Sprzęg kolejowy

Film przedstawiający sprzęg ICE T na dworcu Lipsk Hauptbahnhof

Sprzęgło (lub łącznik ) to mechanizm zwykle umieszczany na każdym końcu pojazdu kolejowego , który łączy je ze sobą , tworząc pociąg. W historii kolei opracowano wiele typów sprzęgów. Kluczowymi kwestiami w ich konstrukcji są wytrzymałość, niezawodność, łatwość wykonywania połączeń i bezpieczeństwo operatora.

Urządzeniem łączącym sprzęgi z pojazdami jest urządzenie ciągnące lub urządzenie cięgłowe , które musi przejmować naprężenia powstające podczas sprzęgu i przyspieszenia pociągu.

Nomenklatura

Kompatybilne i podobne złącza lub łączniki są często określane przy użyciu bardzo różniących się marek, marek lub nazw regionalnych lub pseudonimów, co może sprawić, że opisywanie standardowych lub typowych projektów będzie mylące. Wymiary i wartości znamionowe podane w tych artykułach dotyczą zwykle nominalnych lub typowych komponentów i systemów, chociaż standardy i praktyki również różnią się znacznie w zależności od kolei, regionu i epoki.

Bufory i łańcuch

Sprzęg trójwahaczowy w zabytkowej cysternie
Sprzęgło trójwahaczowe napinane śrubowo, pokazane jako zamocowane, ale jeszcze nie napięte; po dokręceniu ściągacz ściąga zderzaki razem, eliminując wstrząsy i wstrząsy podczas uruchamiania lub zwalniania pociągu. Cienkie zderzaki lewego pojazdu są resorowane; grubsze zderzaki po prawej stronie zawierają amortyzator hydrauliczny. Zderzaki resorowane umożliwiają pewne poruszanie się pociągu, nawet gdy wagony są mocno ze sobą ściągnięte.

Podstawowym rodzajem sprzęgów kolejowych zgodnym z tradycją brytyjską jest sprzęgło zderzakowo-łańcuchowe. Duży łańcuch trzech ogniw łączy haki na sąsiednich wagonach. Sprzęgi te były zgodne z wcześniejszą tramwajową , ale stały się bardziej regularne. Zderzaki na ramie wagonu pochłonęły obciążenia udarowe, gdy pociąg najechał na zwalniającą lokomotywę.

Prostego łańcucha nie można było napiąć, a to luźne sprzęgło umożliwiało wiele ruchów w przód i w tył, uderzanie między pojazdami oraz wstrząsy podczas uruchamiania pociągów. Chociaż sprzęgło to było akceptowalne w przypadku wagonów mineralnych, zapewniało niewygodną jazdę w przypadku autokarów pasażerskich, dlatego udoskonalono łańcuch, zastępując środkowe ogniwo śrubą rzymską, która łączy pojazdy razem, tworząc sprzęgło śrubowe .

Uproszczona wersja tego, szybsza w mocowaniu i odłączaniu, nadal wykorzystywała trzy ogniwa, ale z środkowym ogniwem wyposażonym w szczelinę w kształcie litery T. Można go obrócić wzdłużnie, aby go wydłużyć, umożliwiając sprzęgnięcie, a następnie obrócić pionowo do krótszej pozycji szczeliny, mocniej trzymając razem wagony.

Wyższe prędkości związane z w pełni wyposażonym ładunkiem sprawiły, że zastosowanie naciągu śrubowego stało się koniecznością.

Najwcześniejsze „ głupie zderzaki ” były stałymi przedłużeniami drewnianych ram wagonów, ale później wprowadzono zderzaki sprężynowe. Pierwsze z nich to sztywne poduszki z końskiego włosia pokrytego skórą, później sprężyny stalowe, a następnie tłumienie hydrauliczne.

To powiązanie jest nadal szeroko rozpowszechnione w Europie Zachodniej i Środkowej oraz w niektórych częściach Afryki Północnej, Bliskiego Wschodu i Azji Południowej.

Link i przypnij

Łącznik typu link-and-pin
Łącznik przegubowy AAR z epoki przejściowej. Szczelina w zwrotnicy mieści łącznik ogniwa i łącznika sworznia , a pionowy otwór w zwrotnicy mieści sworzeń.

Sprzęgło typu ogniwo-sworzeń było oryginalnym typem sprzęgu stosowanym na kolejach w Ameryce Północnej. Po przejściu większości linii kolejowych na półautomatyczne sprzęgi Janney , łącznik i sworzeń przetrwały w kolejach leśnych . System, chociaż w zasadzie prosty, cierpiał na brak standaryzacji pod względem rozmiaru i wysokości ogniw oraz rozmiaru i wysokości kieszeni.

Łącznik ogniwowo-sworzniowy składał się z rurowego korpusu, w który wprowadzono podłużne ogniwo. Podczas sprzęgania pracownik kolei musiał stać pomiędzy wagonami i wprowadzać łącznik do kieszeni sprzęgu. Po połączeniu samochodów pracownik włożył kołek w otwór kilka cali od końca rury, aby utrzymać łącznik na miejscu. Procedura ta była wyjątkowo niebezpieczna i wielu hamulcowych straciło palce lub całe dłonie, jeśli nie usunęli ich na czas z kieszeni sprzęgu. Znacznie więcej zginęło w wyniku zgniecenia między samochodami lub wciągnięcia pod samochody, które były zbyt szybko sprzęgnięte. Hamulcom dano ciężkie pałki, których można było użyć do utrzymania ogniwa w odpowiedniej pozycji, ale wielu hamulców nie używało maczugi i ryzykowało kontuzją.

Łącznik ogniwowo-sworzniowy okazał się niezadowalający, ponieważ:

  • Stworzyło to luźne połączenie między samochodami, ze zbyt dużym luzem w działaniu .
  • Nie było standardowego projektu, a załogi pociągów często spędzały godziny, próbując dopasować sworznie i łączniki podczas łączenia wagonów.
  • Podczas sprzęgania członkowie załogi musieli przechodzić między jadącymi samochodami, przez co często odnosili obrażenia, a czasem ginęli.
  • Ogniwa i sworznie były często kradnięte ze względu na ich wartość jako złomu, co skutkowało znacznymi kosztami wymiany. John H. White sugeruje, że koleje uważały to wówczas za ważniejsze niż kwestia bezpieczeństwa. [ potrzebne źródło ]
  • Kiedy zdarzyło się, że samochód został obrócony o 180 stopni, trzeba było szukać łącznika.
  • Koleje stopniowo zaczęły obsługiwać pociągi, które były cięższe, niż był w stanie wytrzymać system łączników i sworzni.

