淺談動(dòng)車組前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)

孫光奇

【摘要】在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)軌道交通系統(tǒng)也得到了長(zhǎng)足而快速的發(fā)展，高速動(dòng)車組業(yè)已成為人們出行的重要交通工具。本文擬對(duì)動(dòng)車組前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析研究，以期為改進(jìn)動(dòng)車組運(yùn)行品質(zhì)提供有價(jià)值的參考。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)車組；前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)；技術(shù)設(shè)計(jì)

一、動(dòng)車組前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)概述

（一）前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的基本概況

動(dòng)車組前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，位于編組列車的前部，主要采取自動(dòng)化運(yùn)行的方式。在動(dòng)車正常運(yùn)行期間，前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)始終處于關(guān)閉的狀態(tài)，對(duì)動(dòng)車組前端自動(dòng)車鉤起到安全保障的作用，同時(shí)還與車頭匹配，已達(dá)到最佳的空氣動(dòng)力學(xué)外形，從而有效降低運(yùn)行中的風(fēng)阻和噪音。當(dāng)兩列動(dòng)車進(jìn)行連掛，或者一列動(dòng)車因故障而被牽引救援時(shí)，前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)就會(huì)打開(kāi)，以便兩車鉤進(jìn)行連掛操作，完成兩列車的連掛。

（二）前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的組成部分

動(dòng)車組前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)主要由四個(gè)部分組成，分別為機(jī)架組成，起開(kāi)合作用的兩扇旋轉(zhuǎn)艙門，以及電路、氣路兩組系統(tǒng)。前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)通常由動(dòng)車司機(jī)進(jìn)行直接操控，其開(kāi)關(guān)位于司機(jī)室操縱臺(tái)，系半自動(dòng)化控制模式。正常情況下，前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)通過(guò)電路系統(tǒng)控制電磁閥開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸供氣，通過(guò)設(shè)計(jì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)將氣缸的伸長(zhǎng)縮短動(dòng)作轉(zhuǎn)化為活動(dòng)艙門的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的打開(kāi)及關(guān)閉動(dòng)作。左右旋轉(zhuǎn)艙門直接安裝到機(jī)架組成的轉(zhuǎn)臂上，與機(jī)架組成、電路系統(tǒng)組成、氣路系統(tǒng)組成一同安裝在車體的預(yù)留接口上。如果動(dòng)車因故障或者其他原因失去動(dòng)力，則可以借助專用工具，采取手動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉方式對(duì)前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作。

（三）前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的安裝設(shè)計(jì)

前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)并不是一件獨(dú)立的動(dòng)車組零部件，而是依附在動(dòng)車的車體頭罩部位，因此需要與頭罩進(jìn)行統(tǒng)一裝配，從而使動(dòng)車的功能性、美觀性、安全性等各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)達(dá)到最佳狀態(tài)。其中，前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的艙門不能采取推拉式，而要設(shè)計(jì)成前后、上下、左右以及平面旋轉(zhuǎn)的開(kāi)閉方式，使艙門與車體的頭罩之間保證合理間隙，既有利于艙門的方向微調(diào)設(shè)置，也避免間隙過(guò)大影響列車外觀質(zhì)量。在艙門上通常需要配備一段可以微調(diào)的轉(zhuǎn)臂，通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臂長(zhǎng)短的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)艙門旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)整，從而大幅提升安裝調(diào)節(jié)的便捷程度。

二、前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的具體功能

（一）控制的基本原理

前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的控制原理，屬于物理學(xué)上的氣動(dòng)控制，同時(shí)借助電氣系統(tǒng)的電信號(hào)反饋信息，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的邏輯動(dòng)作指令。一是電路系統(tǒng)，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)對(duì)電磁閥的操作。二是氣路系統(tǒng)，在電路系統(tǒng)作用下，氣路系統(tǒng)通過(guò)擺動(dòng)氣缸的方式，形成往復(fù)的周期運(yùn)動(dòng)。三是機(jī)械系統(tǒng)，通過(guò)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的物理設(shè)計(jì)，將氣缸擺動(dòng)過(guò)程中形成的直線運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化成為艙門轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的艙門開(kāi)啟與關(guān)閉。

