CN1070880A - 多列编组重载车列的车钩应力切分牵引方法 - Google Patents

Abstract

本发明多列编组重载车列车钩应力切分牵引方 法，与目前同步牵引法不同，是一种非同步应力切分 牵引方法，应用应力切分装置，通过各机车自主调速， 各列车相互协同跟进同时能将车列中各节点处车钩 拉或压应力减小，使车钩受力总和始终保持在允许范 围内，总重达数万吨的车列可用普通车钩作业，并能 有效克服以往重载车列车轮易空转、打滑，车轮踏面 和道轨的磨损加剧等问题，同时使冲击力保持在单列 列车作业水平，从而可使车速快。针对不同线路条件 有三种方案供选择实施本发明。

Description

目前在世界上大多数国家，铁路运输仍占重要或主导地位，可以预料，即使将来，铁路运输也将仍然是一种不可替代的主要客、货运输方式，当前在那些科技发达、资源丰富、幅员辽阔的国家更进而重视发展多列编组重载车列运输技术，因为这种运输方式可明显增大运输量，提高运输效率。此外，若能对目前的多列编组车列的牵引方法采取根本改良，或应用适当的牵引方法，不仅可使这种运输方式适用于货运，也能适用于客运，甚至用于高速列车也未尝不可。

然而，目前的多列编组重载车列的运行方式例如重联或组合车列的运行方式通常应用所谓同步牵引方式，即各机车的工况瞬间变化大致相同或大体上按主控机车的统一指令进行加速或减速，其结果是导致车列运行时在某些车钩上的应力非常大，并由此而引起下列诸多问题：

需采用高强度车钩，和因运行冲击力大而需要相应提高车厢结构强度和刚度;

车轮易打滑、空转，从而使道轨和车轮踏面易磨损;

由于运行时冲击力大，不适宜用于客运，且只适宜装载碎散货物，例如煤碳、棉花、矿石等;

对于万吨级车列，只适宜在线路状况较好或限于在坡度较小的线路上运行;

以及还存在容易脱钩等不安全因素。

因此，本发明目的正是为克服上述这些问题而提出使参加编组各列车按非同步牵引方式运行，就是按照使在上述各列车相连接处的车钩的应力或车钩传递的负荷受控制的“车钩应力切分方式”运行的多列编组重载车列的车钩应力切分牵引方法，从而使运行既安全平稳，又经济。

根据本发明的多列编组重载车列的车钩应力切分牵引方法，多列分别具有各自牵引机车的列车依次按车列行车方向首尾相连编组形成车列，就是分别用车钩使各前方列车的最末节车厢与后继列车的机车相连，在所述连接处相应形成多个“节点”，由位于所述车列首位列车的机车担任主控机车，该机车按通常的单列列车的牵引方式运行，其余机车分别自主地按属非同步运行方式的“车钩应力切分方式”运行，就是通过设置在所述各节点处的“车钩应力切分装置”能使作用在各节点处车钩上的应力或各相邻列车相互间传递的力不超过预先规定的数值，例如使相互传递力为3-4吨，该力与作用在对应车钩上的对应机车牵引力代数和不超过对应车钩的许用负荷，从而使整个车列的所有车钩上的应力都不超过其许用应力，其方法是，通过该“车钩应力切分装置”反应对应车钩的瞬时应力状况，配合使用对应机车上的操纵设备，当所述对应“节点”上车钩呈现受压应力状态时，应相应使对应列车减速，即相应减少对应机车的动力输出，当上述车钩上呈现受拉应力时，应相应增加对应机车的动力输出，从而使对应车钩上所受拉应力或压应力逐渐变小而达到所述车列的安全、经济运行的目的。

