Что такое бсу на вагонах

БЕЗЗАЗОРНОЕ СЦЕПНОЕ УСТРОЙСТВО БСУ-3

В настоящее время существуют и другие виды сцепных устройств, такие как пассажирская автосцепка жесткого типа, ПАЖ, грузовая автосцепка ZAK и беззазорные сцепные устройства БСУ-1, БСУ-2, БСУ-3.

Актуальность темы обусловлена тенденциями современного вагоностроения, а именно курсом на повышение комфортности пассажирских вагонов. Тверским вагоностроительным заводом выпускаются вагоны с беззазорным сцепным устройством модели 61-4465 для скоростей до 160км/ч.

Рисунок 1 – Пассажирский вагон модели 61-4465

Назначение БСУ-3

Межвагонное беззазорное сцепное устройство БСУ-3 10185.61.00.000 предназначено для соединения пассажирских вагонов.

Контур зацепления сцепного устройства соответствует ГОСТ Р 54749 по установочным размерам БСУ-3 взаимозаменяемо с автосцепным устройством СА-3.

Основные технические данные

Основные параметры и характеристики БСУ-3 приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные технические данные

1. Масса узлов, кг, не более:

— комплекта монтажных деталей

2. Максимальное усилие растяжения, МН (тс)

3. Максимальное усилие сжатия, МН (тс)

4. Упругое перемещение опоры, центрирующей балочки, мм

5. Предварительное поджатие опоры, центрирующей балочки, кН, не менее

6. Расстояние между серединами опорных поверхностей центрирующих балочек для маятниковых подвесок, мм

7. Область захвата при сцеплении, мм:

8. Относительная скорость соударения при сцеплении, м/с

9. Максимальное угловое отклонение оси сцепления от номинального положения, градус:

— в горизонтальной плоскости

— в вертикальной плоскости

10. Нормативные радиусы прохождения криволинейных участков пути (со скоростью до 5 км/ч), м:

— кривой, сопряженной с прямой бесконечной длины

— S – образной кривой

Продолжение таблицы 1

БСУ-3 используется с поглощающим аппаратом типа Р-5П, имеющим следующие технические характеристики:

— усилие начального сжатия (сила, при которой начинается сжатие, установленного на вагоне аппарата), кН25- 80;

— полный рабочий ход, мм не более85;

— сила сопротивления при полном рабочем ходе, МН, не менее 1;

— энергоемкость при полном ходе, кДж, не менее35.

Виды сцепок

Рисунок 2 – Общий вид

Описание конструкции

Межвагонное беззазорное сцепное устройство БСУ-3 10185.61.00.000 (рисунок 3) включает в себя следующие основные узлы:

— сцепку с механизмами сцепления;

— сцепку с направляющим конусом и приводом расцепного механизма;

— два центрирующих устройства с маятниковыми подвесками, заимствованными с автосцепки СА-3.

Сцепки БСУ-3 могут изготавливаться с различными корпусами головы:с разъемным корпусом головы 10185.61.10.100 (Рисунок 3, далее по тексту с разъемным корпусом);

с монолитным корпусом головы 10185.61.10.200 (Рисунок 4, далее по тексту с монолитным корпусом).

По принципу работы сцепки идентичны и различаются съемными элементами. Съемные элементы, предназначены для улавливания сцепок при сцеплении и выполнения операций сцепления-расцепления.

В конструкции БСУ-3 с разъемным корпусом корпус состоит из головы 1 и хвостовика 3, соединенных болтами 2. С шарнирным узлом 4 корпус соединен резьбовым соединением. Для предотвращения самоотвинчивания сферы шарнирного узла предназначено устройство стопорения 5.

Основной отличительной чертой БСУ-3 от СА-3 является шарнирный узел. Шарнирный узел обеспечивает передачу продольного усилия от головы сцепки к поглощающему аппарату и возможность поворота сцепки относительно вагона.

При движении поезда растягивающие и сжимающие усилия передаются от головы на шарнирный узел (рисунок 5 и рисунок 6):

Для каждого из видов корпусов сцепок используется свой шарнирный узел (рисунок 5 и рисунок 6).

Общий вид шарнирного узла

Центрирующая балочка

При движении поезда в результате вертикальных колебаний вагонов хвостовик сцепки периодически нажимает на подпружиненную опору (рисунок 8 и 9) и перемещает её вниз вместе со штоком. При этом гребенка храповика, установленная на штоке, своими зубьями последовательно цепляется за зуб собачки, что препятствует возвращению опоры в первоначальное положение. В результате между опорой балочки и хвостовиком постепенно образуется зазор.

Для возврата опоры в первоначальное положение надо специальным ключом отвести рычаг от зубьев гребенки храповика. При этом зуб собачки выйдет из зацепления с зубьями гребенки и пружина отожмет опору в верхнее положение, то есть в состояние готовности к сцеплению.

Таким образом, можно сказать, что данный вид автосцепки имеет ряд преимуществ:

— улучшает продольную динамику поезда;

— не требует применения буферов для выборки зазоров;

— значительно сокращает габариты и массу устройства.

Источник

БСУ-3М — инновация, востребованная временем

Каждый, кто ездил поездами дальнего следования по бескрайним российским просторам, хорошо помнит рывки и толчки, сопровождающие разгоны и торможения состава. Пролитый чай, пробуждения среди ночи — еще не самые неприятные последствия этих рывков. Страдает от них и подвижной состав, может пострадать хрупкий ценный груз.

