I

G 1

71

2 r

 

20

12

-09

  S

2/W

A 1

00

0  

Изо

бр

ажен

ия и

раз

мер

ы м

огу

т не

со

впад

ать

с р

еаль

ным

и из

дел

иям

и.

Voith Turbo Scharfenberg GmbH & Co. KGGottfried-Linke-Straße 20538239 Salzgitter, GermanyTel +49 5341 21-02Fax +49 5341 21-4202scharfenberg-systems@voith.comvoith.de

Сцепление и защита. Сцепные устройства и системы для передней части состава

32

Voith Turbo Scharfenberg – системы для большей безопасности Качество и безопасность — вот основные принципы, которых придерживаются в компании Voith Turbo Scharfenberg. Более 100 лет назад, в 1903 году, Карл Шарфенберг начал работу над созданием своей полностью автоматической сцепки.

1 Карл Шарфенберг.

Модульная конструкция сцепки Шарфенберга

1

История успеха - основные этапы

1903 Карл Шарфенберг изобретает автоматическую

сцепку Scharfenberg и получает германский

государственный патент.

1921 Создание акционерного общества Scharfenberg-

kupplung в Берлине.

1925 Внедрение автоматической сцепки Scharfenberg

на скоростной железной дороге в Берлине и

эстакадной железной дороге в Гамбурге.

1957 Общество с ограниченной ответственностью

Scharfenbergkupplung становится предприятием

группы Salzgitter.

1998 Cоздание компании Voith Turbo Scharfenberg

GmbH & Co. KG.

2002 Kомпания становится поставщиком законченных

решений в области поглощения энергии для пе-

редней части поезда, включая комплексные сис-

темы для передней части и передних крышек;

шарниры; системы автоматического сцепления

на базе сцепок типа AAR вместе с электро-

соединительными и пневматическими муфтами.

Автоматические сцепки Scharfenberg типа 10

были приняты в качестве стандарта для

высокоскоростных поездов.

2006 Mодульная головка сцепки One4;

энергопоглощающие шарниры;

модульные переходные сцепки.

2008 Новые концепции передачи данных; запуск

собственного производства компонентов из

стеклопластика.

2010 Головы поездов серии Galea, изготовленные из

волокнистых композитных материалов, пред-

ставляют собой новую концепцию поглощения

энергии для передней части поезда; переходные

сцпеки из углеродного волокна; новые устрой-

ства для защиты при столкновениях

2012 использование концепции Galea в качестве

технологической площадки для внедрения

волокнистых композитных материалов

Благодаря постоянной оптимизации технических ха-

рактеристик автоматической сцепки, Scharfenberg се-

годня являются одной из наиболее распространенных

систем сцепки для железнодорожного транспорта. На

сегодняшний день установлено более 500000 подобных

систем. Они находят свое применение в самых различных

транспортных средствах — от трамваев до высокоскорост-

ных поездов, что свидетельствует о высоком доверии

клиентов к продукции компании Voith Turbo Scharfenberg.

Системные решения, предлагаемые компанией

Voith Turbo Scharfenberg, включают в себя системы

поглощения энергии в передней части поезда, в том

числе кинематические системы и электронные системы

управления. Независимо от типа транспортного средства

— легкорельсовые или монорельсовые железные

дороги, метро, региональные железные дороги или

высокоскоростные поезда — продукция компании Voith

Turbo Scharfenberg всегда является наилучшим решением

для данного приложения оптимизированным с учетом

условий эксплуатации. В лучших традициях компании

Scharfenberg мы всегда находимся на шаг впереди,

неизменно руководствуясь принципами обеспечения

безопасности пассажиров и транспорта.Концептуальное решение Galea изготовлено из волокнистых композитных материалов

54

Безопасность прежде всего. Системы поглощения энергии от передней части до шарниров.

Сцепки для головной части

Стр. 6 Типы сцепок

Стр. 18 Модульная конструкция

Стр. 20 Головка сцепки

Стр. 22 Концепции передачи данных

Стр. 26 Поглощение энергии (сцепная штанга)

Стр. 28 Плечо

Система головной части

Стр. 16 Обеспечение безопасности для

изделий других производителей

Стр. 38 Концептуальное решение Galea для

головы поезда

Стр. 42 Примеры систем головной части для

высокоскоростных поездов

Соединения между вагонами

Стр. 30 Короткие сцепки

Стр. 32 Шарниры

Стр. 34 Буферные устройства и

решения для защиты при

столкновении

Силовые узлы для широко-колейных железных дорог и высокоскоростных поездов – сцепки типа 10

76

Автоматические сцепки Scharfenberg типа 10 отличаются

чрезвычайно высокой прочностью и большой зоной

захвата как по горизонтали, так и по вертикали. В 2002

году этот тип был принят в качестве стандарта для

высокоскоростных поездов и на данный момент включен

в Технические спецификации эксплуатационной

совместимости (TSI).

Данный тип сцепки применяется практически на всех

государственных железных дорогах и на многих

высокоскоростных поездах, например в Германии (ICE),

Франции (TGV), Испании (поезда AVE) и Китае (серия

CRH).

Автоматическая сцепка типа 10 с боковым расположением электрических разъемов и устройством установки в среднее

положение, далее установлена деформационная труба

1 Дизельный высокоскоростной поезд VLocity, Австралия.

2 Электропоезд Pesa Elf, Польша.

3 Высокоскоростной поезд Velaro CN, КНР.

4 Низкорамный моторвагонный поезд FLIRT Eurobahn, Европа.

• Прочность:

на сжатие: 1500 кН (до 2000 кН)

на растяжение: 1000 кН• соответствует нормам МСЖД для моторвагонных

поездов ширококолейной железной дороги.• Блокировка в двух положениях

Свойства сцепок типа 10

Автоматические сцепки устанавливаются на концах

поезда для автоматического и безопасного сцепления

и расцепления вагонов, что позволяет быстро

формировать составы. В зависимости от сферы

применения и требуемых усилий используются

различные типы автоматических сцепок.

Автоматическая сцепка Scharfenberg

1 2 3 4

98

1 2

Узлы нагрузки для метро и электропоездов – тип 35

Сцепки типа 35, в основном, применяются в метро и

предназначены для полностью электрифицированных

поездов. Такие системы, в частности, используются в

Шанхае, Сингапуре, а также на городских железных

дорогах в Солт-Лейк-Сити и Эдмонтоне.

