Автосцепка Шарфенберга для грузового движения
Федеральные железные дороги Швейцарии (SBB) продолжают реализацию проекта по внедрению автосцепки в грузовом движении.
Грузовые поезда из вагонов с автосцепкой Шарфенберга автосцепки Шарфенберга CargoFlex, адаптированной компанией Voith, курсируют с мая 2019 г.
В рамках проекта применяются автосцепные устройства, работающие в полуавтоматическом режиме.
Кроме автоматического сцепления вагонов, они обеспечивают автоматическое соединение тормозной магистрали, однако ее разобщение осуществляется вручную.
CargoFlex VOITH (тип Scharfenberg).
Шарфенберг CargoFlex является беззазорной грузовой автосцепкой, позволяющей автоматическое расцепление вагонов при наличии соответствующей дополнительной системы и подвода управляющих сигналов и питания.
Сцепка Шарфенберга ( немец . Scharfenbergkupplung или Schaku ).
Разработана в 1903 году Карлом Шарфенбергом в Кенигсберге (сегодня Калининград).
Это автоматическое сцепное устройство жёсткого типа, применяемое на железнодорожном и легкорельсовом транспорте Европы, России, стран СНГ для сцепления между собой единиц подвижного состава.
В сцепке Шарфенберга осуществляется одновременное механическое соединение, пневматическое и подключение электрических цепей.
Вместе с тем усложнились операции при работе со смешанными составами, где есть вагоны с автосцепкой и вагоны с традиционной винтовой упряжью.
На этот случай компания Voith поставляет гибридное сцепное устройство, сочетающее в себе автоматическую и повсеместно применяемую в Европе винтовую сцепку.
Voith CargoFlex Hybrid для локомотивов.
В России сцепка Шарфенберг получила применение на метровагонах, некоторых типах трамвайных вагонов (например, Татра Т6В5), а также на высокоскоростных электропоездах «Сапсан» и пригородных Ласточка.
Кстати, Фойт выпускает и СА-3.
Помимо тяжелых железнодорожных перевозок в Германии, сцепное устройство типа СА-3 также широко используется в Скандинавии, а также в странах Балтии и Восточной Европы.
Сцепка Voith SA3.
Есть вариант и с соединением пневматики. )
История европейских автосцепок схемы "Виллисон - СА-3»
Европейцы - они, как известно, не дураки, а немцы — тем более не дураки. Причём в технике они особенно хороши. Железная дорога —не исключение. В этой заметке я попробую рассказать вам о том, о чём известно довольно мало и весьма узкому кругу лиц: об использовании автосцепок советской конструкции на железных дорогах двух половинок Германии, а затем и обьединившейся страны. Также зацепим темы доработки оригинальной системы СА-3 и эксплуатации её наиболее интересных вариантов. Поехали!
Знакомьтесь, это винтовая упряжь (она же стяжка, она же буферная сцепка) и она научит вас страдать
Зайду немного издалека. Идея замены винтовой упряжи (для незнающих: гайку и болт представьте мысленно — это и есть принцип работы в.у.) на что-то современное и автоматическое, не требующее специально обученного папуаса-сцепщика, протискивающегося между буферами вагонов (вот тут можно посмотреть на его работу, таймкод вставлен), уже не нова. С помощью новой сцепки железнодорожники хотели повысить… загибайте пальцы — скорость сцепки-расцепки вагонов, безопасность работы сцепщика (до сих пор это самая травматичная работа на железных дорогах, и смертельные случаи далеко не редкость, а система), общую массу состава и надёжность сцепления (винтовая упряжь имеет поганую тенденцию рваться под нагрузкой, ломая всё вокруг). Было перепробовано просто-таки море сцепок — Шарфенберга, Джаннея, Виллисона (причём ранняя, ещё без советских улучшений, приведших к господству СА-3) и... ничего не подошло! «Шарфик» доктора Шарфенберга очень не любил зимнюю погоду в силу своей конструкции с двумя сцепными дисками внутри сцепки, которые просто примерзали к корпусу (про высокую нагрузку можно было сразу забывать — сцепки немецкого скоростного поезда ICE 3 тарой (массой) всего лишь в 480 тонн уже весят около 200 кг штука и размером они с мощную такую коробку из-под ксерокса каждая), сцепка Виллисона была весьма несовершенна и часто размыкалась под нагрузкой, сцепку Джаннея вообще непонятно почему отвергли. Подозреваю, что по весьма прозаичной причине — AAR (Американский комитет железных дорог) запросил за лицензию какие-то бешеные деньги. Бабло - оно как обычно, порождает зло. Короче говоря, европейцы хотели того-не-знаю-чего и, разумеется, ничего не выбрали. А так как дело было в конце 20х - начале 30х годов прошлого века, то по вполне понятным причинам, имеющим имя и фамилию, все работы в этом направлении были брошены. Как говорится, не время переобуваться, когда тебя собираются бить ногами.