Текст: О.А. Усов, В.А. Малафеев, Д.В. Куртц, А.Л. Каменский, И.М. Герасимов

Виною тому зазоры в автосцепке СА-3, используемой в СССР и ряде европейских стран с начала 30-х годов XX века как на пассажирском, так и на грузовом подвижном составе. Из-за конструктивных особенностей, присущих контуру зацепления СА-3, суммарный осевой зазор в зацеплении при эксплуатации может достигать 30 мм и более. Имеет эта автосцепка и другие недостатки. С ней невозможно сделать герметичный переход между вагонами с ровным полом, она не может применяться для сцепления двухэтажных вагонов, а также в поездах, развивающих скорость свыше 160 километров в час.

Для решения данной проблемы в 2005 году в ОАО «ВНИИТрансмаш» впервые в Российской Федерации было разработано автоматическое беззазорное сцепное устройство, относящееся к типу так называемых «жестких» сцепок.

Важной конструктивной особенностью этого устройства, получившего индекс БСУ-3, является практически полное отсутствие зазоров в контуре зацепления, что обеспечивает возможность установки герметичного межвагонного перехода и существенно повышает комфорт поездки для пассажиров.

Отработанный ОАО «ВНИИТрансмаш» и причастными организациями в процессе проектирования и испытаний БСУ-3 контур зацепления является инновационным решением, не имеющим аналогов в мире. Он оказался столь удачным, что в дальнейшем был сначала нормирован отраслевым стандартом ОАО «РЖД», а с 2011 года закреплен государственным стандартом, став, таким образом, обязательным для сцепных устройств жесткого типа, допущенных к эксплуатации на колее 1520 мм.

Жесткое сцепное устройство БСУ-3 имеет существенные преимущества по сравнению с автосцепкой СА-3 и обеспечивает:

БСУ-3 является инновационным, высокотехнологичным изделием и для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации требует квалифицированного и грамотного технического обслуживания.

С 2008 года БСУ-3 сертифицировано Регистром сертификации на федеральном железнодорожном транспорте на соответствие требованиям безопасности, что позволило начать его серийные поставки.

Всего ОАО «ВНИИТрансмаш» изготовило 417 вагонокомплектов сцепок БСУ-3, которые первоначально устанавливались на вагоны пассажирских поездов постоянного формирования «Москва — Самара», «Москва — Белгород», «Москва — Ярославль» и др.

С 2013 года БСУ-3 устанавливаются на современные двухэтажные вагоны постройки ОАО «Тверской вагоностроительный завод». Концепция этих вагонов не позволяет использовать другие сцепные устройства для соединения вагонов, кроме беззазорных.

На основании накопленного опыта изготовления и эксплуатации БСУ-3 ОАО «ВНИИтрансмаш» в 2017 году в инициативном порядке разработало универсальное сцепное устройство БСУ-3М, соединившее в себе лучшие конструктивные решения БСУ-3 и обеспечивающее преемственность со сцепкой СА-3 по способу соединения с вагоном.

Сцепное устройство БСУ-3М состоит из двух сцепок и двух центрирующих балочек, при этом корпус сцепки соединяется с помощью цилиндрического шарнира с хвостовиком, форма которого изменена, а присоединительные размеры выполнены в полном соответствии с хвостовиком автосцепки СА-3. Голова сцепки БСУ-3М с навесными механизмами полностью соответствует голове сцепки БСУ-3, обеспечивая стандартизованный контур зацепления.

Сцепное устройство БСУ-3М по сравнению с БСУ-3 имеет ряд существенных конструктивных и технологических преимуществ. Конструкция БСУ-3М более проста и надежна — в ней отсутствует силовая резьба, а вместо сложного и дорогого сферического шарнира применен шарнир с горизонтальным цилиндрическим шкворнем. Хвостовик БСУ-3М обеспечивает возможность использования упряжи автосцепки СА-3. Существенно снижена трудоемкость изготовления и обслуживания сцепки.

Таким образом, функционально — по углам сцепления-расцепления, прохождению кривых, нагрузкам, сцепляемости — БСУ-3М аналогична БСУ-3, а по обеспечению требований безопасности превосходит ее.

Модернизированное сцепное устройство БСУ-3М решает задачи взаимозаменяемости с автосцепкой СА-3 без необходимости одновременной замены упряжи, что позволит использовать его не только для соединения вагонов, но и для соединения локомотива с первым вагоном, так как обеспечивается возможность быстрой установки жесткого сцепного устройства вместо автосцепки СА-3 локомотива.

Обе сцепки: БСУ-3 и БСУ-3М — являются полностью отечественной разработкой, в их конструкции отсутствуют импортные детали и материалы.

БСУ-3М открывает перспективы по расширению области применения жестких сцепок, которые до настоящего времени использовались исключительно на пассажирских составах. Функциональная унификация по хвостовику со сцепкой СА-3 позволяет применить БСУ-3М на специальных грузовых вагонах, предназначенных для перевозки с повышенными скоростями особо ценных и хрупких грузов по имеющимся железнодорожным путям, а в перспективе — для эксплуатации на «Новом шелковом пути» — Евразийском сухопутном мосту, где применение сцепки СА-3 в силу скоростных ограничений будет невозможно.

