美国铁路主型货车及其主要零部件的发展.docx

1、美国铁路主型货车及其主要零部件的发展美国铁路主型货车及其主要零部件的发展美国铁路以货运为主，生产率相当高。铁路货运推行重载运输，采用轴重和载重大的货车，同时采用了许多新技术，设计、生产、购买了许多新品种的货车，使货运效率逐年提高。截止到1995年，美国铁路货车总数达1 218 927辆，是世界上拥有铁路货车数量最多的国家。美国铁路各种货车车型的数量及其在美国铁路货车总数中所占的比例见下表：车型数量(辆)在总数中所占比例棚车160 81113.2敞车171 21714.1无盖漏斗车175 35014.4有盖漏斗车325 88226.7平车133 05610.9罐车209 72817.2冷藏车 3

2、3 068 2.7其他货车 9 815 0.81 货车的发展情况1.1 棚车美国铁路棚车长期以来一直是货车中的主型车。从1984年到1995年，棚车的数量开始大幅度下降。目前普通棚车的绝对数量从160 148辆下降到42 866辆。下降的主要原因是由门到门的单车运输的持续减少，还有过去采用这种方式的货物运输现在大部分采用高效的公铁联运方式。普通棚车上不安装特殊的设备，主要用于运输各种普通货物。专用棚车是为运输特殊类型的货物而设计的，其特点是具有特殊的内部尺寸、车内设有装载货物的安全设备或导轨、设有隔热层、有特殊的车门布置以及设有缓冲底架等，用于运输体积较大或有其他运输要求的货物。这种车辆大部分

3、被用于运输体积大的货物，使棚车的门对门运输具有更好的经济效益。例如，用这种车运输汽车零部件、家用电器、纸张或罐装、包装食品等。尽管专用棚车的绝对数量从148 104辆下降到117 945辆，但它在同一时期货车总数中所占比例保持相对稳定（从1984年的10.0%到1995年的9.7%）。1.2 敞车 1984年至1995年期间，由于运输煤炭行业业务增加，对单元式运煤敞车列车的需求不断增加。敞车的绝对数量从163 663辆增至171 217辆，在美国货车中所占的比例逐年上升（从11.0升至14.1）。为了满足运输各种货物的需要，对敞车的改造一直在进行。木材和钢材制品一般采用传统的带有固定端墙、整体

4、地板和其他设计的敞车进行运输。20世纪70年代，浴盆式高边、大容积敞车在单元式煤炭运输服务中受到欢迎。运送煤和矿石的货车通常采用的卸车设备是翻车机，它可以是连续、定位地对货车进行倾翻的系统（在大约4h内，能够翻卸100辆货车组成的单元列车），也可以是随机型的翻车机。敞车也可以用来运输木屑和锯屑，也需要翻车机这种特殊的卸车设备。如果敞车运输的货物要求免受气候条件的影响，就需要为敞车提供可移动顶盖的设计，很多车辆制造商都能提供这种类型的敞车。对这种车辆进行机械化装卸作业必须在车辆处于正常的顶部开敞的状态下进行，也就是将可移动的罩盖或顶盖移开。这种类型的车辆通常安装有滑动中梁或车辆端部缓冲装置，以确

5、保货物运输中的安全。装货时，散装货物一般采用漏仓在轨道之间或通过滑槽从轨道外侧装入敞车。1.3 无盖漏斗车无盖漏斗车主要用于运输煤炭。1984年到1995年期间，美国无盖漏斗车数量从303 339辆下降到175 350辆。其中有三方面的原因。首先，由于煤炭多数通过专列运输，车辆的利用率有迅速提高的趋势，运输同样数量煤炭所需的车辆数目可以逐渐减少。第二，美国铁路货车采用F轴（轴重29.8t，单辆车的总重263 000磅）的大型货车已占铁路货车总数的65%左右也存在一部分G轴（轴重35.7 t）的车辆。运送相同数量的货物所需要的车辆数量减少了。第三，在减轻自重方面，运煤敞车取得的效果比漏斗车大。以

