阿根廷米轨内燃动车组车钩缓冲装置选型设计
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摘 要：依据阿根廷内燃动车组标书中对车钩缓冲装置的要求，对车钩缓冲装置结构进行了选型，然后对其技术方案、组成部分及各部分功能进行说明；对车钩缓冲装置进行动力学计算，验明其结构的合理性。
关键词：车钩；内燃动车组；纵向动力学
中图分类号：U260 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0074-02
阿根廷米轨内燃动车组是中车唐山机车车辆有限公司承接的项目，该项目所有车辆现已全部如期交付，阿根廷用户反馈良好。内燃动车组采用3辆为一列，首尾为动车，中间为拖车的的编组形式，列车两端采用全自动车钩，车辆之间为半永久车钩。
1 车钩缓冲装置配置要求及技术方案
1.1 配置要求
（1）两列内燃动车组重连时，能实现机械，电路，气路的自动连接，并能自动或者手动解编；车辆之间采用半永久车钩；（2）车体静态纵向压缩载荷1200KN，车体静态纵向拉伸载荷960KN，车钩缓冲装置拉伸压缩强度需与车体拉伸压缩强度匹配；（3）一列3辆编组的动车组（AWO状态）以5km/h的速度与另一列施加停放制动的3辆编组动车组（AW0状态）相撞，碰撞能量全部由车钩缓冲器吸收，车钩不发生任何损伤；（4）一列3辆编组的动车组（AWO状态）以15km/h的速度与另一列施加停放制动的3辆编组动车组（AW0状态）相撞，碰撞能量全部由车钩吸收，车体不发生任何损伤。
1.2 技术方案
全自动车钩缓冲装置位于整列车的首尾两端。全自动车钩通过司机在司机室内的操作，能实现两列内燃动车组之间机械、气路和电路的自动连挂和解编，自动操作出现故障时，也可以手动完成。半永久车钩位于车辆之间，需手动完成两车辆之间机械和气路的连挂和解编。车钩与车体之间通过螺栓连接。
1.2.1 全自动车钩
全自动车钩缓冲装置由330机械钩头、压溃管、EFG3橡胶缓冲器、自支撑结构、对中装置、电器车钩组成，如图1所示。
（1）钩头。钩头前端设置了凸锥和凹锥，车钩连挂时，起到导向作用。钩头上集成了主风管连接阀、制动管连接阀以及解钩管连接阀。当列车连挂时，气路阀门均能能自动连通；当列车解编时，气路阀门也能自动关闭。
（2）压溃管。该装置为能量吸收结构，当车钩缓冲器被压缩至最大行程且此时车钩受力大于压溃管触发力时，压溃管开始发生作用，吸收碰撞能量。
（3）EFG3橡胶缓冲器。EFG3橡胶缓冲器安装于车钩座内，采用环形橡胶缓冲件。属于可复原的能量吸收部件。
（4）自支撑结构。该结构可以一定范围内调节车钩钩头的高度。
（5）对中装置。车钩水平偏转±15°时，该结构能迫使车钩自动回弹、对中。
（6）电器车钩。电器车钩集成了列车信号传送的电连接接头，由风缸推动伸出或者拉回。
（7）全自动车钩功能参数（表1）。
1.2.2 半永久车钩
车辆之间采用两个半永久车钩连接，两个半永久车钩的差异在于是否配有压溃管。一对半永久车钩由卡环连接。如图2所示。
（1）带有压溃管的半永久车钩。包括EFG3橡胶缓冲器和压溃管，主要起到传递纵向力和吸收碰撞能量的作用；
（2）连接卡环。起到连接两个半永久车钩的作用；
（3）不带压溃管的半永久车钩。带有EFG3橡胶缓冲器，主要起到吸收碰撞能量的作用（表2）。
2 车钩缓冲装置动力学计算
（1）一列3辆编组（AW0）与一列3辆编组施加停放制动（AWO），以5km/h的速度碰撞。该工况下，车钩缓冲装置最大压缩行程、最大车钩力以及吸收的最大撞击能量出现在两列车的接触处。由模拟仿真结果得知，最大力约为616KN，撞击能量由车钩缓冲装置吸收，车钩没有任何永久性破坏。
（2）一列3辆编组（AW0）与一列3辆编组施加停放制动（AWO）以15km/h的速度相撞。该工况下，车钩缓冲装置最大压缩行程、最大车钩力以及吸收的最大撞击能量出现在两列车的接触处。由模拟仿真结果得知，最大力为1000KN，碰撞接触处单个车钩吸收能量约为242KJ，该车钩压溃管被触发，车体没有任何永久性破坏。该工况下，距离碰撞接触面较近的半永久车钩参与吸能，由模拟仿真结果得知，最大力为950KN，单个半永久车钩吸收能量约为106KN，车钩压溃管被触发，车体不会产生损坏。
由以上二种工况计算结果可以看出，碰撞能量全部由车钩缓冲装置吸收，车体不会发生永久变形，该车钩缓冲装置方案合理可行。
3 结语
阿根廷米轨内燃动车组所选用的车钩缓冲装置满足阿根廷业主标书中对车钩缓冲装置的各项要求，结构设计合理。目前该项目车端连接系统运营状态良好，受到了客户的一致好评。
⒖嘉南
[1]王瑁成，邵敏.有限单元法基本原理与数值方法.北京：清华大学出版社，1989（12）.
[2]孙彦彬，兆文忠.《折叠式压溃管的吸能仿真》.大连交通大学学报，2008（5）.