System modułowy sprzęgów - głowice

W poprzednim artykule przedstawiliśmy koncepcję modułową sprzęgów czołowych  i międzywagonowych oraz zalety ich stosowania (link do poprzedniego artykułu). Modułowa budowa sprzęgów firmy Dellner opiera się na czterech modułach podstawowych i dziesięciu uzupełniających. Moduły podstawowe tworzą rdzeń sprzęgu, a moduły dodatkowe uzupełniają i rozbudowują jego funkcjonalność.

Do pierwszej grupy należą: głowica sprzęgu, część centralna, wspornik mocujący i klamra spinająca. W dzisiejszym artykule zaprezentujemy pierwszy z modułów podstawowych - głowice. Przedstawimy ich rodzaje, skupiając się na tych stanowiących część systemu modułowego oraz omówimy także typy głowic, które ze względu na specyficzne wymagania lub budowę sprzęgu, są uznawane jako rozwiązania specjalne.

Typ zastosowanej głowicy jest definiowany umiejscowieniem sprzęgu na pojeździe - czołowy lub międzywagonowy-  i rodzajem planowanego połączenia (trwałe lub rozłączne).

1. GŁOWICE SPRZĘGÓW CZOŁOWYCH

Podstawową funkcją sprzęgów czołowych jest możliwość szybkiego lub częstego łączenia/rozłączania pojazdów szynowych, dzięki zastosowaniu głowic automatycznych lub półautomatycznych. W pierwszym przypadku proces zarówno sprzęgania, jak i rozprzęgania odbywa się bez udziału personelu, w drugim przypadku automatyczne jest tylko sprzęganie, a rozprzęganie wykonywane jest ręcznie.

Kategoryzacja pojazdów szynowych (np. wg normy EN 12663) definiuje wartości obciążeń, na które projektuje się dany pojazd. Te same wymagania dotyczą systemu połączeń pomiędzy członami czy wagonami pociągu- sprzęgów. Podział jest ogólny, co sprawia, że do każdej kategorii można przypisać kilka rodzajów głowic. W przypadku lekkich pojazdów szynowych (np. tramwajów) odpowiednie są głowice typu Alberta lub głowice zatrzaskowe typu 25, 30, 330 lub 430. Do pojazdów cięższych (np. metro) można zastosować głowice  typu 35 lub 330. Z kolei do pociągów regionalnych, międzymiastowych lub KDP (Kolei Dużych Prędkości) stosowane są głowice typu 10, 12, AAR lub SA-3.


Poza zróżnicowaniem wynikającym z poziomu sił, na które zostały zaprojektowane głowice, przy wyborze głowic bierzemy pod uwagę także następujące aspekty:

- rodzaj mechanizmu łączącego w głowicach- najbardziej popularny jest mechanizm zatrzaskowy, zamek poprzeczny, mechanizm przegubowy „knuckle”. Jest to ważne ze względu na kompatybilność z istniejącą flotą.

- rozmiar głowicy w kontekście zastosowania na danym typie pojazdu – w przypadku tramwajów z mechanizmem pokrywy przedniej i/lub zderzakami, preferowane są
głowice małe i lekkie np.  głowice Alberta lub automatyczne typu 25, 30, 330 lub 430. Sprzęgi na tych pojazdach są składane, co determinuje ograniczoną przestrzeń dla głowicy.

- narodowe normy definiujące konkretne typy głowic dopuszczonych do zastosowania w danych krajach czy regionach – np. głowica typu AAR jest powszechnie stosowana w Stanach Zjednoczonych (FRA/APTA) , Tightlock Type H w Indiach, SA-3 w Rosji (GOST 21447), a typ 10 w całej Europie (EN 16019).

Rozwiązania modułowe

Biorąc pod uwagę wieloletnie doświadczenie oparte na współpracy z klientami z całego świata, do systemu modułowego Dellner zakwalifikował głowice typu 10, 12, 35, 330 i 430.

