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連結器または連結器は、通常、鉄道車両の両端に設置され、車両を連結して列車を構成する機構です。連結器と車両を接続する装置は牽引装置または牽引装置であり、連結器の応力と列車の加速を吸収する必要があります。
鉄道車両の歴史を通じて、世界中で様々な設計と種類の連結器が開発されてきました。設計上の重要な考慮事項としては、強度、信頼性、容易で効率的な取り扱い、そして運転士の安全性などが挙げられます。自動連結器は、車両同士が押し込まれると自動的に連結されます。最新の連結器は、機械的な接続だけでなく、ブレーキラインやデータラインも連結できます。
国によって連結器の種類は異なります。北米の鉄道と中国ではジャニー連結器が使用されていますが、旧ソ連の鉄道ではSA3連結器が、ヨーロッパ諸国ではシャルフェンベルク連結器とスクリュー連結器が使用されています。異なる連結器を持つ車両を連結する際には、課題や複雑な問題が生じます。この問題を解決するために、バリアカー(マッチカーとも呼ばれる)、デュアルカプラー車、またはアダプターが使用されます。
互換性のある類似の連結器やカプラーは、メーカー、ブランド、地域によって大きく異なる名称、あるいは愛称で呼ばれることが多く、標準設計や代表的な設計の説明が混乱を招く可能性があります。これらの記事に記載されている寸法や定格は、通常、公称または代表的な部品やシステムのものですが、規格や実務は鉄道、地域、時代によって大きく異なります。
圧縮状態:車両編成(1両または複数両を連結したもの)が圧縮状態にあるとき。張力の反対。[ 1 ]
英国の伝統に倣った鉄道の連結方式の基本的なものは、バッファー・アンド・チェーン連結器です。3つのリンクからなる大きなチェーンが、隣接する貨車のフックを連結します。この連結器は、初期の路面電車の方式を踏襲したものですが、より規則的な構造になっています。貨車のフレームに取り付けられたバッファーが、列車が減速中の機関車に衝突した際に生じる衝撃荷重を吸収します。
単純なチェーンは張ることができず、この緩いカップリングでは車両間での前後の動きや衝突が大きく、列車が発進するときに衝撃が加わりました。このカップリングは鉱物車両では許容範囲内でしたが、客車では乗り心地が悪かったため、センターリンクを片側に左ネジ、もう一方に右ネジのあるネジに交換することでチェーンを改良しました。ネジの中央には、ヒンジ付きのボールハンドルが取り付けられたハンドルハウジングがあります。このターンバックル式の配置により、取り付けられたハンドルでネジを締めることで車両を連結できます。通常、ネジはハンドルハウジングの横に2つのネジ山が残るまで締めます。カップリングリンク側のトラニオンナットにサポートが取り付けられ、ネジのハンドルを支えてカップリングの使用中にネジが緩むのを防ぎます。このタイプのカップリングの正式名称は、欧州規格EN 15566ドローギアおよびネジカップリングに従って、ネジカップリングまたはUIC カップリングです。
より素早く着脱できる簡略版では、やはり3つのリンクが使われていましたが、中央のリンクにT字型のスロットが設けられていました。このスロットを縦方向に回して長くすることで連結が可能になり、その後縦方向に回してスロットを短くすることで、貨車をよりしっかりと固定できるようになりました。
貨物列車をフル装備すると速度が上昇するため[ a ]、スクリューで張る形式が必須となりました。
初期の「ダムバッファー」は木製の貨車フレームに固定された延長部分でしたが、後にスプリングバッファーが導入されました。最初は革張りの馬毛でできた硬いクッションでしたが、後に鋼鉄製のスプリング、そして油圧式のダンパーへと進化しました。
この結合は西ヨーロッパと中央ヨーロッパ、北アフリカ、中東、南アジアの一部で今でも広く見られます。[ 2 ]

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リンク・アンド・ピン連結器は、北米の鉄道で最初に使用された連結器の形式でした。ほとんどの鉄道が半自動のジャニー連結器に切り替えた後も、リンク・アンド・ピン連結器は森林鉄道で生き残りました。原理的には単純でしたが、リンクのサイズと高さ、そしてポケットのサイズと高さに関して標準化が不十分であったことが問題でした。
リンク・ピン連結器は、管状の本体に長楕円形のリンクが取り付けられていた。連結作業中、作業員は連結する車両の間に立ち、リンクを連結器のポケットに導く必要があった。車両が連結されると、作業員は管の端から数インチ離れた穴にピンを挿入し、リンクを所定の位置に保持した。この手順は非常に危険で、ブレーキ係が連結器のポケットから手や指を素早く移動させ損ねたために、多くのブレーキ係が指や手全体を失った。また、連結が速すぎる車両に挟まれたり、車両の下敷きになったりして、さらに多くのブレーキ係が死亡した。ブレーキ係にはリンクを所定の位置に保持するために使用できる重い棍棒が支給されたが、多くのブレーキ係は棍棒を使わず、怪我をする危険を冒した。
リンク アンド ピン カプラは次の理由で不十分であることが判明しました。
英国では、リンクアンドピン連結器は狭軌の産業鉄道や軍用鉄道で一般的であり、最終的には列車が停止しているときに確実に連結できる形式に進化しました。