W Wielkiej Brytanii sprzęgi typu link-and-pin były powszechne w wąskotorowych kolejach przemysłowych i wojskowych i ostatecznie przekształciły się w formę, którą można było niezawodnie połączyć, gdy pociąg stał na postoju. Niektóre zachowane linie kolejowe nadal korzystają z taboru z różnymi łącznikami typu ogniwo-sworzeń. [ potrzebne źródło ]

Obecnie dobrze znany łącznik Scharfenberga może być postrzegany jako ewolucja od ogniwa i sworznia, poprzez posiadanie podwójnych łączników typu ogniwo i sworzeń oraz ogniw mocowanych po jednym w każdym kierunku i automatycznych sworzni. [ potrzebne źródło ]

Link, pin i bufor

łącznik Alberta

Złącze Alberta w europejskim tramwaju

Aby uniknąć problemów związanych z bezpieczeństwem, Karl Albert, ówczesny dyrektor Tramwaju Krefeld , opracował łącznik Albert w 1921 roku. Złącze Albert zostało stworzone jako łącznik wpustowy i szczelinowy z dwoma sworzniami. Wagony przeznaczone do łączenia zsuwano ze sobą, oba sprzęgi przesuwały się w tę samą stronę. Włożono jeden sworzeń, następnie wyciągnięto samochody w celu wyprostowania sprzęgła i włożono drugi sworzeń. Ta operacja wymagała mniej dokładnego manewrowania. Dzięki jednoczęściowej konstrukcji możliwy był jedynie minimalny luz. System stał się dość popularny w systemach tramwajowych i liniach wąskotorowych.

W latach sześćdziesiątych większość miast zastąpiła je sprzęgami automatycznymi. Ale nawet w nowoczesnych samochodach sprzęgi Albert są instalowane jako sprzęgi awaryjne do holowania uszkodzonego samochodu.

Hak i platforma Millera

Łącznik i sworzeń zostały zastąpione w samochodach osobowych w Ameryce Północnej w drugiej połowie XIX wieku przez zespół znany jako Platforma Millera , który zawierał nowy łącznik zwany Hakiem Millera. Platforma Millera (i łącznik hakowy) była używana przez kilka dziesięcioleci, zanim została zastąpiona łącznikiem Janney .

norweski

Norweskie sprzęganie w Ugandzie

Złącza norweskie (lub siekacz do mięsa) składają się ze zderzaka centralnego z mechanicznym hakiem wpadającym w szczelinę w zderzaku centralnym. Na przeciwległym zderzaku może znajdować się również zatrzask zabezpieczający w kształcie litery U, który jest przymocowany nad górną częścią haka w celu jego zabezpieczenia. Norweski występuje tylko na o szerokości 1067 mm ( 3 stopy 6 cali 3 stopy 3 + 3/8 1000 ) cala , mm ( ) lub mniej, takich jak kolej na Isle of Man , koleje rządowe Australii Zachodniej , Tanzania , Ffestiniog Railway , Lynton and Barnstaple Railway i Welsh Highland Railway , gdzie niskie prędkości i zmniejszone obciążenie pociągów umożliwiają prostszy system. Sprzęg norweski pozwala na ostrzejsze zakręty niż sprzęg zderzakowo-łańcuchowy, co jest zaletą na tych kolejach.

Na liniach kolejowych, na których tabor jest zawsze skierowany w tę samą stronę, hak mechaniczny może być umieszczony tylko na jednym końcu każdego wagonu. Podobnie, uchwyty hamulca ręcznego mogą również znajdować się tylko po jednej stronie wagonu.

Sprzęgła norweskie nie są szczególnie mocne i można je uzupełnić pomocniczymi łańcuchami bocznymi.

Nie wszystkie złącza norweskie są ze sobą kompatybilne, ponieważ różnią się wysokością, szerokością i mogą, ale nie muszą, ograniczać się do jednego haka na raz.

łącznik Lloyda

Łącznik Lloyda jest podobny do łącznika norweskiego.

Złączki promieniowe

W Republice Południowej Afryki zastosowano dwie wersje sprzęgu promieniowego. Po pierwsze, łącznik Johnstona, powszechnie znany jako łącznik dzwonowo-sworzniowy, został wprowadzony w 1873 roku i działa podobnie do ogniwowo-czopowych i jest z nimi kompatybilny , ale ma kształt dzwonu i okrągłą powierzchnię czołową łącznika. Drugi, łącznik dzwonowo-hakowy, został wprowadzony w 1902 roku i jest podobny do łącznika norweskiego , ale ma również okrągłą końcówkę łącznika i kieszeń łącznika, która jest otwarta w górnej części łącznika, aby pomieścić hak cięgłowy.

Łącznik Johnstona

Łącznik przegubowy AAR z epoki przejściowej. Szczelina w zwrotnicy mieści łącznik łącznika Johnstona , a pionowy otwór w zwrotnicy mieści sworzeń.

Złącze Johnston, powszechnie znane jako łącznik dzwonowo-sworzniowy ze względu na swój kształt dzwonu, zostało po raz pierwszy wprowadzone na Przylądku Dobrej Nadziei w 1873 r., po utworzeniu kolei rządowych Cape Government Railways (CGR) w 1872 r. i decyzji wydanej przez Rząd Przylądka rozbuduje linię kolejową do wnętrza kraju i przekształci 4 stóp 8 + 1/2 istniejące tory cala ze standardowego rozstawu torów ( 1435 mm ) na 3 stopy 6 cali ( 1067 mm) ) Miernik przylądka. Wszystkie nowe lokomotywy i tabor kolejowy Cape nabyte od 1873 r. były wyposażone w te lub podobne sprzęgi, począwszy od lokomotywy konstrukcyjnej CGR 0-4-0ST z 1873 r . o nazwie Little Bess .

Łącznik łączący i sworzniowy firmy Johnston

Koleje rządowe Natal (NGR), założone w kolonii Natal w 1875 r., poszły w ich ślady i wszystkie lokomotywy i tabor nabyty przez tę kolej zostały wyposażone w sprzęgi Johnston, począwszy od NGR klasy K 2-6-0T w 1877 r.

przedsiębiorstwo kolei holendersko-południowoafrykańskiej w Zuid-Afrikaansche Republiek nabyło pierwsze lokomotywy , wyposażono je w sprzęgi Johnston.

