鉄道連結

連結器またはカプラーは、通常、鉄道車両の両端に配置され、車両を連結して列車を形成する機構です。連結器を車両に接続する装置はドラフト ギアまたは牽引装置であり、連結器の応力と列車の加速を吸収する必要があります。

鉄道車両の歴史を通じて、世界中でさまざまなカプラーの設計とタイプが開発されてきました。設計上の重要な考慮事項には、強度、信頼性、取り扱いの容易さと効率性、およびオペレーターの安全性が含まれます。自動カプラーは、車両が押し込まれると自動的に連結します。最新のバージョンでは、機械的な接続だけでなく、ブレーキ ラインとデータ ラインも連結できます。

国によって使用する連結器の種類は異なります。北米の鉄道と中国ではJanney 連結器が使用され、旧ソ連の鉄道ではSA3 連結器が使用され、ヨーロッパ諸国では​​ Scharfenberg連結器とスクリュー連結器が使用されています。異なる連結器を持つ車両を連結する場合、課題と複雑さが生じます。このタスクを実行するために、マッチカーとも呼ばれるバリアーカー、デュアル連結器付き車両、またはアダプターが使用されます。

互換性のある類似の連結器やカプラーは、メーカー、ブランド、地域名、またはニックネームが大きく異なることが多いため、標準または一般的な設計の説明が混乱する可能性があります。これらの記事に記載されている寸法と定格は通常、公称または一般的なコンポーネントとシステムのものですが、標準と実践は鉄道、地域、時代によっても大きく異なります。

バフ: 車両編成（1両または複数両を連結したもの）が圧縮状態にあるとき。張力の反対。^[1]

英国の伝統に倣った鉄道の基本的な連結方法は、バッファーとチェーンの連結です。3 つのリンクからなる大きなチェーンが、隣接する貨車のフックを連結します。これらの連結方法は、以前の路面電車の慣例に倣ったものですが、より規則的になりました。貨車のフレームにあるバッファーが、列車が減速中の機関車を追い越したときに衝撃荷重を吸収します。

単純なチェーンは張力がかからず、この緩いカップリングでは車両間での前後の動きや衝突が大きく、列車が動き出すと振動も発生しました。このカップリングは鉱物車両では許容範囲でしたが、客車では乗り心地が悪かったため、センターリンクを片側に左ねじ、もう一方に右ねじのねじに交換することでチェーンが改良されました。ねじの中央には、ヒンジ付きボールハンドルが取り付けられたハンドルハウジングがあります。このターンバックルスタイルの配置により、取り付けられたハンドルでねじを締めることで車両を一緒に引っ張ることができます。通常、ねじはハンドルハウジングの隣に2つのねじ山が残るまで締めます。カップリングリンク側のトラニオンナットにサポートが取り付けられ、ねじのハンドルを支えてカップリングの使用中にねじが緩むのを防ぎます。このタイプのカップリングの正式名称は、欧州規格EN 15566ドローギアおよびスクリューカップリングに従ってスクリューカップリングまたはUICカップリングです。

より素早く取り付け、取り外しができる簡略版では、やはり 3 つのリンクが使用されていますが、中央のリンクには T 字型のスロットが設けられています。これを縦方向に回して長くすると連結が可能になり、その後垂直に回してスロットの位置を短くすると、貨車同士をよりしっかりと固定できます。

^{完全装備の貨物列車[a]}に伴う高速化により、スクリュー張力形式が必須となりました。

最も初期の「ダム バッファー」は木製のワゴン フレームの固定延長部でしたが、後にスプリング バッファーが導入されました。最初は馬毛を革で覆った硬いクッションでしたが、後に鋼鉄のスプリング、さらに油圧ダンパーが採用されました。

このカップリングは西ヨーロッパ、中央ヨーロッパ、北アフリカ、中東、南アジアの一部で今も広く見られます。^[2]

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  アンティークタンク車の3リンクカップリング
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  UIC標準ねじカップリング、取り付けて締めた状態

リンクとピンの連結器は、北米の鉄道で使用されていた連結器の元々のスタイルでした。ほとんどの鉄道が半自動のJanney カプラーに切り替えた後も、リンクとピンは森林鉄道で生き残りました。原理的には単純ですが、このシステムはリンクのサイズと高さ、ポケットのサイズと高さに関して標準化が欠如しているという問題がありました。

リンク・ピン連結器は、長楕円形のリンクを受けるチューブ状の本体で構成されていました。連結中、鉄道員は連結する車両の間に立ち、リンクを連結器ポケットに導く必要がありました。車両が連結されると、従業員はチューブの端から数インチ離れた穴にピンを挿入し、リンクを所定の位置に保持しました。この手順は非常に危険で、多くのブレーキマンは、連結器ポケットの邪魔になるものを時間内に避けなかったために指や手全体を失いました。さらに多くの人が、車両の間に挟まれたり、連結が速すぎた車両の下敷きになったりして死亡しました。ブレーキマンには、リンクを所定の位置に保持するために使用できる重い棍棒が支給されましたが、多くのブレーキマンは棍棒を使用せず、怪我をするリスクを負いました。

リンク アンド ピン カプラーは、次の理由で不十分であることが判明しました。

• 車同士の接続が緩くなり、緩みすぎてしまいました。
• 標準的な設計はなく、列車の乗務員は車両を連結する際にピンとリンクを合わせるのに何時間も費やすことがよくありました。
• 乗務員は連結中に動いている車両の間を行き来しなければならず、頻繁に負傷し、時には死亡することもあった。
• リンクとピンは金属スクラップとしての価値があったため、盗まれることが多く、交換に多大なコストがかかりました。
• 車がたまたま 180 度回転したときは、リンクを探す必要があります。
• 鉄道会社は次第に、リンク・アンド・ピン方式では対応できないほど重い列車を運行するようになりました。

