Couplage ferroviaire

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Un accouplement (ou attelage ) est un mécanisme utilisé pour relier le matériel roulant ensemble dans un train.

L'équipement qui relie les attelages au matériel roulant est l'appareil de traction ou d'attelage .

Nomenclature

Les accouplements ou coupleurs compatibles et similaires sont souvent mentionnés en utilisant des marques, des marques ou des noms régionaux ou des surnoms très différents, ce qui peut compliquer la description des conceptions standard ou typiques. Les dimensions et les cotes indiquées dans ces articles concernent généralement des composants et des systèmes nominaux ou typiques, bien que les normes et les pratiques varient également considérablement selon le chemin de fer, la région et l'époque.

Tampons et chaîne

Attelage à trois bras sur un ancien wagon-citerne
Attelage à trois maillons à tension de vis, illustré attaché mais pas encore tendu ; lorsqu'il est serré, le tendeur rapproche les tampons, éliminant les secousses et les chocs lors du démarrage ou du ralentissement du train. Les tampons étroits du véhicule de gauche sont suspendus; les tampons plus épais à droite contiennent un amortisseur hydraulique. Les tampons à ressort permettent une certaine articulation du train même lorsque les wagons sont fermement rapprochés.

Le type d'attelage de base sur les chemins de fer suivant la tradition britannique est l'attelage à tampon et à chaîne. Une grande chaîne de trois maillons relie les crochets des wagons adjacents. Ces couplages ont suivi la pratique antérieure du tramway mais ont été rendus plus réguliers. Les tampons sur le châssis du wagon ont absorbé les charges d'impact, alors que le train dépassait une locomotive qui ralentissait.

La chaîne simple ne pouvait pas être tendue et cet accouplement lâche permettait beaucoup de mouvements de va-et-vient et de claquements entre les véhicules, et des secousses lors du démarrage des trains. Bien qu'acceptable pour les wagons minéraux, cet accouplement a donné une conduite inconfortable pour les voitures de passagers, et la chaîne a donc été améliorée en remplaçant le maillon central par un tendeur qui rapproche les véhicules, donnant l' accouplement à vis .

Une version simplifiée de celui-ci, plus rapide à attacher et à détacher, utilisait toujours trois maillons mais avec le maillon central doté d'une fente en forme de T. Cela pourrait être tourné dans le sens de la longueur pour l'allonger, permettant l'accouplement, puis tourné verticalement vers la position de fente la plus courte, maintenant les wagons plus étroitement ensemble.

Des vitesses plus élevées associées à un fret entièrement équipé [a] ont fait de la forme à vis une nécessité.

Les premiers « tampons muets » étaient des extensions fixes des cadres de wagon en bois, mais plus tard, des tampons à ressort ont été introduits. Les premiers étaient des coussins rigides de crin de cheval recouverts de cuir, puis des ressorts en acier, puis des amortisseurs hydrauliques.

Ce couplage est encore répandu en Europe occidentale et centrale et dans certaines parties de l'Afrique du Nord, du Moyen-Orient et de l'Asie du Sud. [1]

Lien et épingle

Un coupleur lien et broche
Coupleur d'articulation AAR de l'ère de la transition. L'espace dans le porte-fusée accueille le maillon d'un coupleur de lien et de goupille et le trou vertical dans le porte-fusée accueille la goupille.

L'attelage à maillons et goupilles était le style original d'attelage utilisé sur les chemins de fer nord-américains. Après la conversion de la plupart des chemins de fer en attelages semi-automatiques Janney , le lien et la goupille ont survécu sur les chemins de fer forestiers . Bien que simple dans son principe, le système souffrait d'un manque de standardisation concernant la taille et la hauteur des maillons, ainsi que la taille et la hauteur des poches.

Le coupleur à liaison et broche se composait d'un corps en forme de tube qui recevait une liaison oblongue. Pendant l'attelage, un cheminot devait se tenir entre les wagons lorsqu'ils se rejoignaient et guider le lien dans la poche de l'attelage. Une fois les wagons assemblés, l'employé a inséré une épingle dans un trou à quelques centimètres de l'extrémité du tube pour maintenir le lien en place. Cette procédure était exceptionnellement dangereuse et de nombreux serre-freins ont perdu des doigts ou des mains entières lorsqu'ils ne les ont pas écartés à temps des poches d'attelage. Beaucoup d'autres ont été tués après avoir été écrasés entre des voitures ou traînés sous des voitures attelée trop rapidement. Les serre-freins ont reçu des clubs lourds qui pourraient être utilisés pour maintenir le lien en position, mais de nombreux serre-freins n'utiliseraient pas le club et risquaient de se blesser.

Le coupleur link-and-pin s'est avéré insatisfaisant car :

  • Il a créé une connexion lâche entre les voitures, avec trop d' action lâche .
  • Il n'y avait pas de conception standard et les équipes de train passaient souvent des heures à essayer de faire correspondre les broches et les maillons lors de l'attelage des wagons.
  • Les membres d'équipage devaient se déplacer entre les voitures en mouvement pendant l'attelage et étaient fréquemment blessés et parfois tués.
  • Les maillons et les broches étaient souvent volés en raison de leur valeur en tant que ferraille, ce qui entraînait des coûts de remplacement substantiels. John H. White suggère que les chemins de fer considéraient cela comme plus important que la question de la sécurité à l'époque. [ citation nécessaire ]
  • Lorsqu'une voiture était tournée à 180 degrés, il fallait chercher un lien.
  • Les chemins de fer ont progressivement commencé à exploiter des trains plus lourds que le système de liaison et de goupille ne pouvait supporter.

