Муфта или муфта — это механизм, обычно расположенный на каждом конце железнодорожного транспортного средства , который соединяет их вместе , образуя поезд. Оборудованием, соединяющим сцепки с вагонами, является поглощающий или тяговый аппарат , который должен воспринимать напряжения сцепки и ускорения поезда.
На протяжении всей истории железнодорожного транспорта во всем мире разрабатывались различные конструкции и типы сцепок. Ключевые соображения при проектировании включают прочность, надежность, простоту и эффективность управления, а также безопасность оператора. Автоматические сцепные устройства включаются автоматически, когда автомобили сближаются. Современные версии не только обеспечивают механическое соединение, но также могут соединять тормозные магистрали и линии передачи данных.
В разных странах используются разные типы муфт. В то время как железные дороги Северной Америки и Китая используют сцепки Дженни , железные дороги в бывшем Советском Союзе используют сцепки SA3 , а европейские страны используют винтовые сцепки . Проблемы и сложности возникают при сцепке транспортных средств с разными сцепками. Для выполнения этой задачи используются барьерные машины , также называемые спичечными машинами , машинами с двойными сцепками или адаптерами.
Совместимые и похожие муфты или муфты часто обозначаются с использованием совершенно разных марок, торговых марок или региональных названий или прозвищ, что может затруднить описание стандартных или типичных конструкций. Размеры и характеристики, указанные в этих статьях, обычно относятся к номинальным или типичным компонентам и системам, хотя стандарты и практика также сильно различаются в зависимости от железной дороги, региона и эпохи.
Усиление: когда группа (одна или несколько машин, соединенных вместе) машин находится в сжатом состоянии; противоположность напряжению. [1]
Основным типом сцепки на железных дорогах по британской традиции является буферно-цепная сцепка. Большая цепь из трех звеньев соединяет крюки соседних вагонов. Эти сцепки следовали более ранней трамвайной практике, но стали более регулярными. Амортизаторы на раме вагона поглощали ударные нагрузки, возникающие при наезде поезда на замедляющийся локомотив.
Простую цепь нельзя было натянуть, и эта слабая связь позволяла совершать большие движения вперед и назад и натыкаться между вагонами, а также трястись при трогании поездов. Хотя эта муфта приемлема для минеральных автомобилей, она создавала неудобства при езде в пассажирских автобусах, поэтому цепь была усовершенствована путем замены центрального звена винтом с левой резьбой с одной стороны и правой резьбой с другой. В центре винта расположен корпус рукоятки с прикрепленной на шарнире шаровой ручкой. Такое расположение талрепа позволяет стягивать транспортные средства вместе, затягивая винт с помощью прикрепленной ручки. Обычно винт затягивают до тех пор, пока рядом с корпусом ручки не останется две резьбы. К цапфовой гайке со стороны соединительного звена прикреплена опора , которая удерживает ручку винта и предотвращает ослабление винта во время использования муфты. Официальное название этого типа муфты — винтовая муфта или муфта UIC в соответствии с европейским стандартом EN 15566 Тяговое устройство и винтовая муфта .
В упрощенной версии, обеспечивающей более быстрое присоединение и отсоединение, по-прежнему использовались три звена, но центральное звено имело Т-образную прорезь. Его можно было повернуть вдоль, чтобы удлинить, чтобы обеспечить соединение, а затем повернуть вертикально в более короткое положение, удерживая вагоны более плотно вместе.
Более высокие скорости, связанные с полностью укомплектованным грузом [a], сделали необходимость в форме с винтовым натяжением.
Самые ранние « тупые буферы » представляли собой фиксированные удлинения деревянных рам повозок, но позже были введены пружинные буферы. Первыми из них были жесткие подушки из конского волоса, обтянутые кожей, позднее — стальные пружины, а затем гидравлическое демпфирование.
Эта связь до сих пор широко распространена в Западной и Центральной Европе, а также в некоторых частях Северной Африки, Ближнего Востока и Южной Азии. [2]
.jpg/1280px-08-130_Esclusas_de_Miraflores_(23).jpg)
Соединительная муфта была оригинальным типом муфты, используемой на железных дорогах Северной Америки. После того, как большинство железных дорог были преобразованы в полуавтоматические сцепные устройства Дженни , звено-штифт сохранилось на лесных железных дорогах . Несмотря на свою простоту в принципе, система страдала отсутствием стандартизации в отношении размера и высоты звеньев, а также размера и высоты карманов.
Соединитель-звено-штифт представлял собой трубчатый корпус, получивший продолговатое звено. Во время сцепки железнодорожнику приходилось стоять между сближающимися вагонами и направлять звено в карман сцепки. После того, как автомобили были соединены, сотрудник вставил штифт в отверстие в нескольких дюймах от конца трубы, чтобы закрепить звено на месте. Эта процедура была исключительно опасной, и многие тормозные мастера теряли пальцы или целые руки, если вовремя не убирали их с карманов сцепки. Еще больше людей погибло в результате того, что их зажало между машинами или затащило под машины, которые были сцеплены слишком быстро. Тормозным мастерам были выданы тяжелые клюшки, которые можно было использовать для удержания звена на месте, но многие тормозные мастера не использовали клюшку и рисковали получить травму.
Соединитель типа «звено-штырь» оказался неудовлетворительным, потому что:
В Великобритании штыревые сцепные устройства были распространены на узкоколейных промышленных и военных железных дорогах и со временем превратились в форму, которую можно было надежно соединить, когда поезд стоял на месте.
