Отдельные единицы подвижного состава соединяют сцепными приборами. Вначале это была винтовая упряжь, изобретенная в США. Она состояла из петель или серег, свободно укрепленных на крюке вагона, и нарезного винта, вращая который можно сближать и раздвигать серьги. Быстрота работы и безопасность зависели в основном от квалификации сцепщика. Ручная винтовая сцепка сдерживала рост объема перевозок из-за недостаточной прочности, поскольку ее прочность определяется массой сцепки, а масса ограничена физической силой и квалификацией сцепщика. Другим существенным недостатком ручной сцепки является усложнение маневровой работы, поскольку необходимость скручивать стяжки вагонов увеличивает время формирования и вызывает дополнительные расходы на содержание сцепщиков. Велика также опасность травматизма.
Введение автосцепки взамен винтовой упряжи совпало с началом XX века. В 1890 г. железные дороги США начали, а в 1900 г. закончили полный перевод подвижного состава на автосцепку типа Дженни, изобретенную еще в 1876 г. С этого момента начинается активное внедрение автосцепки не только на американском, но и на других континентах.
В 1925 г. на американскую автосцепку перешла Япония, позднее - Китай и другие страны Азии. В 1906 г. в России на Московско-Казанской железной дороге курсировало 230 вагонов и локомотивов с американской автосцепкой. Широкое применение американской автосцепки выявило и ее принципиальные недостатки: неполная автоматичность действия, недостаточная область вертикального и горизонтального захвата, передача тяговой нагрузки на промежуточную деталь - коготь и др., поэтому появление автосцепки с новым двузубым контуром зацепления (контуром Виллисона), устраняющим указанные недостатки, затормозило дальнейшее применение этого варианта автосцепки. В процессе испытаний на советских дорогах ряда автосцепок лучшие результаты показала автосцепка СА-3, разработанная в Институте реконструкции тяги под руководством профессора В.Ф. Егорченко, имеющая двузубый контур зацепления. Перевод с винтовой упряжи на автосцепку в СССР начался в 1935 г., а закончился в 1957 г.
Применяемая в настоящее время в США, Канаде, Мексике, Японии, Китае, Индии американская автосцепка, как и советская, за период эксплуатации претерпела значительные изменения, направленные на повышение эксплуатационных показателей. Например, у автосцепки СА-3 рабочая нагрузка повысилась в 3 раза (с 0,8 до 2,5 - 3 МН). В США намечается тенденция к применению автосцепок жесткого или полужесткого типа.
Автосцепка жесткого типа имеет ограничитель предельного перемещения по вертикали. Это позволяет снизить влияние неровностей железнодорожного пути и возможности выхода сцепок из зацепления.
Конструкция автосцепок для специального подвижного состава (дизель - электропоезд, вагоны метрополитенов и др.) определяется условиями его эксплуатации. Такие автосцепки не подвергаются большим нагрузкам, поэтому они легче, компактнее, но в то же время требуют большой точности изготовления и сложных вспомогательных обустройств, поскольку при автоматическом сцеплении обеспечивается и соединение воздушных магистралей (тормозной и напорной), а также электрических цепей управления и передачи информации по подвижному составу.
Дальнейшее развитие автосцепки подвижного состава общесетевого назначения будет проходить как в направлении повышения ее эксплуатационных возможностей, так и долговечности, прочности, увеличения межремонтного периода до промежутка между капитальными ремонтами подвижного состава. Весь подвижной состав общего назначения будет иметь автосцепку жесткого или полужесткого типа, - оборудованную автосоединителем тормозной магистрали, а для некоторых типов вагонов - соединителем напорной магистрали и соединителем электроцепей. Появится автосцепка такого типа и на европейских дорогах колеи 1435 мм, где пока еще применяется винтовая упряжь.
Использование методов термообработки автосцепки, применение легированных сталей, новые методы упрочнения поверхности наплавкой слоя высокопрочного металла сделают автосцепку прочнее и легче. Расширится область применения специальных автосцепок в связи с введением в эксплуатацию скоростных пассажирских поездов и новых видов транспортных средств, у которых конструкция автосцепки будет определяться условиями эксплуатации и технико-экономической целесообразностью, если не будет острой необходимости во взаимосцепляемости с автосцепкой общесетевых вагонов и локомотивов.
