鐵道貨車脫軌自動制動裝置

《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》是南車長江車輛有限公司於2012年9月25日申請的發明專利，該專利申請號為2012103802683，公布號為CN102897184A，公布日為2013年1月30日，發明人是王寶磊、劉鳳偉、塗智文、王高、張訓琪。

《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》提出了一種鐵道貨車脫軌自動制動裝置，包括制動閥桿、作用桿、閥體、環形彈片、鎖緊螺母、頂梁組成和拉環，作用桿安裝在閥體的縱向內孔中並通過環形彈片、鎖緊螺母定位，制動閥桿安裝在作用桿的頂部側孔中；頂梁組成包括調節桿、頂梁和限位筒，拉環通過限位筒連線在頂梁兩端，頂梁中部與調節桿下端相連，作用桿的軸向通孔中設定有軸向限位的內套筒，調節桿的上端伸入到內套筒中與其螺紋配合，內套筒轉動時帶動調節桿軸向移動，從而方便地調節拉環、頂梁與貨車車軸之間的間隙。進一步地，頂梁組成按其限位筒側孔開設方向的不同分為三種規格，分別與三種不同規格的拉環相對應。其安裝適應性好，可杜絕誤裝，調整方便，運用時安全可靠，作用時靈敏快速。

2021年6月24日，《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：鐵道貨車脫軌自動制動裝置
• 申請日：2012年9月25日
• 申請號：2012103802683
• 申請公布日：2013年1月30日
• 申請公布號：CN102897184A
• 申請人：南車長江車輛有限公司
• 地址：湖北省武漢市江夏經濟開發區大橋新區
• 發明人：王寶磊、劉鳳偉、塗智文、王高、張訓琪
• 類別：發明專利
• Int. Cl.：B61H9/00(2006.01)I; B61H13/20(2006.01)I
• 專利代理機構：武漢開元智慧財產權代理有限公司
• 代理人：胡鎮西

專利背景

截至2012年9月，中國國內新造鐵道貨車上大多安裝有脫軌自動制動裝置，其作用是及時準確地檢測車輛脫軌信號，並自動激發列車產生緊急制動，從而減少列車脫軌損失，避免列車脫軌事故進一步擴大，在保障鐵路運輸安全方面發揮著重要作用。

2012年9月前裝車的脫軌自動制動裝置，主要由制動閥桿、作用桿、閥體、環形彈片、鎖緊螺母、頂梁組成和拉環等部件組成，作用桿安裝在閥體中並通過環形彈片、鎖緊螺母相對定位，制動閥桿安裝在作用桿的頂部側孔中，制動閥桿上的盲孔與列車管中的壓縮空氣相通，頂梁組成包括調節桿、頂梁和限位筒，拉環通過限位筒與頂梁相連，頂梁中部通過調節桿與作用桿螺紋連線，拉環和頂梁將貨車車軸包圍在其中。在鐵道貨車因故脫軌時，拉環或頂梁與貨車車軸生產接觸，其作用力通過調節桿、作用桿傳遞給制動閥桿，並使制動閥桿折斷，從而打通列車管與大氣的通路，利用列車減壓制動的原理，自動促使列車產生緊急制動。

然而，上述脫軌自動制動裝置在鐵道貨車上運用一段時間後，暴露出以下缺陷：

其一，間隙調整困難，安裝適應性差。為了保證使用安全及作用靈敏，脫軌自動制動裝置中的拉環、頂梁與轉向架中的貨車車軸必須保持合理的間隙。脫軌自動制動裝置中採用旋轉頂梁來調整該間隙，而頂梁長度約395毫米，拉環、頂梁連線後環抱貨車車軸，為了調整該間隙必須將拉環卸下，操作人員勞動強度大，工作效率低。此外，旋轉長度約395毫米的頂梁時，易與部分貨車車型上的其它部件形成干涉，如鉤托板、魚腹中梁翼邊等，在這種狀況下調整間隙必須將整個脫軌自動制動裝置從安裝座上卸下來，因而其間隙調整的難度更大，尤其在下部空間狹小的貨車上。

