一种双月牙型铁道车挡的设计

吴学尚 上海铁路局合肥工务段

一种双月牙型铁道车挡的设计

吴学尚 上海铁路局合肥工务段

通过研究国内外铁道车挡设计结构的优缺点，设计出一种双月牙型铁道车挡。采用两个背靠背连接月牙挡身的总体布置方式和车钩防撞缓冲橡胶的关键部件，提高了铁道车挡的安全稳定性和制动效果，并对其最大制动高度进行了理论计算。

车挡；双月牙；缓冲橡胶；制动高度

1　铁道车挡的分类和国内外研究现状

在铁路的尽头线，设置了一种保护性缓冲与止挡的重要安全设备，称之为铁道车挡。其主要功能是吸收火车的动能，把对火车的反作用力降低到到一定数值内，避免因反力过大而损坏火车或火车车钩，使火车平稳地停在轨道尽头，起到保护火车进而保护线路和其他设施安全的作用。国外对铁道车挡的研究起步较早，对铁道车挡的研究也比较深入，研制出的铁道车挡的种类也相对较多，主要有长行程液压挡车器、高制动力液压滑移挡车器、固定液压车挡、库内液压车挡、高制动力轨道绝缘胶泥缓冲滑移式挡车器等种类。我国对铁道车挡的研究起步较晚，目前我国广泛采用的铁道车挡大体上可分为刚性固定式车挡、滑移式车挡和月牙型车挡。刚性固定式车挡吸收失控车辆的动能极低，所以极易造成车辆损坏或出轨；滑移式挡车器是通过挡车器机架下安装的制动摩擦单元与线路基本轨之间的摩擦阻力来消耗失控车辆的动能，但结构复杂，容易磨损；月牙型车挡结构简单，加工容易，体积小巧，安装维修方便，但制动效果不好，安全性差。

为此，设计出一种双月牙型铁道车挡，可以在保持单月牙型车挡结构简单，加工容易，体积小巧，安装维修方便等优点的基础上，大大改善其安全稳定性和制动效果，并可以储蓄利用太阳能自身发电，清洁环保。

2　双月牙型铁道车挡的总体结构与工作原理

2.1双月牙型铁道车挡的总体结构

双月牙型铁道车挡是由太阳能发电板、信号提示灯、车钩防撞缓冲橡胶、车挡支架和月牙挡身组成，如图1所示。

图1 双月牙型铁道车挡总体结构示意图

2.2双月牙型铁道车挡的工作原理

如图1所示，当火车从钢轨上开过来时，能在很远的地方看到信号提示灯后，司机可以提前刹车。当火车降到一定的速度后，进入月牙挡身的范围后，受到阻力，缓慢停车。信号提示灯的电源由太阳能发电板提供，按照《铁路技规》标准，夜间显示红色灯光。

3　双月牙型铁道车挡关键部件的设计

3.1双月牙型挡身的设计

双月牙型铁道车挡通过在月牙挡身上的螺栓孔和铁轨直接螺纹连接，保持了单月牙型车挡结构简单，加工容易，体积小巧，安装方便等优点，同时克服了单月牙型车挡制动效果不好，安全性差的缺点，通过两个月牙背靠背连接的方式，构成了一个三角形的结构，三角形结构具有稳定性，从而大大增强了车挡制动效果的稳定性和安全性。

3.2车钩防撞缓冲橡胶的设计

在车挡支架的横梁上固定有一块车钩防撞缓冲橡胶，它通过受挡车辆的车钩缓冲器与车钩防撞缓冲橡胶的相互作用，既可以为火车的最终停稳提供一部分阻力，起到二次缓冲制动的作用，也可以保护火车车钩不受到撞击损坏。同时它避免了很多滑移式铁道车挡采用缓冲弹簧，容易超负荷使用易损坏的缺点。

4　双月牙型铁道车挡有关参数的计算

火车在双月牙型铁道车挡的作用下降速停车的过程如图2所示。

图2 双月牙型铁道车挡总体结构示意图

假设车厢行驶速度为V，车厢节数为N，总重为M，车厢重心离地高度为h，最后一节车厢重心升高的距离为H，车钩最大撞击力为F，忽略摩擦阻力，由上述参数可以得出：

该车挡的最大制动能量：W=MV2/2=MgH/N

由此可以得出：H=NV2/2 g

参照上海地铁挡车器的设计标准，已制定出库外线（5～8）km/h、库内线（3～5）km/h的额定撞击速度标准。假设挡车器的额定最大撞击速度V为5 km/h，车厢总重按10辆编组近似取M为440 t，车厢重心离地高度为h为1.5 m，由上述参数可以得出：

该车挡的最大制动能量：

W=MV2/2=3819 KJ

该车挡的最大制动高度：

Hmax=H+h=NV2/2g+h=0.96 m+1.5 m=2.46 m

5　结论

（1）该铁道车挡采用双月牙型背靠背连接布置的总体结构，简单、安全、稳定。

（2）该铁道车挡采用车钩防撞缓冲橡胶在保证车钩不被损坏的基础上还起到二次缓冲制动的作用。

（3）通过公式得出双月牙型铁道车挡最大制动高度和火车节数、火车运行速度有关，代入实际参数，初步计算出该车挡的最大制动能量和最大制动高度。

［1］曾向荣，缪军.城市轨道交通挡车器的应用和发展［J］.都市快轨交通. 2007，20（1）55-58.

［2］王明星，张宝国，郭红锋等.城轨地铁线路车挡缓冲器研制［J］.铁道车辆，2011，49（2）21-23.

［3］徐建根，彭乾炼.对车挡表示器的改进建议［J］.铁道运输与经济，1995，（6）.21

［4］许志沛，陈红兵，胡运鹏.滑动式铁道车挡承撞分析［J］.铁道标准设计，2004，（8）.103-106.

［5］陈国虞，倪步友，陈昭明.火车防撞车挡［P］.中国专利：2161526，1994-04-13.

［6］常公平，蒋东根，方康华.列车挡车器［P］.中国专利：201626430U，2010-11-10.

［7］范昌梅，张平远，沈建中.一种铁路车挡［P］.中国专利：202624269U，2012-12-26.

［8］曾险峰.铁路车挡及铁路车挡装置［P］.中国专利：203472885U，2014-03-12.

［9］吕建国，樊洁君，范力智等.一种机车车挡［P］.中国专利：201761500U，2011-03-16.

［10］崔利久，翟大强，段崇义等.铁路尽头线车挡防撞报警系统及方法［P］.中国专利：103223963A，2013-07-31.

［11］周理，梁勇，周晓源等.一种窄轨铁路车挡结构 ［P］.中国专利：103434534A，2013-12-11.

责任编辑：王 华

来稿日期：2016-02-04