6、前运煤漏斗车与敞车在价格和运输能力方面十分相近时，一些买主倾向于购买灵活性较强的漏斗车。而现在买主们更趋向于选择敞车用于长大运煤列车的专门运营，这与敞车的自重减少，载重增加有关。专用无盖漏斗车用于运输各种其他货物，包括焦炭、球团矿、道碴、木屑和金属矿砂等。1.4 有盖漏斗车截止到1995年，美国有盖漏斗车的数量已经超过棚车和无盖漏斗车，成为美国货车中数量最多的一种车型。1984年底，有盖漏斗车的数量为302 522辆，占货车总数的20.4。1995年底，有盖漏斗车的数量达到325 882辆，占货车总数的26.7。近些年来，有盖漏斗车需求量增大，1995年占新车交货数量的30，1996年占50。

7、塑料产品产量的持续发展，也使装载塑料颗粒的有盖漏斗车的需求量不断增加。1996年各型有盖漏斗车的交货数量达到3万多辆。到2001年，每年有盖漏斗车的需求量至少在15 000辆以上。有盖漏斗车有两种基本车型：一种是重力卸货有盖漏斗车，另一种是气动卸货有盖漏斗车。有盖漏斗车有逐渐向专用化发展的趋势。重力卸货有盖漏斗车的数量最多。它们的制造尺寸各异，取决于装载何种货物，但大多带有齿轮齿条作用的滑动卸货门。到目前为止，这类有盖漏斗车最大的用途是运输粮食，主要是小麦和玉米。其他有盖漏斗车用于运输水泥、硅砂、粘土、焦炭和类似的货物等。气动卸货式有盖漏斗车通常用于需要防止发生货物污染的地方。有一些采用真空卸

8、货，而采用正压卸货的车辆较少。无论哪种方式，都是利用压差迫使货物排出车外。一些真空卸货有盖漏斗车在底部或者角部也有充气垫，空气使货物扩散后，畅通地流到出口。象糖和面粉这些精制食物用气动卸货车辆运输，塑料颗粒和某些化学物品也用气动卸货车辆运输。1.5 重型平车（按我国货车的分类方式，美国的重载平车包括平车和长大货物车）重型平车和专用平车的数量不断下降，甚至降到普遍短缺的地步。这一趋势目前并没有改变，而且还在继续。1990年还在运营的车辆中，近60到2000年已经停运，原因是这些车辆已运用了4050年的最高使用期限，到了报废的地步。由于一些尺寸的平车严重短缺，延误交货，导致用户不满意，这就迫使重型

9、设备制造厂商购买自用车辆。由于目前美国投资发展兴建发电厂，在某种程度上推动了对重型平车的需求，预计重型平车的需求增长至少要持续15年。1.6 罐车美国铁路的罐车主要用于运输液体货物。美国、加拿大和墨西哥每年有22万辆铁路罐车运输300万批次的货物。铁路罐车的数量占北美铁路货车总量的1/7。80年代和90年代，美国铁路加强了对罐车安全性的要求，多次修订了标准，提高了压缩气体、有毒物品的包装和装载要求，并实施了罐车的新设计规范，改进了定期检修规范及罐体重试验和重检验要求。目前美国铁路罐车的发展重点是要保证运输安全，而且大部分的研究和开发工作集中在改进安全性能上。主要发展趋势是新车设计的疲劳寿命要达

10、到16.9万公里（100万英里），对罐车每一个牵引梁都要求进行失效容限分析，提高了对环境造成危害货物的包装要求，为了保证减少无事故危险品的释放，明显增大了安全阀和排气口的释放压力。总重129.7 t （286 000磅）的大型罐车已经投入运营，并且正在为罐车罐体、内衬和结构零部件的定期检查以及重新鉴定制定严格的规范。1.7 冷藏车50年代中期，美国铁路由于采用冷藏车运输水果和浓缩橘子汁取得了成功，深受各运输公司的青睐。由于冰和盐水作为冷源控制冷藏车的温度并不能有效地保持深冷货物的品质，所以开发了机械冷藏车。截止到1961年底，已有约6 000辆机械冷藏车投入运用。到了80年代，迅速发展的冷冻食

11、品工业所面临的主要问题是如何有效地利用全国各铁路公司运营的机械冷藏车。1990年前，机械冷藏车处于供不应求的阶段。然而到了今天，机械冷藏车的数量下降到1983年所拥有数量的一半。据估计，现有的机械冷藏车每年以35的速度报废。自80年代以来，机械冷藏车的更新换代一直是冷冻食品运输公司和北美冷冻食品协会首先考虑的问题。有数家公司研制开发出深冷铁路车辆。从多种制冷剂和气体中发现低温二氧化碳是最好的制冷剂。权威人士称：装载冷冻食品并配有低温二氧化碳的隔热棚车在全国铁路系统提供的冷藏运输中具有最好的技术和经济效果。研制深冷车辆的工作组规划和设计带有车载二氧化碳温控棱镜的深冷铁路样车结构。虽然二氧化碳铁路