W przeciwieństwie do kolei wąskotorowych o szerokości 2 stóp ( 610 mm ) należących do CGR, koleje NGR również korzystały ze sprzęgów Johnston. Pierwsza z tych linii wąskotorowych została uruchomiona w 1906 roku, kiedy do służby weszły pierwsze NGR klasy N 4-6-2T na oddziale Weenen z Estcourt .

Sprzęganie i rozłączanie odbywało się ręcznie, co stwarzało duże ryzyko poważnych obrażeń lub śmierci członków załogi, którzy podczas sprzęgania musieli przechodzić między poruszającymi się pojazdami, aby wprowadzić łącznik do kieszeni sprzęgu. Sprzęgi Johnston zaczęto stopniowo wymieniać na kolejach południowoafrykańskich od 1927 r., ale nie w taborze wąskotorowym. Wszystkie nowe lokomotywy i tabor kolejowy nabyty w tym roku były wyposażone w zwrotnicę AAR łączniki. Konwersja całego starszego taboru miała zająć kilka lat, a oba typy sprzęgów można było nadal spotkać w niektórych pojazdach do późnych lat pięćdziesiątych. W okresie przejściowym sprzęgi zwrotnicowe w wielu lokomotywach miały poziomą szczelinę i pionowy otwór w samym zwrotnicy, w którym mieściły się odpowiednio łącznik i sworzeń, umożliwiające połączenie z pojazdami, które nadal były wyposażone w starsze sprzęgi Johnston.

Łącznik dzwonowo-hakowy

System sprzęgu dzwonowo-hakowego po raz pierwszy wprowadzono na Przylądku Dobrej Nadziei w 1902 r., kiedy zakupiono dwie lokomotywy CGR Typ A 2-6-4T jako lokomotywy budowlane nowej kolei wąskotorowej Avontuur o szerokości 2 stóp ( 610 mm ), która budowano z Port Elizabeth przez Langkloof . W Republice Południowej Afryki sprzęgi te były używane jedynie na liniach wąskotorowych na Przylądku Dobrej Nadziei.

Łącznik jest podobny do łącznika norweskiego . Jest to sprzęgło promieniowe z kieszenią łącznika, która jest otwarta w górnej części powierzchni sprzęgającej. Zamiast łącznika i sworzni wykorzystuje hak cięgłowy, który po sprzęgnięciu przesuwa się po sworzniu haka pociągowego w sprzęgu następnego pojazdu w pociągu. Aby zapobiec przypadkowemu rozłączeniu haka pociągowego współpracującego łącznika, dzwon sprzęgu jest wyposażony w osłonę haka, popularnie zwaną uzdą, umieszczoną nad kieszenią łącznika.

Powszechną praktyką było łączenie haka pociągowego tylko z jednym z współpracujących sprzęgów, w związku z czym załogi pociągów nosiły w lokomotywie zapasowe haki pociągowe i sworznie haka pociągowego. Chociaż możliwe jest sprzęganie automatyczne, zdarza się to rzadko i podczas sprzęgania wymagana jest pomoc ręczna. Rozprzęganie odbywa się ręcznie poprzez ręczne podniesienie haka w celu jego zwolnienia. Łącznik można dostosować tak, aby był kompatybilny ze łącznikiem Johnston, zastępując hak cięgłowy łącznikiem przejściowym w kształcie litery U, który był mocowany za pomocą tego samego sworznia haka cięgłowego.

Wymianę sprzęgów dzwonowo-hakowych na kolei Avontuur zaczęto wprowadzać w 1973 r. lokomotyw spalinowo-elektrycznych klasy 91-000 na kolei wąskotorowej. Cały nowy tabor wąskotorowy nabyty dla tej linii od tego roku był wyposażony w Łączniki Willisona . Starszy tabor nie był konwertowany i zastosowano adapter umożliwiający połączenie obu typów. Hak na łączniku dzwonowo-hakowym zostałby zastąpiony adapterem, który był mocowany za pomocą tego samego sworznia haka.

Złącza automatyczne

Istnieje wiele automatycznych sprzęgów pociągowych, z których większość jest wzajemnie niekompatybilna. Poziom automatyzacji jest zróżnicowany i można go podzielić na kategorie:

  • sprzęganie wyłącznie mechaniczne pojazdów, wymaga ręcznego podłączenia przewodów pneumatycznych i elektrycznych;
  • mechaniczne sprzęganie pojazdów z automatycznym podłączeniem przewodów pneumatycznych, wymaga ręcznego podłączenia przewodów elektrycznych;
  • mechaniczne sprzęganie pojazdów z automatycznym podłączeniem linii pneumatycznych i elektrycznych (ale nie linii transmisji danych);
  • mechaniczne sprzęganie pojazdów z automatycznym podłączeniem linii pneumatycznych i elektrycznych (w tym linii transmisji danych);
  • mechaniczne sprzęganie pojazdów z możliwością automatycznego łączenia przewodów pneumatycznych i elektrycznych (w tym linii transmisji danych) oraz możliwością automatycznego rozłączania.

Złącza Buckeye/Janney/MCB/ARA/AAR/APTA

Fabryka żelaza ciągliwego w Syracuse – 1894. Szczelina w zwrotnicy mieści łącznik łącznika i łącznika sworznia , a pionowy otwór w zwrotnicy mieści sworzeń. Ten projekt był używany w okresie przejściowym.
Używane łączniki zwrotne (AAR typ „E”)
Schemat widoku z góry projektu łącznika Janneya opublikowanego w jego zgłoszeniu patentowym w 1873 roku

Złącze APT typu H Tightlock na kolei British Rail klasy 321 Dolne złącze elektryczne nie jest typowe w Ameryce Północnej

Złącze Janney, później sprzęgło Master Car Builders Association (MCB), obecnie sprzęgło Association of American Railroads (AAR), jest również powszechnie znane jako łącznik buckeye , przegubowy lub Alliance . Wszystkie sprzęgi AAR/APTA TypeE, TypeF i TypeH są kompatybilnymi sprzęgami Janney, ale używane w różnych wagonach (drobnica towarowa, cysterny, leje obrotowe, pasażerskie itp.).

