Sprzęgi, połączenia międzywagonowe i międzyczłonowe > Połączenia międzyczłonowe

O połączeniach międzyczłonowych mówimy, gdy mamy do czynienia z wagonami tramwajowymi członowymi, czyli takich, w których nadwozie wagonu składa się z przynajmniej dwóch członów, połączonych przegubem zapewniającym tzw. jednoprzestrzenność wnętrza. Jednoprzestrzenność to znaczy możliwości przechodzenia przez całą długość pojazdu podczas normalnej eksploatacji.

     
Przykładowe wagony wieloczłonowe - dwuczłonowy (1), trójczłonowy (2), siedmioczłonowy (3)

Zobacz opis klasyfikacji tramwajów - tutaj.

Przykładowe konfiguracje wagonów przegubowych w odniesieniu do rodzaju podwozi
1 - wózki obrotowe
2 - wózki wspólne (system Jacobsa)
3 - wózki nieskrętne

Rozwiązania związane z połączeniami międzyczłonowymi są uzależnione od ilości i gabarytów członów oraz rodzaju zastosowanego podwozia. W starego typu wagonach wysokopodłogowych na łączeniach członów stosowano wózki toczne w systemie Jacobsa, czyli wózki, na których opierają się dwa sąsiadujące człony. Wózki w takich pojazdach połączone są z mechanicznym przegubem międzyczłonowym, który zapewnia połączenie nadwozi ze sobą i właściwe ich prowadzenie. Nad przegubem montowany jest pomost obrotowy, zapewniający ciągłość podłogi. Przestrzeń między członami osłonięta jest elastycznym materiałem z brezentu lub gumy, a w nowocześniejszych rozwiązaniach harmonijkowymi miechami falistymi.

 
Wagon przegubowy z wózkami wspólnymi w strefie przegubów międzyczłonowych (1) i wózek Jakobsa pod przegubem (2)

   
Rama konstrukcji przegubu i widoczne elastyczne, uczelniające wypełnienia gumowe pomiędzy ramą a nadwoziami członów

 
Rama konstrukcji przegubu (1) i opończe harmonijkowe (2) podczas modernizacji


Przykładowy wózek toczny systemu Jacobsa - widoczne sprężyny II stopnia usprężynowania, na których opiera się przegub międzyczłonowy


Strefa przegubu - widok spod wózka (opis na powiększeniu)


Konstrukcja mechanicznego przegubu międyczłonowego przed zamontowaniem pomostu obrotowego podłogi (opis na powiększeniu)


Pomost obrotowy podłogi zamocowany do przegubu

   
 
Przykładowe wyłożenia strefy przegubu w wiodku z wnętrza wagonu

Wprowadzenie tramwajów niskopodłogowych spowodowało, że w większości pojazdów producenci odeszli od stosowania wózków wspólnych systemu Jakobsa na rzecz przegubów bez podparcia na podwoziach. To wymusiło odmienne podejście do konstrukcji omawianego węzła. Brak podparcia przegubu powoduje, że sąsiednie człony w strefach łączeń wiszą w powietrzu, a podparcie członów realizują wózki umieszczone pod nadwoziami, często oddalone od strefy przegubu. W takim układzie zasadniczo pod linią podłogi zamontowany jest przegub mechaniczny, który zapewnia właściwą podatność połączenia. W strefie dachowej natomiast znajdują się mechanizmy równoważące i realizujące właściwe utrzymanie położenia i prowadzenie członów między sobą. Najczęściej strefa między członami osłonięta jest opończami harmonijkowymi w postaci tzw. miechów falistych.
Istotna jest również konfiguracja przegubów w odniesieniu do pokonywania łuków. Każdy przegub oczywiście jest przystosowany do pracy w zakresie skrętu w płaszczyźnie poziomej (poziome łuki torów). W zależnoci od konfiguracji i długości członów, przeguby mogą pracować również w pionie (przejazd przez łuki pionowe).  


Przykładowe konfiguracje przegubów międzyczłonowych
A - praca tylko w płaszczyźnie poziomej
B - praca w płaszczyźnie poziomej i pionowej



Przegub mechaniczny - ramką zaznaczone połączenie podatne z zastosowaniem sworznia z elementem metalowo-gumowym


Przegub mechaniczny podczas łączenia członów, a nad nim widoczny łukowy wykrój ślizgu dla pomostu obrotowego podłogi

Człony połączone przegubem mechanicznym

   
 
Przykładowe pomosty obrotowe podłogi

Pomosty obrotowe podłogi są tak skonstruowane, że zapewniają odpowiednią podatność niezbędną do prawidłowego przemieszczania się członów względem siebie (zobacz film w dalszej części) i elastyczną pracę przegubu. Dzieje się tak dzięki elastyczności blachy pomostu lub dodatkowo zastosowaniu wzdłużnych podziałów blach pomostu podłogi. Półkola pomostów ślizgają się po łukowych wykrojach ślizgowych podłogi danego członu. W miejscach współpracy ciernej płyt pomostowych ze ślizgami podparcia stosuje się ślizgi np. z poliamidu.

W zależności od konfiguracji tramwaju (długości członów, rodzaje przegubów, zakres pracy kinematycznej) na dachu zabudowywane są górne przeguby w postaci układów mechanicznych wyrównawczych, tłumików hydraulicznych lub mechanicznych przegubów analogicznych do tych stosowanych na dole.

