Време е да поговорим за устройствата, предназначени за управление на спирачките. Тези устройства се наричат „кранове“, въпреки че дългият процес на еволюция ги е отдалечил значително от крановете в познатия ни битов смисъл, превръщайки ги в сравнително сложни устройства за пневматична автоматизация.

Старият добър златников кран 394 все още се използва в подвижния състав.

1. Кранове на машиниста — кратко въведение

По дефиниция

Железопътен кран на машиниста — устройство (или комплекс от устройства), предназначено за управление на количеството и темпото на изменение на налягането в спирачната магистрала на влака.

Крановете на машиниста, използвани в настоящето, могат да бъдат разделени на устройства за непосредствено управление и крани с дистанционно управление.

Устройствата за непосредствено управление са класика в жанра, инсталирани на преобладаващото мнозинство от локомотиви, мотрисни влакове, а също и подвижен състав за специални нужди (различни строителни машини, автомотриси и др.) кранове на машиниста у. №394 и у. №395. Първият от тях, изобразен на КДПВ, се инсталира на товарни локомотиви, а вторият — на пътнически.

В pneumatische смисъл тези кранове не се различават помежду си по никакъв начин. Тоест, абсолютно идентични. Кран 395 в горната част има, отлято заедно с него, издатина с две резбови отвори, където се инсталира „кутията“ на контролера за управление на електропневматичната спирачка.

Кранът на машиниста 395 в естествената си среда


Тези устройства често се боядисват в ярко червен цвят, което свидетелства за тяхната изключителна важност и специалното внимание, което трябва да им отделя както локомотивният екип, така и техническия персонал, обслужващ локомотива. Още едно напомняне, че спирачките на влака са всичко.

Към тези устройства директно се свързват тръбопроводите за захранване (ПМ) и спирачната магистрала (ТМ) и, чрез завъртане на ръчката, се осъществява непосредствено управление на потока на въздуха.

В крановете с дистанционно управление на пулта на машиниста не е самият кран, а така нареченият контролер за управление, който предава команди по цифров интерфейс на отделна електропневматична панел, инсталирана в машинното отделение на локомотива. В отечествения подвижен състав се използва многопроблемният кран на машиниста с условен номер 130, който доста дълго време пробиваше пътя си в подвижния състав.

Контролерът на крана с условен номер 130 на пулта на електровоза ЕП20 (вдясно, до панела с манометри)


Пневматичната панел в машинното отделение на електровоза ЕП20


Защо е направено точно така? За да може, освен ръчното управление на спирачките, да се появи стандартна възможност за автоматично управление, например от системата за автоматично водене на влака. На локомотивите, оборудвани с крана 394/395, за това беше необходимо инсталирането на специална приставка на крана. Според замисъла, кран 130 интегрира в системата за управление на влака по шината CAN, която се използва в отечествения подвижен състав.

Защо нарекох този прибор многопроблемен? Защото бях непосредствен свидетел на първото му появяване в подвижния състав. Такива прибори се инсталираха на първите номера на новите руски електровози: 2ЭС5К-001 «Ермак», 2ЭС4К-001 «Дончак» и ЕП2К-001.

През 2007 година участвах в сертификационните изпитания на електровоза 2ЭС4К-001. На тази машина се инсталираше именно кран 130. Въпреки това още тогава започнаха разговори за неговата ниска надеждност, повече от това, това чудо на техниката можеше самоволно да освободява спирачките. Затова от него много скоро се отказаха и «Ермаците», «Дончаките» и ЕП2К преминаха в серия с крановете 394 и 395. Прогресът беше отложен до доработка на новото устройство. На новочеркаските локомотиви този кран се върна едва с началото на производството на електровоза ЕП20 през 2011 година. А «Ермаците», «Дончаките» и ЕП2К новата версия на този кран така и не получиха. ЕП2К-001, между другото, с кран 130, гние в момента на базата на запаса, както научих наскоро от видеото на един фен на ж.п. забравки.

