Acoplamento (trem)

Acoplamento de parafuso em uma locomotiva ( DB classe 143 )

Os acoplamentos são usados ​​em ferrovias para conectar veículos para formar unidades de tração ou manobra. Eles transmitem forças de tração e compressão por meio de dispositivos separados ou integrados. Por esta razão e porque as forças de pressão também desempenham um papel importante nas operações ferroviárias, ao contrário do tráfego rodoviário, os diferentes tipos de construção são agrupados sob o termo dispositivo de tração e polimento . Os veículos que trafegam entre redes com diferentes padrões de acoplamento são projetados para a instalação de diversos tipos de acoplamento e convertidos na transição ou utilizados como vagões de acoplamento .

Acoplamento de parafuso

Acoplamento de parafuso conectado entre dois carros

O acoplamento mais difundido em ferrovias na Europa é o acoplamento de parafuso . Ele contém um gancho de tração disposto centralmente em cada lado dianteiro do veículo, ao qual a "corrente de engate" é fixada com um parafuso. Ele consiste em dois suportes que são fixados à esquerda e à direita da barra de tração com um parafuso e são articulados a uma porca na outra extremidade. Uma extremidade do fuso é aparafusada nesta porca, na outra extremidade é aparafusada uma porca, que é conectada ao garfo de tração de forma articulada. Os dois fios redondos estão em direções opostas , de modo que a corrente do domo pode ser carregada simplesmente girando o fuso e relaxada.

Para o engate, o garfo de tração é desengatado do gancho em um veículo e inserido no gancho de tração do outro veículo. A corrente de acoplamento é então encurtada girando o fuso. Embora dois ganchos de reboque e dois acoplamentos estejam sempre disponíveis entre dois veículos, apenas um gancho de reboque e um acoplamento são usados ​​para o acoplamento. Quando não está em uso, a corrente de acoplamento é enganchada em um gancho na viga de proteção sob o gancho de reboque.

O acoplamento por parafuso requer que cada veículo seja acoplado ou desacoplado manualmente por uma pessoa. Dependendo do tipo de veículo, também devem ser feitas conexões elétricas e pneumáticas. O trabalho - entre os amortecedores e com a embreagem lubrificada com graxa - também é muito sujo e perigoso. Em veículos ferroviários europeus com acoplamentos de parafuso, o espaço de trabalho a ser mantido livre ao redor do acoplamento é padronizado como a área de Berna .

Acoplamento de manobra

Acoplamento de manobra

Um acoplamento de manobra é um acoplamento automático especial que geralmente é acoplado a locomotivas de manobra e pode ser controlado pelo manobrador. Nenhum processo de acoplamento manual é necessário, especialmente com acoplamentos de parafuso convencionais, pois o acoplamento de manobra pode agarrar automaticamente o gancho de reboque e soltá-lo novamente. Para um processamento mais rápido, a ligação dos acoplamentos da linha de ar principal é dispensada nas manobras, se a capacidade de frenagem da locomotiva, as massas a serem movimentadas e as condições de inclinação permitirem ; o acoplamento de manobra não permite que o freio ou as conexões elétricas sejam conectados automaticamente.

Em um sentido mais distante, as hastes de acoplamento entre veículos rodo-ferroviários em operações de manobra e vagões ferroviários também pertencem aos acoplamentos de manobra.

Acoplamento de Keller

O acoplamento Kellersche era um acoplamento para locomotivas deslizantes que estava em uso desde cerca de 1900. Era usado em locomotivas push-pull que saíam do trem para ser empurrado enquanto ele estava em movimento e ainda estavam acopladas a ele. O acoplamento Kellersche foi liberado da cabine do motorista da locomotiva push-pull por meio de uma corda de destravamento durante a condução.

Acoplamento próximo

Em casos individuais, os acoplamentos próximos também são usados ​​para minimizar a perda de comprimento com os acoplamentos padrão.