En Grande-Bretagne, les attelages à liaison et à goupille étaient courants sur les chemins de fer industriels et militaires à voie étroite et ont finalement évolué vers une forme qui pouvait être couplée de manière fiable lorsque le train était à l'arrêt. Certains chemins de fer préservés utilisent encore du matériel comportant une variété de coupleurs à maillons et broches. [ citation nécessaire ]

Albert

Attelage Albert sur tramway européen

Pour éviter les problèmes de sécurité, Karl Albert, alors directeur du tramway de Krefeld , a développé le coupleur Albert en 1921, un coupleur à clé et à fente avec deux broches. Les voitures à atteler étaient rapprochées, les deux attelages se déplaçant du même côté. Une goupille a été insérée, puis les voitures ont été tirées pour redresser l'attelage et l'autre goupille insérée. Cette opération nécessitait des manœuvres moins précises. En raison de la conception monobloc, seul un jeu minimal était possible. Le système est devenu très populaire auprès des systèmes de tramway et des lignes à voie étroite.

Au cours des années 1960, la plupart des villes les ont remplacés par des attelages automatiques. Mais même dans les voitures modernes, les attelages Albert sont installés comme attelages d'urgence pour le remorquage d'une voiture défectueuse.

Crochet et plate-forme Miller

Le lien et la goupille ont été remplacés dans l'utilisation des voitures particulières en Amérique du Nord au cours de la dernière partie du 19e siècle par l'assemblage connu sous le nom de Miller Platform , qui comprenait un nouveau coupleur appelé Miller Hook. [2] La plate-forme Miller (et l'attelage à crochet) a été utilisée pendant plusieurs décennies avant d'être remplacée par l' attelage Janney .

Norvégien

Couplage norvégien en Ouganda

Les accouplements norvégiens (ou hachoir à viande) se composent d'un tampon central avec un crochet mécanique qui tombe dans une fente du tampon central. [3] Il peut également y avoir un loquet de fixation en forme de U sur le tampon opposé qui est fixé sur le dessus du crochet pour le fixer. Le Norvégien ne se trouve que sur les chemins de fer à voie étroite de 1 067 mm ( 3 pi 6 po ), 1 000 mm ( 3 pi  3+38  po) ou moins, comme le chemin de fer de l'île de Man,fer du gouvernement australien occidental,Tanzanie, lechemin de fer Ffestiniog,Lynton et Barnstapleet leWelsh Highland,où les vitesses réduites et les charges de train réduites permettent un système plus simple. Le coupleur norvégien permet des courbes plus nettes que le tampon et la chaîne, ce qui est un avantage sur ces chemins de fer.

Sur les voies ferrées où le matériel roulant pointe toujours dans le même sens, le crochet mécanique ne peut être prévu qu'à une extrémité de chaque wagon. De même, les poignées de frein à main peuvent également être d'un seul côté des wagons.

Les couplages norvégiens ne sont pas particulièrement solides et peuvent être complétés par des chaînes latérales auxiliaires.

Tous les attelages norvégiens ne sont pas compatibles les uns avec les autres car ils varient en hauteur, en largeur et peuvent ou non être limités à un crochet à la fois.

Coupleur

Le coupleur Lloyd [4] est similaire au coupleur norvégien.

Coupleurs radiaux

Deux versions de coupleur radial ont été utilisées en Afrique du Sud. L'un, le coupleur Johnston, communément appelé coupleur à liaison et goupille en cloche, a été introduit en 1873 et son fonctionnement est similaire et compatible avec les coupleurs à liaison et goupille , mais en forme de cloche avec une face de coupleur circulaire. L'autre, l'attelage cloche et crochet, a été introduit en 1902 et est similaire à l' attelage norvégien , mais aussi avec une face d'attelage circulaire et avec une poche d'attelage qui est ouverte en haut de la face d'attelage pour accueillir le crochet de traction. [5]

Coupleur

L'attelage Johnston, communément connu sous le nom d'attelage à liaison et goupille en cloche en raison de sa forme en cloche, a été introduit pour la première fois au cap de Bonne-Espérance en 1873, à la suite de la création des chemins de fer du gouvernement du Cap (CGR) en 1872 et de la décision du Le gouvernement du Cap pour étendre les chemins de fer à l'intérieur et pour convertir les voies existantes de 4 pieds  8 pouces+Jauge standard de 12  po(1 435 mm)à 3 pi 6 po (1 067 mm) Cape gauge. Toutes les nouvelles locomotives à voie Cape et le matériel roulant acquis à partir de 1873 étaient équipés de ces attelages ou d'attelages similaires, à commencer par laCGR 0-4-0ST de 1873, une locomotive de construction nomméeLittle Bess. [6] [7] [8]

Coupleur à maillons et broches Johnston

Les chemins de fer du gouvernement du Natal (NGR), établis dans la colonie de Natal en 1875, ont emboîté le pas et toutes les locomotives et le matériel roulant acquis par ce chemin de fer ont été équipés d'attelages Johnston, à commencer par le NGR Class K 2-6-0T en 1877. [ 9] [10]

De même, en 1889, lorsque les premières locomotives ont été acquises par la nouvelle compagnie de chemin de fer néerlandaise-sud-africaine dans la Zuid-Afrikaansche Republiek , elles ont été équipées d'attelages Johnston. [7] [11]

Contrairement aux chemins de fer à voie étroite de 2 pieds ( 610 mm ) du CGR, ceux du NGR utilisaient également des attelages Johnston. La première de ces lignes à voie étroite est mise en service en 1906, lorsque les premières locomotives NGR Classe N 4-6-2T entrent en service sur la branche de Weenen au départ d' Estcourt . [8] [12]

