地铁车辆障碍物探测装置防脱结构的应用

于祥飞,梁颜艳

中车南京浦镇车辆有限公司  江苏南京    210031

摘要：随着地铁车辆的技术发展，国内一些城市逐渐使用无人驾驶，提高运行效率，障碍物探测装置逐渐广泛应用于车辆中，用于在车辆正常行驶中排除在轨道上出现的障碍物，并通过传感器执行紧急制动，但这类探测器多数为悬臂结构，一旦脱落可能造成重大事故，因此必要的防脱结构可以有效避免这类问题的发生。

关键词：障碍物探测；防脱结构；有轨车辆

1. 概述

目前国内地铁列车节本都采用有人驾驶的运行方式，由司机操作列车并负责观察列车行进方向确保无障碍物掉落轨道，但随着地铁车辆的技术发展，国内一些城市逐渐使用无人驾驶，提高运行效率，障碍物探测装置逐渐广泛应用于车辆中，用于在车辆正常行驶中排除在轨道上出现的障碍物，并通过传感器执行紧急制动；目前比较可靠的方式是在车头车体转向架构架前端安装一个基于机械触发原理的障碍物检测系统，在列车高速运行中撞到障碍物后触发车头下方安装的机械行程撞针运动，进而触发继电器开关电路，使列车紧急停车。

2. 现有技术的技术方案

此类障碍物检测系统由连接箱，下部横梁构成，总重量达到44Kg；连接箱固定通过螺栓固定于转向架构架前端，内部为机械撞针，连接板，及传感器，通过撞针运动触发传感器，使车辆紧急停车；箱内连接板固定下部横梁，通过下部横梁撞击联动箱内撞针运动。如图1所示：

 

1—转向架   2—构架连接件   3—连接箱  4—横梁

图1 障碍物探测器安装结构

3. 现有技术的缺点

此结构安为悬臂结构，仅通过螺栓连接固定在转向架构架上，设备重量大，体积大，经过长时间运行振动或有障碍物排障撞击动作后，可能导致螺栓松动，安装结构疲劳，造成整个障碍物探测装置脱落，而装置安装于转向架轮对前端，一旦脱落，掉落在运行方向轮对前端，轻则造成底架设备损坏，重则造成车辆脱轨的重大安全事故。

4. 防脱结构在车辆上的安装应用

    障碍物探测器安装于转向架构架，通过构架连接件固定连接箱，将整个障碍物探测器系统吊挂于转向架。

如图2所示，增加防脱绳安装结构，防脱绳采用直径15mm的圆形编织线，柔韧性强且强度高，防脱绳一端安装于构架连接件，通过M8螺栓固定，并采用自锁螺母防止松脱；另一端固定于连接箱内的连接杆，且防脱绳不能过长，防止脱落后摆动过大。

1—构架连接件   2—连接箱   3—防脱绳

图2 障碍物探测器安装结构放大

如图3所示，障碍物探测器下部横梁通过连接箱内部的弹簧板连接，因此整个设备的重量都承担于弹簧板，因此在防脱结构中，首先需要考虑弹簧板的防脱功能。整个系统安装，一侧通过4套紧固件安装，螺栓采用带防脱销螺栓，在安装后安装防脱销，防止螺母松动掉落。

1—弹簧板  2—连接横杆 3—防脱绳

4—连接箱 5—构架连接件

图3 障碍物探测器安装结构分解图

如图4所示，连接横杆贯穿箱体内部，穿过弹簧板内部，且与弹簧板间距较小，连接杆安装于连接箱两侧的维护板，拆卸安装方便，通过M8螺栓固定。

1—连接杆  2—防脱绳 3—连接箱维护板

图4 障碍物探测器防脱结构示意

整个障碍物探测器设备首先通过连接结构及防松脱紧固件进行防脱落，起到第一层保护作用，具有较强可靠性。而防脱绳结构在设备正常使用时无应力，不产生作用，只有在第一层防护失效后，设备脱落后产生作用，通过连接杆吊挂弹簧板，支撑整改系统防止掉落，生效后整个系统只下降15mm，不会对车体限界产生影响，且避免摆动可能造成的危害。

5. 结论

针对障碍物探测装置的整体结构分析，计算整体结构强度，预测掉落风险，分析运行限界，经过多方面设计考虑，设计一种安全有效可靠的防脱结构，通过增加安全线缆连接转向架吊挂座，中间部分通过横杆连接，连接盒和吊挂坐之间通过特制橡胶连接固定，在设备正常安装时不产生应力作用，在探测装置安装点失效后，防脱结构产生作用，吊挂设备，防止造成安全事故。

此防脱结构可靠性强，操作简单，安装方便，成本低廉。且吊挂距离短，在防脱结构生效时摆动小，并满足运行限界，不会产生的二次伤害。

此结构可以广泛应用于使用障碍物探测装置的地铁车辆中，极大的提高了车辆的运营安全。

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