Acoplamento de buffer central

O acoplamento intermediário central é um tipo de acoplamento localizado no meio do eixo longitudinal do veículo. Além dos tipos que transmitem forças de tração e impacto, existem acoplamentos de amortecimento central com transmissão de força de tração por meio de correntes ou acoplamentos roscados dispostos ao lado ( acoplamento de alavanca de equilíbrio ) ou sob o amortecedor central.

Acoplamentos de buffer central acoplados manualmente

Embreagem de trompete

Em carros de bitola estreita e bondes, os acoplamentos de amortecimento central operados manualmente são usados ​​com frequência. Nestes, uma peça de conexão central é inserida em ambos os receptáculos de acoplamento e fixada com parafusos ( acoplamento de trompete ou acoplamento de funil ) ou os receptáculos de acoplamento opostos um ao outro têm arranjos de imagem espelhada de orifícios de travamento lateralmente interligados que também são fixados com parafusos ( Acoplamento Albert ). Um termo genérico alternativo é um acoplamento de pino . Essas embreagens são conectadas no lado do veículo com elementos de amortecimento de mola que são estruturalmente derivados de amortecedores puros .

Exemplos de outros acoplamentos de buffer central operados manualmente:

Acoplamentos de buffer central automáticos

A fim de evitar os trabalhos de acoplamento e o consequente risco de acidentes, foram envidados esforços no final do século XIX para introduzir um amortecedor combinado automático ( automático ) e um dispositivo de acoplamento. Nos EUA , a embreagem manual usada anteriormente foi substituída em todo o país pela embreagem Janney já em 1893 . Também na União Soviética , um tipo semelhante foi introduzido como tipo SA3 a partir de 1932, baseado no tipo Willison, que também foi desenvolvido nos EUA  . Em comparação com o acoplamento Janney, ele tem a vantagem de estar sempre pronto para o acoplamento e não precisa ser destravado manualmente. Ambos os tipos SA3 e Janney são instáveis ​​em seu design original, as cúpulas podem se mover em altura. Um acoplamento automático de ar comprimido e conexões elétricas não é possível. O tipo Janney foi expandido para formar um acoplamento rígido com elementos de amarração lateral e uma faixa giratória vertical adicional, em particular para vagões de passageiros e vagões ferroviários. Isso possibilitou complementar o acoplamento com acoplamentos de linha.

Na década de 1960, o trabalho começou no desenvolvimento de um acoplamento de buffer central UIC a fim de criar um sistema de acoplamento para ferrovias de bitola padrão na Europa. O acoplamento UIC também deve acoplar duas linhas de ar comprimido e elétrica e deve ser capaz de ser acoplado com o tipo SA3 sem um adaptador. Como resultado dos desenvolvimentos extensos e caros, um sistema de acoplamento SA3 suplementado (ver AK69e ) estava pronto para uso e produção em 1970. Os órgãos de amarração, nos quais os acoplamentos de linha estão integrados, foram dispostos sob o perfil de Willison. No entanto, não foi possível chegar a acordo sobre uma mudança, em que a exigência de converter toda a frota de veículos em um período de tempo extremamente curto para evitar cúpulas misturadas complicadas também desempenhou um papel. O acoplamento misto, que foi co-desenvolvido desde o início, só foi aprovado para manobras na época. Muitas ferrovias não conseguiram financiar a mudança. O projeto foi interrompido em 1985, a queda da Cortina de Ferro e a subsequente reintegração do transporte ferroviário pan-europeu adiou novamente um acordo. A maioria das empresas ferroviárias europeias, portanto, ainda usa o acoplamento de parafuso, embora o acoplamento misto já tenha sido comprovado por décadas em viagens de trem na Finlândia e também em viagens com vagões de minério. No entanto, o acoplamento amortecedor central automático é usado para casos especiais, por exemplo, para os trens de minério pesado da DB dos portos marítimos às siderúrgicas e na ferrovia de minério Kiruna - Narvik , bem como o vagão padrão III do SBB . O acoplamento C-AKv é o mais recente estado de desenvolvimento para a rede de medidores padrão pan-europeia . Como no caso dos tipos Janney rígidos, os órgãos de rigidez estão localizados na lateral da cabeça da cúpula, os acoplamentos de linha são integrados ao perfil de Willison. Este acoplamento também permite o acoplamento com SA3 e acoplamentos de buffer central UIC anteriores, bem como com acoplamentos de parafuso sem um acoplamento misto frouxo.

