Los acopladores articulados son una forma semiautomática de acoplamiento ferroviario que permite unir vagones y locomotoras de forma segura sin que los trabajadores ferroviarios tengan que interponerse entre los vehículos.
Originalmente conocidos como acopladores Janney (el nombre de la patente original), casi siempre se los conoce como Knuckles en los EE. UU. y Canadá (independientemente de su nombre de modelo oficial real, hoy en día generalmente varios tipos de AAR en América del Norte), pero también se los conoce como acopladores estadounidenses , AAR , APT , ARA , MCB , Buckeye , tightlock (en el Reino Unido) o Centre Buffer .
Existen muchas variaciones de acoplador articulado en uso hoy en día, y aún más en el pasado, algunas variantes de acoplador articulado incluyen:
Janney: el original americano, un acoplador bastante delicado, que al parecer resulta molesto de abrir y cerrar.
Castillo: una mejora del diseño de Janney y un paso hacia el nudillo moderno.
Nudillo dividido: un tipo más raro, que reemplaza el dedo del nudillo (la pequeña solapa que en realidad une dos nudillos, una de las pocas partes móviles) con uno que tiene un corte en el medio y un agujero perforado a través de él; esta modificación fue diseñada para funcionar con los acopladores de enlace y pasador más antiguos de uso generalizado antes, aunque también podría funcionar razonablemente con acopladores de cadena de estilo europeo.
AAR: AAR, el moderno nudillo americano, tiene varias variantes propias, que van desde el nudillo estándar, pasando por los de barra de tiro larga, hasta los modelos de pasajeros, hasta un tipo diseñado específicamente para vagones cisterna.
Los acopladores Janney fueron patentados por primera vez en 1873 por Eli H. Janney ( patente estadounidense 138,405 ). [2] [3] Andrew Jackson Beard estuvo entre varios inventores que realizaron una multitud de mejoras al acoplador articulado; [1] Las patentes de Beard fueron la patente estadounidense 594,059 otorgada el 23 de noviembre de 1897, que luego se vendió por aproximadamente $ 50,000, y la patente estadounidense 624,901 otorgada el 16 de mayo de 1899.
En el Reino Unido, se instalan varias versiones de acopladores Janney en un número limitado de vagones, unidades múltiples, vagones y locomotoras.
Los acoplamientos Janney Tipo E, Tipo F Interlock y Tipo H Tightlock son subtipos compatibles, cada uno diseñado para tipos de vagones de ferrocarril específicos .
Antes de la formación de la Asociación de Ferrocarriles Estadounidenses (AAR), estos se conocían como acopladores Master Car Builder (MCB). [4] En 1934, el MCB pasó a llamarse AAR.
Los acopladores articulados de las décadas de 1880 y 1890 tenían una mezcla caótica de componentes internos patentados, pero todos tenían el contorno externo estándar de MCB, lo que los hacía compatibles. Había una multitud de marcas y modelos: Burns, Climax, Gould, Miller, Sharon y Tower. Algunos funcionaban mejor que otros.
En 1913, American Steel Foundries (ASF) desarrolló el acoplador Janney "Tipo D", que luego se convirtió en el acoplador estándar de MCB para América del Norte; el material rodante nuevo y reconstruido debía equiparse con ese acoplador. Esto puso fin al mercado de acopladores articulados con componentes patentados, a excepción de aquellos exportados desde EE. UU. a otros países que no cumplían con los estándares de MCB.
El acoplador Alliance, que recibe su nombre de la fundición propiedad de ASF en Alliance, Ohio , fue desarrollado como una versión más liviana que el "Tipo D" y fue comercializado por Amsted Corporation, la empresa matriz de ASF, como el "Estándar para el mundo". Sigue siendo el acoplador articulado más utilizado en el mundo. El acoplador Alliance moderno todavía utiliza el contorno AAR-10 o 10A moderno, pero tiene una longitud de cabeza más corta y, por lo tanto, más débil, y, por lo tanto, no se puede utilizar en el material rodante intercambiable de América del Norte.
Los fabricantes de acopladores modernos "Tipo E", "Tipo F Interlock" y "Tipo H Tightlock" incluyen McConway & Torley, [5] [6] ASF y Buckeye, también conocido como Columbus Castings .