L'attelage et le dételage étaient effectués manuellement, ce qui posait un risque élevé de blessures graves ou de mort pour les membres d'équipage, qui devaient se déplacer entre les véhicules en mouvement pour guider le lien dans la poche d'attelage pendant l'attelage. Les coupleurs Johnston ont progressivement commencé à être remplacés sur les chemins de fer sud-africains à partir de 1927, mais pas sur le matériel roulant à voie étroite. Toutes les nouvelles locomotives à voie Cape et le matériel roulant acquis à partir de cette année étaient équipés d'une articulation AARcoupleurs. La conversion de tout le matériel roulant ancien devait prendre plusieurs années et les deux types d'attelage étaient encore visibles sur certains véhicules jusqu'à la fin des années 1950. Pendant la période de transition, les attelages d'articulation sur de nombreuses locomotives avaient un espace horizontal et un trou vertical dans l'articulation elle-même pour accueillir, respectivement, un lien et une goupille, pour lui permettre de se coupler aux véhicules qui étaient encore équipés des anciens coupleurs Johnston. [7] [13]

Attelage à cloche et crochet

Attelage cloche et crochet

Le système d'attelage cloche-crochet a été introduit pour la première fois au Cap de Bonne-Espérance en 1902, lorsque deux locomotives CGR Type A 2-6-4T ont été acquises comme moteurs de construction sur le nouveau chemin de fer Avontuur à voie étroite de 2 pieds ( 610 mm ) qui était en cours de construction à partir de Port Elizabeth à travers le Langkloof . En Afrique du Sud, ces coupleurs n'étaient utilisés que sur les lignes à voie étroite du cap de Bonne-Espérance. [5] [8] [14] [15]

Coupleur cloche et crochet avec adaptateur Willison

Le coupleur est similaire au coupleur norvégien . Il s'agit d'un coupleur radial avec une poche de coupleur ouverte en haut de la face d'accouplement. Au lieu d'un maillon et de goupilles, il utilise un crochet qui, lors de l'attelage, glisse sur la goupille du crochet dans l'attelage du véhicule suivant dans le train. Pour éviter que le crochet de l'attelage ne se détache accidentellement, la cloche d'attelage est équipée d'une protection de crochet, communément appelée bride, au-dessus de la poche de l'attelage. [5]

Adaptateur de coupleur Willison pour coupleurs cloche et crochet

La pratique habituelle consistait à installer un crochet de traction sur un seul des coupleurs d'accouplement et les équipes de train transportaient donc des crochets de traction et des goupilles de crochet de rechange sur la locomotive. Bien que l'attelage automatique soit possible, cela se produit rarement et une assistance manuelle est nécessaire lors de l'attelage. Le dételage se fait manuellement en soulevant à la main le crochet de traction pour le libérer. Le coupleur pourrait être adapté pour être compatible avec le coupleur Johnston en remplaçant le crochet de traction par un maillon adaptateur en forme de U, qui était attaché à l'aide de la même goupille de crochet de traction. [5]

Coupleur cloche et crochet avec lien d'adaptateur de coupleur Johnston

Les attelages à cloche et crochet ont commencé à être remplacés sur le chemin de fer d'Avontuur lors de l'introduction des locomotives diesel-électriques de classe 91-000 sur le système à voie étroite en 1973. Tout le nouveau matériel roulant à voie étroite acquis pour cette ligne à partir de cette année était équipé de Coupleurs Willison . Le matériel roulant plus ancien n'a pas été converti et un adaptateur a été utilisé pour permettre le couplage entre les deux types. Le crochet de traction sur le coupleur à cloche et crochet serait remplacé par l'adaptateur, qui était fixé à l'aide de la même goupille de crochet de traction. [5]

Attelages automatiques

Il existe un certain nombre de couplages de trains automatiques, dont la plupart sont mutuellement incompatibles. Le niveau d'automatisation varie et peut être divisé en catégories :

  • attelage mécanique des véhicules uniquement, nécessite le raccordement manuel des conduites pneumatiques et électriques ;
  • couplage mécanique des véhicules avec connexion automatique des lignes pneumatiques, nécessite une connexion manuelle des lignes électriques ;
  • couplage mécanique de véhicules avec connexion automatique de lignes pneumatiques et électriques (mais pas de lignes de transmission de données);
  • accouplement mécanique de véhicules avec connexion automatique de lignes pneumatiques et électriques (y compris lignes de transmission de données);
  • attelage mécanique de véhicules avec connexion automatique des lignes pneumatiques et électriques (y compris les lignes de transmission de données) et capacité de dételage automatique. [16]

/ARA/AAR/APTA

Syracuse Malleable Iron Works - 1894. L'espace dans la fusée accueille le lien d'un coupleur à maillons et goupilles et le trou vertical dans la fusée accueille la goupille. Cette conception a été utilisée pendant la période de transition.
Coupleurs à articulation (AAR Type "E") en cours d'utilisation
Schéma de la vue de dessus de la conception du coupleur de Janney tel que publié dans sa demande de brevet en 1873

L'attelage Janney, plus tard l'attelage de la Master Car Builders Association (MCB), [17] maintenant l'attelage de l' Association of American Railroads (AAR), est également connu sous le nom d'attelage Buckeye , Knuckle ou Alliance . Les attelages AAR/APTA TypeE, TypeF et TypeH sont tous des attelages Janney compatibles, mais utilisés pour différents wagons (fret général, wagons-citernes, trémies rotatives, passagers, etc.).