12、车辆似乎技术含量较高，但实际上车辆的外壳还是棚车的型式，车内的设计却是独一无二的。尽管它没有重要的可调式机械零部件，但也正因为如此，它才不需要增加更多的检测程序。多年来，美国也使用过氮气作为制冷剂，而且还有许多便携式运输装置使用氮气作为制冷剂。当氮气在地面环境中运用时，氮气会以气态的形式散逸。因此，如果不使用液压罐和购买某些机械装置，根本无法维持氮气冷冻系统的正常使用。目前美国深冷车辆的所谓“雪”位于车辆的上面，液态二氧化碳全部流经车辆端墙的管道，并集中到天花板的下面与储藏板之间。当车辆装满货物时，二氧化碳气体在正常工况下均匀地散逸，当外温平均为70时，车上装载的货物低于0，车辆可连续运输12

13、15天，并且可以使货物保持在0。深冷铁路车辆的优点是每辆车装载的货物要比50英尺（15.24 m）长的机械冷藏车多，在运输中不需要机械供电。由于该车没有机械运动部件，所以保养费用低廉。在运输中，机械冷藏集装箱需要机械供电，而把由二氧化碳气体制冷的集装箱搬运到船上非常容易。改进的隔热货舱能使装载货物保持零度以下达28天之久。总之，今天的二氧化碳气体制冷的铁路车辆已经开发了15年以上，二氧化碳在铁路运输实践中被视为最好的制冷剂。1995年，美国铁路公司尚未明确公布对采用二氧化碳制冷剂的支持率。二氧化碳气体制冷的铁路车辆的经济效果主要取决于车辆载重量的增加。1.8 公铁联运车美国铁路运输的公路拖车和

14、集装箱的联运运量每年以7的速度增长。1994年，联运运量成倍增长，1995年增长速度呈下降态势，1997年又恢复到初期的水平。由于将卡车或拖车原封不动地搭载在平车上运送的驮背运输方式可以做到将货物直达运输并减少到发站的分类作业，并且不需要大型垂直起吊装卸设备，减少大型载重汽车的使用和成本低廉等优点，深受美国货主们的欢迎。美国先后开发出可同时装运拖车和集装箱的骨架平车、关节式双层井式平车、独立双层井式平车和由牵引杆连接的双层井式平车。60年代美国拥有2 100辆，现在已上升至1万多辆。为了弥补铁路门到门直达运输的不完整性，美国还开发出了可直接在铁路列车上连挂的公铁两用车。该车采用拖车连接，两辆公

15、铁两用车之间采用专门的连接器连接，其中一辆公铁两用车的尾部通过转接器或心盘连接到转向架上。例如，美国Road Railer公司在1985年研制出Mark V型公铁两用车。为了简化拖车的设计，空气制动装置集中布置在转向架上。使用可拆卸式转向架运输公路拖车。每辆拖车的后部支撑在自带的可拆卸式转向架上。列车到达铁路终点站后，将转向架拆卸下来，以便在公路上运行时不携带铁路需用的走行部分。公铁两用车之间采用关节连接器连接。在转向架上安装了自动轴温探测器。Mark V型公铁两用车不仅能与标准的公路卡车和原来的Mark IV型公铁两用车连挂，而且因为采用了关节式连接器，可以与传统的列车车辆连挂。2货车零部件

16、及其运用检测系统的发展2.1 转向架北美铁路对营运速度、吨位以及转向架及其相关零部件成本的要求不断提高。为此，对货车转向架进行了大量的研究和开发。参加该项工作的有美国联邦铁路局、北美铁道协会和铁路供应协会的转向架制造会员。美国联邦铁路局和北美铁道协会负责铁道列车动力学部分的研究计划，侧重于研究货车转向架的性能和经济性，目的是促进货车转向架的技术进步、研究车辆与轨道之间的相互作用的理论、经济性地评估车辆与轨道之间的相互作用以及推进转向架磨耗测量技术的发展。北美铁道协会对转向架研究工作做了综合理论分析、现场试验和室内试验，开发出NUCARS计算机仿真模型软件。该软件可模拟和分析未经试验的新型车辆的

