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城市轨道交通车辆
第四章车端连接装置
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【问题导入】
车辆连接装置主要包括：车钩缓冲装置和贯通道装置，通过它们使列车中车辆相互连接, 实现相邻车辆之间的纵向力传递和通道的连接。
密接式车钩集牵引、缓冲和连挂于一体，通过车辆彼此相向缓慢走行相互碰撞，使钩头的连接器动作，实现两车辆的机械、电气线路和空气管路的自动连接。
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第四章
车端连接装置
【学习目标】
1.能掌握各种密接式车钩的结构和动作原理。
2.能掌握不同的缓冲器的缓冲原理。
3.能复述纵向力的传递路径。
4.能掌握连接装置的附属装置的连接。
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【教学建议】
1.教学场地：在教室、互联网多媒体教室及密接式车钩、缓冲器模型实训室中进行，课后可实地参观。
2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，车钩及缓冲器的仿真模型多套，或能放视频投影的设备及课件、视频介绍一套。
3.课时要求：课堂讲授6课时；模拟操作4课时。
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第四章
车端连接装置
第一节车钩缓冲装置概述第二节密接式车钩第三节缓冲装置
第四节车钩的钩身和吸能装置第五节车钩附属装置第六节
贯通道及渡板
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第一节车钩缓冲装置概述
一、车钩缓冲装置的概念和作用
车端连接装置是指连接两车辆间或连接两车列间的所有机械、空气和电气装置。包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置。
将车辆连接成列车实现车辆之间机械、电气和气路的连接传递和缓和列车纵向力或冲击力。
7第一节车钩缓冲装置概述
二、车钩连挂装置的分类
非自动车钩
自动车钩：须由人工来完成车辆的连接非刚性车钩:允许两个相连接的车钩钩体在垂直方向上有相对位移
刚性车钩:不允许两连挂车钩存在相对位移
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非刚性车钩
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刚性车钩
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刚性车钩的优点:
1)减小了两个车钩连接面之间的间隙，降低了列车中的纵向力，提高了列车运行的平稳性。
2)由于车钩零件的位移减小了，并且在这些零件上作用的力也减小了，因此改善了自动车钩内部零件的工作条件。
3)减小了车钩连接表面的磨耗。
4)减小了由于两连挂车钩相互冲击而产生的噪声，这对于城市轨道车辆和客车尤为重要。
5)避免在意外撞车事故时，发生一个车辆爬到另一个车辆上的危险。
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1)简化了两车钩纵向中心线高度偏差较大的车辆相互连挂的条件(例如，不同类型的车辆，车轮及其他部件磨耗程度不同的车辆，以及空车和重车)。
2)车钩强度大。
3)不需要复杂的钩尾销连接结构和复杂的对心装置。
4)车钩钩体的结构和铸造工艺较为简单。
非刚性车钩的优点:
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常见车钩-13号车钩
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1513号车钩的连接过程
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城市轨道交通的发展为机车车辆的车钩缓冲器系统提出了很高的要求： 车钩连接的间隙应尽量小
车钩应方便连挂和解钩，快速实现车辆之间的机械、空气和电气连接
车钩缓冲器系统应具有较大的缓冲容量，能缓和车辆正常运行和连挂时出现的纵向冲击
三、密接式车钩缓冲装置
