Време е да поговорим за устройствата, предназначени за управление на спирачките. Тези устройства се наричат „кранове“, въпреки че дългият им еволюционен път ги е изместил достатъчно далеч от крановете в обичайния битов смисъл, превръщайки ги в доста сложни устройства за пневматична автоматика.
Стари добри златникови кран 394 все още се използва на подвижния състав.
1. Кранове на машиниста — кратко въведение.
По определение.
Походният кран на машиниста е устройство (или комплекс от устройства), предназначено за управление на величината и темпото на промяна на налягането в спирачната магистрала на влака.
В момента използваните крани на машинистите могат да се разделят на устройства за непосредствено управление и кранове с дистанционно управление.
Устройствата за непосредствено управление са класика в жанра и са инсталирани на подавляващото мнозинство от локомотивите, моторвагонните влакове, а също така и на подвижния състав със специално назначение (различни пътни машини, автомотриси и други) — кранове на машиниста с инв. №394 и инв. №395. Първият, показан на КДПВ, се инсталира на товарни локомотиви, вторият — на пътнически.
В пневматичен смисъл тези кранове изобщо не се различават. Тоест, абсолютно идентични са. Кран 395 в горната част има, отлята заедно с него, издатина с две резбови отвори, където се монтира „банка“ на контролера за управление на електропневматичната спирачка.
395-ият кран на машинита в естествената си среда.
Тези устройства много често се боядисват в яркочервен цвят, което свидетелства за тяхната изключителна важност и за особеното внимание, което трябва да обърнат както локомотивната бригада, така и техническият персонал, обслужващ локомотива. Още едно напомняне, че спирачките на влака са всичко.
Към тези устройства директно се подводят тръбопроводите за захранващата (ПМ) и спирачната магистрала (ТМ) и посредством завъртането на дръжката, се осъществява непосредствено управление на потока на въздуха.
В крановете с дистанционно управление на пулта на машиниста не е самият кран, а т. нар. контролер за управление, който предава команди по цифров интерфейс към отделна електропневмопанел, който се монтира в машинното отделение на локомотива. В отечествения подвижен състав се използва многострадалният кран на машиниста с номер 130, който доста дълго време също успяваше да пробива пътя си в подвижния състав.
Контролер на крана с номер 130 на пулта на електровоза ЕП20 (вдясно, до панела с манометри)
Пневмопанел в машинното отделение на електровоза ЕП20
Защо е направено именно така? За да се появи, освен ръчното управление на спирачките, и стандартната възможност за автоматично управление, например от системата за автопилот на влака. На локомотиви, оборудвани с крана 394/395, за това е била необходима инсталация на крана с специална приставка. По замисъл, 130-ият кран е интегриран в системата за управление на влака по шина CAN, която се използва в отечествения подвижен състав.
Защо наричам този уред многострадален? Защото бях пряк свидетел на първото му появяване в подвижния състав. Такива уреди бяха инсталирани на първите номера на новите руски електровози: 2ЭС5К-001 «Ермак», 2ЭС4К-001 «Дончак» и ЕП2К-001.
През 2007 година участвах в сертификационни изпитания на електровоза 2ЭС4К-001. На тази машина беше инсталиран именно 130-ят кран. Въпреки това, още тогава се говореше за неговата ниска надеждност, повече от това, това чудо на техниката можеше самоволно да освободи спирачките. Затова много бързо се откажаха от него и «Ермаците», «Дончаците» и ЕП2К влязоха в серийно производство с 394-те и 395-те крана. Напредъкът беше отложен до доработката на новото устройство. На новочеркаските локомотиви този кран се върна само с началото на производството на електроваза ЕП20 през 2011 година. А «Ермаците», «Дончаците» и ЕП2К не получиха новата версия на този кран. ЕП2К-001, между другото, с 130-ти кран, сега гние на база запаса, както наскоро разбрах от видео на един фен на забравените ж/д.
Обаче, желаното доверие към подобна система сред железничарите не съществува, затова всички локомотиви, оборудвани с 130-ти кран, се снабдяват и с резервни кранове за управление, позволяващи, в опростен режим, директно управление на налягането в спирачната магистрала.
