Открыть список
Как стать автором
Обновить

История европейских автосцепок схемы «Виллисон — СА-3»

Научно-популярноеТранспорт

Автор: Даниил Кононенко

Европейцы - они, как известно, не дураки, а немцы — тем более не дураки. Причём в технике они особенно хороши. Железная дорога —не исключение. В этой статье 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 объединившейся 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
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

Немного фотографий предмета обсуждения:

Вот ещё винтовая упряжь. Фото эстетичное…
Вот ещё винтовая упряжь. Фото эстетичное…
...и фото реалистичное.
...и фото реалистичное.
Автосцепка Шарфенберга (установлена на меметичном украинском «Хёндэ-Ротэм»),
Автосцепка Шарфенберга (установлена на меметичном украинском «Хёндэ-Ротэм»),
Автосцепка Джаннея (установлена на чём-то японском),
Автосцепка Джаннея (установлена на чём-то японском),
Автосцепка Виллисона (не установлена). Определённое внешнее сходство с СА-3 в наличии
Автосцепка 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). Видос, схемы и фотографии прикрепляю.

Схема автосцепки. Нужна для понимания того, о чём я буду тереть чуть попозже. Для фото листай дальше
Схема автосцепки. Нужна для понимания того, о чём я буду тереть чуть попозже. Для фото листай дальше
Вид сверху на сцеплённые СА-3
Вид сверху на сцеплённые СА-3
Вид спереди. Посередине хорошо виден замок (большой элемент) и замкодержатель (элемент меньше)
Вид спереди. Посередине хорошо виден замок (большой элемент) и замкодержатель (элемент меньше)

Когда видос говорит сам 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 перемещения 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
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.
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
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»
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
Переходник с предыдущей фотографии в рабочем и натянутом состоянии

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
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
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
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 длине, 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
Опять-таки, BR151 c AK69e в двойной тяге ведут поезд хопперов

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
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

Автор: Даниил Кононенко

Оригинал

Теги:историяистория техникитранспортжелезная дорога
Хабы: Научно-популярное Транспорт
Всего голосов 46: ↑43 и ↓3 +40
Просмотры11.3K

Похожие публикации

Специализация Data Science
12 мая 2021114 000 ₽SkillFactory
SMM-менеджер
13 мая 2021Цена по запросуGeekBrains
Профессия Project Manager
13 мая 2021112 000 ₽Нетология
UX/UI дизайнер
14 мая 202183 940 ₽Нетология
Python для веб-разработки
14 мая 202159 400 ₽SkillFactory

Лучшие публикации за сутки