БСУ-3М в дальнейшем может быть внедрена на всех современных вагонах изготовления ОАО «Тверской вагоностроительный завод», ОАО «Демиховский машиностроительный завод», ООО «Уральские локомотивы», АО «Тихвинский вагоностроительный завод», а также при модернизации ранее выпущенного подвижного состава и локомотивов при плановых видах ремонта. Кроме того, БСУ-3М имеет экспортный потенциал и может устанавливаться на вагонах постройки Крюковского вагоностроительного завода (Украина), Ташкентского вагоностроительного завода (Узбекистан) и др. и эксплуатироваться во всех странах, входящих в «пространство 1520 мм».

ОАО «ВНИИтрансмаш» — комплексный научно-исследовательский, конструкторский, производственный и испытательный центр транспортного машиностроения. Предприятие образовано в 1949 году на базе опытного завода, создававшего в годы Великой Отечественной войны танки и самоходные артиллерийские установки. Коллектив «ВНИИтрансмаш» имеет большой опыт в создании гусеничных машин, шасси планетоходов, оборудования для космических исследований, современных транспортных и аварийно-спасательных машин, городского и железнодорожного транспорта, технологического оборудования и устройств для различных отраслей.

Источник

Ударно-тяговые приборы

Ударно-тяговые приборы подвижного состава (упряжь, сцепки) — предназначены для соединения подвижных единиц, передачи продольных нагрузок, возникающих при движении поезда, и амортизации при соударениях.

К ударно-тяговым приборам относятся тягово-сцепные устройства, обеспечивающие сцепление единиц подвижного состава, передачу и смягчение действия тяговых усилий в поезде; ударные (упряжные) устройства, передающие и смягчающие действие только ударных нагрузок, а также удерживающие единицы подвижного состава на определённом расстоянии друг от друга исходя из требований безопасности в эксплуатации.

Основное тягово-сцепное устройство — узел сцепки, обеспечивающий непосредственное сцепление вагонов между собой и с локомотивом.

По способу соединения различают сцепки неавтоматического действия и автосцепки, механизм которых после расцепления и разведения единиц подвижного состава автоматически восстанавливает готовность к новому сцеплению. Конструкция автосцепки может допускать относительные вертикальные перемещения двух сцепленных корпусов (нежёсткого типа) или только угловые и поступательные перемещения, обеспечиваемые специальными шарнирами (жёсткого типа).

Упряжные устройства применяются сквозные, расположенные вдоль всего вагона (локомотива) и передающие только часть тяговых усилий на кузов, необходимых для передвижения одного этого вагона, либо несквозные (разрезного типа), расположенные в консольных частях рамы кузова, передающие полностью усилия, необходимые для передвижения остальных вагонов поезда. Преимущественное распространение на железных дорогах получили устройства разрезного типа.

Использование упряжных устройств разрезного типа обеспечивает достаточное поглощение жёстких ударов (например, при рывках). При применении несквозных упряжных устройств поезд обладает упругостью как при сжатии, так и при растяжении; при сквозной упряжи упругость достигается только при растяжении состава. Для снижения динамических продольных нагрузок путём преобразования кинетической энергии взаимодействующих единиц подвижного состава используют амортизаторы ударов — поглощающие аппараты различных типов (фрикционные, резинометаллические, гидравлические, газогидравлические).

Для соединения вагонов с разными типами упряжи могут применяться специальные переходники либо устанавливаться специальные сцепки, приспособленные к нескольким способам соединения.

Сцепки можно разделить на автоматические и неавтоматические.

Разновидности неавтоматических сцепок:

Содержание

Ударно-упряжные сцепки

Такие сцепки применялись раньше на всех видах вагонов и локомотивов, а сейчас остались только на узкоколейках. Они состоят из одной или двух буферных тарелок, которые передают тормозные усилия. Тяговые усилия передаются через две цепи, которые набрасываются на крюки и прижимаются грузами, чтобы исключить возможность спадания цепи с крюка.

Винтовая стяжка

Стяжка применялась на некоторых узкоколейках, а также широко распространена в Западной Европе. В этом случае вагоны оборудуются двумя буферными тарелками, которые могут перемещаться относительно кузова вагона. В центре имеются две части сцепки, стягиваемые болтами.

Беззазорное сцепное устройство (БСУ)

Разработано в СССР совместно ВНИИТрансмашем и ВНИИЖТом в середине 80-х гг. В различных (совместимых между собой) исполнениях применяется на железных дорогах России и стран СНГ для соединения пассажирских вагонов в поездах и МВПС постоянного формирования.

Жесткое соединение (drawbar)

Применяется в Европе в тяжеловесных поездах постоянного формирования.

В России применяется как аварийное на трамвае, а также для передвижения части спецтехники метрополитена.

Сцепные устройства РА-2

На дизель-поездах РА2 производства Метровагонмаша устанавливается беззазорное сцепное устройство производства Dellner, с отечественными БСУ не сцепляемо.

Сцепка Albert

Применялась на некоторых трамвайных вагонах.

Link and pin

Модификации сцепок такого типа применялись ранее на трамвае, а также а железных дорогах США до внедрения автоматических сцепок.

Буферные сцепки

Близкая к предыдущей конструкция используется для соединения вагонеток на горных предприятиях.

