为了实现列车编组和使乘客安全跨越车厢，在车体之间一般设有车钩缓冲装置和贯通道等连接装置。
一、车钩缓冲装置的作用及分类
车钩缓冲装置是车辆最基本的也是最重要的部件之一。它是用来连接列车中各车辆使之彼此保持一定的距离，并且传递和缓和列车在运行中或在调车时所产生的纵向力或冲击力。
车钩按照牵引连挂装置的连接方法，可分为非自动车钩和自动车钩。非自动车钩要由人工来完成车辆的连接，而自动车钩则不需要人参与就能实现连接。
自动车钩可分为两种基本类型：非刚性车钩和刚性车钩。此外，还有半刚性自动车钩。
非刚性车钩［图4-1-1（a）］允许两个相连接的车钩钩体在垂直方向上有相对位移。当两个车钩的纵轴线存在高度差时，两个钩呈阶梯形状，并且各自保持水平位置。由于钩体的尾端相当于销接，这就保证了车钩在水平面内的位移。
刚性车钩［图4-1-1（b）］不允许两连挂车钩存在相对位移，如果在车辆连挂之前两车钩的纵向轴线高度已有偏差，那么在连挂后，两车钩的轴线处在同一条直线上并呈倾斜状态。两钩体的尾端具有完全的销接，这就能保证两连挂车辆之间可以具有相对的平移和角位移。保证具有这些位移的必要条件是由于线路的水平面及纵剖面是变化的，以及由于车体在弹簧上的振动和作用于车辆上的力。
图4-1-1 非刚性车钩与刚体车钩
非刚性车钩是一种非紧密型连接，车钩间隙都会远大于3mm。刚性车钩都为紧密连接式车钩，车钩间隙在3mm以下。
车钩连接表面的间隙越小，就越能提高列车的运行平稳性，降低列车的纵向力和牵引与制动噪声。但连接表面间隙越小，意味着制造工艺及维护要求高，同时成本也相对较高。所以这类车钩适用于高速运行的列车和对运营列车行驶环境要求较高的城市轨道交通列车使用。
对于城市轨道交通车辆中的车钩缓冲装置还常采用风、电均能自动连接的密接式车钩。它要求两钩连接后，其间没有上下和左右的移动，而且对前后的间隙要求限制在很小的范围之内。
刚性车钩与非刚性车钩相比有如下优点：
（1）大大简化了制动空气主管、电气线路等自动连挂的条件，这对于列车实现编组完全自动化具有重大意义，并且也改善和减轻了工人的劳动条件。
（2）减小了两个车钩连接表面之间的间隙，从而也降低了列车中的纵向力，提高了列车运行的平稳性。
（3）由于车钩零件的位移减小了，并且在这些零件上所作用的力也减小了，因此改善了自动车钩内机构的工作条件。
（4）减小了车钩连接表面的磨耗。
（5）减小了由于两连挂车钩相互冲击而产生的噪声，这对于城市轨道车辆和客车尤为重要。
（6）避免在意外撞车事故时，发生一个车辆爬到另一个车辆上的危险。
非刚性车钩与刚性车钩相比有如下优点：
（1）简化了两车钩纵向中心线高度偏差较大的车辆相互连挂的条件（例如，不同类型的车辆，车轮及其他部件磨耗程度不同的车辆，以及空车和重车）。
（2）不需要复杂的钩尾销连接结构和复杂的对心装置。
（3）车钩钩体的结构和铸造工艺较为简单。
由于这些特点决定了刚性车钩主要用于地下铁道车辆和城市轻轨车辆，以及高速列车上；非刚性车钩较普遍地应用于一般铁路客货车上。
目前，城轨车辆上使用的车钩缓冲装置主要有3种：全自动车钩缓冲装置、半自动车钩缓冲装置和半永久车钩缓冲装置，如图4-1-2所示。
图4-1-2 城轨车辆车钩缓冲装置
二、全自动车钩缓冲装置
全自动车钩能实现列车的自动连挂，在无须人工协助时车钩可实现车组之间的机械连挂。在水平和垂直失准情况下，自动连挂也是可能的。车钩使列车能适应竖向曲线和水平曲线的情况，并允许转动。
我国城轨车辆采用的自动车钩主要有两种：一种是采用半圆形钩舌的柴田式密接式车钩，另一种是采用拉杆式连接结构的夏芬伯格型密接式自动车钩。
1.柴田式密接式车钩
（1）车钩结构。