Мулы Панамского канала , локомотивы, используемые для направления кораблей через шлюзы Панамского канала , имеют звенья, штифтовые сцепные устройства и боковые буферы. Эта конструкция была выбрана для того, чтобы в случае поломки эти локомотивы, обычно работающие отдельно, могли быть присоединены к другому локомотиву. На прямом пути используется звено и штифтовая муфта. Поскольку вертикальная кривая между прямыми участками пути и съездом между шлюзовыми камерами имеет очень малый радиус, разница в высоте будет слишком велика для звена и штифтовой сцепки, поэтому локомотивы приходится проталкивать через эти участки отсоединенными с помощью боковые буферы. Они имеют очень высокую буферную пластину, предотвращающую блокировку буферов на крутых вертикальных поворотах.
Уравновешивающая рычажная муфта, также центральная буферная муфта с двухвинтовой муфтой, представляет собой муфту, обычно используемую на узкоколейных железных дорогах с крутыми поворотами. Путем замены тянущих и толкающих устройств стандартная винтовая муфта, используемая на железных дорогах стандартной колеи, превратилась в центральную буферную муфту с одной винтовой муфтой на каждой стороне буфера. Винтовые муфты соединены с компенсационным рычагом, который поворачивается на вертикальной цапфе центральной буферной штанги, обеспечивая равномерное распределение тяговых усилий между двумя винтовыми муфтами. [3]
Чтобы избежать проблем с безопасностью, Карл Альберт, тогдашний директор Крефельдского трамвая , в 1921 году разработал муфту Альберта. Муфта Альберта была создана как шпоночно-шлицевая муфта с двумя штифтами. Транспортные средства, подлежащие сцепке, сталкивались вместе, причем оба сцепки двигались в одну сторону. Был вставлен один штифт, затем автомобили потянули, чтобы выпрямить муфту, и вставили другой штифт. Эта операция требовала менее точного шунтирования. Благодаря цельной конструкции был возможен лишь минимальный провис. Система стала довольно популярной среди трамвайных систем и узкоколейных линий.
В 1960-е годы большинство городов заменили их автоматическими сцепками. Но даже в современных автомобилях сцепки Альберта устанавливаются в качестве аварийных сцепок для буксировки неисправного автомобиля.
Тяга и штифт были заменены в легковых автомобилях Северной Америки во второй половине XIX века сборкой, известной как платформа Миллера , которая включала новую муфту, называемую крюком Миллера. [4] Платформа Миллера (и крюковая муфта) использовалась в течение нескольких десятилетий, прежде чем была заменена муфтой Дженни .
Норвежская муфта состоит из центрального буфера с подвижным крюком, который вставляется в паз центрального буфера. [5] На противоположном буфере также может быть U-образная предохранительная защелка, которая переворачивается через верхнюю часть крюка для его фиксации. Предохранительное устройство также может представлять собой цепь с шарообразным грузом на конце, который набрасывается на крюк, чтобы удерживать его на месте. [5] На железных дорогах, где подвижной состав всегда обращен в одном направлении, механический крюк может находиться только на одном конце вагона. Не все норвежские сцепки совместимы друг с другом, поскольку они различаются по высоте и ширине и могут ограничиваться, а могут и не ограничиваться одним крючком за раз. Предел тягового усилия обычно составляет 350 кН. [6] Иногда норвежскую стяжку дополняют вспомогательными цепями.
Норвежская муфта также известна как муфта Ллойда, названная в честь ее британского производителя FH Lloyd & Co. Ltd недалеко от Веднсбери , или муфта для измельчителя мяса, названная в честь формы подвижного крюка. Норвежская сцепка обеспечивает более крутые повороты, чем буферная и цепная сцепка, что является преимуществом на узкоколейных железных дорогах , где низкие скорости и пониженные нагрузки на поезда позволяют использовать более простую систему. Норвежская сцепка встречается только на узкоколейных железных дорогах шириной 1067 мм ( 3 фута 6 дюймов ), 1000 мм ( 3 фута 3 дюйма).+3/8 дюйма ) или меньше вВеликобритании еебывших колониях. Например, он используется нажелезной дороге острова Мэн,государственных железных дорогах Западной Австралии, вТанзании, нажелезной дороге Фестиниог, нажелезной дороге Линтона и Барнстейплаи наУэльской Хайлендской железной дороге,
В Южной Африке использовались две версии радиальной муфты. Один из них, соединитель Джонстона, широко известный как колоколообразный соединитель со штифтом, был представлен в 1873 году и аналогичен по работе соединителям со штифтом и совместим с ним, но имеет колоколообразную форму с круглой поверхностью соединителя. Другая муфта, колоколообразная сцепка, была представлена в 1902 году и похожа на норвежскую сцепку, но также с круглой лицевой стороной сцепки и карманом для сцепки, который открыт в верхней части лицевой части сцепки для размещения стяжного крюка. [7]
Соединитель Джонстона, широко известный как раструбно-штыревой соединитель из-за его колоколообразной формы, был впервые представлен на мысе Доброй Надежды в 1873 году, после создания в 1872 году Капских государственных железных дорог (CGR) и решения Правительство Кейптауна расширит железные дороги во внутренние районы и переоборудует существующие пути с 4 футов 8 дюймов.+От стандартной ширины 1 ⁄ дюйма (1435 мм)до толщины мыса 3 фута 6 дюймов (1067 мм). Все новые локомотивы и подвижной состав колеи Cape, приобретенные с 1873 года, были оборудованы этими или подобными сцепками, начиная сCGR 0-4-0ST 1873 года, строительного локомотива под названиемLittle Bess. [8][9][10]
Государственные железные дороги Натала (NGR), основанные в колонии Натал в 1875 году, последовали этому примеру, и все локомотивы и подвижной состав, приобретенные этой железной дорогой, были оснащены сцепками Джонстона, начиная с NGR класса K 2-6-0T в 1877 году . 11] [12]