Łącznik przegubowy lub łącznik Janney został wynaleziony przez Eli H. Janneya , który otrzymał patent w 1873 r. ( patent USA 138,405 ). Jest również znany jako sprzęg typu Buckeye , zwłaszcza w Wielkiej Brytanii, gdzie jest w niego wyposażony część taboru (głównie pociągi pasażerskie). Janney był sprzedawcą towarów suchych i byłym oficerem Armii Konfederacji z Aleksandrii w Wirginii , który wykorzystywał pory lunchu na wycinanie z drewna alternatywy dla łącznika i łącznika sworzniowego. Termin buckeye pochodzi od pseudonimu amerykańskiego stanu Ohio , „Buckeye State” i Ohio Brass Company, która pierwotnie sprzedawała sprzęgło.

Kongres Stanów Zjednoczonych , przekonany, że sprzęg automatyczny może sprostać wymaganiom komercyjnej eksploatacji kolei, a jednocześnie można nim bezpiecznie manipulować, uchwalił ustawę o urządzeniach bezpieczeństwa . Jego sukces w promowaniu bezpieczeństwa rozdzielni był oszałamiający. W latach 1877–1887 około 38% wszystkich wypadków kolejarzy miało związek ze sprzęganiem. Odsetek ten spadł, gdy koleje zaczęły zastępować łączniki łącznikowe i sworzniowe łącznikami automatycznymi. W 1902 r., zaledwie dwa lata po wejściu w życie SAA, wypadki związane ze sprzęganiem stanowiły zaledwie 4% wszystkich wypadków pracowniczych. Liczba wypadków związanych ze sprzęgami spadła z prawie 11 000 w 1892 r. do nieco ponad 2000 w 1902 r., mimo że w ciągu tej dekady liczba pracowników kolei stale rosła.

Kiedy łącznik Janney został wybrany jako standard w Ameryce Północnej, do wyboru było 8000 opatentowanych alternatyw. Jedyną istotną wadą stosowania konstrukcji Janney jest to, że czasami głowice pociągowe wymagają ręcznego wyrównania. Istnieje wiele konstrukcji sprzęgów AAR dostosowanych do wymagań różnych konstrukcji samochodów, ale wszystkie muszą mieć pewne wspólne wymiary, które pozwalają na połączenie jednego projektu z innym.

Łącznik Janney jest używany w Stanach Zjednoczonych , Kanadzie , Meksyku , Japonii , Indiach , Tajwanie , Australii , Nowej Zelandii , Republice Południowej Afryki , Arabii Saudyjskiej , Kubie , Chile , Brazylii , Portugalii , Chinach i innych krajach.

Złącze Janney zazwyczaj zapewnia tylko połączenie mechaniczne, tylko typ H dodaje automatyczne połączenia przewodów pneumatycznych i elektrycznych.

Zmiany od 1873 roku

Łącznik Bazeleya

łącznik Henricota

Złącze Henricot to odmiana złącza Janney, wprowadzona przez belgijskiego inżyniera i przedsiębiorcę Émile Henricot [ fr ] z Court-Saint-Étienne . Jest używany w niektórych EZT belgijskiego Państwowego Przedsiębiorstwa Kolejowego , w tym w klasie 75 [ fr ] ).

Złącze Willison/SA3


Uproszczony schemat automatycznego sprzęgu SA-3. Animacja łącznika SA-3
Złącze Willisona w południowoafrykańskiej kolejce wąskotorowej o średnicy 2 stóp ( 610 mm ).

Sprzęgło Willison zostało opracowane w USA w 1916 roku w celu rozwiązania problemów występujących w sprzęgle Janney.

Rosyjski łącznik SA3 działa na tych samych zasadach co łącznik AAR, jednak te dwa typy są niekompatybilne. Został wprowadzony w Związku Radzieckim w 1932 roku na podstawie brytyjskiego patentu i od 4 stopy 11 + 27/32 tego czasu cala jest używany w całej sieci 1520 mm ( ), w tym w Mongolii . Fińskie lokomotywy są wyposażone w sprzęgi Unilink, które można łączyć ze sprzęgami UIC używanymi w taborze fińskim i sprzęgami SA3 używanymi w taborze rosyjskim.

Jest również używany w sieciach o standardowym rozstawie 1435 mm ( 4 stopy 8 + 1 2 cala ) w Iranie oraz na Malmbanan w Szwecji w pociągach do rudy. Niektóre tramwaje trzcinowe o rozstawie 2 stóp ( 610 mm ) w Queensland zostały wyposażone w miniaturowe sprzęgi Willison. Został wprowadzony na wąskotorowej Avontuur o szerokości 2 stóp ( 610 mm ) , należącej do kolei południowoafrykańskich w 1973 roku.

  • Rosyjskie pociągi rzadko są dłuższe niż około 750 m (2461 stóp) [ potrzebne źródło ] i rzadko przekraczają maksymalny tonaż około 6000 ton (5900 długich ton ; 6600 ton amerykańskich ) [ potrzebne źródło ] . Najcięższe pociągi korzystające z tych sprzęgów kursują na Malmbanan , gdzie ważą do 9000 ton (8900 długich ton; 9900 ton amerykańskich).
  • Maksymalna siła, jaką jest w stanie przenieść łącznik SA3, zarówno rozciągająca, jak i ściskająca, wynosi około 2,5 MN (280 STf; 250 LTf).
  • Maksymalna dozwolona siła pociągowa SA-3 jest ograniczona do 135 tf (1320 kN; 133 LTf; 149 STf) (1,32 MN lub 300 000 funtów siły) w rosyjskich białych księgach. [ potrzebne źródło ]
  • Proponowany europejski sprzęg automatyczny jest kompatybilny ze sprzęgiem rosyjskim, ale z automatycznymi przyłączami powietrza, sterowania i zasilania. Wdrożenie jest trwale opóźnione, z wyjątkiem kilku użytkowników. Zobacz Europę poniżej.
  • SA3 przypomina pięść leworęcznej.

Sprzęg SA3 jest jednym z najmocniejszych sprzęgów na świecie – maksymalny tonaż pociągu wykorzystującego ten typ sprzęgu wynosi około 8000 ton – ale zapewnia jedynie sprzęgło mechaniczne. Dodanie automatycznej łączności elektrycznej i pneumatycznej jest złożonym wyzwaniem.

Istnieje wiele odmian i marek tych łączników.

