自卸式漏斗车关门检测装置设计

李伟鹏

（中车齐齐哈尔车辆有限公司 大连研发中心，辽宁 大连 116052）

摘要：漏斗车底门开闭机构具有利用机构“死点”进行锁止的连杆机构，该机构通过保证偏心距实现其功能。该套机构与地面设施配合，可在车辆运行中实现底门的自动开启和关闭。针对自卸式漏斗车设计一种关门检测装置，车辆无需停止，在底门关闭后自动检测其关闭合格与否，提高运输效率并确保行车安全。

关键词：漏斗车   检测装置  传动机构

中图分类号：U270.35          文献标志码：B

作者简介：李伟鹏（1986-），男，高级工程师，硕士研究生，主要从事铁路货车产品设计。

    铁路货车均有卸货功能，部分货车是通过卸货门机构来实现的，例如，敞车的卸货门机构：中立门、下侧门、底开门；棚车的卸货门机构：车门、活动侧门；

特种货车的卸货门机构：（小汽车运输车、检衡车的）端门；而漏斗车与其他车辆不同，漏斗车是装散粒货物的，其卸货门机构最为复杂、多变。一般将漏斗车的卸货门机构称之为底门机构、底门开闭机构等。底门机构和底门，共同完成开、闭底门的动作，实现卸货和载货的功能。

漏斗车底门开闭机构具有利用机构“死点”进行锁止的连杆机构，该机构通过保证偏心距实现其功能。该套机构与地面设施配合，可在车辆运行中实现底门的自动开启和关闭。而在自动关门过程中，可能由于机构锈蚀、销轴磨损，地面设施作用等原因造成底门不能关闭到位，在车辆运行过程中可能发生底门意外开启事故，影响行车安全。针对以上问题，本文设计一种检测装置，以确保底门关闭到位。

1  现有技术

触碰式底门机构由车辆上的底门机构和地面设施组成。该机构采用一组开闭机构控制相邻的而不属于同一漏斗的两扇门。这样可以有效利用车体空间，采用一个四杆机构达到开、关门的目的。通过机构过死点的方式使底门锁闭。这种结构国内应用于KM98型、KM100型、KM81型煤炭漏斗车上，国外应用于PN准轨煤炭漏斗车、GWA准轨煤炭漏斗车、GWA窄轨煤炭漏斗车、BMA型窄轨煤炭漏斗车等车上。

1.1 底门及传动机构

底门为铝合金挤压型材与板材的焊接结构，主要底门板、底门折页、筋板、挡块等组成。底门传动机构主要由传动轴、座板、支柱、双联杠杆、连杆组成1、连杆组成2、开门臂、止挡及螺栓等组成。如图1所示。

图1 底门传动机构                          图2 检测块安装

柱与座板、止挡构成支座组成焊接于车体；双联杠杆焊接于传动轴并通过轴承与座板连接；滚轮安装在转臂后焊接于传动轴；底门通过销轴连接于车体；连杆组成1、2通过销轴分别与底门及双联杠杆连接。这样，连杆组成1的两个铰接点连线与连杆组成2的两个铰接点连线在传动轴中心处形成偏心距，使得底门锁止。底门开闭机构沿车体横向布置。

1.2 地面碰头装置

为自动开启漏斗车底门，地面须设置两套碰头。地面碰头沿轨道对称布置，与底门机构配合实现开闭功能。既有地面碰头开门碰头相同，关门碰头不同。为便于卸货管理，在车辆一端涂打黄色标记（二位端），并保证车辆黄端一致。当车辆非黄端（一位端）先进入地坑时，开门臂与正向开门碰头接触，打开底门；关门臂与正向关门碰头接触，关闭底门。当车辆黄端先进入地坑时，开门臂与反向开门碰头接触，打开底门；关门臂与反向关门碰头接触，关闭底门。

1.3 开关门作用原理

（1）开门作用原理

在车辆行进过程中，开门臂上的滚轮首先与地面开门碰头接触，开门臂上的滚轮不断压缩地面开门碰头支撑弹簧，支撑弹簧反力逐渐增大，直到能够推动开门臂顺时针转动，带动底门传动轴转动打开底门，底门是在“推”的过程中开启。反向行驶时，底门开启方式与正向行驶时相同，只是底门在“拉”的过程中开启。