И ещё винтовая упряжь. Фото эстетичное…
…и фото реалистичное.
Ну и для тех, кто понимает только с третьего раза. Она посередине, если что
Автосцепки: Шарфенберга (установлена на меметичном украинском «Хёндэ-Ротэм»),
…Джаннея (установлена на чём-то японском),
…и Виллисона (не установлена). Определённое внешнее сходство с СА-3 в наличии.
И на этом моменте, когда говорить не о чем, все разработки остановлены, а Европа готовится к большой войне, пора бы рассказать о предшественнике тех сцепок, к рассказу о которых я веду свою заметку — о СА-3. Итак, «советская автосцепка третьего типа» (да-да, именно так, не «сцепка автоматическая», во всяком случае, такую информацию даёт русская википедия и несколько авторитетных около-железнодорожных сайтов) является развитием системы Виллисона обр. 1910 г. коллективом Московского локомотиворемонтного завода, создана в 1932 году. Конструктивно сцепка состоит из дышла с большим зубом, малого зуба, замкодержателя, замка и отпирающего элемента. Запирание происходит при поступлении зубьев одной сцепки в зубья другой и нажатия малым зубом одной автосцепки на замкодержатель другой. Когда замкодержатель оказывается полностью утопленным, замок блокируется в выдвинутом положении. Проще говоря, для соединения надо «въехать» одной сцепкой в другую на скорости не больше 4-5 км/ч (иначе потом начальник ТЧ за повреждение сцепки устроит такое бо-бо головке, что гонять перехочется). Видео, схемы и фотографии прикрепляю.
Схема автосцепки. Нужна для понимания того, о чём я буду тереть чуть попозже.
Вид сверху на сцеплённые СА-3
Вид спереди. Посередине хорошо виден замок (большой элемент) и замкодержатель (элемент меньше)
СА-3 на тепловозе 2М62У, про который я написал большую статью. Сцепка находится между передних буферных фонарей, под табличкой с названием, если что
Когда гифка говорит сама за себя (и за меня)
Но вернёмся к нашей главной теме.
Исследования в направлении новой автосцепки продолжились только в середине пятидесятых. Как и в изначальном исследовании, ведущую роль заняла Германия. Только вот беда - Германии теперь две. «И вовсе это не беда!» — наверное, подумали немцы и создали две совместимые сцепки одного принципа работы — «Виллисон - СА-3». К середине 60-х на базе западногерманской компании Unicupler, дочернего предприятия Knorr-Bremse GmbH, и под патронатом UIC (фр. Union Internationale des Chemins de fer, международный железнодорожный союз) была создана сцепка AK69e, а на базе немецкого завода Waggonbau Bautzen (с нем. — Бауценский вагоностроительный завод), при помощи советских инженеров-ихтамнетов — сцепка Intermat. Они достаточно сильно отличались от СА-3 в некоторых деталях, которые мы и рассмотрим
Важнейшим отличием Интермата и Уникуплера от всех его предшественников была система автоматического соединения тормозных магистралей и электрических кабелей при сцепке вагонов. Это стало возможным благодаря жёсткости сцепки в вертикальной плоскости (невозможности перемежения одной сцепки относительно другой), о которой чуть ниже. Выглядела система сцепки как массивная «борода» под поездным сцепным устройством, к которой подводились пневматические магистрали и электрокабели. При сцеплении две эти «бороды» прижимались друг к другу, выступ на правой стороне каждой сцепки (если смотреть по ходу её, а не поезда, движения) зацеплялся за ответную поверхность на левой стороне ответной сцепки (смотри курсив выше), шланги фиксировались в кранах, а кабели - в розетках. Обе системы подключения были полностью совместимы между собой, что удивительно — контактов между организациями почти не было. Думаю, немецкие источники что-то недоговаривают. Кстати, кабели и шланги можно было подключить и в ручном режиме — как к "бороде", так и к их аналогам непосредственно на локомотиве. Довольно сложная система выходит, не так ли? С картинками всё понятнее!