パナマ運河の閘門を船舶が通過できるようにするために使われた機関車、パナマ運河ミュールには、リンク&ピン連結器とサイドバッファーが備え付けられている。この設計は、通常は単独で運行されるこれらの機関車が故障した場合に他の機関車と連結できるようにするために選ばれた。直線線路では、リンク&ピン連結器が使われる。直線線路区間と閘門室の間のランプの間の垂直曲線の半径は非常に小さいので、リンク&ピン連結器では高低差が大きすぎるため、機関車はこれらの区間を切り離して、サイドバッファーを使って押し通さなければならない。急な垂直曲線でバッファーがバッファーロックするのを防ぐために、特別に高いバッファープレートが備え付けられている。

バランスレバー連結器は、2つのネジ連結器を備えた中央緩衝連結器とも呼ばれ、狭軌の急曲線鉄道で一般的に使用される連結器です。引張装置と押圧装置を交換することで、標準軌鉄道で使用されている標準的なネジ連結器は、緩衝器の両側に1つのネジ連結器を備えた中央緩衝連結器になりました。ネジ連結器は、中央緩衝ロッド上の垂直トラニオンを軸として回転する補正レバーに接続されており、2つのネジ連結器間の牽引力を均等に分散させます。[ 3 ]

安全上の問題を回避するため、当時クレーフェルト路面電車の取締役であったカール・アルバートは、1921年にアルバート連結器を開発しました。アルバート連結器は、2本のピンを備えたキーとスロットの連結器として開発されました。連結する車両を押し込み、両方の連結器が同じ側に移動します。1本のピンを挿入し、次に車両を引っ張って連結器をまっすぐにしてから、もう1本のピンを挿入します。この操作では、それほど正確な入換操作は必要ありませんでした。一体型設計のため、最小限のたるみしか発生しませんでした。このシステムは、路面電車システムや狭軌路線で非常に人気を博しました。
1960年代には、ほとんどの都市で自動連結器に置き換えられました。しかし、現代の車両でも、故障した車両を牽引するための緊急連結器としてアルバート連結器が設置されています。
19世紀後半の北米の乗用車におけるリンクとピンは、ミラープラットフォームと呼ばれる集合体に置き換えられ、これにはミラーフックと呼ばれる新しい連結器が含まれていました。[ 4 ]ミラープラットフォーム(およびフック連結器)は、ジャニー連結器に置き換えられるまで数十年間使用されました。

ノルウェー式連結器は、中央の緩衝器と、中央の緩衝器のスロットに落ちる可動フックで構成されています。[ 5 ]反対側の緩衝器にU字型の安全キャッチが付いている場合もあり、これをフックの上部に反転させて固定します。安全装置は、端にボール型の重りが付いたチェーンで、フックにかぶせてフックを所定の位置に保持する場合もあります。[ 5 ]車両が常に同じ方向を向いている鉄道では、機械式フックは貨車の片端にしか取り付けられません。ノルウェー式連結器はすべて高さや幅が異なるため、互換性があるわけではなく、一度に1つのフックに制限される場合とそうでない場合があります。牽引力の制限は通常350 kNです。[ 6 ]ノルウェー式連結器には補助チェーンが追加されることもあります。
ノルウェー式連結器は、ウェンズベリー近郊の英国製造会社FHロイド社にちなんでロイド連結器とも呼ばれ、可動フックの形状にちなんでミートチョッパー連結器とも呼ばれます。ノルウェー式連結器は、緩衝連結器とチェーン連結器よりも急曲線に対応できるため、低速で列車積載量が少ない狭軌鉄道では有利です。ノルウェー式連結器は、 1,067 mm ( 3 ft 6 in )、 1,000 mm ( 3 ft 3 in )、 1,200 mm ( 1 ft 3 in )の狭軌鉄道でのみ使用されています。+イギリスとその旧植民地では、幅3 ⁄ 8 インチ(約3.5 cm)以下の鉄道が使用されている。例えば、マン島鉄道、西オーストラリア州政府鉄道、タンザニア、フェスティニオグ鉄道、リントン・アンド・バーンスタプル鉄道ウェールズ・ハイランド鉄道などで。
南アフリカでは2種類の放射状連結器が使用されていました。1つはジョンストン連結器(通称ベル・リンク・アンド・ピン連結器)で、1873年に導入されました。リンク・アンド・ピン連結器と動作は類似しており互換性もありますが、連結面が円形のベル型になっています。もう1つはベル・アンド・フック連結器で、1902年に導入されました。ノルウェー連結器に似ていますが、連結面が円形で、連結面の上部にドローフックを収納するための連結ポケットが開いています。[ 7 ]

ジョンストン連結器は、そのベルの形からベルリンクアンドピン連結器としてよく知られており、 1872年にケープ政府鉄道(CGR)が設立され、ケープ政府が鉄道を内陸部に拡張し、既存の線路を4フィート 8フィートから10フィート10フィートに改造するという決定を受けて、1873年に喜望峰で初めて導入されました。+標準軌1 ⁄ 2 インチ(1,435 mm)からケープ軌間3フィート6インチ(1,067 mmまで。1873年以降に導入されたケープ軌間の新型機関車および鉄道車両には、これらまたは類似の連結器が装備された。これは建設用機関車リトル・ベスCGR 0-4-0ST。 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
1875年にナタール植民地に設立されたナタール政府鉄道(NGR)もこれに倣い、 1877年にNGRクラスK 2-6-0Tから、同鉄道が取得したすべての機関車と車両にジョンストン連結器が装備された。[ 11 ] [ 12 ]
同様に、1889年に南アフリカ共和国に新しく設立されたオランダ・南アフリカ鉄道会社が最初の機関車を入手したとき、それらにはジョンストン連結器が取り付けられていました。[ 9 ] [ 13 ]
CGRの2フィート(610 mm )狭軌鉄道とは異なり、NGRの狭軌鉄道もジョンストン連結器を使用していました。これらの狭軌路線の最初の運行は1906年に開始され、エストコート発のウィーネン支線でNGR Nクラス4-6-2T機関車が初めて運行を開始しました。[ 10 ] [ 14 ]