以下参照附图对本发明实施例进行说明

图1示意表示本发明的多列编组重载车列的车钩应力切分牵引方法采用的“车钩应力切分装置”的实施例之一的机械部分的总体结构，

图2示意表示用于图1所示装置的镶嵌电路的镶嵌电气静触头的主体部分结构，

图3示意表示用于图2所示电路的电气动触头结构，

图4示意表示配合图1所示装置反应车钩瞬时应力状态、用于本发明第2实施例的操作指令板的结构，

图5示意表示用于本发明第3实施例中的车速自动调整装置的控制装置的主要部分的结构。

现首先参看图1-3，本发明方法采用的作为实施例之一的“车钩应力切分装置”包括电路部分和机械构成部分，该机械构成部分同时作为对应机车或列车的弹性缓冲装置，包括可与前方列车最末节车厢车钩相挂连的车钩，与此车钩相连的车钩杆4，以及与车钩杆4弹性相连的弹性缓冲箱，该缓冲箱包含安装在对应机车的牵引中梁上，具有按车列行车方向的前后、上、下和左右壁的卧式箱体，一端和箱体的前壁的内表面密切接触的前弹性缓冲体3-1，一端和箱体后壁的内表面密切接触的后弹性缓冲体3-2，和后弹性缓冲体3-2的前端面接触的分隔板11及其限位楔块7-2，和前缓冲体3-1的后端面接触的分隔板5及其限位楔块7-1，所述车钩杆4的另一端从所述箱体的前端滑动通过箱体的基座2，箱体的前壁，弹性缓冲体3-1和分隔板5，11，使车钩杆4的端部伸入弹性缓冲体3-2内，且和滑动伸入该弹性缓冲体3-2内的尾销套12固定相连，在车钩杆4的伸入缓冲箱体内的约中间部分上具有阶梯部，滑动位于车钩杆4上的所述阶梯部和尾销套12间的前从板6及限位圆筒8和后从板10，以及位于前从板6和后从板10间的圆柱压缩弹簧9，所述阶梯部可与前从板6接合，尾销套12的端面可与后从板端面接合，1为在车钩杆4上形成的键槽，通过与基座2上的一销键配合确保车钩杆4不旋转。

所述电气部分包含在所述缓冲箱体的左或右侧壁外表面上，通过镶嵌形成多个排成行相互间留有间隔且相互绝缘的多行平面光滑静触头，简称为镶嵌电路，以及分别和前从板6和后从板10连成一体，从所述箱体侧壁上的通槽伸出在箱体外，可与所述静触头滚动接触的动触头，由这些触头形成控制或信号电路。

图1所示装置仅是实施例之一，还可以有其它的形式，例如将所述中间留有绝缘间隔的系列静触头改为长条型碳膜电阻，使该装置具有能输入参量功能，适于使用微型计算机及相应的控制电路，共同完成应力切分任务;此外，也可将所述车钩杆的一端适当延长，使从所述箱体后壁伸出箱体外，再在其尾端上接一齿条，带动齿轮和链条链轮，使链条进入机车内部带动柴油机的喷油柱塞旋转，及一作用在调速弹簧上的凸轮转动，使柴油机作无级变速等。

实施例

综上所述，本发明方法的车列是使多列列车按车列行车方向首尾相连编组，在连接处形成“节点”，在每节点处设置所述的“车钩应力切分装置”，配合使用或改造使用原机车上的操纵机构，突破传统的“同步运行方式”，按本发明的“车钩应力切分方式”进行安全经济运行。

原机车具有能进行调速和刹车的司机控制器，现将原司机控制器的控制线路进行改装、改装的方法是：原司机控制器调速、刹车的每一工位都是利用该司机控制器中的触指去闭合多个触头对，现利用多对触头联动继电器去接通原由该司机控制器的触指接通的所有线路。其次，在该司机控制器原动触头和图1中应力切分装置的主动触头31-31′及图5的主动触头51前都分别加装一开关，然后再并联到电源上去，同时，将图1、图5中镶嵌电路的各Z型静触头都分别与原司机控制器相应静触头并联。

这样，在单列作业或多列编组重载作业需使用手控操作时，上述改装后的司机控制器主动触头与电源间的开关将闭合，该司机控制器将有效地进行调速或刹车;而当机车改为用自控装置操纵时，司机控制器的主动触头电源间将断开，该司机控制器失效。

具体实施本发明方法的第1实施例是按自动方式进行所述车列的调速和刹车，该方式包括所述车钩应力切分装置，以及和此车钩应力切分装置的主静触头形成电气连接的列车自动调速和刹车装置。

以下对如何构成该列车自动调速、刹车装置进行说明。参看图2和图3，21、24分别为在图1所示箱体的一侧壁上开设的两异型通槽，23，25分别为在该侧壁上形成的系列多行静触头，23-1，25-1分别为为了连接形成控制电路的主静触头，23-2，23-3，和25-2，25-3分别为付静触头，主要为了连接构成例如指示灯的信号电路。31-33为分别通过构件30安装在前从板6上的动触头，31′-33′为通过构件30′分别安装在后从板10上的动触头，构件30，（30′）可伸出在箱体的外面，31为位于前从板6上、可与主静触头23-1滚动接触的主动触头，31′为位于后从板10上可与主静触头25-1滚动接触的主动触头，32，32′分别为可与付静触头23-2，25-2滚动接触的付动触头，33，33′分别为可与付静触头23-3，25-3滚动接触的付动触头。以上各静触头间均留有适当绝缘间隙，且主静触头25-1，23-1均为Z字形平面形状静触头，其余静触头为普通平面形状静触头。作成Z字形平面形状触头可显著缩短产生电弧的时间。