如图4-1-3所示为柴田式密接式车钩，它由密接式车钩、橡胶缓冲器、风管连接器、电气连接器、解钩系统、十字头和托梁等部件组成。车辆连挂时，依靠两车钩相邻钩头上的凸锥和凹锥孔相互插入，起到紧密连接作用；同时，自动将两车之间的电路、空气通路接通，并起到缓和连挂中车辆间的冲击作用。在两车分解时，亦可自动解钩，并自动切断两车间的电路和空气通路。
图4-1-3 柴田式密接式车钩
1—密接式车钩；2—风管连接器；3—橡胶缓冲器；4—冲击座；5—十字头；6—拖梁；7—磨耗板；8—电气连接器
（2）车钩闭锁和解锁工作原理。
两钩连挂时，凸锥插进对方相应的凹锥孔内，这时凸锥内侧面在前进中压迫另一个钩的钩舌，被迫逆时针旋转40°，此时解钩杆拉动解钩风缸内的弹簧受压，当两钩连接面接触时，凸锥的内侧面不再压迫对方的钩舌，此时靠解钩风缸内弹簧的作用，使钩舌恢复到原来的状态，即闭锁状态，如图4-1-4（a）所示。
要使两钩分解时，压缩空气由总风管进入前车（或后车）的解钩风缸，同时经解钩风管连接器送入相连挂的后车（或前车）解钩风缸，活塞杆向前推并带动解钩杆，使钩舌转动至开锁位置（使钩舌逆时针旋转40°），处于可解钩状态［见图4-1-4（b）］，两车向相反方向移动，车钩即可解开。两钩分解后，解钩风缸内的压缩空气排出，解钩弹簧推动解钩杆顺时针旋转40°，恢复到原始状态，为下次连挂做好准备。如果无压缩空气时，可采用手动解钩，此功能只要用人力拉动解钩杆使钩舌转动至开锁位置，即可实现两钩的分解。
图4-1-4 密接式车钩作用原理
1—钩头；2—钩舌；3—解钩杆；4—弹簧；5—解钩风缸
2.夏芬伯格型密接式车钩缓冲装置（见图4-1-5）
图4-1-5 全自动夏芬伯格车钩缓冲装置
（1）钩头结构（见图4-1-6）。
钩头壳体（32）为焊接件，它由两部分组成，前面为一带有锥体和喇叭口的突出件，后面为连接法兰。当两钩连接时，前面的锥体和喇叭口用来作为引导对准之用，伸出在前面的爪把（9）用来扩展车钩的连接范围。前端的圆孔用来安置空气管路连接器，在钩头壳体中配置有车钩锁闭零件和解钩风缸。借助于钩头壳体后部的法兰将钩头与牵引缓冲装置连成一体。
车钩的闭锁机构由钩舌（64）和钩锁杆（6）组成，两者通过销子彼此可摆动地相连接。中心锁用来作为钩舌在钩头壳体中的支座。
图4-1-6 钩头结构
两个弹簧（8）用来保持车钩处在闭锁位。弹簧的一端钩在壳体的锥体上，另一端钩在钩锁杆上。
手动连接装置设在钩头的侧面，它由横杆（2）通过两解钩杆（3）与钩舌（64）相连接。在该横杆的端部连有一钢丝绳并与手柄（78）连接，手柄挂在钩头壳体的一侧。
（2）车钩闭锁、分解工作原理。
①连挂准备位（见图4-1-7）。
这时钩头中的钩锁杆（6）轴线平行于车钩的轴线，钩锁杆的连接销中心与钩舌中心销连接线垂直于车钩的轴线。弹簧处于松弛状态，该位置为车钩连挂准备位。
图4-1-7 连挂准备位
②连挂闭锁位（见图4-1-8）。
欲使两钩连挂，原来处于连挂准备位的两钩相互接近并碰撞时，在钩头前端的锥形喇叭口引导下彼此精确地对准中心，两钩向前伸出的钩锁杆由于受到对方钩舌的阻碍，各自推动钩舌绕顺时针方向转动，直至在弹簧拉力作用下钩锁杆滑入对方钩舌的嘴中，并推动钩舌绕逆时针方向返回到原来位置为止。这时两钩的钩锁杆与两钩的钩舌构成一平行四边形，力处于平衡状态，两钩刚性地无间隙地彼此连接，处于闭锁状态。在连挂闭锁位时，钩舌和钩锁杆的位置与连挂准备状态（见图4-1-7）完全相同，钩舌在弹簧作用下力图保持处于闭锁位。当两钩受牵拉时，拉力均匀地分配在由钩锁杆和钩舌组成的平行四边形两对边即钩锁杆上。当两钩冲击时，冲击力由两钩壳体喇叭口凸缘传递。
③手动解钩（见图4-1-9）。
通过拉动钩头一侧的解钩手柄，经钢丝绳、杠杆和解钩杆使两钩的钩舌转动，直至钩锁杆脱出钩舌的嘴口，由此使两钩脱开，处于解钩位。