Le coupleur d'articulation ou coupleur Janney a été inventé par Eli H. Janney , qui a reçu un brevet en 1873 ( brevet américain 138 405 ). [18] Il est également connu sous le nom de coupleur buckeye , notamment au Royaume-Uni, où certains matériels roulants (principalement pour les trains de voyageurs) en sont équipés. Janney était un commis aux marchandises sèches et ancien officier de l'armée confédérée d' Alexandria, en Virginie , qui utilisait ses heures de déjeuner pour tailler dans le bois une alternative au coupleur à maillons et à broches. Le terme buckeye vient du surnom de l'état américain de l'Ohio , le "Buckeye State" et de l'Ohio Brass Company qui commercialisait à l'origine l'accouplement.[19] [20]

En 1893, convaincu qu'un attelage automatique pouvait répondre aux exigences des opérations ferroviaires commerciales et, en même temps, être manipulé en toute sécurité, le Congrès des États-Unis a adopté le Safety Appliance Act . Son succès dans la promotion de la sécurité du poste de départ a été stupéfiant. Entre 1877 et 1887, environ 38 % de tous les accidents de cheminots impliquaient un attelage. Ce pourcentage a chuté lorsque les chemins de fer ont commencé à remplacer les attelages à maillons et à broches par des attelages automatiques. En 1902, deux ans seulement après la date d'entrée en vigueur de la SAA, les accidents d'accouplement ne représentaient que 4 % de tous les accidents du travail. Les accidents liés aux attelages sont passés de près de 11 000 en 1892 à un peu plus de 2 000 en 1902, même si le nombre d'employés des chemins de fer a augmenté régulièrement au cours de cette décennie.

Lorsque le coupleur Janney a été choisi comme norme nord-américaine, il y avait 8 000 alternatives brevetées parmi lesquelles choisir. Le seul inconvénient majeur de l'utilisation de la conception Janney est que parfois les têtes de tirage doivent être alignées manuellement. De nombreuses conceptions de coupleurs AAR existent pour répondre aux exigences de diverses conceptions de voitures, mais toutes doivent avoir certaines dimensions en commun qui permettent à une conception de se coupler à une autre. [21]

Le coupleur Janney est utilisé aux États-Unis , au Canada , au Mexique , au Japon , en Inde , à Taïwan , en Australie , en Nouvelle-Zélande , en Afrique du Sud , en Arabie saoudite , à Cuba , au Chili , au Brésil , au Portugal , en Chine et ailleurs.

Le coupleur Janney ne fournit généralement qu'un couplage mécanique, seul le type H ajoute des connexions automatiques de lignes pneumatiques et électriques. [22]

Changements depuis 1873

Coupleur

Coupleur

Le coupleur Henricot est une variante du coupleur Janney, introduit par l'ingénieur et entrepreneur belge Émile Henricot  [ fr ] de Court-Saint-Étienne . Il est utilisé sur certaines UEM de la Société nationale des chemins de fer belges , dont la Série 75  [ en ] ).

Willison

Le schéma simplifié des attelages automatiques SA-3.
Une animation du coupleur SA-3
Coupleur Willison sur voie étroite sud-africaine de 2 pieds ( 610 mm )

Le coupleur Willison a été développé aux États-Unis en 1916 pour résoudre les problèmes présents dans le couplage Janney. [23]

Le coupleur russe SA3 fonctionne selon les mêmes principes que le coupleur AAR mais les deux types sont incompatibles. [24] Il a été introduit en Union soviétique en 1932 sur la base d'un brevet britannique et a depuis été utilisé au total 1 520 mm ( 4 ft  11+2732 po  ), y compris laMongolie. Les locomotives finlandaisesont des coupleurs Unilink qui peuvent se coupler aux coupleurs UIC utilisés dans le stock finlandais et aux coupleurs SA3 utilisés dans le stock russe.

Il est également utilisé sur le 1 435 mm ( 4 ft  8+12  po)réseaux à écartement standard de l'Iranet deMalmbananen Suède pour les trains de minerai. Certainstramways à canne de calibre 2 pieds (610 mmQueenslandont été équipés d'attelages Willison miniatures. [25] Il a été introduit sur lefer Avontuur2 pieds(610 mm) desde fer sud-africains en 1973. [5]

  • Les trains russes sont rarement plus longs qu'environ 750 m (2 461 pieds) [ citation nécessaire ] et dépassent rarement un tonnage maximum d'environ 6 000  t (5 900 tonnes longues ; 6 600 tonnes courtes ) [ citation nécessaire ] . Les trains les plus lourds utilisant ces attelages se trouvent à Malmbanan où ils pèsent jusqu'à 9 000 t (8 900 tonnes longues; 9 900 tonnes courtes). [26]
  • La force maximale que le coupleur SA3 est capable de supporter, à la fois en traction et en compression, est d'environ 2,5 MN (280 STf ; 250 LTf). [27]
  • L'effort de traction maximal autorisé pour le SA-3 est limité à 135 tf (1320 kN; 133 LTf; 149 STf) (1,32 MN ou 300000 lbf) par les livres blancs russes. [ citation nécessaire ]
  • L'attelage automatique européen proposé est compatible avec l'attelage russe mais avec des connexions automatiques d'air, de contrôle et de puissance. [28] La mise en œuvre est définitivement retardée, sauf pour quelques utilisateurs. Voir Europe ci-dessous.
  • Le SA3 ressemble à un poing gaucher.

L'attelage SA3 est l'un des attelage les plus résistants au monde – le tonnage maximum d'un train utilisant ce type d'attelage est d'environ 8 000 t [29] – mais n'assure qu'un attelage mécanique. [22] L'ajout d'une connectivité électrique et pneumatique automatique est un défi complexe. [30]

Il existe de nombreuses variantes et noms de marque pour ces coupleurs.

À partir de 2020 , CAF travaille sur un attelage automatique basé sur SA3, un éventuel remplacement des tampons et de l'attelage à chaîne sur les chemins de fer européens. [31]

Unicoupleur/Intermat

Têtes Intermat et Unicoupler d'en haut

Unicoupler a été développé par Knorr d'Allemagne de l'Ouest dans les années 1970, en parallèle avec un homologue compatible, le coupleur Intermat, par VEB Waggonbau Bautzen d'Allemagne de l'Est. [32] [33] Le coupleur Unicoupler/Intermat peut coupler automatiquement deux conduites pneumatiques et jusqu'à six connexions électriques. [23]

Ce coupleur est mécaniquement compatible avec les coupleurs SA-3 et Willison (mais les raccordements pneumatiques et électriques doivent être effectués manuellement). L'Unicoupler est également connu sous le nom d'AK69e.