综上所述，车列行进时，当发生对应列车车钩应力切分装置的后从板移动时，意味对应列车的速度低于前方列车车速，该自动调速、刹车装置立即使对应列车自动加速并正在加速，当阻力条件变化时，对应机车也随之自动减速。这样，本发明方法的车钩应力切分装置除了能发挥列车行驶时的缓冲装置作用的同时，还能瞬间反应对应车钩的受力状态，且将此状态作为控制信号对相应列车进行运行控制。

当车列需进行紧急刹车或进站刹车时，当主控机车刹车，这样，后继列车相继开始刹车，这时，当对应机车发生前从板移动时，意味前方列车车速已比对应列车车速减慢;也就是前方列车已开始进行刹车，因此，对应列车也相应自动进行刹车，同样，后继列车也相继按类似方式进行刹车，刹车系逐步进行，直到车列停止为止，由此看出，上述列车的一系列加速或减速以及刹车行为均由所述调速、刹车自动控制装置自动进行。因此，将此运行方式简称为自动运行方式。

上述本发明实施例适于在线路条件较好的地段行驶和可用于客运。

本发明方法的第2实施例，即按手动方式进行对应列车的调速、按自动方式进行车列刹车的运行方式，该运行方式除需具备上述列车自动调速刹车装置外，还应包含应力切分操作指示板（信号指示装置）以及经改造过的手操作司机控制器。

参看图4，图中矩形框内的各圆圈表示系列指示亮灯，该灯由和车钩应力切分装置对应的各付静触头和付动触头接触点亮。若以该矩形框的正中为分界，框左侧从右至左依次亮灯表示后从板10逐步向前移动时点亮指示灯的情形，此情况意味前方列车通过车钩4拉后从板10移动，使弹簧9受压缩，且表示车钩杆4受拉应力，弹簧9受压缩变形越大，表示车钩杆4受拉应力越大，在此情况下表示对应列车需进行加速，以便跟进前方列车，同时也使车钩杆4的应力被切小，矩形框的右侧自左至右的依次亮灯表示车钩杆4推动前从板6向后移动，使弹簧9受压缩，车钩杆4受压，且弹簧9受压缩程度越大，表示车钩杆4受压应力越大，在此情况下表示对应列车需减速，以便和前方列车速度协调一致，同时也使车钩杆4上的应力被切小。此外，1为在车钩杆4上形成的链槽，它与基座2上的链配合确保车钩杆4不能转动。

上述应力切分操作指示板的指示灯由车钩应力切分装置的对应动、静触头的接触点亮，此应力切分操作指示板可悬挂或置于机车驾驶室内司机控制器旁边，因此司机完全可按照此亮灯指示进行转动司机控制器手柄，达到对应列车的加速或减速。

司机控制器的操作，应如图4所示那样，当操作板左侧43亮灯依次到达43区域边缘，和开始进入41境内，此时司机开始转动司机控制器手柄，使对应机车或列车加速，同样，当操作板右侧亮灯依次到达区域44边缘，或开始进入42境内时，此时，司机需转动司机控制器手柄使对应机车或列车减速。

当车列需进行紧急刹车或进站刹车时，还需借助列车运行方式转换装置（开关装置）将上述手动调速运行方式转换成上述第1实施例的列车调速，刹车自动运行方式，从而利用该方式进行自动紧急刹车或进站刹车。

本实施例方式适于在各种级别铁路线上行驶，尤其适于在线路条件较差地段例如矿山支线上行驶，主要用于货运。

本发明方法的第3实施例。

上述本发明方法的第2实施例，即按照手动操作进行对应列车的调速，按自动方式进行对应列车的紧急刹车或进站刹车，但也可以将此第2实施例中的手动操作部分的内容用自动装置来实现，从而构成本第3实施例。

因此，该第3实施例除应包含上述第1实施例中的自动调速、刹车装置外，还应包含为自动实行如第2实施例中手动操作部分内容的车速自动调整装置。

该车速自动调整装置包含一电气控制箱，该控制箱的主要部分结构如图5所示，主要由多行平面镶嵌静触头，但其中至少一行静触头为具有Z字形平面镶嵌主静触头52，和可与所述主静触头52滚动接触的主动触头51，以及通过多个绕线圆盘54带动动触头51移动的直流电动机53组成。

