連結器
10000系貨車では電磁自動空気ブレーキ(CLEブレーキ)を採用していたが、そのブレーキホース接続作業を省力化する目的で空気管(MR・BP管)を同時に接続する特殊な密着自動連結器が使用された。現在は10000系貨車の全廃により、機関車側の密着自動連結器に内蔵されていた空気管は撤去されている。
固定編成を組む20系客車をはじめ、12系客車・14系客車・24系客車・50系客車では乗り心地を重視したため、また並型自動連結器をもつ機関車に牽引されるためこの連結器を採用している。
小型密着自動連結器
気動車の標準的な連結器。日本製鋼所の手で開発され、同社の型番ではNCB-II形と呼称される。
1953年の京阪1700系第3次車およびキハ10系以降、一般的に使用されている。また密着連結器を採用していない一部の私鉄(例:東京急行電鉄、京成電鉄、相模鉄道、名古屋鉄道、京阪電気鉄道等)などでも使用されている。採用の背景として、いずれも本来なら密着連結器の方が安全面等で優れているが、従来保有する在来型車両等で自動連結器が多数使われ、それらとの相互連結を配慮した結果の策という一面がある。
機能・構造は密着自動連結器と同一だが、電車・気動車のような動力分散方式の鉄道車両では、連結器に大きな牽引力が掛かることがほとんどないため、連結器の肉厚を薄くして軽量化され、全体的に小型になっている。
簡易連結器
簡易連結器は、自動連結器から「自動連結・解放」の機能を省略した特殊な連結器である。このため厳密には自動連結器の範疇から外れるが、自動連結器との併用を目的としたものであるため、本項目で記述する。
外見は自動連結器と似ているが、ナックル部などの各部寸法を並型自動連結器と連結可能な範囲で可能な限り縮小し、かつ自動ロック機構を省略、落とし込み式のピンでナックルを固定することで、軽量化を実現したものである。
自動連結器同様、自動連結、レバーによる簡単な解結を可能としつつ、自動連結器のような連結器同士の隙間(遊間)をなくし、密着性を高めた連結器。原理的なルーツは1903年にドイツのカール・シャルフェンベルク (Karl Scharfenberg) が発明したシャルフェンベルク式連結器 (Scharfenberg coupler) にさかのぼり、これを模倣あるいは改良することで様々な方式が開発されてきた。略して密連(みつれん)と呼ぶこともある。密着自動連結器(みっちゃくじれん/みつじれん)と名前が似ているが、全くの別物である。
自動連結器同様、連結は相互の接触のみで行われ、解放も解放レバーを動かすだけで可能である。構造は自動連結器より複雑で、牽引力など強度の面では自動式に劣るが、遊間(隙間、ガタ)が皆無な文字通りの「密着」構造であるため、遊間に起因する衝撃は生じない。電車や気動車など、編成内に複数の動力車を有し、加減速の頻繁な旅客車両に適している。
緩衝装置(かんしょうそうち)は、連結器と車体の間に介在して発車・停車時、また運転中の加減速時などに発生する車両間の圧縮や引張(車端衝撃)を緩和する装置である。
ねじ式連結器の場合は中央で連結を行い両端で緩衝装置(主にタケノコばねもしくは輪ばね)をつける場合が多いが、並型自動連結器では中央緩衝装置が採用される。
引張力・圧縮力の両方に対応させるものが標準であるが、圧縮力のみに対応するものもある。
さまざまな原理が用いられ古くは金属のコイルばねによる単純ばね式が用いられたが、コイルばねでは柔らかすぎて突当て衝撃を十分吸収できず、かつ限られた場所で多くの容量のものが得られないので、クサビの摩擦力で衝撃力を熱に変えて吸収される引張摩擦装置、油圧を利用する油圧緩衝装置などを経て、ゴムによるゴム緩衝装置が主流として用いられているが、他にもシリコンを用いたシリコン緩衝装置が用いられている。
ゴム緩衝装置は、連結器の後部にある枠継手の中に、ゴムを鋼板にモールド加工したゴムパッドを必要枚数を重ねたゴム緩衝器の両端に伴板を挿入した構造であり、車両側の下部にある台枠の中梁(なかはり)に取付けられた伴板守(ともいたもり)にゴム緩衝装置の両端の伴板(ともいた)が当たる形で支持されて取付けられている。
解放てこの操作により、錠が解除されてナックルがフリーになった状態。車両を引き離すことでナックルが開く。錠が落ちずにとまった状態になり、そのまま切り離しができる。
列車が曲線や分岐器などを通過する際には、前後の車両が互いに各方向に傾き、また勾配進入時、上下動や荷重による車体の沈み具合によって高さに食い違いが発生するのでこれらに対応する性能も求められる。