Точно так же в 1889 году, когда первые локомотивы были получены недавно созданной Нидерландско-Южноафриканской железнодорожной компанией в Зюйд-Африканской Республике , они были оснащены сцепками Johnston. [9] [13]
В отличие от узкоколейных железных дорог CGR шириной 2 фута ( 610 мм ), в NGR также использовались сцепки Джонстона. Первая из этих узкоколейных линий вступила в эксплуатацию в 1906 году, когда первые локомотивы NGR класса N 4-6-2T поступили в эксплуатацию на ветке Винен в Эсткорте . [10] [14]
Сцепление и расцепка производились вручную, что представляло высокий риск серьезных травм или гибели членов экипажа, которым приходилось перемещаться между движущимися транспортными средствами, чтобы направить звено в карман сцепки во время сцепки. С 1927 года сцепные устройства Джонстона постепенно начали заменяться на Южноафриканских железных дорогах , но не на узкоколейном подвижном составе. Все новые локомотивы и подвижной состав колеи Cape, приобретенные в этом году, были оснащены поворотными сцепками AAR . Переоборудование всего старого подвижного состава должно было занять несколько лет, и оба типа сцепок все еще можно было увидеть на некоторых транспортных средствах до конца 1950-х годов. В переходный период шарнирные сцепные устройства на многих локомотивах имели горизонтальный зазор и вертикальное отверстие в самом поворотном кулаке для размещения соответственно звена и пальца, чтобы обеспечить возможность соединения с транспортными средствами, которые все еще были оснащены более старыми сцепными устройствами Johnston. [9] [15]
Система сцепления с колоколом и крюком была впервые представлена на мысе Доброй Надежды в 1902 году, когда два локомотива CGR Type A 2-6-4T были приобретены в качестве строительных локомотивов на новой узкоколейной железной дороге Авонтуур шириной 2 фута ( 610 мм ) , которая строился из Порт-Элизабет через Лангклоф . В Южной Африке эти сцепки использовались только на узкоколейных линиях на мысе Доброй Надежды. [7] [10] [16] [17]
Муфта аналогична норвежской муфте . Это радиальная муфта с карманом для муфты, открытым в верхней части поверхности муфты. Вместо звена и штифтов в нем используется стяжной крюк, который при соединении скользит по штифту сцепного устройства следующего транспортного средства в поезде. Чтобы предотвратить случайное отсоединение тягового крюка сопрягаемой муфты, раструб сцепки оснащен защитой тягового крюка, широко известной как уздечка, над карманом сцепки. [7]
Обычная практика заключалась в том, чтобы крюк устанавливался только на одну из сопряженных сцепок, и поэтому поездные бригады имели на локомотиве запасные крюки и штифты крюков. Хотя автоматическое соединение возможно, это случается редко, и во время соединения требуется ручная помощь. Отсоединение осуществляется вручную путем подъема стяжного крюка вручную, чтобы освободить его. Соединитель можно было адаптировать для совместимости с соединителем Johnston, заменив стяжной крюк U-образным переходным звеном, которое крепилось с помощью того же штифта стяжного крюка. [7]
Крюково-колокольные сцепки начали заменять на Авонтурской железной дороге после введения в 1973 году дизель-электрических локомотивов класса 91-000 на узкоколейной системе. Весь новый узкоколейный подвижной состав, приобретенный для этой линии с этого года, был оборудован Муфты Виллисона . Старый подвижной состав не был переоборудован, и для соединения двух типов использовался адаптер. Стяжной крюк на муфте с раструбом и крюком будет заменен адаптером, который крепится с помощью того же штифта стяжного крюка. [7]
Существует ряд автосцепок, большинство из которых несовместимы. Уровень автоматизации варьируется и может быть разделен на категории:
Сцепка Дженни, позже сцепка Ассоциации ведущих вагоностроителей (MCB), [19] теперь сцепка Ассоциации американских железных дорог (AAR), также широко известна как сцепка Buckeye , шарнир или сцепка Alliance . Все сцепные устройства AAR/APTA TypeE, TypeF и TypeH совместимы с соединителями Janney, но используются для различных железнодорожных вагонов (грузовых, цистерн, роторных бункеров, пассажирских и т. д.).
Поворотная муфта или муфта Дженни была изобретена Эли Х. Дженни , получившим патент в 1873 году ( патент США 138,405 ). [20] Он также известен как соединительная муфта , особенно в Соединенном Королевстве, где им оснащен некоторый подвижной состав (в основном для пассажирских поездов). Дженни был продавцом галантереи и бывшим офицером армии Конфедерации из Александрии, штат Вирджиния , который использовал свои обеденные часы, чтобы выстругать из дерева альтернативу звену и штифтовому соединителю. Термин «Бакай» происходит от прозвища американского штата Огайо «Штат Бакай» и компании Ohio Brass Company, которая первоначально продавала эту муфту. [21] [22]
В 1893 году, удовлетворенный тем, что автосцепка может отвечать требованиям коммерческих железнодорожных перевозок и в то же время с ней можно безопасно обращаться, Конгресс США принял Закон о средствах безопасности . Ее успех в обеспечении безопасности распределительных устройств был ошеломляющим. Между 1877 и 1887 годами примерно 38% всех несчастных случаев железнодорожников были связаны со сцепкой. Этот процент упал, когда железные дороги начали заменять звенья и штифтовые сцепки автоматическими сцепками. К 1902 году, всего через два года после вступления в силу SAA, несчастные случаи со сцепками составляли лишь 4% всех несчастных случаев с работниками. Число несчастных случаев, связанных со сцепками, сократилось с почти 11 000 в 1892 году до чуть более 2 000 в 1902 году, хотя число железнодорожных служащих в течение этого десятилетия неуклонно росло.