• Прочность:

на сжатие 1300 кН;

на растяжение: 850 кН• С захватным приспособлением для увеличения

области захвата.• Блокировка в двух положениях

Технические характеристики устройств типа 35

Автоматическая сцепка типа 35 с боковым расположением электрических разъемов и устройством установки в среднее положение

1 Метро в городе Нанкин, КНР.

2 Шанхай, линия метро 7, КНР.

3 Монорельсовая дорога в Мумбаи, Индия.

4 Метро в Дели, Индия.

Многоцелевые системы для городских и монорельсовых железных дорог – тип 330

Сцепки типа 330 предназначены, в первую очередь, для

метро и легкорельсовых железных дорог. Они

отличаются малыми размерами, обеспечивая при этом

высокую прочность, а также электросоединительные

муфты под головкой сцепки. Даже без использования

захватного приспособления эти устройства имеют

большую область захвата. В выдвижном или складном

исполнении их можно легко устанавливать под

передними крышками. Для сверхкомпактного трамвая

Avanto, который используется в Париже, были даже

разработаны сцепки с возможностью двойного

складывания.

• Прочность:

на сжатие - 800 кН

на растяжение - 600 кН• конструкция обеспечивает большую область захвата

даже без захватного приспособления

Свойства сцепок типа 330

Автоматическая сцепка типа 330 с нижним расположением электрических разъемов, деформационной трубой, пружин-ным шарниром из эластомера и устройством установки в среднее положение

3 4

1110

21

Автоматическая сцепка типа 140Автоматическая сцепка типа 55Автоматическая сцепка типа 430 со встроенными электросоединительными муфтами и пружинным шарниром из эластомера с упорным центрирующим устройством

Удобство даже в самых сложных условиях – тип 55 и 140

Для использования в промышленных условиях сцепки

должны обладать особой надежностью и

износостойкостью. Этим требованиям в наибольшей

степени соответствуют автоматические сцепки Scharfen-

berg типа 55 и 140. Эти типы сцепок, прежде всего,

чрезвычайно важны для обеспечения безопасности при

маневровых работах и автоматизированном

формировании поездов.

Сцепки типа 55 — для маневровых работ и

совместимости со сцепками Unimog

Эти маневровые сцепки, разработанные в соответствии

с рекомендациями UIC для тяговых крюков,

обеспечивают безопасность и рационализацию при

проведении маневровых работ. Все работы в данном

случае могут выполняться без привлечения персонала.

Устройства типа 55 могут автоматически сцепляться с

тяговыми крюками.

Данные устройства предназначены для эксплуатации в

сложных условиях, они обладают надежной

конструкцией, удобны в техническом обслуживании и не

требуют трудоемких процедур при его проведении, а

также отличаются высокой износостойкостью.

Сцепки типа 140 - для товарных вагонов и

промышленных железных дорог

Сцепки данного типа способны выдерживать

чрезвычайно высокие нагрузки при работе в самых

сложных условиях. Типичными областями их применения

являются вагоны для перевозки угля и руды, а также

сталелитейные и литейные производства.

Чтобы обеспечить возможность эксплуатации в самых

неблагоприятных условиях, была разработана

чрезвычайно надежная головка, которая обладает очень

высокой прочностью: на сжатие - до 2500 кН, на

растяжение - до 1500 кН)

Легкие устройства для легкорельсового транспорта – тип 430 и 530

Благодаря своим малым габаритам и малому весу

сцепки типа 430 и 530 производства компании Voith Tur-

bo Scharfenberg являются идеальным выбором для

низкорамных трамваев, монорельсовых дорог и

пассажирского маршрутного транспорта. В складном

исполнении их также можно устанавливать под

передними крышками. Устройства типа 430

устанавливаются на трамваи в Берлине и Куала-Лумпуре

(KL Rapid), а также используются на монорельсовых

дорогах в Сан-Паулу и финансовом районе King Abdul-

lah. Устройства типа 530 разрабатывались специально

для восточной части Германии, так как они должны быть

совместимы с широко распространенными здесь

сцепками TGL.

• Прочность:

на сжатие - 300 кН

на растяжение - 300 кН• малые размеры, небольшой вес• компактная конструкция без захватного

приспособления

Свойства сцепок типа 430/530

1 Монорельсовая дорога в Сан-Паулу, Бразилия (сцепка типа 430 и устройство защиты от выжимания с системой поглощения энергии).

2 Трамвай в Халле, Германия (сцепка типа 530).

12

Для маневровых работ и для буксировки. Переходные сцепкиАдаптеры или переходные сцепки используются в тех случаях, когда требуется соединить между собой сцепки различных типов и/или сцепки с различной высотой. При обычной эксплуатации необходимость в этом возникает редко, однако переходные сцепки часто необходимы при маневровых работах или при буксировке.

Модульные переходные сцепки

Для обычных переходных сцепок часто требуется

специальное исполнение, так как они должны точно

соответствовать форме головки сцепки, с которой будет

выполняться соединение, а также учитывать разность

высот сцепок.

В рамках модульной конструкции переходной сцепки

различные компоненты разделяются на две отдельных

головки, которые могут соединяться между собой

непосредственно, независимо от разности высот, и

адаптер, являющийся переходным элементом. Это

позволяет легко и с различными переходами соединять

любые головки сцепки в одну переходную сцепку.

Еще одно преимущество: отдельные компоненты

устанавливаются последовательно, благодаря чему на

каждый из них приходится лишь небольшая часть

общего веса.

Переходная сцепка из углепластикаПример переходных сцепок с соединительным элементом и без него

Адаптер из углепластика:

решение на основе высоких технологий

При столкновении или при маневровых работах

переходные сцепки должны устанавливаться лишь на

короткое время, при этом работы по установке должны

выполняться вручную. В идеальном варианте сцепки

должны быть легкими и при этом выдерживать высокие

нагрузки, которые могут возникать при буксировке

всего состава.

Для используемых сегодня стальных конструкций воз-

можности по уменьшению веса практически исчерпаны.