英国では、リンクアンドピン連結器は狭軌の産業鉄道や軍用鉄道で一般的であり、最終的には列車が停止しているときに確実に連結できる形式に進化しました。

パナマ運河の閘門を船で通過するために使われる機関車、パナマ運河ミュールには、リンクアンドピン連結器とサイドバッファーが装備されている。この設計は、通常は単独で運行されるこれらの機関車が故障した場合に別の機関車と連結できるようにするために採用された。直線線路では、リンクアンドピン連結器が使用される。直線線路区間と閘門室間のランプ間の垂直曲線の半径は非常に小さいため、高低差がリンクアンドピン連結器では大きすぎるため、機関車は連結されていない状態でサイドバッファーを使用してこれらの区間を通過する必要がある。急な垂直曲線でバッファーがロックするのを防ぐため、特別に高いバッファープレートが装備されている。

バランスレバーカップリングは、2つのネジカップリングを備えた中央バッファーカップリングとも呼ばれ、急カーブのある狭軌鉄道で一般的に使用される連結器です。引っ張る装置と押す装置を入れ替えることで、標準軌鉄道で使用される標準的なネジカップリングは、バッファーの両側に1つのネジカップリングを備えた中央バッファーカップリングになりました。ネジカップリングは、中央バッファーロッドの垂直トラニオン上で回転する補正レバーに接続されており、2つのネジカップリング間の牽引力を均等に分散できます。^[3]

安全上の問題を回避するため、当時クレーフェルト路面電車の取締役であったカール・アルバートは、 1921年にアルバート連結器を開発しました。アルバート連結器は、2本のピンを備えたキーとスロットの連結器として作られました。連結する車両を押し合わせると、両方の連結器が同じ側に移動します。1本のピンを挿入し、次に車両を引っ張って連結器をまっすぐにし、もう1本のピンを挿入します。この操作では、それほど正確な入換は必要ではありませんでした。一体型設計のため、たるみは最小限しか許容されませんでした。このシステムは、路面電車システムや狭軌線で非常に人気がありました。

1960 年代には、ほとんどの都市で自動連結器に置き換えられました。しかし、現代の車両でも、故障した車両を牽引するための緊急連結器としてアルバート連結器が取り付けられています。

19世紀後半の北米の乗用車では、リンクとピンはミラープラットフォームと呼ばれる集合体に置き換えられ、これにはミラーフックと呼ばれる新しい連結器が含まれていました。^{[4]ミラープラットフォーム（およびフック連結器）は、}ジャニー連結器に置き換えられるまで数十年にわたって使用されました。

ノルウェー式連結器は、中央の緩衝器と、中央緩衝器のスロットに落ちる可動フックで構成されています。^[5]反対側の緩衝器にU字型の安全キャッチがあり、フックの上部にひっくり返して固定することもあります。安全装置は、端にボール型の重りが付いたチェーンで、フックにかぶせてフックを所定の位置に保持する場合もあります。^[5]車両が常に同じ方向を向いている鉄道では、機械式フックは貨車の片端にのみ配置できます。ノルウェー式連結器は高さや幅が異なるため、すべての連結器が互いに互換性があるわけではなく、一度に1つのフックに制限される場合とそうでない場合があります。牽引力の制限は通常350 kNです。^[6]ノルウェー式連結器に補助チェーンが追加されることもあります。

ノルウェー式連結器は、ウェンズベリー近郊のイギリスの製造元FHロイド社にちなんでロイド連結器とも呼ばれ、可動フックの形状にちなんでミートチョッパー連結器とも呼ばれています。ノルウェー式連結器は、バッファーおよびチェーン連結器よりも急カーブに対応できるため、低速で列車の積載量が少ないためシステムを簡素化できる狭軌鉄道では有利です。ノルウェー式連結器は、 1,067 mm ( 3 フィート 6 インチ )、1,000 mm ( 3 フィート 3 インチ)、1,000 mm ( 3 フィート 3 インチ )の狭軌鉄道でのみ使用されています。+イギリス 直径3 ⁄ 8インチ以下でなければなりません。たとえば、マン島鉄道、西オーストラリア州政府鉄道、タンザニア、フェスティニオグ鉄道、リントン・アンド・バーンスタプル鉄道ウェールズ・ハイランド鉄道などで使用。

南アフリカでは2種類の放射状連結器が使用されていました。1つはジョンストン連結器で、一般にベルリンクアンドピン連結器として知られ、1873年に導入されました。リンクアンドピン連結器と動作が似ており互換性がありますが、連結器面が円形のベル型です。もう1つはベルアンドフック連結器で、1902年に導入されました。ノルウェー連結器に似ていますが、連結器面が円形で、連結器面の上部が開いていてドローフックを収容できる連結器ポケットがあります。^[7]

ジョンストン連結器は、ベルの形からベルリンクアンドピン連結器としてよく知られており、 1872年にケープ政府鉄道（CGR）が設立され、ケープ政府が鉄道を内陸部に拡張し、既存の線路を4フィート 8インチから10フィート10インチに変更するという決定を受けて、1873年に喜望峰で初めて導入されました。+1 ⁄ 2 インチ(1,435 mm)標準軌から3フィート6インチ(1,067 mmまで。1873年以降に取得されたすべての新しいケープ軌間の機関車と車両には、これらの連結器または同様の連結器が装備されており、1873年の建設用機関車リトルベス。^[8][9][10]

1875年にナタール植民地に設立されたナタール政府鉄道（NGR）もこれに倣い、 1877年にNGRクラスK 2-6-0Tから始まり、同鉄道が購入したすべての機関車と車両にジョンストン連結器が装備された。^{[11] [12]}

同様に、1889年に南アフリカ共和国に新設されたオランダ・南アフリカ鉄道会社が最初の機関車を入手したとき、それらの機関車にはジョンストン連結器が取り付けられていた。^{[9] [13]}

CGRの2フィート（610 mm ）狭軌鉄道とは異なり、NGRの狭軌鉄道もジョンストン連結器を使用していました。これらの狭軌線の最初のものは1906年に運用が開始され、最初のNGRクラスN 4-6-2T機関車がエストコートのウィーネン支線で運行を開始しました。^{[10] [14]}

連結と分離は手動で行われ、連結時に連結リンクを連結器ポケットに導くために動いている車両の間を行き来しなければならない乗務員に重大な傷害や死亡の危険が高かった。ジョンストン連結器は1927年から南アフリカ鉄道で徐々に交換され始めたが、狭軌の鉄道車両では行われなかった。その年に取得されたすべての新しいケープゲージの機関車と鉄道車両には、AARナックル連結器が装備されていた。すべての旧式鉄道車両の転換には数年かかり、1950年代後半まで一部の車両で両方の連結器タイプが見られました。過渡期には、多くの機関車のナックル連結器には、リンクとピンを収容するための水平ギャップと垂直穴がナックル自体に設けられ、古いジョンストン連結器を装備した車両と連結できるようにしました。^{[9] [15]}