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车钩缓冲器系统应具有吸能保护装置，在列
车发生超过允许连挂速度的冲撞（例如列车正面冲突事故）时，有效地保护车辆车体不受损坏，车内的乘客不受伤。
密接式车钩能很好地满足上述要求，所以在世界范围内的动车组和城市轨道车辆上得到了广泛的应用。
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密接式车钩缓冲装置的特征:
(1)车钩能够实现自动连挂和分解，并备有相应手动功能。城市轨道交通列车为保证列车的密封性能普遍采用密封风挡，还设置了包围整个车端截面的外风挡，在这种情况下，采用手动连挂、分解将给操作带来不便。因此，城市轨道交通列车用密接式车钩缓冲装置应该其有自动连挂、分解功能。
(2)具有电路、气路自动连接或手动整体连接功能。
(3)具有足够的强度和刚度。
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(4)缓冲器应该适应城市轨道交通列车动力学的需要。高速动车组用缓冲器应该在满足容量要求的前提下．尽量减小初压力，具有良好的阻抗力、位移特性．以提高列车纵向动力学性能。
(5)满足列车减重的需要。车钩缓冲装置应在满足性能要求的前提下，尽量减小体积和质量。
(6)能满足不同车钩之间连挂需要。考虑回送和厂、段内调车作业需要，应该设置相应过渡方式解决两种车钩之间连挂的问题。
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第二节
密接式车钩
密接式车钩的构造和传统的关节式车钩完全不同密接式车钩属于刚性车钩，它要求两钩连接后，期间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，目前，国内外常见的有以下几种结构形式:
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?第一种为日本新干线高速列车上所采用的柴田式密接式车钩，我国北京地铁车辆的车钩即属此列。
?第二种为Schafenberg(夏芬伯格)型密接式车钩，常见于欧洲国家所制造的地铁、轻轨及高速车辆上，德国制造的上海地铁车辆亦装用这种车钩。
?第三种为德国的BSI-COMPACT型密接式车钩。
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1.北京地铁密接式车钩(柴田式车钩)
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柴田式车钩平面图:
1—钩头2—风管连接器3—橡胶金属片式缓冲器4—冲击座5—十字头6—托梁7—磨耗板8—电气连接器
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北京地铁密接式车钩(柴田式车钩)
北京地铁车辆的密接式车钩缓冲装置，由密接式车钩、橡胶缓冲器、风管连结器、电气连结器和风动解钩系统等几部分组成。车辆连挂时，依靠两车钩相邻钩头上的凸锥和凹锥孔相互插入，起到紧密连接作用，同时自动将两车之间的电路、空气管路接通，并起到缓和连挂中车辆间的冲击作用。在两车分解时，亦可自动解钩，并自动切断车辆间的电路和空气通路。
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即将连接的柴田式车钩
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柴田式车钩内部结构与作用原理
钩舌
钩头
1—钩头2—钩舌3—解钩杆4—弹簧
5—解钩风缸27
柴田式车钩的连挂
?两钩连挂时，凸锥插进对方相应的凹锥孔
中。这时凸锥的内侧面在前进中压迫对方的钩舌转动，使解钩风缸的弹簧受压，钩舌沿逆时针方向旋转40。当两钩连接面相接触后，凸锥内侧面不再压迫对方的钩舌，此时，由于弹簧的作用，使钩舌顺时针向旋转恢复到原来的状态，即处于闭锁位置。
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柴田式车钩的分解
?要使两钩分解，需由司机操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入前车(或后车)的解钩风缸，同时经解钩风管连结器送入相连挂的后车(或前车)解钩风缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌逆时针向转动至开锁位置，此时两钩即可解开。如果采用手动解钩，只要用人力推动解钩杆，也能使钩舌转动至开锁位置实现两钩的分解。