Чтобы обеспечить дальнейшее снижение веса, корпус

сцепки изготавливают из композиционных материалов

на основе углеродных волокон — данные материалы

обладают самыми высокими характеристиками и в

основном используются в авиационной промышлен-

ности. Вес сцепки в этом случае составляет 23 кг, и она

может устанавливаться одним человеком.

13

14 1515

Глобальная картина.Продукция других производителейБолее чем 100-летний опыт работы со сцепками Scharfenberg и системами на их основе позволяет нам выступать в роли компетентных специалистов и в отношении продукции других производителей, а также предлагать эффективные решения в области сцепных устройств и систем поглощения энергии.

Сцепка AAR

Сцепки AAR являются стандартными для моторных

вагонов на американском рынке. Они позволяют

переда-вать большие механические усилия и авто-

матизируют процесс сцепления. Из-за большого люфта

головки эти устройства обычно не оснащены под-

ключениями для пневматической и электрической

систем, однако их можно установить на дополнительном

кронштейне. Подробная информация по сцепкам AAR

приведена на стр. 14.

Сцепка Tomlinson

Сцепки Tomlinson также в основном используются на

американском рынке. Компания Voith Turbo Scharfenberg

разработала прототип сцепки, который объединяет

проверенные на практике системы поглощения энергии

и принцип сцепки Tomlinson. Эта сцепка обеспечивает

автоматическое соединение механических, электри-

ческих и пневматических компонентов.

Сцепка с клиновым фиксатором

Сцепки с клиновым фиксатором в основном исполь-

зуются на железных дорогах в Великобритании. В

автоматических сцепках данного типа для фиксации

устройства блокировки используется пневматический

привод.

Сцепка типа GF

Автоматические сцепки типа GF используются для мо-

торных вагонов в Бельгии и Швейцарии. При сцеплении

конус захватывается в отверстие смежной сцепки и

фиксируется в ней. Такие сцепки могут оснащаться

электросоединительными и пневматическими муфтами.

Сцепка типа GFСцепка с клиновым фиксаторомСцепка TomlinsonСцепка AAR

16 17

Обеспечение безопасности для изделий других производителейПример: управление энергией при столкновении для сцепок AAR. До настоящего времени производители и железнодорожные компании США основное внимание уделяли созданию массивных и прочных кузовов для вагонов. Однако, произо-шедшие в последние годы страшные аварии несколько изменили точку зрения: теперь приоритетом для повышения безопасности пассажиров является обеспе-чение поглощения энергии (Crash Energy Management). В Калифорнии введение в эксплуатацию новых поездов для линий SCRRA Metrolink было отложено до тех пор, пока не была обеспечена надежная защита пассажиров и оборудования. Поезда были успешно оснащены так называемыми системами управления энер-гией при столкновении (Crash Energy Management, CEM), технология которых разработана компанией Voith Turbo Scharfenberg. Сегодня доступна комплексная система защиты при столкновениях, которая соответствует новым требованиям по безопасности Федеральной ассоциации железных дорог (FRA).

Системы CEM

Системы управления энергией при столкновении ис-

пользуют несколько согласованных энергопоглощающих

элементов, которые интегрируются в конструкцию сцепки

и кузова вагона. Отдельные элементы сцеплены друг с

другом, благодаря чему при столкновении поглощается

максимально возможное количество энергии и

предотвращается выжимание вагонов.

Сцепка типа Push-BackСистема CEM (проект SMART) Боковые энергопоглощающие элементыУстройство защиты от выжимания

Принцип действия: 1. Этап – сцепка

Стандартная головка сцепки AAR оснащается самыми

современными энергопоглощающими элементами (сцепка

Push-back). Плечо выполняется на основе стандартных

пружинных механизмов сцепки AAR. В дополнение к

элементам для обратимого (реверсивного) преобразования

энергии также используются нереверсивные элементы на

основе деформационных труб. При столкновении сцепка

сдвигается в сторону плеча, благодаря чему поглощается

большее количество энергии.

2. Этап – защита от наползания

После того как головка сцепки AAR перемещается вниз

на определенное расстояние, устройства защиты от

наползания вступают в контакт между собой и препятству-

ют перемещению вагона в вертикальном направлении.

Расположенная сбоку от сцепки отдельная опорная

конструкция обеспечивает контролируемый характер по-

глощения энергии. Она содержит упорное центрирующее

устройство, которое под действием силы поворачивается,

обеспечивая опору для устройства защиты от выжимания.

3. Этап – боковые элементы для поглощения энергии

Над сцепкой всегда устанавливаются два боковых

энергопоглощающих элемента, которые интегрированы

в конструкцию вагона. Передние края этих элементов

соединяются с устройством защиты от наползания. Это

обеспечивает поглощение дополнительной энергии при

столкновении.

1

1 Поезд SCRRA Metrolink, Калифорния

• Сцепки Push-back AAR с упорным центрирующим

устройством• Боковые энергопоглощающие элементы• Устройство защиты от выжимания

Компоненты системы

1918

Преимущества модульной конструкцииГибкость и возможность настройки вкупе с надежностью и безопасностью яв-ляются основными требованиями, которые предъявляются к тяговым автосцеп-кам. Модульная конструкция, которая используется в сцепках Scharfenberg, а также различные типы сцепок — все это позволяет выбрать оптимальную сцепку для каждого приложения и области применения.

Стр. 20 Головка сцепкиСтр. 26 Поглощение энергии (сцепная штанга) Стр. 28 Плечо

Стр. 22 Передача данных и сигналов

Главный палец

Фиксирующее устройство(только для устройств с блокировкой в двух положениях)Натяжная пружина

Серьга сцепки

Крестовина

2120

Головка автосцепки –основной элемент конструкцииВсе функции, которые выполняет автосцепка, обеспечиваются благодаря головке сцепки. С ее помощью устанавливается соединение с другой сцепкой, а также обеспечивается соединение других систем — механических, пневматических или электрических.

Особая форма

Благодаря особой форме фронтальной панели, которая

использует воронку и конус, при сцеплении возникает

жесткое соединение с кинематическим замыканием,

что сводит к минимуму люфт сцепки. Увеличение

области захвата обеспечивается с помощью захватного

приспособления и боковых консолей. Благодаря этому

автоматическая сцепка способна работать даже при

наличии смещения в горизонтальной или вертикальной

плоскости, а также при угловом смещении, которое может

возникать при движении на поворотах или на подъемах.