Кран за резервно управление на спирачките в кабината на ЕП20
На локомотивите се поставя и втори контролен уред - кран на помощната спирачка (КВТ), предназначен за управление на спирачките на локомотива, независимо от спирачките на състава. Ето го, отляво на влаковия кран
Кран на помощната спирачка усл. №254
На снимката е класческият кран на помощната спирачка, усл. №254. Той все още се инсталира на много места, както на пътнически, така и на товарни локомотиви. За разлика от спирачките на вагона, спирачните цилиндри на локомотива никога не се напълват директно от резервния резервоар. Въпреки че и резервният резервоар, и въздушния разпределител са инсталирани на локомотива. Всъщност схемата на спирачките на локомотива е по-сложна, тъй като на локомотива има повече спирачни цилиндри. Общият им обем е значително по-висок от 8 литра, така че не е възможно да се напълнят от резервния резервоар до налягане от 0,4 МПа - необходимо е да се увеличи обемът на резервния резервоар, което ще удължи времето за неговото зареждане в сравнение с вагонните ЗР.
На локомотива ТЦ те се напълват от главния резервоар, или през крана на помощната спирачка, или чрез реле за налягане, на което влияе въздушният разпределител, задвижван от влаковия кран на машиниста.
Кран 254 има особеността, че сам може да работи като реле за налягане, допускайки отпускането (стъпаловидно!) на спирачките на локомотива при спрян състав. Тази схема се нарича схема на включване на КВТ като повторител и се прилага на товарни локомотиви.
Кранът на помощната спирачка се използва при маневрени движения на локомотива, а също и за закрепване на влака след спиране и по време на престой. Веднага след спирането на влака този кран се поставя в най-задното спирачно положение, а спирачките на влака се отпускат. Спирачките на локомотива са способни да задържат както локомотива, така и състава на значителен наклон.
На съвременните електровози, като ЕП20, се инсталират други КВТ, например усл. №224
Кран на помощната спирачка усл. №224 (отдясно на отделен панел)
2. Устройство и принцип на работа на крана на машиниста усл. №394/395
Така, нашият герой е старият, проверен и с милиони километри опит кран 394 (и 395, но той е аналогичен, така че ще говоря за един от инструментите, имайки предвид и втория). Защо него, а не модерният 130? На първо място, кран 394 е по-разпространен в наши дни. На второ място, пневмопанелът на 130-ия кран, по принципа на действие, е подобен на стареца 394.
Кран на машината с инв. №394: 1 — основа на изходния клапан; 2 — корпус на долната част; 3 — уплътнителна маншета; 4 — пружина; 5 — изходен клапан; 6 — втулка с легло на изходния клапан; 7 — уравнителен буталец; 8 — уплътнителна гумена маншета; 9 — уплътнително латунно пръстенче; 10 — корпус на средната част; 11 — корпус на горната част; 12 — златник; 13 — контролна дръжка; 14 — фиксираща гайка; 15 — гайка; 16 — притискащ винт; 17 — стержен; 18 — пружина на златника; 19 — притискаща шайба; 20 — монтажни щифтове; 21 — фиксатор щифт; 22 — филтър; 23 — пружина на подаването на клапана; 24 — подавателен клапан; 25 — втулка с легло на подавателния клапан; 26 — диафрагма на редуктора; 30 — регулираща пружина на редуктора; 31 — регулираща чаша на редуктора.
Как ви се струва? Сериозен инструмент. Този инструмент се състои от горна (златникова) част, средна (междинна) част, долна (уравнителна) част, стабилизатор и редуктор. Редукторът е показан вдясно в долния край на изображението, стабилизаторът ще покажа отделно.
Стабилизатор на крана на машината с инв. №394: 1 — капачка; 2 — пружина на дроселния клапан; 3 — дроселен клапан; 4 — легло на дроселния клапан; 5 — калибрирано отверстие с диаметър 0,45 мм; 6 — диафрагма; 7 — корпус на стабилизатора; 8 — опора; 10 — регулираща пружина; 11 — регулираща чаша.
Режимът на работа на крана се задава с въртене на дръжката, която завърта златника, плътно прилягащ (и старателно смазан!) към огледалото в средната част на крана. Има седем позиции, които обикновено се означават с римски цифри.
- I — отпуск и зареждане.
- II — пътен режим.
- III — затваряне без подаване на утечки в спирачната магистрала.
- IV — затваряне с подаване на утечки от спирачната магистрала.
- Va — забавяне на спирачките.
- V — служебно забавяне.
- VI — спешно спиране.
При движение в тяге, на выбеге и на стоянке, когда нет необходимости активировать тормоза поезда, рукоятка крана устанавливается во второ. поездно. положение.
Золотник и зеркало золотника содержат каналы и калиброванные отверстия, через которые, в зависимости от положения рукоятки, воздух перетекает из одной части устройства в другую. Так выглядит золотник и его зеркало.