291)待挂状态：为车钩连接前的准备状态，此时钩舌定位杆被固定在待挂位置，解钩风缸活塞杆处于回缩状态，此时半圆形钩舌的连接面与水平面呈40°角。
2)连挂状态：两钩连挂时，凸锥插进对方车钩相应的凹锥孔中。
柴田式车钩的三态
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3)解钩状态：自动解钩，即要使两钩分解，需由驾驶员操纵解钩阀，压缩空气由总风管进入前车(或后车)的解钩风缸，同时经解钩风管连接器送入相连挂的后车(或前车)解钩风缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置，此时两钩即可解开。
柴田式车钩的三态
XX工程学院 车辆工程系 本科毕业设计（论文） 题目：地铁车辆车端连接装置设计专业：机械设计制造及其自动化 （城市轨道车辆） 班级：城轨081学号： 学生姓名： 指导教师：副教授 起止日期：2012.3～2012.6 设计地点：车辆工程实验中心
摘要 发展城市轨道交通系统已成为我国解决城市交通问题的必由之路，其中以地铁车辆系统最为典型且应用最广。车端连接装置是地铁车辆最基本也是最主要的部件之一，其作用是连接机车车辆、减缓列车的纵向冲动（或冲击力）、传递列车电力、通信控制信号和连接列车风管。 本课题针对我国地铁车辆的要求，对车端连接装置进行了系统分析。其中对密接式车钩与列车风挡进行了着重研究。自动密接式车钩采用弹簧装置作为手动解钩和复位机构，钩体端面进行了优化设计。带缓冲器和无缓冲器的半永久牵引杆定位孔采用长圆孔结构。 风挡装置不仅要美观舒适,还应具有良好的纵向伸缩性和横向、垂向柔性,以承受和适应车辆之间在运行中的错动和冲击，保证列车安全通过曲线和道岔。因此地铁风挡的选型必须满足上述要求。 关键词：地铁；密接式车钩；风挡；设计
ABSTRACT Developing the city truck traffic system has become the main route to solve the problem of city traffic, which subway system is the most typical one. The connecting device is one of basicparts of metro vehicles. It links each vehicle of the train,reduces pull force or impulsive force at the running and translate task of train,transfers the train power,control signal.and links the train pipes. In order to satisfy the requirement of the metro vehicles in our country, systems analysis has been taken for the connecting device,which focuses on the tight-lock and the train windshield. The automatic tight-lock coupler adopted spring set for manual separate lock and replacement. The semiforever traction rod fix buffer and unfix buffer adopted long round whole structure. The casting parts include coupler body, fixing seat, semiautomatic coupler bracket and semiforever bracket have carried into execution with casting technologic designed and simulative concreting analysis. The elastic rubber mud buffer has the characteristic of more capability ,less impedance