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延存100余年的火车枢纽:詹式车钩是詹天佑发明的吗?有何奥秘

发布日期:2021-12-19 21:14   来源:未知   阅读:

  呼啸而过的汽车和轮船的轰鸣声,见证了改革开放以来我国经济的快速发展;纵横密集的飞机和高铁路线网,沟通了来自天南地北的人群,给一个城市和国家带来了持久的生命力和蓬勃朝气。在交通日益发达的现代,火车仍是一项重要的交通工具。尽管随着时代的变迁,绿皮火车随着轨道滚滚向前,走向历史的尘埃,却是身处八九十年代乃至世纪之初的国民永恒而珍贵的记忆。

  火车,在高铁和飞机尚未普及的年代,是为数不多的交通出行方式中无可争议的中流砥柱。长达百米、疾驰飞奔的火车,如同一条“巨龙”,穿越一个个曲折深邃的隧道,构成了一幅恢弘磅礴的画面。然而,这条“巨龙”往往是由若干个车厢组成的,那么,是什么样的工具,能够将这些将其数量不等的车厢的千钧之躯连接并固定起来呢?

  《三国演义》中,曹操在南下征讨孙刘联军的赤壁之战中,由于江面风急浪颠,北方将士不善水战,于是他命令士兵将横亘在江面之上的数百艘战船以铁索首尾相接,各船之间紧紧相连,犹如城堡,可使步骑兵驰骋于甲板之上,大大地方便了其水军的演练。尽管这种方法为后来周瑜黄盖见缝插针,使用火攻打败曹军埋下了隐患。但是就其固定并连接船身的作用而言,还是十分值得称道的。

  一千多年以后,随着人类文明进入蒸汽时代,火车被发明且得到了广泛的应用。而用来连接、固定车身的方法,也跟赤壁之战中曹军用铁索连接战船有着异曲同工之妙。

  1817年,英国人史蒂芬森发明了蒸汽机车,因为这种车以煤炭和木柴作为燃料,故得名“火车”,这也是火车出现在人类历史舞台的开始。而把火车这个庞然大物连接起来的,依靠的则是小小的车钩,实现了真正的“四两拨千斤”。

  车钩是火车或机车两端具有连接、牵引及缓冲作用的装置,其主要作用就是连挂车辆,并传递牵引力。伴随着火车在历史上的不断进化,车钩的发展也经历了插销式车钩、螺旋式车钩、詹式车钩、自动车钩、苏联SA-3式自动车钩和密接式车钩等不同阶段的演变。

  在火车的成功发明之前,工程师们曾经为了如何把车身连接起来这个问题费尽了心思。插销式车钩是火车发展史上可以追溯到的最早的车钩类型。这种车钩的特点是两侧凹陷,中间有凸槽或者凹槽。连挂车辆时将一侧凸槽插进凹槽,并使用连接销插进孔中,便将车身与车身之间连接了起来。由于这种车钩结构简单,使用起来也很容易,在当时得到了迅速的应用。但是,由于这种车钩存在在车厢过重时容易导致脱轨的缺陷,很快便被历史所淘汰。

  1830年,英国铁路发明了螺旋式车钩,并迅速在欧洲许多国家内被广泛使用。螺旋式车钩是通过铁钩扣在铁链槽中进而拧紧把手实现连挂。解挂的过程也正好相反,先拧松把手,然后脱开扣在铁链上的钩子。然而,这种车钩只能提供拉力,不能提供推力,所以需要在车厢连接处两侧另设一个缓冲饼来提供推力。由于它操作复杂,运行速度慢,挂车编组少,也逐渐被更为先进的,也是本文主角的詹式车钩所取代。

  1868年,美国工程师伊利·汉尔顿·詹内发明了一种更为新颖的车钩。天才总是能于电光石火之间寻找到非凡的创意。詹内的灵感就来自于手拉手做游戏的孩子们:火车车钩能否也设计得如同两只紧握的手呢?以此为出发点,他进行了一系列的设计和实验,终于成功地发明出了自动车钩,并申请了专利。由于这种车钩影响深远,极大地改变了许久以来火车车厢连接的问题,因而又被称为詹式车钩。