Ссылки

Источник

Что такое бсу на вагонах

Выберите вашу станцию:

История развития автоматической сцепки подвижного состава

Сцепное устройство единиц железнодорожного подвижного состава, идея которого родилась одновременно с железной дорогой и находилась в центре единого комплекса технических принципов её создания, не вызывало каких-либо серьёзных проблем в то время, когда интенсивность эксплуатации железнодорожных линий, их пропускная способность, объёмы и скорости перевозок, были достаточно скромными. Речь идёт о периоде с 1810 по 1850 год. Однако возросшие в Соединённых Штатах интенсивность движения поездов и густота перевозок, начиная с 1860-х годов, потребовали создания автосцепки.

В 1877 году автоматическое сцепное устройство Джаннея, конструкция которого стала прототипом для многих последующих моделей, сменявших друг друга в США, получило широкое распространение на железной дороге в Пенсильвании. В 1893 году Конгресс США принял «Закон об обеспечении безопасности на железнодорожном транспорте» (Railroad Safety Appliance Act), сделавший обязательным с 1898 года наличие системы автоматической сцепки у всех вагонов, которые по пути своего следования перемещаются по нескольким железным дорогам. Данное оборудование должно было обеспечить автоматическое сцепление между собой единиц подвижного состава и избежать нахождения человека между вагонами при расцеплении.

Начиная с 1916 года, автоматическая сцепка, так называемой «модели MCB«, стала обязательной на территории США, Мексики и Канады. С этого времени она начала своё безраздельное господство на североамериканском континенте, с этого времени её конструкция дважды модернизировалась: в 1932 и 1953 годах.

В Европе конца XIX века в течение ряда лет испытывали различные виды устройств, некоторые из которых являлись модификациями американской автосцепки. При этом особенное внимание уделялось тому, чтобы обеспечить плавный переходный период, во время которого единицы подвижного состава, оснащённые новыми сцепными устройствами, должны были беспрепятственно сцепляться с теми, которые ещё не были переоборудованы.

В июле 1886 года был проведен большой конкурс, организованный в Найн-Элмс (Nine Elms). На конкурс было представлено не менее 300 систем, большая часть из них на первом этапе была отклонена. В финал конкурса попали 34 разработчика, которые представили 27 ручных и 7 автоматических сцепных устройств. Практически все они были из Великобритании, и только один – из Франции. Регламентная документация предусматривала две категории сцепных устройств: ручные и автоматические.

Конструкция винтовой стяжки ещё продолжала нуждаться в дальнейшей модернизации, а автосцепка ещё не начала рассматриваться в качестве финального технологического решения. Поэтому Парижское общество по производству автоматических устройств выбрало очень необычный подход, который был нацелен не столько на создание полностью автоматической сцепки, сколько на то, чтобы обеспечить работу с обычной винтовой стяжкой с минимизацией нахождения человека между вагонами. Предлагаемое устройство формирует 2 параллельных сцепки, конструктивные элементы которых расположены в обратно противоположном порядке по отношению друг к другу. Сцепление вагонов осуществляется следующим образом: в воронкообразные отверстия заходят «сцепные петли», которые блокируются пружинными штифтами (имеет аналогию с автосцепкой системы Шарфенберга (Scharfenberg), которая активно применяется в наше время).

Автоматическое сцепное устройство Парижского общества по производству автоматических устройств.

Сцепное устройство, разработанное Парижским обществом по производству автоматических устройств (Compagnie des appareils automatiques de Paris). Чертёж появился в RGCF в июле 1886 года. Более тёмным оттенком серого цвета выделены детали, относящиеся к вагону слева, более светлым – к вагону справа. Зелёным цветом выделена система центрирования и сцепок, работающих на основе «сцепных петель». Розовым цветом выделена ручная стяжка сцепки, натяжение винтового соединения которой осуществляется при помощи маховиков, расположенных по бокам вагона.

Экономия затрат труда по сравнению с использованием ручных винтовых стяжек оказалась ниже самых пессимистических прогнозов. Необходимо было делать до трёх или четырёх попыток автоматического сцепления в тех случаях, когда сцепные устройства были плохого качества или сильно изношенные. При этом, разумеется, существовал риск сломать сцепные устройства в процессе такого количества попыток! Необходимо помнить также, что при каждой новой попытке требовалось привести в движение тяжёлый и длинный состав, чтобы взять разбег. Можно представить себе силу ударов, а также возможное причинение вреда подвижному составу и перевозимым грузам.

Несмотря на возлагаемые на неё надежды, автоматическая сцепка не устранила полностью проблему несчастных случаев. Невзирая на то, что внедрение автосцепки привело к уменьшению в два раза количества несчастных случаев, происходивших в США в процессе сцепления вагонов, это количество, всё равно было в два раза больше, чем в Европе, подвижной состав которой был полностью оснащён ручными сцепками.

В июле 1900 года в журнале «La Revue Générale des Chemins de Fer» (RGCF) была опубликована статья французского инженера Андре Башеллёри, который считал внедрение автосцепки в Европе преждевременным, однако «… как только европейские инженеры твёрдо решат пойти по пути, проторенному их американскими собратьями, преодолев все сложности взаимопонимания на межгосударственном уровне, а также (возможно более серьёзные) трудности по организации сервисного обслуживания в переходный период, потребуется ещё решить сложную и деликатную проблему обеспечения почти абсолютного единообразия новых устройств, не преграждая при этом дорогу научно-техническому прогрессу». Данное высказывание хорошо отражает обобщённую точку зрения европейских инженеров начала XX-го века, которые не спешили её менять.