force ,high absorb rate. The high pressure and hermetical structure ensure the hermetic capability and the running life. Windshield device not only should be beautiful and comfortable, but also has a good vertical and horizontal scalability, vertical flexibility to withstand and adapt to the vehicle in operation between the dislocation and impact, to ensure train safety through the curves and turnouts.Therefore,the selection of the subway windshield must meet the above requirements. Keywords：metro，tight-lock coupler，windshield，design
目录 1概述 (2) 2.车端连接装置的作用与组成 (2) 3.车钩缓冲装置的组成与传力过程 (2) 3.1 组成 (2) 3.2 车钩的传力过程 (3) 4.自动密接式车钩缓冲装置 (3) 5.车钩 (5) 5.1车钩的作用与类型 (5) 5.2车钩三态 (5) 5.3典型车钩的结构与工作原理 (6) 6.风挡 (7) 7.缓冲器 (8) 8.自动车钩电气连接器 (9) 9.车端电气连接 (10) 10.压缩空气连接 (10) 参考文献 (11)
1.概述 车端连接装置是指连接两车辆间或连接两车列间的所有机械、空气和电气装置。包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置。 2.车端连接装置的组成与作用 车端连接装置为车辆组成部件的一个必不可少的重要装置，从某种意义上来讲，正是车端连接装置的存在才将列车中各个车厢（车辆）连接组成了真正意义上的列车。车钩缓冲装置使动车组与动车组或动车组的车辆之间实现连挂，并且传递及缓和动车组在运行时所产生的牵引力或冲击力，它也是保证列车运行安全、提高旅客舒适度的重要部件。车端连接装置包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置以及空气管路连接器等。具体到CRH5动车组来说，每列CRH5动车组共有2套前端车钩缓冲装置（前端车钩采用自动车钩缓冲装置）、7套中间车钩缓冲装置（中间车钩采用半永久车钩缓冲装置）、2套过渡车钩、7组电气连接装置、7套压缩空气连接装置、7套风挡装置。 3.车钩缓冲装置的组成与传力过程 3.1组成 车钩缓冲装置由车钩、缓冲器及车钩复原装置3个部分组成。 车钩及缓冲器设置在牵引梁内。组装后的牵引缓冲装置，允许车钩可以在人力作用下能上下、左右小幅度摆动。列车曲线行运行时车钩中心线与车体中心线之间将产生一个偏角，即车钩要产生在左右摆动。为了使列车能顺利通过曲线，在冲击座上安装车钩复原装置，以增加车钩摆动的灵活性和复原能力。
1 城市轨道交通车辆 第四章车端连接装置 2 【问题导入】 车辆连接装置主要包括：车钩缓冲装置和贯通道装置，通过它们使列车中车辆相互连接, 实现相邻车辆之间的纵向力传递和通道的连接。 密接式车钩集牵引、缓冲和连挂于一体，通过车辆彼此相向缓慢走行相互碰撞，使钩头的连接器动作，实现两车辆的机械、电气线路和空气管路的自动连接。 3 第四章 车端连接装置 【学习目标】 1.能掌握各种密接式车钩的结构和动作原理。 2.能掌握不同的缓冲器的缓冲原理。 3.能复述纵向力的传递路径。 4.能掌握连接装置的附属装置的连接。 4 【教学建议】 1.教学场地：在教室、互联网多媒体教室及密接式车钩、缓冲器模型实训室中进行，课后可实地参观。 2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，车钩及缓冲器的仿真模型多套，或能放视频投影的设备及课件、视频介绍一套。 3.课时要求：课堂讲授6课时；模拟操作4课时。 5 第四章 车端连接装置 第一节车钩缓冲装置概述第二节密接式车钩第三节缓冲装置 第四节车钩的钩身和吸能装置第五节车钩附属装置第六节 贯通道及渡板 6 第一节车钩缓冲装置概述 一、车钩缓冲装置的概念和作用 车端连接装置是指连接两车辆间或连接两车列间的所有机械、空气和电气装置。包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置。 将车辆连接成列车实现车辆之间机械、电气和气路的连接传递和缓和列车纵向力或冲击力。