Od 2020 roku CAF pracuje nad sprzęgiem automatycznym opartym na SA3, możliwym zamiennikiem zderzaków i sprzęgów łańcuchowych w kolejach europejskich.

Unizłącze/Intermat

Głowice Intermat i Unicoupler od góry

Unicoupler został opracowany przez firmę Knorr z Niemiec Zachodnich w latach 70. XX wieku, równolegle z kompatybilnym odpowiednikiem, złączem Intermat, przez firmę VEB Waggonbau Bautzen z Niemiec Wschodnich. Złącze Unicoupler/Intermat może automatycznie łączyć dwie linie pneumatyczne i maksymalnie sześć połączeń elektrycznych.

Łącznik ten jest mechanicznie kompatybilny ze złączami SA-3 i Willison (ale połączenia pneumatyczne i elektryczne muszą być wykonane ręcznie). Unicoupler jest również znany jako AK69e.

Maksymalny tonaż pociągu wykorzystującego ten typ sprzęgu wynosi około 6000 ton. Niepowodzenie przyjęcia AK69e i Intermatu przypisano wynikom ekonomicznym.

Od 2020 r. znalazł ograniczone zastosowanie, został przyjęty przez koleje irańskie i jest również używany w Niemczech w pociągach przewożących rudę żelaza między Hamburgiem a Salzgitter.

C-AKv

Sprzęg C-AKv (zwany także Transpact) to nowszy kompaktowy sprzęg Willison opracowany przez Faiveley Transport . Jest mechanicznie kompatybilny ze złączem SA3 (przy czym połączenia pneumatyczne i elektryczne należy wykonać ręcznie), w pełni kompatybilny z Unicouplerem, a w przypadku zamontowania dodatkowych zderzaków można go łączyć również z konwencjonalnym europejskim złączem śrubowym. Złącze C-AKv może automatycznie sprzęgać dwie linie pneumatyczne. Od 2020 r. jego użycie ogranicza się do pociągów przewożących rudę między hutą w Rotterdamie a Dillingen oraz węgiel brunatny między Wählitz a Buna w Niemczech.

Z-AK

Złącze Z-AK to kolejny łącznik Willison opracowany przez firmę Knorr Bremse . Został zaprojektowany w odpowiedzi na oczywistą awarię Unicoupler/Intermat. Współpracuje ze zderzakami i sprzęgłem śrubowym. Jako jeden z nielicznych sprzęgów automatycznych nie jest w stanie przenosić sił rozciągających, pojazdy kolejowe korzystające z tego typu sprzęgów również muszą być wyposażone w zderzaki.

Złącze Unilink

Złącze Unilink jest złączem kompatybilnym z SA3 i złączem śrubowym , stosowanym m.in. w Finlandii . Jest to łącznik SA3 z dodatkową tubą umożliwiającą podpięcie łańcucha, a także z adapterem łączącym hak z głowicą SA3. Tabor wyposażony w sprzęgi Unilink wyposażony jest także w zderzaki boczne .

Złącza wielofunkcyjne

Sprzęgi wielofunkcyjne (MFC) lub w pełni automatyczne sprzęgi umożliwiają wykonanie wszystkich połączeń między pojazdami szynowymi (mechanicznych, hamulców pneumatycznych i elektrycznych) bez interwencji człowieka, w przeciwieństwie do autozłączy lub sprzęgów półautomatycznych, które obsługują jedynie aspekty mechaniczne . Większość pociągów wyposażonych w tego typu sprzęgi to zespoły trakcyjne, zwłaszcza te wykorzystywane w transporcie zbiorowym .

Istnieje kilka konstrukcji w pełni automatycznych łączników używanych na całym świecie, w tym łącznik Scharfenberga , różne hybrydy zwrotnic, takie jak Tightlock (używane w Wielkiej Brytanii), sprzęgło Wedgelock, sprzęgi Dellner (podobne z wyglądu do łączników Scharfenberga), sprzęgło BSI ( Bergische Stahl Industrie, obecnie Faiveley Transport ) i sprzęgło Schaku-Tomlinson Tightlock.

Istnieje wiele innych automatycznych sprzęgów kolejowych podobnych do sprzęgu Scharfenberga, ale niekoniecznie z nim kompatybilnych. Starsi operatorzy tranzytowi w USA nadal korzystają z konstrukcji sprzęgów elektropneumatycznych innych firm niż Janney i używają ich od dziesięcioleci.

Westinghouse H2C

Westinghouse H2C, którego poprzednik H2A został po raz pierwszy zastosowany w standardach BMT , a później w klasach od R1 do R9 , jest obecnie używany w wagonach metra klasy R32 , R42 , R62 , R62A , R68 i R68A metra nowojorskiego . Końce A wagonów są zwykle wyposażone w łącznik Westinghouse, a końce B wykorzystują albo półstały dyszel , albo łącznik Westinghouse.

WABCO typu N

Sprzęg WABCO typu N został po raz pierwszy opracowany dla prototypowego systemu Pittsburgh Skybus , a początkowy model N-1 był stosowany tylko w trzech wagonach Skybus. Zaktualizowany model N-2 z większym 4-calowym (101,6 mm) zakresem zbierania został po raz pierwszy zastosowany w nowych wagonach szybkiego transportu „Airporter” na linii Cleveland Rapid Transit . W modelu N-2 zastosowano lekką przekładnię ciągnącą zawieszoną pod środkowym progiem, aby umożliwić szerokie wahania wymagane do pokonywania ostrych zakrętów. To sprawiło, że N-2 nie nadawał się do użytku na głównych liniach kolejowych, dlatego opracowano zaktualizowaną wersję N-2-A dla tego rynku. Pierwsze z nich zamontowano w 1968 r UAC TurboTrain z 228 stykami elektrycznymi i Budd Metropolitan EMU ze 138 stykami. Począwszy od lat 70. XX wieku, N-2-A był montowany w całej rodzinie MU SEPTA Silverliner , serii MU NJT Arrow i serii wagonów MU Metro-North Railroad / Long Island Rail Road M. N-2 był również używany przez PATCO Speedline , ale został wymieniony z powodu problemów ze stykami elektrycznymi. Później WABCO stworzyło nowy model N-3 dla BART system z zakresem zbierania 6 na 4 cale (152,4 mm x 101,6 mm), który wymagał prostokątnego lejka.

Typ N firmy WABCO jest czasami nazywany łącznikiem sworzniowym lub łącznikiem włóczniowym .