日本における自動連結器は、多くがジャニー式連結器の技術的系統にあり、さらに下記のように細分化される。一部の軽便鉄道向けなどの特殊な事例を除き、全てAAR規格準拠のナックル部形状・寸法が採用されており、原則的に相互の連結が可能である。
並型自動連結器
1925年7月の一斉交換以降から現在まで、機関車・一般型客車・貨車などで広く使用され、日本で単に「自動連結器」という場合、並型自動連結器を指す場合が多い。また、後述の「密自連」に対して「並連」(なみれん)と略す場合もある。
連結器は水平面上での首振りが可能で、垂直方向のずれは連結器の連結面によってある程度まで許容する。複数の連結器高さの車両が混在した一部の私鉄では、高さの異なる連結器を備える各車の連結を可能とするため、並型自動連結器のナックル部を上下に延長して、ずれを吸収する手段が取られるケースが存在した。緩衝装置は連結器胴と車体取付部の間にある。
一般的に、引張力と圧縮力は緩衝装置を挟んで車体に伝わるが、連結面で22mmの遊間(遊び)があるため、加減速時に衝撃、およびそれに伴う加減速時の騒音が出やすい弱点がある。ただし、遊間があることは、小さい牽引力で重量列車を引き出せる利点もある。客車や貨車に用いられる軸受は起動時の抵抗が大きく、動き始めると抵抗は比較的小さくなる。遊間があることで前後の車両が時間差をもって動き出し、相対的に小さい牽引力で列車を引き出すことができる。このため、牽引力の小さい蒸気機関車が主流だった時期は並型自動連結器が有利であった。
1897年3月26日クルンテープ駅 - アユタヤ駅間 (71.08km) が開業し、タイ国有鉄道の歴史が始まった。この時採用された連結器は「ねじ式連結器」であった。その後タイ国鉄は急速に発展し、東北線、北線(軌間はいずれも1435mm)と路線を延伸していった。次の幹線である南線(この段階では従来の路線とは、接続されておらず又、その計画も無い独立路線であった。南線の軌間は1000mmで建設されており、従って車両も相互の行き来がなかった上、したくても軌間が違う為不可能であった。)が 1903年6月19日に開業した。この線で採用された連結器は「ABC式(フック式)連結器」であり、タイ国鉄は2種類の連結器と2種類の軌間を使用していくことになる。その後1920年から10年がかりで、1000mm軌間への統一化工事が行なわれ、この際「ねじ式連結器」もすべて「ABC式連結器」に変更された。また南線と北線が1927年に、チャオプラヤー川に掛けられたラーマ6世橋によって結ばれた(軌間及び連結器の統一化が、大いに寄与することになった)。以上の経緯よりタイ国鉄の車両はすべて「ABC式連結器」、1000mm軌間となったが欠点が無かったわけではなかった。
連結や解放の際には、フックを上げ下ろししなければならない。(作業者が車両間に入る為危険度が高い)
走行時の振動等でフックが外れ、列車分離が発生する事がある。
連結器の強度上の問題により、牽引定数が少ない(300t程度、2軸貨車で15両程)。この為山間部では列車を分割し登って行く。
以上の諸問題解決の為自動連結器化が採択された。
国鉄等で標準的に採用されていたバッファーを左右に装着するタイプの連結器は、博物館明治村に動態保存されている明治時代の蒸気機関車・客車で、現役の姿を見ることができる。また、2001年(平成13年)には、伊予鉄道が開業時の蒸気機関車と客車を模した「坊っちゃん列車」の運行を開始し、車端中央部に1基のみ緩衝器を備えるタイプが復活した。
ヨーロッパ全域と中東地域のトルコ、イラン、シリアの大半やアフリカのエジプト、チュニジア、アルジェリア、モロッコなど数か国、南米のアルゼンチン、ウルグアイ、パラグアイの狭軌路線以外とチリの一部車両では21世紀現在もユニット編成の電車や高速鉄道車両を除き広く使用されている。
連結・解放のしくみ
緩衝器同士を接触させ、やや圧縮させた状態で双方の車両を静止させる。
一方の車両の格納用フックに掛けて格納してあるリンクを、相手側フックに掛け渡す。
リンクの中間にあるねじ機構は、ターンバックルと同様に右ねじと左ねじを組み合わせた構造となっており、ハンドルを正面から見て右方向に回すとリンクは短くなり、引張状態となれば連結状態である。原則連結器のたるみはない状態にしてリンクを緊張させ、前後の車両のバッファーが触れ合う状態にする。
切り離し時はハンドルを左方向に回し、リンクをゆるめ、格納用フックに掛けて格納すると、切り離し完了となる。
連結状態左側車両のリンクを使用右側車両のリンクは格納
ねじ機構のハンドルを回す
リンクを持ち上げる