Em 2015, um estudo avaliou o custo do acoplamento automático entre 5.000 e 38.000 euros por automóvel. Um acoplamento roscado custa cerca de 3.000 euros.

Como ficou conhecido em setembro de 2020, a DB Cargo quer testar quatro sistemas de acoplamento diferentes junto com a ÖBB , a Swiss Federal Railways e operadores de vagões de carga como VTG e GATX .

  • Um Uto-ma-ti-cal K upp-lung AK69e em um Erzzuglok da série 151

  • Tipo de acoplamento de buffer central Janney

  • Acoplamento SA3, vista superior

  • Acoplamento de tampão central C-AKv

Acoplamentos de buffer central semiautomáticos e automáticos para unidades múltiplas e usos especiais

Além do acoplamento automático da conexão mecânica, os modernos acoplamentos de buffer central semiautomáticos e automáticos podem normalmente também estabelecer automaticamente a conexão das linhas de freio e linhas de controle elétrico; o barramento do trem também raramente é acoplado. Os acoplamentos, que criam as conexões automaticamente na inicialização, mas que devem ser separados manualmente, são chamados de acoplamentos semiautomáticos. Com acoplamentos automáticos, o desacoplamento também pode ser realizado remotamente pelo motorista do motor, sem sair da cabine do motorista. Com o uso de acopladores automáticos, os trens nas estações podem ser facilmente separados e reunidos para que o trem possa ser adaptado à capacidade necessária ou diferentes destinos possam ser servidos com trens de asa . O acoplamento Scharfenberg tipo 10 é muito utilizado, especialmente em vagões, também no tráfego de alta velocidade, sendo padronizado no âmbito da TSI .

Alemanha

Na Alemanha , a partir de 1996, a Deutsche Bahn AG também dividiu a frota de veículos com a divisão das áreas de negócios. Nesse contexto, surgiu a oportunidade para o transporte de passageiros adquirir todas as unidades múltiplas com acoplamentos Scharfenberg com a modernização da frota de veículos . É usado principalmente em unidades múltiplas (por exemplo, S-Bahn , ICE ); entretanto, não é adequado para trens de carga pesados , pois nenhuma força de alta tração pode ser transmitida. Em alguns casos, também há forças de tração mais baixas entre várias unidades acopladas porque algumas unidades múltiplas individuais têm seu próprio acionamento. Muitas vezes, no entanto, as diferentes séries são apenas limitadas (apenas o acoplamento mecânico e de ar podem ser acoplados, o acoplamento elétrico não pode ser acoplado) ou não podem ser acoplados de todo. (por exemplo, diferentes versões do Alstom LINT ; durante um processo de acoplamento, o acoplamento elétrico seria danificado por um suporte de aço.)

Várias ferrovias de bitola estreita e cremalheira e pinhão, como as ferrovias de bitola estreita na Saxônia, usam formas simples de acoplamento Scharfenberg (muitas vezes sem conexões elétricas) como um acoplamento geral para todos os tipos de veículos, o que não apresenta nenhum problema devido aos pesos mais baixos do trem.

Suíça

Na Suíça , o acoplamento antes semiautomático + GF + ( Georg Fischer AG , Schaffhausen ) hoje Faiveley Transport Schwab AG, que foi apresentado em 1914 por ocasião da exposição nacional em Berna , é usado principalmente em ferrovias de bitola estreita e bonde . Este acoplamento está disponível em duas versões, o tipo Tram (GFT) para bondes e ramais leves e a variante de ramal mais pesado e largo (GFN). Os chamados cabeçotes de funil são iguais em sua função, mas não podem ser acoplados a um outro devido às suas diferentes larguras.