Кроме того, кран машиниста 394 подключён к так называемому уравнителен резервуар. (УР) с объемом 20 литров. Этот резервуар является задатчиком давления в тормозной магистрали (ТМ). Давление, установленное в уравнительном резервуаре, поддерживается уравнительной частью крана машиниста и в тормозной магистрали (кроме положений I, III и VI рукоятки).
Давления в уравнительном резервуаре и тормозной магистрали выводятся на контрольные манометры, установленные на приборной панели, обычно рядом с краном машиниста. Часто используется двухстрелочный манометр, например, вот такой:
Красная стрелка показывает давление в тормозной магистрали, черная — в уравнительном резервуаре.
Итак, когда кран находится в поездном положении, в уравнительном резервуаре устанавливается и поддерживается так называемое зарядноe давление.Для моторвагонного подвижного состава и пассажирских поездов с локомотивной тягой его величина обычно составляет 0,48 — 0,50 МПа, для грузовых поездов 0,50 — 0,52 МПа. Но чаще всего это 0,50 МПа, такое же давление используется на «Сапсане» и «Ласточке».
Устройствата, които поддържат в УР зарядно налягане, са редуктора и стабилизатора на крана, работещи напълно независимо един от друг. Какво прави стабилизаторът? Той постоянно освобождава въздух от уравнителния резервоар през калибрирано отвор с диаметър 0,45 мм, който се намира в корпуса му. Постоянно, без да прекъсва този процес нито за миг. Изпускането на въздух през стабилизатора е с строго постоянен темп, който се поддържа от дроселна клапа вътре в стабилизатора — колкото по-ниско е налягането в уравнителния резервоар, толкова повече се отваря дроселната клапа. Този темп е много по-нисък от темпа на служебното спиране и може да се регулира чрез завъртане на регулиращия стакан на корпуса на стабилизатора. Това се прави, за да се елиминира в уравнителния резервоар. свръхзарядно (т.е. надвишаващо зарядно) налягане.
Ако въздухът от уравнителния резервоар постоянно изтича през стабилизатора, той не би ли изчезнал рано или късно? Щеше да изчезне, но редуктора няма да позволи. При спад на налягането в УР под зарядното, в редуктора се отваря подавателна клапа, която свързва уравнителния резервоар с подавателната магистрала, попълвайки запасите от въздух. Така в уравнителния резервоар, при II-ро положение на ръчката на крана, постоянно се поддържа налягане от 0,5 МПа.
Най-добре този процес илюстрира такава схема.
Действието на крана на машиниста в II (влаковото) положение: ГР — главен резервоар; ТМ — спирачна магистрала; УР — уравнителен резервоар; Ат — атмосфера.
А какво става с спирачната магистрала? Налягането в нея се поддържа равно на налягането в уравнителния резервоар с помощта на уравнителната част на крана, която се състои от уравнителен бутало (в центъра на схемата), подавателен и изпускателен клапан, задействани от буталото. Празното пространство над буталото е свързано с уравнителния резервоар (жълта област), а под буталото — със спирачната магистрала (червена област). При повишаване на налягането в УР буталото се спуска надолу, свързвайки спирачната магистрала с подавателната, и причинява повишаване на налягането в нея, докато налягането в ТМ и налягането в УР не станат равни.
При спад на налягането в компенсиращия резервоар, буталото се движи нагоре, отваряйки изпускателния клапан, през който въздухът от спирачната система излиза в атмосферата, докато налягането над и под буталото не се изравнят.
По този начин, в позиция на движение налягането в спирачната система се поддържа равно на зарядното. В същото време се хранят и течовете от нея, тъй като, и аз постоянно говоря за това, в нея определено и винаги съществуват течове. Такова налягане се установява и в резервуарите на вагоните и локомотива, също с отчитане на течовете.
За да активира спирачките, машинистът поставя ръчката на крана в положение V — спиране с обслужваща скорост. При това става освобождаване на въздуха от компенсиращия резервоар през калибрирано отверстие, осигуряващо темп на спад на налягането 0,01 — 0,04 МПа в секунда. Процесът се контролира от машиниста по манометъра на компенсиращия резервоар. Докато ръчката на крана остава в положение V, въздухът изтича от компенсиращия резервоар. Сработва компенсиращото бутало, издигайки се нагоре и отваряйки изпускателния клапан, освобождавайки налягането от спирачната система.