Когда муфта Janney была выбрана в качестве североамериканского стандарта, на выбор было доступно 8000 запатентованных альтернатив. Существует множество конструкций соединителей AAR, отвечающих требованиям различных конструкций автомобилей, но все они должны иметь определенные общие размеры, позволяющие соединять одну конструкцию с любой другой. [23]
Муфта Дженни используется в США , Канаде , Мексике , Японии , Индии , Тайване , Австралии , Новой Зеландии , Южной Африке , Саудовской Аравии , на Кубе , Чили , Бразилии , Португалии , Китае и многих странах Африки как со стандартной, так и с узкой колеей. манометры.
Соединитель Дженни обычно обеспечивает только механическое соединение, только тип H обеспечивает автоматическое соединение пневматических и электрических линий. [24]
Муфта Генрико представляет собой разновидность муфты Дженни, представленную бельгийским инженером и предпринимателем Эмилем Энрико из Корт-Сент-Этьен . Он используется на некоторых электропоездах Национальной железнодорожной компании Бельгии , включая класс 75 ).
Муфта Виллисона была разработана в США в 1916 году для решения проблем, возникающих в муфте Дженни. [25]
Российский соединитель SA3 работает по тем же принципам, что и соединитель AAR, но эти два типа несовместимы. [26] Он был представлен в Советском Союзе в 1932 году на основе британского патента и с тех пор используется на всех моделях длиной 1520 мм ( 4 фута 11 дюймов).+27 ⁄ 32 дюймов) сети, включаяМонголию. Финскиелокомотивы оснащены сцепками Unilink, которые могут соединяться со сцепками UIC, используемыми на финском складе, и сцепками SA3, используемыми на российском складе.
Он также используется на модели длиной 1435 мм ( 4 фута 8 дюймов).+1 ⁄ дюйма )сети стандартной колеи Иранаи Мальмбананав Швеции для поездов с рудой. Некоторыетростниковые трамваи шириной 2 фута (610 ммКвинслендебыли оснащены миниатюрными сцепками Willison. [27]Он был введен в эксплуатацию наузкоколейнойжелезной дороге Авонтуурдлиной 2 фута(610 ммЮжноафриканских железных дорог в 1973 году.[7]
Сцепка SA3 является одной из самых прочных сцепок в мире – максимальный тоннаж поезда, в котором используется сцепка этого типа, составляет около 8000 т [31] – но обеспечивает только механическое сцепление. [24] Добавление автоматического электрического и пневматического подключения является сложной задачей. [32]
Существует множество разновидностей и торговых марок этих муфт.
По состоянию на 2020 год CAF работает над автосцепкой на базе SA3, возможной заменой буферов и цепной сцепки на европейских железных дорогах. [33][обновлять]
Unicoupler был разработан компанией Knorr из Западной Германии в 1970-х годах параллельно с совместимым аналогом, муфтой Intermat, компанией VEB Waggonbau Bautzen из Восточной Германии. [34] [35] Соединитель Unicoupler/Intermat может автоматически соединять две пневматические линии и до шести электрических соединений. [25]
Эта муфта механически совместима с муфтами SA-3 и Willison (но пневматические и электрические соединения необходимо выполнять вручную). Unicoupler также известен как AK69e.
Максимальный тоннаж поезда, использующего этот тип сцепки, составляет около 6000 тонн. [31] Неудача при внедрении AK69e и Intermat объясняется экономическими показателями. [36]
По состоянию на 2020 год [обновлять]он нашел ограниченное применение, был принят на вооружение иранских железных дорог [37] , а также используется в Германии в поездах, перевозящих железную руду между Гамбургом и Зальцгиттером. [38]
Соединитель C-AKv (также называемый Transpact) — это новый компактный соединитель Willison, разработанный компанией Faiveley Transport . [39] Он механически совместим с муфтой SA3 (но пневматические и электрические соединения необходимо выполнять вручную), полностью совместим с муфтой Unicoupler и, если установлены дополнительные буферы, его можно также соединить с обычной европейской винтовой муфтой. [40] Соединитель C-AKv может автоматически соединять две пневматические линии. [36] По состоянию на 2020 год [обновлять]его использование ограничивается поездами, перевозящими руду между сталелитейными заводами Роттердам и Диллинген и бурый уголь между Велиц и Буна в Германии. [38]
Муфта Z-AK — это еще одна муфта Willison, разработанная Knorr Bremse . Он был разработан в ответ на очевидный провал Unicoupler/Intermat. Он совместим с буферами и винтовыми муфтами. Это одна из немногих автосцепок, которые не могут выдерживать растягивающие усилия. Железнодорожные транспортные средства, использующие сцепку этого типа, также должны быть оборудованы буферами. [41]
Соединитель Unilink — это соединитель, который используется в приграничных странах CSI , таких как Финляндия или Украина . [42] Муфта совместима как с SA3 , так и с винтовой муфтой . [43] Это сцепка SA3 с дополнительным рожком, позволяющим крепить скобу винтовой сцепки и с винтовой сцепкой, которая соединяется с крюком вагонов, оборудованных винтовыми стяжками. Когда винтовая муфта не используется, скоба муфты находится в держателе с левой стороны муфты. Подвижной состав, оборудованный сцепками Unilink, также оснащен боковыми буферами , которые необходимы при использовании винтовой сцепки. [44]
В Финляндии используются пассажирские автобусы, оснащенные винтовыми сцепными устройствами, поскольку они имеют преимущество перед сцепными устройствами SA3, заключающееся в обеспечении плавного хода, поскольку винтовые сцепные устройства всегда находятся под напряжением, а боковые буферы не отделяются при нормальной работе. Большинство финских грузовых вагонов также оборудованы винтовыми сцепками. Лишь некоторые тяжелые грузовые вагоны и российская техника оснащены сцепками SA3.
Автоматическая контактная муфта для полировки, более известная как муфта ABC, была изобретена Дж.Т. Джепсоном, запатентована в Великобритании в 1906 году [45] и произведена компанией ABC Coupler and Engineering Company Limited на заводе в Вулвергемптоне .