Министерство торговли Великобритании, в чью компетенцию входили вопросы технической стандартизации железнодорожной отрасли государства, пришло к похожим выводам в докладе специальной комиссии, который был представлен в декабре 1907 года. Объединённое королевство стало одним из государств Европы, наиболее скептически настроенных по отношению к автоматической сцепке.

Переоборудование подвижного состава в процессе его оснащения автоматическими сцепными устройствами типа MCB (Master Car Builders Association – Ассоциация вагоностроителей) из расчёта от 75 до 150 франков (по ценам того времени) на вагон обошлось американским железным дорогам в сумму, эквивалентную порядка 150 млн. франков. Эта сумма была равна примерно четверти от чистой выручки за год всех французских железных дорог, которая составила в 1899 году около 673 млн. франков (согласно статистическим данным, опубликованным в RGCF).

В конечном итоге, были выполнены расчёты, которые показали, что требуется около 3-х рабочих дней для оснащения одного вагона автоматическими сцепными устройствами. Это означало, что для переоборудования всего французского парка вагонов нужно было затратить не менее 1 млн. рабочих дней. Данный процесс растянулся бы на период более десяти лет, из расчёта, что в год планировалось переоборудовать по 100 000 вагонов. В течение всех этих лет объём перевозок был бы уменьшенным за счёт постоянного простоя порядка 12000 вагонов, находящихся на переоборудовании.

В 1949 году подобные же расчёты показали, что переоборудование 3,3 млн. европейских вагонов обошлось бы в сумму порядка 6552 млн.долл., в то время, когда от стран Западной Европы требовалось, чтобы они сэкономили 982 млн. долл. в течение 40 лет.

В свою очередь японцы произвели переоборудование всего подвижного состава в течение 24-х часов, отключив энергопитание контактной сети в тех пунктах, где были расположены склады с автосцепками, тем самым, собрав там все поезда. При этом монтаж оборудования автосцепок на все единицы подвижного состава был осуществлён в кратчайшие сроки (в основном силами военнослужащих, которые были специально привлечены для этой работы).

В апреле 1912 года журнал RGCF опубликовал статистические данные по результатам деятельности американских и европейских железных дорог, показавшие, что от общего числа жертв несчастных случаев на железных дорогах Франции и Объединённого Королевства примерно от 3 до 4% составляют сотрудники, занятые в процессах сцепления и расцепления составов с использованием винтовых стяжек. А в Соединённых Штатах, где весь подвижной состав оснащён автоматическими сцепками, «количество несчастных случаев при выполнении операций, связанных со сцеплением или расцеплением вагонов выше, чем в Европе, где применяется ручная винтовая стяжка».

Однако, самое важное место в решении проблемы внедрения автосцепки занимал вопрос увеличения объёма перевозок, отодвигая тему безопасности на второй план. Если масса поезда, оборудованного винтовыми стяжками, не превосходила 2500 т, то автоматическая стяжка позволяла формировать поезда массой, достигающей 10 000 т. Это был тот аргумент, который мог изменить положение вещей. Дело в том, что прочность и надёжность автоматической сцепки не ограничена весовыми характеристиками её компонентов, тогда как вес винтовой стяжки лимитирован физическими возможностями человека.

Сцепки, применявшиеся в Соединённых Штатах и Советском Союзе имели значение прочности на разрыв от 250 до 300 т, что соответствовало значению эксплуатационной прочности более 100 т, в то время, как винтовая стяжка унифицированного типа МСЖД (Международного Союза железных дорог), которая была установлена на большинство европейских вагонов имела значение прочности на разрыв всего лишь 85 т, что соответствовало тяговому усилию в 30 т.

В любом случае, для вагонов старой конструкции такие нормы загрузки были слишком велики. Именно поэтому, сразу после Второй мировой войны заказываемые Национальным обществом железных дорог Франции (SNCF) типовые вагоны, характеристики которых соответствовали нормам МСЖД, имели специальную раму, предназначенную для того, чтобы выдерживать ударно-тяговую нагрузку, которая будет передаваться от автоматических сцепных устройств, планируемых к установке в будущем. МСЖД координировал данный проект, включив план мероприятий по его реализации в свою рабочую программу. Эту работу он вёл в соответствии с предложением Комитета по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии ООН.

В 1957 году после выполнения необходимых исследований МСЖД обратился к разработчикам с техническим заданием на проектирование европейской многофункциональной автоматической сцепки, которая предусматривала бы не только автоматическое сцепление вагонов и наличие аппарата, поглощающего ударно-тяговые усилия, но также и автоматическое соединение магистрального воздухопровода тормозной системы и поездных электромагистралей.

Это последнее условие не выполнялось ни одной из массовых моделей автосцепок в мире, находившихся в то время в эксплуатации. Что касается американской и русской автосцепок, они требовали нахождения сцепщиков между вагонами в момент соединения и разъединения разъёмов воздушных и электрических магистралей.

Автосцепка Шарфенберга с ударно-тяговым прибором.

По состоянию на 1960 г. применялась на автомотрисах SNCF, DB и NS. Наличие данных сцепок на автомотрисах SNCF и других европейских железных дорог, а в дальнейшем – на головных вагонах поездов TGV доказывает, что Европа не стала «последним убежищем винтовой стяжки и боковых буферов».

Автосцепка Виллисона с ударно-тяговым прибором.

