És hora de parlar dels dispositius dissenyats per controlar els frens. Aquests dispositius s'anomenen "aixetes", tot i que un llarg camí d'evolució els ha allunyat força de les aixetes en el sentit quotidià familiar, convertint-los en dispositius d'automatització pneumàtica força complexos.
La bona vella vàlvula de bobina 394 encara s'utilitza en material mòbil
1. Grues de l'operador: una breu introducció
Per definició
Vàlvula del tren del conductor: un dispositiu (o conjunt de dispositius) dissenyat per controlar la magnitud i la velocitat de canvi de pressió a la línia de fre del tren.
Les grues de tren de maquinària que s'utilitzen actualment es poden dividir en dispositius de control directe i grues de control remot.
Els dispositius de control directe són clàssics del gènere, instal·lats a la gran majoria de locomotores, trens d'unitats múltiples, així com material mòbil especial (diversos vehicles de carretera, vagons, etc.) núm. 394 i conv. número 395. El primer d'ells, que es mostra al KDPV, s'instal·la en locomotores de mercaderies, el segon, en locomotores de passatgers.
En un sentit pneumàtic, aquestes grues no es diferencien en absolut. És a dir, absolutament idèntic. La vàlvula 395 de la part superior té, fosa juntament amb ella, un boc amb dos forats roscats, on s'instal·la la "llauna" del controlador de control de fre electropneumàtic.
Grua 395 de l'operador al seu hàbitat natural
Aquests aparells solen estar pintats de vermell brillant, fet que indica la seva importància excepcional i una atenció especial que els han de prestar tant la tripulació de la locomotora com el personal tècnic que fa servei de la locomotora. Un altre recordatori que els frens del tren ho són tot.
La canonada de subministrament (PM) i la línia de fre (TM) estan connectades directament a aquests dispositius i, girant la nansa, es controla directament el flux d'aire.
A les grues controlades a distància, no és la grua en si mateixa la que s'instal·la a la consola del conductor, sinó l'anomenat controlador de control, que transmet ordres mitjançant una interfície digital a un panell pneumàtic elèctric independent, que s'instal·la a la sala de màquines de la locomotora. El material mòbil domèstic utilitza la grua de llarga durada del conductor. núm. 130, que fa força temps que s'obre camí al material mòbil.
Estat del controlador de la grua. Núm. 130 al quadre de comandament de la locomotora elèctrica EP20 (a la dreta, al costat del panell del manòmetre)
Panell pneumàtic a la sala de màquines de la locomotora elèctrica EP20
Per què es va fer d'aquesta manera? Per tal que, a més del control manual dels frens, hi ha una possibilitat estàndard de control automàtic, per exemple des del sistema de direcció automàtica d'un tren. En les locomotores equipades amb una grua 394/395, això va requerir la instal·lació d'un accessori especial a la grua. Tal com estava previst, la grua 130 s'integra al sistema de control del tren mitjançant un bus CAN, que s'utilitza en material mòbil domèstic.
Per què vaig anomenar aquest dispositiu patiment? Perquè vaig ser testimoni directe de la seva primera aparició al material mòbil. Aquests dispositius es van instal·lar als primers números de noves locomotores elèctriques russes: 2ES5K-001 Ermak, 2ES4K-001 Donchak i EP2K-001.
L'any 2007 vaig participar en les proves de certificació de la locomotora elèctrica 2ES4K-001. En aquesta màquina es va instal·lar la grua número 130. Tanmateix, fins i tot llavors es va parlar de la seva baixa fiabilitat; a més, aquest miracle de la tecnologia podria alliberar els frens de manera espontània. Per tant, molt aviat el van abandonar i "Ermaki", "Donchak" i EP2K van entrar en producció amb 394 i 395 grues. El progrés es va retardar fins que es va finalitzar el nou dispositiu. Aquesta grua va tornar a les locomotores de Novocherkassk només amb l'inici de la producció de la locomotora elèctrica EP20 el 2011. Però "Ermaki", "Donchak" i EP2K no van rebre una nova versió d'aquesta grua. EP2K-001, per cert, amb la grua número 130, ara s'està podrint a la base de reserva, tal com vaig saber recentment d'un vídeo d'un aficionat del ferrocarril abandonat.