Kluczowymi czynnikami definiującymi włączenie danego typu głowicy do systemu modułowego jest jej uniwersalność stosowania na pojazdach różnego typu i wielu rynkach oraz możliwość rozszerzenia funkcjonalności sprzęgu poprzez dołożenie modułów do głowicy (np. sprzęg elektryczny, zawory pneumatyczne, itp.).

Zasada działania wszystkich głowic modułowych jest oparta na mechanizmie zatrzaskowym jedno- lub dwu-pozycyjnym. Głowice 1-pozycyjne, charakteryzuje to samo położenie
mechanizmu w obu stanach: rozprzęgniętym i sprzęgniętym, czyli mechanizm obraca się tylko w trakcie procesu sprzęgania lub rozprzęgania. Wśród nich możemy wymienić głowice typu 12, 330 czy 430.

Poniżej przedstawiono budowę głowicy zatrzaskowej z mechanizmem 1-pozycyjnym.


Głowice 2-pozycyjne są wyposażone w dodatkowy układ zatrzaskowy, dzięki któremu mechanizm sprzęgania może przyjmować dwa ustalone stany: rozprzęgnięty (gotowy do sprzęgnięcia) oraz sprzęgnięty. Do głowic tego rodzaju należą między innymi typy: 10, 35.

Głowice z mechanizmem zatrzaskowym są najbardziej rozpowszechnionym typem w Europie. Głowica typu 10 jest również zdefiniowana przez normę EN16019 oraz jest składnikiem interoperacyjności (TSI).

Poniżej przedstawiono budowę głowicy zatrzaskowej z mechanizmem 2-pozycyjnym.



Rozwiązania specjalne i dedykowane

Portfolio Dellner oprócz głowic modułowych zawiera także rozwiązania specjalne, które dedykowane są konkretnym rynkom. Konstrukcje sprzęgów z tymi głowicami w ograniczonym zakresie podlegają modułowej koncepcji.

Sprzęgi najmniejsze i najlżejsze dedykowane do tramwajów, są wyposażone w głowice typu Alberta. Są to bardzo proste konstrukcje służące głównie jako sprzęgi ratunkowe. W przypadku nowych pojazdach coraz częściej zastępuje się je rozwiązaniami bazującymi na małych głowicach automatycznych z mechanizmem zatrzaskowym.

Głowice typu SA-3 są charakterystyczne dla rynku rosyjskiego i krajów sąsiadujących z Rosją. Ich geometria, a w szczególności ukształtowanie obszaru styczności/przylegania głowic musi być zgodna z rosyjską normą GOST 21447. Sprzęganie pojazdów wyposażonych w sprzęgi z tego typu głowicami następuje automatycznie, czyli bez udziału operatora (pomijając potrzebę ręcznego połączenia przewodów powietrznych). Rozprzęganie w większości rozwiązań wymaga obsługi personelu, co definiuje taki sprzęg jako półautomatyczny.


Sprzęgi z głowicami opartymi na konstrukcji Janney-a (AAR, Tightlock), występują w Ameryce Północnej, Indiach oraz Wielkiej Brytanii. Najczęściej stosowanym rodzajem głowic w przypadku pociągów pasażerskich jest głowica Tightlock typ H, w której prawie całkowicie zredukowano przerwę pomiędzy sprzęgniętymi głowicami oraz wyeliminowano możliwość ich przemieszczania się w płaszczyźnie pionowej.

Głowice BSI, Georg Fischer, N-type itp. również traktuje się jako rozwiązania specjalne. Zostały maksymalnie zaadaptowane do wymagań systemu modułowego przez co bardzo dobrze współpracują z jego składnikami.

2. GŁOWICE SPRZĘGÓW MIĘDZYWAGONOWYCH

Wśród połączeń międzywagonowych wyróżniamy tylko rozwiązania modułowe: połączenie kołnierzowe za pomocą klamry spinającej oraz połączenie wykorzystujące śrubę oczkową.

Połączenie kołnierzowe jest zintegrowane z elementami części centralnej (buforami gazowo-hydraulicznymi, rurami deformacyjnymi, rurami centralnymi - ustalającymi długość sprzęgu). W celu poprawnego połączenia sprzęgów i wzajemnego ustawienia łączonych głowic, stosuje się elementy naprowadzające.