④气动解钩。
气动解钩由司机操作解钩控制阀实现解钩。这时压力空气经过解钩管充入钩头中的解钩风缸中，推动活塞向前运动，压迫在解钩杆上所设置的滚子上，两钩头中的钩舌被同时推至解钩位置，类似于手动解钩的情况（见图4-1-9）。达到解钩后再排气，风缸中受压弹簧使活塞返回到原始位置。
图4-1-8 连挂锁闭位
图4-1-9 解锁位
（3）自动空气管路连接器（见图4-1-10）。
当两钩连挂时，钩头前端的空气连接器的顶杆（1）也同时接触并相互挤压，将密封（4）从壳体（21）的阀座上推开，使两车钩的空气主路连通，这时密封（5）和橡胶管（6）起着防止空气泄漏的作用。
图4-1-10 空气管路连接器
（4）牵引缓冲装置（见图4-1-11）。
该组件用来承受和传递车辆之间沿纵向产生的牵引和冲击力，它是由拉杆（1）、轴套（2）、锥形环圈（3）、法兰（4）、垫圈（6）、橡胶弹簧（8）和（9）以及变形管（15）组成。轴套（2）与钩头壳体螺纹连接，并由法兰（4）紧固使之不致松动，轴套（2）用来作为拉杆（1）、锥形环圈（3）和变形管（15）的支承和导向，拉杆（1）穿过两个弹簧（8）和（9），其端部通过碟形螺母将弹簧（8）压紧。
在正常运行时，车辆之间所产生的牵引和压缩力主要由两橡胶弹簧来承担。这时车辆连挂冲击速度小于3 km/h。在图4-1-11所示的力-行程图中作用力小于100 kN，行程小于58 mm，橡胶弹簧在变形中所吸收的功如图4-1-11中所示的阴影线面积。
当车辆在事故冲击时，车辆的碰撞速度超过5～8 km/h，这时车钩所受到的冲击压缩力超过橡胶弹簧的承载能力，靠近钩头的冲击吸收装置起作用，变形管（15）与锥形环圈（3）彼此相互挤压，把冲击能转变为变形管和锥形环圈的变形功和摩擦功，变形管产生永久变形，吸收冲击功可达16.1 kJ，从而达到对乘客和车辆的事故附加防护作用。产生永久变形后的变形管必须予以更换，只要将法兰（4）松开，并将轴套（2）从钩体中拧出，就不难将变形管（15）从锥形环圈（3）中拉出。
图4-1-11 牵引缓冲装置以及一行程图
三、半自动车钩缓冲装置
半自动车钩可以实现车辆的机械钩头自动连挂，其工作原理与全自动车钩相同。在水平方向有一定偏移角的情况仍然可以自动连挂。通过半自动车钩连接的列车，可以通过一定的曲率半径的垂向及水平方向曲线，并允许相对转摆。车钩缓冲器在列车推进和牵引时起到有效的缓冲作用。列车空气管路的连接是在车钩进行机械连挂的同时完成自动连挂的。当两个机械钩头靠近时，两者的钩锁装置自动旋转并连挂在一起，两个机械钩头形成一个牢固的密接式连接。由于弹簧力的作用，钩锁始终保持在锁定位置。
半自动车钩机械部分的结构及工作原理（见图4-1-12和图4-1-13）与自动车钩基本相同，不同处在于半自动车钩只可实现机械及气路的自动连挂，电气连挂需用扳手手动连接。此外，有的半自动车钩不设可压溃变形管以及解压操纵装置。对于半自动车钩的机械部分，本节不再重复。
图4-1-12 头车半自动车钩
图4-1-13 中间车半自动车钩缓冲装置
半自动车钩的电气连接是通过连接电气车钩或跨接电缆来实现的，需要手动进行连接。机械车钩解钩的时候，需要操纵位于车底架的按钮阀或是在轨道侧手动操作来完成。解钩操作必须按“断开电源→分离电气部分→分开机械钩头”的步骤进行。车厢被分离时，风管连接自动关闭；车厢完全分离后，车钩再次进入连挂准备状态。
四、半永久牵引杆
半永久牵引杆是为连挂几节车组成运行中固定不变的单元车组而设计的，不具备机械解钩功能，除非发生特殊情况或车间检修外，该单元车组是不需要分离的。采用易于分解的套筒联轴节相连，可保证密接不松弛的安全连接，并设有气路、电路连挂及缓冲器。半永久牵引杆的连挂和解编都需要人工来操作完成，需要在车辆段内进行。