Муфта состоит из скобы, которая выступает из центрального буфера и при контакте с муфтой попадает в крюк в противоположном буфере. Незацепленная дужка противоположной муфты опирается на зацепленную скобу, предохраняя ее от расцепления под действием своего веса. Для рассоединения муфты АВС поднимают незафиксированную верхнюю скобу. Это приводит к тому, что хвостовой рычаг, прикрепленный к скобе, поднимает зацепленную скобу с крюка и освобождает муфту.
В 1912 году был представлен усовершенствованный вариант муфты с более совершенным запорным механизмом, в котором подпружиненная запирающая планка блокировала диск, выполнявший роль крюка. Этот дисковый крюк поворачивался в запертое положение приближающейся скобой противоположной муфты. Для освобождения муфты достаточно было освободить запорную планку, потянув за цепь или ручку, что освобождало вращение дискового крюка.
Сцепка в основном использовалась на узкоколейных железных дорогах британских колоний, таких как, например, легкая железная дорога Баучи в Нигерии , Цейлоне , Гондурасе или железная дорога Калка-Шимла в Индии . [46] [47]
Муфта Стернса и Уорда, известная в Соединенном Королевстве как муфта Уорда , названа в честь двух ее американских изобретателей, Роберта Б. Стернса и Фрэнка Д. Уорда, которым совместно был выдан патент США 737673 «Автомобильная муфта». в 1903 году. Сцепка была специально разработана для использования на надземных железных дорогах [48] , поскольку они были представлены в Чикаго на рубеже веков. Впервые он был использован в электропоездах Северо-Западной надземной железной дороги в 1902 году. Три года спустя, в 1905 году, он был введен Уордсом при электрификации Кольцевой линии Окружной железной дороги , ставшей лондонским метрополитеном . Муфта Ward была стандартной муфтой в поездах лондонского метро до 1936 года, когда она была заменена муфтой Wedglock, многофункциональной муфтой, которая также обеспечивала пневматические и электрические соединения. [49]
Машины нужно сдвинуть вместе, чтобы сцепиться. Язычок каждой соединительной головки входит в горловину противоположной соединительной головки, где крючок на язычке поворачивает вертикально установленный подпружиненный соединительный штифт против силы пружины. Как только крюк проходит через соединительный штифт, сила пружины возвращает соединительный штифт в исходное положение, удерживая головку крюка в муфте. При соединении сцепные головки могут свободно перемещаться вертикально, что должно препятствовать утаскиванию сошедшего с рельсов автомобиля за собой в случае схода с рельсов на эстакаде. Отцепка осуществляется поворотом сцепного пальца против силы пружины с помощью приводного рычага, приводимого в действие маневровой стойкой или неподвижной тягой с ручками, до которых можно добраться из положения рядом с поездом вдали от третьего рельса . [48]
Многофункциональные сцепные устройства (MFC) или полностью автоматические сцепные устройства обеспечивают все соединения между железнодорожными транспортными средствами (механические, пневматические тормозные и электрические) без вмешательства человека, в отличие от автосцепных устройств или полуавтоматических сцепных устройств, которые решают только механические аспекты. . Большинство поездов, оснащенных сцепками такого типа, представляют собой составные составы, особенно те, которые используются в сфере общественного транспорта .
Во всем мире используется несколько конструкций полностью автоматических муфт, в том числе муфта Шарфенберга , различные гибридные шарниры, такие как Tightlock (используется в Великобритании), муфта Ведглока, муфты Деллнера (по внешнему виду похожие на муфты Шарфенберга), муфты BSI ( Bergische Stahl Industrie, ныне Faiveley Transport ) и муфта Schaku-Tomlinson Tightlock.
Существует ряд других автосцепок, похожих на сцепку Шарфенберга, но не обязательно совместимых с ней. Старые транзитные операторы США продолжают использовать эти конструкции электропневматических муфт, не произведенные Janney, и используют их на протяжении десятилетий.
Соединитель Westinghouse H2C, предшественник H2A которого сначала использовался в стандартах BMT , а затем в классах от R1 до R9 , в настоящее время используется в вагонах метро класса R32 , R42 , R62 , R62A , R68 и R68A нью-йоркского метрополитена. . На концах A автомобилей обычно используется муфта Westinghouse, а на концах B используется либо полупостоянное дышло , либо муфта Westinghouse.
Соединитель WABCO N-Type был впервые разработан для прототипа системы Pittsburgh Skybus , а первоначальная модель N-1 применялась только к трем автомобилям Skybus. Обновленная модель N-2 с увеличенным диапазоном схода 4 дюйма (101,6 мм) впервые была применена к новым автомобилям скоростного транспорта «Аэропорт» на линии скоростного транспорта Кливленда . В модели N-2 использовался легкий поглощающий аппарат, подвешенный под центральным порогом, чтобы обеспечить широкие повороты, необходимые для прохождения крутых поворотов. Это сделало N-2 непригодным для использования на магистральных железных дорогах, поэтому для этого рынка была разработана обновленная версия N-2-A. Первые из них были установлены в 1968 году на UAC TurboTrain с 228 электрическими контактами и на электропоезде Budd Metropolitan с 138 контактами. Начиная с 1970-х годов N-2-A устанавливался на все семейство MU SEPTA Silverliner , серию MU NJT Arrow и серию M железнодорожных вагонов MU Metro-North Railroad / Long Island Rail Road . N-2 также использовался PATCO Speedline , но был заменен из-за проблем с электрическими контактами. Позже WABCO создаст новую модель N-3 для системы BART с диапазоном сбора 6 на 4 дюйма (152,4 × 101,6 мм), для которого потребуется прямоугольная воронка.
WABCO N-типа иногда называют муфтой со штифтом и чашкой или копьевидной муфтой .