Tomlinsona

Łącznik Tomlinsona zastosowany w nowojorskim metrze R46
Łącznik Tomlinsona używany w metrze Eidan (obecnie Metro w Tokio) serii 300

Złącze Tomlinsona zostało opracowane przez firmę Ohio Brass Company do zastosowań w transporcie zbiorowym, ale ostatecznie znalazło zastosowanie również w niektórych pojazdach kolei głównych. Składa się z dwóch kwadratowych metalowych haczyków, które łączą się ze sobą, tworząc większą prostokątną ramę z przyłączami przewodu powietrza powyżej i poniżej. Od czasu opracowania łącznika ramię produkcyjne firmy Ohio Brass zostało zakupione przez firmę WABCO, która obecnie produkuje tę linię wraz z łącznikiem typu N. Sprzęg Tomlinsona jest najczęściej używanym, w pełni automatycznym sprzęgiem kolei ciężkiej w Ameryce Północnej, przyjętym przez Metro w Waszyngtonie , Urząd Transportu Zatoki Massachusetts , PATCO Speedline , SEPTA Broad Street Subway , Los Angeles Metro Rail , Baltimore Metro , Miami Metro , MARTA Rail i nowojorskie metro dla floty R44 / R46 oraz wszystkich nowoczesnych klas, począwszy od R142 . W przypadku zastosowań poza szybkim transportem łącznik musiał zostać znacznie powiększony, aby spełnić zwiększone wymagania wytrzymałościowe, które pojawiły się po raz pierwszy w tym charakterze w Budd Metroliner , a później w Flota Illinois Central Highliner . Względny brak wytrzymałości jest jednym z powodów, dla których typ N odniósł większy sukces na głównym rynku kolejowym.

Poza Stanami Zjednoczonymi łącznik Tomlinson jest używany na liniach Ginza i Marunouchi metra w Tokio oraz na liniach metra w Tajpej o dużej przepustowości .

łącznik Scharfenberga


Złącze Scharfenberga firmy Dellner

Złącze Scharfenberga ( niem . Scharfenbergkupplung lub Schaku ) jest prawdopodobnie najczęściej stosowanym typem sprzęgła w pełni automatycznego. Zaprojektowany w 1903 roku przez Karla Scharfenberga w Królewcu w Niemczech (dziś Kaliningrad w Rosji ) stopniowo rozprzestrzenił się z pociągów tranzytowych na regularne pociągi pasażerskie, chociaż poza Europą jego zastosowanie jest zasadniczo ograniczone do systemów transportu zbiorowego. Złącze Schaku pod wieloma względami przewyższa wiele innych automatycznych złączy, ponieważ automatycznie wykonuje połączenia pneumatyczne i elektryczne oraz ma możliwość automatycznego rozłączenia. Nie ma jednak standardu rozmieszczenia tych połączeń elektropneumatycznych. Niektóre firmy kolejowe umieszczają je po bokach, podczas gdy inne umieszczają je nad mechaniczną częścią łącznika Schaku.

Małe cylindry pneumatyczne działające na obracające się głowice łącznika zapewniają połączenie łącznika Schaku, dzięki czemu nie ma potrzeby stosowania amortyzatora, aby uzyskać dobre sprzęgło. Łączenie części pociągu pasażerskiego można wykonać przy bardzo małej prędkości (mniej niż 2 mile na godzinę lub 3,2 km/h na podejściu końcowym), tak aby pasażerowie nie byli przepychani. Producenci sprzętu kolejowego, tacy jak Bombardier , oferują sprzęg Schaku jako opcję w swoich systemach transportu zbiorowego oraz samochodach osobowych i lokomotywach. W Ameryce Północnej są w niego wyposażone wszystkie pociągi metra w Montrealu , podobnie jak nowe systemy kolei lekkiej w Denver , Baltimore i New Jersey . Jest również używany w lekkich pojazdach szynowych w Portland , Minneapolis , Vancouver Skytrain i linii 3 Scarborough w Toronto . W Nowej Zelandii można go spotkać w elektrycznej klasie AM sieci kolei podmiejskiej w Auckland oraz w pociągach Matangi w Wellington . Wyposaża także cały tabor przeznaczony do świadczenia usług wahadłowych w tunelu pod kanałem La Manche .

Maksymalny tonaż poniżej 1000 ton (1100 ton amerykańskich; 980 długich ton).

Od 2020 roku Voith i Dellner pracują nad automatycznym sprzęgiem opartym na Schaku, możliwym zamiennikiem zderzaków i sprzęgu łańcuchowego na europejskich kolejach.

Automatyczny łącznik polerski

  • Łącznik automatycznego styku polerskiego (ABC).

Łącznik Dellnera

Złącze Dellnera w Virgin CrossCountry Class 221 w Carlisle w dniu 10 października 2005 r.

Sprzęgło firmy Dellner produkcji szwedzkiej jest autorską wersją złącza Scharfenberga , łączącego jednocześnie pojazd, pneumatykę i elektronikę. Opatentowana technologia pochłaniania energii D-BOX umożliwia sprzęganie przy prędkościach do 15 kilometrów na godzinę (9 mil na godzinę) bez uszkodzeń konstrukcyjnych i do 36 kilometrów na godzinę (22 mil na godzinę) w przypadku deformacji, ale z pojazdami pozostającymi na torze. Opatentowany system D-REX zapewnia szybkie łącze danych Ethernet z prędkością 100 Mbit/s.

Łącznik oddziałowy

Łącznik oddziałowy

Łącznik klinowy

Złącze klinowe w pociągu londyńskiego metra

Wedgelock to standardowy sprzęg w pociągach londyńskiego metra.