其二，拉環防誤裝性能差。為了適應鐵道貨車不同的空、重車撓度差，根據裝車的實際情況，一般需要配備三種不同長度的拉環。而脫軌自動制動裝置中，三種拉環的外觀、長度極為相近，僅依靠表面漆的顏色區分，而表面漆在長期使用過程中損毀、不清現象嚴重，故實際裝配時極易形成誤裝，一旦誤裝將大幅降低其在使用過程中的可靠性，甚至干擾鐵道貨車的正常運行。而重新裝配也需要花費大量人力物力，仍然存在勞動強度大，工作效率低的不足。同樣，由於三種拉環不易區分，也給操作人員的維護、維修、更換等工作帶來了很大的不便。

其三，鎖緊螺母防松不可靠。脫軌自動制動裝置中，鎖緊螺母採用塗覆螺紋鎖固膠來防止其鬆動，但存在長期使用後螺紋鎖固膠老化、失效的可能，導致脫軌自動制動裝置的可靠性變差，誤制動的可能性增大，從而給鐵道貨車的正常運行帶來安全隱患。

其四，配件防盜性差。脫軌自動制動裝置中，拉環與頂梁兩端限位筒之間通過連線銷可拆卸式連線，通過開口銷防止連線銷從拉環與限位筒側孔中退出。這樣的連線結構不僅牢靠性差、在鐵道貨車運行過程中容易自行脫落，而且也容易被人為拆除、防盜性差、難以保證配件在使用中的完整性。

其五，關鍵零部件易鏽蝕。脫軌自動制動裝置中，其制動閥桿、作用桿、調節桿和鎖緊螺母等關鍵部件的表面僅採用普通鍍鋅層處理，而普通鍍鋅層很難滿足鐵道貨車長期在日曬雨淋惡劣環境中的防腐蝕性要求，導致其維護檢修周期變短，使用壽命降低。

發明內容

專利目的

《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》的目的是提供一種安裝適應性好、調整方便快捷、工作穩定可靠、使用壽命長的鐵道貨車脫軌自動制動裝置。

技術方案

《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》所設計的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，包括制動閥桿、作用桿、閥體、環形彈片、鎖緊螺母、頂梁組成和拉環；所述作用桿通過連線鍵可軸向移動地安裝在閥體的縱向內孔中，所述制動閥桿同時穿插在閥體和作用桿的頂部側孔中，所述環形彈片套裝在作用桿的外圓周上部凸肩處和下部螺紋處、且其外邊緣與閥體的內壁上下承台搭接配合，所述鎖緊螺母與作用桿的下部螺紋連線，從而將環形彈片緊固在閥體的上下承台上；所述頂梁組成包括調節桿、頂梁和限位筒，所述調節桿的下端與頂梁的中部垂直相連，所述限位筒固定在頂梁的兩端，所述拉環的兩端穿插在限位筒的軸向通孔中、並通過同時穿過限位筒和拉環端部側孔的連線銷相連；其特殊之處在於：所述作用桿的軸向通孔中設定有軸向限位的內套筒，所述調節桿的上端伸入到內套筒中與其螺紋配合，所述內套筒轉動時可帶動調節桿相對於作用桿軸向移動，從而在頂梁不轉動的狀況下，快捷方便地實現拉環、頂梁與貨車車軸之間的間隙調整。

作為優選方案，所述頂梁組成按其限位筒側孔開設方向的不同分為三種規格，分別對應於限位筒側孔軸心線與頂梁中心線夾角0度、45度和90度的狀況；所述拉環也分為不同長度的三種規格，其端部側孔的開設方向與所述頂梁組成上限位筒側孔的開設方向一一對應。