17、状态。该软件适合于铁路供应商、铁路运输部门及其他研究人员使用。为了更有效地实现大吨位运输，特别是散货运输，北美铁道协会计划提高轴重，这与35.7 t轴重的载重113.4 t（美吨为125 t）货车和29.8 t轴重的载重90.7 t（美吨为100 t）货车的经济性有关。该计划主要确定转向架设计及其线路零部件和转向架零部件在运用效果和经济性方面所做的改进是否可行。到目前为止，研究开发工作的成果通常是针对传统的三大件转向架，由于该转向架具有结构简单，轮载荷均衡力良好以及成本低廉等优点，所以一直是北美铁路的标准货车转向架。但三大件转向架的结构设计也存在不足，因此，铁路工业有必要进一步开发新一代货车转

18、向架。目前，北美铁道协会及其铁路设备供应商采用新技术、新方案，研制并提供了动力学性能良好的货车悬挂装置。新方案具有维修量小、可靠性高、使用经济等优点。具体地说，新开发的货车转向架的特性如下： 运行安全性高 轨道维修成本低 轨道和车辆疲劳寿命较长 能源消耗低 货车自重降低 可靠性和零部件通用性高 完善的检验和探测、故障诊断和维修等最终结果应该是所开发的新型转向架明显地改进了性能，而且仍然保持三大件转向架的优良品质。最近，美国ABC-Naco公司研制的轴重22.5 t（美吨）、运行速度160 km/h的转向架已经在芬兰、瑞典等欧洲国家铁路运用。由于该转向架比轴重22.5 t（美吨）的Y25型转向架

19、对轨道施加的力更小，所以深受欧洲市场的青睐。2002年4月，该公司的25 t（美吨）轴重转向架已被批准成为在欧洲联运使用的唯一的大轴重转向架。2.2 轨道旁转向架性能检测装置（TPD）北美铁道协会近期开发了转向架故障探测装置。TTCI公司的轨道旁转向架性能检测装置（TPD）能够检测并且判断在线路上运行的铁路车辆转向架的性能状态，及时发现运行状态不良的铁路车辆转向架。轨道旁转向架性能探测装置（TPD）通过在双向S型曲线之间的一段直线轨道上几个横断面上所安装的应变测试单元，使用应变测量技术，测量轮轨之间的垂直、横向作用力以及冲角。当运用车辆的转向架经过该段轨道时，该装置对每个车轮和每根车轴的有关参

20、数进行测量，并找出转向架的轮对与轨道的接触点。在测量出横向力、纵向力以及冲角这三种参数后，计算机系统采用峰值探测运算法则，提供各参数的最大值，然后用这些最大值计算转向架性能参数的指标，其计算结果与标准参数进行比较，以判断被测转向架和车辆的状态好坏。TPD系统收集与铁路车辆动力学性能有关的车轮受力和轨道受力的数据，并提供一个特制的报警数据接口。所有这些数据都是在实际的环境中产生，对于安排铁路车辆的维修至关重要。TPD系统与车号自动识别系统连接后，不仅能提供车辆运行状态的参数，还可以提供列车的基本运行信息。因此，利用该系统可以建立一个完整的车辆性能状态数据库。采用了TPD系统的车辆性能状态数据库可

21、以提高列车的利用率、减少对车辆进行检查的项目、优化车辆维修工作的安排、及时停止运行那些处于待修临界状态的车辆、增强运输系统的安全、提高运输和车辆维修系统的生产率、降低对装载货物和轨道的损坏等。使用TPD系统可以评价运用车辆的转向架，内容包括：转向架是否发生扭曲变形、轮对踏面的磨损程度、转向架旁承间隙太小的变化情况等。采用了TPD系统后，用户可以根据TPD系统提供的数据，确定运用车辆在何种状态下报警。TPD系统将监测运用车辆每个车轮的垂向力、横向力，它们的比值和冲角，并可定期为各被监测的车辆提供报告。如果数据超出所设定的安全范围，系统会通过电子邮件、传真、寻呼机向值班人员或自动指挥系统发出警报，

22、并报告被监测车辆的状况。所有数据都储存在特定的数据库内，作为检修工作的依据。用户可以方便地从报警系统获得以下重要信息： 车轮载荷（垂向和横向） 冲角 通过测点的列车车号 通过测点的各行车方向的总轴数 各行车方向平均列车重量和对标准平均列车重量的偏移 各行车方向平均车辆重量和对标准平均车辆重量的偏移 通过测点的各行车方向的列车总重量MGT（百万吨） 平均车辆长度 同时TPD系统还具有对轨道的状态进行监测的功能，它可以及时向用户提供转向架和车辆的性能数据，提高运用车辆的利用率。由此可以减少检测的工作量、优化车辆维修的计划、在一定程度上调整运营的车辆、提高运输系统安全性、增加货运系统的装卸作业量、减