Блокировка сцепки обеспечивает безопасность и

уменьшает износ

Сердцем практически каждой автоматической сцепки

Scharfenberg является устройство блокировки. Оно

состоит из вращающейся крестовины, ушка и натяжной

пружины. При сцеплении ушко сцепки входит в зацепление

с крестовиной смежной сцепки, причем обеспечивается

равновесие сил. Принцип действия прост и гениален, он

обеспечивает снижение износа и высочайший уровень

безопасности даже при работе в тяжелых условиях.

Компоненты устройства блокировки (блокировка в двух положениях)

One4 –идеальная модульная конструкцияГоловка сцепки One4 последовательно развивает модульный прин-цип: торцевая поверхность отделена от корпуса сцепки. Благодаря этому корпус превращается в стандартный элемент, а все особен-ности конкретной сцепки учитываются с помощью фронтальной панели. В конструкцию можно легко вносить необходимые измене-ния, не теряя совместимости с существующими системами.

Техническое обслуживание? Никаких проблем

Конструкция One4 обеспечивает значительные преиму-

щества, в особенности при ремонте и проведении тех-

нического обслуживания: после снятия фронтальной по-

верхности становятся доступными все внутренние детали

устройства блокировки, и их замена может выполняться

без использования специальных инструментов.

Стандартизованное обслуживание электросоединитель-

ных муфт и нагревательных элементов позволяет

значительно снизить расходы и время на проведение

ремонта и технического обслуживания.

One4 без фронтальной панели

Головка сцепки One 4: полностью модульная конструкция со съемной фронтальной панелью и стандартизированным обслуживанием электросоединительной муфты

Нагревательный элемент устанавливается в специальный паз

Стандартный кронштейн для установки электросоединительной муфты (боковая электросоединительная муфта)

2322

Электросоединительные муфты и системы управления сцепкой и передней крышкойСигналы управления, электропитание, а также передача данных и видеосигналов может осуществляться через электросоединитель-ные муфты, которые устанавливаются на головку сцепки. Если к этим контактам не подключены кабели, то они защищаются от попадания воды и грязи специальными заглушками. В системах управления сцепкой и передней крышкой используются микропро-цессоры, благодаря чему реализованы простые интерфейсы, с помощью которых можно осуществлять управление и диагностику для автосцепки, крышки головного люка и носовой части.

Варианты исполнения корпуса

Стандартизация используемых корпусов и интерфейсов

обеспечивает упрощение монтажа и оптимальное

согласование всех используемых компонентов.

В зависимости от количества необходимых контактов

и расположения электросоединительных муфт, могут

использоваться два стандартных корпуса с боковыми

электросоединительными муфтами, а также корпус, в

котором электросоединительные муфты располагаются

сверху или снизу. Стандартными модулями являются

держатель контактов, проводные соединения и ответный

разъем. Контакты можно легко заменить, а с помощью

ответного разъема можно легко подключиться к

электрической системе подвижного состава.

Три стандартных корпуса Система управления сцепкой и передней крышкой (показан корпус без крышки)

Управление

Другой задачей для электронной системы управления

сцепками и передней крышкой является обеспечение

оптимальной согласованности работы: она берет на се-

бя координированное управление соответствующими

исполнительными устройствами и предоставляет простые

интерфейсы для управления и диагностики. Эти интер-

фейсы используют небольшое количество сигналов, что

снижает затраты на кабельные соединения и уменьшает

требования к функциональности подвижного состава.

Надежная система управления сцепками и передней

крышкой может монтироваться под полом кузова или

непосредственно в носовой части поезда.

Также в качестве опции может устанавливаться разъем

для передачи данных в системы поезда. Для проведения

технического обслуживания в системе управления

сцепками имеется служебный интерфейс и используется

программное обеспечение, которое упрощает выполнение

технического обслуживания.

24 25

Повышение производительности без больших затратEthernet в сцепках: до настоящего времени расширение возмож-ностей передачи сигналов и данных через сцепку требовало высо-ких затрат, и при добавлении новых устройств этот процесс становился достаточно сложным. Система на основе Fast Ethernet, разработанная компанией Voith Turbo Scharfenberg, позволяет создать оптимальное решение для любого приложения — как при модернизации существующего устройства, так и при разработке новой системы.

Решение без электросоединительной муфты:

RadiConn

Бесконтактная система RadiConn разработана для работы

в условиях загрязнения, а также для минимизации работ

по техническому обслуживанию, в ней не требуется

непосредственное электрическое соединение с поездом.

Передача данных осуществляется при помощи радио-

передатчика с небольшой дальностью действия, который

может подключаться к электросоединительной муфте

или устанавливаться непосредственно в головку сцепки.

Благодаря этому RadiConn особенно интересна при

необходимости модернизации системы.

Модернизация с небольшими затратами:

система TLMТехнология на основе специального модема Train-Line-

Modem (TLM) использует уже существующие провода и

контакты электросоединительной муфты для передачи

данных при помощи специальных методов модуляции.

Благодаря данной технологии можно передавать сигналы

управления и рабочие сигналы, а также информацию

для подвижного состава, сигналы камер наблюдения или

прочие видеосигналы, не изменяя конструкцию сцепки.

Это понастоящему экономичное решение, предназ-

наченное для уже эксплуатируемых транспортных средств.

Решение для новых поездов:

QuatConn

Четырехполюсная система QuatConn представляет

собой систему, состоящую из штифтового и гнездового

соединений, которые должны интегрироваться с

электросоединительной муфтой. После подготовки

держателя контактов монтаж осуществляется обычным

способом. Данное решение предназначено только для

новых поездов.

Гигабитный штекер:

OctiConn

Система OctiConn функционирует аналогично системе

QuatConn, однако она обеспечивает более высокую

скорость передачи данных: до 1 гигабита в секунду.

OctiConnRadiConn QuatConn

2726

Деформационная труба

Деформационная труба преобразует энергию столкнове-

ния в энергию деформации. Благодаря максимальной

ударной вязкости деформационная труба способна погло-

щать энергию при сильных ударах, однако при этом сама

труба разрушается.

