付翔 王梓洋 牛海瑞 洪江伟 徐啸 常恒

摘要 车钩作为车辆之间连挂的重要组成部分，是保障列车的运行安全性、平稳性及旅客乘坐舒适性的关键设备。该文主要分析了高速动车组列车车钩（以欧式10型车钩为例）和铁路货运列车车钩（以货车主型车钩13型车钩为例）的基本结构及检修现状，对检修过程中发现的故障进行总结和分类，并对故障发生的原因进行简要分析。为降低该部分故障率。提高车钩检修效率，提出了采用多功能智能化可转换车钩检测装置的方案来满足面对不同车钩检修的铁路局的需求。

关键词 智能化;车钩检测;可切换;多功能

中图分类号 U270.34 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）02-0074-03

0 引言

随着我国“八纵八横”高速铁路网的逐步完善，客货分流的运输构架基本搭建，铁路运营里程进一步扩大，高速客运和重载货运作为铁路发展的两个重要方向，对于车钩缓冲装置的技术要求日益提高。车钩作为保障列车的运行安全性、平稳性及旅客乘坐舒适性的关键设备，主要用于实现机车和车辆、车辆与车辆间连挂、牵引力、制动力及冲击力的传递，并使车辆之间保持一定的距离。但因该部位不规则，且关键部位钩舌位置较为隐蔽，不易检修，因此发生故障较为普遍。该文通过对目前动车组及重载列车车钩的故障进行统计分析，提出采用一种多功能智能化可转换车钩检测装置的方案，以提高检修效率，降低该部位故障率[1]。

1 欧式10型车钩和13型铁路货车车钩的基本情况概述及检修现状

我国的CRH5型动车组自动车钩采用丹纳10号车钩系统，即欧式10型车钩，一款由瑞典丹纳公司生产的密接式车钩缓冲装置。丹纳10号车钩系统结构复杂。具体结构及技术参数如图1、表1所示。

目前中国货车用主型车钩是13型车钩，该型车钩使用及检修现状，几乎代表了中国铁路货运货车车钩的现状。13型铁路货车车钩研制成功于20世纪60年代，并于70年代初期首次在货物车辆上应用，从首次应用至今也进行了多次改進[2]。从最初的ZG25的普通碳素铸钢制造而成，到1996年推广应用的C级钢，02年在新造货车上推广使用的13A型，2007年在60吨级货车上大范围应用的E级钢13B型，此车钩焊装的磨耗板的材质为27SiMn。

近年来车钩故障引发的事故时有发生，车钩检修作业面临的压力剧增。如何才能提高车钩检修过程中的检修效率、缩短车钩检修时间、提升检修质量是十分重要的现实问题。

目前现场车钩检测大多依靠人力，工人对车钩装置只进行初步的简单测试，科学性及可靠性不高。例如在车钩检测时，车钩上的两端风管压力没有进行具体的压力测试，只是人为的凭经验估算。当前货运列车、普通客运列车、动车组列车的车钩故障种类繁多，且由于很多站段配备不止一种车型，在面对多车型同时检修的情况时，不同类型车钩切换过程繁琐，效率低下，且具有一定的安全隐患。

2 欧式10型车钩常见故障

我国高速铁路使用最普遍的为10型车钩，10型车钩连挂包括三个方面的连接，车钩机械连接、气路连接贯通和电气连接。工人检测车钩工况及连挂状态也从这三个方面着手检测[3]。

欧式10型车钩在运用过程中经常出现车钩装置漏风、车钩部件磨损、变形、裂纹、车钩主轴卡滞、重联端车钩有异音、解编作业时机械车钩不动作、解钩装置失效等问题。

某动车段CRH5动车组自动车钩2015至2021年共发生651起车钩故障。其中重联端车钩漏风发生56起，电气车钩气控单元漏风发生73起，车钩开闭机构气控装置漏风48起，开闭机构单向节流阀漏风发生27起，电气车钩推进气缸漏风发生33起。车钩部件裂纹、变形、磨耗、脱落发生67起，车钩指针歪斜发生46起，限位开关腐蚀、磨损、断裂发生53起，自动车钩主轴卡滞发生78起，手动解钩装置故障发生64起，机械车钩不动作故障发生56起，重联端车钩有异音发生34起，其他故障16起。

3 13型铁路货车车钩常见故障

13型货车车钩常见故障为钩体故障、钩舌故障、车钩钩身磨耗板开焊、裂纹等故障。

3.1 钩体常见故障

钩体的裂纹、变形及磨耗故障：

（1）钩体裂纹多发生部件连接处，车钩承受较大压力处。

（2）钩体变形包括钩身弯曲、钩耳变形和钩腕外涨三种形式。其原因大多是由于车辆行驶时过大冲击造成的，尤其是当货物车辆运行及挂车作业时冲击显著。当钩身弯曲程度较大时，易造成钩舌及钩耳的裂纹。钩腕外涨，将引起车钩闭锁位尺寸超限，无法紧密控制对方钩舌，严重时造成车钩断裂，引发车钩分离事故[5]。

（3）钩耳孔及钩身与托板的接触处极易磨耗，其次钩锁腔内防跳台处及钩锁腔侧壁，钩尾侧面、端面也存在磨耗现象。例如，当钩锁腔内防跳台磨耗后，将导致车钩丧失防跳作用。钩身与托板、钩尾框接触磨耗痕迹过大将导致缓冲器失效。

3.2 钩舌常见故障

3.2.1 钩舌的磨耗，裂纹故障

钩舌内侧面的上、下弯角处多发生裂纹故障，其他经常发生裂纹的部位为钩舌销孔、牵引及冲击突缘的根部。

钩舌内侧面在运用时容易发生磨耗现象，从实际的大量检修中发现磨耗量较大部位为钩舌下部，因为车钩钩头自重较大，再加上车钩托梁存在弯曲情况，钩头下垂导致钩舌下部磨耗量增大[5]。