Обаче, железничарите нямат пълно доверие на подобна система, затова всички локомотиви, оборудвани с кран 130, са снабдени 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 инсталира и втори управленски уред — кран за помощна спирачка (КВТ), предназначен за управление на спирачките на локомотива, независимо от спирачките на състава. Ето го, вляво от спирачния кран

Кран за помощна спирачка с условен номер 254


На снимката е класическият кран за помощна спирачка, условен номер 254. Той все още се инсталира на много места, както на пътнически, така и на товарни локомотиви. В отличие от спирачките на вагона, на локомотива спирачките цилиндри никога не се пълнят директно от резервния резервоар. Въпреки че резервният резервоар и въздушният 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-голям от 8 литра, така че не може да се напълнят от резервоара до налягане от 0.4 МПа — необходимо е да се увеличи обемът на резервния резервоар, а това ще увеличи времето за зареждане в сравнение с вагонните резервуари.

На локомотива ТЦ спирачките се пълнят от главния резервоар, или през крана за помощна спирачка, или през реле за налягане, на което влияе въздушният разпределител, задвижван от спирачния кран на машиниста.

Кран 254 има особеност, че може да работи и като реле за налягане, допускайки отпускане (стъпков!) 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 за помощна спирачка се използва при маневрени движения на локомотива, а също така и за закрепване на влака след спиране и по време на престой. Веднага след като влакът спре, този кран се поставя в последното спирачно положение, а спирачките на влака се отпускат. Спирачките на локомотива могат да задържат както локомотива, така и състава на достатъчно сериозен наклон.

На съвременните електровози, като ЕП20, се инсталират други КВТ, например условен номер 224

Кран за помощна спирачка условен номер 224 (вдясно на отделна табла)

2. Устройство и принцип на работа на крана на машиниста условен номер 394/395

И така, нашият герой е стар, проверен с времето и милиони километри кран 394 (и 395, но той е идентичен, така че ще говоря за един от уредите, като имам предвид и втория). Защо него, а не съвременния 130-ти? На първо място, кран 394 е по-разпространен в днешно време. На второ място, 130-ти кран, или по-точно неговата пневмопанел, по принцип е аналогичен на стария 394.

Кран на машиниста усл. №394: 1 — основа на хвостовика на изпускателния вентил; 2 — корпус на долната част; 3 — уплътнителен маншет; 4 — пружина; 5 — изпускателен вентил; 6 — втулка с легло на изпускателния вентил; 7 — уравнителен буталец; 8 — уплътнителен гумен маншет; 9 — уплътнително месингово кольцо; 10 — корпус на средната част; 11 — корпус на горната част; 12 — клапан; 13 — контролна ръкохватка; 14 — фиксатор на ръкохватката; 15 — гайка; 16 — притискащ винт; 17 — стержен; 18 — пружина на клапана; 19 — притискаща шайба; 20 — монтажни шипове; 21 — фиксиращ щифт; 22 — филтър; 23 — пружина на захранващия вентил; 24 — захранващ вентил; 25 — втулка с легло на захранващия вентил; 26 — диафрагма на редуктора; 30 — регулираща пружина на редуктора; 31 — регулиращ стакан на редуктора.


Как ви изглежда? Сериозен уред. Този уред се състои от горна (клапанна) част, средна (промежуточна) част, долна (уравнителна) част, стабилизатор и редуктор. Редукторът е показан вдясно в долната част на рисунка, а стабилизатора ще покажа отделно.

Стабилизатор на крана на машиниста усл. №394: 1 — капачка; 2 — пружина на дроселния вентил; 3 — дроселен вентил; 4 — легло на дроселния вентил; 5 — калибровано отвърстие с диаметър 0,45 мм; 6 — диафрагма; 7 — корпус на стабилизатора; 8 — упор; 10 — регулираща пружина; 11 — регулиращ стакан.

Режимът на работа на крана се задава чрез завъртане на ръкохватката, която върти клапана, плътно прилепнал (и внимателно смазан!) към огледалото в средната част на крана. Има седем положения, които обикновено се обозначават с римски цифри.

• I — отпуск и зареждане
• II — курс
• III — затваряне без захранване на течове в спирачната магистрала
• IV — затваряне с захранване на течове от спирачната магистрала
• Va — спиране с бавно темпо
• V — спиране с работно темпо
• VI — извънредно спиране

В режим на движение, на оттегляне и на стоянка, когато не е необходимо да се задействат спирачките на влака, ръчката на кранчето се поставя в второ, влаковото положение.