Um acoplamento totalmente automático completamente diferente do mesmo fabricante é conhecido como tipo de acoplamento Vorortbahnen (GFV) e foi usado a partir de 1965 em várias unidades da SBB ( RABDe 12/12 , DPZ , DTZ ) e várias ferrovias de bitola ( RhB , RBS , WSB , LEB , FART ), bem como as ferrovias estaduais belgas ( AM80-83 , AM86-89 , 41 etc.) e finlandesas ( Sm1 e Sm2 ) instaladas.

Os acoplamentos Schwab totalmente automáticos ( Schwab Verkehrstechnik AG , Schaffhausen), o produto sucessor dos acoplamentos GF, são usados ​​principalmente nas novas unidades múltiplas da Stadler . Tal como acontece com os acoplamentos GF, existem três versões diferentes para ferrovias principais (FK-15-10), novas (FK-15-12), metrôs / ramais (FK-9-6) e bondes (FK-5.5-4 e FK -3-2,5), que não podem ser acoplados entre si ou com qualquer outro tipo de acoplamento. O acoplamento Scharfenberg tipo 10, também disponível na Schwab, até agora só foi instalado em veículos exportados. Todos os tipos são acoplamentos de amortecimento central rígidos, que também acoplam as linhas de ar comprimido para o freio do trem e podem ser equipados com acessórios de contato para conexões elétricas.

Embreagem digital automática

Na Suíça, como parte da iniciativa "5L next" para a próxima geração de vagões de carga, os demonstradores de um acoplamento de amortecimento central automático para vagões de carga também foram colocados em operação. No verão de 2018, 100 vagões de carga e 25 locomotivas foram reformados com uma solução da Voith. Os resultados positivos da SBB Cargo foram notados em outros países e com outros fabricantes, de modo que uma continuação conjunta dos testes foi discutida em 2019. De forma semelhante, a Deutsche Bahn, junto com a VTG, vinha considerando o Voith CargoFlex e o acoplamento Schwab para seu conceito de "vagão de carga inovador" desde 2018.

Em março de 2019, o Ministério Federal dos Transportes da Alemanha anunciou o desenvolvimento de um conceito de migração para a introdução em toda a UE do chamado "acoplamento automático digital". O Ministério Federal dos Transportes e Infraestrutura Digital publicou um estudo sobre este edital em 29 de junho de 2020, que mostra a introdução de médio prazo de um DAK nas ferrovias europeias. Um plano mostra a aprovação do DAK no 4º trimestre de 2022 como uma meta. O " Criação de um conceito para a migração em toda a UE de um sistema de acoplamento automático digital (DAK) para o tráfego ferroviário de mercadorias", breve relatório técnico "tecnologia DAK " preparado pela TU Berlin, mostra como outra tentativa de introduzir uniformemente uma central automática o acoplamento de buffer nas ferrovias europeias pode ser realizado. O relatório técnico termina com as palavras: Discussões intensivas com a ERA e as autoridades de segurança nacional são necessárias para encontrar uma solução para que a migração do DAK possa ter sucesso

Além da DB e sua subsidiária DB Cargo, bem como das ferrovias de frete suíça e austríaca SBB Cargo e Rail Cargo Austria, os detentores de vagões Ermewa, GATX Rail Europe e VTG também estão envolvidos no projeto conjunto. Os quatro fabricantes envolvidos são CAF, Dellner, Faiveley Transport (Wabtec) e Voith. CAF usa um cabeçote de acoplamento SA3, Dellner usa um cabeçote de acoplamento Scharfenberg como no transporte de passageiros europeu, o Voith CargoFlex é baseado no cabeçote de acoplamento Scharfenberg na variante do SBB Cargo e Faiveley Transport (Wabtec) fornece o cabeçote de acoplamento Schwab como na Suíça para transporte de passageiros comum. As soluções da Dellner e Voith são baseadas no Scharfenberg Profile Type 10, como é comum para trens de alta velocidade na Europa Ocidental. A solução da CAF é baseada no SA3, desenvolvido pelo projeto europeu FR8RAIL de 2016–2019. Isso foi testado pela Trafikverket na Suécia, que agora também submeterá todos os outros tipos a um teste de resistência de inverno em 2021. Além das conexões das linhas de ar comprimido, o objetivo é definir o módulo E para a conexão das linhas elétricas.

