當你乘坐老式綠皮火車或是高鐵的時候,有沒有思考過一個問題:每節車廂是如何連線在一起的?
如果見過老式綠皮火車,可能就會知道車廂之間的連線是透過車鉤來完成的,而這個車鉤就是有著100多年曆史的“詹式車鉤”。
提起“詹式車鉤”,一定會有人第一時間想到,是不是我國著名的鐵路工程師詹天佑發明的?實際上,並不是詹天佑發明的,而是1868年美國的一個鐵路工程師發明的。
在正式說“詹式車鉤”是什麼之前,我們先來了解一下車鉤在“詹式車鉤”誕生之前的發展歷程。
最早火車車廂連線使用的車鉤是“插銷式車鉤”。
“插銷式車鉤”的兩側向內凹陷,其中一側設有一個連線環,掛車時只需要將連線環插進另一側,然後再插上插銷即可。
現在這種結構簡單,又很容易操作的“插銷式車鉤”已經基本被淘汰了,但是在國內的一些礦山上或是762毫米的軌距小鐵路上,又或是鐵路博物館中可以見到。
1830年,英國鐵路工程師發明設計了“螺旋車鉤”。即在掛車時,將鐵鏈掛在兩側的車鉤上,再將中間的把手擰緊。不過,由於“螺旋車鉤”只能傳遞拉力,而不能傳遞推力。所以在鐵鏈連線處的兩側還安裝了緩衝餅,來進行推力的傳遞。
“螺旋車鉤”在誕生之後,也曾受到過歐洲國家和東南亞國家的追捧。然而“螺旋車鉤”無論是從強度大小還是緩衝效能方面來看,都有很大的侷限性。因此,隨著時間,也就被淘汰了。現如今,也只是有些歐洲國家的鐵路機車上會用到“螺旋車鉤”。
總的來說,“插銷式車鉤”和“螺旋式車鉤”都有兩個很明顯的缺陷。
一個是在掛車和解車時都需要人工操作,這樣既耗費時間,還會危害工人的人身安全。另一個是車鉤的連線方式沒有辦法承受太大的重量,不僅會影響車廂的載重量,還會時不時地發生斷鉤事故。
在這種情況下,車鉤的黑科技——“詹式車鉤”誕生了。
美國鐵路工程師伊利·漢爾頓·詹內一直都在思考著如何解決車鉤出現的問題。一個機緣巧合之下,詹內看到一群小孩子在玩遊戲。這些小孩子兩兩之間,腳抵著腳,手握著手,胳膊伸直,手指彎曲著勾連在一起,身體後仰著轉圈。
這樣的場景一下子就讓詹內頓悟了。他意識到或許可以將火車連線處的車鉤,設計成兩隻手相握在一起的結構。想法是有了,但是要想真正實現,還是需要反覆試驗的。
詹內先是用木頭做出“握手”的結構,但是木頭所能承受的拉力非常有限的。於是,詹內又用金屬材質來製作,效果卻始終不如人意。直到最後,詹內將“握手”結構的每個零件都分別打造出來,再用轉軸將這些零件組裝在一起,才完整地實現理想中的車鉤結構。
那麼“詹式車鉤”究竟是如何連線的呢?
“詹式車鉤”總共由三部分組成,鉤頭、鉤身和鉤尾。鉤頭內部則有兩個十分重要的部件,鉤舌和鎖鐵。即當兩個車鉤靠近時,鉤舌受到撞擊而轉動,裡面的鎖鐵鐵就會自動落下,將車鉤緊鎖住。也就是說,鉤頭用來“握手”,鉤身用來連線,鉤尾在固定車身的同時,還能在撞擊時起到緩衝的作用。
“詹式車鉤”不僅實現了車廂連線的自動化,而且還增強了車鉤的受力強度和緩衝能力。
但是“詹式車鉤”真的牢靠嗎?萬一斷開怎麼辦?
為了以防斷開的情況發生,在車廂的連線處設定安裝了兩根軟管。在車鉤連線後,工人們會手動將這兩根軟管相對接。一旦車廂脫鉤,兩根軟管斷開,就會立即啟動自動式的空氣制動裝置,進行自動剎停。
或許,這就是“詹式車鉤”能夠沿用100多年,直至今日的原因吧。
說到這裡,會有人好奇高鐵的連線方式是怎樣的嗎?
“詹式車鉤”雖然很實用,但是車鉤處間隙過大,高速行駛就會發生事故。所以,現在的高鐵車廂連線採用的是“密接式車鉤”。
“密接式車鉤”由連掛系統、緩衝系統、安裝和吊掛系統組成。整體上體積小、重量輕,致使掛車後的間隙非常小,很適合在高速行駛的狀態下使用。