7第一节车钩缓冲装置概述 二、车钩连挂装置的分类 非自动车钩 自动车钩：须由人工来完成车辆的连接非刚性车钩:允许两个相连接的车钩钩体在垂直方向上有相对位移 刚性车钩:不允许两连挂车钩存在相对位移 8 非刚性车钩 9 刚性车钩 10 刚性车钩的优点: 1)减小了两个车钩连接面之间的间隙，降低了列车中的纵向力，提高了列车运行的平稳性。 2)由于车钩零件的位移减小了，并且在这些零件上作用的力也减小了，因此改善了自动车钩内部零件的工作条件。 3)减小了车钩连接表面的磨耗。 4)减小了由于两连挂车钩相互冲击而产生的噪声，这对于城市轨道车辆和客车尤为重要。 5)避免在意外撞车事故时，发生一个车辆爬到另一个车辆上的危险。 11 1)简化了两车钩纵向中心线高度偏差较大的车辆相互连挂的条件(例如，不同类型的车辆，车轮及其他部件磨耗程度不同的车辆，以及空车和重车)。 2)车钩强度大。 3)不需要复杂的钩尾销连接结构和复杂的对心装置。 4)车钩钩体的结构和铸造工艺较为简单。 非刚性车钩的优点: 12 常见车钩-13号车钩
CRH1型车端连接装置 前言 车端连接装置是指连接车辆或连接两辆车列的所有机械、空气和电气装置。包括车钩、缓冲器、风挡、车体间减振器和电气连接装置。 车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆，机车或动车相互连挂，传递牵引力，制动力并缓和纵向冲击力的车辆部件。它由车钩、缓冲器、钩尾框，从板等组成一个整体，安装于车底架构端的牵引梁内。位于机车或车辆两端，用于实现相互连挂、传递牵引力或压缩力及缓和纵向冲击的部件。由车钩、缓冲器和其他配件组成。车钩缓冲装置安装在底架两端的牵引梁内。机车或车辆承受冲击时车钩受压，推动钩尾框和前从板向后移动，冲击力经缓冲器传至后从板。此时后从板为后从板座所阻挡不能移动。列车牵引时车钩受拉，通过钩尾销带动钩尾框和后从板向前移动，牵引力经缓冲器传至前从板，此时前从板为前从板座所阻挡不能移动。在这两种情况下，缓冲器都会受到压缩,起吸收能量、缓和纵向冲击的作用,并把冲击力或牵引力传给牵引梁。 动车组风挡装置是连接两车的通道，是旅客在车辆之间流动，列车乘务员工作、服务的必经之路。一般而言，客车风挡必须保证安全，具有良好的纵向伸缩性和垂向、横向柔性，以适应车辆运行中振动和安全通过曲线、道岔的需要，能够保证良好的列车动力学性能。针对高速动车组运行的特殊性，其风挡装置还应该满足以下需要：风挡的空气阻力应该尽可能小，保证车辆连接处光滑平整以减小列车运行时的空气阻力；具有良好的气密性，保证车辆密封；具有足够的强度，能够满足气动载荷下强度要求；具有良好的隔声性能以提高车内舒适性；此外，还需要风挡材料具有良好的防火性能。 车间减振器分为横向减振器和纵向减振器。横向减振器布置在车体和挡风之间，主要衰减车体间的相对横向位移及侧滚运动。纵向减振器主要衰减车体间的相对点头及摇头运动。 车端电气连接的主要功能是实现客车供电电路的连接、通信控制信号的连接、车辆级（列车级）网络信号的连接及客车与机车的电气连接等。 一、CRH1动车组车辆连接装置 车钩缓冲装置 1.端部车钩 端部采用SCHARFENBERG密接式车钩缓冲装置。缓冲装置由中空橡胶弹簧和套筒橡胶垫缓冲器组成，位于车钩钩身与车底架缓冲梁连接处。Scharfenberg密接车钩的原理是德国人Karl Scharfenberg在1903年发明的，在欧洲铁路和城市轨道交通已经成为标准配置，近年在中国铁路高速动车和城市轨道交通中也得到了广泛应用，有CRH-1动车组，CRH-5动车组，CRH-3动车组，上海地铁，广州地铁，深圳地铁等。Scharfenberg车钩采用模块化设计，由钩头、钩身和钩尾三部分组成，各部分之间采用卡环连接。所谓车钩的制式不同，指的就是车钩的机械连挂和闭锁机构的原理不同，不同制式的车钩是不能连挂在一起的。车钩的连挂和闭锁由钩头部分完成，其基本原理：车钩的连挂靠一对可旋转的钩板和连杆完成，车钩纵向力由钩板和连杆承担。当车钩在准备连挂状态下时，车辆相对移动，当车钩前端面密贴后，连杆前端的销子即卡入对面车钩的钩板缺口内，形成稳定的，间隙非常小的连接，对于新造的车钩，间隙可以控制在0.5mm左右。解钩时只需拉动解钩绳，或者使用结构风缸转动钩板就可以使连杆的销子脱离对面钩板的缺口，然后车辆后退即可实现解钩，解钩后，在拉伸弹簧的作用下钩板和连杆回复至准备连挂状态。车钩前端面上有凸锥和凹锥，具有导向功能，所以车钩头具有如图所示的连挂范围，当两车连挂时，只要两车钩头中心线在高度