連結と分離は手作業で行われていたため、連結時に連結リンクを連結器ポケットに導くために動いている車両の間を行き来しなければならない乗務員に重大な傷害または死亡の危険が高かった。南アフリカ鉄道では1927年からジョンストン連結器が徐々に交換され始めたが、狭軌の鉄道車両では交換されなかった。同年以降に取得されたケープゲージの新しい機関車と鉄道車両はすべてAARナックル連結器を装備していた。旧式の鉄道車両のすべてへの転換には数年を要し、1950年代後半まで一部の車両で両方のタイプの連結器がまだ見られた。過渡期には、多くの機関車のナックル連結器には、リンクとピンを収容するための水平方向の隙間と垂直方向の穴がナックル自体に設けられており、古いジョンストン連結器を装備した車両と連結できるようにしていた。[ 9 ] [ 15 ]
ベルフック連結システムは、1902年に喜望峰で初めて導入されました。当時、ポート・エリザベスからランクルーフまで建設中だった新設の2フィート(610 mm)狭軌アボントゥール鉄道の建設用機関車として、CGRタイプA 2-6-4T機関車2両が購入されました。南アフリカでは、この連結器は喜望峰の狭軌線路でのみ使用されていました。[ 7 ] [ 10 ] [ 16 ] [ 17 ]
この連結器はノルウェー式連結器に類似している。連結面の上部に開口部を持つ連結器ポケットを備えた放射状連結器である。リンクとピンの代わりに、連結時に列車の次車両の連結器の連結器の連結器ピン上をスライドする引フックが用いられる。連結相手の連結器の引フックが誤って外れることを防ぐため、連結器ベルには連結器ポケットの上部に、一般にブライドルと呼ばれる引フックガードが装備されている。[ 7 ]
通常は、連結器の片方にのみドローフックを取り付け、そのため乗務員は予備のドローフックとドローフックピンを機関車に搭載していた。自動連結は可能であるが、稀にしか行われず、連結時には手動操作が必要となる。連結解除は、ドローフックを手で持ち上げて解除することで行う。連結器は、ドローフックをU字型のアダプターリンクに交換することで、ジョンストン連結器と互換性を持たせることができ、このアダプターリンクはジョンストン連結器と同じドローフックピンを使用して接続された。[ 7 ]
1973年に91-000形ディーゼル電気機関車が狭軌システムに導入されたのを機に、アボントゥール鉄道ではベルフック連結器の交換が始まった。同年以降、同路線向けに導入されたすべての新型狭軌車両にはウィリソン連結器が装備されていた。旧型の車両は改造されず、両タイプの連結にはアダプターが使用された。ベルフック連結器のドローフックは、同じドローフックピンで接続されるアダプターに交換された。[ 7 ]
列車の自動連結装置には様々な種類がありますが、そのほとんどは相互に互換性がありません。自動化のレベルは様々で、以下のカテゴリーに分類できます。




ジャニー連結器は、後にマスターカービルダーズ協会(MCB)連結器[ 19 ] 、現在はアメリカ鉄道協会(AAR)連結器と呼ばれ、一般的にはバックアイ、ナックル、またはアライアンス連結器とも呼ばれています。AAR/APTAタイプE、タイプF、タイプH連結器はすべて互換性のあるジャニー連結器ですが、異なる車両(一般貨物車、タンク車、回転式ホッパー車、旅客車など)に使用されます。
ナックル連結器、またはジャニー連結器は、 1873年に特許を取得したイーライ・H・ジャニーによって発明されました(米国特許138,405)。[ 20 ]イギリスでは特にバックアイ連結器としても知られ、一部の鉄道車両(主に旅客列車用)に装備されています。ジャニーはバージニア州アレクサンドリア出身の乾物店員で、元南軍将校でした。彼は昼休みを利用して、リンク・アンド・ピン連結器に代わる部品を木で削っていました。 「バックアイ」という用語は、アメリカ合衆国オハイオ州の愛称「バックアイ州」と、この連結器を最初に販売したオハイオ・ブラス・カンパニーに由来しています。[ 21 ] [ 22 ]
1893年、米国議会は、自動連結器が商業鉄道の需要を満たし、同時に安全に操作できることに満足し、安全器具法を可決しました。操車場の安全性を促進する上でのこの法律の成功は驚くべきものでした。1877年から1887年の間、鉄道労働者の事故のうち約38%が連結器に関連していました。鉄道会社がリンク式連結器とピン式連結器を自動連結器に置き換え始めると、この割合は低下しました。SAA発効日からわずか2年後の1902年までには、連結器関連の事故は従業員事故全体のわずか4%を占めるにまで減少しました。この10年間に鉄道従業員の数は着実に増加したにもかかわらず、連結器関連の事故は1892年の約11,000件から1902年には2,000件強にまで減少しました。
ジャニー連結器が北米標準に選ばれた当時、8,000件もの特許取得済みの代替品が存在しました。様々な車両設計の要件に対応するために、多くのAAR連結器設計が存在しますが、いずれの設計も、どの設計とも連結できるよう、一定の寸法を共通化する必要があります。[ 23 ]
Janney カプラーは、米国、カナダ、メキシコ、日本、インド、台湾、オーストラリア、ニュージーランド、南アフリカ、サウジアラビア、キューバ、チリ、ブラジル、ポルトガル、中国、およびアフリカの多くの国で、標準軌と狭軌の両方で使用されています。
Janneyカプラは通常、機械的な連結のみを提供しますが、タイプHのみが空気圧ラインと電気ラインの自動接続を追加します。[ 24 ]
アンリコ連結器は、ベルギーの技術者であり起業家でもあったエミール・アンリコ・オブ・クール=サン=テティエンヌによって導入されたジャネー連結器の派生型です。75型を含むベルギー国鉄の特定の電車に使用されています。