Златникът и огледалото на златника съдържат канали и калибрирани отверстия, през които, в зависимост от позицията на ръчката, въздухът преминава от едната част на устройството в друга. Така изглежда златникът и неговото огледало

Освен това, към крана на машиниста 394 се свързва т.нар. равнителен резервоар (УР) с обем 20 литра. Този резервоар е зададчик на налягането в спирачната магистрала (ТМ). Налягането, което е установено в равнителния резервоар, ще се поддържа от равнителната част на крана на машиниста и в спирачната магистрала (освен в положения I, III и VI на ръчката).

Наляганията в равнителния резервоар и спирачната магистрала се извеждат на контролни манометри, установени на приборната панел, обикновено до крана на машиниста. Често се използва двустрелков манометър, например такъв

Червената стрелка показва налягането в спирачната магистрала, черната — в равнителния резервоар


И така, когато кранът е в влаково положение, в равнителния резервоар се установява и поддържа т.нар. зарядно налягане. За моторвагонен подвижен състав и пътнически влакове с локомотивна тяга, неговата стойност обикновено е 0,48 — 0,50 MPa, за товарни влакове 0,50 — 0,52 MPa. Но най-често това е 0,50 MPa, такова налягане се използва на "Сапсан" и "Ласточка".

Устройствата, които поддържат налягане в УР, са редуктора и стабилизатора на крана, работещи напълно независимо един от друг. Какво прави стабилизаторът? Той постоянно освобождава въздух от уравнителния резервоар през калибрирано отверстие с диаметър 0.45 мм, разположено в корпуса му. Постоянно, без да прекъсва този процес дори за миг. Освобождаването на въздух през стабилизатора става с постоянен темп, който се поддържа от дроселния клапан вътре в стабилизатора — колкото по-ниско е налягането в уравнителния резервоар, толкова повече се отваря дроселният клапан. Този темп е значително по-нисък от темпа на служебното спиране и може да се регулира чрез въртене на регулиращия стакан на корпуса на стабилизатора. Това се прави, за да се премахне свръхналягането (тоест превишаващо зарядно) налягане.

Ако въздухът от уравнителния резервоар постоянно изтича през стабилизатора, той неминуемо ще свърши, нали? Щеше да свърши, но редуктора не позволява. При спад на налягането в УР под зарядното, в редуктора се отваря захранващ клапан, свързващ уравнителния резервоар с захранващата магистрала, попълвайки запасите от въздух. По този начин в уравнителния резервоар, при II-то положение на дръжката на крана, налягането постоянно се поддържа на 0,5 МПа.

Процесът най-добре се илюстрира с тази 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? Налягамето в нея се поддържа равно на налягането в уравнителния резервоар чрез уравнителната част на крана, която се състои от уравнителен бутал (в центъра на схемата), захранващ и изпускателен клапан, задействани от буталото. Пространството над буталото е свързано с уравнителния резервоар (жълтата област), а под буталото — с спирачната магистрала (червената област). При повишаване на налягането в УР, буталото се спуска надолу, свързвайки спирачната магистрала със захранващата, предизвиквайки повишаване на налягането в нея, докато налягането в ТМ и налягането в УР не станат равни.

При спада на налягането в уравнителния резервоар, буталото се движи нагоре, отваряйки изпускателния клапан, през който въздухът от спирачната магистрала излиза в атмосферата, докато наляганията над и под буталото не се уравновесят.

По този начин, в положение на движение налягането в спирачната магистрала се поддържа на равнище зареждане. Същевременно с това, утечките от нея се хранят, тъй като, какъвто е случаят, винаги има несъответствия. Такова налягане се установява и в резервуарите на вагоните и локомотива, също с отчитане на утечките.

За да активира спирачките, машинистът поставя ръчката на крана в положение V — спиране с обслужваща скорост. При това въздухът излиза от уравнителния 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 уравнителния резервоар. Докато ръчката на крана е в положение V, въздухът излиза от уравнителния резервоар. Сработва уравнителният бутало, изкачвайки се нагоре и отваряйки изпускателния клапан, освобождавайки налягането от спирачната магистрала.