Pochodzenie zasady Wedgelocka jest niejasne; istnieje jednak wiele wariantów, z których wiele zostało kiedyś wyprodukowanych przez nieistniejącą już firmę Associated Equipment Company (AEC) w Southall , Londyn. Własność intelektualna Wedgelock została przejęta w 1979 roku przez Radenton, a później (w 1994) przekształciła się w Radenton Scharfenberg. Podstawowa konstrukcja i zasada sprzęgu: Starsza konstrukcja sprzęgu ma korpus składający się z dwóch poziomych płyt stalowych oddzielonych kształtowanymi blokami, tworząc dwie kieszenie – ta po prawej (z perspektywy kierowcy) ma pionowy sworzeń do zakotwiczenia ukształtowanego haka wystającego z przodu płyta czołowa przykręcona do korpusu. Druga pustka po lewej stronie korpusu zawiera cylindryczny kołek z dużym spłaszczeniem, tworzącym przekrój w kształcie litery D. Hak może swobodnie obracać się w lewo i w prawo po łuku około 5 stopni i może łączyć się z kołkiem D w przeciwległym łączniku. Podczas sprzęgania, po zetknięciu się przeciwległych płyt przednich, siłownik pneumatyczny znajdujący się w lewej pustej przestrzeni wprawia (częściowo) blok w kształcie klina za zewnętrzną krawędź przeciwnego haka, aby sprzęgnąć go z kołkiem D hosta. Nachylona geometria klina zajmuje środkową poziomą jedną trzecią bloku i styka się z podobnym poziomym nachylonym rowkiem w przeciwległym haku jedynie po to, aby sprzęgnąć się z kołkiem w kształcie litery D. Górna i dolna trzecia część klina posiada kieszenie obrobione w celu utworzenia powierzchni równoległych do osi wzdłużnej łącznika. Ponieważ klin jest osadzony w klatce przez konstrukcję korpusu, to właśnie te powierzchnie zapobiegają bocznemu ruchowi przeciwnego haka, a tym samym zapobiegają rozprzęganiu. Stosunkowo lekka sprężyna wystarczy, aby utrzymać położenie klina w przypadku utraty sprężonego powietrza po stronie wyzwalającej siłownika (zwanego również silnikiem klinowym). Rozłączenie następuje poprzez skierowanie powietrza na stronę cofania silników klinowych na obu sprzęgach w celu wycofania klinów i uwolnienia haków; rozprzęganie następuje po prostu poprzez rozsunięcie pojazdów. W przypadku utraty powietrza cofającego kliny można przesunąć ręcznie, aby umożliwić rozłączenie.

łącznik Schwaba


Łącznik Schwaba na szwajcarskim SBB EMU

Łącznik Schwab [ nl ] , wyprodukowany przez firmę Schwab Verkehrstechnik AG , Schaffhausen , jest używany w pojazdach Stadler Kiss i SZU Be 510 . Oferowany był w czterech wersjach:

Złącze Schwab pod wieloma względami przewyższa wiele innych automatycznych złączy, ponieważ automatycznie wykonuje połączenia pneumatyczne i elektryczne oraz ma możliwość automatycznego rozłączania.

Od 2020 roku jest używany głównie w Szwajcarii w regionalnym kolejowym transporcie pasażerskim.

Od 2020 roku Wabtec pracuje nad sprzęgiem automatycznym na bazie Schwaba, możliwym zamiennikiem zderzaków i sprzęgów łańcuchowych na europejskich kolejach.

Łącznik Shibata

Sprzęg Shibata jest odmianą sprzęgu Scharfenberga, opracowanego przez inżyniera kolei japońskich (JGR) Mamoru Shibatę [ ja ] w latach trzydziestych XX wieku dla pociągów elektrycznych. Jest to standardowy typ sprzęgu we wszystkich pociągach pasażerskich w Japonii, a także w pociągach podmiejskich i metrze w Korei Południowej.

Shinkansen (pociąg pociskowy) zastosowano odmianę sprzęgu Shibata opracowaną przez Sumitomo Metal Industries w latach 60. XX wieku, która wykorzystuje obrotowe sworznie ciasno blokujące i która przypadkowo jest bardziej podobna do sprzęgu Scharfenberga niż sprzęgu Shibata.

Podwójne sprzęgi i wagony zapałkowe

Adapter sprzęgający do użytku pomiędzy sprzęgiem Janney w lokomotywie a sprzęgami WABCO N-2 zamontowanymi w zespołach trakcyjnych kolei podmiejskiej na stacji Pennsylvania w Nowym Jorku . Adapter widać od dołu
Łącznik przegubowy AAR z epoki przejściowej. Szczelina w zwrotnicy mieści łącznik łącznika Johnstona lub łącznik łącznika i sworznia , a pionowy otwór w zwrotnicy mieści sworzeń.

Czasami konieczne jest połączenie wagonu z jednym systemem sprzęgu z wagonami z innym typem sprzęgu. Może to być potrzebne w przypadku transportu taboru metra od jego producenta do miasta, w którym ma on być użytkowany. Istnieją dwa rozwiązania:

Tylko niektóre rodzaje sprzęgów występują jednocześnie na końcu wagonu, między innymi dlatego, że muszą znajdować się na tej samej wysokości. Na przykład w australijskim stanie Wiktoria silniki miały sprzęgło AAR ze zderzakami i łańcuch zamontowany na uchwycie wlanym do sprzęgu AAR.

Pojazd /wagon barierowy w Wielkiej Brytanii i „ samochód przejściowy ” w Ameryce Północnej) ma różne rodzaje sprzęgów na każdym końcu. Jeżeli używana jest para pojazdów z barierą , grupę wagonów korzystających ze sprzęgu A można wstawić do pociągu, w przeciwnym razie za pomocą sprzęgu B.

Adapter sprzęgający lub sprzęg kompromisowy może łączyć się ze sprzęgiem AAR w wagonie i stanowić na przykład sprzęg do siekania mięsa lub sprzęg szybkiego transportu do następnego wagonu. Taki adapter może ważyć 100 kg (220 funtów). Adapter umożliwia łącznika Janney ze łącznikiem SA3

Podwójne sprzęgło

Zestawy wagonów

Sprzęgi automatyczne, takie jak Janney, są bezpieczniejsze w przypadku kolizji, ponieważ zapobiegają teleskopowaniu wagonów. Dlatego też British Rail zdecydowało się zastosować do swoich wagonów pasażerskich wariant Janney, w którym sprzęg może się odchylać w celu sprzęgania z silnikami z tradycyjnym układem zderzaków i łańcuchów.

W Nowej Południowej Walii zestawy wagonów łączono na stałe za pomocą stałej belki , gdyż wagony rozłączano tylko w warsztatach. Wagony towarowe są czasami łączone parami lub trójkami, za pomocą sprzęgów prętowych pomiędzy nimi.

Przegubowe zestawy wagonów lub wagonów mają wspólne wózki pośrednie i nie wymagają sprzęgów w położeniach pośrednich.

