高铁不神秘:高铁科普120问
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28 动车组列车的各节车厢是怎样连接的?自动车钩是怎样工作的?

动车组列车的各节车厢被车钩及缓冲装置连接在一起,组成列车。车钩及缓冲装置能够实现下列功能:

1.传递牵引力;

2.缓和车辆之间的冲击力;

3.使车辆之间保持合适的距离;

4.保证高速列车的密封性;

5.使车辆之间的空气管路和电气通路自动地对接并且稳固地连接。

车钩及缓冲装置包括:车钩、缓冲器、车端阻尼装置、密封式连接风挡、空气管路和电气通路的连接器等。

车钩被用来连接车辆,使车辆之间保持合适的距离,并传递牵引力。由于动车组运行速度高,制动力大,运行速度调节、变化频繁,动车组使用具有自动连挂功能的密接式车钩。

密接式车钩属于刚性车钩,2个密接式车钩连挂后,没有上下和左右的移动,而且纵向间隙也限制在很小的范围内。旅客列车采用密接式车钩能够减轻起动和制动时车辆的前后冲撞,从而提高旅客的舒适性。在发生事故时,密接式车钩可防止车辆倾覆、攀爬和套车等,可以提高安全性。多功能密接式车钩还带有空气管路和电气通路的自动连接器。

按车钩的连接方式,可分为非自动车钩和自动车钩,非自动车钩须由人工来完成车辆的连挂,而自动车钩则不需要人的参与就能实现自动连挂。一节车厢驶近另一节车厢并对准后,自动车钩无须人工协助,就可以实现车厢的连挂,即使在连挂车辆之间存在水平角度和垂直角度误差时,自动车钩也能实现车辆自动连挂。

自动车钩又可分为非刚性车钩和刚性车钩。非刚性车钩允许两个相连接的车钩在铅垂面内有相对位移,刚性车钩不允许两个相连接车钩在铅垂面内有相对位移,但在水平面内允许有少许转角。刚性车钩可减小车钩间的间隙,降低列车运行中的纵向冲动,提高列车运行平稳性,降低车钩零件的磨耗和噪声,并能够同时实现车辆间的空气管路和电气通路的自动连接。高速列车和城市地铁、轻轨车辆一般都采用刚性自动车钩。夏芬伯格车钩是一种刚性车钩。

德国ICE3高速列车的夏芬伯格车钩

高速列车车钩的结构

夏芬伯格车钩的结构

夏芬伯格车钩是自动车钩,使电气和气动的连接与断开自动化,它于1903年由德国科尼斯堡(现为俄罗斯的加里宁格勒)的卡尔·夏芬伯格(Karl Scharfenberg)设计,是欧洲高速列车的标准车钩。图中的电气连接位于机械连接结构的上方。

德国ICE3型高速列车的夏芬伯格车钩的连接过程

连接在一起的德国ICE3型高速列车

夏芬伯格车钩的连挂原理图

车钩分为钩壳、钩环、回转圆盘、复位弹簧四个主要部分。

1.连挂时,钩环是伸长状态,插进对面车钩壳的凹锥槽。

2.待两个车钩壳相互贴紧,外源动力驱动回转圆盘收回钩环,使得钩环头对准回转圆盘凹槽。

3.外源动力切除,复位弹簧带动回转圆盘伸长钩环而且挂住对面的钩环,最后圆盘停止于钩壳内部阻挡台。

列车牵引拉动时,复位弹簧与阻挡台共同作用,阻止回转圆盘乱转导致脱钩。

夏芬伯格车钩的连接动作示意图

动车组普遍采用密封式连接风挡

缓冲器和车端阻尼装置用来传递和缓和动车组在运行和调车过程中产生的纵向力和冲击力。

为保证高速列车的密封性,动车组普遍采用密封式连接风挡,并将车体下部封住以减小列车运行时的空气阻力。

空气管路和电气通路的连接器被用来使车辆之间的空气管路和电气通路自动地对接,并且稳固地连接。

高速列车的密封式连接风挡内部

高速列车风挡密封连接