Хвостовик сцепки –улучшение безопасности за счет поглощения энергииСцепная штанга играет важную роль в обеспечении безопасности подвижного состава. В зависимости от особенностей применения, штанга может поглощать значительную часть энергии, передающейся на сцепку. Элементы для обратимо-го поглощения энергии, такие как буфер, обеспечивают надежность эксплуата-ции и способны поглощать энергию при незначительных столкновениях. Однако, при сильных столкновениях поглощение энергии обеспечивается за счет необратимых механизмов (связанных с разрушением), которые реализуются при помощи таких элементов поглощения, как деформационные трубы. При этом энергопоглощающие элементы всех сцепок в составе должны быть точно согласованы друг с другом.

Деформационная труба

• Определенное усилие срабатывания без пика усилия• Максимальная ударная вязкость с прямолинейной

характеристикой• Зависимость силы от перемещения может настраива-

ться в соответствии с требованиями данного

приложения

Характеристики

Газогидравлический демпфер

• Сила противодействия зависит от скорости• Система с предварительным напряжением для сил

растяжения и сжатия• Обычно используется совместно со сферическим

подшипником

Характеристики

Гидростатический демпфер

Газогидравлический демпфер

Совместно с фрикционно-пружинным устройством газoги-

дравлический цилиндр осуществляет обратимое преобра-

зование сил сжатия и растяжения. Также конструкция

демпфера может обеспечивать при перегрузке функцио-

нирование в качестве регенеративной деформационной

трубы. Для этого при превышении определенного уровня

силы открывается внутренний обходной канал (байпас).

Деформационная труба, устанавливаемая за сцепкой

Вариант, при котором деформационная труба устанав-

ливается за кронштейном подшипника, также может ком-

бинироваться с разрывным компонентом.

Если при столкновении превышается уровень поглощения

энергии, допустимый для данной сцепки, то включается

система защиты от перегрузки, и кронштейн подшипника с

почти постоянным усилием перемещается назад, смещая

деформационную трубу.

Плечо, за которым расположена деформационная труба

• линейно возрастающая характеристика• Система с предварительным напряжением для силы

сжатия• Обычно используется совместно с пружинным

шарниром из эластомера

Характеристики

Гидростатический демпфер

Гидростатический демпфер осуществяет регенеративное

преобразование энергии сил сжатия.

2928

Пружинный шарнир из эластомера и разрывный

пружинный шарнир из эластомера: переменное

демпфирование

Пружинный шарнир из эластомера представляет собой

кронштейн подшипника со встроенным противоударным

устройством. В исполнении с двумя или тремя резиновыми

элементами он обеспечивает поглощение энергии сил

сжатия и растяжения, причем его эффективность и вес

оптимальны для сферы применения.

В разрывной пружинный шарнир также устанавливается

устройство защиты от перегрузки. Если на устройство

воздействует сила, которая превышает предельное

значение, срезаются крепежные болты и сцепка

контролируемым образом перемещается через кронштейн

подшипника под кузов вагона.

Сочленение: устройство, которое соединяет сцепку с кузовомПлечо обеспечивает соединение с кузовом вагона. Входящие в его состав упругие компоненты обеспечивают соединение карданного типа со сцепкой и поглощают слабые удары. В зависимости от области применения, сочленение может оснащаться дополнительными элементами для поглощения энергии ударов и выравнивания приложенных сил.

• Высокое пружинящее и гасящее действие.• Износостойкая конструкция, не требующая

технического обслуживания• Компактная конструкция• Различные габаритные размеры в соответствии с

областью применения

Преимущества

3

Кронштейн подшипника

Кронштейн подшипника является самым простым типом

сочленения. Он соединяется со сцепной штангой при

помощи сферического подшипника, благодаря чему

обеспечивается свобода перемещения, как в карданном

подвесе.

В рамках дополнительной защиты от перегрузки за крон-

штейном подшипника устанавливается деформационная

труба. Если при столкновении превышается уровень

энергопоглощения, допустимый для данной сцепки, то

включается система защиты от перегрузки, и кронштейн

подшипника с почти постоянной силой перемещается

назад и смещает деформационную трубу. Подобно пру-

жинным шарнирам из эластомера, для кронштейна под-

шипника также может быть реализовано разрывное

решение.

Кольца и пружинные сочленения из эластомеров

Экономия пространства и большое плечо: плечи на основе

колец из эластомера в основном используются в тех слу-

чаях, когда место для монтажа очень мало. Резиновые

кольца устанавливаются с обeих сторон поверхности, на

которую монтируется устройство, и обеспечивают по-

глощение энергии сил сжатия и растяжения. Плавное на-

растание силы обеспечивает дополнительный комфорт

при движении.

Пружинные сочленения из эластомеров используют тот

же принцип, однако эластичные элементы имеют форму

многогранника. Благодаря этому автоматически обеспечи-

вается защита от вращения сцепки и гарантируется сво-

бода перемещения, как в карданном подвесе. Также для

данного типа плеча может использоваться разрывное

решение.

Пружинное сочленение из эластомераКронштейн подшипника со встроенным противоударным устройством, включая среднюю часть и упорное центрирующее устройство

Разрывный пружинный шарнир под действием перегрузки

Пружинный шарнир из эластомера под действием силы растяжения

Пружинный шарнир из эластомера под действием силы сжатия

Принцип действия пружинного шарнира из эластомера: нагрузка отсутствует

3130

Короткие сцепки с устройством защиты от выжимания

Впервые в истории использования коротких сцепок в

метро они используют функцию защиты от выжимания

вагонов. В отличие от обычных систем, короткие сцепки

данного типа начинают работать еще до того, как

возникает опасность выжимания. При этом занимаемая

площадь остается прежней.

Короткие сцепки

Короткая сцепка со встроенным устройством защиты от выжимания, предназначенная для метро

Короткая сцепка с разъемами для подключения электрической и пневматической системы, устройствами для поглощения энергии и опорным устройством (переходное устройство)

Принцип действия устройства защиты от выжимания

При столкновении подвижных составов в результате

действия продольных сил также возникает сила,

действующая в вертикальном направлении, которая может

привести к наползанию вагонов друг на друга. Это может

привести к сходу кузова вагона с поворотной тележки и

даже вызвать повреждение более мягких конструкций.

Устройство защиты от выжимания призвано воспре-

пятствовать этому. Принцип его действия является прос-

тым и в то же время чрезвычайно эффективным: нижний

конец хвостовика сцепки имеет специальную форму.