Tanmateix, els treballadors ferroviaris no tenen una confiança total en aquest sistema, de manera que totes les locomotores equipades amb la vàlvula 130 també estan equipades amb vàlvules de control de seguretat, que permeten, de manera simplificada, controlar directament la pressió a la línia de fre.
Vàlvula de control del fre de seguretat a la cabina EP20
També s'instal·la un segon dispositiu de control a les locomotores: vàlvula de fre auxiliar (KVT), dissenyat per controlar els frens de la locomotora, independentment dels frens del tren. Aquí està, a l'esquerra de la grua del tren
Estat de la vàlvula de fre auxiliar. número 254
La foto mostra una vàlvula de fre auxiliar clàssica, en estat. número 254. Encara està instal·lat en molts llocs, tant en locomotores de passatgers com de mercaderies. A diferència dels frens d'un vagó, els cilindres de fre d'una locomotora mai no s'omplen directament des del dipòsit de reserva. Encara que tant el dipòsit de recanvi com el distribuïdor d'aire estan instal·lats a la locomotora. En general, el circuit de fre d'una locomotora és més complex, a causa del fet que hi ha més cilindres de fre a la locomotora. El seu volum total és significativament superior als 8 litres, de manera que no serà possible omplir-los des d'un dipòsit de recanvi fins a una pressió de 0,4 MPa; cal augmentar el volum del dipòsit de recanvi, i això augmentarà el seu temps de càrrega en comparació. als dispositius d'ompliment muntats en cotxes.
En una locomotora, els TC s'omplen des del dipòsit principal, ja sigui a través de la vàlvula auxiliar del fre, o bé mitjançant un pressostat, que és accionat per un distribuïdor d'aire accionat per la vàlvula del tren del conductor.
La grua 254 té la particularitat que pot funcionar com a interruptor de pressió, permetent l'alliberament (per etapes!) dels frens de la locomotora quan es frena el tren. Aquest esquema s'anomena circuit per encendre el KVT com a repetidor i s'utilitza en locomotores de càrrega.
La vàlvula de fre auxiliar s'utilitza durant els moviments de maniobra de la locomotora, així com per assegurar el tren després de la parada i durant l'estacionament. Immediatament després que el tren s'aturi, aquesta vàlvula es col·loca a l'última posició de frenada i s'alliberen els frens del tren. Els frens de la locomotora són capaços de subjectar tant la locomotora com el tren en un pendent força greu.
A les locomotores elèctriques modernes, com l'EP20, s'instal·len altres KVT, per exemple conv. número 224
Estat de la vàlvula de fre auxiliar. Núm. 224 (a la dreta en un panell separat)
2. El disseny i principi de funcionament de la grua del conductor cond. Núm 394/395
Així doncs, el nostre heroi és un vell, provat pel temps i milions de quilòmetres de recorregut, la grua 394 (i 395, però és semblant, així que parlaré d'un dels dispositius, tenint en compte el segon). Per què això i no el 130 modern? En primer lloc, l'aixeta 394 és més habitual avui dia. I en segon lloc, la grua número 130, o millor dit el seu panell pneumàtic, és similar en principi a l'antic 394.
Conductor de grua cond. núm. 394: 1 — base de la tija de la vàlvula d'escapament; 2 — part inferior del cos; 3 - collar de segellat; 4 - primavera; 5 — vàlvula d'escapament; 6 — casquillo amb seient de la vàlvula d'escapament; 7 - pistó igualador; 8 — puny de goma de segellat; 9 — anell de segellat de llautó; 10 — cos de la part mitjana; 11 — cos de la part superior; 12 — bobina; 13 — maneta de control; 14 — pany de mànec; 15 - nou; 16 — cargol de subjecció; 17 — vara; 18 — molla de bobina; 19 — rentadora a pressió; 20 — tacs de muntatge; 21 — passador de bloqueig; 22 - filtre; 23 — molla de la vàlvula de subministrament; 24 - vàlvula de subministrament; 25 — casquillo amb el seient de la vàlvula de subministrament; 26 — diafragma de la caixa de canvis; 30 — molla d'ajust de la caixa de canvis; 31 — Copa d'ajust de la caixa de canvis
Com t'agrada? Dispositiu seriós. Aquest dispositiu consta d'una part superior (bobina), una part mitjana (intermèdia), una part inferior (equalitzadora), un estabilitzador i una caixa de canvis. La caixa de canvis es mostra a la part inferior dreta de la figura, mostraré l'estabilitzador per separat
Estat de l'estabilitzador de la grua del conductor. Núm 394: 1 - endoll; 2 - molla de la vàlvula d'acceleració 3 - vàlvula d'acceleració; 4 — seient de la vàlvula d'acceleració; 5 - forat calibrat amb un diàmetre de 0,45 mm; 6 - diafragma; 7 — cos estabilitzador; 8 — èmfasi; 10 — molla d'ajust; 11 — ajust de vidre.