半永久牵引杆有两种类型（见图4-1-14），分别为半永久带缓冲器钩缓装置和半永久带压溃管钩缓装置。牵引座通过卡环连接组件连接在一起，很容易被拆卸，并能快速地分离车厢以便于维修。
图4-1-14 半永久牵引杆
1—带缓冲器半永久钩缓装置；2—带压溃管半永久钩缓装置；3—连接环；4—风管连接器；5—连接环螺栓
半永久牵引杆的结构较简单，主要由主风管连接器、车钩杆、橡胶缓冲器、可压溃变形管、垂直支撑等组成。
1.主风管连接器
主风管连接器布置在车钩表面，连接块超出车钩表面大约8 mm，在连挂过程中，连接块被压缩，将提供一个紧密的空气密封。主风管连接器配备有通过结合车钩的压力打开的压力阀。解钩后，车厢分离，弹簧载荷压力阀自动关闭，封闭空气管。
2.车钩杆
车钩杆通过可拆卸的套筒联轴节连接，是在机械钩头和橡胶缓冲器驱动装置之间建立的刚性连接。
3.橡胶缓冲装置
半永久牵引杆的橡胶缓冲装置的结构及性能与全自动车钩一致。
4.电气部分
由于半永久牵引杆是固定连接的，不需要经常进行车辆之间的解编。因此，半永久牵引杆电气部分一般采用跨接电缆方式来实现连接，所有的电气连接部分都是半永久牵引杆的一个组成部分，通过插在牵引杆电气箱上的一组跨接电缆将两辆车连接在一起。
五、缓冲装置
缓冲装置是车钩缓冲装置的重要组成部分，主要用来传递和缓和纵向冲击力。
目前，城市轨道车辆车钩的能量吸收装置主要有可压溃变形管、橡胶缓冲装置、气液缓冲装置、液压缓冲器（胶泥缓冲器）、过载保护装置等，其中过载保护装置是最后一级能量吸收装置。
1.橡胶缓冲器
由于橡胶具有较好的弹性，因此在很多需要缓冲减振的场合都可以看到它的身影，橡胶缓冲器属于可恢复变形缓冲装置。橡胶缓冲器根据其作用原理不同又分为平面拉压型缓冲装置和剪切型缓冲装置。
（1）平面拉压型缓冲装置。
如图4-1-15所示为层叠式橡胶金属片缓冲装置，属于平面拉压型缓冲装置，由橡胶金属片，前、后钢制从板，牵引杆和缓冲器体组成。牵引杆由缓冲器后端，经橡胶金属片中间圆孔插至前端，并用螺栓紧固，置于缓冲器体中。缓冲器体中共装有12片橡胶金属片，每片厚25 mm，直径180 mm，中间开有直径60 mm的圆孔。
两车不论受牵拉或冲击均对缓冲器的橡胶片产生压缩作用，橡胶片在受压缩变形过程中吸收一部分冲击能。图4-1-16为缓冲器作用力行程特性曲线，图中曲线所包罗的面积，即为缓冲器在受冲击时所吸收的冲击能。当两车相互牵拉时，牵拉力首先由车体传至牵引杆（3），牵引杆随车体向右移动，通过前从板（9）将作用力传递到橡胶金属片上（5），橡胶金属片受压并把力传递到后从板（7）上，再通过后从板与缓冲器体的接触使该牵引拉力传至钩头。最后经十字头传至后车。其作用原理是当车辆受到压缩载荷作用时，缓冲器体和牵引杆受压，此时力的传递方向为牵引杆压缩后从板→橡胶金属片→前从板和缓冲器的前端。橡胶金属片受到压缩，起到缓冲作用。在牵引载荷工况下，缓冲器体和牵引杆受拉，此时力的传递方向为牵拉力（前车）→牵引杆上的滑套压缩前从板→橡胶金属片→后从板和缓冲器体后盖→钩头锥体与钩舌，同样起到缓冲作用。
图4-1-15 橡胶缓冲器
1—橡胶金属片；2—前从板；3—牵引杆；4—缓冲器后盖；5—滑套；6—缓冲器体；7—后从板
图4-1-16 橡胶缓冲器的特性曲线
缓冲器缓和冲击的能力取决于它所能承受最大力和在该力下产生的行程（变形）的乘积，即缓冲器的容量，单位为千焦（kJ）。如果所承受的外力超过其允许值，弹性元件就要产生永久变形，失去缓和冲击的能力。该型缓冲器是按承受最大冲击力25 t设计的。
（2）环型橡胶缓冲器。