Вот, собственно, и «борода» сцепок Unicupler AK69e
Отлично видно, как нижняя часть сцепки охватывает ответную сцепку — с другой стороны то же самое. Это самое (а ещё небольшие зубья внутри самой «бороды» между контакторов и пневмокранов) и фиксирует одну сцепку относительно другой, придавая системе жёсткость.
А это уже Intermat, причём, судя по всему, вагон с этой сцепкой на другом конце имеет винтовую упряжь, то есть является переходником. «борода» немножко иная, но всё равно имеется
В Intermat вставлен переходник на винтовую упряжь, а точнее — на link and pin, сцепку «цепь-палец»
Переходник с предыдущей фотографии в рабочем и натянутом состоянии
Слегка помятые жизнью BR 151 с AK69e в двойной тяге ведут поезд хопперов
Ещё красавцы той же модели, и тоже с хопперами. В красном «корпоративе» с предыдущего фото им лучше
Но почему я говорю обо всём этом в прошедшем времени? Немцы подумали, поконструировали... и остались со своей винтовой упряжью. Причина? Полный абсурд! Новые сцепки несовместимы с винтовой упряжью без дополнительных устройств! Ну охренеть просто. С одной стороны, это логично - в масштабе всей Европы сложно перевести весь подвижной состав — и грузовой, и пассажирский, и локомотивный, и моторвагонный — на новую сцепку, несовместимую со старой, но с другой стороны, прогресс-то зачем тормозить? Идея вновь умерла, казалось бы.
Вообще, автосцепки, и в частности СА-3 в Европе — дело очень непостоянное. Её то кладут в долгий ящик, то снова вытаскивают на белый свет. Да, сейчас будет очередной «заход» — дело было в середине 90-х, и компания SAB WABCO (ныне Faiveley Transport Witten GmbH) решила опять возродить идею с автосцепками. Творение своё они нарекли C-AKv (Compact — Automatische Kupplung vereinfacht, компактная автосцепка упрощённая) При том эти немцы, учтя опыт предшественников, вживили в донорскую СА-3 совместимость с винтовой сцепкой... просто добавив снизу съёмные крюк и упряжь! Наверное, ребята из UIC, бедные, узнав об этом, кричали сквозь слёзы «а что, так можно было?!». Можно. А ещё можно сделать сцепку меньше, не теряя совместимости с СА-3, и отказаться от «бороды», разместив контакты электроцепей и краны пневматических магистралей прямо внутри сцепки, а ограничитель вертикальных перемещений (проще говоря - стопор) — в виде выступа на большом зубе. Да больше того - к моменту появления C-AKv все вагоны с винтовой упряжью уже получили амортизацию сцепных устройств, и теперь процедура замены сцепки ограничивалась откручиванием винтовой упряжи от её амортизатора, прикручивания на её место автосцепки и подключения к ней пневмо- и электрокоммуникаций.
C-AKv на локомотиве DB BR189 за номером 038-3 крупным планом. Такие же локи DB Schenker мучает уже 10-й год. Дырки внутри сцепки — пневмо- и электроконтакты
Вот, собственно, схема. Großer Zahn — большой зуб, Kleiner Zahn — малый зуб, Anschlüsse — электро- и пневмосоединения, Riegel — замок, Horn — стопор, Tasche — паз стопора. Жёсткость сцепки как раз и обеспечивается взаимодействием стопора одной сцепки и паза другой
А вот как устроены пневмо-магистрали внутри контура зацепления
Собственно, такая простота немцам весьма сильно понравилась, а учитывая очевидные плюсы в виде быстрой сцепки-расцепки и значительно больших тяговых усилий... а вот тут надо сделать ремарочку по поводу этих ваших усилий. За всё это время я так и не сказал ни слова о самих усилиях на сцепке, о циферках. Срочно исправляюсь.