ベルフック連結システムは、1902年に喜望峰で初めて導入されました。当時、ポートエリザベスからランクルーフまで建設中だった新しい2フィート( 610 mm ) 狭軌のアボントゥール鉄道の建設用機関車として、CGRタイプA 2-6-4T機関車2台が導入されました。南アフリカでは、これらの連結器は喜望峰の狭軌線でのみ使用されていました。^{[7] [10] [16] [17]}

この連結器はノルウェーの連結器に似ている。連結面の上部が開いている連結器ポケットを備えた放射状連結器である。リンクとピンの代わりに、連結時に列車の次の車両の連結器の連結器の連結器ピンの上をスライドする引きフックを使用する。相手側の連結器の連結器の連結器が誤って外れないようにするため、連結器ベルには連結器ポケットの上に一般にブライドルと呼ばれる引きフックガードが装備されている。^[7]

通常は、連結器の片方にのみドローフックを取り付け、そのため乗務員は予備のドローフックとドローフックピンを機関車に積んでいた。自動連結は可能だが、めったに行われず、連結時には手動による補助が必要となる。連結解除は、ドローフックを手で持ち上げて解除することで手動で行う。連結器は、ドローフックをU字型のアダプターリンクに交換することで、ジョンストン連結器と互換性を持たせることができ、同じドローフックピンを使用して接続された。^[7]

1973年にアボントゥール鉄道で91-000型ディーゼル電気機関車が狭軌システムに導入されると、ベルアンドフック連結器の交換が始まった。その年からこの路線に導入されたすべての新しい狭軌車両には、ウィリスン連結器が装備されていた。古い車両は改造されず、2つのタイプ間の連結を可能にするためにアダプターが使用された。ベルアンドフック連結器のドローフックは、同じドローフックピンを使用して取り付けられたアダプターに置き換えられた。^[7]

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  ベルフックカプラーとウィリソンアダプター
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  ベルフックカプラ用ウィリソンカプラアダプタ
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  フックの代わりにジョンストンカプラアダプタリンクを備えたベルアンドフックカプラ

自動列車連結器にはさまざまな種類がありますが、そのほとんどは相互に互換性がありません。自動化のレベルはさまざまで、次のカテゴリに分類できます。

• 車両の機械的な連結のみで、空気圧ラインと電気ラインを手動で接続する必要があります。
• 空気圧ラインの自動接続による車両の機械的連結には、電気ラインの手動接続が必要です。
• 空気圧および電気ライン（データ伝送ラインは除く）の自動接続による車両の機械的連結。
• 空気圧および電気ライン（データ伝送ラインを含む）の自動接続による車両の機械的連結。
• 空気圧および電気ライン（データ伝送ラインを含む）の自動接続と自動切断機能を備えた車両の機械的連結。^[18]

ジャニー連結器は、後にマスターカービルダーズアソシエーション（MCB）連結器となり、^[19]現在はアメリカ鉄道協会（AAR）連結器と呼ばれ、一般的にはバックアイ、ナックル、またはアライアンス連結器としても知られています。AAR/APTAタイプE、タイプF、およびタイプH連結器はすべて互換性のあるジャニー連結器ですが、異なる鉄道車両（一般貨物車、タンク車、回転式ホッパー、旅客車など）に使用されます。

ナックル連結器またはジャニー連結器は、 1873年に特許を取得したイーライ・H・ジャニーによって発明された（米国特許138,405）。^{[20]また、特に英国では}バックアイ連結器としても知られ、一部の鉄道車両（主に旅客列車用）に装備されている。ジャニーはバージニア州アレクサンドリア出身の乾物店員で元南軍将校であり、昼休みにリンクアンドピン連結器の代替品を木で削っていた。バックアイという用語は、米国オハイオ州のニックネーム「バックアイ州」と、この連結器を最初に販売したオハイオ・ブラス・カンパニーに由来している。^{[21] [22]}

1893年、米国議会は、自動連結器が商業鉄道の需要を満たし、同時に安全に操作できることに満足し、安全器具法を可決しました。操車場の安全性を促進する上でのこの法律の成功は驚くべきものでした。1877年から1887年の間、鉄道労働者の事故のうち約38%が連結器に関連していました。鉄道会社がリンクアンドピン連結器を自動連結器に置き換え始めると、この割合は低下しました。SAA発効日からわずか2年後の1902年までに、連結器事故は従業員事故全体の4%を占めるに過ぎませんでした。連結器関連の事故は、1892年の約11,000件から1902年には2,000件強にまで減少しましたが、その10年間に鉄道従業員の数は着実に増加していました。

ジャニー連結器が北米標準として選ばれたとき、選択できる特許取得済みの代替品は8,000種類ありました。さまざまな車両設計の要件に対応するために多くのAAR連結器設計が存在しますが、すべてに共通する特定の寸法が必要であり、1つの設計を他のどの設計にも連結できます。^[23]

Janney カプラーは、米国、カナダ、メキシコ、日本、インド、台湾、オーストラリア、ニュージーランド、南アフリカ、サウジアラビア、キューバ、チリ、ブラジル、ポルトガル、中国、およびアフリカの多くの国で、標準軌と狭軌の両方で使用されています。

ジャニーカプラーは一般的に機械的な連結のみを提供し、タイプHのみが空気圧ラインと電気ラインの自動接続を追加します。^[24]

アンリコ連結器は、ベルギーの技術者で起業家のエミール・アンリコ（フランス、クール＝サン＝テティエンヌ出身 ）が考案したジャニー連結器のバリエーションである。ベルギー国鉄の特定の電車（クラス75  [fr]を含む） で使用されている。

• ヘンリコット連結器
• 
  SNCB クラス 75 EMUの Henricot 連結器。独立した空気ブレーキとヘッドエンド電源接続付き。
• 
  ベルギーの電車のヘンリコ連結器
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  ヘンリコット連結器のクローズアップ