ウィリソン連結器は、ジャニー連結器の問題を解決するために1916年に米国で開発されました。[ 25 ]
ロシアのSA3連結器はAAR連結器と同じ原理で動作しますが、2つのタイプには互換性がありません。[ 26 ]これは1932年に英国の特許に基づいてソ連に導入され、それ以来1,520 mm(4フィート 11インチ)の鉄道車両全体で使用されています。+モンゴルを含むロシアの鉄道網は、 27 ⁄ 32 インチ(約27 ⁄ 32メートル)にまたがっています。フィンランドの機関車には、フィンランドの車両で使用されているUIC連結器やロシアの車両で使用されているSA3連結器に連結できるUnilink連結器が搭載されています。
1,435 mm(4フィート 8インチ)の+ウィリソン連結器は、イランの1 ⁄ 2 インチ標準軌ネットワークとマルムバナンで鉱石列車用に使用されている。クイーンズランド州の2フィート(610 mm)軌間の一部の路面電車には、小型のウィリソン連結器が取り付けられている。 [ 27 ]南アフリカ鉄道の2フィート(610 mm)狭軌アボントゥール鉄道に1973年に導入された。 [ 7 ]
SA3連結器は世界で最も強力な連結器の1つであり、このタイプの連結器を使用する列車の最大積載量は約8000トン[ 31 ]であるが、機械的な連結しか提供していない。[ 24 ]自動的な電気および空気圧接続を追加することは複雑な課題である。[ 32 ]
これらのカプラにはさまざまなバリエーションとブランド名があります。
2020年現在、鉄道建設補助会社はSA3をベースにした自動連結器の開発に取り組んでおり、これはヨーロッパの鉄道のバッファーとチェーン連結器の代替となる可能性がある。[ 33 ]

AK69eとしても知られる。ユニカプラは1970年代に西ドイツのクノール社によって開発され、東ドイツのVEBワゴンバウ・バウツェン社による互換性のある対応製品であるインターマートカプラと並行して開発された。[ 34 ] [ 35 ]ユニカプラ/インターマートカプラは、2本の空気圧ラインと最大6つの電気接続を自動的に接続することができる。[ 25 ]
このカプラは、SA-3およびWillison カプラと機械的に互換性があります(ただし、空気圧および電気接続は手動で行う必要があります)。
このタイプの連結器を使用する列車の最大積載量は約6000トンである。[ 31 ] AK69eとインターマットの採用が失敗したのは経済性の問題である。[ 36 ]
2020年現在、この方式は限定的に使用されています。イラン鉄道で採用されており[ 37 ]、ドイツでもハンブルクとザルツギッター間で鉄鉱石を輸送する列車で使用されています[ 38 ] 。
C-AKv連結器(Transpactとも呼ばれる)は、Faiveley Transportが開発した新しいコンパクトなウィリスン連結器である。[ 39 ] SA3連結器と機械的に互換性がある(ただし、空気圧および電気接続は手動で行う必要がある)ほか、ユニカプラと完全な互換性があり、追加のバッファーを取り付ければ、従来のヨーロッパのネジ連結器とも連結できる。[ 40 ] C-AKv連結器は、2つの空気圧ラインを自動的に連結できる。[ 36 ] 2020年現在、その使用はロッテルダムとディリンゲン製鉄所間の鉱石輸送と、ドイツのヴェーリッツとブナ間の褐炭輸送の列車に限定されている。 [ 38 ]
Z-AK連結器は、クノール・ブレムゼ社が開発したウィリソン連結器の一種です。ユニカプラ/インターマットの明らかな欠陥に対応するために設計されました。緩衝器とねじ式連結器と互換性があります。引張力に耐えられない数少ない自動連結器の一つであり、このタイプの連結器を使用する鉄道車両には緩衝器も装備する必要があります。[ 41 ]
ユニリンク連結器は、フィンランドやウクライナなどのCSI国境地帯で使用されている連結器である。[ 42 ]この連結器はSA3とネジ連結器の両方に対応している。[ 43 ]これは、ネジ連結器のシャックルを取り付けるためのホーンを追加したSA3連結器と、ネジ連結器を装備した貨車のフックに接続するネジ連結器を備えたものである。ネジ連結器を使用しないときは、連結器シャックルは連結器左側のホルダーに収まる。ユニリンク連結器を装備した車両には、ネジ連結器を使用する際に必要なサイドバッファーも装備されている。 [ 44 ]
フィンランドでは、スクリュー連結器を備えた客車が使用されています。これは、スクリュー連結器が常に張力状態にあり、通常の運転では側板が分離しないため、SA3連結器に比べて緩みのない乗り心地が得られるという利点があるためです。フィンランドの貨車の大部分もスクリュー連結器を備えています。SA3連結器は、一部の大型貨車とロシアの車両にのみ装備されています。
自動バフ接触カプラ(通称ABCカプラ)はJTジェプソンによって発明され、1906年にイギリスで特許を取得し[ 45 ]、ABCカプラ・アンド・エンジニアリング・カンパニー・リミテッド社によってウルヴァーハンプトンの工場で製造されました。
カップリングは、中央のバッファから突出するシャックルで構成されており、カップリングが接触すると、反対側のバッファのフックに落ち込みます。反対側のカプラの非係合シャックルは、係合シャックルに載り、自重によって係合解除を防止します。ABCカップリングを切断するには、係合していない上部のシャックルを持ち上げます。これにより、シャックルに取り付けられたテールレバーが係合シャックルをフックから持ち上げ、カップリングを解除します。