По состоянию на 1960 год этими автосцепками были оснащены 460 вагонов пригородных поездов, следовавших в северном направлении от Парижа и обратно. В дополнение к упоминанию об активном использовании автосцепки Шарфенберга, является ещё одним хорошим подтверждением того, что во Франции винтовая стяжка не полностью вытеснила автосцепку. На фотографии изображена автосцепка Виллисона, установленная на головном моторном вагоне, построенном в 1932 году. Буфера классической конструкции служили лишь в защитных целях: в случае соударения с вагоном, не оборудованным автосцепкой Виллисона. Поглощение же ударно-тяговых усилий обеспечивалось конструкцией автосцепки.

Железные дороги стран восточной Европы, объединённые в ОСЖД (Организация сотрудничества железных дорог) выбрали полный переход на автоматическую сцепку, совместимую с советской сцепкой.

МСЖД принял решение в 1961 г., что европейские вагоны также должны беспрепятственно сцепляться с вагонами, оборудованными русскими автосцепками, без использования каких-либо дополнительных приспособлений. В конечном итоге, МСЖД и ОСЖД разработали единое техническое задание на проектирование унифицированной автосцепки.

Бюро по исследования и испытаниям Office de Recherches el d’Essais (ORE) в 1963 г. организовало в Вильнёв-Сен-Жорж (Villeneuve-St-Georges) масштабную программу испытаний с проведением конкурса, в котором, в частности, приняли участие Deutsche Bahn и SNCF, оснастившее 60 вагонов автоматическими сцепками 3-х типов.

Автосцепка SNCF TGV.

Реализация на практике идеи полностью автоматической сцепки на примере TGV. Кроме непосредственно автоматической сцепки (разработанной на базе сцепки Шарфенберга), оборудованной ударно-тяговым прибором, комплексно решена проблема соединения пневматических и электрических магистралей. Таким образом, то, о чём раньше мечтали американские инженеры, стало реальностью.

Но, поскольку RGCF (Revue Générale des Chemins de Fer) на своих страницах продолжает и сегодня уделять внимание этой проблеме, преждевременно говорить, что она полностью решена.

Другим важным аспектом проблемы внедрения автосцепки является её гуманитарное значение – автосцепка должна была повысить уровень безопасности труда железнодорожников.

Инструкция по технике безопасности 1935 года (Франция)

Инструкция по технике безопасности для сцепщиков SNCF от 1950 года.

Отечественные автосцепные устройства

В 1931 году в Институте реконструкции тяги НКПС из четырех разработанных институтом вариантов автосцепок было решено испытать вариант №3, получивший марку ИРТ-3, созданный изобретателями И.Н.Новиковым, В.Г.Головановым, В.А.Шашковым и А.Ф.Пуховым под руководством известного специалиста, профессора В.Ф.Егорченко. Позже эта автосцепка получила серию СА-3 (советская автосцепка, вариант 3).

Общий вид автосцепки СА-3:

1 – хвостовик корпуса; 2 – ударный упор; 3 – замкодержатель; 4 – зев; 5 – большой зуб; 6 – малый зуб; 7 – замок; 8 – валик подъемника расцепного привода; а – положение перед сцеплением; б – сцепное положение; в – положение расцепа

Автоматическая сцепка СА-3 имеет следующие преимущества:

— полная автоматичность сцепления;

— больший, по сравнению с американской сцепкой, захват сцепления, составляющий в горизонтальной плоскости 175 мм в обе стороны от оси, а в вертикальной – 150 мм;

— повышенная прочность и износоустойчивость;

— возможность установки автосцепки в выключенное положение, когда, например, локомотив-толкач не сцепляется с вагоном;

— возможность выполнения расцепа локомотива с вагоном непосредственно с пульта машиниста;

— наличие визуального контроля выполненного расцепления двух автосцепок с помощью сигнального отростка красного цвета.

Исторически сложившееся использование однотипной сцепки в грузовых и пассажирских поездах объясняется предъявляемыми требованиями по их сцепляемости между собой, обусловленными, в первую очередь, задачами выполнения воинских перевозок и режимом транспортировки одиночных пассажирских вагонов и их сцепов в грузовых поездах.

Автосцепка СА-3 на цистерне

Наряду с преимуществами использования однотипной сцепки применение автосцепки СА-3 на пассажирских вагонах имеет существенные недостатки, вследствие значительного различия в условиях эксплуатации. В частности, меньшая жесткость рессорного комплекта у пассажирских вагонов обуславливает большие относительные перемещения и, соответственно, интенсивные износы смежных сцепок, возможность саморасцепов при самопроизвольном выключении предохранителя от саморасцепа (вследствие воздействия на него вертикальных ускорений), а также высокий уровень шума при движении поезда из-за постоянных ударов нежесткой автосцепки о центрирующую балочку.

Эти недостатки обусловили неперспективность применения на пассажирском подвижном составе автосцепки СА-3 нежесткого типа (т.е. допускающего в сцепленном состоянии относительные вертикальные перемещения сцепок в контуре зацепления). Вследствие этого, наиболее целесообразными решениями в последние годы признаны следующие направления.

Пассажирские вагоны поездов с локомотивной тягой (кроме разрабатываемых в настоящее время поездов постоянного формирования), должны обеспечить возможность совместной эксплуатации с вагонами эксплуатационного парка ОАО «РЖД», т.е. оборудоваться автосцепкой с контуром зацепления по ГОСТ 21447 и рассчитываться на нагрузки в соответствии с нормами расчета вагонов.