Le tonnage maximum d'un train utilisant ce type d'attelage est d'environ 6000 t. [29] L'échec de l'adoption de l'AK69e et d'Intermat a été attribué à la performance économique. [34]

À partir de 2020 , il a trouvé une utilisation limitée, il a été adopté par les chemins de fer iraniens [35] et est également utilisé en Allemagne sur les trains transportant du minerai de fer entre Hambourg et Salzgitter. [36]

C-AKv

Le coupleur C-AKv (également appelé Transpact) est un nouveau coupleur Willison compact développé par Faiveley Transport . [37] Il est mécaniquement compatible avec le coupleur SA3 (mais les connexions pneumatiques et électriques doivent être effectuées manuellement), entièrement compatible avec l'Unicoupler et, si des tampons supplémentaires sont montés, il peut également être couplé avec le raccord à vis européen conventionnel. [38] Le coupleur C-AKv peut coupler automatiquement deux conduites pneumatiques. [34] À partir de 2020 , son utilisation est limitée aux trains transportant du minerai entre Rotterdam et les aciéries de Dillingen et du lignite entre Wählitz et Buna en Allemagne. [36]

Z-AK

Le coupleur Z-AK est encore un autre coupleur Willison développé par Knorr Bremse . Il a été conçu en réponse à l'échec évident de l'Unicoupler/Intermat. Il est compatible avec les tampons et le raccord à vis. C'est l'un des rares attelages automatiques à ne pas supporter les efforts de traction, les véhicules ferroviaires utilisant ce type d'attelage doivent également être équipés d'amortisseurs. [39]

Coupleur Unilink

Le coupleur Unilink est un coupleur compatible avec SA3 et accouplement à vis , qui est utilisé par exemple en Finlande . [40] Il s'agit d'un coupleur SA3 avec une corne supplémentaire qui permet d'accrocher la chaîne, et aussi avec un adaptateur qui relie le crochet à la tête SA3. Le matériel roulant équipé d'attelages Unilink est également équipé de tampons latéraux. [41]

Coupleurs multifonctions

Les coupleurs multifonctions (MFC), ou coupleurs entièrement automatiques, réalisent toutes les connexions entre les véhicules ferroviaires (mécaniques, aérofreins et électriques) sans intervention humaine, contrairement aux coupleurs automatiques, ou semi-automatiques, qui ne traitent que les aspects mécaniques. . La majorité des trains équipés de ces types d'attelages sont des unités multiples, en particulier ceux utilisés dans les opérations de transport en commun .

Il existe quelques modèles de coupleurs entièrement automatiques utilisés dans le monde, y compris le coupleur Scharfenberg , divers hybrides d'articulation tels que le Tightlock (utilisé au Royaume-Uni), le couplage Wedgelock, les couplages Dellner (similaires aux coupleurs Scharfenberg en apparence), le couplage BSI ( Bergische Stahl Industrie, aujourd'hui Faiveley Transport ) et l'accouplement Schaku-Tomlinson Tightlock.

Il existe un certain nombre d'autres attelages automatiques de trains similaires à l'attelage Scharfenberg, mais pas nécessairement compatibles avec lui. Les opérateurs de transport en commun américains plus anciens continuent d'utiliser ces conceptions de coupleurs électropneumatiques autres que Janney et les utilisent depuis des décennies.

H2C

Le coupleur Westinghouse H2C, dont le prédécesseur le H2A a été utilisé pour la première fois sur les normes BMT et plus tard sur les classes R1 à R9 , est actuellement utilisé sur les voitures de métro des classes R32 , R42 , R62 , R62A , R68 et R68A du métro de New York . . Les extrémités A des voitures ont généralement le coupleur Westinghouse et les extrémités B utilisent soit une barre d' attelage semi-permanente , soit un coupleur Westinghouse.

WABCO

Le coupleur WABCO N-Type a d'abord été développé pour le prototype du système Pittsburgh Skybus avec le modèle initial N-1 appliqué uniquement aux trois voitures Skybus. Le modèle N-2 mis à jour avec une plage de collecte plus grande de 4 pouces (101,6 mm) a été appliqué pour la première fois aux nouvelles voitures de transport en commun rapide «Airporter» sur la ligne Cleveland Rapid Transit . Le modèle N-2 utilisait des engins de traction légers suspendus sous le seuil central, pour permettre les larges balançoires nécessaires pour contourner les courbes prononcées. Cela a rendu le N-2 inadapté à l'utilisation des lignes ferroviaires principales, de sorte qu'une version mise à jour N-2-A a été développée pour ce marché. Le premier d'entre eux a été installé en 1968 sur le UAC TurboTrain avec 228 contacts électriques et le Budd Metropolitan EMUavec 138 contacts. À partir des années 1970, le N-2-A a été installé sur toute la famille SEPTA Silverliner de MU, la série NJT Arrow de MU et la série Metro-North Railroad / Long Island Rail Road M de wagons MU. Le N-2 a également été utilisé par la PATCO Speedline , mais a été remplacé en raison de problèmes avec les contacts électriques. Plus tard, WABCO créera un nouveau modèle N-3 pour le système BART avec une plage de collecte de 6 x 4 pouces (152,4 mm × 101,6 mm) qui nécessitait un entonnoir rectangulaire.

Le type N WABCO est parfois appelé coupleur à goupille et coupelle ou coupleur à lance .