23、少对装载货物和线路的损害等。采用了TPD系统后，可以判断出包括由于以下原因造成脱轨的可能性：爬轨、轨距变宽、轨道移动（移轨）、轨道反转等。利用TPD系统提供的运用车辆转向架的性能参数指标，可供评判该运用车辆转向架脱轨的可能性。上述各种情况下的脱轨可能性，与转向架零部件的物理磨耗、车辆及轨道的不规则等因素相关。北美铁路确定的一部分标准为： 单个车轮横向作用力与垂向作用力的比值（爬轨） 车轴横向作用力之和与垂向作用力之和的比值（爬轨） 单个车轮垂向作用力（爬轨） 车轴冲角（爬轨） 单个车轮横向作用力（轨距变宽） 车轴净横向作用力（轨距变宽）总之，TTCI公司的轨道旁转向架性能检测装置（TPD）可以

24、在以下方面发挥作用： （1）分辨出性能不合格的转向架，消除隐患，防止或减少脱轨事故。（2）提高车辆利用率，降低车辆检测和维修成本。（3）减少对货物和轨道的损坏。经过多年的研制、运用考验，该装置已达到商业化实用阶段。2.3 车轮多年来，美国货车车轮外形没有变化。为了改善其性能，北美铁道协会正对此展开研究。80年代美国铁路货车车轮热故障造成的脱轨事故逐年增加，而且多发季节为冬季。研究结果表明，进一步减少车轮热故障发生的次数，取决于提高现有制动装置的可靠性。对此，北美铁道协会将该问题列为优先研究的制动课题。车轮踏面疲劳剥离和裂纹脱落也是北美铁道协会研究的课题之一。车轮踏面疲劳剥离和裂纹脱落是单元煤炭

25、列车运输中换轮增加的原因。作为热故障，车轮踏面疲劳剥离（发生于载荷下，由于滚动接触疲劳破坏引起的踏面金属损耗）和裂纹脱落（空车车轮滑行造成金相破坏，从而引起踏面成块脱落、损耗）与制动有关。因此研究人员研制出计算模型，在具体运行和路径的基础上，可估算出何时发生踏面疲劳剥离现象。这个模型用于评价车辆最大总重增加到286 000磅或315 000磅的效果。正在进行的试验表明，轨道缺陷、车辆自重、轮轨间粘着状态和制动功率影响车轮裂脱的形成。2.4 车轴美国大轴重车辆于60年代开始发展并持续到90年代。北美铁路绝大多数煤车的载重为90.7 t（美吨为100 t），即总重263 000磅，轴重29.8 t

26、（美吨为32.9 t）。美国主要铁路近几年来继续增加轴重，并开始将286 000磅（载重99.8 t，美吨为110 t）车投入正常运营。北美铁道协会、美国联邦铁路局、制造工厂和许多铁路一起评价315 000磅（载重113.4 t，美吨为125 t）的车辆在一般线路上运行的效果，并选择了在北美铁路协会（AAR）的美国铁路试验技术中心公司（TTCI）普韦布洛的Fast线路上的试验结果作为基础数据，来探讨从目前的29.8 t（美吨为32.9 t）轴重标准车辆增加到35.7 t（美吨为39.4 t）轴重的重型车辆的效果。从早期Fast线路运用的效果来看，加大轴重，铁路可以实现安全运营，但从经济角度来看

27、并非必要，铁路必须考虑重载的效益与相对的轨道恶化和维修造成的成本上升。2.5 轴承30年代以前，美国货车采用滑动轴承。由于这种轴承可靠性低，使用维修工作量大，且经常热轴，1930年美国在货物列车上安装了滚动轴承进行试验，试验效果良好。滚动轴承的优点在于列车容易启动、节省燃油和能源，并且列车的运行品质提高。由于滚动轴承和其零部件的寿命延长，维修费大幅度降低，车轴报废量也大大减少，所以该轴承推广在集装箱平车和单元列车上使用。由于AP通用轴承自成一体且密封性能良好，1956年将此轴承定为标准轴承。北美铁道协会开始要求新造车辆和100 t（美吨）以上的大修车辆装用滚动轴承。1968年又要求所有新造车采