За да спре процеса на освобождаване на въздух от уравнителния резервоар, машинистът поставя ръчката на крана в положение затваряне — III или IV. Процесът на освобождаване на въздух от уравнителния резервоар, а следователно и от спирачната магистрала, спира. Така се извършва етапът на обслужващо 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 стандартно, обслужващо При тормозенето максималната дълбочина на разредката на спирачната магистрала не трябва да надвишава 0,15 МПа. Защо? На първо място, по-дълбокото разреждане е безсмислено — поради съотношението между обемите на резервуара и спирачния цилиндър (СЦ) на вагоните, в СЦ не може да се натрупа налягане над 0,4 МПа. На второ място, по-дълбокото разреждане просто е опасно — при ниско налягане в спирачната магистрала времето за зареждане на резервуарите при отпускане на спирачката ще се увеличи, тъй като те се зареждат именно от спирачната магистрала. Тоест подобни действия могат да доведат до изчерпване на спирачката.

Любопитният читател може да попита — какви са разликите между перекришите в позиции III и IV?

В позиция IV клапанът закрива абсолютно всички отвори в огледалото. Редукторът не асимилира уравнителния резервуар и налягането в него остава доста стабилно, тъй като течовете от УР са изключително малки. Уравнителният бутало продължава да работи, попълвайки течовете от спирачната магистрала, поддържайки налягането, което е установено в уравнителния резервуар след последното спиране. Затова тази позиция носи името „перекриша с захранване на течовете от спирачната магистрала“

В позиция III клапанът свързва камерите над и под уравнителния бутало, което блокира работата на уравнителния орган — наляганията в двете камери падат едновременно в скоростта на течове. Уведомлението за тези течове от уравнителния орган не настъпва. Затова позиция III на клапана носи името „перекриша без захранване на течовете от спирачната магистрала“

Защо има две такива положения и коя перекриша използва машината? И двете, в зависимост от ситуацията и типа на движението на локомотива.

При управление на пътническите спирачки, по инструкция, машинистът е задължен да постави клапана в позиция III (перекриша без захранване) в следните случаи:

• При преминаване под забранителен сигнал
• При управление на ЕПТ след първоначалния етап на регулировъчното спиране
• При преминаване по стръмен спуск или в тупик

Във всички тези ситуации самоволното освобождаване на спирачките е недопустимо. Как може да се случи? Много просто - пътническите въздушни разпределители работят на разлика между две налягания - в спирачната магистрала и резервния резервоар. При повишаване на налягането в спирачната магистрала спирачките се освобождават напълно.

А сега си представяме, че сме спрали и сме поставили на IV положение, когато кранът подава течности от спирачната магистрала. И в този момент някакъв идиот в тамбура отваря и след това затваря стоп-кран - просто за забавление, мерзавец. Кранът на машинния оператор отстранява тази течност, което води до повишаване на налягането в спирачната магистрала, а чувствителният към това пътнически въздушен разпределител дава пълно освобождаване.

На товарните превозни средства най-често се използва IV положение - товарният ВР не е толкова чувствителен към повишаване на налягането в ТМ и притежава по-строго освобождаване. В III положение се поставя само при подозрение за недопустима неплътност на спирачната магистрала.

Как става освобождаването на спирачките? За пълно освобождаване, манивера на крана на машинния оператор се поставя в положение I - освобождаване и зареждане. При това и уравнителният резервоар, и спирачната магистрала се свързват директно с питащата магистрала. Само напълването на уравнителния резервоар става чрез калибрирана дупка, с бърза, но достатъчно умерена скорост, позволяваща контрол на налягането според манометъра. А напълването на спирачната магистрала се извършва през по-широк канал, така че налягането там скоква веднага до 0,7 - 0,9 МПа (в зависимост от дължината на влака) и се поддържа така, докато ръкохватката на крана не бъде поставена във второто положение. Защо е така?

Това се прави, за да се прокара голямо количество въздух в спирачната магистрала, рязко да се повиши налягането в нея, което ще позволи на освобождаващата вълна да достигне последния вагон. Ефектът носи името импулсна свръхзарядка. Тя позволява както да се ускори самото освобождаване, така и да се осигури по-бърза зареждане на запасните резервоари по целия влак.