За да спре процеса на освобождаване на въздуха от компенсиращия резервоар, машинистът поставя ръчката на крана в положение затваряне — III или IV. Процесът на освобождаване на въздуха от компенсиращия резервоар, а следователно и от спирачната система, се прекратява. Така се изпълнява етапът на обслужващото спиране. При недостатъчна ефективност на спирачките се извършва още един етап, за това ръчката на крана на машиниста отново се превежда в положение V.
При нормални условия, обслужващо при спирално спускане максималната дълбочина на вакуума в спирачната линия не трябва да надвишава 0,15 MPa. Защо? Първо, по-дълбоко опразването е безсмислено - заради съотношението на обемите на резервния резервоар и спирачния цилиндър (СЦ) в вагоните не може да се достигне налягане над 0,4 MPa в СЦ. А опразването до 0,15 MPa съответства точно на налягане от 0,4 MPa в спирачните цилиндри. На второ място, по-дълбокото опразване е просто опасно - при ниско налягане в спирачната линия времето за зареждане на резервните резервоари при отпускане на спирачките ще се увеличи, тъй като те се зареждат именно от спирачната линия. Тоест, подобни действия носят риск от изчерпване на спирачката.
Любопитният читател ще попита - как се различават спирателите в позиции III и IV?
В позиция IV вентилът напълно затваря всички отвори в режещата част. Редукторът не извлича от уравнителния резервоар и налягането в него остава сравнително стабилно, тъй като течовете от УР са изключително малки. Уравнителният бутален механизъм продължава да работи, като попълва загубите от спирачната линия, поддържайки налягането, което е установено в уравнителния резервоар след последното спиране. Следователно, тази позиция носи името „затваряне с подаване на загуби от спирачната линия“.
В позиция III вентилът свързва помежду си обемите над и под уравнителния бутал, което блокира работата на уравнителния орган - налягането в двете камери пада едновременно със скоростта на загубите. Подпомагането на тази загуба от уравнителния орган не се случва. Следователно III позиция на вентила носи името „затваряне без подаване на загуби от спирачната линия“.
Защо има две такива положения и коя затворка използва машинистът? И двете, в зависимост от ситуацията и типа на услугата на локомотива.
При управление на пътническите спирачки, според инструкциите, машинистът е длъжен да постави вентила в позиция III (затваряне без подаване) в следните случаи:
- При преминаване под забранителен сигнал
- При управление на ЕПТ след първоначалния етап на регулиране на спирането
- При преминаване по стръмен спуск
Във всички тези ситуации е недопустимо спонтанното отпускане на спирачките. Но как може да се случи? Много просто - пътническите въздушни разпределители работят на разликата на две налягания - в спирачната магистрала и резервния резервоар. При повишаване на налягането в спирачната магистрала, спирачките се отпускат напълно.
А сега да си представим, че спираме и поставяме в IV положение, когато кранът подава течове от спирачната магистрала. И в този момент някой идиот в тамбура отваря и после затваря стоп-кран - играе си, мерзавецът. Кранът на машиниста поема този теч, което води до повишаване на налягането в спирачната магистрала, а чувствителният пътнически въздушен разпределител дава пълно отпускане.
На товарните влакове се използва главно IV положение - товарният ВР не е толкова чувствителен на повишение на налягането в спирачната магистрала и има по-строга характеристика на отпускането. В III положение се поставя само при съмнение за неприемлива неплътност на спирачната магистрала.
Как се извършва отпускането на спирачките? За пълно отпускане, ръкохватката на крана на машиниста се поставя в положение I - отпускане и зареждане. При това както уравнителният резервоар, така и спирачната магистрала се свързват директно с подавателната магистрала. Само запълването на уравнителния резервоар протича през калибрирана дупка, бързо, но достатъчно умерено темпо, позволяваща контрол на налягането по манометъра. А запълването на спирачната магистрала става чрез по-широк канал, така че налягането там скача веднага до 0,7 - 0,9 MPa (в зависимост от дължината на влака) и остава такова до момента, в който ръчката на крана не бъде поставена във второ положение. Защо е така?
Това се прави, за да се прокара голямо количество въздух в спирачната магистрала, рязко повишавайки налягането в нея, което позволява отпускната вълна със сигурност да достигне до последния вагон. Този ефект носи името импулсна свръхзарядка. Тя позволява както да се ускори самото отпускане, така и да се осигури по-бързо зареждане на резервните резервоари в целия влак.