1912年には、より優れたロック機構を備えた改良型のカップリングが導入されました。このカップリングでは、バネ式のロックバーがフックとして機能するディスクを固定していました。このディスクフックは、反対側のカップリングのシャックルが近づくことでロック位置まで回転しました。カップリングを解除するには、チェーンまたはハンドルを引いてロックバーを解除するだけで、ディスクフックの回転が解除されました。
この連結器は主にイギリス植民地の狭軌鉄道で使用されており、例えばナイジェリア、セイロン、ホンジュラスのバウチ軽便鉄道やインドのカルカ・シムラ鉄道などである。[ 46 ] [ 47 ]シャム王立国鉄(RSR、後のタイ国鉄(SRT))は1950年後半にジャニー連結器に交換されるまで、ABC連結器を車両に使用していた。[ 48 ]

スターンズ・アンド・ウォード連結器(イギリスではウォード連結器として知られている)は、1903年に共同で米国特許737673 「車両連結」を取得した2人のアメリカ人発明者、ロバート・B・スターンズとフランク・D・ウォードにちなんで名付けられました。この連結器は、世紀の変わり目にシカゴで導入された高架鉄道[ 49 ]で使用するために特別に設計されました。1902年にノースウェスタン高架鉄道の電車に初めて使用されました。 3年後の1905年には、ウォーズによってディストリクト鉄道サークル線の電化(後にロンドン地下鉄となる)に導入されました。ウォード連結器は1936年までロンドン地下鉄の標準連結器でしたが、その後、空気圧接続と電気接続の両方を備えた多機能連結器であるウェッジロック連結器に置き換えられました。[ 50 ]
連結するには、車両同士を押し合わせる必要がある。各連結器ヘッドの舌状部が反対側の連結器ヘッドの喉部に入り込み、舌状部のフックが、垂直に設置されたバネ仕掛けの連結ピンをバネの力に逆らって回す。フックが連結ピンを通過すると、バネの力で連結ピンは元の位置に戻り、フックヘッドが連結器内に保持される。連結されると、連結器ヘッドは垂直方向に自由に動くため、高架鉄道で脱線が発生した場合でも、脱線した車両が他の車両を引きずってしまうのを防ぐことができる。連結を解除するには、入換柱または第三軌条から離れた列車の横から届くハンドル付きの固定ロッドで操作する作動アームで連結ピンをバネの力に逆らって回す。[ 49 ]
多機能連結器(MFC)、または全自動連結器は、機械的な部分のみを処理するオートカプラー(半自動連結器)とは異なり、人間の介入なしに鉄道車両間のすべての接続(機械、空気ブレーキ、電気)を行います。このタイプの連結器を備えた列車の大部分は、特に大量輸送で使用される複数ユニットの列車です。
世界中で使用されている全自動連結器の設計はいくつかあり、その中には、シャーフェンベルク連結器、タイトロック(英国で使用)、ウェッジロック連結器、BSI連結器(ベルギッシェ・シュタール・インダストリー社、現在はフェイヴリー・トランスポート社)、シャク・トムリンソン・タイトロック連結器などのさまざまなナックルハイブリッドがあります。
シャーフェンベルク連結器に類似した自動列車連結器は他にも多数存在しますが、必ずしもシャーフェンベルク連結器と互換性があるとは限りません。米国の古い交通事業者は、これらの非ジャニー電空連結器設計を何十年も使い続けています。
ウェスティングハウス社製H2C連結器は、その前身であるH2AがBMT標準車両で初めて使用され、後にR1~R9クラスにも採用されました。現在はニューヨーク市地下鉄のR32、R42、R62、R62A、R68、R68Aクラスの地下鉄車両に使用されています。車両のA端には通常ウェスティングハウス社製連結器が、B端には半永久的なドローバーまたはウェスティングハウス社製連結器が使用されています。

WABCO N型連結器は、ピッツバーグ・スカイバスの試作システム用に開発され、初期モデルN-1は3台のスカイバス車両にのみ適用されました。改良モデルN-2は、より広い4インチ(101.6 mm)の集束範囲を持ち、クリーブランド高速交通線の新型高速輸送車両「エアポーター」に初めて適用されました。モデルN-2は、急カーブを曲がるために必要な広い旋回を可能にするため、中央敷居の下に吊り下げられた軽量の牽引装置を使用していました。そのため、N-2は本線での使用には適さず、その市場向けに改良版N-2-Aが開発されました。この最初のモデルは、1968年に228個の電気接点を持つUACターボトレインと138個の接点を持つバッドメトロポリタンEMUに搭載されました。 1970年代から、N-2-AはSEPTAシルバーライナーシリーズの全MU、NJTアローシリーズのMU、そしてメトロノース鉄道/ロングアイランド鉄道MシリーズのMU車両に搭載されました。N-2はPATCOスピードラインでも使用されていましたが、電気接点の問題により交換されました。その後、WABCOはBARTシステム向けに、6インチ×4インチ(152.4 mm×101.6 mm)の集光範囲を持つ新型N-3を開発しました。この集光範囲には長方形のファンネルが必要でした。
WABCO N タイプは、ピン アンド カップ カプラまたはスピア カプラと呼ばれることもあります。


トムリンソン連結器はオハイオ・ブラス社[ 21 ] [ 22 ]が大量輸送用に開発したが、最終的には一部の幹線鉄道車両にも使われるようになった。この連結器は2つの四角い金属フックで構成され、大きな長方形のフレーム内で互いにかみ合い、上下に空気ライン接続部がある。連結器の開発後、オハイオ・ブラス社の製造部門はWABCO社に買収され、現在はNタイプと共にこの連結器を製造している。トムリンソン連結器は北米で最も広く使われている全自動重軌道連結器で、ワシントン地下鉄、マサチューセッツ湾交通局、PATCOスピードライン、SEPTAブロードストリート地下鉄、ロサンゼルス地下鉄、ボルチモア地下鉄、マイアミ地下鉄、MARTA鉄道、ニューヨーク市地下鉄のR44 / R46車両とR142以降のすべての最新クラスに採用されている。高速輸送以外の用途では、バッド・メトロライナー、後にイリノイ・セントラル・ハイライナーで初めて導入された強度要件の厳しさに対応するため、連結器を大幅に大型化する必要がありました。N型が幹線鉄道分野でより成功を収めた 理由の一つは、この連結器の相対的な強度不足です。