ウィリソン連結器は、ジャニー連結器の問題点を解決するために1916年に米国で開発されました。^[25]

ロシアのSA3カプラーはAARカプラーと同じ原理で動作するが、2つのタイプは互換性がない。^{[26] 1932年に英国の特許に基づいてソ連に導入され、それ以来}1,520 mm（4フィート 11インチ）の鉄道車両全体で使用されている。+フィンランドの機関車は、モンゴルを含むロシアの鉄道網 で広く利用されています。フィンランドの機関車には、フィンランドの車両で使用されている UIC カプラーやロシアの車両で使用されている SA3 カプラーに連結できる Unilink カプラーが搭載されています。

1,435 mm（4フィート 8インチ）の+ウィリソン連結器は、イランの1 ⁄ 2 インチ標準軌ネットワークとマルムバナン鉱石列車用に使用されている。クイーンズランド州の2 フィート(mm軌間の籐製路面電車車両、小型のウィリソン連結器が取り付けられている。^[27]、1973 年に南アフリカ鉄道の2 フィート(610 mm) 狭軌アボントゥール鉄道に導入された^[7]

• ロシアの列車は全長が約750メートル（2,461フィート）を超えることはめったになく^[要出典]、最大トン数が約6,000 トン（5,900長トン、6,600ショートトン）を超えることもめったにない^[要出典]。これらの連結器を使用する最も重い列車はマルムバナンで、最大9,000トン（8,900長トン、9,900ショートトン）に達する。^[28]
• SA3カプラが支えられる最大力は、引張力と圧縮力の両方で約2.5MN（280STf; 250LTf）である。^[29]
• ロシアの白書によれば、SA-3 の最大許容牽引力は 135 tf (1,320 kN、133 LTf、149 STf) (1.32 MN または 300,000 lbf) である。^{[引用が必要]}
• 提案されている欧州の自動連結器はロシアの連結器と互換性があるが、空気、制御、電源の接続が自動である。^[30]少数のユーザーを除いて、実装は恒久的に延期されている。§ ユニカップラー/インターマットを参照。
• SA3は左利きの拳に似ています。

SA3連結器は世界で最も強力な連結器の1つであり、このタイプの連結器を使用する列車の最大積載量は約8000トンです^[31]が、機械的な連結しか提供していません。^[24]自動的な電気および空気圧接続を追加することは複雑な課題です。^[32]

これらのカプラには多くのバリエーションとブランド名があります。

2020年現在、鉄道補助機関車製造会社はSA3をベースにした自動連結器の開発に取り組んでおり、これはヨーロッパの鉄道のバッファーとチェーン連結器の代替となる可能性がある。^[33][update]

ユニカップラーは1970年代に西ドイツのクノール社によって開発され、東ドイツのVEBワゴンバウバウツェン社による互換性のある対応製品であるインターマットカップラーと並行して開発されました。 ^{[34] [35]}ユニカップラー/インターマットカップラーは、2本の空気圧ラインと最大6つの電気接続を自動的に結合できます。^[25]

このカプラは、 SA-3およびWillison カプラと機械的に互換性があります(ただし、空気圧および電気接続は手動で行う必要があります)。ユニカプラは AK69e とも呼ばれます。

このタイプの連結器を使用する列車の最大積載量は約6000トンです。^[31] AK69eとインターマットの採用失敗は経済性に起因しています。^[36]

2020年現在、この方式は限定的に使用されています。イラン鉄道^[update]で採用されており^[37]、ドイツでもハンブルクとザルツギッター間で鉄鉱石を輸送する列車で使用されています^{[38] 。}

C-AKvカプラー（トランスパクトとも呼ばれる）は、フェイヴリー・トランスポートが開発した新しいコンパクトなウィリスンカプラーである。^{[39]これは}SA3カプラーと機械的に互換性があり（ただし、空気圧と電気の接続は手動で行う必要がある）、ユニカプラーと完全に互換性があり、追加のバッファーを取り付ければ、従来のヨーロッパのスクリューカップリングとも結合できる。^[40] C-AKvカプラーは、2つの空気圧ラインを自動的に結合できる。^[36] 2020年現在、その使用はロッテルダムとディリンゲン製鉄所間の鉱石輸送とドイツのヴェーリッツとブナ間の褐炭輸送の^[update]列車に限定されている。^[38]

Z-AK連結器は、クノールブレムゼ社が開発したウィリソン連結器の1つです。ユニカプラー/インターマットの明らかな欠陥に対応して設計されました。バッファーとスクリュー連結器と互換性があります。これは引張力に耐えられない数少ない自動連結器の1つであり、このタイプの連結器を使用する鉄道車両にはバッファーも装備する必要があります。^[41]

ユニリンク連結器は、フィンランドやウクライナなどのCSI国境諸国で使用されている連結器である。^{[42]この連結器は}SA3とねじ連結器の両方に対応している。^[43]これは、ねじ連結器のシャックルを取り付けるための追加のホーンと、ねじ連結器を装備した貨車のフックに接続されるねじ連結器を備えたSA3連結器である。ねじ連結器を使用しない場合、連結器シャックルは連結器の左側のホルダーに置かれる。ユニリンク連結器を装備した車両には、ねじ連結器を使用する際に必要なサイドバッファーも装備されている。 ^[44]

フィンランドでは、スクリュー カプラーを装備した客車を使用しています。これは、スクリュー カプラーが常に張力を受けており、通常の運転では側面のバッファーが分離しないため、SA3 カプラーよりも緩みのない乗り心地が得られるという利点があるためです。フィンランドの貨車のほとんどにもスクリュー カプラーが装備されています。一部の大型貨車とロシアの機器にのみ、SA3 カプラーが装備されています。

自動バフ接触カプラー（通称ABCカプラー）はJTジェプソンによって発明され、1906年にイギリスで特許を取得し^[45]、ABCカプラー・アンド・エンジニアリング・カンパニー・リミテッド社によってウォルバーハンプトンの工場で製造されました。

カップリングは、中央のバッファーから突き出ていて、カップリングが接触すると反対側のバッファーのフックに落ちるシャックルで構成されています。反対側のカップラーの噛み合っていないシャックルは噛み合っているシャックルの上にあり、その重さで外れないように固定します。ABC カップリングを切断するには、噛み合っていない上部のシャックルを持ち上げます。これにより、シャックルに取り付けられたテール レバーが噛み合っているシャックルをフックから持ち上げ、カップリングを解放します。