El mode de funcionament de l'aixeta s'estableix girant el mànec, que fa girar la bobina, que està ben mòlta (i ben lubricada!) al mirall de la part mitjana de l'aixeta. Hi ha set disposicions, normalment es designen amb números romans
- I - vacances i exercici
- II - tren
- III - solapament sense subministrar fuites a la línia de fre
- IV - solapament amb el subministrament de fuites de la línia de fre
- Va - frenada lenta
- V - frenada a ritme de servei
- VI - frenada d'emergència
En els modes de tracció, desplaçament i estacionament, quan no cal accionar els frens del tren, el mànec de la grua es posa a la segona posició. tren posició.
La bobina i el mirall de la bobina contenen canals i forats calibrats pels quals, depenent de la posició del mànec, l'aire flueix d'una part de l'aparell a una altra. Així són la bobina i el seu mirall
A més, la grua del conductor 394 està connectada a l'anomenada tanc de sobretensió (UR) amb un volum de 20 litres. Aquest dipòsit és un regulador de pressió a la línia de fre (TM). La pressió que s'instal·la al dipòsit igualador es mantindrà per la part igualadora de l'aixeta del conductor i a la línia de fre (excepte les posicions I, III i VI de la maneta).
Les pressions al dipòsit d'equalització i la línia de fre es mostren als manòmetres de pressió de control muntats al quadre d'instruments, generalment a prop de la vàlvula del conductor. Sovint s'utilitza un manòmetre de dues puntes, per exemple aquest
La fletxa vermella mostra la pressió a la línia de fre, la fletxa negra mostra la pressió al tanc de sobretensió
Així, quan la grua està a la posició del tren, l'anomenat pressió de càrrega. Per a trens de vehicles múltiples i de passatgers amb tracció de locomotora, el seu valor sol ser de 0,48 - 0,50 MPa, per a trens de mercaderies 0,50 - 0,52 MPa. Però la majoria de vegades és de 0,50 MPa, la mateixa pressió s'utilitza a Sapsan i Lastochka.
Els dispositius que mantenen la pressió de càrrega a la UR són el reductor i l'estabilitzador de la grua, que funcionen de manera totalment independent entre si. Què fa un estabilitzador? Allibera contínuament aire del dipòsit d'equalització a través d'un forat calibrat amb un diàmetre de 0,45 mm al seu cos. Contínuament, sense interrompre aquest procés ni un moment. L'alliberament d'aire a través de l'estabilitzador es produeix a un ritme estrictament constant, que es manté mitjançant la vàlvula d'acceleració a l'interior de l'estabilitzador: com més baixa sigui la pressió al dipòsit d'equalització, més s'obre lleugerament la vàlvula d'acceleració. Aquesta taxa és molt inferior a la taxa de frenada de servei i es pot ajustar girant la copa d'ajust al cos de l'estabilitzador. Això es fa per eliminar en el dipòsit de sobretensió sobrealimentador (és a dir, sobrepassar la càrrega) pressió.
Si l'aire del dipòsit d'equalització surt constantment a través de l'estabilitzador, tard o d'hora se'n sortirà tot? Jo marxaria, però la caixa de canvis no em deixava. Quan la pressió a l'UR cau per sota del nivell de càrrega, la vàlvula d'alimentació del reductor s'obre, connectant el dipòsit d'equalització amb la línia de subministrament, omplint el subministrament d'aire. Així, al dipòsit d'equalització, a la segona posició del mànec de la vàlvula, es manté constantment una pressió de 0,5 MPa.