アメリカ合衆国以外では、トムリンソン連結器は東京メトロの銀座線と丸ノ内線[ 51 ]や台北メトロの大型路線で使用されている。[ 52 ]


シャルフェンベルク連結器[ 53 ](ドイツ語:ScharfenbergkupplungまたはSchaku)は、おそらく最も一般的に使用されている全自動連結器のタイプです。1903年にドイツのケーニヒスベルク(現在のロシアのカリーニングラード)でカール・シャルフェンベルクによって設計され、徐々に輸送列車から通常の旅客サービス列車に普及しましたが、ヨーロッパ以外ではその使用は一般に大量輸送システムに限定されています。Schaku連結器は空気圧と電気の接続を自動的に行い、自動的に切断できるため、多くの点で他の多くの自動連結器より優れています。[ 54 ]ただし、これらの電気空気圧接続の配置に関する標準はありません。鉄道会社によっては側面に配置していますが、Schaku連結器の機械部分の上に配置している会社もあります。
回転する連結器ヘッドに作用する小さな空気シリンダーが Schaku 連結器の接続を確実にし、連結を確実にするために衝撃を加える必要がなくなる。旅客列車の各部分の連結は、乗客が揺さぶられないように非常に低速 (最終接近時に 2 mph または 3.2 km/h 未満) で行うことができる。ボンバルディアなどの鉄道機器メーカーは、大量輸送システムや旅客車両および機関車のオプションとして Schaku 連結器を提供している。北米では、モントリオール地下鉄のすべての列車に装備されており、デンバー、ボルチモア、ニュージャージーの新しいライトレール システムにも装備されている。また、ポートランド、ミネアポリス、バンクーバー スカイトレイン、トロントの3 号線スカボローのライトレール車両にも使用されている。ニュージーランドでは、オークランド郊外鉄道網のAM 電車クラスと、ウェリントンのMatangi電車に装備されている。また、英仏海峡トンネル内のシャトルサービスに使用される専用車両もすべて装備されています。
最大トン数は1,000t(1,100ショートトン、980ロングトン)未満です。
シャルフェンベルク連結器ヘッドタイプ10の設計は、欧州の貨物列車に使用されているデジタル自動連結器(DAC)のプロトタイプです。このプロジェクトはEUのShift2Railイニシアチブの一環であり、欧州の貨物輸送におけるネジ式連結器の置き換えを目指しています。このプログラムの一環として、メーカーのデルナーとフォイトは2025年以降、貨物列車用の新しい連結システムを試験しています。両社はDACに加え、ネジ式連結器とDAC連結器のどちらにも対応できる機関車用ハイブリッドDACも開発中です。[ 55 ]

スウェーデンの連結器メーカー、デルナーは、独自のモジュラー式連結器設計コンセプトを開発しました。このコンセプトは、旅客列車に一般的に使用されるあらゆるタイプの連結器ヘッドを組み込んでいます。
デルナー社は独自の連結システム、すなわちタイプ12ヘッドの自動連結器も発売した。これはシャルフェンベルク式ラッチ式設計に基づいている。このモジュラー連結器は、シングルポジションラッチ機構に基づくタイプ12連結ヘッドで構成される。連結ヘッドは、連結位置と非連結位置の両方で同じ状態を維持する。この機構は、連結と非連結の移行時にのみ回転する。[ 56 ]
ウェッジロック連結器は、連結器ヘッドの可動部品を連結位置に固定する空気圧式ウェッジにちなんで名付けられました。これはロンドン地下鉄で使用されている標準的な自動連結器です。この連結器は1936年[ 57 ]に導入され、ウィリアム・クック・レール[ 58 ]とフォイト[ 59 ]によって製造されています。連結器の表面には、連結時に反対側の連結器の喉部に挿入される、突出した可動式の舌状部があります。これらの機械要素が完全に連結されると、空気圧シリンダーによって駆動されるウェッジによって位置が固定されます。空気圧ポートは機械接続部の下にあります。これらは単に押し付けられ、ゴム製の部品によって密閉されます。機械接続部の両側には、一連の突き合わせ接点からなる電気接点ブロックがあります。接続が切断されると、接点はいわゆる「ダッチオーブン」カバーによって保護されます。カバーは機械的に作動し、もう一方の連結器が近づくと開きます。[ 57 ]キャブ内の3ポジションカップリングスイッチを使用して、カップリングをキャブに接続したり切断したりすることができます。[ 60 ]
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GF連結器(+GF+連結器とも表記される)は、スイスのシャフハウゼンにあるゲオルク・フィッシャー社が製造した連結器で、スイスの鉄道およびスイスの鉄道業界で製造された車両に広く使用されていました。1914年にベルンで開催されたスイス博覧会で初めて公開されました。GF連結器には3つのバリエーションがあり、都市間鉄道用のGFN型、路面電車用のGFT型、そして大量輸送用のGFV型がありました。[ 61 ]