1912 年には、より優れたロック機構を備えた改良型のカップリングが導入されました。このカップリングでは、バネ仕掛けのロック バーがフックとして機能するディスクをブロックします。このディスク フックは、反対側のカップリングのシャックルが近づくと、ロックされた位置に回転します。カップリングを解除するには、チェーンまたはハンドルを引いてロック バーを解除するだけで十分で、ディスク フックの回転が解除されます。

この連結器は主にイギリス植民地の狭軌鉄道で使用されており、例えばナイジェリア、セイロン、ホンジュラスのバウチ軽便鉄道やインドのカルカ・シムラ鉄道などがその例である。^{[46] [47]}

スターンズ・アンド・ウォード連結器は、イギリスではウォード連結器として知られ、 1903年に共同で米国特許737673 「車両連結器」を取得した2人のアメリカ人発明家、ロバート・B・スターンズとフランク・D・ウォードにちなんで名付けられました。この連結器は、世紀の変わり目にシカゴで導入された高架鉄道^{[48]で使用するために特別に設計されました。1902年に}ノースウェスタン高架鉄道の電車で初めて使用されました。3年後の1905年にウォーズによってディストリクト鉄道のサークル線の電化に導入され、これがロンドン地下鉄となりました。ウォード連結器は、1936年に空気圧と電気の接続も提供する多機能連結器であるウェッジロック連結器に置き換えられるまで、ロンドン地下鉄の列車の標準連結器でした。^[49] 

連結するには、車両同士を押し合わせる必要がある。各連結器ヘッドの舌部が反対側の連結器ヘッドの喉部に入り、舌部のフックが垂直に取り付けられたバネ仕掛けの連結ピンをバネの力に逆らって回す。フックが連結ピンを通過すると、バネの力で連結ピンが元の位置に戻り、フックヘッドが連結器内に保持される。連結されると、連結器ヘッドは垂直方向に自由に動くため、高架鉄道で脱線が発生した場合でも、脱線した車両が他の車両を引きずってしまうのを防ぐことができる。連結を解除するには、入換柱で操作する作動アーム、または第三軌条から離れた列車の横から届くハンドル付きの固定ロッドで連結ピンをバネの力に逆らって回す。^[48]

多機能連結器 (MFC) または全自動連結器は、機械的な部分だけを処理するオートカプラーまたは半自動連結器とは対照的に、人間の介入なしに鉄道車両間のすべての接続 (機械、空気ブレーキ、および電気) を行います。このタイプの連結器が装備されている列車の大部分は、特に大量輸送で使用される複数のユニットです。

世界中で使用されている全自動連結器には、シャーフェンベルグ連結器、タイトロック（英国で使用）、ウェッジロック連結器、デルナー連結器（外観はシャーフェンベルグ連結器に似ている）、BSI連結器（ベルギッシェ・シュタール・インダストリー、現在はフェイヴリー・トランスポート）、シャク・トムリンソン・タイトロック連結器など、いくつかの設計がある。

シャルフェンベルク連結器に類似した自動列車連結器は他にも多数ありますが、必ずしもシャルフェンベルク連結器と互換性があるわけではありません。米国の古い交通機関の運営者は、これらの非ジャニー電空連結器設計を何十年も使い続けています。

ウェスティングハウスH2C 連結器は、その前身である H2A が最初にBMT 標準で使用され、その後R1からR9クラスで使用され、現在はニューヨーク市地下鉄のR32、R42、R62、R62A、R68、およびR68Aクラスの地下鉄車両で使用されています。車両の A 端には通常、ウェスティングハウス連結器が装備され、B 端には半永久的なドローバーまたはウェスティングハウス連結器が使用されています。

WABCO N型連結器は、当初ピッツバーグ スカイバスシステムのプロトタイプ用に開発され、初期モデル N-1 は 3 台のスカイバス車両にのみ適用されました。より大きな 4 インチ (101.6 mm) の集合範囲を持つ更新モデル N-2 は、クリーブランド ラピッド トランジットラインの新しい「エアポーター」高速輸送車両に最初に適用されました。モデル N-2 は、急カーブを回るために必要な広いスイングを可能にするために、中央の敷居の下に吊り下げられた軽量のドラフト ギアを使用していました。このため、N-2 は幹線鉄道での使用には適さなかったため、その市場向けに更新バージョン N-2-A が開発されました。これらの最初のものは、1968 年に228 個の電気接点を持つUAC ターボトレインと 138 個の接点を持つバッド メトロポリタン EMUに取り付けられました。 1970年代から、N-2-AはSEPTA SilverlinerシリーズのMU、NJT ArrowシリーズのMU、メトロノース鉄道/ロングアイランド鉄道MシリーズのMU鉄道車両に搭載されました。N-2はPATCO Speedlineでも使用されていましたが、電気接点の問題により交換されました。後にWABCOは、長方形のファンネルを必要とする6×4インチ（152.4 mm×101.6 mm）の集合範囲を備えた BARTシステム用の新しいモデルN-3を作成しました。

WABCO N タイプは、ピン アンド カップ カプラまたはスピア カプラと呼ばれることもあります。

トムリンソン連結器はオハイオ・ブラス社^{[21] [22]}が大量輸送用に開発したが、最終的には一部の幹線鉄道車両にも使用されるようになった。この連結器は2つの四角い金属フックで構成されており、より大きな長方形のフレーム内で互いにかみ合い、上下に空気ライン接続部がある。連結器の開発後、オハイオ・ブラス社の製造部門はWABCO社に買収され、現在はNタイプと共にこの連結器を製造している。トムリンソン連結器は北米で最も広く使用されている全自動重軌道連結器で、ワシントン・メトロ、マサチューセッツ湾交通局、PATCOスピードライン、SEPTAブロード・ストリート地下鉄、ロサンゼルス・メトロ・レール、ボルチモア・メトロ、マイアミ・メトロ、MARTA鉄道、ニューヨーク市地下鉄のR44 / R46車両およびR142以降のすべての最新クラスに採用されている。高速輸送以外の用途では、バッド メトロライナー、後にイリノイ セントラル ハイライナーフリートで最初に登場した、強度要件の強化に対応するために連結器を大幅に拡大する必要がありました。Nタイプが幹線鉄道分野でより成功している 理由の 1 つは、その相対的な強度不足です。