Aquest procés s'il·lustra millor amb aquest diagrama
Acció de la grua del conductor en la posició II (tren): GR - dipòsit principal; TM - línia de fre; UR - tanc de sobretensió; A l'atmosfera
Què passa amb la línia de fre? La pressió en ell es manté igual a la pressió al dipòsit d'equalització mitjançant la part d'igualització de la vàlvula, que consisteix en un pistó d'igualització (al centre del diagrama), una vàlvula d'alimentació i sortida, impulsada pel pistó. La cavitat per sobre del pistó es comunica amb el dipòsit de sobretensió (zona groga) i per sota del pistó amb la línia de fre (zona vermella). Quan la pressió a l'UR augmenta, el pistó es mou cap avall, connectant la línia de fre amb la línia d'alimentació, provocant un augment de la pressió a la mateixa fins que la pressió a la TM i la pressió a la UR s'igualitzen.
Quan la pressió al dipòsit d'equalització disminueix, el pistó es mou cap amunt, obrint la vàlvula d'escapament, a través de la qual l'aire de la línia de fre s'escapa a l'atmosfera, fins que, de nou, quan les pressions per sobre i per sota del pistó s'igualitzen.
Així, a la posició del tren, la pressió a la línia de fre es manté igual a la pressió de càrrega. Al mateix temps, també s'alimenten les fuites, ja que, i en parlo constantment, hi ha fuites definitivament i sempre. La mateixa pressió s'estableix als dipòsits de recanvi dels cotxes i de la locomotora, i també es drenen les fuites.
Per activar els frens, el conductor col·loca el mànec de la grua en la posició V - frenant a ritme de servei. En aquest cas, l'aire s'allibera del dipòsit d'equalització a través d'un forat calibrat, assegurant una taxa de caiguda de pressió de 0,01 a 0,04 MPa per segon. El procés és controlat pel conductor mitjançant el manòmetre del dipòsit de sobrecàrrega. Mentre el mànec de la vàlvula està a la posició V, l'aire surt del dipòsit d'equalització. S'activa el pistó igualador, pujant i obrint la vàlvula d'alliberament, alliberant la pressió de la línia de fre.
Per aturar el procés d'alliberament d'aire del dipòsit d'equalització, l'operador col·loca el mànec de la vàlvula en la posició de solapament - III o IV. El procés d'alliberament d'aire del dipòsit d'equalització, i per tant de la línia de fre, s'atura. Així es realitza l'etapa de frenada de servei. Si els frens no són prou efectius, es realitza un altre pas; per a això, la maneta de la grua de l'operador es torna a moure a la posició V.
Amb normalitat oficial En frenar, la profunditat màxima de descàrrega de la línia de fre no ha de superar els 0,15 MPa. Per què? En primer lloc, no té sentit descarregar més profundament: a causa de la relació entre els volums del dipòsit de reserva i el cilindre de fre (BC) dels cotxes, no s'acumularà una pressió de més de 0,4 MPa al BC. I una descàrrega de 0,15 MPa només correspon a una pressió de 0,4 MPa als cilindres de fre. En segon lloc, és simplement perillós descarregar més profundament: amb baixa pressió a la línia de fre, el temps de càrrega dels dipòsits de recanvi augmentarà quan es solta el fre, perquè es carreguen precisament des de la línia de fre. És a dir, aquestes accions estan plenes d'esgotament del fre.
Un lector curiós preguntarà: quina diferència hi ha entre els sostres de les posicions III i IV?
A la posició IV, la bobina de la vàlvula cobreix absolutament tots els forats del mirall. El reductor no alimenta el dipòsit d'equalització i la pressió en ell es manté força estable, perquè les fuites de l'UR són extremadament petites. Al mateix temps, el pistó igualador continua funcionant, omplint les fuites de la línia de fre, mantenint-hi la pressió que es va establir en el dipòsit igualador després de l'última frenada. Per tant, aquesta disposició s'anomena "superposició amb el subministrament de fuites de la línia de fre".