El contorno externo de los acopladores articulados Janney fue el primer aspecto que estandarizó la MCB en la década de 1880. Antes de esto, existía una variedad caótica de contornos externos y componentes internos patentados y en constante evolución. En 1893, los fabricantes estandarizaron el contorno MCB-5 o Tipo C, luego en 1915 el contorno mejorado MCB-10 o Tipo D y nuevamente en 1932 el contorno AAR-10A o Tipo E. Los contornos de 1893, 1915 y 1932 son notablemente diferentes con ligeros cambios dimensionales que mejoraron el rendimiento, pero siguen siendo compatibles. Los acopladores Janney todavía utilizan el contorno de 1932, aunque las tolerancias, la metalurgia y las técnicas de mecanizado han mejorado, lo que ha dado como resultado reducciones notables en la holgura del acoplador. Los acoplamientos herméticos tipo H utilizados en el transporte de pasajeros tienen una variación del contorno 10A que casi elimina la holgura durante el funcionamiento normal y minimiza la posibilidad de " telescopia " durante un descarrilamiento.
El propósito de los acopladores es unir vagones y locomotoras entre sí para que todos estén unidos de forma segura. El mayor Eli Janney , un veterano confederado de la Guerra Civil estadounidense , inventó el acoplador de nudillo semiautomático en 1868. Bloquea automáticamente los acopladores de los vagones o locomotoras sin que un trabajador ferroviario tenga que meterse entre los vagones, y reemplazó al acoplador de enlace y pasador , que era una de las principales causas de lesiones y muertes de los trabajadores ferroviarios. El pasador de bloqueo que garantiza que los acopladores Janney permanezcan sujetos entre sí es retirado manualmente por un trabajador utilizando la "palanca de corte", que se opera desde cualquier lado del vagón de ferrocarril y no requiere que la persona pase entre los vagones. La única vez que el trabajador tiene que pasar entre los vagones es después de que se hayan acoplado de forma segura, para conectar las líneas de aire para los frenos neumáticos y los cables de alimentación del extremo delantero en el caso de los vagones de pasajeros .
Los acopladores Janney modernos generalmente se montan en vagones de ferrocarril y locomotoras a través de mecanismos de tracción ; los primeros acopladores Janney a menudo tenían vástagos de transición que se montaban en los bolsillos de los acopladores de pasador y eslabón heredados, o se atornillaban directamente a los cabezales de las locomotoras de vapor .
Los acopladores articulados se utilizan en América, África, Asia-Pacífico, Reino Unido, Bélgica y España (solo ferrocarriles de vía estrecha).
Entre sus características:
Los acopladores de doble estante Janney tipo E son otra variedad, típica de los vagones cisterna para materiales peligrosos de América del Norte . [13] [14] [15] El acoplador Janney se usa comúnmente en los acoplamientos ferroviarios, ya que es fuerte y se bloquea automáticamente. El acoplador Janney fue patentado por Eli Janney después de la Guerra Civil de los EE. UU . El sistema de acoplamiento entrelazado Janney es mucho más seguro que los eslabones anteriores. El acoplador Janney es como dos manos humanas curvadas. [16] [17]
Con acopladores de cuello de cisne o acopladores de vástago desplazado , la línea central horizontal de la cabeza del acoplador está por encima de la línea central horizontal del vástago del acoplador, o eje, y el mecanismo de tracción . Esta disposición está diseñada para su uso con vagones de carga de piso bajo , para elevar la cabeza del acoplador lo suficiente como para que coincida con los acopladores de otro material rodante. [18] Los grandes vagones de bogies para piezas de automóviles , utilizados en los ferrocarriles victorianos , estaban equipados con acopladores de cuello de cisne por ese motivo.
El enganche Henricot, una variante del enganche Janney, fue introducido por el ingeniero y empresario belga Émile Henricot de Court-Saint-Étienne . Se utiliza en ciertas unidades múltiples eléctricas de los Ferrocarriles Estatales Belgas , incluida la serie 75 de NMBS/SNCB.