Для того чтобы удовлетворить данные требования и исключить недостатки, присущие стандартной автосцепке СА-3, ВНИИЖТом совместно с Тверским вагоностроительным заводом разработана автосцепка жесткого типа, которая не допускает в сцепленном состоянии относительных вертикальных перемещений сцепок. Механизм сцепления, разработанный ВНИИЖТом и Уралвагонзаводом, также отличается от типового.

Автосцепка СА-3 жесткого типа обеспечивает следующие преимущества по сравнению с типовой автосцепкой СА-3:

— исключение возможности саморасцепов, так как при действии продольного ускорения, уводящего замок внутрь кармана, блокировочное плечо предохранителя прижимается вниз к замку ниже ступеньки, а усилие пружины, кроме того, препятствует уходу замка внутрь;

— увеличение межремонтного срока эксплуатации, благодаря исключению взаимного относительного перемещения автосцепок по контуру зацепления и, следовательно, снижению его износа;

— значительное уменьшение шума от автосцепки, возникающего при движении поезда от ударов хвостовика автосцепки о жесткую центрирующую балочку, благодаря использованию эластичности центрирующего устройства.

Эта автосцепка также обеспечивает повышение безопасности движения поездов, благодаря использованию разработанного ВНИИЖТом усовершенствованного расцепного привода, вместо типового, имеющего следующий недостаток. При нештатных ситуациях, таких, как выпадение клина тягового хомута или обрыв автосцепки, она повисает на направляющем роге (или ограничителе вертикальных перемещений) сцепленной с ней автосцепки до момента натяжения расцепной цепи, после чего цепь поворачивает валик подъемника, происходит расцепление, и автосцепка падает на путь, что может привести к сходу или крушению.

Указанная автосцепка жесткого типа сцепляется с типовой автосцепкой СА-3, взаимозаменяема с ней и может устанавливаться на пассажирские вагоны эксплуатационного парка при проведении плановых видов ремонта.

ВНИИТрансмаш и ВНИИЖТ разработали принципиально новое облегченное автосцепное устройство БСУ-1. Оно обеспечивает полную автоматическую выборку зазоров в контуре зацепления, не имеет их в шарнирном узле. Новая автосцепка обеспечивает ряд преимуществ:

— улучшает продольную динамику поезда;

— не требует применения буферов для выборки зазоров;

— значительно сокращает габариты и массу устройства;

— позволяет оснащать сцепку автосоединителем магистралей.

Беззазорное сцепное устройство БСУ-1:

1 – направляющий элемент; 2 – корпус сцепки; 3 – замок; 4– поглощающий аппарат;

5 – аварийный амортизатор; 6 – сферический шарнир; 7 – центрирующее устройство;

8, 9 – автосоединители электрических и воздушных магистралей

При аварийном соударении поездов сцепка автоматически убирается в подвагонное пространство, а энергию удара поглощает жертвенная зона кузова – тамбур, который в поездах дальнего сообщения является наименее заполненным.

Проведенные испытания и анализ параметров показали, что это автосцепное устройство может быть перспективным не только для высокоскоростного, но и для других видов специализированного пассажирского подвижного состава (экипажи которого не предназначены для эксплуатации в одном поезде с вагонами эксплуатационного парка, оборудованными типовой автосцепкой СА-3). Поэтому организации, разрабатывающие новые виды пассажирского подвижного состава, выразили готовность применять автосцепное устройство такого типа на создаваемом перспективном пассажирском подвижном составе.

Однако требования к автосцепному устройству, предъявляемые разными видами подвижного состава (поезд с локомотивной тягой, высокоскоростной поезд и моторвагонный подвижной состав), также значительно различаются между собой. Все это привело к появлению целого ряда конструкций беззазорных сцепных устройств (БСУ). Они разрабатывались по действующим нормативам и требованиям конкретного вида подвижного состава. Стало необходимым обеспечить максимальную унификацию узлов и деталей всех разновидностей разрабатываемых вариантов устройства для облегчения их обслуживания, ремонта и эксплуатации и, в первую очередь, обязательную непосредственную сцепляемость автосцепок всех вариантов между собой. Для этой цели был разработан отраслевой стандарт 32.193-2002 «Устройства сцепные беззазорные пассажирских поездов локомотивной тяги и моторвагонного подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм». Цель данного норматива – унифицировать основные узлы ещё на этапе разработки конструкторской документации. В нем указаны формы и размеры поверхностей, обеспечивающих взаимную сцепляемость и взаимозаменяемость.

Уже созданы четыре варианта БСУ. На базе основных технических решений сцепного устройства БСУ-1, создана конструкция БСУ-2 – для вагона поезда постоянного формирования, разрабатываемого ПКБВ «Магистраль» и его модификация БСУ-2Д – для электропоезда ЭД4М (ОАО «ДМЗ» и НПО Транспортного машиностроения). Основные их отличия от сцепки БСУ-1 следующие:

— повышение прочности сцепки в соответствии с более высокими нормативными нагрузками;

— обеспечение доступа к обслуживанию и осмотру сцепки с боковых сторон вагона.

Беззазорное сцепное устройство БСУ-2:

1 – корпус сцепки и поглощающего аппарата; 2– установочная плита для крепления на раме вагона; 3 – центрирующие устройство; 4 – винтовой механизм

Вследствие того, что на пригородном подвижном составе тамбур – наиболее заполненная зона и его нельзя использовать в качестве жертвенного элемента, из состава сцепного устройства исключен длинноходовой аварийный амортизатор.