アメリカ国外では、トムリンソン連結器は東京メトロの銀座線と丸ノ内線^[50]や台北地下鉄の大型路線で使用されている。^[51]

シャルフェンベルク連結器^[52]（ドイツ語：ScharfenbergkupplungまたはSchaku）は、おそらく最も一般的に使用されている全自動連結器のタイプです。1903年にドイツのケーニヒスベルク（現在のロシアのカリーニングラード）でカール・シャルフェンベルクによって設計され、徐々に輸送列車から通常の旅客サービス列車に普及しましたが、ヨーロッパ以外ではその使用は一般的に大量輸送システムに限定されています。Schaku連結器は、空気圧と電気の接続を自動的に行い、自動的に切断できるため、多くの点で他の多くの自動連結器より優れています。^[53]ただし、これらの電気空気圧接続の配置には標準がありません。鉄道会社によっては側面に配置しているところもあれば、Schaku連結器の機械部分の上に配置しているところもあります。

回転する連結器のヘッドに作用する小さな空気シリンダーが Schaku 連結器の連結を確実にし、良好な連結を得るためにショックを使用する必要をなくしている。旅客列車の各部の連結は、乗客が揺さぶられないように、非常に低速 (最終接近時に 2 mph または 3.2 km/h 未満) で行うことができる。ボンバルディアなどの鉄道機器メーカーは、大量輸送システム、客車、機関車のオプションとして Schaku 連結器を提供している。北米では、モントリオール地下鉄のすべての列車に装備されており、デンバー、ボルチモア、ニュージャージーの新しいライトレールシステムにも装備されている。また、ポートランド、ミネアポリス、バンクーバー スカイトレイン、トロントの3 号線スカボローのライトレール車両にも使用されている。ニュージーランドでは、オークランド郊外鉄道網のAM クラスの電気式電車と、ウェリントンのマタンギ列車に搭載されている。また、英仏海峡トンネル内のシャトルサービスに使用される専用車両もすべて装備されています。

最大トン数は1,000t（1,100ショートトン、980ロングトン）未満。

2020年現在、フォイトとデルナーは、ヨーロッパの鉄道のバッファーとチェーンカップリングの代替となる可能性のある、Schakuをベースにしたデジタル自動カップリングの開発に取り組んでいます。 ^[54][update]

スウェーデン製のデルナーカップリング^[55]は、シャルフェンベルグカプラの独自バージョンであり、車両、空気圧、電子機器を同時に接続します。特許取得済みのエネルギー吸収D-BOXテクノロジーにより、構造的な損傷なしに時速15キロメートル（9マイル）までの速度で連結でき、変形があっても車両が軌道上にとどまったまま時速36キロメートル（22マイル）までの速度で連結できます。特許取得済みのD-REXシステムは、 100メガビット/秒の速度でイーサネット高速データ接続を提供します。

ウェッジロック連結器は、連結器ヘッドの可動部品を連結位置に固定する空気圧ウェッジにちなんで名付けられました。これはロンドン地下鉄で使用されている標準的な自動連結器です。連結器は 1936 年に導入され^[56]、ウィリアム クック レール^[57]とフォイト^[58]によって製造されました。連結器の表面には、連結時に反対側の連結器の喉部に挿入される、突出した可動舌部があります。これらの機械要素が完全に連結されると、空気圧シリンダーによって駆動されるウェッジによって位置が固定されます。空気圧ポットは機械接続部の下にあります。これらは単に押し付けられ、ゴム要素によって密閉されます。機械接続部の両側には、一連の突き合わせ接点からなる電気接点ブロックがあります。接続が切断されると、接点はいわゆる「ダッチオーブン」カバーによって保護されます。カバーは機械的に作動し、他の連結器が近づくと開きます。^[56]キャブ内の3ポジションカップリングスイッチを使用して、カップリングをキャブに接続したり切断したりすることができます。^[59]

GF連結器は、スイスのシャフハウゼンにあるゲオルク・フィッシャー社が製造した連結器で、スイスの鉄道やスイスの鉄道業界で製造された車両に広く使用されていました。1914年にベルンで開催されたスイス博覧会で初めて公開されました。都市間鉄道用のGFN型、路面電車用のGFT型、大量輸送用のGFV型の3つのバリエーションがありました。^[60]

GFN 型と GFT 型は非常によく似ています。唯一の違いは、GFT 型は路面電車で想定されるより低い力向けに設計されていることです。どちらのカップリングも、スロートを兼ねる長方形のバッファーで構成されています。穴の開いた水平の舌状部がスロートの内側から突き出ており、そこに垂直に配置されたロック ピンが引っ掛かります。切り離すには、カプラーの後ろにあるハンドルでロック ピンを持ち上げます。オプションで、空気と電気のラインも接続できます。空気接続は通常、機械式カップリングの上または下にあります。電気接点はカプラーの上にあり、切り離された状態ではヒンジ カバーによって汚染から保護されます。

GFN型連結器を最初に導入した鉄道は、ベルン＝ゾロトゥルン地域交通公社の一部であるベルン＝ツォリコフェン鉄道、ヴィネンタール・ズーレンタル鉄道の一部であるアーラウ＝シェフラント鉄道、およびビール＝タウフェレン＝インス鉄道である。GFN型連結器を使用している他の重要な鉄道はブリュニッヒ鉄道である。より軽量のGFT型連結器は、チューリッヒ＝エリコン＝ゼーバッハ鉄道^[60]で最初に使用され、後にスイスのほぼすべての路面電車サービスに導入された。

GFV は GFN や GFT とは大きく異なります。通常、運転席のボタンを押すだけで切り離せる全自動多機能連結器として設計されています。設計はシャーフレンベルク連結器に似ています。機械的な接続は、連結ヘッドから突き出た半球状の要素によって行われ、反対側の連結ヘッドにある半殻状のポケットに挿入されてロックされます。2 つの空気接続は、ガイドホーンの横にある機械連結器の下に上下に配置されており、電気接続は GFN および GFV タイプと同様に連結器の上にあります。このタイプは、1965 年にチューリッヒ大都市圏で最初の大量輸送列車として使用されたいわゆるゴールド コースト エクスプレスで初めて導入されました。チューリッヒ S バーンの設備やベルギーのSNCBで現在でも広く使用されています。^[60]