Соединитель Томлинсона был разработан компанией Ohio Brass Company [21] [22] для общественного транспорта, но в конечном итоге нашел применение и в некоторых магистральных железнодорожных транспортных средствах. Он состоит из двух квадратных металлических крючков, которые соединяются друг с другом в большой прямоугольной раме с соединениями для воздухопроводов сверху и снизу. С момента разработки муфты производственное подразделение Ohio Brass было приобретено компанией WABCO, которая теперь производит эту линию наряду с муфтой N-типа. Соединитель Томлинсона является наиболее широко используемым полностью автоматическим сцепным устройством для тяжелых рельсов в Северной Америке. Он был принят на вооружение Вашингтонским метрополитеном , Управлением транспорта Массачусетского залива , PATCO Speedline , SEPTA Broad Street Subway , Los Angeles Metro Rail , Baltimore Metro , Miami Metro , MARTA Rail. и метро Нью-Йорка с его парком R44 / R46 и всеми современными классами, начиная с R142 . Для применения за пределами скоростного транспорта сцепное устройство пришлось значительно увеличить, чтобы оно соответствовало повышенным требованиям к прочности, впервые появившимся в этом качестве на Budd Metroliner , а затем и на флоте Illinois Central Highliner . Относительная нехватка прочности является одной из причин, по которой N-Type добился большего успеха на магистральных железных дорогах.
За пределами США муфта Томлинсона используется на линиях Гиндза и Маруноути токийского метро [ 50], а также на линиях метро Тайбэя с большой пропускной способностью . [51]
Муфта Шарфенберга [52] ( нем . Scharfenbergkupplung или Schaku ), вероятно, является наиболее часто используемым типом полностью автоматической муфты. Разработанный в 1903 году Карлом Шарфенбергом в Кенигсберге, Германия (сегодня Калининград, Россия ), он постепенно распространился из транзитных поездов в регулярные пассажирские поезда, хотя за пределами Европы его использование обычно ограничивается системами общественного транспорта. Соединитель Schaku во многих отношениях превосходит многие другие автоматические соединители, поскольку он автоматически выполняет пневматические и электрические соединения и способен автоматически отсоединяться. [53] Однако не существует стандарта для размещения этих электропневматических соединений. Некоторые железнодорожные компании размещают их по бокам, а другие — над механической частью сцепки Шаку.
Небольшие пневмоцилиндры, воздействующие на вращающиеся головки муфты, обеспечивают зацепление муфты Шаку, что делает ненужным применение ударов для обеспечения хорошего сцепления. Соединение частей пассажирского поезда можно производить на очень низкой скорости (менее 2 миль в час или 3,2 км/ч на конечном этапе захода на посадку), чтобы пассажиров не толкали. Производители железнодорожного оборудования, такие как Bombardier , предлагают сцепку Schaku в качестве опции для своих систем общественного транспорта, а также для пассажирских вагонов и локомотивов. В Северной Америке им оснащены все поезда Монреальского метрополитена , а также новые системы легкорельсового транспорта в Денвере , Балтиморе и Нью-Джерси . Он также используется на легкорельсовом транспорте в Портленде , Миннеаполисе , надземном метро Ванкувера и на линии 3 Скарборо в Торонто . В Новой Зеландии его можно найти в электрическом классе AM пригородной железнодорожной сети Окленда и в поездах Матанги в Веллингтоне . Он также оборудует весь специальный подвижной состав, используемый для маршрутных перевозок в туннеле под Ла-Маншем .
Максимальный тоннаж до 1000 т (1100 коротких тонн; 980 длинных тонн).
По состоянию на 2020 год Фойт и Деллнер работают над автосцепкой на базе Шаку, возможной заменой буферов и цепной сцепки на европейских железных дорогах. [54][обновлять]
Муфта Деллнер шведского производства, [55] представляет собой запатентованную версию муфты Шарфенберга , соединяющую автомобиль, пневматику и электронику одновременно. Запатентованная технология поглощения энергии D-BOX позволяет сцепляться на скорости до 15 километров в час (9 миль в час) без структурных повреждений и до 36 километров в час (22 мили в час) с деформацией, но при этом транспортные средства остаются на ходу. Запатентованная система D-REX обеспечивает высокоскоростное соединение для передачи данных Ethernet со скоростью 100 Мбит/с.
Муфта Wedglock названа в честь пенуматических клиньев, которые фиксируют подвижные части головки муфты во включенном положении. Это стандартная автосцепка, используемая в поездах лондонского метро . Муфта была представлена в 1936 году [56] и производится компанией William Cook Rail. [57] и Фойт . [58] На лицевой стороне муфты имеется выступающий подвижный язычок, который вставляется в горловину противоположной муфты во время соединения. Как только эти механические элементы полностью зацепятся, их положение фиксируется клиньями, приводимыми в движение пневматическим цилиндром. Пневматические горшки расположены под механическим соединением. Они просто спрессованы и уплотнены резиновыми элементами. По обе стороны механического соединения расположены электрические контактные блоки, состоящие из ряда стыковых контактов. В отключенном состоянии контакты защищены так называемыми крышками «голландки». Крышки приводятся в действие механически и распахиваются при приближении другой муфты. [56] Сцепку можно включать и выключать из кабины с помощью трехпозиционного переключателя сцепки в кабине. [59]
.jpg/1280px-Appenzell_Railway_-_Coupling_(13723420714).jpg)
.jpg/1280px-J33_617_GF-Mittelpufferkupplung_(cropped).jpg)
Муфта GF, иногда также обозначаемая как муфта +GF+, представляет собой муфту, произведенную Георгом Фишером в Шаффхаузене , Швейцария , и широко используемую на швейцарских железных дорогах и на транспортных средствах, производимых швейцарской железнодорожной промышленностью. Впервые он был показан на Швейцарской национальной выставке в Берне в 1914 году. Было доступно три варианта: тип GFN для междугородных железных дорог, тип GFT для трамваев и тип GFV для общественного транспорта. [60]
Типы GFN и GFT очень похожи. Единственная разница состоит в том, что GFT рассчитан на меньшие силы, как это ожидается при эксплуатации трамвая. Обе муфты состоят из прямоугольного буфера, который выполняет функцию горловины. Из внутренней части горловины выступает горизонтальный язычок с отверстием, за который зацепляется вертикально расположенный стопорный штифт. Для отсоединения стопорный штифт можно поднять за ручки, расположенные за муфтой. Опционально также можно подключить воздушные и электрические линии. Воздушные соединения обычно располагаются над и/или под механической муфтой. Электрические контакты расположены над соединителем и в разъединённом состоянии защищены от загрязнения откидной крышкой.