Напълването на компенсационния резервоар с определен темп позволява контрол над процеса на отпускане. След достигане на налягане в него, заряда (в пътническите влакове) или с известно завишение, в зависимост от дължината на състава (в товарните), ръчката на крана на машината се поставя в II позиция на влака. Стабилизаторът елиминира перезареждането на компенсационния резервоар, а компенсационния бутал се стреми да направи налягането в спирачната магистрала равно на налягането в компенсационния резервоар. Ето как изглежда процесът на пълно отпускане на спирачките до зарядното налягане от гледна точка на машината.
Ступковото отпускане, в случай на управление на ЕПТ или на товарни влакове при планински режим на работа на въздухораспределителя, се извършва чрез поставяне на ръчката на крана във II позиция на влака, последвано от превключване в перекриша.
Как се извършва управлението на електропневматичната спирачка? ЕПТ се управляват от същия кран на машиниста, само 395-ти, който е оборудван с контролер на ЕПТ. В тази 'банка', поставена отгоре на вала на ръчката, са разположени контакти, които чрез контролния блок управляват подаването на положителен или отрицателен потенциал, спрямо релсите, и също така отстраняват този потенциал за отпускане на спирачките.
При включено ЕПТ спирането се извършва чрез поставяне на крана на машиниста в позиция Va — спиране с забавен темп. При това се извършва напълване на спирачните цилиндри директно от електровъздушния разпределител с темп около 0.1 МПа в секунда. Контролът на процеса се извършва чрез манометър за налягане в спирачните цилиндри. Разрядката на компенсационния резервоар в този случай се извършва, но доста бавно.
Отпускането на ЕПТ може да се извършва както стъпково, с поставяне на крана в позиция II, така и напълно, с поставяне в I позиция и завишение на налягането в КР с 0.02 МПа над нивото на зарядното налягане. Примерно така изглежда всичко от гледна точка на машината.
Как се извършва авариен спирач? Когато ръчката на машинното управление се постави в позиция VI, клапанът на спирачката отваря широк канал, свързвайки спирачната магистрала директно с атмосферата. Налягането спада от заредено до нула за 3-4 секунди. Налягането в уравнителния резервоар също спада, но по-бавно. По това време на въздушните разпределители се задействат ускорители за авариен спирач — всеки ВР отваря спирачната магистрала в атмосферата. Искри летят от колелата, те се приплъзват, въпреки че под тях е хвърлен пясък…
За всяко такова "пускане в шесто" машината ще бъде разследвана в депото — бяха ли действията му оправдани от предписанията на Инструкцията за управление на спирачките и Правилата за техническа експлоатация на подвижния състав, както и по редица местни инструкции.Да не споменаваме стреса, който изпитва, "пускайки в шесто".
Затова, ако излезете на релсите и преминете под затворената бариера на преминаване с автомобила, помнете, че за вашата грешка, глупост, прищявка и самочувствие, в крайна сметка отговаря един жив човек, машината на влака. И онези хора, на които впоследствие ще им се наложи да събират червата от осите на колелата, да свалят отрязани глави от тяговите редуктори…
Не искам да плашим никого, но това е истината — истина, написана с кръв и колосални материални загуби. Затова и спирачките на влака не са толкова прости, колкото може да изглеждат.
Резюме
Работата на крана на помощната спирачка няма да разглеждам в тази статия. По две причини. Първо, тази статия е пренаситена с терминология и суха инженерия и едва-едва се вписва в рамките на научно-популярната. Второ — разглеждането на работата на КВТ изисква привличане на описание на нюансите на пневматиците на спирачките на локомотива, което е тема за отделен разговор.
Надявам се, че с тази статия внуших на читателите суеверен ужас… не, не, шегувам се, разбира се. Без шеги, мисля, че стана ясно, че спирачните системи на влаковете представляват целия комплекс от взаимосвързани и изключително сложни устройства, чиято конструкция е насочена към оперативно и безопасно управление на подвижния състав. Освен това, много се надявам, че отбих желанието да се шегуват с локомотивната бригада, играейки със стоп-крана. Най-малкото, надявам се, при поне някого…
В коментарите ме молят да разкажа за «Сапсан». Ще има «Сапсан», и ще бъде отделна, добра и голяма статия с много подробности. Този електропоезд ми предостави кратък, но много интензивен в творчески план период от живота, така че наистина искам да разкажа за него и ще изпълня обещанието си.
Искам да изразя благодарността си на следните хора и организации:
- Роман Бирюков (Ромыч РЖДУЗ) за фотоматериала по кабината на ЕП20
- Сайта — за схемите, взети от техния ресурс
- Още веднъж на Рома Бирюков и Сергей Авдонин за консултациите относно подробностите за работата на спирачките
До нови срещи, скъпи приятели!
Източник: habr.com