Przegub mechaniczny górny - mechanizm wyrównawczy położenia członów i wzdłużne tłumiki hydrauliczne (podatność w płaszczyźnie pionowej i poziomej)


Mechanizm przegubu górnego schowany pod opończą harmonijkową

Przegub mechaniczny górny bez podatności w płaszczyźnie pionowej z tłumikami hydraulicznymi


Przegub mechaniczny górny z mechanizmem równoważącym (podatność w płaszczyźnie pionowej i poziomej)

W zależności od zastosowanych przegubów i sposobów oparć nadwozi na wózkach bardzo istotne jest przestrzeganie odpowiednich zasad podnoszenia tramwaju, tak by nie doszło do wyrwania przegubów przez podnoszenie w niewłaściwych punktach podparcia z punktu widzenia obciążeń przenoszonych przez przegub z jednego członu na sąsiedni.
Poniższy schemat przedstawia przykładowy wagon trójczłonowy. Człony C1 i C3 poprzez przeguby oparte są (obciążają) człon C2 (strzałki czerwone "q"). Ze względu na taką konfigurację, przy podnoszeniu całego wagonu, podnośniki należy ustawiać dla punktów podnoszenia (pp) oznaczonych strzałkami zielonymi. W przypadku podnoszenia pojedynczych członów (niezależnie) po rozpięciu przegubów należy wykorzystywać punkty podnoszenia danego członu tak by z obydwu stron człon był poparty w dwóch miejscach.

Przykładowa konfiguracja podnoszenia i punktów podnoszenia w nadwoziach członów
1 – prawidłowe podnoszenie całego wagonu
2 - podnoszenie za niewłaściwe punkty podparcia - człony skrajne wyrywają przeguby, gdyż te nie są w stanie podnieść masy członu środkowego
3 - podnoszenie indywidualnie pojedynczego członu po rozpięciu przegubu

    
Wagon podniesiony na podnośnikach, podnośnik w punkcie podnoszenia, gniazdo punktu podnoszenia i oznaczenie

 
Punkt podnoszenia z płytą dla podnośnika pod nadwoziem (1) i punkt podnoszenia gniazdowy w nadwoziu (2)

Przestrzenie między nadwoziami członów w nowoczesnych tramwajach najczęściej osłonięte są opończami harmonijkowymi - tzw. miechami falistymi, które zapewniają szczelność i izolację przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi przy jednoczesnym zapewnieniu podatności zgodnej z wymaganiami kinematycznymi przemieszczania się członów podczas jazdy po łukach oraz wichrowatym torze. Kształt opończy jest dopasowywany do kształtu bryły wewnętrznej nadwozi oraz wyłożeń wewnętrznych przestrzeni pasażerskiej. Miechy wykonywane są z elastycznego materiału plandekowego i łączone są w odpowiednie kształty przez szycie oraz profile zakuciowe wykonane z metali lekkich. Stosowane są rozwiązania z podwójnymi opończami (wewnętrzną i zewnetrzną) lub z jedną opończą.

   
Kształty opończy dopasowane do geometrii ścian końcowych członów

     
Przykładowe opończe - miechy faliste (na fot. 1 strzałkami wskazane są elastyczne kanały układu klimatyzacji)

   
Metalowe profile zakuć i materiał miechów falistych (1, 2), połączenie miechu pod pojazdem (3)

   
Szwy i zakucia


Dekoracyjne oświetlenie pomiędzy miechami falistymi opończy i specjalny półprzezroczysty materiał miechu wewnętrznego

Jak było wspomniane zakres pracy przegubów i opończy musi być dostoswany do kinematyki wzajemnego przemieszczania się członów podczas jazdy wagonu po torach, tak by zapewnione były wymagania skrajni oraz bezpieczeństwo jazdy.
W niektórych przypadkach wymagań jest zastosowane przegubów specjalnej konstrukcji o odpowiednio zwiększonej długości, tak by zapewnić właściwe dystans pomiędzy członami potrzebny do właściwego przejazdu przez łuki. Szczególnie dotyczy to łuków o przeciwnych promieniach, ale również łuków o bardzo małych promieniach poziomych torów.

Tramwaj na łuku z dwoma rodzajami przegubów pod względem ich długości

   
Długi przegub międzyczłonowy w wagonie Siemens Combino Supra (dwa moduły opończy połączone ramą i dwa pomosty obrotowe podłogi)

 
Przykładowe położenia członów podczas normalnej eksploatacji

W niektórych tramwajach można spotkać dodatkowe osłony od strony wewnętrznej, zakrywające opończę wykonaną w formie miechu falistego.

 
Podatna osłona wewnętrzna przegubu

Bardzo rzadkim rozwiązaniem jest stosowanie w niskopodłogowych wagonach wieloczłonowych wózków wspólnych w systemie Jakobsa - czyli wózków podpierających dwa sąsiednie człony połączone przegubami. Poniżej przykład tramwaju SKODA z takim układem podwozia oraz przegubem, który przez konieczność zmieszczenia podwozia w strefie międzyczłonowej z niską podłogą wpływa na znaczną ingerencję w przestrzeń pasażerską.

  
Wagon SKODA typu 15T z wózkami napędowymi w systemie Jakobsa i wąskie, długie przejście w strefie międzyczłonowej

Na poniższym filmie można zobaczyć pracę różnych przegubów tramwajów niskopodłogowych podczas jazdy.