Итак, стандартная винтовая упряжь UIC должна выдерживать 550 кН (кило-ньютон), что также равно 62 тонн-силам (тс) или использованию с поездами массой не более 4000 тонн при профиле не более 10‰ (промилле уклона = метры подьёма/спуска на километр пути) в нормальной работе и 750 кН на разрыв в случае новой сцепки, попользованная будет всяко слабее.
В то же время даже стандартная советская СА-3 выдерживает 130 тс (1150 кН, до 7500 тонн) на нормальную тягу в любом состоянии (что и является её максимальной нагрузкой согласно ГОСТу и ТУ) и 200 тс (1750 кН) на разрыв в любом состоянии (причём для новых автосцепок это значение РЖД пытается провести в ГОСТ как эксплуатационное), ну и 300 тс (2670 кН) для новых на разрыв. При этом все эти значения - именно что гарантированные, сцепки могут выдерживать и больше. По C-AKv вменяемых данных нет. Подозреваю, однако, что они схожи, но немного меньше, так как сама сцепка меньше в размерах.
Так вот, продолжим о C-AKv. Deutsche Bahn (Дойче Банн, дословно Немецкий Путь, фактически — Немецкая государственная железнодорожная компания) сразу положил на неё глаз. С 2002 года её начали испытывать на разных локомотивах - сначала на очень мощных по немецким меркам BR 151 (односекционный электровоз переменного тока чуть мощнее нашего ВЛ80с, выше были фото), сменяя ей старую AK69e, а затем на ещё более мощных BR 189 (односекционный электровоз переменного тока схожих показателей, но более скоростной и оснащённый микропроцессорным управлением). Испытания выявили, что сцепка — чудо, срочно надо ещё. Использование на довольно «тяжёлом» маршруте Вэлиц - ТЭС Шкопау (Wählitz - Schkopau Kohlekraftwerk) показало, что… загибайте пальцы во второй раз!
☻время на сцепление состава по сравнению с составами той же длинны на винтовой упряжи уменьшилось с 25 минут до 5 (видимо, дополнительный обход и проверка новой сцепки, иначе время было бы ещё меньше),
☻сами составы можно было увеличить почти в два раза как по длинне, так и по массе,
износ колёсных пар локомотивов уменьшился на треть (лучше сцепка — больше вагонов можно ☻везти за раз — меньше рейсов — меньше пробег)
Грузовое подразделение Deutsche Bahn — DB Schenker — заказало дальнейшее развитие и совершенствование сцепки техническому университету Берлина, и в 2008 году оснастило 11 локомотивов BR 189 обновлённой сцепкой. Вагоны, в свою очередь, остались со старой сцепкой AK69e, на которую их переоборудовали ещё в 80-х. Эти 11 локомотивов до сих пор работают на линии Диллинген (Саар) - Роттердам (Dillingen am Saar - Rotterdam) с 6000-тонными поездами, перевозящими руду к металлургическим заводам Саара.
Опять-таки, BR151 c AK69e в двойной тяге ведут поезд хопперов
Один из переоборудованных Шенкером 189-х на перегоне в Пфальце
Пока что на этом развитие сцепок «Виллисон - СА-3» в Германии остановилось. Множественные проэкты от студентов-доброхотов из всяких Technisches Universität Berlin и прочих Karlsruher Institut für Technologie прикрутили к СА-3, пожалуй, всё, кроме зенитного орудия — тут тебе и ресивер внутрипоездной сети Wi-Fi для управления вспомогательными устройствами, и передача сигнала по внутренней CAN-шине поезда, вваренной в автосцепку, и устройство авторасцепления с электроприводом и активацией с ИК-пульта, и ещё чёрт знает что... да вот только сам воз и ныне там — винтовая упряжь скоро отпразднует 200 лет, а выбор и принятие в эксплуатацию общеевропейской автосцепки отложено до начала 20-х годов нашего столетия.
Засим откланяюсь.
