浅谈动车组前端开闭机构研究与设计

孙光奇

【摘要】在我国社会经济不断发展的同时，我国轨道交通系统也得到了长足而快速的发展，高速动车组业已成为人们出行的重要交通工具。本文拟对动车组前端开闭机构进行分析研究，以期为改进动车组运行品质提供有价值的参考。

【关键词】动车组；前端开闭机构；技术设计

一、动车组前端开闭机构概述

（一）前端开闭机构的基本概况

动车组前端开闭机构，位于编组列车的前部，主要采取自动化运行的方式。在动车正常运行期间，前端开闭机构始终处于关闭的状态，对动车组前端自动车钩起到安全保障的作用，同时还与车头匹配，已达到最佳的空气动力学外形，从而有效降低运行中的风阻和噪音。当两列动车进行连挂，或者一列动车因故障而被牵引救援时，前端开闭机构就会打开，以便两车钩进行连挂操作，完成两列车的连挂。

（二）前端开闭机构的组成部分

动车组前端开闭机构主要由四个部分组成，分别为机架组成，起开合作用的两扇旋转舱门，以及电路、气路两组系统。前端开闭机构通常由动车司机进行直接操控，其开关位于司机室操纵台，系半自动化控制模式。正常情况下，前端开闭机构通过电路系统控制电磁阀开闭实现对气缸供气，通过设计的机械结构将气缸的伸长缩短动作转化为活动舱门的旋转来实现开闭机构的打开及关闭动作。左右旋转舱门直接安装到机架组成的转臂上，与机架组成、电路系统组成、气路系统组成一同安装在车体的预留接口上。如果动车因故障或者其他原因失去动力，则可以借助专用工具，采取手动开启或关闭方式对前端开闭机构进行操作。

（三）前端开闭机构的安装设计

前端开闭机构并不是一件独立的动车组零部件，而是依附在动车的车体头罩部位，因此需要与头罩进行统一装配，从而使动车的功能性、美观性、安全性等各项参数指标达到最佳状态。其中，前端开闭机构的舱门不能采取推拉式，而要设计成前后、上下、左右以及平面旋转的开闭方式，使舱门与车体的头罩之间保证合理间隙，既有利于舱门的方向微调设置，也避免间隙过大影响列车外观质量。在舱门上通常需要配备一段可以微调的转臂，通过调节转臂长短的方式实现对舱门旋转角度的调整，从而大幅提升安装调节的便捷程度。

二、前端开闭机构的具体功能

（一）控制的基本原理

前端开闭机构的控制原理，属于物理学上的气动控制，同时借助电气系统的电信号反馈信息，从而实现预设的逻辑动作指令。一是电路系统，通过PLC控制系统，实现开闭机构对电磁阀的操作。二是气路系统，在电路系统作用下，气路系统通过摆动气缸的方式，形成往复的周期运动。三是机械系统，通过机构内部的物理设计，将气缸摆动过程中形成的直线运动，转化成为舱门转臂的旋转运动，从而带动前端开闭机构的舱门开启与关闭。

由此可知，前端开闭机构分为手动和自动两种方式，且均可以由单人完成操作。其中，在动力稳定的情况下，动车司机只需要按下司机室内的操作按鍵，就可以开关机构，同时还可以借助操作系统面板上的指示灯来判断开关是否已经到位。如果系统内电气已经隔断，那么司机或者其他操作人员可以到车体最前端，使用专用工具进行开启或者关闭。

（二）机构的特殊功能

动车组的前端开闭机构，并不仅仅是一个简单的舱门开闭，而是附加了两项特殊功能。一是锁闭功能，即在舱门开启和关闭后，开闭机构会自动启动锁闭功能，增加机构的稳定性和安全性，使动车在连接牵引过程中不易发生松脱等危险。旧式的锁闭功能主要是利用工作状态下的气缸来进行锁闭，而新型开闭机构则主要是利用机械自锁原理，不需要借助外界的动力或者机械结构，因而无需额外操作，性能上也得到了大幅提升。二是信号反馈功能。由于动车组前端开闭机构的运行，往往是处于连接或牵引状态，因而不需要额外的电力输送。因此，在开闭机构的气缸上，通常会安装专门的信号检测及传输装置。当舱门开启或关闭到位后，该装置就会检测到相关信号并反馈到电路系统中，由系统对列车电气进行隔断，避免动车组列车在长期不工作状态下仍然带电或充气，从而保证动车整体及各部件的安全稳定，并在一定程度上延长了相关设备元件的使用寿命，可降低设备发生故障的概率。

（三）机构的可靠性及可维护性设计

开闭机构的设计核心在于锁闭系统的可靠性，以及电气系统检修的便捷性。因此，将通过气缸推杆直接锁闭的设计模式改为利用纯机械原理进行锁闭，避免了气缸在失去动力后对锁闭带来的不利影响，有效降低系统故障风险；电、气系统设计采用集成化设计，关键元器件采用国外进口品牌，且电气元件整体集成安装在密封等级至少可达到IP65的电气控制柜内，有效防水、防尘，保护电气系统的稳定性。考虑到电气系统检修和故障处理需要，在设计初期预留了检修窗，在操作人员需对电气系统进行维护时，可将活动的检修窗取下，用随车常用的方孔钥匙打开电气控制柜门来对电气元件进行维护和检修，空间布局合理，操作方便。

三、结束语

随着我国高速铁路制造装备技术的不断发展，相关子系统部件的设计研究要求也越来越高。特别是随着自动化、智能化理念的普及，要求动车组相关机构设计也须满足相关要求，更好地发挥其性能，从而为我国轨道交通运输建设作出更大的贡献。

参考文献

[1]杨爽.CRH1A-200型动车组自动车钩及开闭机构典型故障分析[J].工业：00176.