シュワブ連結器は、ゲオルク・フィッシャーの鉄道連結器部門の法的後継者であるシャフハウゼンのシュワブ・ヴェルケシュテクニクAGが製造する自動連結器である。連結器は機械的、空気圧的、電気的接続を自動的に行う。機械ロックは空気圧ポートの両側にある。電気接続は空気圧ポートの下にあり、切断されたときにはカバーで保護される。異なる用途向けにいくつかのバージョンが用意されており、それらは互いにのみ連結でき、他の連結器には連結できない。ただし、FK-15-10バージョンは、シャルフェンベルク連結器タイプ10に連結できる。シュワブ連結器の特徴は、連結器の傾斜面である。これにより、連結時に連結器のヘッドが互いに滑り、冬には連結器の面から雪や氷が削り取られる。^[61]

2020年現在、^[update]シュワブ連結器は主にスイスの地方鉄道旅客輸送で使用されている。^{[62]シュワブ連結器を装備したほぼすべての車両は、}スタッドラーレール社によって製造されている。最もよく知られている例外は、スイス連邦鉄道（SBB） が運行するICN傾斜列車である。

以下のバージョンが存在します:

• 標準軌の幹線鉄道:
  • FK-15-12は、 Stadler KISS、Stadler GTW、Stadler FLIRTで使用されています。
  • FK-15-10は、シャルフェンベルグ10型カプラーと互換性があります。
• 地下鉄および郊外鉄道: FK-9-6
• 路面電車および狭軌鉄道車両: FK-5.5-4 および FK-3-2.5

2020年現在、ワブテックはシュワブカプラーをベースにしたデジタル自動カップリング（DAC）に取り組んでおり、これは欧州の鉄道貨物サービスにおけるスクリューカプラーの代替となる可能性がある。 ^[33]このカプラーは最大1500kNの引張力と最大2000kNの圧縮力に耐えることができ、欧州の鉄道向けに設計されたカプラーの中で最も強力なものの1つである。^[61][update]

柴田連結器は、 1930年代に日本国有鉄道（JGR）の技術者柴田守氏 によって電車用に開発されたシャルフェンベルク連結器のバリエーションである。^[b]これは、日本のすべての旅客列車、および韓国の通勤電車と地下鉄の標準的な連結器タイプである。

新幹線の車両には、1960年代に住友金属工業が開発した回転式タイトロックピンを使用する柴田連結器のバリエーションが採用されており、偶然にも柴田連結器よりもシャルフェンベルグ連結器によく似ている。^[63]

• 柴田カプラ
• 
  柴田密接連結器
• 
  E4系新幹線の柴田回転連結器

ある連結システムを備えた貨車を、別の連結タイプの貨車に連結する必要がある場合があります。これは、地下鉄車両を製造元から使用予定の都市に運ぶときに必要になることがあります。解決策は 2 つあります。

• 両端に異なる連結部を持つバリア車両を使用します。
• カップリングアダプターを使用します。
• 両端に同じ二重連結部を持つマッチワゴンを使用します。

貨車の端に同時に共存する連結器は、いくつかの種類だけです。これは、連結器を同じ高さにする必要があるなどの理由からです。たとえば、オーストラリアのビクトリア州では、機関車にバッファー付きの AAR 連結器が付いており、チェーンは AAR 連結器に鋳込まれたラグに取り付けられていました。

バリア車両/ワゴン（英国では「ワゴン」、北米では「トランジションカー」）は、両端に異なる種類の連結器を備えています。バリア車両を1 組使用すると、連結器 A を使用するワゴンの列を、連結器 B を使用しない列車に挿入できます。

カップリングアダプターまたは妥協型カプラーは、貨車のAARカップリングに連結し、例えば、次の貨車にミートチョッパーカプラーまたはラピッドトランジットカプラーを接続できます。このようなアダプターの重量は100kg（220ポンド）になる場合があります。アダプターピースにより、JanneyカプラーをSA3カプラーに接続できます。^[64]

ジャニーのような自動連結器は、車両の伸縮を防ぐので衝突時の安全性が高い。そのため英国鉄道は、連結器を従来のバッファーとチェーンのシステムでエンジンに連結するためにスイングできるジャニーの派生型を客車に採用することを決定した。

ニューサウスウェールズ州では、客車は工場でのみ切り離されるため、客車セットは固定バーで永久的に連結されていました。貨車は、間にバー連結器を使用して、2 台または 3 台で連結されることもあります。

連結された客車または貨車は中間台車を共有するため、中間位置での連結は必要ありません。

連続ブレーキ システムには カップリングが必要です。

電子制御空気ブレーキ(ECP) では、電力とコマンド信号の両方について、隣接する貨車を電気的に接続する方法が必要です。これは、プラグとソケット、または非常に短距離の無線信号によって行うことができます。

牽引装置（ドラフト ギアとも呼ばれる）は、列車の貨車間の圧縮力と張力を処理するため、貨車の両端にある連結器の後ろにあるアセンブリです。初期の牽引装置は木製でしたが、徐々に鋼鉄製に置き換えられました。

ジャニー連結器はセンターシル内にドラフトギアを備え、押す力と引っ張る力を吸収する（スラックアクション）。^[65]

タイトロックカプラー、SA3カプラー、C-AKvカプラー、シャルフェンベルクカプラー、その他の多機能カプラーの後ろにも牽引装置があります。

バッファーとチェーン カプラーの場合、フックの後ろにあるドロー ギア (ある場合) が張力を吸収し、サイド バッファーが圧縮を吸収します。

一部の連結器には牽引ギアがない場合があります。

鉄道模型の連結器はスケールによって異なり、長年にわたって進化してきました。初期の鉄道模型は、さまざまなフックとループの配置を使用して連結されていましたが、多くの場合は非対称で、すべての車両が同じ方向を向いている必要がありました。より大きなスケールでは、Janney 連結器の実用スケールまたは近似スケールのモデルが非常に一般的でしたが、HO スケールやより小さなスケールでは実用的ではないことが判明しました。