Когда реверсивный ход сцепки исчерпан, он упирается

в кронштейн подшипника, в результате чего возникает

момент, препятствующий выжиманию.

Оснащение подобных сцепок дополнительными

энергопоглощающими элементами (например,

деформационными трубами или гидростатическими

демпферами) позволяет удерживать приложенную силу на

контролируемом уровне и снизить кинетическую энергию

относительного движения вагонов.

Для обеспечения оптимальной безопасности

подвижного состава и пассажиров необходимо

обеспечить абсолютное согласование всех

соединительных элементов, используемых в

поезде. Только при соблюдении этого условия все

автоматические сцепки, система поглощения энергии

в головной части состава, а также короткие сцепки и

соединения между вагонами будут функционировать

эффективно в случае столкновения. При работе

в составе системы короткие сцепки служат для

увеличения энергопоглощения и препятствуют

выжиманию вагонов. Особенно эффективным является

объединение короткой сцепки с устройством защиты

от выжимания.

Устойчивость и безопасность межвагонных сочленений: короткие сцепки и плечи

Короткие сцепки обеспечивают постоянное и надежное

соединение промежуточных вагонов в составе поезда.

С этой целью обе половины короткой сцепки обычно

подключаются к соединительным муфтам. Благодаря

этому они при необходимости могут легко отсоединяться

друг от друга.

Характеристики короткой сцепки и являющихся частью ее

конструкции элементов, предназначенных для поглощения

энергии, должны быть согласованы с характеристиками

автоматического сцепного устройства. Благодаря этому

обеспечивается распределение воздействующих сил по

всей длине состава, что позволяет уменьшить требования

к прочности кузова отдельного вагона. Все это позволяет

снизить стоимость при сохранении уровня безопасности.

Точка контакта

crashF

crashF

crashF

Точка контакта

Принцип действия устройства защиты от выжимания

33

Шарниры всегда используются для соединения вагонов

в тех подвижных составах, которые оборудованы

поворотными тележками Якоба. Они служат для передачи

рабочего усилия между кузовами вагонов, обеспечивают

одинаковый угол поворота и поглощают энергию при

ударах. Кроме этого, они оборудованы соединением

с поворотной тележкой Якоба, за счет которого

обеспечивается их совместная работа.

Деформационная труба

Вилка шарнира и шарнирная проушина

Шарниры

Конструкция шарниров

Обычно шарниры состоят из двух частей: вилки шарнира,

а также соединенных между собой шарнирной проушины

и сферического подшипника. Сферический подшипник

обеспечивает сглаживание движения карданного соеди-

нения и поглощает энергию при ударах. В отличие от

короткой сцепки, шарнир также способен поглощать

силы, действующие в вертикальном направлении. До-

полнительная устойчивость обеспечивается за счет тор-

сионных пружин, установленных в верхней части вагона.

Шарнир с деформационной трубой в разрезе

Если необходимо обеспечить поглощение дополнитель-

ной энергии (например, для ширококолейной железной

дороги), то элементы для поглощения энергии могут быть

интегрированы в конструкцию шарнира. Предлагаемые

нашей компанией шарнирные устройства с функцией

поглощения энергии могут оснащаться с двух сторон

деформирумыми трубами — это испытанная технология,

которая, благодаря накопленному нами опыту, может

быть в точности адаптирована под ваши потребности.

Также возможно совместное использование шарниров с

функцией поглощения энергии и обычных шарниров.

Энергопоглощающие шарниры

32

3534

Коробчатые элементы с запрограммированной деформацией, установленные на поперечной балке

Буфера для пассажирских и товарных составовСовместно с SMW Spezialmaschinen компания Voith Turbo Scharfenberg разрабо-тала два типа защитных буферов, которые полностью готовы к эксплуатации. Устройство типа VSSM-105-400 предназначено для товарных вагонов и цистерн, а также для локомотивов; тогда как устройство типа VSSM-110-170 предназна-чено для пассажирских поездов. Эти устройства соответствуют требованиям TSI и всех стандартов в области безопасности, обеспечивая при этом без всяких до-полнительных настроек заметное повышение уровня безопасности и комфорта. Компактная конструкция и использование стандартных интерфейсов позволяет быстро осуществлять замену и проводить модернизацию защитных устройств.

Более высокий уровень безопасности для товарных

вагонов

Защитный буфер для товарных вагонов обладает

реверсивным ходом 105 мм и обеспечивает поглощение

энергии на уровне минимум 400 кДж. Устройство

включает в себя пружину и элемент, который отвечает за

поглощение энергии, оно соответствует требованиям TSI

по отношению к устройствам защиты при столкновениях

(стандарт UIC 573), а также требованиям стандартов DIN

EN 15551 и UIC 526 (категория A). Кроме того, устройство

обеспечивает повышенную защиту при столкновениях

для опасных грузов. В этом случае при столкновении

гарантируется невозможность проникновения в кузов

вагона.

Комфорт и безопасность для пассажиров

При использовании на пассажирском транспорте, буфер

для защиты при столкновении состоит из частей, которые

обеспечивают обратимое и необратимое преобразование

энергии. В соответствии с требованиями по обеспечению

эксплуатационной совместимости для локомотивов и

пассажирских вагонов (TSI CR LOC + PAS) необходимо

обеспечить для обратимого преобразования ход в 110 мм

и поглощение энергии на уровне не менее 170 кДж.

Данные устройства соответствуют требованиям по

безопасности и комфорту при температурах до -40 °C.

Благодаря системе пружин, состоящей из двух ступеней,

они могут использоваться совместно со сцепками SA3, то

есть в международных железнодорожных перевозках.

Устройство VSSM-110-170 для пассажирских вагоновУстройство VSSM-105-400 для товарных вагонов

Защитные элементы для боковых буферов UIC

Защитные элементы для локомотивов устанавливаются

между боковыми буферами UIC и корпусом локомотива,

защита обеспечивается за счет использования

проверенных на практике деформационных труб.

Использование фланцев, соответствующих требованиям

стандартов UIC, позволяет устанавливать любые типы

боковых буферов. При столкновении фланцы полностью

входят в деформационные трубы.

