電控氣驅(qū)電氣車鉤控制原理淺析

曾文娟 匡希超 黃豪 劉旭 帥綱要

摘 要：目前地鐵車輛及動車車輛較多地采用了電氣車鉤，為保證車輛運(yùn)營安全的關(guān)鍵部件。電氣車鉤主要有電控氣驅(qū)和氣控氣驅(qū)兩種型式。電控氣驅(qū)電氣車鉤控制原理復(fù)雜，電氣車鉤故障問題常有發(fā)生，給現(xiàn)場操作人員造成了極大困擾。本文對城軌車輛電控氣驅(qū)電氣車鉤的結(jié)構(gòu)組成及連掛、解鉤狀態(tài)時的控制邏輯進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，對司乘人員和維護(hù)人員具有很好的操作指導(dǎo)意義，能極大提高故障處理效率。

關(guān)鍵詞：電控氣驅(qū);電氣車鉤;連掛;解鉤;控制原理

1概述

電氣車鉤是車鉤上用于實(shí)現(xiàn)車輛之間電氣連接的裝置，它包括一個帶防護(hù)蓋的外殼、觸頭塊和后蓋，它與電氣車鉤操作裝置構(gòu)成一個機(jī)械裝置單元。電氣車鉤包含的電氣觸點(diǎn)可保證列車救援回送或重聯(lián)工況所需的控制、通訊和安全監(jiān)控要求，并有足夠冗余[1]。全自動車鉤緩沖裝置一般會配有電氣車鉤，電氣車鉤可位于車鉤頭的上部、下部或兩側(cè)。電氣車鉤的連接和分解動作受機(jī)械車鉤的連掛機(jī)構(gòu)控制，在機(jī)械車鉤連掛到位后控制電氣車鉤完成連接，在解鉤指令發(fā)出后，機(jī)械車鉤鎖閉機(jī)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生改變，控制電氣車鉤完成分解，再進(jìn)行機(jī)械車鉤的分離操作[1]。本文以下置式電氣車鉤為例進(jìn)行論述。

2 電氣車鉤結(jié)構(gòu)組成

下置式電控氣驅(qū)的電氣車鉤由機(jī)械部分支撐，整個控制過程中涉及的零部件如圖1、圖2所示。

繼電器（K1）、繼電器（K3）、二級管（V1）、二極管（V2）位于電氣裝置中;二位五通閥（SV1）位于氣動裝置中。繼電器（K1）為常閉觸點(diǎn)，得電斷開。繼電器（K3）為常開觸點(diǎn)，得電閉合。

電動車鉤頭操作裝置位于車鉤頭上。電動車鉤頭操作裝置由導(dǎo)向元件、操縱桿和工作氣壓缸組成。導(dǎo)向元件牢牢固定在車鉤頭的外殼上，它由控制桿和導(dǎo)向桿組成。控制桿與電動車鉤頭的封蓋橫向嚙合。操縱桿一側(cè)連接到電動車鉤頭上，另一側(cè)與工作氣缸連接。操縱桿包含一個預(yù)載彈簧及于死點(diǎn)中心位置固定的操作桿。

3 工作原理

車鉤頭通過車鉤鎖機(jī)械性連接兩個車鉤。車鉤鎖有準(zhǔn)備連掛狀態(tài)、連掛狀態(tài)、解鉤狀態(tài)三種狀態(tài)。壓縮空氣根據(jù)車鉤鎖的狀態(tài)進(jìn)行換向。車鉤進(jìn)行機(jī)械連掛時，車鉤鎖轉(zhuǎn)入連掛狀態(tài)，重新引導(dǎo)壓縮空氣，使電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）能夠向前推動電氣車鉤（EKU）。電氣車鉤封蓋打開，兩個相對的電氣車鉤（EKU）貼合、對齊并在預(yù)設(shè)力的作用下彼此壓靠在一起。車鉤解鉤時，車鉤鎖轉(zhuǎn)到解鉤狀態(tài)，重新引導(dǎo)壓縮空氣，使電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）能夠縮回電氣車鉤（EKU）。當(dāng)電氣車鉤（EKU）換向時，封蓋將被強(qiáng)行關(guān)閉。

3.1 自動連掛控制原理

車輛電源打開，車鉤側(cè)面的紅色球閥（A）應(yīng)處于打開位，當(dāng)車鉤進(jìn)行機(jī)械連掛時，車鉤鎖轉(zhuǎn)入連掛狀態(tài)，行程開關(guān)（S1）和行程開關(guān)（S2）檢測到機(jī)械車鉤連掛好后，行程開關(guān)（S1）和行程開關(guān)（S2）閉合，+110V電壓的電流通過繼電器（K3）的常閉觸頭傳遞到二位五通電磁閥（SV1）的B端，B端得電，二位五通電磁閥（SV1）換向，主風(fēng)管（MRP）里的壓縮空氣通過右側(cè)工作位給電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）左側(cè)充氣，推動電氣車鉤（EKU）向前，電氣車鉤封蓋打開，兩個相對的電氣車鉤（EKU）貼合、對齊并在預(yù)設(shè)力的作用下彼此壓靠在一起，連掛完成。動作過程參見圖3，電氣控制過程見紅色標(biāo)記部分，氣動控制過程見藍(lán)色標(biāo)記部分。