Первые железные дороги, представившие сцепку типа GFN, были железной дорогой Берн-Цолликофен-Бан, ныне частью Regionalverkehr Берн-Золотурн , Аарау-Шёфтланд-Бан, ныне частью железной дороги Виненталь и Сухренталь , и железной дорогой Биль-Тойффелен-Инс . Другой важной железной дорогой, использующей сцепку типа GFN, является железная дорога Брюнига . Более легкая сцепка типа GFT была впервые использована на железнодорожной линии Штрассенбан Цюрих-Эрликон-Зеебах [60] , а позже была внедрена почти на всех трамвайных линиях Швейцарии.
GFV существенно отличается от GFN и GFT. Обычно оно представляет собой полностью автоматическое многофункциональное сцепное устройство, которое можно отключить нажатием кнопки в кабине. Конструкция больше похожа на муфту Шафренберга. Механическое соединение осуществляется выступающим из сцепной головки полусферическим элементом, который вставляется и фиксируется в полураковинном кармане на противоположной сцепной головке. Два воздушных соединения расположены одно над другим под механической муфтой рядом с направляющим рожком, а электрические соединения расположены над муфтой, как и в типах GFN и GFV. Этот тип был впервые представлен в 1965 году, когда так называемый Gold Coast Express использовался в качестве первых поездов общественного транспорта в районе Большого Цюриха. Он до сих пор широко используется в оборудовании городской железной дороги Цюриха и SNCB в Бельгии . [60]
Сцепка Schwab — это автоматическая сцепка, производимая компанией Schwab Verkehrstechnik AG , Шаффхаузен , правопреемником подразделения железнодорожных сцепок компании Georg Fischer . Муфта автоматически выполняет механические, пневматические и электрические соединения. Механические замки расположены по обе стороны от пневматических портов. Электрические соединения расположены под пневматическими портами и при отсоединении защищены крышкой. Для различных применений доступны несколько версий, которые можно соединять только друг с другом, а не с другими муфтами, за исключением версии FK-15-10, которую можно соединить с муфтой Шарфенберга типа 10. Особенностью муфты Шваба является наклонная поверхность сцепки, из-за которой головки сцепки скользят друг относительно друга во время соединения, поэтому зимой с поверхностей сцепки соскребается снег и лед. [61]
По состоянию на 2020 год [обновлять]сцепные устройства Schwab используются в основном в Швейцарии в региональных железнодорожных пассажирских перевозках. [62] Почти все автомобили, оснащенные муфтами Schwab, производятся компанией Stadler Rail . Самым известным исключением являются наклонные поезда ICN , эксплуатируемые Швейцарскими федеральными железными дорогами (SBB).
Существуют следующие версии:
По состоянию на 2020 год Wabtec работает над цифровой автоматической сцепкой (DAC) на основе сцепки Schwab, возможной заменой винтовых сцепок в европейских железнодорожных грузовых перевозках. [33] Сцепное устройство способно выдерживать растягивающее усилие до 1500 кН и сжимающее усилие до 2000 кН и, следовательно, является одним из самых прочных сцепных устройств, когда-либо созданных для европейских железных дорог. [61][обновлять]
Сцепка Сибата представляет собой разновидность сцепки Шарфенберга, которая была разработана инженером Японских государственных железных дорог (JGR) Мамору Сибатой в 1930-х годах для электропоездов. [b] Это стандартный тип сцепки для всех пассажирских поездов в Японии, а также в пригородных поездах и метро в Южной Корее.
В подвижном составе Синкансэн (сверхскоростной поезд) используется разновидность сцепки Шибата, разработанная Sumitomo Metal Industries в 1960-х годах, в которой используются вращающиеся стопорные штифты и которая по совпадению больше похожа на сцепку Шарфенберга , чем на сцепку Сибата. [63]
Иногда вагон с одной сцепной системой необходимо сцепить с вагонами с другим типом сцепки. Это может понадобиться при доставке подвижного состава метро от производителя в город, где он будет использоваться. Есть два решения:
На конце вагона одновременно сосуществуют только некоторые виды сцепок, поскольку, помимо прочего, они должны находиться на одной высоте. Например, в австралийском штате Виктория двигатели имели муфту AAR с буферами, а цепь крепилась на выступе, залитом в муфту AAR.
Барьерное транспортное средство /вагон в Великобритании и « переходная машина » в Северной Америке) имеют на каждом конце разные виды сцепок. Если используется пара шлагбаумов , то грабли вагонов с помощью сцепки А можно вставить в поезд, в противном случае - с помощью сцепки Б.
Переходник сцепки или компромиссная сцепка может соединяться со сцепкой AAR на вагоне и представлять собой, например, сцепку для измельчителя мяса или сцепку для скоростного транспорта со следующим вагоном. Такой адаптер может весить 100 кг (220 фунтов). Переходник позволяет соединить муфту Janney с муфтой SA3 . [64]
Автоматические сцепные устройства, такие как Janney, более безопасны при столкновении, поскольку помогают предотвратить телескопирование кареток. Поэтому компания British Rail решила использовать вариант Janney для своих пассажирских вагонов, в котором сцепка может отклоняться в сторону для соединения с двигателями с помощью традиционной системы буферов и цепей.