Коробчатые элементы с запрограммированной

деформацией

Защитные ящики — это стальные складные ящики,

которые устанавливаются в передней части состава и

которые срабатывают после того, как сцепное устройство

выполнило свои функции по поглощению энергии. Если

энергия при ударе превышает заданный уровень, то

избыточная энергия передается на коробчатые элементы с

запрограммированной деформацией, где преобразуется в

энергию деформации. Для дополнительной безопасности

устаналиваются боковые устройства для защиты от

выжимания.

1 Защитные элементы для бокового буфера, соответствующего требованиям UIC

Защитные элементы и коробчатые элементы с запрограммированной деформациейЕсли необходимо обеспечить дополнительное поглощение энер-гии, то компания Voith Turbo Scharfenberg готова предложить ре-шения, учитывающие индивидуальные потребности клиента. При этом принимаются во внимание область применения и профиль требований клиента, в результате чего будет разработано реше-ние, которое обеспечит максимальную защиту пассажиров и оборудования.

1

3736

Система для головной части составаМодульная конструкция, безопасность, широкий набор функций — это требования, которые мы предъявляем к системам для передней части состава

3938

Galea – соединение и защитаК головным системам предъявляются многообразные требования: безопас-ность, экономичность и соответствие требованиям по защите окружающей сре-ды, эффективность при техническом обслуживании и ремонте. Благодаря инно-вационным технологиям на основе полимерных материалов, армированных стеклопластиком, компания Voith Turbo Scharfenberg получила возможность объединить проверенные временем технологии, новые структурные элементы и элементы для поглощения энергии. В результате была разработана законченная конструкция носовой части поезда с модульной структурой. Безопасность, мо-дульная конструкция, малый вес и универсальность в применении — это основ-ные принципы данной концепции, которые позволяют легко интегрировать по-добные устройства в самые различные проекты. Все это обеспечивает идеальное сочетание внешнего вида и оптимального рассеяния энергии.

Безопасность

Безопасность играет все большую роль на железнодорож-

ном транспорте. Чтобы обеспечить соответствие строгим

требованиям в области безопасности, в конструкции

системы Galea реализована многоступенчатая инте-

грированная концепция по обеспечению защиты при

столкновении. Устройство предназначено для удовлетво-

рения основных требований стандарта EN 15227. Кроме

того, устройство должно обеспечивать защиту при столкно-

вении, противопожарную защиту, а также звуковую и теп-

лоизоляцию. Особенностью конструкции является то, что

большинство элементов для защиты при столкновении

изготовлены из полимерных материалов, армированных

стекловолокном. Система Galea разрабатывалась для

междугородных пассажирских поездов, которые могут

развивать скорость до 200 км/ч.

Малый вес

Использовавшиеся ранее стальные конструкции, которые

обладали достаточно большим весом, сегодня заменяются

на более легкие, в которых традиционные металлические

детали заменены на детали, изготовленные из волокнистых

композитных материалов. Снижение веса конструкции

дает преимущества в области экономичности и защиты

окружающей среды. Также уменьшается нагрузка на

колесные пары, износ состава и железнодорожного

полотна — это можно сформулировать и иначе:

повышается провозная способность при одинаковой

нагрузке на колесную пару.

Голова поезда Galea

Модульная конструкция

Подобно другим продуктам компании Voith Turbo Schar-

fenberg, система Galea имеет модульную конструкцию.

Она представляет собой автономный модуль, благодаря

чему сокращаются сроки завершающего монтажа, а

также упрощается замена при повреждении. То же са-

мое относится и к отдельным компонентам системы

энергопоглощения. Все эти преимущества сокращают

время простоя подвижного состава.

Вся носовая часть поставляется готовой для монтажа,

она содержит все необходимые пневматические и

электрические компоненты, а также имеет внутреннюю

отделку, и в ней установлен пульт управления движением

(в соответствии с Европейскими рекомендациями по

пульту машиниста).

Гибкость

Основой конструкции системы Galea является

внутренняя структура, которая обеспечивает защиту при

столкновении. Данная структура может использоваться с

головками различной ширины и длины, однако основные

элементы конструкции обычно не изменяются.

При этом внешняя оболочка, которая устанавливается

на данную структуру, может иметь произвольную

форму. Результатом является возможность создавать

индивидуальные конструкции, обеспечивая при этом

оптимальный уровень безопасности.

Гибкая конструкция структуры для защиты при столкновенииСистема энергопоглощения, изготовленная из стеклопластика Облегченная конструкция из волокнистых композитных материалов

Компоненты системы энергопоглощения могут также

использоваться независимо от системы, в состав которой

они входят. Кроме того, возможно использование

новых технологий на основе стеклопластика для целей

поглощения энергии в меньших масштабах.

Дополнительные преимущества

40 41

Подробная информация о концепции защиты при

столкновении

Помимо реверсивных и нереверсивных элементов

защиты, установленных в сцепке (сценарий столкновения

1 в соответствии с EN 15227), в голове поезда уста-

навливаются также боковые защитные элементы из

стеклопластика (сценарии столкновения 1 - 3). Допол-

нительно устанавливаются устройства, которые обеспечи-

вают эффективную защиту от выжимания вагонов.

Энергопоглощающие элементы, которые установлены в

этой структуре, дополняются компонентами защиты от

столкновений, которые располагаются перед передними

стойками (сценарий столкновения 3 в соответствии с EN

15227).

Далее, используемые в системе Galea внешние покрытия,

изготовленные из стеклопластика, установлены таким

образом, чтобы обеспечивать надежность крепления

стекол при столкновении.

Благодаря сочетанию сцепки, энергопоглощающих

элементов и передних стоек, а также за счет выбора

используемых материалов обеспечивается сохранение

жизненного пространства машиниста при столкновении.

• Экономия горючего: 4848 литров дизельного топлива

в год*• Сокращение выбросов углекислого газа на 12800 кг

в год*

Ориентировочные значения

В системе Galea головка защиты при столкновении почти полностью состоит из стеклопластика * Детали поезда, которые изготавливаются из стеклопластика

Сотовая алюминиевая конструкция

Триплекс

Внешняя оболочка*

Автоматическая сцепка Scharfenberg

Передний спойлер

Энергопоглощающее устройство*

Плита пола*

Передняя стойка*

Передняя панель*

* для дизельного поезда или электропоезда из трех вагонов (общим весом 180 тонн) с энергопоглощающими элементами, установленными между вагонами, пробег составляет 200 000 км в год. Обеспечивается снижение веса примерно на 1000 кг на одну голову поезда.