城市轨道交通车辆
第三章 转向架
第三章 转向架
【问题导入】
车辆走行部分在车辆运行中起着非常重要的作用，其不仅 承受了车体的载荷，而且传递纵向力、垂向力和横向力。转向 架是支承车体并担负车辆沿着轨道走行的支承走行装置。为了 便于通过曲线，在车体和转向架之间设有心盘或回转轴，转向 架可以绕心盘或回转轴相对车体转动。由于车辆在线路上运行 时通过道岔、弯道及车辆加速、减速等原因会产生各种冲击和 振动，为了改善车辆的运行品质和满足运行要求，在转向架上 设有弹簧减振装置和制动装置。对于动车，转向架上还装有牵 引电动机和减速机构，将牵引电动机的转矩通过齿轮转动传递 给轮对，转化为列车前进的牵引力，以驱动车辆运行。我们这 一章就是要学习这些知识。
第三章 转 向 架
【学习目标】
1.掌握三向力(纵向力、垂向力、横向力)的传递 路径。 2.掌握转向架的结构、组成及分类。 3.画出轮箍的外形图并进行相关的标注； 4.熟练掌握各种弹簧的结构。 5.掌握空气弹簧、橡胶弹簧、抗侧棍扭杆、油压 减振器等部件的工作原理、结构以及调整方法。 6.驱动系统结构原理
第三章 转 向 架
【教学建议】
1.教学场地：在教室、互联网多媒体教室及转向架模型实训 室中进行，课后可实地参观。
2.设备要求：至少具有能连接互联网的多媒体教室一个，动
车、拖车转向架的仿真模型各一套，或能放视频投影的设
备
。
3.课时要求：课堂讲授6-8课时；模拟操作4课时；实际练习
4课时。
铁道运营管理技术（城轨方向） 《城轨车辆与供电》(车辆部分）课程标准 1 前言 1.1课程的性质 《城轨车辆与供电》是铁道运营管理技术专业（城轨方向）的必修课。通过本课程的学习，使学生掌握城轨车辆的总体结构及其各主要组成部分的主要作用，培养学生对城轨车辆车体、车钩缓冲装置、风挡、车端连接装置及转向架等装置的维护与检修的能力，使学生能胜任城轨车辆维护与检修工作的要求。本课程是以《电工电子技术应用》与《机械技术应用》课程的学习为基础。 1.2设计思路 通过本课程的学习，使学生掌握城轨车辆总体及走行部维护与检修的必备的知识和技能。 本课程内容的选择是以为满足城轨车辆运用与检修行业的实际需求为主要依据而确定的。根据行业的实际需求和培养学生实际能力，在课程内容的选择标准方面，将以往的以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心而展开的课程内容，使本课程在教学过程中，学生在完成具体学习项目的过程中既学会如何完成相应的工作任务，又构建了相关的理论知识，也培养了城轨车辆维护与检修人才所必备的职业技能。 经过机车车辆运用与检修的行业专家深入、细致、系统地分析及论证，本课程最终确定了四个学习项目即：城轨车辆总体结构认知、城轨车辆车体、城轨车辆车端连接装置和城轨车辆转向架。这四个学习项目是按照城轨车辆的组成部件以及城轨车辆维护与检修各工作岗位而设计的，在教学过程中，有利于采用理实一体化教学方法，为学生提供更多的实践机会，进一步地改善教学效果。 本课程要求实施项目教学，每个项目的学习都是以城轨车辆各主要组成部件为载体而设计的活动来进行，以工作任务为中心，实现理论与实践的一体化的教学。教学效果评价采取过程评价与结果评价相结合的方式，通过理论与实践相结合，重点评价学生的职业能力。 本门课程建议学时为60学时。 2 课程目标 2.1知识 ●学生能描述城轨车辆的总体结构及各主要组成部分的主要作用； ●能描述各种类型城轨车辆车体结构、密接式车钩缓冲装置的组成及其作用原理、车端连接装置的 组成和作用、城轨车辆转向架的主要组成及各主要组成部分的作用； 2.2技能 ●能读懂城轨车辆总体结构、车体结构、车钩缓冲装置、车端连接装置、转向架等部件的结构图； ●会使用维护与检修所用的各种专用检修设备、专用工具、量具和检测仪器； ●能借助于专用检修设备、专用工具、量具和检测仪器，按照各部件的检修方法和检修作业标准， 对城轨车辆车体、密接式车钩缓冲装置、车端连接装置和转向架等部件进行拆卸与安装和维护与检修； 2.3态度 ●培养学生诚实守信、实事求是、工作态度认真负责、工作作风严谨和吃苦耐劳的优良品德； ●使学生养成不断进取、勤于思考的良好学习习惯； ●培养学生工作中善于与他人配合的团队合作精神； ●使学生牢固树立安全第一的意识。