万里荣，胡士华，覃莉莉，蔡晓霞

（柳州铁道职业技术学院，广西 柳州 545616）

0 引言

机车车钩中心高度是指机车牵引装置上方连接车厢的车钩的净高度。对于铁路运输来说，准确测量机车车钩中心高度是非常必要的[1-4]。机车车钩中心高度的准确测量与车辆的安全密切相关。如果车钩中心高度设置不当，可能导致机车与车厢连接不牢固，出现脱钩事故。特别是在列车运行过程中，如果车辆之间的连接发生脱落，不仅会造成财产损失，还会危及乘客和工作人员的生命安全[5-6]。因此，通过准确测量机车车钩中心高度，可以确保车钩连接的可靠性和稳定性，提高运输安全水平。合理设置机车车钩中心高度还可以提高铁路运输的效率和运营效益。在车钩连接不合理的情况下，车辆在运行过程中会出现不稳定和抖动，引起额外的能量损耗和磨损。而正确设置机车车钩中心高度可以最大限度地降低车辆的阻力，提高牵引效率，减少能源消耗，从而降低运输成本。

机车车钩中心高度的测量也与技术标准和监管要求相关[7]。铁路行业有一系列关于车辆连接和牵引装置的技术标准和规范，其中包括机车车钩中心高度的要求，但老式的机车车钩中心高度测量尺在测量过程中存在一定的不足，为了对机车车钩中心高度进行准确测量，设计了一种新型机车车钩中心高度测量尺，来克服老式机车车钩重心高度测量尺的不足组，以确保车辆符合相关技术标准，满足监管要求，避免因技术不合规造成的纠纷和不必要的损失。

1 老式机车车钩中心高度测量尺

老式的机车车钩中心高度测量尺如图1 所示，在测量过程中存在几点不足：

图1 老式车钩中心高度测量尺主视图

（1）车钩中心高度测量尺直接放置在钢轨上，在使用过程中尺座与钢轨顶面产生干摩擦削薄尺座，造成车钩中心高度测量数据过大。

（2）测量过程中尺座在轨面产生偏斜或尺身产生横向摆动造成车钩中心高度测量，引起车钩中心高度测量错误。

（3）测量爪无法调节，某一老式的机车车钩中心高度测量尺只能测量对应某一型号的机车车钩，不具备通用性。

（4）测量过程中，尺身不能横向移动，多次测量需要来回移动尺座，不具备实用性。

2 新型机车车钩中心高度测量尺的局部设计

为了解决老式车钩中心高度测量尺测量存在的弊端，本设计将从四个方面创新设计来解决老式车钩中心高度测量尺测量误差、错误测量、通用性及实用性的缺点。

2.1 底座滚轮机构设计

新型机车车钩中心高度测量尺的底座设计如图2 所示，在底座两侧设置了底座滚轮，新型机车车钩中心高度测量尺的底座通过滚动接触和钢轨顶面相连，对比于老式的机车车钩中心高度测量尺的干摩擦，新型机车车钩中心高度测量尺滚动副代替其滑动副，可很大程度减少底座磨损。同时，底座科可沿钢轨作纵向滚动增大了测量者的操作性。

图2 底座滚轮机构

2.2 限制机构设计

新型机车车钩中心高度测量尺的限位机构设计如图3 所示，限位机构的作用是使得底座在钢轨内侧保持正确横向位置。新型机车车钩中心高度测量尺在测量过程中，限位弹簧将压紧力传递给限位滚轮座，并通过限位滚轮与钢轨的内侧面接触。因此，测量过程中尺座始终能保持正确横向位置，避免了老式的机车车钩中心高度测量尺因尺座在轨面产生偏斜或尺身产生横向摆动的测量错误。

图3 限位机构

2.3 尺身滑动机构设计

新型机车车钩中心高度测量尺的尺身滑动机构设计如图4 所示，尺身底部通过燕尾型导向槽和底座相连，尺身可以沿底座的燕尾型导向槽横向移动，测量过程中，通过尺身横向移动测量车钩的不同点，来获得多个数据求平均值减少测量误差，也提高了测量者的操作的实用性。

图4 尺身滑动机构

2.4 通用性棘爪机构设计

新型机车车钩中心高度测量尺的通用性棘爪机构设计如图5 所示，目前的老式机车车钩中心高度测量尺只能测量对应某一型号的机车车钩，不具备通用性。而新型机车车钩中心高度测量尺的通用性棘爪机构，其上、下棘爪和棘轮通过螺纹副配合，且上、下棘爪的螺纹相反，故在旋转棘轮时，上、下棘爪能够适配不同的机车车钩，保证了新型机车车钩中心高度测量尺的通用性。

图5 通用性棘爪机构

3 新型机车车钩中心高度测量尺设计合理性及总体设计

3.1 设计合理性

底座滚轮机构的底座两端各设置两滚轮，滚轮可以绕横向轴线转动，使得尺子座能够沿着钢轨面作纵向移动，其大程度减少底座磨损，且增大了测量者的操作性；限制机构的限位弹簧的弹力使得限位滚轮座和限位滚轮紧压轨道内测，使得底座滚轮机构的底座具有正确的测量位；尺身滑动机构的尺身可沿燕尾型导向槽作横向移动，其作横向移动测量车钩不同点的数据求均值减少误差，且提高了测量者的操作的实用性；通用性棘爪机构采用了反向螺纹，通过棘轮通过螺纹副使得上、下棘爪实现对称张开及收拢，来适配不同类型的机车或车辆的车钩，保证了新型机车车钩中心高度测量尺的通用性。

3.2 总体设计

通过以上各个局部的机构有序组合，得到了如图6 所示的新型机车车钩中心高度测量尺。需要说明的是，新型机车车钩中心高度测量尺测量的原理类似于游标卡尺的测量，其尺身标有主刻度，向相当于游标卡尺主尺，副尺座标有副刻度，向相当于游标卡尺游标。

图6 新型机车车钩中心高度测量尺总体设计

4 新型机车车钩中心高度测量尺操作过程

使用时，将新型机车车钩中心高度测量尺座放置在钢轨顶面上，并将限位滚轮座沿尺座的梯型导轨向内测移动，限位滚轮在限位弹簧及限位滚轮座紧贴的压紧力的作用下紧贴钢轨内侧面，推动尺座使得尺身在车钩正前方，使得车钩头部位于上、下棘爪之间，旋转棘爪旋调手轮，车钩中心线将会自动与副尺座几何中心重合，旋紧副尺座紧固螺钉，使得副尺座固定在尺身上，通过尺身上的主尺与副尺座上的副尺两者数值之和可测量出车钩中心高度，将尺身在底座的燕尾梯导轨作横向移动，重复上述操作，多次测量求平均值即可降低测。

5 结语

该新型机车车钩中心高度测量尺的底座滚轮机构设计、限制机构设计、尺身滑动机构设计和通用性棘爪机构设计，解决了老式的机车车钩中心高度测量尺测量的4 点不足，确保了车钩中心高度测量符合相关技术标准，避免因技术不合规造成的纠纷和不必要的损失。