這樣，通過頂梁組成與拉環在結構上簡單的一一對應，可有效避免人為因素造成的誤裝，提高裝配效率。

進一步地，所述鎖緊螺母處設定有鎖緊銷，所述鎖緊螺母的端部沿周向均布有多個開口槽，所述鎖緊銷同時穿插在開口槽、內套筒的下端側孔和作用桿的底部側孔中，所述鎖緊銷的尾部側孔中鉚接有鎖緊銷沉頭鉚釘。

進一步地，所述連線銷為圓銷，所述連線銷的尾部側孔中鉚接有連線銷沉頭鉚釘。

所述鎖緊銷沉頭鉚釘和連線銷沉頭鉚釘裝配好後，可以沉入到對應的鎖緊銷和連線銷尾部側孔邊緣處的倒角中，增加鎖緊銷和連線銷的拆卸難度，從而有效提高脫軌自動制動裝置的防盜性能。

更進一步地，所述制動閥桿、作用桿、內套筒、環形彈片、調節桿和鎖緊螺母的表面均覆蓋有鋅鉻塗鍍層。由於鋅鉻塗鍍層具有極好的耐磨性和耐蝕性，故可以大幅提高這些部件的使用壽命，降低部件維護檢修成本。

改善效果

其一、《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》利用絲槓原理，通過旋轉內套筒帶動調節桿上下移動來調整頂梁和拉環與貨車車軸之間的安裝間隙，其旋轉半徑小，既無需拆卸拉環，也無需轉動頂梁，有效避免了長度較大的頂梁轉動時易與貨車上其它部件相干涉的缺陷，不僅提高了裝置安裝便捷程度，而且降低了操作人員的勞動強度，同時可方便製造與檢修。

其二，《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》通過限位筒側孔開設方向的不同將頂梁組成分為三種規格，並與三種不同長度的拉環的端部側孔一一對應，其結構簡單、識別容易、操作便捷，有效杜絕了拉環與頂梁組成在結構上的誤裝配，增加了裝置使用的可靠性及檢修維護的方便性，可確保鐵道貨車在正常運行時安全可靠，在脫軌制動時作用靈敏迅速。

其三，《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》採用同時穿過鎖緊螺母開口槽、內套筒下端側孔和作用桿底部側孔的鎖緊銷實現關鍵部件的機械防松，有效克服了2012年9月前相關裝置中螺紋鎖固膠易老化、失效的隱患，避免了誤制動的發生，確保了鐵道貨車正常運行。

其四，《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》通過鎖緊銷沉頭鉚釘和連線銷沉頭鉚釘取代傳統的開口銷，一方面可有效阻止鎖緊銷、連線銷從相應的鎖緊螺母、拉環中脫出，另一方面可增大人為拆卸的難度，從而提高配件的防盜性能，保證配件在運用中的完整性，進而提高裝置使用的安全性。

其五，《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》在制動閥桿、作用桿、內套筒、環形彈片、調節桿和鎖緊螺母等關鍵部件的表面進行鋅鉻塗鍍層處理，可大幅提高關鍵部件的防腐性能，滿足鐵路貨車長檢修期的要求，延長配件使用壽命長，有效降低維護成本。

附圖說明

圖1為一種鐵道貨車脫軌自動制動裝置的主視結構示意圖；

圖2為圖1的俯視結構示意圖；

圖3為圖1的局部放大結構示意圖；

圖4為圖3中內套筒的放大結構示意圖；

圖5為圖3中作用桿的放大結構示意圖；

圖6為圖2中連線銷的放大結構示意圖；

圖7為圖3中鎖緊銷的放大結構示意圖；

圖8為圖3中鎖緊螺母的放大結構示意圖；

圖9為圖1中頂梁組成的放大結構示意圖；

圖10為圖9所示頂梁組成三種規格的俯視結構示意圖；

圖11為圖1中拉環的放大結構示意圖；

圖12為圖11所示拉環三種規格的俯視結構示意圖；

圖13為圖1所示鐵道貨車脫軌自動制動裝置的裝車狀態示意圖。

技術領域

《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》涉及鐵道貨車緊急制動裝置，具體地指一種鐵道貨車脫軌自動制動裝置。