TomlinsonModifier

Coupleur Tomlinson utilisé sur la série 300 du métro Eidan (maintenant Tokyo Metro)

Le coupleur Tomlinson a été développé par l' Ohio Brass Company [19] [20] pour les applications de transport en commun, mais a finalement trouvé une utilisation dans certains véhicules ferroviaires de grandes lignes également. Il se compose de deux crochets métalliques carrés qui s'engagent l'un dans l'autre dans un cadre rectangulaire plus grand avec des connexions de conduite d'air au-dessus et en dessous. Depuis le développement du coupleur, la branche de fabrication d'Ohio Brass a été achetée par WABCO qui fabrique désormais la ligne avec le type N. Le coupleur Tomlinson est le coupleur ferroviaire lourd entièrement automatique le plus largement utilisé en Amérique du Nord, ayant été adopté par le métro de Washington , la Massachusetts Bay Transportation Authority , PATCO Speedline , SEPTA Broad Street Subway ,Los Angeles Metro Rail , Baltimore Metro , Miami Metro , MARTA Rail et New York City Subway pour sa flotte R44 / R46 et toutes les classes modernes commençant par la R142 . Pour les applications en dehors du transport en commun rapide, le coupleur a dû être considérablement agrandi pour répondre aux exigences de résistance accrues apparaissant d'abord dans cette capacité sur le Budd Metroliner et plus tard sur la flotte de l' Illinois Central Highliner . Son manque relatif de force est l'une des raisons pour lesquelles la N-Type a eu plus de succès dans le domaine des chemins de fer de grandes lignes.

En dehors des États-Unis, le coupleur Tomlinson est utilisé sur les lignes Ginza et Marunouchi du métro de Tokyo [42] et sur les lignes à grande capacité du métro de Taipei . [43]

Scharfenberg

L'attelage Scharfenberg [44] ( en allemand : Scharfenbergkupplung ou Schaku ) est probablement le type d'attelage entièrement automatique le plus couramment utilisé. Conçu en 1903 par Karl Scharfenberg à Königsberg, en Allemagne (aujourd'hui Kaliningrad, Russie ), il s'est progressivement étendu des trains de transit aux trains de service régulier de voyageurs, bien qu'en dehors de l'Europe son utilisation soit généralement limitée aux systèmes de transport en commun. Le coupleur Schaku est supérieur à bien des égards à de nombreux autres coupleurs automatiques car il réalise automatiquement les connexions pneumatiques et électriques et est capable de se déconnecter automatiquement. [45]Cependant, il n'y a pas de norme pour le placement de ces connexions électro-pneumatiques. Certaines compagnies ferroviaires les placent sur les côtés tandis que d'autres les placent au-dessus de la partie mécanique du coupleur Schaku.

De petits vérins pneumatiques, agissant sur les têtes rotatives du coupleur, assurent l'engagement du coupleur Schaku, rendant inutile l'utilisation de choc pour obtenir un bon couplage. Rejoindre des portions d'un train de voyageurs peut se faire à très basse vitesse (moins de 2 mph ou 3,2 km/h en approche finale), afin que les voyageurs ne soient pas bousculés. Les fabricants d'équipements ferroviaires tels que Bombardier proposent le coupleur Schaku en option sur leurs systèmes de transport en commun et leurs voitures de tourisme et locomotives. En Amérique du Nord, tous les trains du métro de Montréal en sont équipés, tout comme les nouveaux systèmes légers sur rail à Denver , Baltimore et New Jersey . Il est également utilisé sur les véhicules légers sur rail dansPortland , Minneapolis , le Vancouver Skytrain et la ligne 3 Scarborough à Toronto . Il équipe également l'ensemble du matériel roulant dédié utilisé pour les services de navettes dans le Tunnel sous la Manche .

Tonnage maximum inférieur à 1 000 t (1 100 tonnes courtes ; 980 tonnes longues).

À partir de 2020 , Voith et Dellner travaillent sur un coupleur automatique basé sur Schaku, un remplacement possible des tampons et de l'accouplement à chaîne sur les chemins de fer européens. [46]

Coupleur de contact de polissage automatique

  • Coupleur de contact de polissage automatique (ABC) [47]

Dellner

Coupleur Dellner sur un Virgin CrossCountry Class 221 à Carlisle le 10 octobre 2005

L'attelage Dellner de fabrication suédoise [48] est une version exclusive de l' attelage Scharfenberg , connectant à la fois le véhicule, la pneumatique et l'électronique. La technologie brevetée d'absorption d'énergie D-BOX permet un couplage à des vitesses allant jusqu'à 15 kilomètres par heure (9 mph) sans dommage structurel, et jusqu'à 36 kilomètres par heure (22 mph) avec déformation mais avec les véhicules restant sur la voie. Le système breveté D-REX fournit une connexion de données Ethernet à haut débit à des vitesses de 100 Mbit/s.

Coupleur de service

Coupleur de service [49]

Coupleur

Coupleur Wedgelock sur le métro de Londres

Le Wedgelock est l'attelage standard des trains du métro de Londres.