В Новом Южном Уэльсе комплекты карет были постоянно соединены неподвижной штангой , поскольку отсоединение кареток происходило только в мастерских. Грузовые вагоны иногда соединяют парами или тройками, используя между собой стержневые сцепки.
Сочлененные комплекты вагонов или вагонов используют промежуточные тележки совместно и не нуждаются в сцепках в промежуточных положениях.
Муфты нужны для любых систем непрерывного торможения.
Пневматические тормоза с электронным управлением (ECP) требуют метода электрического соединения соседних вагонов как для питания, так и для командных сигналов, и это может быть сделано с помощью вилок и розеток или с помощью радиосигналов очень малого радиуса действия.
Тяговое устройство (также известное как поглощающее устройство) — это узел позади муфты на каждом конце вагона, который воспринимает силы сжатия и натяжения между вагонами поездов. Ранние тяговые механизмы изготавливались из дерева, которое постепенно заменялось сталью.
Соединители Janney имеют поглощающий аппарат в центральной балке для поглощения толкающих и тянущих сил ( слабое действие ). [65]
За муфтами с жесткой блокировкой , муфтами SA3 , муфтами C-AKv , муфтами Шарфенберга и другими многофункциональными муфтами также имеется тяговое устройство .
В случае буферов и цепных муфт тяговое устройство за крюками, если таковое имеется, поглощает натяжение, а боковые буферы поглощают сжатие.
Некоторые муфты могут не иметь тягового механизма.
Соединители моделей железных дорог различаются в зависимости от масштаба и развивались на протяжении многих лет. Поезда ранних моделей соединялись с помощью различных механизмов «липучка», которые часто были асимметричными, требуя, чтобы все вагоны были направлены в одном направлении. В более крупных масштабах модели соединителей Дженни в рабочем или близком к ним масштабе были довольно распространены, но оказались непрактичными в масштабах HO и меньших масштабах.
В течение многих лет муфта «X2F» или «Рог-Крюк» была довольно распространена в масштабе HO , поскольку ее можно было изготавливать как цельную деталь из формованного пластика. Точно так же в течение многих лет в этом масштабе широко использовалась сцепка с «подъемным крюком», известная как Rapido и разработанная Arnold , немецким производителем моделей поездов в масштабе N.
Главным конкурентом обеих этих муфт, более популярным среди серьезных моделистов, была Magne-Matic, кулачковая муфта с магнитным механизмом, разработанная Китом и Дейлом Эдвардс и производимая компанией Kadee , которую они основали. Хотя они очень напоминают миниатюрные муфты Janney, они несколько отличаются механически: поворотный кулак поворачивается из центра головки муфты, а не сбоку. Стальной штифт, напоминающий шланг пневматического тормоза, позволяет разъединять муфты с помощью магнита; конструкция головки сцепки предотвращает это, если поезд не остановлен или не повернут назад с помощью сопряженной пары сцепок непосредственно над расцепляющим магнитом. Более ранняя версия конструкции с механическим срабатыванием имела прямой штифт, идущий вниз от самого поворотного кулака, который зацеплялся за ромбовидную механическую «рампу» между рельсами, которую нужно было поднять выше высоты рельса, когда требовалось отсоединение.
Когда срок действия патентов Kadee истек, ряд других производителей начали производить аналогичные (и совместимые) муфты с магнитными шарнирами.
Точная модель соединителя AAR HO была разработана и изготовлена Фрэнком Серджентом. [66] В этой конструкции используется крошечный шарик из нержавеющей стали для фиксации сустава в закрытом состоянии. Разъединение достигается путем удерживания магнитной палочки над парой муфты, чтобы вытянуть шарики из запирающих карманов.
В масштабе O рабочая миниатюрная версия муфты «Альянс» в точном масштабе производилась с 1980-х годов компанией GAGO Models в Австралии. С 2002 года его продает компания Waratah Model Railway Company. [67] Европейские моделисты, как правило, используют масштабные крючки и цепные соединения.
В моделях британской шкалы 00 (аналогично шкале H0) муфта с натяжным фиксатором, разработанная Tri-ang, является стандартной. По принципу действия это соединение похоже на мясорубку. Дистанционное отсоединение возможно за счет использования подрессоренной аппарели между рельсами. Конструкция крюков такова, что муфты не расцепляются при натяжении (вместо этого прижимая рампу). Когда поезд проталкивается через рампу, при прохождении поезда он поднимает сцепные крюки. Остановив поезд на пандусе, он в этом месте разделяется. Хотя он работает хорошо, его часто считают уродливым и навязчивым [ нужна ссылка ] (хотя доступны конструкции меньшего размера, они не всегда полностью совместимы с другими моделями), и многие [ нужна ссылка ] британские моделисты предпочитают модифицировать либо типы Kadee, либо рабочие модели. крюковые и цепные муфты.
Недавней разработкой является сменная муфта, которая вставляется в стандартную розетку, известную как NEM 362 , и которую при необходимости можно легко отсоединить. Это позволяет разработчику модели легко стандартизировать любую желаемую муфту без необходимости изменения типа муфты отдельными производителями.
Норвежские муфты в масштабе 7 мм в настоящее время производятся компанией Zamzoodled [68] в Великобритании.
Сравнение типов муфт было опубликовано в разделе «Введение в муфты». [69]
В игрушечных поездах имеется множество несовместимых сцепок.
Различные типы муфт имеют разную степень аварийности.
Томлинсон, GW (1991). «Электрические системы через муфты». Труды Института инженеров-механиков, Часть F: Журнал железнодорожного и скоростного транспорта . 205 (1): 65–78. дои : 10.1243/PIME_PROC_1991_205_217_02. S2CID 111315979.