如图4-1-17为环形橡胶缓冲器，属于剪切型缓冲器，主要由牵引杆、缓冲器体、环型橡胶弹簧等几部分组成，属于免维护的橡胶缓冲装置。缓冲器安装在车钩安装座上，可以吸收拉伸和压缩能量。缓冲装置不存在间隙，在承受拉伸和压缩载荷的同时，可以承受较大的剪切力。
图4-1-17 剪切型橡胶缓冲器
2.弹性胶泥缓冲器
这种缓冲器取用一种未经硫化的有机硅化合物，将弹性胶泥作为介质，它具有弹性、可压缩性和可流动性，其物理化学性能在-50～+250℃范围内具有较高的稳定性，抗老化、无臭、无毒，对环境无污染。
它还具有固体和液体两种属性的特征，其动黏度比普通液压油大几十至几百倍，且可根据需要改变配方予以调节，因此在液压缓冲器中十分困难的密封问题在这里变得极为简单。因此目前弹性胶泥缓冲器（见图4-1-18）在城轨车辆上得到了广泛的运用。
图4-1-18 弹性胶泥缓冲器
1—缓冲器壳体；2—活塞与活塞杆；3—密封盖；4—充料阀
3.液压缓冲器
液压缓冲器是在车钩缓冲器系统中广泛使用的一种可恢复式缓冲器，其结构及工作原理如图4-1-19所示。
图4-1-19 液压缓冲器
1—活塞；2—弹簧；3—缸体；4—空腔；a—溢流孔
液压缸内充有黏度很高的液压油，活塞位于液压缸的左端，活塞上开有小孔，车钩中的力通过活塞、液压油传递到液压缸上，并进一步传递到车钩尾部。正常情况下，车钩中的力不是很大，液压油不会通过活塞上的小孔流到左边，整个液压缓冲器表现为一根刚性杆。当发生较大冲击时，液压油作用在活塞上的力很大，液压油会通过小孔流到左边，同时产生热量，使车钩受到的冲击能量转变为液压油的热能，通过这种方式降低车钩在受到冲击时的受力水平，保护车底架不受损坏。这种缓冲器使用液压油作为介质，在发生吸能作用时只有油的温度升高，并没有机械零部件的损坏，吸收能量后温度升高的液压油通过活塞上的小孔重新回到右边，温度降低后，油的黏度增加，又可以传递力，重新发挥缓冲器的功能，所以这种液压缓冲器是可以反复使用的。
4.液-气缓冲装置
液-气缓冲器是在液压缓冲器的基础上发展起来的新型缓冲装置，于20世纪后期在欧洲铁路机车车辆上开始运行。图4-1-20为液-气缓冲器的结构。
图4-1-20 液-气缓冲器
1—柱塞；2—气腔；3—缸体；4—浮动活塞；5—油腔2；6—单向锥阀；7—锥阀节流孔；8—节流阻尼环；9—油腔1；10—节流阻尼棒
液压缓冲器具有容量大、性能稳定且便于调整等特点，但其对密封效果和密封寿命有较高的要求。目前，液压缓冲器在起重机、汽车及航空等领域已得到较为广泛的应用。铁道机车车辆由于运营环境和应用条件的特殊性，使得液压缓冲器在铁道机车车辆上的应用受到一定的限制，在国外铁道机车车辆上仅有少量运用实例，在我国的应用目前基本是空白。主要原因是液压缓冲器一般采用钢弹簧作为复原弹簧，而铁道机车车辆经常出现往复性冲击，钢弹簧的疲劳寿命极大地限制了其应用。相比之下，液-气缓冲器取消了原有的钢弹簧，利用气体的可压缩性作为复原弹簧，不仅消除了钢弹簧的疲劳现象，而且实现了无磨耗工作，从而大大提高了使用寿命，减少了维修工作量，是未来铁道机车车辆缓冲器发展的方向。
5.可压溃变形管
可压溃变形管属于不可复原的能量吸收装置（见图4-1-21和图4-1-22），用于吸收冲击时产生的机械能。该装置由一个预装载的压溃管和一个冲头组成，当车辆在事故中或在碰撞速度超过8 km/h时，车钩所受到的冲击压缩力超过橡胶缓冲器所能承受的能力，装在车钩杆上的可压溃变形管受到挤压将冲击能转化为变形能，起到保护作用。当吸收冲击力超过可压溃变形管能承受的变形力时，有螺母的杆前部分被推到钩头箱体里面而产生永久变形，这时必须更换可压溃变形管。
图4-1-21 压溃管结构图
图4-1-22 压溃管变形图
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