Se o financiamento estiver garantido, a fase introdutória deve começar em 2023/24 e terminar em 2030. Os custos de retrofit de um único vagão de carga são estimados em 15.000 a 17.000 euros. Se todos os 490.000 vagões de carga e 17.000 locomotivas forem convertidos em todos os 27 países da UE mais Grã-Bretanha, Suíça e Noruega, os custos são estimados em 6,4 a 8,6 bilhões de euros. Isso é compensado por cerca de 760 milhões de euros por ano em benefícios financeiros.

Embreagens híbridas

Vários acoplamentos rapidamente adaptáveis ​​foram desenvolvidos desde o início para operação com veículos com equipamentos diferentes. Um dos primeiros projetos foram os acoplamentos Janney dobráveis nos vagões de passageiros britânicos em conjunto com amortecedores extensíveis. A cabeça de acoplamento do amortecedor central está suspensa no olhal do gancho de tração; na posição de operação, também fica na boca do gancho de tração com um parafuso a ser inserido. O eixo da barra de tração é reforçado para a introdução das forças de compressão, a estrutura do piso dos veículos afetados é projetada para a introdução de forças de compressão no eixo central. Em vez da barra de tração, como nos veículos exclusivamente equipados com acoplamentos de amortecimento central, existe um receptáculo projetado para forças de tração e compressão. Além da suspensão, os amortecedores podem ser puxados para fora e, na posição ativa, são travados com espaçadores.

Um projeto comparável também foi criado para acoplamentos com um perfil Willison, como o tipo SA-3. No entanto, ele não se tornou mais difundido, pois uma solução melhor com uma cadeia de acoplamento integrada está disponível com o tipo Unilink desde a década de 1990 . É usado, por exemplo, em locomotivas finlandesas e vagões autodescarregáveis ​​turcos para transportar carvão e minério. Com o acoplamento C-AKv , uma cadeia de acoplamento arranjada de forma semelhante também faz parte do sistema.

A versão do acoplamento CargoFlex para locomotivas, que corresponde a uma versão reforçada do acoplamento Scharfenberg tipo 10, também contém uma corrente de acoplamento roscada integrada. Para usá-lo, a cabeça da cúpula é dobrada 90 °. Em 2018, a SBB equipou doze locomotivas do tipo Re 4/4 II com acoplamentos deste tipo.

  • Carro gerador Mark I com uma cabeça de cúpula Janney que pode ser dobrada

  • Cabeça de acoplamento Unilink com corrente de acoplamento de parafuso integrada

  • Acoplamento híbrido Cargoflex na locomotiva Re 420 288

Acoplamento fixo

Os veículos conectados que só podem ser separados em uma oficina ou com o uso de ferramentas são denominados “firmemente acoplados”.

literatura

  • Wolfgang Glatte: cúpulas com o premir de um botão. O acoplamento de manobra. In: LOK MAGAZINE . Número 261, volume 42, 2003. GeraNova Zeitschriftenverlag, Munich, ISSN  0458-1822 , pp. 48-51.
  • Sistemas de acoplamento automático em transporte ferroviário . In: Seu trem . Não. 9 , 2019, ISSN  0948-7263 , p. 17-22 .

Links da web

Commons : Railway Couplings  - Álbum com fotos, vídeos e arquivos de áudio

Evidência individual

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