Sprzęgła hamulcowe

Sprzęgła są potrzebne do każdego ciągłego układu hamulcowego.

Elektronicznie sterowane hamulce

Elektronicznie sterowane hamulce pneumatyczne (ECP) wymagają metody łączenia elektrycznie sąsiadujących wagonów, zarówno w celu zasilania, jak i sygnałów sterujących, i można tego dokonać za pomocą wtyczek i gniazdek lub za pomocą sygnałów radiowych o bardzo krótkim zasięgu.

Narysuj sprzęt

Urządzenie cięgłowe (znane również jako urządzenie ciągnące) to zespół za sprzęgiem na każdym końcu wagonu, który przejmuje siły ściskające i rozciągające pomiędzy wagonami pociągów. Wczesne mechanizmy cięgłowe wykonywano z drewna, które stopniowo zastępowano stalą.

Złącza Janney mają przekładnię ciągnącą w środkowym progu , która pochłania siły pchające i ciągnące ( działanie luzu ).

łącznikami ciasnymi , złączami SA3 , złączami C-AKv , złączami Scharfenberga i innymi złączami wielofunkcyjnymi znajduje się również mechanizm cięgłowy .

W przypadku zderzaków i sprzęgów łańcuchowych mechanizm cięgłowy za hakami, jeśli występuje, przejmie naprężenie, natomiast zderzaki boczne przejmą ściskanie.

Niektóre sprzęgi mogą nie mieć mechanizmu cięgłowego.

Modelowe sprzęgi kolejowe

W modelach kolejowych sprzęgi różnią się w zależności od skali i ewoluowały przez wiele lat. Wczesne modele pociągów łączono za pomocą różnych układów haczyków i pętli, które często były asymetryczne, co wymagało, aby wszystkie wagony były skierowane w tym samym kierunku. W większych skalach modele łączników Janneya w skali roboczej lub w zbliżonej skali były dość powszechne, ale okazały się niepraktyczne w HO i mniejszych skalach.

Przez wiele lat łącznik „X2F” lub „Horn-Hook” był dość powszechny w skali HO , ponieważ mógł być produkowany jako pojedynczy element formowanego tworzywa sztucznego. Podobnie przez wiele lat powszechnie w tej skali stosowano sprzęg typu „hak podnośny” znany jako Rapido i opracowany przez Arnolda , niemieckiego producenta modeli pociągów w skali N.

Głównym konkurentem obu tych sprzęgów, bardziej popularnym wśród poważnych modelarzy, był Magne-Matic, magnetycznie uwalniany łącznik przegubowy opracowany przez Keitha i Dale'a Edwardsów i wyprodukowany przez założoną przez nich firmę Kadee . Chociaż bardzo przypominają miniaturowe łączniki Janney, różnią się nieco pod względem mechanicznym, a zwrotnica obraca się od środka główki sprzęgu, a nie z boku. Stalowy sworzeń przypominający przewód hamulca pneumatycznego umożliwia magnetyczne rozłączenie złączy; konstrukcja głowicy sprzęgu zapobiega temu, chyba że pociąg zostanie zatrzymany lub cofnięty za pomocą dopasowanej pary sprzęgów bezpośrednio nad magnesem rozprzęgającym. Wcześniejsza, mechanicznie wyzwalana wersja konstrukcji miała prosty sworzeń rozciągający się w dół od samego zwrotnicy, który sprzęgał się z mechaniczną „rampą” w kształcie rombu pomiędzy szynami, którą trzeba było unieść ponad wysokość szyny, gdy pożądane było odłączenie.

Po wygaśnięciu patentów Kadee wielu innych producentów zaczęło produkować podobne (i kompatybilne) sprzęgi magnetyczne.

Niedawno Frank Sergent zaprojektował i wyprodukował model HO sprzęgacza AAR w dokładnej skali. W tej konstrukcji zastosowano małą kulkę ze stali nierdzewnej, która blokuje przegub. Rozłączenie uzyskuje się poprzez przytrzymanie rączki magnetycznej nad parą łączników w celu wyciągnięcia kulek z kieszeni blokujących.

W skali O , działająca miniaturowa wersja łącznika „Alliance” w dokładnej skali była produkowana od lat 80. XX wieku przez modele GAGO w Australii. Od 2002 roku jest sprzedawany przez firmę Waratah Model Railway Company. Europejscy modelarze zwykle używają sprzęgów hakowych i łańcuchowych.

standardem jest złącze „blokada naprężenia” opracowane przez firmę Tri-ang . Działa to podobnie do złącza typu siekacz do mięsa. Odłączenie zdalne możliwe jest poprzez zastosowanie rampy sprężynowej umieszczonej pomiędzy szynami. Konstrukcja haków jest taka, że ​​złącza nie rozłączają się pod napięciem (zamiast dociskania rampy). Kiedy pociąg zostanie przesunięty przez rampę, podniesie haki sprzęgające, gdy pociąg przejedzie. Zatrzymanie pociągu na rampie powoduje jego rozdzielenie w tym miejscu. Chociaż działa dobrze, często jest postrzegany jako brzydki i natrętny [ potrzebne źródło ] (chociaż dostępne są mniejsze konstrukcje, nie zawsze są one w pełni kompatybilne z innymi modelami), a wielu [ potrzebne źródło ] brytyjskich modelarzy woli modernizować albo typy Kadee, albo działające złącza hakowo-łańcuchowe.

Niedawnym osiągnięciem jest wymienne złącze, które podłącza się do znormalizowanego gniazda, znanego jako NEM 362 i które można łatwo odłączyć w razie potrzeby. Pozwala to modelarzowi na łatwą standaryzację dowolnego pożądanego sprzęgła, bez konieczności zmiany typu sprzęgła przez poszczególnych producentów.

W skali 7 mm norweskie sprzęgła z podziałką są obecnie produkowane przez firmę Zamzoodled w Wielkiej Brytanii.

Porównanie typów łączników opublikowano w „Wprowadzenie do łączników”.

Wypadki

Różne rodzaje sprzęgów charakteryzują się różnymi wskaźnikami wypadków.

Zobacz też

Notatki

Źródła

Dalsza lektura

  Tomlinson, GW (1991). „Systemy elektryczne za pośrednictwem łączników”. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, część F: Journal of Rail and Rapid Transit . 205 (1): 65–78. doi : 10.1243/PIME_PROC_1991_205_217_02 . S2CID 111315979 .

Linki zewnętrzne