GFN型とGFT型は非常によく似ています。唯一の違いは、GFT型は路面電車での使用を想定し、低荷重向けに設計されていることです。どちらのカップリングも、スロートを兼ねる長方形の緩衝器で構成されています。スロート内部から、穴の開いた水平方向の舌状部が突出しており、垂直に配置されたロックピンがそこに引っ掛かります。切り離すには、カプラの背面にあるハンドルでロックピンを持ち上げます。オプションで、空気線と電気線も接続できます。空気接続部は通常、機械式カップリングの上または下に配置されます。電気接点はカプラの上に配置され、切り離された状態ではヒンジ付きカバーによって汚染から保護されます。
GFN型連結器を最初に導入した鉄道は、ベルン=ツォリコフェン鉄道(現在はベルン=ゾロトゥルン地域交通網の一部) 、アーラウ=シェフトラント鉄道(現在はヴィネンタール・ズーレンタル鉄道の一部) 、そしてビール=タウフェレン=インス鉄道である。GFN型連結器を使用している他の重要な鉄道はブリュニヒ鉄道である。より軽量なGFT型連結器は、チューリッヒ=エルリコン=ゼーバッハ鉄道[ 61 ]で初めて使用され、後にスイスのほぼすべての路面電車サービスに導入された。
GFVはGFNやGFTとは大きく異なります。GFVは典型的には、運転席のボタンを押すだけで切り離せる全自動多機能連結器として設計されています。この設計はシャルフェンベルク連結器に似ています。機械的な接続は、連結器ヘッドから突出する半球状の部品によって行われ、この部品は反対側の連結器ヘッドにある半殻状のポケットに挿入され、ロックされます。2つの空気接続部は、ガイドホーンの隣の機械式連結器の下に上下に配置されており、電気接続部はGFNやGFVと同様に連結器の上にあります。このタイプは1965年に、チューリッヒ大都市圏で最初の大量輸送列車として使用されたいわゆるゴールドコースト・エクスプレスで初めて導入されました。チューリッヒSバーンの車両やベルギーのSNCBで現在も広く使用されています。[ 61 ]
シュワブ連結器は、ゲオルク・フィッシャーの鉄道連結器部門の法的後継者であるシャフハウゼンのシュワブ・フェアケルステクニクAGで製造されている自動連結器である。この連結器は、機械的、空気圧的、および電気的接続を自動で行う。機械ロックは空気圧ポートの両側にある。電気接続は空気圧ポートの下にあり、切断時にはカバーで保護される。異なる用途向けにいくつかのバージョンが用意されているが、それらは互いにのみ連結でき、他の連結器とは連結できない。ただし、FK-15-10バージョンは、シャルフェンベルク連結器タイプ10に連結できる。シュワブ連結器の特徴は、連結器の面が傾斜していることで、これにより連結時に連結器のヘッドが互いに滑り抜けるため、冬には連結器の面から雪や氷が削り取られる。[ 62 ]
2020年現在、シュワブ連結器は主にスイスの地域鉄道旅客輸送で使用されている。[ 63 ]シュワブ連結器を搭載した車両はほぼすべてスタドラーレール社製である。最もよく知られている例外は、スイス連邦鉄道(SBB) が運行するICN傾斜列車である。
以下のバージョンが存在します:
2020年現在、ワブテックはシュワブ連結器をベースにしたデジタル自動連結器(DAC)の開発に取り組んでおり、これは欧州の鉄道貨物サービスにおけるネジ連結器の代替となる可能性がある。 [ 33 ]この連結器は最大1500kNの引張力と最大2000kNの圧縮力に耐えることができ、欧州の鉄道向けに設計された連結器の中で最も強力なものの1つである。[ 62 ]
柴田連結器は、 1930年代に日本国有鉄道(JGR)の技術者である柴田守が電車用に開発したシャルフェンベルク連結器のバリエーションである。[ b ]これは、日本のすべての旅客列車および韓国の通勤列車と地下鉄の標準的な連結器タイプである。
新幹線の車両には、住友金属工業が1960年代に開発した回転タイトロックピンを使用する柴田連結器のバリエーションが採用されており、偶然にも柴田連結器よりもシャルフェンベルグ連結器によく似ている。[ 64 ]
ある連結システムを持つ貨車を、別の連結システムを持つ貨車と連結する必要がある場合があります。これは、地下鉄車両を製造元から使用都市まで輸送する場合に必要となることがあります。解決策は2つあります。
貨車の端に同時に複数個の連結器が取り付けられるのは、いくつかの理由からであるが、これは連結器の高さを揃える必要があるためである。例えば、オーストラリアのビクトリア州では、機関車にはバッファー付きのAAR連結器が使用され、チェーンはAAR連結器に鋳込まれたラグに取り付けられていた。
バリア車両(イギリスでは「ワゴン」、北米では「トランジションカー」)は、両端に異なる種類の連結器を備えています。バリア車両を2両使用する場合、連結器Aを使用する貨車は連結器Bを使用しない貨車は列車に挿入できます。
連結アダプタまたは妥協型連結器は、貨車のAAR連結器に連結し、例えばミートチョッパー連結器やラピッドトランジット連結器を次の貨車に連結するために使用される。このようなアダプタの重量は100 kg(220ポンド)にもなる。アダプタピースを使用することで、ジャニー連結器をSA3連結器に接続することができる。[ 65 ]
ジャニーのような自動連結器は、車両の伸縮を防ぐため、衝突時の安全性が向上します。そのため、英国鉄道は、従来のバッファーとチェーンシステムを備えた機関車との連結時に邪魔にならないように連結器をスイングさせることができるジャニーの派生型を客車に採用することを決定しました。
ニューサウスウェールズ州では、客車は工場でのみ切り離されるため、連結棒で連結されたままでした。貨車は、間に連結棒を用いて2両または3両で連結されることもあります。
連結された客車や貨車は中間台車を共有するため、中間位置での連結は不要です。
連続ブレーキシステムには カップリングが必要です。