權利要求

1.一種鐵道貨車脫軌自動制動裝置，包括制動閥桿（1）、作用桿（2）、閥體（5）、環形彈片（12）、鎖緊螺母（16）、頂梁組成（3）和拉環（7）；所述作用桿（2）通過連線鍵（14）可軸向移動地安裝在閥體（5）的縱向內孔中，所述制動閥桿（1）同時穿插在閥體（5）和作用桿（2）的頂部側孔中，所述環形彈片（12）套裝在作用桿（2）的外圓周上部凸肩處和下部螺紋處、且其外邊緣與閥體（5）的內壁上下承台搭接配合，所述鎖緊螺母（16）與作用桿（2）的下部螺紋連線，從而將環形彈片（12）緊固在閥體（5）的上下承台上；所述頂梁組成（3）包括調節桿（15）、頂梁（19）和限位筒（18），所述調節桿（15）的下端與頂梁（19）的中部垂直相連，所述限位筒（18）固定在頂梁（19）的兩端，所述拉環（7）的兩端穿插在限位筒（18）的軸向通孔中、並通過同時穿過限位筒（18）和拉環（7）端部側孔的連線銷（9）相連；其特徵在於：所述作用桿（2）的軸向通孔中設定有軸向限位的內套筒（6），所述調節桿（15）的上端伸入到內套筒（6）中與其螺紋配合，所述內套筒（6）轉動時可帶動調節桿（15）相對於作用桿（2）軸向移動，從而實現拉環（7）、頂梁（19）與貨車車軸（20）之間的間隙調整；所述頂梁組成（3）按其限位筒（18）側孔開設方向的不同分為三種規格，分別對應於限位筒（18）側孔軸心線與頂梁（19）中心線夾角0度、45度和90度的狀況；所述拉環（7）也分為不同長度的三種規格，其端部側孔的開設方向與所述頂梁組成（3）上限位筒（18）側孔的開設方向一一對應。

2.根據權利要求1所述的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，其特徵在於：所述內套筒（6）的外圓周上設定有外環台（6a），所述作用桿（2）的軸向通孔中分別設定有內環台（2a）和內凹槽（2b），所述外環台（6a）與內環台（2a）抵接配合，所述內凹槽（2b）中嵌置有擋圈（11），所述擋圈（11）與內套筒（6）的端面抵接配合，從而限制內套筒（6）軸向移動。

3.根據權利要求1或2所述的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，其特徵在於：所述限位筒（18）側孔兩端設計有與其軸心線垂直的切平面。

4.根據權利要求1或2所述的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，其特徵在於：所述鎖緊螺母（16）處設定有鎖緊銷（13），所述鎖緊螺母（16）的端部沿周向均布多個開口槽（16a），所述鎖緊銷（13）同時穿插在開口槽（16a）、內套筒（6）的下端側孔和作用桿（2）的底部側孔中，所述鎖緊銷（13）的尾部側孔中鉚接有鎖緊銷沉頭鉚釘（17）。

5.根據權利要求3所述的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，其特徵在於：所述鎖緊螺母（16）處設定有鎖緊銷（13），所述鎖緊螺母（16）的端部沿周向均布有多個開口槽（16a），所述鎖緊銷（13）同時穿插在開口槽（16a）、內套筒（6）的下端側孔和作用桿（2）的底部側孔中，所述鎖緊銷（13）的尾部側孔中鉚接有鎖緊銷沉頭鉚釘（17）。

6.根據權利要求5所述的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，其特徵在於：所述鎖緊銷（13）為扁銷。