Для повышения прочности на корпусе автосцепки вместо одного замка сверху (как на БСУ-1), выполнены два – с боковых сторон. Кроме повышения прочности, такое расположение замков позволяет расцеплять сцепки с любой стороны вагона. В дальнейшем такое расположение замков стало стандартным и регламентировано разработанным ОСТ 32.193-2002.

Для одновременного выведения двух замков из отверстий направляющего элемента смежной сцепки в момент расцепления при воздействии с любой стороны вагона разработан специальный винтовой (талрепный) механизм.

В то же время, выпуск двух конструкций рамы вагонов на одном предприятии, в зависимости от устанавливаемой автосцепки, не является экономически оправданным. Именно для таких случаев предназначены модели БСУ-3 и БСУ-4, которые устанавливают на типовую раму в соответствии с ГОСТ 3475-81.

Первой по широкому использованию конструкцией беззазорного сцепного устройства является БСУ-4, разработанное для применения на электропоездах, капитально ремонтируемых с продлением срока службы. Ею оснащали все электропоезда ЭМ2И, ЭМ4 «Спутник» и ЭМ2, начиная с 29-го состава.

Конструкция беззазорного сцепного устройства БСУ-4:

1 – головка сцепки; 2 – автоматические замки; 3 – хвостовик сцепки; 4 – маятниковые подвески; 5 – шарнирный узел; 6 – тяговый хомут; 7 – амортизатор; 8 – упорная плита;

9 – поглощающий аппарат; 10 – винтовой механизм расцепления; 11 – центрирующая балочка; 12 – направляющий конус; 13 – ручной замок

Беззазорное сцепное устройство БСУ-4

Особенности конструкции этого устройства определяются следующими причинами. Многие узлы и детали автосцепного устройства вагонов, проходящих капитальный ремонт с продлением срока службы, полностью отвечают требованиям действующих инструкций и могут быть сохранены для дальнейшей эксплуатации. При этом требования к цене устройства становятся более жесткими, так как ее доля в стоимости ремонта больше, чем при строительстве нового вагона.

Автосцепное устройство БСУ-3 разработано для использования на вновь строящихся вагонах поездов постоянного формирования (в том числе скоростных) производства ОАО «Тверской вагоноремонтный завод» (ТВЗ). Оно устанавливается на вагоны с типовой рамой, что наиболее эффективно при массовом производстве пассажирских вагонов нескольких модификаций, в частности, на ТВЗ. При необходимости БСУ-3 можно заменить типовым автосцепным устройством СА-3 на вагоностроительном или вагоноремонтном предприятии.

Федеральной программой по созданию грузового подвижного состава нового поколения предусмотрено создание автосцепки полужесткого типа с новым механизмом сцепления, удовлетворяющей «Техническим требованиям на разработку автосцепного устройства грузовых вагонов нового поколения» № ЦВА-10/31-99, утвержденными ЦВМПС 25.06.99 г.

Работы по созданию перспективной автосцепки для грузовых вагонов проводятся ВНИИЖТом совместно с ГПО «Уралвагонзавод» в течение ряда лет.

Испытания опытных автосцепок показали, что новый механизм обеспечивает безотказное выполнение всех рабочих процессов, как при взаимодействии друг с другом, так и при сцеплении с серийной автосцепкой СА-3.

Разрабатываемая автосцепка полужесткого типа с новым механизмом сцепления позволит:

— исключить возможность саморасцепов и повреждение механизма сцепления из-за опережения включения предохранителя,

— обеспечить динамическую стабильность механизма,

— повысить прочность зоны перехода от головы к хвостовику корпуса на 5-10 %, а также в зоне перемычки хвостовика,

— иметь меньшую массу (на 10%) за счет уменьшения размеров головной части корпуса сцепки по вертикали,

— обеспечить сцепление вагонов с разностью между продольными осями автосцепок до 140 мм перед сцеплением и движение вагонов в поезде с разностью не более 100 мм,

— исключить падение автосцепки на путь при обрыве,

— автоматически соединять тормозные рукава при сцеплении вагонов.

Впервые после 1930-х годов проводятся работы по созданию перспективной конструкции автосцепки (проект УВЗ № 572.00.000), получившей название СА-4. Указанная автосцепка устраняет недостатки автосцепки СА-3 за счет:

— повышения надежности работы механизма сцепления (устранение саморасцепов);

— усиления наиболее нагруженных сечений, исключающих изломы в эксплуатации;

— исключения перестановок вагонов при формировании поездов из-за превышения разницы более 100 мм между продольными осями автосцепок;

— более простой конструкции деталей механизма;

— исключения случаев забуферения вагонов за счет увеличения бокового захвата автосцепки до 220 мм вместо 175 мм у автосцепки СА-3;

— исключения падения автосцепки на путь в случае её обрыва или неправильного крепления на вагоне;

— увеличения межремонтного пробега из-за упрочнения изнашиваемых поверхностей износостойкой наплавкой.

СА-4 обеспечивает также возможность постановки автосоединителя тормозной магистрали. Автосцепки этого типа проходят испытания на вагонах и маневровом локомотиве с 2002 года без существенных замечаний.

Автосцепное устройство СА-4

Источник