長年にわたり、「X2F」または「ホーンフック」カプラーは、成形プラスチックの単一部品として製造できるため、 HO スケールでは非常に一般的でした。同様に、長年にわたり、ドイツのN スケール鉄道模型メーカーであるArnoldによって開発された、Rapidoとして知られる「リフトフック」カプラーも、そのスケールで一般的に使用されていました。

これら 2 つの連結器の主な競合製品は、本格的な模型製作者の間でより人気があった Magne-Matic でした。これは、キースとデール エドワーズによって開発され、 2 人が設立した会社Kadeeによって製造された、磁気解放式ナックル連結器です。これらはミニチュアの Janney 連結器によく似ていますが、機械的には多少異なり、ナックルは連結器ヘッドの側面ではなく中央から回転します。空気ブレーキ ホースに似せて設計されたスチール ピンにより、連結器を磁気解放できます。連結器ヘッドの設計により、連結器のペアが連結解除磁石の真上にあって列車が停止または後退しない限り、この状態は発生しません。以前の機械的にトリップするバージョンの設計では、ナックル自体からまっすぐなピンが下方に伸び、レール間のダイヤモンド形の機械式「ランプ」に噛み合っていました。連結を解除するには、このランプをレールの高さより上に上げなければなりませんでした。

Kadee の特許が切れると、他の多くのメーカーが同様の (互換性のある) 磁気ナックル カプラーを製造し始めました。

AARカプラーの正確なスケールのHOモデルは、フランク・サージェントによって設計および製造されました。^[66]この設計では、小さなステンレス鋼のボールを使用してナックルを閉じた状態にロックします。連結を解除するには、磁気ワンドをカプラーペアの上にかざして、ボールをロックポケットから引き抜きます。

Oスケールでは、1980年代からオーストラリアのGAGOモデル社によって「アライアンス」カプラーの正確なスケールで動作するミニチュア版が製造されていました。2002年以降はワラタモデル鉄道会社によって販売されています。^[67]ヨーロッパのモデラーはスケールのフックとチェーンのカップリングを使用する傾向があります。

英国の00スケール（H0スケールに類似）の模型では、 Tri-ang社が開発した「テンションロック」連結器が標準です。これは、ミートチョッパータイプの連結器と動作が似ています。レール間のバネ付きランプを使用することで、遠隔での連結解除が可能です。フックの設計は、連結器が張力を受けても連結解除されない（代わりにランプが押し下げられる）ようになっています。列車がランプを乗り越えると、列車が通過するときに連結フックが持ち上がります。列車をランプ上で停止させることで、列車はこの時点で分割されます。この方法はうまく機能しますが、見た目が悪く目障りであると見なされることが多く（ ^{[引用が必要]}、より小さな設計もありますが、他のモデルと完全に互換性があるとは限りません）、多くの^{[引用が必要]}英国のモデラーは、Kadeeタイプまたは機能するフックとチェーンの連結器を後付けすることを好みます。

最近開発されたのは、 NEM 362と呼ばれる標準化されたソケットに差し込み、必要に応じて簡単に取り外すことができる交換可能なカップリングです。これにより、モデラーは、個々のメーカーがカップリング タイプを変更する必要なく、必要なカップリングを簡単に標準化できます。

7mmスケールでは、スケールの動作するノルウェーのカップリングが現在英国の Zamzoodled ^{[68]によって製造されています。}

カプラータイプの比較は「カプラー入門」に掲載されている。^[69]

おもちゃの電車には互換性のない連結器が多種多様にあります。

カップリングの種類によって事故率は異なります。

• 1926年のムルラ鉄道事故では、「ドローフック」が破損し、列車が坂を下りて暴走し、衝突した。ドローフックは「緩衝装置とチェーン連結装置」を意味する。^[70]
• ラウンドオーク鉄道事故– 1858年 – 連結器が壊れ、列車の後部が後退した。

• Tymczasowe wytyczne obsługe sprzęgu samoczynnego typu UIC/OSŻD, radzieckiego – typu SA3 oraz sprzęgu mieszanego [自動カプラー タイプ UIC/OSJD、Soviet-SA3 およびアダプターの操作に関する暫定ガイドライン] (ポーランド語)。ワルシャワ: 閣僚2名。 1979年。
• 持続可能で魅力的な欧州鉄道貨物輸送のための機能要件の開発: D5.1 – 自動連結器の最新状況(PDF) (技術レポート)。Shift2Rail。2017 年 3 月 3 日。
• Markus Hecht 教授、Markus、Mirko Leiste、理学修士、Saskia Discher、理学士、編 (2020 年 6 月 29 日)。鉄道貨物輸送における EU 全体のデジタル自動連結システム (DAC) への移行コンセプトの開発(PDF) (技術レポート)。ベルリン: ベルリン工科大学、連邦運輸・デジタルインフラ省 (BMVI) 向け。
• ノーフォーク・アンド・ウェスタン鉄道会社対ハイルズ事件（95-6）、516 US 400（1996）（米国最高裁判所のクラレンス・トーマス判事の判決）
• Eli Janney — Janney Coupler は、2008 年 11 月 6 日に米国議会図書館のWeb アーカイブにアーカイブされました (上記のケースに基づく)
• Dellner Couplers AB — 自動および半永久カプラー
• バンクーバー スカイトレイン ライトレール ネットワーク、カナダ (これら 2 つは Dellner データ用)
• ジェーンの世界鉄道
• カップリングの仕組み
• ホワイト、ジョン H. (1985) [1978].アメリカ鉄道客車. メリーランド州ボルチモア:ジョンズ・ホプキンス大学出版局. ISBN 978-0-8018-2743-3。

Tomlinson , GW (1991)。「カップラーを介した電気システム」。機械技術者協会紀要、パート F:鉄道および高速輸送ジャーナル。205 (1): 65–78。doi : 10.1243 /PIME_PROC_1991_205_217_02。S2CID 111315979  。

• 米国特許 4102459、Axel Schelle および Kuno Nell、「異なるタイプのカプラーを備えた鉄道車両を連結するためのアダプタ装置」、公開日 1978-07-25 、 Janney カプラーとSA3 カプラー 間のアダプタ