電子制御空気ブレーキ(ECP) では、電力とコマンド信号の両方のために、隣接する貨車を電気的に接続する方法が必要です。これは、プラグとソケット、または非常に短い距離の無線信号によって行うことができます。
牽引装置(ドラフトギアとも呼ばれる)は、貨車の両端にある連結器の後ろに位置する装置で、列車の貨車間の圧縮力と張力 を処理する。初期の牽引装置は木製であったが、徐々に鋼鉄製に置き換えられた。
ジャニー連結器は、中央の敷居にドラフトギアを備えており、押す力と引っ張る力を吸収します(スラックアクション)。[ 66 ]
タイトロックカプラー、SA3カプラー、C-AKvカプラー、シャルフェンベルグカプラー、その他の多機能カプラーの後ろにも牽引ギアがあります。
バッファーとチェーン カップラーの場合、フックの後ろのドロー ギアがあればそれが張力を吸収し、サイド バッファーが圧縮を吸収します。
一部の連結器には牽引ギアがない場合があります。
鉄道模型では、連結器はスケールによって異なり、長年にわたり進化してきました。初期の鉄道模型は、様々なフックとループの組み合わせで連結されていましたが、多くの場合非対称で、すべての車両を同じ方向を向く必要がありました。より大きなスケールでは、実用スケールまたはそれに近いスケールのJanney連結器の模型が非常に一般的でしたが、HOスケールやそれより小さなスケールでは実用的ではありませんでした。
長年にわたり、HOスケールでは「X2F」または「ホーンフック」カプラーが、一体成型プラスチックで製造できることから、非常に一般的でした。同様に、ドイツのNスケール鉄道模型メーカーであるアーノルド社が開発した「リフトフック」カプラー(ラピド)も、長年にわたり同スケールで広く使用されていました。
これらの両連結器の主な競合製品は、本格的な模型製作者の間でより人気があったマグネマティックでした。これは、キースとデール・エドワーズが開発し、二人が設立したケイディー社が製造した、磁気解放式のナックル連結器です。ミニチュア版のジャニー連結器によく似ていますが、機構的には若干異なり、ナックルは連結器ヘッドの側面ではなく中央から回転します。空気ブレーキホースを模した鋼鉄製のピンによって連結器が磁気解放されます。連結器ヘッドの設計により、連結器が連結解除磁石の真上にあり、列車が停止または後進しない限り、この動作は発生しません。初期の機械式トリップ式バージョンでは、ナックル自体からまっすぐなピンが伸びており、これがレール間のダイヤモンド型の機械式「ランプ」に噛み合っていました。連結解除を行うには、ランプをレールの高さより上に持ち上げる必要がありました。
Kadee の特許が切れると、他の多くのメーカーが同様の (互換性のある) 磁気ナックル カプラを製造し始めました。
AAR連結器のHOスケール模型は、フランク・サージェントによって設計・製造されました。[ 67 ]この設計では、小さなステンレス鋼製のボールが連結部をロックするために使用されています。連結を解除するには、磁気ワンドを連結器の上にかざし、ボールをロックポケットから引き抜きます。
Oスケールでは、1980年代からオーストラリアのGAGOモデルズ社によって「アライアンス」カプラーの精密スケールのミニチュア版が製造されていました。2002年からはワラタ・モデル・レイルウェイ・カンパニーによって販売されています。[ 68 ]ヨーロッパのモデラーは、スケールに合わせてフックとチェーンで連結する傾向があります。
英国の00スケール(H0スケールに類似)の模型では、Tri-ang社が開発した「テンションロック」連結器が標準装備されています。これは、ミートチョッパータイプの連結器と動作が似ています。レール間のバネ付きランプを使用することで、遠隔連結解除が可能です。フックの設計は、張力がかかっている間は連結器が外れない(代わりにランプが押し下げられる)ようになっています。列車がランプを通過すると、連結フックが持ち上がります。列車をランプ上で停止させることで、その地点で列車が分割されます。この方法はうまく機能しますが、見た目が悪く目障りであると見なされることが多く(小型の設計もありますが、他の模型と完全に互換性がない場合があります)、多くの英国の模型製作者は、Kadeeタイプまたはフックとチェーン式の連結器を後付けすることを好みます。
最近開発されたのは、 NEM 362と呼ばれる標準化されたソケットに差し込み、必要に応じて簡単に取り外せる交換可能なカップリングです。これにより、モデラーは必要なカップリングを簡単に標準化することができ、個々のメーカーがカップリングの種類を変更する必要がなくなります。
7mmスケールでは、スケールの動作するノルウェーのカップリングが現在英国の Zamzoodled [ 69 ]によって製造されています。
カプラータイプの比較は「カプラー入門」に掲載されました。[ 70 ]
おもちゃの電車には、互換性のない様々なカプラーが使用されています。例えば、ブリオ、トーマス・ウッドン・レールウェイ、ホイットル・ショートラインといった木製電車メーカーのほとんどは、異なる電車や貨車同士を連結するために標準的な磁石を使用しています。一方、日本のおもちゃの電車メーカーであるプラレールでは、主に白いプラスチック製のフックとループで連結するカプラーが使用されています。
カップリングの種類によって事故率は異なります。
Tomlinson, GW (1991). 「カプラを介した電気システム」. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit . 205 (1): 65– 78. doi : 10.1243/PIME_PROC_1991_205_217_02 . S2CID 111315979 .