Запълването на уравнителния резервоар с определена скорост позволява контрол на процеса на отпускане. При достигане на налягане в него, зареждащо (при пътническите влакове) или с малко завишаване, в зависимост от дължината на състава (при товарните), ръкохватката на крана на машиниста се поставя в II курсова позиция. Стабилизаторът ликвидира презареждането на уравнителния резервоар, а уравнителният буталото бързо предприема равняване на налягането в спирачната магистрала с налягането в уравнителния резервоар. Така изглежда процесът на пълно отпускане на спирачките до зарядно налягане от гледна точка на машиниста.

Ступенчатото отпускане, в случай на управление на ЕПТ или на товарни влакове при планински режим на работа на въздухораспределителя, се извършва чрез поставяне на ръкохватката на крана в II курсова позиция с последващо прехвърляне в перекрива.

Как се управлява електропневматичната спирачка? ЕПТ се управлява с този същия кран на машиниста, само 395-ти, който е оборудван с контролер за ЕПТ. В тази „банка“, поставена отгоре на вала на ръкохватката, има контакти, които чрез управляващия блок регулират подаването на положителен или отрицателен потенциал в проводника на ЕПТ спрямо рейките, а също така премахват този потенциал, за да освободят спирачките.

При включено ЕПТ, спирането се извършва, като се постави крана на машиниста в позиция Va — спиране с намалена скорост. При това, налягането в спирачните цилиндри се запълва директно от електровъздушния разпределител със скорост 0,1 МПа в секунда. Контролът на процеса се осъществява чрез манометъра за налягане в спирачните цилиндри. Разрядката на уравнителния резервоар при това се извършва, но доста бавно.

Отпускането на ЕПТ може да се извършва както стъпково, като ръкохватката се поставя в позиция II, така и напълно, като се поставя в позиция I и налягането в УР се завишава с 0,02 МПа над нивото на зарядното налягане. Приблизително така изглежда всичко от гледна точка на машиниста.

Как се извършва спешно спиране? Когато се постави ръчката на крана на машиниста в VI положение, вентилът на крана отваря широк канал, който директно свързва спирачната магистрала с атмосферата. Налягането пада от зарядното до нула за 3-4 секунди. Налягането в уравнителния резервоар също намалява, но по-бавно. В това време на въздушните разпределители се задействат ускорителите на спешното спиране – всеки ВР отваря спирачната магистрала в атмосферата. Изпод колелата излитат искри, колелата буксуват, въпреки че под тях е насипан пясък…

За всяко такова „превключване в шестото“ машинистът ще бъде подложен на разследване в депото – дали действията му са били оправдани от инструкциите по управление на спирачките и правилата за техническа експлоатация на подвижния състав, както и от редица местни инструкции. Да не говорим за стреса, който той изпитва, „превключвайки в шестото“.

Затова, ако излизате на релсите и минавате под затварящата се бариера на прелеза с автомобил, помнете, че за вашата грешка, глупост, каприз и бравура в крайна сметка отговаря жив човек, машинистът на влака. И онези хора, които след това ще трябва да събират разкъсани части от осите на колелата, да свалят отрязаните глави от тягите…

Не ми се иска да плаша някого, но това е истината – истина, написана с кръв и колосални материални щети. Ето защо спирачките на влака не са толкова прости, колкото може да изглежда.

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 попада в рамките на научно-популярната. Второ, разглеждането на работата на КВТ изисква привлекателността на описание на нюансите на пневмосхемата на спирачките на локомотива, а това е тема на отделен разговор.

Надявам се, че с тази статия съм вдъхновил на читателите суеверен ужас… не, не, шегувам се, разбира се. Без шеги, мисля, че стана ясно, че спирачните системи на влаковете представляват цял 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 майтапят с локомотивната бригада по време на игра с стоп-кран. Поне при някого…

В коментарите ме молят да разкажа за «Сапсан». Ще има «Сапсан», и той ще бъде отделна, добра и голяма статия, с много детайлни подробности. Този електропоезд ми даде кратък, но много наситен период в творчески план в живота, така че много искам да разкажа за него и задължително ще изпълня обещанието си.

Искам да изразя благодарността си на следните хора и организации:

1. Роман Бирюков (Ромич РЖДУЗ) за фотоматериала по кабината на ЕП20
2. Сайтът www.pomogala.ru — за схемите, взети от техния ресурс
3. Още веднъж на Рома Бирюков и Сергей Авдонин за консултациите по детайлите на работата на спирачките

До нови срещи, скъпи приятели!

Източник: habr.com