A la posició III, la bobina de la vàlvula comunica entre elles les cavitats per sobre i per sota del pistó d'igualització, cosa que bloqueja el funcionament del cos d'igualització: les pressions en ambdues cavitats cauen simultàniament a la velocitat de la fuita. Aquesta fuita no es recarrega amb l'equalitzador. Per tant, la tercera posició de la vàlvula s'anomena "superposició sense subministrar fuites de la línia de fre".
Per què hi ha dues posicions d'aquest tipus i quin tipus de superposició utilitza el conductor? Tots dos, segons la situació i el tipus de servei de la locomotora.
En operar els frens dels passatgers, d'acord amb les instruccions, el conductor ha de posar la vàlvula en la posició III (sostre sense potència) en els casos següents:
- En seguir un senyal de prohibició
- Quan es controla l'EPT després de la primera etapa de frenada de control
- En baixar per un fort pendent o cap a un carreró sense sortida
En totes aquestes situacions, l'alliberament espontani dels frens és inacceptable. Com pot passar? Sí, és molt senzill: els distribuïdors d'aire de passatgers funcionen amb la diferència entre dues pressions: a la línia de fre i al dipòsit de reserva. Quan augmenta la pressió a la línia de fre, els frens s'alliberen completament.
Imaginem ara que frenem i el posem a la posició IV, quan la vàlvula alimenta fuites de la línia de fre. I en aquest moment algun idiota del vestíbul s'obre lleugerament i després tanca la vàlvula de tancament: el canalla està jugant. La vàlvula del conductor absorbeix aquesta fuita, la qual cosa comporta un augment de la pressió a la línia de fre, i el distribuïdor d'aire del passatger, sensible a això, dóna un alliberament complet.
Als camions de càrrega, s'utilitza principalment la posició IV: la càrrega VR no és tan sensible a un augment de la pressió al TM i té un alliberament més greu. La posició III només s'estableix si hi ha una sospita d'una fuita inacceptable a la línia de fre.
Com s'alliberen els frens? Per alliberar completament, el mànec de l'aixeta de l'operador es col·loca a la posició I: alliberament i càrrega. En aquest cas, tant el dipòsit d'equalització com la línia de fre estan connectats directament a la línia d'alimentació. Només l'ompliment del dipòsit d'equalització es fa a través d'un forat calibrat, a un ritme ràpid però força moderat, que permet controlar la pressió mitjançant un manòmetre. I la línia de fre s'omple a través d'un canal més ample, de manera que la pressió hi salta immediatament a 0,7 - 0,9 MPa (depenent de la longitud del tren) i roman allà fins que el mànec de la vàlvula es col·loca a la segona posició. Per què això?
Això es fa per empènyer una gran quantitat d'aire a la línia de fre, augmentant bruscament la pressió que hi ha, la qual cosa permetrà garantir que l'ona d'alliberament arribi a l'últim cotxe. Aquest efecte s'anomena sobrealimentació de pols. Us permet accelerar les vacances en si i garantir una càrrega més ràpida dels tancs de recanvi a tot el tren.
Omplir el dipòsit d'equalització a una velocitat determinada us permet controlar el procés de dispensació. Quan la pressió al seu interior arriba a la pressió de càrrega (en els trens de passatgers) o amb una certa sobreestimació, depenent de la longitud del tren (en els trens de mercaderies), la maneta de l'aixeta del conductor es col·loca a la segona posició del tren. L'estabilitzador elimina la sobrecàrrega del dipòsit d'equalització i el pistó d'igualització fa que la pressió de la línia de fre sigui ràpidament igual a la pressió del dipòsit d'igualització. Així és com es veu el procés d'alliberament total dels frens a la pressió de càrrega des del punt de vista del conductor
L'alliberament esglaonat, en el cas del control EPT o en trens de mercaderies durant el mode de funcionament de muntanya del distribuïdor d'aire, es realitza col·locant el mànec de la vàlvula en la posició del XNUMXn tren, seguit de la transferència al sostre.