Janney era un empleado de mercería y ex oficial del ejército confederado de Alexandria, Virginia , que utilizaba sus horas de almuerzo para tallar en madera una alternativa al acoplamiento de eslabón y pasador . El término Buckeye proviene del apodo del estado estadounidense de Ohio , el "estado Buckeye" y de la Ohio Brass Company [19] que originalmente comercializó el acoplamiento. [12] [20]
En 1893, convencido de que un acoplador automático podía satisfacer las demandas de las operaciones ferroviarias comerciales y, al mismo tiempo, ser manipulado de forma segura, el Congreso de los Estados Unidos aprobó la Ley de Dispositivos de Seguridad . Su éxito en la promoción de la seguridad en los patios de maniobras fue asombroso. Entre 1877 y 1887, aproximadamente el 38% de todos los accidentes de los trabajadores ferroviarios estaban relacionados con el acoplamiento. Ese porcentaje disminuyó a medida que los ferrocarriles comenzaron a reemplazar los acopladores de eslabones y pasadores por acopladores automáticos. En 1902, solo dos años después de la fecha de vigencia de la SAA, los accidentes con acoplamientos constituían solo el 4% de todos los accidentes de los empleados. Los accidentes relacionados con acopladores disminuyeron de 11.710 en 1893 a 2.256 en 1902, a pesar de que el número de empleados del ferrocarril aumentó de manera constante durante esa década. [21]
Cuando se eligió el acoplamiento Janney como estándar estadounidense, había 8000 alternativas patentadas entre las que elegir. La única desventaja significativa de utilizar el diseño AAR (Janney) es que, a veces, los cabezales de tracción deben alinearse manualmente.
Durante el período de transición de los acopladores de enlace y pasador, los acopladores de nudillos en muchas locomotoras tenían un espacio horizontal y un orificio vertical en el propio nudillo para acomodar, respectivamente, un enlace y un pasador, para permitir su acoplamiento a vehículos que todavía estaban equipados con los acopladores de enlace y pasador más antiguos.
El acoplador articulado ha resistido la prueba del tiempo desde su invención, con solo cambios menores: [10]
Acoplador Bazeley 1905-1918 MCB Tipo D establecido como estándar universal MCB, adoptado en 1915
Arthur James Bazeley (1872-1937), inventor/ingeniero de diseño de acoplamientos ferroviarios; nació en Bristol, Inglaterra , en 1872, y trabajó para Great Western Railway hasta los 34 años, cuando emigró a Cleveland, Ohio , en 1906, donde trabajó como ingeniero mecánico para National Malleable Castings, Co., inventando y diseñando mejoras en la función, resistencia y durabilidad de los acopladores Janney, Knuckle, Alliance (MCB/ARA/AAR/APTA) y otros dispositivos de acoplamiento/ engranajes de tracción para las crecientes demandas de los ferrocarriles estadounidenses, así como de los clientes internacionales de National Malleable Castings en el Reino Unido, India y muchos otros países que construyen y amplían sus sistemas ferroviarios. AJ Bazeley fue directamente responsable de más de 90 patentes registradas en EE. UU. para mejoras en los acopladores automáticos de ferrocarriles a través del diseño, bajo los nombres de tipo de acoplador que incluían el "acoplador Buckeye", el "acoplador Sharon" PAT APP del 10 de noviembre de 1910, 1911, 1913, 1914, el "acoplador Simplex" PAT APP del 3 de mayo de 1903, el "acoplador Climax", el "acoplador Latrobe", el "acoplador de torre", el "acoplador Major", el " acoplador Gould ", el "acoplador Pitt", el "acoplador RE Janney", el "acoplador Kelso" y otros.
Las invenciones ferroviarias relacionadas con AJ Bazeley, las patentes de EE. UU. y los dibujos mecánicos e ilustraciones de acopladores ferroviarios presentados y asignados a National Malleable Castings Company se pueden consultar mediante una búsqueda de patentes bajo "Bazeley, acoplamientos ferroviarios" o "Arthur James Bazeley, patentes de acoplamientos ferroviarios" que han sido dibujadas/presentadas y proporcionadas por Roger Bazeley-USA, MSTM, MSID, CHSRM Mineta Transportation Institute , Transportation Industrial Designer. Las patentes relacionadas con acoplamientos ferroviarios, mejoras de construcción/diseño y aparejos de tiro de AJ Bazeley incluyen: US 1193222, US 124622, US 1932719, US 1518299, US 1932503, US 2235194, US 1932440 y otras.