L'origine du principe Wedgelock n'est pas claire; cependant, il existe un certain nombre de variantes, dont beaucoup étaient autrefois produites par la société aujourd'hui disparue Associated Equipment Company (AEC) à Southall , Londres. La propriété intellectuelle de Wedgelock a été acquise en 1979 par Radenton – plus tard (en 1994) pour devenir Radenton Scharfenberg . [50] Conception de base et principe d'attelage : L'ancienne conception d'attelage a un corps composé de deux plaques d'acier horizontales séparées par des blocs en forme pour créer deux poches - celle de droite (perspective du conducteur) a une goupille verticale pour ancrer un crochet en forme faisant saillie vers l'avant d'un plaque avant boulonnée au corps. Le deuxième vide à gauche du corps contient une broche cylindrique avec un grand plat pour créer une section en forme de D. Le crochet est libre de se balancer à gauche et à droite sur un arc d'environ 5 degrés et peut s'engager avec la goupille en D dans un coupleur opposé. Pendant l'accouplement, une fois que les plaques avant opposées sont en contact, un actionneur pneumatique dans le vide de gauche entraîne un bloc (partiellement) en forme de coin derrière le bord extérieur du crochet opposé pour l'engager avec la broche en D hôte. La géométrie du coin incliné occupe le tiers horizontal central du bloc et entre en contact avec une rainure inclinée horizontale similaire dans le crochet opposé simplement pour l'engager avec la goupille en D. Les tiers supérieur et inférieur du coin ont des poches usinées pour créer des faces parallèles à l'axe longitudinal du coupleur. Comme la cale est encagée par la structure du corps, ce sont ces faces qui empêchent le mouvement latéral du crochet opposé et empêchent donc le désaccouplement. Un ressort relativement léger suffit à maintenir la position de la cale en cas de perte d'air comprimé du côté déploiement de l'actionneur (également appelé moteur à cale). Le désaccouplement est réalisé par de l'air dirigé vers le côté rétracté des moteurs à coin sur les deux attelages pour rétracter les coins et libérer les crochets ; le dételage s'effectue par un simple écartement des véhicules.

Schwab

Le coupleur Schwab  [ nl ] , fabriqué par Schwab Verkehrstechnik AG , Schaffhouse , est utilisé sur Stadler Kiss et SZU Be 510 . Il a été proposé en quatre versions :

Le coupleur Schwab est supérieur à bien des égards à de nombreux autres coupleurs automatiques car il établit automatiquement les connexions pneumatiques et électriques et est capable de se déconnecter automatiquement. [51]

Depuis 2020 , il est principalement utilisé en Suisse dans le transport ferroviaire régional de voyageurs. [52]

À partir de 2020 , Wabtec travaille sur un coupleur automatique basé sur Schwab, un éventuel remplacement des tampons et de l'accouplement à chaîne sur les chemins de fer européens. [31]

Shibata

L'attelage Shibata est une variante de l'attelage Scharfenberg qui a été développé par l'ingénieur des chemins de fer du gouvernement japonais (JGR) Mamoru Shibata  [ ja ] dans les années 1930 pour les trains électriques. [b] Il s'agit du type d'attelage standard pour tous les trains de voyageurs au Japon ainsi que sur les trains de banlieue et de métro en Corée du Sud.

Le matériel roulant Shinkansen (train à grande vitesse) utilise une variante du coupleur Shibata développé par Sumitomo Metal Industries dans les années 1960 qui utilise des goupilles rotatives à verrouillage serré et qui, par coïncidence, ressemble plus au coupleur Scharfenberg qu'au coupleur Shibata. [53]

Galerie

Attelages doubles et

Adaptateur d'attelage à utiliser entre l' attelage Janney sur une locomotive et les attelages WABCO N-2 montés sur des unités multiples de train de banlieue à la gare de Pennsylvanie à New York. L'adaptateur est vu du bas
Coupleur d'articulation AAR de l'ère de la transition. L'espace dans l'articulation accueille le maillon d'un coupleur Johnston ou d'un coupleur à liaison et goupille et le trou vertical dans l'articulation accueille la goupille.

Parfois, un wagon avec un système d'attelage doit être couplé à des wagons avec un autre type d'attelage. Cela peut être nécessaire lors du transport du matériel roulant du métro de son fabricant à la ville où il doit être utilisé. Il existe deux solutions :

  • utiliser un ou plusieurs véhicules de barrière qui ont des attelages différents à chaque extrémité.
  • utiliser un adaptateur de couplage.
  • utiliser un wagon d'allumettes qui a le même double attelage aux deux extrémités.

Seuls certains types d'attelage coexistent à l'extrémité d'un wagon en même temps, car entre autres raisons, ils doivent être à la même hauteur. Par exemple, dans l'État australien de Victoria , les moteurs avaient le coupleur AAR, avec des tampons, et la chaîne montée sur une cosse moulée dans le coupleur AAR.

Un véhicule barrière /wagon en Grande-Bretagne et une " voiture de transition " en Amérique du Nord) a différents types d'attelage à chaque extrémité. Si une paire de véhicules barrières est utilisée, une rame de wagons utilisant l'attelage A peut être insérée dans un train utilisant autrement l'attelage B.

Un adaptateur de couplage ou un coupleur de compromis peut se coupler à un couplage AAR sur un wagon et présenter, par exemple, un coupleur de hachoir à viande ou un coupleur de transport rapide au wagon suivant. Un tel adaptateur peut peser 100 kg (220 lb). Une pièce d'adaptation permet à un coupleur Janney de s'accoupler avec un coupleur SA3 [54]

Couplage double

Ensembles de chariots

Les attelages automatiques comme le Janney sont plus sûrs en cas de collision car ils aident à empêcher les chariots de se télescoper. British Rail a donc décidé d'adopter une variante Janney pour ses voitures de passagers, avec l'attelage capable de s'écarter pour s'accoupler aux moteurs avec le système traditionnel d'amortisseur et de chaîne.

En Nouvelle-Galles du Sud, des ensembles de chariots étaient couplés en permanence à une barre fixe , puisque les chariots n'étaient déconnectés qu'aux ateliers. Les wagons de marchandises sont parfois couplés par paires ou triplés, en utilisant des attelages à barres entre les deux.

Les ensembles articulés de voitures ou wagons se partagent les bogies intermédiaires , et n'ont pas besoin d'attelage dans les positions intermédiaires.

Accouplements de frein

Des accouplements sont nécessaires pour tous les systèmes de freinage continu.