3.2 自動解鉤控制原理

電氣車鉤連掛好后，繼電器（K1）得電，觸點(diǎn)斷開。在司機(jī)室按下解鉤按鈕（S），持續(xù)按壓3s，繼電器（K3）將得電激活，常開觸點(diǎn)將閉合。+110V電壓的電流將通過繼電器（K3）的觸頭傳遞到二位五通電磁閥（SV1）的A端，A端得電，二位五通電磁閥（SV1）換向，主風(fēng)管（MRP）里的壓縮空氣通過左側(cè)工作位給電氣車鉤操作裝置推送氣缸（Z1）右側(cè)充氣，使得電氣車鉤（EKU）縮回。動作過程參見圖4，電氣控制過程見紅色標(biāo)記部分，氣動控制過程見藍(lán)色標(biāo)記部分。

一旦電鉤分離，繼電器（K1）將恢復(fù)到失電狀態(tài)，觸頭閉合，+110V電壓的電流將通過解鉤按鈕（S）和繼電器（K1）的閉合觸點(diǎn)，傳遞到解鉤閥（Y1）的線圈，使解鉤閥（Y1）激活，換向，解鉤管（UP）里的壓縮空氣將通過解鉤閥（Y1）充入到解鉤氣缸（Z2），開始機(jī)械解鉤，當(dāng)車鉤鎖旋轉(zhuǎn)至解鉤狀態(tài)時，行程開關(guān)（S1）和行程開關(guān)（S2）斷開，機(jī)械車鉤自動解鉤動作完成。動作過程參見圖4，電氣控制過程見紅色標(biāo)記部分，氣動控制過程見藍(lán)色標(biāo)記部分。

4 失效故障案例應(yīng)用

南寧1增購項(xiàng)目車輛在進(jìn)行列車連掛解鉤試驗(yàn)時，兩列車連掛正常， 完成手動解鉤后，打開球閥（A），電氣車鉤自動推出。

4.1 故障排查及原因分析

根據(jù)電控氣驅(qū)電氣車鉤控制原理，對上述失效故障進(jìn)行以下分析：

1、根據(jù)3.1電氣車鉤自動連掛控制原理，當(dāng)機(jī)械車鉤連掛好后，二位五通電磁閥（SV1）B端得電，二位五通電磁閥（SV1）換向，電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）左側(cè)充氣，電氣車鉤（EKU）向前。

2、出于安全考慮，手動解鉤前應(yīng)先切斷電源，關(guān)閉球閥（A）。根據(jù)車鉤操作手冊要求，應(yīng)先分離電氣車鉤，使電氣車鉤后退到位后，再分離機(jī)械車鉤。手動解鉤時，整個車鉤處于無電狀態(tài)，二位五通電磁閥（SV1）未換向。當(dāng)給車鉤通電后，二位五通電磁閥（SV1）仍為手動解鉤前的狀態(tài)。此時電氣車鉤推送裝置氣缸（Z1）左側(cè)仍處于充氣，推動電氣車鉤（EKU）向前。

4.2 解決方案

根據(jù)4.1分析情況，進(jìn)行以下操作故障將消除。

方法一：打開二位五通電磁閥（SV1），進(jìn)行手動換向，然后手動操作電氣車鉤使其縮回。

方法二：接通電源，打開球閥（A）端得電，按壓司機(jī)室解鉤按鈕（S），使二位五通電磁閥（SV1）自動換向。然后手動操作電氣車鉤使其縮回。

5 結(jié)束語

電控氣驅(qū)電氣車鉤應(yīng)用廣泛，控制原理復(fù)雜。電氣車鉤結(jié)合機(jī)械車鉤的全自動車鉤在地鐵車輛運(yùn)行過程中起著不可或缺的作用，尤其在列車重聯(lián)運(yùn)營及正線救援中，對調(diào)車作業(yè)、車輛牽引尤為重要[2]。通過本文可以更快更好地掌握電控氣驅(qū)電氣車鉤結(jié)構(gòu)及控制原理，指導(dǎo)操作人員安全、有效地完成列車連掛及解鉤操作，并能快速、準(zhǔn)確地對電氣車鉤的失效故障進(jìn)行處理。

參考文獻(xiàn)：

[1]TCAMET 04014-2019-城市地鐵車輛車鉤緩沖裝置技術(shù)規(guī)范.

[2]朱建國 .全自動車鉤連掛故障原因分析與探討. 電力機(jī)車與城軌車輛，1672-1187（2017）02-0090-03.

[3]陳志纓 .深圳地鐵車輛車鉤連掛解鉤故障原因分析及解決措施. 電力機(jī)車與城軌車輛，1672-1187（2008）04-0061-02.

作者簡介：

曾文娟，2010年畢業(yè)于湖南工程學(xué)院，從事軌道交通車輛設(shè)計(jì)工作。