此外，尚包含继电控制装置，该继电控制装置包含控制直流电动机53进行正、反转的驱动控制电路，该控制电路和本发明的车钩应力切分装置的侧面镶嵌电路相连系，把该侧面镶嵌电路的如图4所示操作指示板所示那样，当亮灯分别到达区域43，44边缘，或进入区域41，42的状态作为驱动上述控制电路的驱动信号，此外，如本发明的第2实施例一样，还需包含一列车运行方式转换装置，当主控机车发出紧急刹车或进站刹车指令时将所述本实施例的车列自动调速运行方式转换成如第1实施例那样的列车自动调速、刹车运行方式。

此外，使图5所示的车速自动调整装置的驱动控制电路的系列主静触头52如第2实施例中的自动调速、刹车装置中那样分别和司机控制器的对应调速挡静触头电气相连，使动触头51带电（极性及电压水平与上述司机控制器的原动触头的带电极性和电压水平相同），从而构成本实施例车速自动调整装置。

这样，当车列行驶时，各列车由车速自动调整装置自动进行操纵进行调速，当接到主控机车的紧急刹车或进站刹车命令时，由列车运行方式转换装置进行列车运行方式转换，转换成第1实施例的自动进行列车调速、刹车的方式，按此方式进行自动紧急刹车或进站刹车。

此外，由于此第3实施例方式通过平面镶嵌电路按步进连续方式调速，而第1实施例方式则是通过侧面板上的镶嵌电路按步进连续方式调速，为了尽量避免或减少运行方式转换时机车发生震颤，故上述第3实施例的运行方式转换装置还需包含仅当车钩应力切分装置的前或后从板所处在侧面镶嵌电路上实际位置与本实施例的车速自动调整装置的司机控制器的调速挡实际位置相对应或大致对应时方能进行所述运行方式转换。

本实施例方式适于在各种线路条件下，尤其适于在线路条件较差地段行驶，主要用于货运。

综上所述，由于本发明方法，无论是上述第1实施例或第2，第3实施例，均必需包含所述车钩应力切分装置，从而具有如下显著效果：

不需制造特别高强度车钩，只需采用普通车钩就可以;

可大大降低车轮和道轨的磨损;

冲击力小，不需要对车厢作特殊加固处理，并且允许车速快;

不仅可装载碎散货物，也可装载包括瓷器等易碎物品在内的日用百货，并能适用于客运;

车列总载重可达数万吨级甚至更高，并不再受限制坡度的影响，扩大了万吨车列可运行范围;同时还具有不易脱钩，确保运行平稳安全的目的和效果;

此外，可以预见本发明的车钩应力切分装置将来也可以用于高速列车，可设想高速列车的每一节都作为一行车单位，每节车厢间都用一应力切分装置实现联结，使每一节车厢的底部都有各自的牵引动力系统和调速刹车装置。

Claims (6)

1、多列编组重载车列的车钩应力切分牵引方法，多列分别具有各自牵引机车的列车依次按车列行车方向首尾相连编组形成车列，就是分别用车钩使各前方列车的最末节车厢与后继列车的机车相连，在所述连接处形成多个相应“节点”，其特征在于由位于所述车列首位列车的机车担任主控机车，该机车按通常的单列列车的牵引方式运行，其余机车分别自主地按属非同步运行方式的“车钩应力切分方式”运行，就是通过设置在所述各节点处的“车钩应力切分装置”能使作用在各节点处的车钩上的各相邻列车间的相互传递的力不超过预先规定的数值，使该传递力与对应机车牵引力的代数和不超过对应车钩的许用应力，从而使整个车列的所有车钩上的应力都不超其许用应力，其方法是，通过该“车钩应力切分装置”反应对应车钩的瞬时应力状况，配合使用对应机车的原有操纵设备，当所述对应“节点”上车钩呈现受压应力时，应相应使对应列车减速，即相应减少对应机车的动力输出，当上述车钩呈现受拉应力时，应相应增加对应机车的动力输出，从而使对应车钩上所受拉应力或压应力逐渐变小而达到所述车列的安全经济运行。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的“车钩应力切分装置”包括电气部分和机械部分，该机械部分同时为弹性缓冲装置，包含可与前方列车末节车厢车钩相挂连的车钩，一端与此车钩相连的车钩杆4，以及与车钩杆4弹性相连的弹性缓冲箱，该缓冲箱包含安装在对应机车的牵引中梁上，具有按车列行车方向的前后、上、下和左右壁的卧式缓冲箱体，一端和前壁的内表面接触的前弹性缓冲体3-1，一端和后壁的内表面接触的后弹性缓冲体3-2，和后弹性缓冲体3-2的前端面接触的分隔板11及其限位楔块7-2，和前缓冲体3-1的后端面接触的分隔板5及其限位楔块7-1，所述车钩杆4的另一端从所述箱体的前端滑动通过箱体的基座2，箱体的前壁，弹性缓冲体3-1和分隔板5，11，使车钩杆4的端部伸入弹性缓冲体3-2内，且和滑动伸入该弹性缓冲体3-2内的尾销套12固定相连，在车钩杆4的伸入缓冲箱体内的大致中间部分上具有阶梯部，滑动位于车钩杆4上所述的阶梯部和尾销套12间的前从板6及限位圆筒8和后从板10，以及位于前从板6和后从板10间的圆柱压缩弹簧9，所述阶梯部可与前从板6接合，尾销套12的端面可与后从板端面接合，