4342

Грандиозный проект: к 2016 году в дальнем железнодо-

рожном сообщении будет использоваться до 300 соста-

вов ICx, которые должны заменить используемые

сегодня поезда типа Intercity/Eurocity, затем должна

начаться эксплуатация поездов типа ICE 1/2.

Так закладывается основа будущей магистральной сети

железных дорог в Германии. Система ICx устанавливает

новые стандарты в области универсальности и доступнос-

ти, обеспечивая оптимальные возможности для формиро-

вания различных конфигураций подвижного состава.

Дальнейшее развитие методов аэродинамического

проектирования и оптимизации рабочей поверхности

обеспечивает уменьшение веса и экономию энергии при

сохранении уровня комфорта.

Благодаря модульной конструкции обеспечивается воз-

можность технического обслуживания и эксплуатации

системы в самых сложных условиях. Применение приво-

дов данного типа, помимо плавности хода, гарантирует,

что передняя крышка не будет закрыта случайно. Таким

образом, при проведении работ по техническому обслу-

живанию обеспечивается неукоснительное соблюдение

требований техники безопасности.

1 Система ICx, Германия

1 2

Используемая в Китае система CRH1-380 обеспечивает

эксплуатационную скорость 380 км/ч, то есть этот поезд

является одним из наиболее быстрых в мире. На данный

момент Китайская Народная Республика занимает одно из

первых мест в мире по развитию сети высокоскоростных

железных дорог.

При таких высоких скоростях особенно важными (наряду

с вопросами обеспечения безопасности) становятся

задачи, связанные с обеспечением эффективности

использования энергии. Для решения подобных проблем

необходима тесная кооперация с производителями

подвижного состава уже на стадии конструирования.

Благодаря этому также обеспечивается оптимальное

согласование используемых компонентов.

Платформа Zefiro полностью адаптирована к европейским

условиям, также она будет использоваться в новых

высокоскоростных составах в Италии. Эти поезда

могут двигаться со скоростью до 360 км/ч, что делает

их одними из наиболее быстрых поездов в Европе, а

благодаря возможности работы от контактных сетей с

различными напряжениями они могут использоваться в

международном железнодорожном сообщении.

Zefiro 380

2 Система CRH1-380 (Zefiro), КНР.

ICx

Системы для передней части, предлагаемые компанией Voith Turbo Scharfenberg, обеспечивают широкую функ-

циональность и высокую безопасность благодаря оптимальному подбору компонентов с учетом их характеристик

и индивидуальных потребностей клиента. Благодаря использованию стандартных интерфейсов и модульной

конструкции обеспечивается простота замены компонентов и малое время простоя при неисправности.

Высокая скорость — с соблюдением безопасности

• Кабина машиниста из стеклопластика• Модуль носовой части вместе с передними крышками• Кинематическая система передней крышки (ручная и

автоматическая)• Снегоочиститель• Автоматическая сцепка типа 10• Короткие сцепки• Переходная сцепка типа 10/тяговый крюк,

соответствующий требованиям UIC

Наш вклад

• Модуль носовой части вместе с передними крышками• Кинематическая система передней крышки

(автоматическая)• Автоматическая сцепка типа 10• Короткие сцепки• Модульная переходная сцепка типа 10/AAR

Наш вклад

Компоненты, поставляемые компанией Voith Компоненты, поставляемые компанией Voith

3

Тем временем на заводе в Salzgitter увидело свет все

семейство CRH3. Для проектов CRH3 общим является

одно: огромные объемы производства.

Конструкторские работы и изготовление первых образцов

носовой части для CRH3-380 полностью проводились

на производственных мощностях Salzgitter. После

завершения комплексных испытаний все остальные

работы по производству носовой части выполнялись

нашими китайскими партнерами на их собственных

мощностях. Работы по монтажу и настройке выполнялись

в отделении компании Voith в Шанхае.

Для локализации производства в Китае китайские

специалисты прошли в Германии интенсивный курс

обучения по ламинированию деталей из стеклопластика.

На начальной стадии на протяжении нескольких недель

все работы на производственных мощностях в Китае

осуществлялись под руководством и контролем наших

экспертов. Таким образом, все производство носовых

частей было перенесено на местные производственные

мощности — без потери качества и без ограничения

функциональности.

3 CRH 380 B / BL, КНР.

CRH3-380

• Модуль носовой части вместе с передними крышками• Кинематическая система передней крышки (ручная и

автоматическая)• Автоматическая сцепка типа 10• Короткие сцепки• Модульная переходная сцепка типа 10/AAR

Наш вклад

Компоненты, поставляемые компанией Voith

44

Южная Корея делает ставку на скорость. Предполагается,

что на испытательном участке высокоскоростной поезд

HEMU 400 достигнет скорости свыше 400 км/час. Серийные

поезда серии KTX, эксплуатация которых должна начаться

в 2015 году, будут иметь эксплуатационную скорость

более 350 км/ч.

Их безопасность будет обеспечиваться за счет применения

многоступенчатой системы поглощения энергии: в сцепном

устройстве устанавливаются демпфер и деформационная

труба, рама оснащается деформационными элементами,

благодаря этому обеспечивается соответствие требовани-

ям стандарта EN 15227.

4

4 HEMU 400, Корея.

HEMU 400

• Модуль носовой части вместе с передними крышками• Кинематическая система передней крышки

(автоматическая)• Электронное управление• Несущая рама с установленной системой защиты при

столкновениях и рельсоочистителем• Автоматическая сцепка типа AAR с телескопом и

многоступенчатой системой энергопоглощения• Короткие сцепки

Наш вклад

Компоненты, поставляемые компанией Voith

45

I

G 1

71

2 r

 

20

12

-09

  S

2/W

A 1

00

0  

Изо

бр

ажен

ия и

раз

мер

ы м

огу

т не

со

впад

ать

с р

еаль

ным

и из

дел

иям

и.

Voith Turbo Scharfenberg GmbH & Co. KGGottfried-Linke-Straße 20538239 Salzgitter, GermanyTel +49 5341 21-02Fax +49 5341 21-4202scharfenberg-systems@voith.comvoith.de

Сцепление и защита. Сцепные устройства и системы для передней части состава