En 1891, National Malleable Castings absorbió a Chicago Malleable Iron, fundada en 1873 por Alfred A. Pope y John C. Coonley, que dirigían empresas similares en Ohio e Indiana. A finales de la década de 1880, la empresa empleaba a casi 1000 hombres en sus obras de la calle 26 y Western Chicago, que fabricaban diversos acopladores de ferrocarril y productos de acero para las industrias ferroviarias. En 1891, Chicago Malleable pasó a formar parte de la nueva National Malleable Castings Co., la empresa con sede en Cleveland, donde Arthur J. Bazeley trabajaba como ingeniero de diseño senior, y que contaba con plantas de fabricación adicionales en todo el Medio Oeste. National Malleable compró la planta de Latrobe Steel & Coupler en Melrose Park, Illinois , en 1909. En 1923, cuando había comenzado a abastecer a la industria del automóvil, la empresa cambió su nombre a National Malleable & Steel Castings. Sus acciones comenzaron a cotizar en la Bolsa de Valores de Nueva York a partir de 1936 [27]
Acoplador Bazeley de fundición maleable nacional 1905-1918 MCB tipo D como estándar universal MCB adoptado en 1915
En una reunión conjunta del Comité de Acopladores MCB el 15 de julio de 1913, de numerosos fabricantes y diseños de acopladores ferroviarios en competencia estudiados, se seleccionaron dos acopladores para el nuevo estándar de diseño de acopladores universales estadounidenses/canadienses propuesto, adoptado el 15 de junio de 1916 por el MCB. Los dos acopladores aceptados fueron el acoplador Bazeley de Malleable Castings Company y el acoplador Alliance modificado No.3 de American Steel Foundries, de nueve acopladores presentados al comité como encarnación de la especificación conjunta de diseño. El diseño del acoplador TIPO D basado en los diseños y mejoras patentados del acoplador Bazeley de National Malleable Castings fue seleccionado como el estándar de la Asociación MCB a partir de 1918, después de que MCB lo probara junto con los diseños Tipo C.
El acoplador MCB estándar experimental tipo "D" fue recomendado por unanimidad por la Asociación de Constructores Maestros de Automóviles y su Comité de Acopladores para su adopción como estándar nacional/internacional (Estados Unidos/Canadá) para el diseño de acopladores y la uniformidad de las especificaciones de fabricación por la Asociación de Constructores Maestros de Automóviles MCB el 15 de junio de 1916 después de su Convención de 1915. Esto dio como resultado el intercambio de mejoras de patentes de EE. UU. y fue acordado por The National Malleable Castings Company, Henry Pope President; The Buckeye Steel Castings Company, The Gould Coupler Company , American Steel Foundries y The Monarch Steel Castings Company, y para ser el estándar activo MCB Tipo D en adelante a partir del 1 de enero de 1918. Buckeye Steel Castings Company fue fundada en 1881 como Murray-Hayden Foundry antes de cambiar a The Buckeye Automatic Car Coupler Company y en 2002, después de declararse en quiebra, se reformó como Columbus Castings.
Los acopladores ferroviarios se fabricaban de acuerdo con las especificaciones estándar de la AAR que cubrían la compra y aceptación de acopladores, nudillos, cerraduras y otras piezas de trabajo, como se muestra en su "Manual de normas y prácticas recomendadas de la División Mecánica". Las especificaciones a partir de marzo de 1939 exigían que el material de fundición de fabricación fuera de acero de grado "B" para hornos eléctricos o de solera abierta con requisitos metalúrgicos específicos para asegurar la resistencia a la tracción y la confiabilidad adecuadas del acoplador y sus partes móviles. Para gobernar estándares uniformes para la intercambiabilidad y la relación adecuada entre las piezas de ajuste, el Comité de Acopladores y Engranajes de Tracción de la ARA diseñó y distribuyó plantillas, calibres y guías maestras para asegurar la intercambiabilidad y el ajuste adecuados de las piezas para mantener el funcionamiento correcto de varios acopladores ferroviarios fabricados de múltiples fuentes. [28]
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