所述电气部分包含在缓冲箱体的左或右侧壁外表面上，通过镶嵌形成多个排成行相互间留有间隔且相互绝缘的多行平面光滑静触头，以及分别和前从板6和后从板10的端部连成一体，从所述箱体侧壁上的通槽伸出在缓冲箱体14外，可与所述一系列静触头滚动接触的动触头，由这些触头形成信号或控制电路。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述的镶嵌电路包含多行静触头，且其中至少有一行镶嵌电路是由多个具有类似Z字形平面形状的导电薄片排列而成的静触头，相互留有绝缘间隙排列而成，所述的动触头数和上述静触头行数对应。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于将所述的车钩应力切分装置与所述对应机车的司机控制器配合按下列方式构成一自动调速与刹车的装置，该司机控制器原具有一系列对应调速和刹车的静触头和相应的动触头，现使司机控制器的动触头不带电，使车钩应力切分装置的主动触头带电，且要与司机控制器原动触头带电的极性和电压水平相同和相当，将车钩应力切分装置的对应后从板移动时的一系列静触头与司机控制器的原来对应调速的一系列静触头对应形成电气相连，将车钩应力切分装置的对应前从板移动时的一系列静触头与司机控制器的原来对应刹车的一系列静触头对应形成电气相连;这样，当车列行驶时，除主控机车以外的各机车按本列车所处线路阻力条件按车钩应力切分装置反应的车钩瞬时受力状况即根据来自车钩应力切分装置的后从板移动时的信号自动调整机车工况，加速或减速，当车列进行紧急刹车或进站刹车时，各对应机车根据来自前从板移动时的信号逐步进行刹车直至整个车列停下来为止。

5、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于根据车钩应力切分装置的动作规律按以下方式制作一供指导手动操纵所述司机控制器的操作指令板，该司机控制器具有分别对应加速和减速的一系列动、静触头，该操作指令板以灯泡闪亮为信号，若以板的中央为界，右方自左至右表示车钩应力切分装置的前从板移动时发出的信号，左方自右至左表示后从板移动时发出的信号，关键在于在运行中当代表车钩受应力状况的灯光闪亮达一定位置时，并以红色指示灯光闪亮为准，立即用手动操纵原司机控制器手柄，改变对应机车的工况，使机车加速或减速，当进行车列紧急刹车或到站刹车命令时，通过列车运行方式转换装置，将车列运行方式从现行的按照上述手动控制方式转换成如权利要求4所述的自动调速与刹车的运行方式进行自动刹车，直至整个车列停下来为止。

6、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于用车速自动调整装置实现或执行如权利要求5所述的用手动操纵原司机控制器手柄完成的对应列车调速，当进行车列的紧急刹车或进站刹车时，通过列车运行转换装置将列车运行方式转换成如权利要求4所述的自动调速与刹车的运行方式，按如下方式构成所述车速自动调整装置，该装置包括包含由类似于所述车钩应力切分装置的电气部分的排成行的多行平面镶嵌电气静触头，和由一可正反转的直流电动驱动，与上述静触头滚动接触的一组动触头组成的信号或控制装置，用此装置和对应机车的司机控制器按照如权利要求4所述的方式构成一车速自动调整装置，关键在于用所述车钩应力切分装置的前从板或后从板移动达到一定位置时的信号来驱动所述直流电动机正反转，使所述车速自动调整装置进行自动调速，当进行车列紧急刹车和进站刹车时，用列车运行方式转换装置将所述车速自动调整工作方式转换成如权利要求4所述的自动调速和刹车的运行方式，进行所述的刹车。

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