3.2.2 钩舌销常见故障

钩舌销在运行中极其容易发生磨耗、弯曲、裂纹严重者乃至断裂。一旦发生断裂将会使得车钩缓冲装置失去原有功能，引发钩舌斜及发生列车脱钩等重大事故。

3.3 车钩钩身磨耗板开焊、裂纹

2018年4月某机务段检修了455套13型车钩，其中有414套车钩钩身磨耗板存在故障，故障率约为90.9%，具体数据结果如表2所示。

3.4 故障原因分析

（1）货运列车运行的地区范围大，地区间的气候差异显著，这就使得车钩在实际运行中的运用条件恶劣，雨雪天气、风沙等的侵袭、腐蚀和磨损使得车钩极易发生配件磨耗、变形、断裂等损伤，造成配件的使用寿命低。

（2）货车列车有载重量大、列车编组较长、速度较快的特点，车钩在实际车辆运行中会承受很大的纵向、横向冲击力，可能会对车钩相应配件造成严重损伤[6]。

（3）货运列车在运行线路中会经过曲线、坡道，而且由于不同地区的铁路路基、轨道等的技术要求不同，列车在通过时，相邻车辆在高度及水平方向的相对位置的配合发生改变，造成相邻钩舌间的磨耗。车钩缓冲装置在货车车辆正常运行时钩托梁与钩身磨耗板之间存在着垂直方向的冲击振动，容易引发磨耗板焊缝处开焊、裂纹故障。

4 关于智能化可转換车钩检测装置设计方案及结构

针对现有的客货运主型车钩的常见故障及故障原因，该文综合了现有的车钩检测检修工具，基于智能化、使用方便快捷设计了一款智能化可转换多功能车钩检测车来代替现有的人工检测工具。该检测车有三个组成部分，检测车车身主体、检测车前端搭载的多功能车钩切换装置以及两者间的连接装置。模块化分析，智能化可切换多功能车钩检测车主要分为五个模块，连接定位模块、风压检测模块、车钩连挂动作触发压力检测、车钩探伤与扫描模块、数据处理模块。

4.1 连接定位模块

检测车钩与待测车钩间的车钩连挂前的定位依靠两部分，一是通过两个柱销式风压传感器插入两主风道中，实现车钩定位;二是通过检测车转轴上搭载的电磁装置实现转换车钩后的定位。

4.2 风压检测模块

风压检测采用柱销式风压传感器，在辅助车钩连挂定位的同时，能精确测量出风压数值。传感器外部设有橡胶圈，紧密贴合主风道口，实现风道密封，充分保证气密性[7]。在钩锁连杆连挂动作完成后，主风道通风，柱销式风压传感器工作，并将具体数值显示并记录。

4.3 车钩连挂动作触发压力检测模块

采用步进电机带动推杆，触发车钩连挂动作。压力传感器装设于推杆的头部，检测推杆施加在顶块上的压力[8]。一旦钩锁连杆动作，推杆立即停止运动。

4.4 车钩探伤与扫描模块

检测车钩后部连接滑轨，滑轨设在小车内部检修区域的两侧，常规状态下，多功能车钩切换装置位于滑轨最外侧位置并固定，待连挂动作完成后滑轨固定解除，小车向前移动使已经连挂的两车钩到达小车内部设有超声波探伤装置、扫描仪的检测区域后，滑轨在最内部进行固定，然后开始车钩部件探伤及扫描作业，对车钩工况进行全方位检测（如图2）。

4.5 数据处理模块

检测车控制台上搭载森克SK-34A微型计算机，每一次每一种类型的车钩的检测数据分门别类的存储于该计算机的存储器内，建立数据库。计算机智能分析检测数据，找出车钩故障的通性和差异，作为资料供工人分析与学习。

5 结语

该文以欧式10型和13型铁路货车车钩为例，结合我国现阶段车钩检修的技术规范和检修现状，对车钩常见故障进行了深入研究与分析，提出了一款智能化可切换多功能车钩检测装置。目前很多站段配备不止一种车型，在面对多车型同时检修的情况时，不同类型车钩切换过程繁琐，效率低下。而该装置可以提高现有车钩的检测技术水平，改善检修现状，实现检测不同型车钩时的快速切换，不用频繁更换和搬运检测设备，提高效率，同时能更加科学化、智能化的检测车钩工况。对于保障铁路车辆安全运行有重大意义。

参考文献

[1]牛德福，沈鹏飞.13号车钩故障的调查与分析[J].煤矿现代化，2008（4）：42+69.

[2]张秦平.13型铁路货车车钩钩身磨耗板开焊故障调研与改进建议[J].现代工业经济和信息化，2017（18）：88-89.

[3]邵春来，赵迎军，郑奇慧，等.13号车钩分离故障的调查与分析[J].铁道车辆，2002（2）：35-36.

[4]吕林喜.13号车钩装置常见故障的分析[J].上海铁道科技，2009（1）：31-32+34.

[5]徐永孝.货车13#车钩自动分离的原因及措施[J].内蒙古科技与经济，2006（24）：141-142.

[6]曹楚君.CRH3动车组自动车钩结构与检修工艺[J].科技风，2019（34）：145.

[7]暴长春.CRH2型动车组用密接式车钩和缓冲器四级检修方案分析[J].机电信息，2014（3）：50-51.

[8]李瑞淳.动车组车钩缓冲装置统型研究[J].城市轨道交通研究，2013（8）：64-69.