电控气驱电气车钩控制原理浅析

曾文娟 匡希超 黄豪 刘旭 帅纲要

摘 要：目前地铁车辆及动车车辆较多地采用了电气车钩，为保证车辆运营安全的关键部件。电气车钩主要有电控气驱和气控气驱两种型式。电控气驱电气车钩控制原理复杂，电气车钩故障问题常有发生，给现场操作人员造成了极大困扰。本文对城轨车辆电控气驱电气车钩的结构组成及连挂、解钩状态时的控制逻辑进行了详细的阐述，对司乘人员和维护人员具有很好的操作指导意义，能极大提高故障处理效率。

关键词：电控气驱;电气车钩;连挂;解钩;控制原理

1概述

电气车钩是车钩上用于实现车辆之间电气连接的装置，它包括一个带防护盖的外壳、触头块和后盖，它与电气车钩操作装置构成一个机械装置单元。电气车钩包含的电气触点可保证列车救援回送或重联工况所需的控制、通讯和安全监控要求，并有足够冗余[1]。全自动车钩缓冲装置一般会配有电气车钩，电气车钩可位于车钩头的上部、下部或两侧。电气车钩的连接和分解动作受机械车钩的连挂机构控制，在机械车钩连挂到位后控制电气车钩完成连接，在解钩指令发出后，机械车钩锁闭机构状态发生改变，控制电气车钩完成分解，再进行机械车钩的分离操作[1]。本文以下置式电气车钩为例进行论述。

2 电气车钩结构组成

下置式电控气驱的电气车钩由机械部分支撑，整个控制过程中涉及的零部件如图1、图2所示。

继电器（K1）、继电器（K3）、二级管（V1）、二极管（V2）位于电气装置中;二位五通阀（SV1）位于气动装置中。继电器（K1）为常闭触点，得电断开。继电器（K3）为常开触点，得电闭合。

电动车钩头操作装置位于车钩头上。电动车钩头操作装置由导向元件、操纵杆和工作气压缸组成。导向元件牢牢固定在车钩头的外壳上，它由控制杆和导向杆组成。控制杆与电动车钩头的封盖横向啮合。操纵杆一侧连接到电动车钩头上，另一侧与工作气缸连接。操纵杆包含一个预载弹簧及于死点中心位置固定的操作杆。

3 工作原理

车钩头通过车钩锁机械性连接两个车钩。车钩锁有准备连挂状态、连挂状态、解钩状态三种状态。压缩空气根据车钩锁的状态进行换向。车钩进行机械连挂时，车钩锁转入连挂状态，重新引导压缩空气，使电气车钩推送装置气缸（Z1）能够向前推动电气车钩（EKU）。电气车钩封盖打开，两个相对的电气车钩（EKU）贴合、对齐并在预设力的作用下彼此压靠在一起。车钩解钩时，车钩锁转到解钩状态，重新引导压缩空气，使电气车钩推送装置气缸（Z1）能够缩回电气车钩（EKU）。当电气车钩（EKU）换向时，封盖将被强行关闭。

3.1 自动连挂控制原理

车辆电源打开，车钩侧面的红色球阀（A）应处于打开位，当车钩进行机械连挂时，车钩锁转入连挂状态，行程开关（S1）和行程开关（S2）检测到机械车钩连挂好后，行程开关（S1）和行程开关（S2）闭合，+110V电压的电流通过继电器（K3）的常闭触头传递到二位五通电磁阀（SV1）的B端，B端得电，二位五通电磁阀（SV1）换向，主风管（MRP）里的压缩空气通过右侧工作位给电气车钩推送装置气缸（Z1）左侧充气，推动电气车钩（EKU）向前，电气车钩封盖打开，两个相对的电气车钩（EKU）贴合、对齐并在预设力的作用下彼此压靠在一起，连挂完成。动作过程参见图3，电气控制过程见红色标记部分，气动控制过程见蓝色标记部分。

3.2 自动解钩控制原理

电气车钩连挂好后，继电器（K1）得电，触点断开。在司机室按下解钩按钮（S），持续按压3s，继电器（K3）将得电激活，常开触点将闭合。+110V电压的电流将通过继电器（K3）的触头传递到二位五通电磁阀（SV1）的A端，A端得电，二位五通电磁阀（SV1）换向，主风管（MRP）里的压缩空气通过左侧工作位给电气车钩操作装置推送气缸（Z1）右侧充气，使得电气车钩（EKU）缩回。动作过程参见图4，电气控制过程见红色标记部分，气动控制过程见蓝色标记部分。

一旦电钩分离，继电器（K1）将恢复到失电状态，触头闭合，+110V电压的电流将通过解钩按钮（S）和继电器（K1）的闭合触点，传递到解钩阀（Y1）的线圈，使解钩阀（Y1）激活，换向，解钩管（UP）里的压缩空气将通过解钩阀（Y1）充入到解钩气缸（Z2），开始机械解钩，当车钩锁旋转至解钩状态时，行程开关（S1）和行程开关（S2）断开，机械车钩自动解钩动作完成。动作过程参见图4，电气控制过程见红色标记部分，气动控制过程见蓝色标记部分。

4 失效故障案例应用

南宁1增购项目车辆在进行列车连挂解钩试验时，两列车连挂正常， 完成手动解钩后，打开球阀（A），电气车钩自动推出。

4.1 故障排查及原因分析

根据电控气驱电气车钩控制原理，对上述失效故障进行以下分析：

1、根据3.1电气车钩自动连挂控制原理，当机械车钩连挂好后，二位五通电磁阀（SV1）B端得电，二位五通电磁阀（SV1）换向，电气车钩推送装置气缸（Z1）左侧充气，电气车钩（EKU）向前。

2、出于安全考虑，手动解钩前应先切断电源，关闭球阀（A）。根据车钩操作手册要求，应先分离电气车钩，使电气车钩后退到位后，再分离机械车钩。手动解钩时，整个车钩处于无电状态，二位五通电磁阀（SV1）未换向。当给车钩通电后，二位五通电磁阀（SV1）仍为手动解钩前的状态。此时电气车钩推送装置气缸（Z1）左侧仍处于充气，推动电气车钩（EKU）向前。

4.2 解决方案

根据4.1分析情况，进行以下操作故障将消除。

方法一：打开二位五通电磁阀（SV1），进行手动换向，然后手动操作电气车钩使其缩回。

方法二：接通电源，打开球阀（A）端得电，按压司机室解鉤按钮（S），使二位五通电磁阀（SV1）自动换向。然后手动操作电气车钩使其缩回。

5 结束语

电控气驱电气车钩应用广泛，控制原理复杂。电气车钩结合机械车钩的全自动车钩在地铁车辆运行过程中起着不可或缺的作用，尤其在列车重联运营及正线救援中，对调车作业、车辆牵引尤为重要[2]。通过本文可以更快更好地掌握电控气驱电气车钩结构及控制原理，指导操作人员安全、有效地完成列车连挂及解钩操作，并能快速、准确地对电气车钩的失效故障进行处理。

参考文献：

[1]TCAMET 04014-2019-城市地铁车辆车钩缓冲装置技术规范.

[2]朱建国 .全自动车钩连挂故障原因分析与探讨. 电力机车与城轨车辆，1672-1187（2017）02-0090-03.

[3]陈志缨 .深圳地铁车辆车钩连挂解钩故障原因分析及解决措施. 电力机车与城轨车辆，1672-1187（2008）04-0061-02.

作者简介：

曾文娟，2010年毕业于湖南工程学院，从事轨道交通车辆设计工作。