时拉簧处于最大拉力状态，连挂杆置于凸锥内，连挂组成处于待挂状态(图2(a))。

(2) 连挂状态。连挂车钩的凸锥伸入对方车钩的凹锥，双侧钩舌推动对方连挂杆回缩引起钩舌转动，随着钩体间的相互接近，钩舌转动角度加大，在拉簧的作用下，连挂杆可以进入对方钩舌，完成两钩的连挂(图2(b)～图2(d))。

(3) 解钩状态。人工拉动一侧车钩解钩手柄，带动钩舌顺时针转动，当钩舌转至一定角度时，本侧车钩钩舌、连挂杆处于图2(e)所示解钩状态，此时移动一侧钩体，即可完成车钩的分解。当两钩分离后，连挂杆由于拉簧的作用复位，车钩又恢复到待挂状态。

3 兼容性方案设计

3.1 影响330型车钩连挂兼容性的主要因素

影响330型车钩连挂兼容性的主要因素有钩体、连挂机构。

3.1.1 钩体

钩体凸凹锥能否相互导入是影响车钩连挂兼容性的关键点，图3是国产330型车钩钩体中与其连挂兼容性相关的关键尺寸，与外企产车钩基本相同。不同的是外企产车钩凸锥最高处与连挂面的距离约120 mm，国产则约为117 mm，但完全不影响连挂及连挂反馈。

图3 国产330型车钩钩体与其连挂兼容性相关的关键尺寸

3.1.2 连挂机构

连挂机构包括钩舌、连挂杆、主轴和连挂杆销轴。钩舌的轮廓和厚度，连挂杆长度，主轴和连挂杆销轴的直径等对330型车钩的连挂兼容性都有很大影响。国产330型车钩连挂机构的结构与外企产车钩相同。

3.2 是否连挂兼容的判定

(1) 连挂机构是否连挂到位。

连挂机构是否连挂到位可通过观察两侧车钩连挂指示是否到位和连挂反馈是否正常来判定，图4为外企产330型车钩的连挂指示及连挂反馈，通过主轴上的弹性销指示连挂是否到位，通过2个接近开关分别检测主轴及连挂杆的位置，并将连挂是否到位反馈给列车控制系统。图5为国产330型车钩的连挂指示及连挂反馈，与外企产330型车钩的原理相同，通过主轴上槽线指示连挂是否到位，通过2个限位开关检测主轴及连挂杆的位置。因国产330型车钩的钩舌、主轴、连挂杆等连挂机构与外企产330型车钩相同，两车钩的连挂指示及连挂反馈可以完全兼容。

图4 外企产330型车钩连挂指示及连挂反馈

图5 国产330型车钩连挂指示及连挂反馈

(2) 气路能否导通。

图6为外企产及国产330型车钩风管连接器，两者内部结构基本相同，只要风管连接器在车钩上的位置相同，完全能够实现气路的导通及密封。

图6 外企产及国产330型车钩风管连接器结构

4 试验

本项目的试验有连挂试验、压缩强度试验、拉伸强度试验。

(1) 连挂试验。

连挂试验的主要内容有330型车钩间连挂试验及连挂间隙测量。试验结果表明，国产与外企产330型车钩间连挂自如，解钩方便(图7)。测定结果显示，连挂面间隙为0.5 mm。

图7 国产与外企产330型车钩间连挂

(2) 压缩强度试验。

330型车钩的压缩强度试验在500 t压吨试验台上进行。压缩强度试验结果显示，经过850 kN压缩载荷作用后，国产与外企产330型车钩能够正常解钩和连挂，钩体无明显变形。

(3) 拉伸强度试验。

330型车钩的拉伸强度试验在车钩连挂试验台上进行。拉伸强度试验结果显示，经过650 kN拉伸载荷作用后，国产与外企产330型车钩能够正常解钩和连挂，钩体、钩舌、连挂杆均无明显变形，连挂间隙为0.8 mm。在拉至1 150 kN载荷后，国产与外企产330型车钩之间产生异响，试验停止。分解检查后发现一侧钩舌断裂，其他零件未发现明显变形[2]。

国产330型车钩在广州、深圳、沈阳等地铁项目上多次进行装车连挂试验，试验结果显示，国产与外企产330型车钩机械连挂锁闭状态良好，连挂到位指示及连挂反馈正常；气路导通、密封性正常；电气连接导通、密封性正常。验证了国产与外企产330型车钩可以进行互连互通，机械、气路及电气连接均能够完全兼容。表1为国产与外企产330型车钩连挂兼容的项目。

表1 国产与外企产330型车钩连挂兼容的项目

此外广州、深圳、成都、杭州、无锡、沈阳等采用外企产车钩的地铁项目，均采用国产330型过渡车钩对列车进行牵引、回送。

5 结论

国产330型车钩结构合理，强度符合设计要求，操作简便，能够满足与现有城轨车辆车钩的连挂兼容性要求；与外企原型车钩的连挂性能正常，可以在任何条件下保证车钩顺利连挂，简化和方便了运营部门运用以及救援作业。国产330型车钩交付客户后，经现场连挂试验验证，其操作、安装、曲线通过和连挂功能均能够满足用户的实际运用需求。