Поделюсь с вами довольно редкой фоточкой из моей коллекции — как тягали уголь в Саар в 70-е. Дизелёк 220-й серии (сами немцы называли его Bierbauch, «пивное пузо») с помощью паровоза невыясненной модели — скорее всего это BR23 в последние годы своей работы на грузовых линиях, но точно узнать не могу — тянет хопперы в Диллинген, Фёльклинген, Саарбрюкен или Боус
Источник: Cat_Cat. Автор: Даниил Кононенко.
Личный хештег автора в ВК - #Кононенко@catx2
________________________
Автосцепка СА-ЗТ для вагонов тяжеловесного движения.
Конструкцией автосцепки модели СА-3, массово применяемой на железных дорогах более 80 лет без существенных изменений, обеспечиваются сцепление и исключение разъединения вагонов при движении поезда в случае, если перед сцеплением разница по высоте между автосцепками не превышает 100 мм.
Причиной такого ограничения является необходимость обеспечить достаточную величину площадки перекрытия замков.
При превышении установленной разницы сцепление будет ненадежным, и при проходе по криволинейным участкам пути может произойти саморасцеп.
Ограничение вертикальной области сцепления автосцепки СА-3 не позволяет уменьшить жесткость подвешивания тяжеловесного грузового вагона, что в свою очередь необходимо для выполнения требований , устанавливающего нормы воздействия на железнодорожный путь.
В рамках комплекса научно- исследовательских и опытно-конструкторских работ специалистами ООО «ВНИЦТТ» разработаны автосцепка модели СА-ЗТ, а также конструкции и технологии изготовления комплекта деталей и узлов автосцепного устройства для применения в составе тяжеловесного грузового вагона.
В АО «Тихвинский вагоностроительный завод» (ТВСЗ) освоено производство содержащихся в автосцепном устройстве ответственных литых деталей.
Автосцепка СА-ЗТ предназначена для применения в тяжеловесных вагонах с максимальной статической осевой нагрузкой не менее 25 тс, имеющие пониженный уровень хребтовой балки вследствие применения литой консоли хребтовой балки и/или тележек с увеличенным прогибом рессорного комплекта.
Конструкция автосцепки СА-ЗТ , в отличии от автосцепки СА-З, имеет малый зуб и замок, увеличенной высоты.
Конструкция автосцепки СА-ЗТ позволяет расширить вертикальную область надежного сцепления на 70 мм в сравнении с автосцепкой СА-З.
Корпус и замок автосцепки СА-ЗТ не взаимозаменяемы с деталями автосцепки СА-З.
Хвостовик автосцепки имеет овальное отверстие крепления автосцепки отличное от отверстия хвостовика автосцепки СА-З и сферическую торцевую часть хвостовика корпуса.
Анализ наиболее частых повреждений корпуса этой автосцепки в процессе эксплуатации показал, что более 70% приходится на зону шарнирного соединения хвостовика с клином тягового хомута.
Поэтому конструкция хвостовика корпуса автосцепки СА-ЗТ в этом месте изменена таким образом, чтобы снизить возникающие в процессе эксплуатации контактные напряжения.
1 - корпус автосцепки; 2 - замок; З - замкодержатель; 4 — подъемник замка;5 - валик подъемника; 6 - предохранитель замка; 7 — болт; 8 - гайка; 9 - шайба; 10 - нижний приварной ограничительный кронштейн; 11 - верхний приварной ограничительный кронштейн.
Наряду с расширенными функциональными характеристиками, автосцепка СА-ЗТ обладает увеличенными прочностью и ресурсом.
Тяговые поверхности большого и малого зубьев корпуса и замыкающая поверхность замка изготавливаются с применением технологии поверхностной закалки, повышающей износостойкость.
Сцепляемость автосцепки СА-ЗТ с существующими на сети автосцепками обеспечивается стандартным контуром зацепления по ГОСТ 21447-75.
ПНСТ 364-2019 "Устройство автосцепное с автосцепкой са-3т грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия" утвержден приказом Росстандарта от 18 сентября 2019 года N 34-пнст.
Транспортировка метро по железной дороге.
Сможете найти на картинке цифру среди букв?
Справились? Тогда попробуйте пройти нашу новую игру на внимательность. Приз — награда в профиль на Пикабу: https://pikabu.ru/link/-oD8sjtmAi