Freins à commande électronique

Les freins pneumatiques à commande électronique (ECP) nécessitent une méthode de connexion électrique des wagons adjacents, à la fois pour l'alimentation et pour les signaux de commande, et cela peut être fait par des fiches et des prises, ou par des signaux radio à très courte portée.

Dessiner des engins

Un train de traction (également appelé train de traction) est l'assemblage derrière l'attelage à chaque extrémité du wagon pour prendre en charge les forces de compression et de tension entre les wagons des trains. Les premiers engrenages de traction étaient en bois, qui a été progressivement remplacé par l'acier.

Les coupleurs Janney ont l'engrenage de traction dans un seuil central pour absorber les forces de poussée et de traction ( action de mou ). [55]

Il y a également un engrenage de traction derrière les coupleurs à verrouillage serré , les coupleurs SA3 , les coupleurs C-AKv , les coupleurs Scharfenberg et d'autres coupleurs multifonctions .

Dans le cas des tampons et des coupleurs de chaîne , le mécanisme de traction derrière les crochets, le cas échéant, absorbera la tension, tandis que les tampons latéraux absorberont la compression.

Certains coupleurs peuvent ne pas avoir de mécanisme de traction.

Attelage ferroviaire miniature

Sur les trains miniatures, les attelages varient en fonction de l'échelle et ont évolué au fil des années. Les premiers trains miniatures étaient couplés à l'aide de divers agencements à crochets et boucles, qui étaient souvent asymétriques, obligeant toutes les voitures à pointer dans la même direction. À plus grande échelle, les modèles à échelle de travail ou à échelle proche des coupleurs Janney étaient assez courants, mais se sont avérés peu pratiques à HO et à plus petite échelle.

Pendant de nombreuses années, le coupleur "X2F" ou "Horn-Hook" était assez courant à l'échelle HO , car il pouvait être produit en une seule pièce de plastique moulé. De même, pendant de nombreuses années, un coupleur "crochet de levage" connu sous le nom de Rapido et développé par Arnold , un fabricant allemand de trains miniatures à l' échelle N , a été couramment utilisé à cette échelle.

Le principal concurrent de ces deux coupleurs, plus populaire parmi les modélistes sérieux, était le Magne-Matic, un coupleur d'articulation à libération magnétique développé par Keith et Dale Edwards et fabriqué par Kadee., une entreprise qu'ils ont créée. Bien qu'ils ressemblent étroitement aux attelages Janney miniatures, ils sont quelque peu différents sur le plan mécanique, l'articulation pivotant à partir du centre de la tête d'attelage plutôt que sur le côté. Une goupille en acier, conçue pour ressembler à un tuyau de frein à air, permet aux coupleurs d'être libérés magnétiquement; la conception de la tête d'attelage empêche que cela ne se produise à moins que le train ne soit arrêté ou inversé avec une paire d'attelage accouplée directement sur un aimant de découplage. Une version antérieure à déclenchement mécanique de la conception avait une goupille droite s'étendant vers le bas à partir de la fusée elle-même, qui engageait une "rampe" mécanique en forme de losange entre les rails, qui devait être élevée au-dessus de la hauteur du rail lorsque le désaccouplement était souhaité.

Une fois les brevets Kadee épuisés, un certain nombre d'autres fabricants ont commencé à fabriquer des coupleurs magnétiques similaires (et compatibles).

Récemment, un modèle HO à l'échelle exacte du coupleur AAR a été conçu et fabriqué par Frank Sergent. [56] Cette conception utilise une petite boule en acier inoxydable pour verrouiller la jointure fermée. Le découplage est obtenu en tenant une baguette magnétique au-dessus de la paire de coupleurs pour tirer les balles hors des poches de verrouillage.

À l'échelle O , une version miniature de travail à l'échelle exacte du coupleur "Alliance" a été fabriquée à partir des années 1980 par les modèles GAGO en Australie. Depuis 2002, il est commercialisé par la Waratah Model Railway Company. [57] Les modélisateurs européens ont tendance à utiliser des crochets à échelle et des accouplements à chaîne.

Dans les modèles britanniques à l'échelle 00 (similaire à l'échelle H0), le coupleur «tension lock» développé par Tri-ang est standard. Il s'agit d'un fonctionnement similaire au couplage de type hachoir à viande. Le dételage à distance est possible en utilisant une rampe à ressort entre les rails. La conception des crochets est telle que les accouplements ne se désaccouplent pas lorsqu'ils sont sous tension (au lieu d'appuyer sur la rampe). Lorsque le train est poussé sur la rampe, il soulève les crochets d'attelage au passage du train. En arrêtant le train sur la rampe, il est divisé à cet endroit. Bien que cela fonctionne bien, il est souvent considéré comme laid et envahissant [ citation nécessaire ] (bien que des conceptions plus petites soient disponibles, elles ne sont pas toujours entièrement compatibles avec d'autres modèles) et beaucoup [ citation nécessaire ]Les modélistes britanniques préfèrent moderniser soit les types Kadee, soit les accouplements à crochet et chaîne de travail.

Un développement récent est un couplage interchangeable qui se branche sur une prise normalisée, connue sous le nom de NEM 362 et qui peut être facilement débranché selon les besoins. Cela permet au modélisateur de standardiser facilement le couplage souhaité, sans que les fabricants individuels aient besoin de changer leur type de couplage.

À l'échelle 7 mm , des raccords norvégiens fonctionnant à l'échelle sont maintenant fabriqués par Zamzoodled [58] au Royaume-Uni.

Une comparaison des types de coupleurs a été publiée dans "An introduction to Couplers". [59]

Accident

Différents types d'attelage ont des taux d'accidents différents.

Voir aussi

Remarques

  1. ^ Un train avec des freins continus sur tous les wagons.
  2. ^ À partir du début des années 1920, les EMU de JGR utilisaient des coupleurs Janney.

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Source

Liens externes