7.根據權利要求1或2所述的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，其特徵在於：所述連線銷（9）為圓銷，所述連線銷（9）的尾部側孔中鉚接有連線銷沉頭鉚釘（10）。

8.根據權利要求1或2所述的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，其特徵在於：所述制動閥桿（1）、作用桿（2）、內套筒（6）、環形彈片（12）、調節桿（15）和鎖緊螺母（16）的表面均覆蓋有鋅鉻塗鍍層。

實施方式

《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》圖中所示的鐵道貨車脫軌自動制動裝置，主要由制動閥桿1、作用桿2、閥體5、環形彈片12、鎖緊螺母16、頂梁組成3和拉環7等部件組合而成。閥體5內腔頂部貫穿設定有側孔，內腔下部居中設定有縱向內孔，閥體5內壁面設定有上下承台，上下承台位於縱向內孔外側上下兩端，且相對於縱向內孔上下兩端留有一定高度。閥蓋4置於閥體5的頂部側孔上方，閥蓋4與閥體5通過彈性銷8連線，但不僅限於此。

作用桿2的外壁凹槽中嵌置有連線鍵14，連線鍵14的另一部分置於閥體5的縱向內孔的內壁側槽中，通過連線鍵14將作用桿2安裝在閥體5的縱向內孔中，可確保其只能軸向移動，而不能相對閥體5轉動。

制動閥桿1同時穿插在閥體5和作用桿2的頂部側孔中，制動閥桿1的端面用於連線列車管的支管路21，從而連通列車管，使列車管中的壓力空氣進入制動閥桿1的盲孔內。

環形彈片12設定有兩個，分別套裝在作用桿2的外圓周上部凸肩處和下部螺紋處、且其外邊緣與閥體5的內壁上下承台搭接配合。鎖緊螺母16與作用桿2的下部螺紋連線，可將環形彈片12緊固在閥體5的上下承台上，其中一個環形彈片12與作用桿2外圓周上部凸肩及閥體5的上承台緊密抵接，另一個環形彈片12與鎖緊螺母16及閥體5的下承台緊密抵接，用以限制作用桿2上下移動，並保持制動閥桿1與作用桿2頂部側孔在正常運行時呈非接觸狀態。環形彈片12被破壞後，作用桿2能上下移動一定的距離，該距離足以打破或折斷制動閥桿1，從而使列車管中的壓力空氣與大氣相通，達到緊急制動的目的。

頂梁組成3主要由調節桿15、頂梁19和限位筒18等部件組合而成。調節桿15的下端垂直插入頂梁19的中部並焊接為一體，限位筒18焊接固定在頂梁19的兩端通孔中，拉環7的兩端穿插在限位筒18的軸向通孔中、並通過同時穿過限位筒18和拉環7端部側孔的連線銷9相連，從而使拉環7與頂梁19連為一體環抱車軸20。連線銷9採用圓銷，其設有倒角的尾部側孔中鉚接有連線銷沉頭鉚釘10，以防止連線銷9從限位筒18中退出。連線銷沉頭鉚釘10的頭部沉入連線銷9的倒角中，可增加連線銷9的拆卸難度，提高裝置防盜性能。

作用桿2的軸向通孔中設定有軸向限位的內套筒6。具體地，內套筒6的外圓周上設定有外環台6a，作用桿2的軸向通孔中分別設定有內環台2a和內凹槽2b，外環台6a與內環台2a抵接配合，內凹槽2b中嵌置有擋圈11，擋圈11與內套筒6的端面抵接配合，從而使內套筒6隻能相對於作用桿2周向轉動，而不能軸向移動，其結構簡單可靠。

內套筒6的內壁上設定有內螺紋，調節桿15的桿身上設定有外螺紋，調節桿15的上端伸入到內套筒6中與其螺紋配合。這樣，內套筒6轉動時可帶動調節桿15、頂梁19和拉環7相對於作用桿2軸向移動，從而將拉環7、頂梁19與貨車車軸20的間隙調整到規定的範圍。