（2）关门作用原理

关门时，车辆在行进过程中地面关门碰头推动关门臂旋转，带动底门杠杆旋转，使得底门与设置在车体上的弹簧接触，进而压缩弹簧使得四连杆机构通过死点，底门关门臂与机构止挡接触，底门完全关闭。为使车辆正反向行驶时均可实现底门关闭，关门碰头须设置为不同的结构型式。正向行驶时，底门关闭的开始阶段行程较大，往后逐渐变小，过死点时力较大；反向行驶时，底门关闭的开始阶段行程较小，往后逐渐变大，整个过程中关门力较为均匀。

2  现有技术分析

   （1）现有技术优点

车辆采用的是“过死点门锁机构”的纯机械式开闭机构，通过在低速运行中轨道系统与车门开闭机构的接触来开、关车门，因此，该车可实现边走边卸自动卸货。主要有以下优点：

①在车辆低速运行时边走边卸自动卸车，卸货速度快、卸货效率高，约是采用翻车机作业敞车的6倍；（翻车机作业时，必须进行调车、拨车、定位、夹紧、翻卸、回位等一系列工序）

②卸货机构为纯机械系统(无需气动、液压或电动设备)，简单可靠，故障率低，维护要求低；

③无需人工操作，安全性好。

（2）现有技术缺点

现有技术中车辆没有设置关门自动检测装置。车辆在长期运用过程中，可能由于机构锈蚀、销轴磨损，地面设施作用等原因造成底门不能关闭到位，导致偏心距不足，这样在车辆运行过程中极易发生底门意外开启事故，影响行车安全。同时，需要人力观察指示挡的位置是否满足要求以确定底门关闭状态，费时费力。

3  改进方案

为解决上述问题，确保运行中底门关闭可靠，在传动轴挡块与转臂上分别设计安装检测块，利用信息化手段，通过检测距离判定底门是否关闭。该方式可实现自动检测，车辆无需停滞。当检测块距离不满足设计要求时，系统报警。该方案可大大提高底门关闭可靠性，并解放劳动力。安装位置如图2所示。

判定原理：在底门关闭以后，通过检测两检测块间距离进行判定，当满足条件时底门关闭，不满足条件时底门开启。

    底门关闭时，检测装置由A模块（上方）和B模块（下方）组成，模块上均安装有电源。A模块安装在止挡，B模块安装在转臂。当底门关闭以后，两模块根据不同的距离产生不同的信号。同时，在地面设置与之对应的信号接收装置，根据不同的关门状态进行判断：满足条件，车辆顺利通过；不满足条件，检测系统报警。

   A模块和B模块安装如图2所示，A模块和B模块间隙为C。假设临界关门状态C=a(a值为机构偏心距为0时两模块间距离，底门正常关闭时，设计偏心距允许最小值为X)，底门开启状态时，B随底门传动轴转动至轨面上方，A、B模块互相远离。当底门关闭后，检测系统对两模块间距离C值进行检测。当C值＞X时，说明底门没有关闭到位，系统报警；检测系统检测到C值≤X时底门已关闭，车辆顺利通过。

    底门传动装置经过上述改进后，增加检测装置及地面配套传输系统，通过安装在底门机构的模块反馈信号检测底门是否关闭到位，满足要求，车辆顺利通过，不满足要求进行报警处理，确保达到设计要求。   

4  结束语

车辆采用“过死点门锁机构”的纯机械式开闭机构，在低速运行中轨道系统与车门开闭机构的接触来开、关车门，可实现边走边卸自动卸货。通过检测两检测块间距离自动判定底门是否关闭到位。使得整套系统具有如下优点：

1　在车辆低速运行时边走边卸自动卸车，卸货速度快、卸货效率高，约是采用翻车机作业敞车的6倍；（翻车机作业时，必须进行调车、拨车、定位、夹紧、翻卸、回位等一系列工序）

2　卸货机构为纯机械系统(无需气动、液压或电动设备)，简单可靠，故障率低，维护要求低；

3　无需人工操作，安全性好。

4　在不改变原有底门传动机构原理的基础上，适当对原结构进行改进，各部件组装方便、结构可靠、易于实施；

5　改进后的方案能够有效检测底门关闭合格与否，减少人力物力，同时避免人员检测误差，确保底门机构关闭可靠，确保行车安全。

    改进方案已在某型煤炭漏斗车上进行安装试用，试验效果良好，对于确保未来类似车辆结构的安全性能具有重要意义。

1