Европейская автоматическая сцепка

В грузовых перевозках исторически сложилась тенденция к формированию поездов большой длины из отдельных вагонов. Для передачи ударно-тяговых усилий в основном используется винтовая стяжка в сочетании с буферами, требующая ручного обслуживания и имеющая ряд недостатков. Из-за ее малой прочности передаваемая сила тяги и связанная с этими показателями длина состава ограничены. Неизбежны большие затраты ручного труда и времени, процесс сцепки происходит медленно. Воздушные и другие магистрали приходится соединять отдельно и тоже вручную. Процесс сцепки сопряжен с большой опасностью для обслуживающего персонала.

На многих железных дорогах мира автоматическую сцепку применяют уже давно. Например, на железных дорогах бывшего СССР тяжелая автосцепка рассчитана на бульшие тяговые усилия, чем винтовая стяжка, но при этом все магистрали соединяются вручную.

Внедрение автосцепки на железных дорогах Европы крайне необходимо в связи с жесткой конкуренцией со стороны автомобильного и водного транспорта. Здесь, однако, существует проблема, общая для всех европейских дорог. Она связана с необходимостью разработки унифицированной автосцепки, которая может использоваться во всех странах Европы, поскольку их экономика и железнодорожные сети взаимосвязаны.

С начала нынешнего столетия были предприняты две серьезные попытки внедрения автоматической сцепки. В результате последней ударно-тяговая автосцепка (ZDK), конструкцией которой предусматривалось автоматическое соединение воздушной и электрической магистралей, была подготовлена к серийному выпуску. Однако в 80-е годы от нее отказались по следующим причинам: сцепка была слишком дорогой; на закупку автосцепок и переоборудование вагонов потребовались бы слишком большие капитальные вложения, поскольку возможности для длительной совместной эксплуатации вагонов с разными системами сцепки найти не удалось.

В настоящее время DBAG и железные дороги других стран вернулись к вопросу о внедрении автосцепки, чтобы повысить привлекательность железнодорожного транспорта для клиентуры и увеличить его долю на рынке грузовых перевозок.

При поддержке DBAG и фирмы Knorr-Bremse, Мюнхен, Европейский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ERRI) изучил заново все предварительные условия внедрения в Европе автоматической сцепки. В результате анализа были приняты следующие требования:

• низкие и распределенные на длительный период времени затраты на создание новой автосцепки и ее внедрение;
• использование в новой конструкции автосцепки как можно большего числа деталей существующих ударно-тяговых приборов, совместимость с винтовой стяжкой при соблюдении определенных приемлемых условий;
• возможность дальнейшего усовершенствования, небольшая масса, автоматическое соединение тормозной магистрали, перспектива автоматического соединения второй воздушной магистрали и электрических (силовой и схемы управления).

Для выполнения этих требований перспективной представляется только автоматическая тяговая сцепка типа Z-AK со встроенным узлом смешанной сцепки, допускающей соединение с винтовой стяжкой. Эта сцепка заменяет только винтовую стяжку, а буфера и тяговая пружина в большинстве случаев остаются. Стоимость сцепки Z-AK составит около 30 % стоимости ZDK. Срок окупаемости затрат на переоборудование вагонов, согласно данным ERRI, составит 8 лет.

Автосцепка Z-AK предоставляет почти те же возможности для автоматизации и рационализации грузовых перевозок, что и ZDK МСЖД. Благодаря сохранению буферов к ней предъявляются особые конструктивные требования.

Автосцепка обеспечивает следующие функции:

• автоматическое сцепление вагонов;
• расцепление вагонов вручную;
• автоматическое сцепление и ручное расцепление в кривых малого радиуса, для чего требуется перестановка вручную в положение "Длинная";
• автоматическое переключение в положение "Короткая", при этом выбираются зазоры между буферами, которые должны быть исключены при движении;
• предварительную ручную расцепку вагонов, надвигаемых на горку;
• ручную установку в буферный режим.

Тяговая автосцепка должна устранить недостатки, присущие винтовой стяжке: при неизменной численности персонала сделать его работу более легкой и безопасной, значительно ускорить выполнение всех операций, создать условия для рационального автоматического формирования и расформирования поездов. Кроме того, новая сцепка должна обеспечивать совместную работу с винтовой стяжкой, автоматически сцеплять и расцеплять воздушную, а в перспективе и электрическую магистраль, передавать значительно бульшие тяговые силы, чем винтовая стяжка.

Строго говоря, речь идет о полуавтоматической сцепке, поскольку в настоящий момент часть операций нужно выполнять вручную. Однако в перспективе и они будут переведены на дистанционное управление, что позволит полностью автоматизировать все процессы при формировании поездов. Большое внимание уделяется работам над сцепкой с соединением электромагистрали.

В 1989 г. Государственные железные дороги Германии (в то время DB) совместно с фирмой Knorr при поддержке Федерального министерства научных исследований и технологий на основе этих требований начали разработку тяговой автоматической сцепки и изготовили более 100 опытных образцов для испытаний. В этот проект было инвестировано около 30 млн. нем. марок. Расчеты показали, что при крупносерийном производстве стоимость одной сцепки не должна превысить 2000 нем. марок (уровень цен 1996 г.).

В мае 1995 г. МСЖД разработал Документ 528-2VE "Технические условия на автоматическую тяговую сцепку Z-AK", который содержал требование об обязательных испытаниях новой конструкции автосцепки на испытательных стендах, в вагонах, группах вагонов и поездах. Были предусмотрены и дополнительные испытания, которые могут проводить отдельные железные дороги.

В программу включены следующие виды испытаний: прочностные (статические и динамические); механические для изучения захватного действия сцепного устройства; климатические в зимних условиях и в камере искусственного климата на станции Вена-Арсенал, а также в естественных условиях в Средней Швеции. Помимо этого исследовали процессы сцепления - расцепления, проверялась износостойкость. Большое внимание было уделено вопросам техники безопасности. После этого сцепка в течение года находилась в опытной эксплуатации.

Анализ и оценку результатов испытаний проводили в январе 1997 г., а в 1998 г. принято решение о международной сертификации. Для организации серийного производства потребуется 1,5 - 2 года.