為防止鎖緊螺母16鬆動及內套筒6轉動，確保各關鍵部件連線穩定可靠，在鎖緊螺母16處設定有鎖緊銷13，鎖緊銷13採用扁銷。在鎖緊螺母16的端部沿周向均布有12個開口槽16a，以保證鎖緊銷13順利穿過。鎖緊銷13同時穿插在開口槽16a、內套筒6的下端側孔和作用桿2的底部側孔中。在鎖緊銷13的尾部側孔兩端設定有倒角，其內鉚接有鎖緊銷沉頭鉚釘17，既可以避免鎖緊銷13脫落，又可增加鎖緊銷13的拆卸難度，提高裝置防盜性能。

上述頂梁組成3按其限位筒18側孔開設方向的不同分為三種規格，分別對應於限位筒18側孔軸心線與頂梁19中心線夾角0度、45度和90度的狀況；上述拉環7也分為不同長度的三種規格，其端部側孔的開設方向與上述頂梁組成3上限位筒18側孔的開設方向一一對應。這樣，通過頂梁組成3與拉環7在裝配結構上的一一對應，可避免人為因素造成誤裝配，在正常狀態下不會誤動作，在脫軌發生時能夠迅速制動，確保貨車運行安全可靠。作為優選方案，上述限位筒18側孔兩端設計有與其軸心線垂直的切平面。這樣，操作人員可以從外表直觀地看到限位筒18的側孔開設方向，更有利於快捷裝配，提高工作效率。

為了進一步提高關鍵部件的防腐性能，在制動閥桿1、作用桿2、內套筒6、環形彈片12、調節桿15和鎖緊螺母16的表面均覆蓋有鋅鉻塗鍍層。這樣，可大幅延長其使用壽命長，有效降低檢修成本。

上述鐵道貨車脫軌自動制動裝置的工作原理如下：當車輛正常運行時，在環形彈片12與閥體5上下承台、連線鍵14與閥體5縱向內孔中內壁側槽的配合作用下，作用桿2被限制上下移動及周向轉動，制動閥桿1與作用桿2的頂部側孔保持非接觸狀態，再依靠連線銷9、鎖緊銷13的連線和限位，拉環7、頂梁19與貨車車軸20保持安全間隙，可以避免貨車正常運行時脫軌自動制動裝置誤動作，保證車輛運行安全。

當車輛意外脫軌後，拉環7、頂梁19與貨車車軸20的相對幾何位置發生變化，此時又分為兩種情況：

如果車輛為空車，則拉環7下部上邊緣與貨車車軸20下邊緣接觸，拉環7受到向下的拉力，該拉力通過連線銷9、限位筒18、頂梁19、調節桿15、內套筒6、作用桿2傳遞給閥體5內壁上承台處的環形彈片12，在破壞環形彈片12後，作用桿2向下移動，作用桿2頂部側孔上邊緣與制動閥桿1上邊緣接觸，並打斷制動閥桿1。這樣，制動閥桿1的盲孔變為通孔，從而溝通列車管與大氣的通路，利用列車減壓制動的原理，自動引發列車產生緊急制動作用。

如果車輛為重車，則頂梁19下部與貨車車軸20上邊緣接觸，頂梁19受到向上的頂力，該頂力通過調節桿15、內套筒6、擋圈11、作用桿2、鎖緊螺母16傳遞給閥體5內壁下承台處的環形彈片12，在破壞環形彈片12後，作用桿2向上移動，作用桿2頂部側孔下邊緣與制動閥桿1下邊緣接觸，並打斷制動閥桿1。這樣，制動閥桿1的盲孔變為通孔，從而溝通列車管與大氣的通路，利用列車減壓制動的原理，自動引發列車產生緊急制動作用。

專利榮譽

2021年6月24日，《鐵道貨車脫軌自動制動裝置》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。