CR400AF型高速动车组前端开闭机构介绍

CR400AF型高速动车组前端开闭机构介绍

张贺

中车 青岛四方车辆研究所有限公司 钩缓事业部，山东 青岛 266031

摘要：本文介绍了CR400AF高速动车组前端开闭机构的结构组成和动作原理。

关键词：CR400AF；中国标准动车组；开闭机构；结构；原理

1前言

中国铁路自第六次大提速以来，在引进德国、日本等国家高速动车组技术的基础上，不断的消化、吸收、再创新，促使高铁研发技术飞速发展，生产出了多种系列的“和谐号”高速动车组，一时间百花齐放，但投入运用过程中，逐渐暴露出国内不同平台研发的“和谐号”高速动车组标准不统一、无法互联互通、维护成本高昂等问题。为了促进铁路行业的可持续化发展和“走出去”战略，中国动车组急需实现产品的自主化、标准化和系列化。中国铁路总公司开始牵头组织研发具有完全自主知识产权的中国标准动车组，中车青岛四方车辆研究所有限公司参与了CR400AF型动车组中前端开闭机构产品的研制工作。

CR400AF型高速动车组前端开闭机构安装在TC01车和TC08车的车头部位，关闭状态时可形成完整的列车空气动力学外形，减少运行过程中的风阻，打开状态时可便于其他部件的操作，实现列车的互联互通。本文主要对CR400AF型高速动车组前端开闭机构的结构组成和动作原理进行了介绍。

2方案介绍

该方案采用金属构架承载方式，主要包含机械结构、舱门、固定罩，其中机械结构一端与列车车体连接，另一端与舱门连接，起到传递结构自身及舱门的重量和运行中的气动载荷等承载作用。舱门作为运动部件，通过连接螺栓与机械结构连接。固定罩通过连接螺栓、连接附件与列车车体连接，主要起到过渡、调节的作用。

2.1动作原理

以往CRH2、CRH5等高速动车组前端开闭机构均需设计两套机构（一套推送机构和一套锁闭机构）来实现舱门的打开、关闭、解锁及锁定功能，该方案将两套机构进行了整合优化，使用一套机构（见图2）来实现相同的功能，当舱门动作到位后，通过限位开关将到位信号反馈给车体完成全部动作。与传统方式相比有如下优势：

a.该方案将推送和锁闭两个动作合二为一，结构更加精简，减少了一套独立的锁闭机构，有利于方案的重量管理和成本管理。

b.该方案推送气缸直接推动舱门旋转锁闭，动作连贯，控制逻辑简单，便于列车网络控制，同时有利于降低产品故障率。

c.该方案两侧分别设置独立的推送锁闭机构，可实现左、右侧舱门的独立打开、关闭、解锁和锁定。传统方案为两侧舱门联动，当操作人员需要进入前端开闭机构内部维护车钩或者其它设备时，只能从检修口进入；而该方案通过舱门的单侧手动打开、关闭，可使操作人员方便的从前端开闭机构前部进入，更便于故障排查及应急处理。

2.2操作方式

前端开闭机构控制系统由电控系统和气动系统两部分组成。气动系统作为推送锁闭机构的动力源来提供驱动力，同时利用电控系统的逻辑来辅助实现整个系统的功能要求，具有两种操作方式，a.正常模式：当电源、风源同时存在时，可在列车司机室远程控制，实现舱门的自动开启、关闭、解锁和锁闭功能；b.紧急模式：当电源、风源其中之一缺失，或两者均缺失的情况下，可人工操作进行手动开启、关闭、解锁和锁闭功能功能。列车在正常运行时，前端开闭机构在锁定位置上施加气缸力，以确保舱门位置不变。

2.3锁闭原理

上文提到的使用2套机构的传统前端开闭机构，金属构架承载方式方案的锁闭机构多采取横向插入锁闭销的方式来实现舱门的锁闭功能，该方案锁闭机构采用机械“死点”方式设计（见图3），在舱门锁闭过程中，当舱门支撑臂的传动角等于零时，施加在舱门上的驱动力对舱门支撑臂的有效回转力矩为零，达到“死点”锁闭状态。

该方案锁闭原理（见图4）利用推送气缸-3或人工操作手动解锁六角柱-2旋转锁定装置-1，锁定装置的另一端滚轮-4可以在舱门支撑臂-6上的滑槽-5内滚动，同时带动舱门支撑臂-6绕中心轴转动，当前端开闭机构完全打开或关闭后，舱门支撑臂-6被止挡螺栓-8限位，舱门支撑臂无法继续转动。锁定装置在外力的推动下继续旋转，该过程锁定装置内的锁定弹簧-7逐渐被压缩，当到达打开或关闭位置的机械“死点”时，锁定弹簧力完全垂直作用在舱门支撑臂上，锁定弹簧到达最大压缩量，该位置是机构动作的临界点。锁定装置继续旋转，该过程锁定弹簧-7逐渐释放，锁定装置从机械“死点”旋转过一定角度后，被舱门支撑臂滑槽-5限位，从而到达锁闭位置。锁定装置在锁闭位置时已经越过机构的“死点”，当存在外力作用时，此外力总是趋向于使锁定装置固定在锁闭位，达到可靠的锁闭效果。与横向插入锁闭销方案相比有如下优点：

a.当列车提供给前端开闭机构的风源缺失时，采用横向插入锁闭销方式的方案存在的机械间隙，可能会导致列车运行过程中舱门前端中间部位出现缝隙，此缝隙无法消除，只能尽量减小；而该方案采用机械“死点”的锁闭结构，即使风源缺失，也不存在机械间隙，舱门也会因机械“死点”锁定而处于紧密关闭或打开状态。

b.对于长编高速动车组，前端开闭机构一般采用手动方案，即无电源和风源，对锁闭机构的安全要求更加严格。对于横向插入锁闭销方式的方案，列车运行过程中的风阻载荷无法通过推送气缸分担，将全部施加在锁闭销上，现方案直接应用存在较大的安全风险，需重新设计锁闭结构；而该方案在无风源的情况下，机械“死点”状态不变，具有更高的安全可靠性，简化后可直接用于长编高速动车组项目，有利于产品的标准化和系列化。

5结束语

CR400AF型高速动车组前端开闭机构在传统金属构件承载方案的基础上，对动作原理和锁闭原理进行了全新的设计，丰富了前端开闭机构产品的方案系列；产品自装车运用以来，状态良好，产品性能得到了验证。

作者简介：张贺(1987-)，男，中车青岛四方车辆研究所有限公司，工程师

3