Com es controla el fre electropneumàtic? L'EPT es controla des de la mateixa grua operadora, només 395, que està equipada amb un controlador EPT. En aquesta "llauna", col·locada a la part superior de l'eix del mànec, hi ha contactes que, a través de la unitat de control, controlen el subministrament de potencial positiu o negatiu, relatiu als rails, al cable EPT, i també eliminen aquest potencial d'alliberament. els frens.
Quan l'EPT està encès, la frenada es realitza col·locant la grua del conductor en la posició Va - frenada lenta. En aquest cas, els cilindres de fre s'omplen directament des del distribuïdor d'aire elèctric a una velocitat de 0,1 MPa per segon. El procés es controla mitjançant un manòmetre als cilindres de fre. La descàrrega del dipòsit d'equalització es produeix, però més aviat lentament.
L'EPT es pot alliberar pas a pas, col·locant la vàlvula a la posició II, o completament, posant-la a la posició I i augmentant la pressió a l'UR en 0,02 MPa per sobre del nivell de pressió de càrrega. Això és aproximadament el que sembla des del punt de vista del conductor
Com es fa la frenada d'emergència? Quan el mànec de la vàlvula de l'operador es posa a la posició VI, la bobina de la vàlvula obre la línia de fre directament a l'atmosfera a través d'un canal ample. La pressió baixa de la càrrega a zero en 3-4 segons. La pressió al dipòsit de sobretensió també disminueix, però més lentament. Al mateix temps, els acceleradors de fre d'emergència s'activen als distribuïdors d'aire: cada VR obre la línia de fre a l'atmosfera. Les espurnes volen per sota de les rodes, les rodes patinen, tot i afegir sorra a sota...
Per a cada "llançament del sisè", el conductor s'enfrontarà a una anàlisi al dipòsit: si les seves accions estaven justificades per les instruccions de les Instruccions per al control dels frens i les Normes per al funcionament tècnic del material rodant, així com un nombre d'instruccions locals. Per no parlar de l'estrès que experimenta quan "tira el sisè".
Per tant, si sortiu als rails, llisqueu sota la barrera de tancament del pas en un cotxe, recordeu que una persona viva, el conductor del tren, és l'últim responsable del vostre error, estupidesa, caprici i bravata. I aquelles persones que després hauran de desenrotllar els intestins dels eixos dels jocs de rodes, treure capçals tallats de les caixes de canvi de tracció...
Realment no vull espantar ningú, però aquesta és la veritat: la veritat escrita amb sang i danys materials colossals. Per tant, els frens del tren no són tan senzills com podria semblar.
Total
No consideraré el funcionament de la vàlvula de fre auxiliar en aquest article. Per dos motius. En primer lloc, aquest article està sobresaturat de terminologia i enginyeria en sec i amb prou feines encaixa en el marc de la ciència popular. En segon lloc, la consideració del funcionament del KVT requereix l'ús d'una descripció dels matisos del circuit pneumàtic dels frens de la locomotora, i aquest és un tema per a una discussió separada.
Espero que amb aquest article he inculcat horror supersticiós als meus lectors... no, no, estic fent broma, és clar. Bromes a banda, crec que ha quedat clar que els sistemes de frenada del tren són tot un complex de dispositius interconnectats i extremadament complexos, el disseny dels quals té com a objectiu un control ràpid i segur del material mòbil. A més, espero de debò haver desanimat les ganes de burlar-se de la tripulació de la locomotora jugant amb la vàlvula de fre. Almenys per algú...
En els comentaris em demanen que us parli de Sapsan. Hi haurà “Falcó pelegrí”, i serà un article a part, bo i gran, amb detalls molt subtils. Aquest tren elèctric em va donar un període breu, però molt creatiu de la meva vida, així que tinc moltes ganes de parlar-ne i, sens dubte, compliré la meva promesa.
Vull expressar el meu agraïment a les persones i organitzacions següents:
- Roman Biryukov (Romych Russian Railways) per a material fotogràfic a la cabina EP20
- Lloc web — per als diagrames extrets del seu recurs
- Una vegada més a Roma Biryukov i Sergei Avdonin per demanar consells sobre els aspectes subtils del funcionament dels frens
Fins a la propera, estimats amics!
Font: www.habr.com