由此可知，前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，且均可以由單人完成操作。其中，在動(dòng)力穩(wěn)定的情況下，動(dòng)車司機(jī)只需要按下司機(jī)室內(nèi)的操作按鍵，就可以開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，同時(shí)還可以借助操作系統(tǒng)面板上的指示燈來(lái)判斷開(kāi)關(guān)是否已經(jīng)到位。如果系統(tǒng)內(nèi)電氣已經(jīng)隔斷，那么司機(jī)或者其他操作人員可以到車體最前端，使用專用工具進(jìn)行開(kāi)啟或者關(guān)閉。

（二）機(jī)構(gòu)的特殊功能

動(dòng)車組的前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，并不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的艙門開(kāi)閉，而是附加了兩項(xiàng)特殊功能。一是鎖閉功能，即在艙門開(kāi)啟和關(guān)閉后，開(kāi)閉機(jī)構(gòu)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)鎖閉功能，增加機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，使動(dòng)車在連接牽引過(guò)程中不易發(fā)生松脫等危險(xiǎn)。舊式的鎖閉功能主要是利用工作狀態(tài)下的氣缸來(lái)進(jìn)行鎖閉，而新型開(kāi)閉機(jī)構(gòu)則主要是利用機(jī)械自鎖原理，不需要借助外界的動(dòng)力或者機(jī)械結(jié)構(gòu)，因而無(wú)需額外操作，性能上也得到了大幅提升。二是信號(hào)反饋功能。由于動(dòng)車組前端開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，往往是處于連接或牽引狀態(tài)，因而不需要額外的電力輸送。因此，在開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的氣缸上，通常會(huì)安裝專門的信號(hào)檢測(cè)及傳輸裝置。當(dāng)艙門開(kāi)啟或關(guān)閉到位后，該裝置就會(huì)檢測(cè)到相關(guān)信號(hào)并反饋到電路系統(tǒng)中，由系統(tǒng)對(duì)列車電氣進(jìn)行隔斷，避免動(dòng)車組列車在長(zhǎng)期不工作狀態(tài)下仍然帶電或充氣，從而保證動(dòng)車整體及各部件的安全穩(wěn)定，并在一定程度上延長(zhǎng)了相關(guān)設(shè)備元件的使用壽命，可降低設(shè)備發(fā)生故障的概率。

（三）機(jī)構(gòu)的可靠性及可維護(hù)性設(shè)計(jì)

開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)核心在于鎖閉系統(tǒng)的可靠性，以及電氣系統(tǒng)檢修的便捷性。因此，將通過(guò)氣缸推桿直接鎖閉的設(shè)計(jì)模式改為利用純機(jī)械原理進(jìn)行鎖閉，避免了氣缸在失去動(dòng)力后對(duì)鎖閉帶來(lái)的不利影響，有效降低系統(tǒng)故障風(fēng)險(xiǎn)；電、氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用集成化設(shè)計(jì)，關(guān)鍵元器件采用國(guó)外進(jìn)口品牌，且電氣元件整體集成安裝在密封等級(jí)至少可達(dá)到IP65的電氣控制柜內(nèi)，有效防水、防塵，保護(hù)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。考慮到電氣系統(tǒng)檢修和故障處理需要，在設(shè)計(jì)初期預(yù)留了檢修窗，在操作人員需對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí)，可將活動(dòng)的檢修窗取下，用隨車常用的方孔鑰匙打開(kāi)電氣控制柜門來(lái)對(duì)電氣元件進(jìn)行維護(hù)和檢修，空間布局合理，操作方便。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)高速鐵路制造裝備技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)子系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)研究要求也越來(lái)越高。特別是隨著自動(dòng)化、智能化理念的普及，要求動(dòng)車組相關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)也須滿足相關(guān)要求，更好地發(fā)揮其性能，從而為我國(guó)軌道交通運(yùn)輸建設(shè)作出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊爽.CRH1A-200型動(dòng)車組自動(dòng)車鉤及開(kāi)閉機(jī)構(gòu)典型故障分析[J].工業(yè)：00176.