Наряду с автосцепкой развитие получат и поглощающие аппараты. Первые их образцы представляли собой, по существу, пружину; в дальнейшем появились системы с использованием пар трения, гидрофрикционные, гидрогазовые. Однако в будущем они будут заменены аппаратами, имеющими в качестве рабочего тела специальные полимерные соединения (эластомеры), и сочетать в себе как простоту конструкции и высокую возможность поглощения энергии (100 - 200 кДж), так и необходимую надежность в эксплуатации.
Заключение
Для соединения вагонов с локомотивом и между собой применяют ударно-тяговые механизмы (сцепки), которые передают тормозные и тяговые усилия при езде. Они крепятся к центральной хребтовой балке локомотива или вагона. Сцепки бывают трёх разных видов: ударно-упряжные, винтовая стяжка и автосцепка.
Винтовая стяжка применяется на некоторых узкоколейках, а также широко применялась в Западной Европе. В этом случае вагоны оборудуются двумя буферными тарелками, которые могут перемещаться относительно кузова вагона. В центре имеются две части сцепки, стягиваемые болтами.
Автосцепка применяется сейчас на всех магистральных железных дорогах. По краям вагона или локомотива имеется два буфера, а посередине располагается автосцепка. Все существующие автосцепки могут быть разделены по их типу на две группы: нежёсткие и жёсткие и по принципу восприятия усилий также на дву группы: тягово-ударные и тяговые.
Действует автосцепка следующим образом. При нажатии или соударении вагонов головы автосцепок скользят одна по другой в горизонтальной плоскости до тех пор, пока малый зуб одной не войдёт в зёв другой. При нажатии друг на друга замки сначала уходят каждый в свой карман, а затем выпадают в образовавшееся пространство и запирают автосцепки.
Чтобы расцепить автосцепки, достаточно убрать один из замков внутрь головы автосцепки. Для этого при помощи расцепного привода поворачивается валик подъёмника, а вместе с ним и подъёмник замка, который сначала поднимает верхнее плечо собачки, чем выключает действие предохранителя замка, затем уводит замок внутрь головы автосцепки и одновременно заходит за расцепной угол замкодержателя. Проследним движением подъёмник замка запирает свой обратный ход, так как, упираясь в расцепной угол замкодержателя, он не может вернуться в своё прежнее положение до тех пор, пока не освободиться лапа замкодержателя, что произойдёт только при разъединении автосцепок. При этом она под действием веса своего противовеса и нажатия подъёмника войдёт в зёв автосцепки.
В пассажирских вагонах устраиваются, помимо поглощающих аппаратов автосцепки, центральные упругие площадки (переходы).
Упругая площадка, размещаемая на торцовой стенке вагона, имеет рамку, выступающую вперёд за плоскость зацепления автосцепок. Нижняя часть рамки соединяется штырями с буферами, а верхняя с хомутом листовой рессоры, концы которой при помощи шарниров опираются на торцовую стенку вагона. При соединении вагонов сначала сжимаются упругие площадки, после чего уже сцепляются автосцепки, в результате этого автосцепки находятся в натянутом положении, что смягчает толчки, вызываемые зазорами между сцепляемыми поверхностями автосцепок. Сбоку и сверху переходы закрываются резиновой гармоникой.
Список литературы
1. Сотников Е.А. Железные дороги мира из XIX в XXI век / Е.А. Сотников. - М.: Транспорт, 1993.
2. Виргинский B. C. Возникновение железных дорог в России / B. C. Виргинский. - М.: Желдориздат, 1949.
3. Калиничев В.П. Великий Сибирский путь / В.П. Калиничев. - М.: Транспорт, 1991.
4. История железнодорожного транспорта России / под редакцией Красковского Е.Я., Уздина М.М. - Спб., 1994 г.
5. Кологривая И.Е. История развития железнодорожного транспорта: учебно-методическое пособие / И.Е. Кологривая - Хабаровск: ДВГУПС, 1998.
6. Кологривая И.Е. История развития железнодорожного транспорта: учеб. пособие / И.Е. Кологривая.2-е изд. доп. и перераб. - Хабаровск: ДВГУПС, 2007.