28、用滚动轴承。1970年又要求全部大修车安装滚动轴承。从1997年开始，美国TTCI公司就在加速开发新一代路旁声学轴承故障探测系统（TAD）。该探测系统的开发能帮助铁路系统早期发现有缺陷的轴承。当时，在北美铁路每年由于轴承缺陷造成的脱轨事故有40-60起。目前，北美铁路车辆轴承的故障探测是由安装在轨道旁的轴温传感器进行探测的。轴温传感器有时可能触发代价昂贵的假报警，并经常出现探测出轴承故障的时间太晚，从而导致发生车辆脱轨事故或燃轴。北美铁路安装的声学轴承故障探测系统（TAD），是由安装在轨道两边的声学传感器、计算机数据采集处理系统、信息传输系统等组成。在铁路轨道的两边安装了一大批传声器，用于收集

29、运行列车轴承的声学信号。传声器安装在特别设计的围栏里，围栏的作用是使传声器集中采集轴承的声音，提高传声效果，降低干扰并防止该设备被破坏。该系统适用于铁路货车以正常运行速度经过声学轴承故障探测装置时探测货车轴承的缺陷。该系统可以探测的轴承故障的类型有： 内圈剥离 外圈剥离 滚子的剥离、腐蚀或裂纹 被水腐蚀的轴承外圈 滚子松动 除探测缺陷生成的原因外，还可以探测缺陷的严重程度和缺陷的大小美国TTCI公司研制的轨道旁声学轴承故障探测系统（TAD）可以降低由于热轴引起的潜在脱轨并减少对装载货物的损坏和对基本设施的损坏，并明显地节省费用，优化铁路的作业和行车安全。铁路行业在采用了轨道旁声学轴承故障探测系

30、统（TAD）后，对降低由于轴承缺陷所造成的燃轴、切轴、脱轨等事故起到很大的作用，并保障铁路运输的安全。美国TTCI公司正在致力于把声学技术应用到制动软管泄露的探测、踏面磨损程度的探测。1997年美国TTCI公司又开发出能够识别性能好的轴承与有故障的轴承的计算机程序。美国研制的轨道旁声学故障探测装置经过多年的研究和运用考验，已得到完善，现已达到商业化实用阶段。2.6 制动装置美国货车使用的制动装置多年来在容量、尺寸和模式上没有多大进展，但在可适用的列车编组数量和长度上增大了许多。这些变化适用于现有的制动装置。现代货车制动装置在制动控制阀方面有所改进，从而改善了列车的操作，使传统制动装置（包括电空

31、制动）具有更高的效率和更好的操作性能，并减轻了重量，改善了对环境的影响。美国现在开发出新一代电子控制的货车空气制动装置。该装置的主要优点在于提高了列车控制能力、缩短了循环周期、节省了能源、减少了货车维修成本和配电控制成本，并具有加装传感器和作动器的可能性。而且在施行制动时还会降低车轮的平均温度和最高温度，减少车轮破裂和车轴损坏的危险。使用该装置还减少了脱轨事故发生的可能性。该制动装置已在美国和南非铁路的某些煤车上使用，并产生了巨大的经济效益。2.7 车钩缓冲装置美国铁路货车多年来一直采用的车辆连接装置大部分是在19世纪后期的连接装置基础上发展起来的。现代车钩起源于1873年由詹尼（Jene）发

32、明的钩舌车钩，而具有良好的吸收能量特性的缓冲装置则是由1888年问世的韦斯汀豪斯(Westinghouse)缓冲器发展而来的。这些装置目前仍在铁路机车车辆上使用。20世纪70年代以前，美国铁路货车之间的连接采用普通车钩装置。70年代以后，开始研究采用关节式连接器。关节式连接器是一种半永久性的连接，它所连接的相邻车辆的车体共同支承在一台转向架上。由于采用关节式连接器，每辆中间车所需用的转向架由2台减少到1台。因此，关节式连接器通常被运用在多种联运车辆上。由于在联运中使用关节式车辆的列车除了能够有效地利用车轴的承载能力外，也减小了车体之间的间隙，列车运营品质得到明显改善，列车间隙效应造成货物损坏的状况得到了明显地改善。为了使得要求2台普通转向架发挥全部轴载能力的车辆编组列车获得类似的改进，从