  詹式车钩是一种自动式车钩,无需人力干预,极大了简化了螺旋式车钩复杂的操作过程。当需要挂车时,将两节车厢位于同一条铁轨上,当一节车厢向另一节车厢靠近时,钩舌受到撞击后转动至斗中,随后推锁自动封闭,两节车厢形成连接状态,如若不从外部打开车锁,绝不会被开启。

  由于詹式车钩由具有高强耐拉力的特殊钢铁制作而成,且两钩舌间存在一定着间隙,起到一定的缓冲作用,所以极大地增加了车身的安全性。而车厢之间留出的间距,是为了方便火车在进行特殊路段的转弯时,从而更好地保证了车身能够平稳和顺畅地通过。

  詹式车钩被称为铁路时代的伟大发明。它在火车中,起到了连接和传递车辆之间牵引力和压缩力的作用,被安装在车底架构端的牵引梁内。从构成上来看,车钩前端粗大的部分被称为钩头,在钩头里,我们能看到钩舌、钩舌销、锁提销等。它们使得车钩仅靠撞击在一起,就能相连,如果把钩锁铁提起,钩舌受到拉力,就会向外转开;车钩后部叫做钩尾,在钩尾上,会有垂直的扁锁孔,它便于和钩尾框联结。

  1873年,詹内对詹式车钩进行了改进,这种车钩从此变得更加安全,并成为车钩制造行业的标准。而随着它的声名远扬,越来越多具有科学视野的工程师开始主张全面推广这项新的发明。我国近代著名铁路工程专家詹天佑就曾大力倡导用詹式车钩来替代传统的螺旋车钩,詹式车钩也因此被许多人误以为是詹天佑的发明,以至于詹天佑日后还亲自澄清了真相。

  詹式车钩的伟大发明,不仅推动了工业时代下人类发展的步伐,被利用至今,更为未来新型交通工具工艺的诞生,产生了深远的影响。现代技术下的车钩,虽然已变成了带有自动装置的设计,但其整体原理,仍然与百年前的詹式车钩的诞生息息相关。

  詹式车钩面世后,苏联在其基础上研制了SA-3式自动车钩。这种车钩由詹式车钩演变而来,利用两侧钩尖来承受力,钩舌对车钩本身进行固定。车钩具有很大的连挂范围,在两个车钩在一定范围内有偏差时,也能实现精准连挂。不得不说这项脱胎于詹式车钩的技术是一种巨大的创新,而这个思路也在后来被广泛地应用到现今阶段的密接式车钩上。

  到了21世纪之后,随着科学技术的日益发展,高铁越来越多地被应用到人们的日常生活之中。而高铁保持平稳运行的关键,则要归功于密接式车钩的发明。

  密接式车钩由连挂系统、缓冲系统、安装及吊挂系统三部分组成,具有体积小、重量轻的特点,较小的车钩连挂间隙,能够保证车厢之间的位移距离不至于过大。20世纪60年代,日本首先研制了其中之一的柴田车钩。而随着工业技术实力的不断积累,新世纪后,我国成功研制出了全自动车钩,从而打破了日本的垄断,极大地促进了我国的高铁技术在世界上的领先地位。

  如今,尽管新的交通工具和出行方式在不断进化、衍变,但火车以它较快的速度和价格优势仍在普通大众的日常生活中占据着举足轻重的地位。小小车钩的变迁,不仅映射出一代代匠人智慧和技术的积累,还见证着人类社会的蓬勃向前。而在近代以来人类文明演进的征程上,依然存留着以詹式车钩这样伟大创造者的身影,并且鼓舞着后世子孙齐心聚力,创造出更多功在千秋的新的诗篇。