Głowice wykorzystujące śruby oczkowe, są obecnie rozwiązaniem rzadziej stosowanym. Ich połączenie następuje poprzez odchylenie dużych śrub oczkowych, złączenie powierzchni czołowych głowic, a następnie wprowadzenie śrub w gniazda i ich skręcenie. Głowice te bardzo często funkcjonują jako moduły dodatkowo łączone z częścią centralną (wyjątkiem jest przypadek rury centralnej, która może zostać przyspawana do głowicy sprzęgu). Stosowane są tu mniejsze stożki naprowadzające, zintegrowane z głowicą sprzęgu.

W projektach, kiedy wymagane jest częste i szybkie rozłączanie składów, na sprzęgach międzywagonowych stosowane są głowice automatyczne z zaworami pneumatycznymi i sprzęgami elektrycznymi.

Adaptery

Ze względu na fakt istnienia różnych rodzajów głowic sprzęgów kolejowych, może pojawić się oczywiste pytanie o ich kompatybilność pomiędzy poszczególnymi typami, czy też wśród różnych producentów sprzęgów. W przypadku sprzęgów czołowych kompatybilność jest możliwa dzięki zastosowaniu odpowiednich adapterów, umożliwiających połączenie różnych typów sprzęgów włącznie z korekcją niejednakowej wysokości zamocowania nad poziomem szyn. W przypadku głowic sprzęgów kompatybilność rozwiązań pochodzących od różnych producentów powinna zostać wnikliwie sprawdzona. Znacznym uproszczeniem byłoby opracowanie uniwersalnego standardu obowiązującego wszystkich producentów. Aktualnie tylko głowica typu 10 została opisana przez europejski standard (norma EN 16019) i jest powszechnie promowana dla pociągów regionalnych, dalekobieżnych i kolei dużych prędkości.

Mówiąc o adapterach należy również podkreślić, że nie są to urządzenia zaprojektowane do przenoszenia identycznych obciążeń jak sprzęgi. Adaptery możemy podzielić na trzy grupy: awaryjne, holownicze oraz transportowe. Różnice pomiędzy tymi typami wynikają z ich konstrukcji oraz dopuszczalnych obciążeń.

Głowica jest jednym z elementów sprzęgu, który ze względu na konieczność zapewnienia bezpieczeństwa pasażerów i taboru, musi cechować się niezawodnością i wysoką jakością. Wybór odpowiedniego typu jest uwarunkowany wymaganiami technicznymi, preferencjami klienta oraz lokalnymi regulacjami. Różnorodność rozwiązań oferowanych przez firmę Dellner umożliwia dobór właściwego rodzaju dostosowanego do konkretnego pojazdu pod względem zarówno technicznym, jak i kosztowym.

Dellner, jako firma o ugruntowanej pozycji solidnego dostawcy systemów łączących pociągi i partnera biznesowego, który w sposób nowoczesny, niezawodny i bezpieczny łączy pociągi od 80 lat, może pomóc Państwu przy wyborze odpowiednich rozwiązań.

W następnym artykule przedstawimy kolejny moduł podstawowy- część centralną, na który już dzisiaj serdecznie zapraszamy.
W międzyczasie zapraszamy do kontaktu - plinfo@dellner.com.

Dellner jest obecny na polskim rynku od 1997 roku i odgrywa globalną kluczową rolę w projektowaniu sprzęgów, produkcji komponentów elektrycznych i mechanicznych oraz finalnym ich montażu. Poza tym, obsługuje klientów w zakresie sprzedaży produktów do nowych projektów oraz projektów na rynku posprzedażnym CEE. Dodatkowo Dellner Sp. z o.o. od 2012 prowadzi Centrum Serwisowe, które specjalizuje się w pracach renowacyjnych, przeglądach, naprawach, jak również produkcji części zamiennych do systemów sprzęgania, zarówno na potrzeby rynku lokalnego, jak i globalnie.