Nyní je čas promluvit si o zařízeních určených k ovládání brzd. Tato zařízení se nazývají „kohouty“, i když dlouhá evoluce je odvedla dost daleko od kohoutů v běžném slova smyslu a přetvořila je na poměrně složitá zařízení pneumatické automatiky.

Starý dobrý blokový kohout 394 se stále používá na kolejových vozidlech

1. Kohouty strojvedoucího – stručné úvodní informace

Podle definice

Vlakový kohout strojvedoucího je zařízení (nebo soubor zařízení), určené k řízení velikosti a tempa změny tlaku v brzdové trati vlaku

Současné vlakové kohouty strojvedoucího lze rozdělit na zařízení přímého řízení a kohouty s dálkovým ovládáním.

Zařízení přímého řízení je klasikou žánru, instalovaná na převážné většině lokomotiv, motorových vozů, stejně jako na speciálních vozidlech (různé silniční stroje, motoráky a další) jsou kohouty strojvedoucího č. 394 a č. 395. První z nich, zobrazený na KDPV, se instaluje na nákladní lokomotivy, druhý – na osobní.

Z hlediska pneumatického principu se tyto kohouty od sebe vůbec neliší. Jsou tedy naprosto identické. Kohout 395 má na horní části odlitý výstup s dvěma závitovými otvory, do kterých se instaluje „nádoba“ kontroléru ovládání elektromagnetické brzdy.

Kohout strojvedoucího č. 395 ve svém přirozeném prostředí


Tato zařízení jsou nejčastěji lakována v jasně červené barvě, což svědčí o jejich výjimečné důležitosti a o zvláštní pozornosti, které by jim měla věnovat jak lokomotivní posádka, tak technologický personál obsluhující lokomotivu. Je to další připomínka toho, že brzdy na vlaku to je vše.

K těmto zařízením jsou přímo připojeny potrubí pro napájení (PM) a brzdy (TM) a prostřednictvím otočení páky se provádí přímé řízení toku vzduchu.

Na jeřábech s dálkovým ovládáním je nainstalován ne samotný jeřáb, ale takzvaný řídicí kontrolér, který přenáší příkazy na samostatnou elektro-pneumatickou panel, jež je umístěna v strojovně lokomotivu. Na domácích kolejových vozidlech se používá trpělivý jeřáb strojvedoucího č. 130, který si dlouho razil cestu na kolejové vozidlo.

Kontrolér jeřábu č. 130 na ovládacím panelu elektrického vlaku EP20 (vpravo, vedle panelu manometrů)


Pneumatický panel ve strojovně elektrického vlaku EP20


Proč je to provedeno právě tak? Aby kromě ručního ovládání brzd byla také standardní možnost automatizovaného ovládání, například od systému automatizace řízení vlaku. Na lokomotivách vybavených jeřábem 394/395 bylo pro to nutné nainstalovat na jeřáb speciální příslušenství. Podle plánů se 130. jeřáb integruje do systému řízení vlaku prostřednictvím sběrnice CAN, která se používá na domácích kolejových vozidlech.

Proč jsem tento přístroj nazval trpělivým? Protože jsem byl přímým svědkem jeho prvního výskytu na kolejovém vozidle. Takové přístroje se instalovaly na první exempláře nových ruských elektrických lokomotiv: 2ЭС5К-001 „Ермак“, 2ЭС4К-001 „Дончак“ a ЭП2К-001.

V roce 2007 jsem se zúčastnil certifikačních zkoušek elektrického vlaku 2ЭС4К-001. Na tomto stroji byl instalován právě 130. jeřáb. Nicméně již tehdy se začaly šířit řeči o jeho nízké spolehlivosti, navíc tento technický zázrak mohl samovolně uvolnit brzdy. Proto od něj velmi brzy ustoupili a „Ермаки“, „Дончаки“ a ЭП2К šly do sériové výroby s jeřáby 394 a 395. Pokrok byl odložen do dokončení nového zařízení. Na novocherkasských lokomotivách se tento jeřáb vrátil až se zahájením výroby elektrického vlaku EP20 v roce 2011. A „Ермаки“, „Дончаки“ a ЭП2К novou verzi tohoto jeřábu tak nikdy nedostali. EP2К-001, mimochodem se 130. jeřábem, nyní hnije na skladě, jak jsem se nedávno dozvěděl z videa jednoho nadšence železničních záběrů.

Nicméně železničáři nemají úplnou důvěru v takový systém, takže všechny lokomotivy vybavené jeřábem 130 jsou také vybaveny jeřáby záložního ovládání, které umožňují, v zjednodušeném režimu, přímo řídit tlak v brzdové trubce.

Kran rezervního řízení brzd v kabině EP20


Na lokomotivách je rovněž instalováno druhé ovládací zařízení — kran pomocné brzdy (KVТ), určený k ovládání brzd lokomotivu nezávisle na brzdách soupravy. Ten je nalevo od vlakového kranu

Kran pomocné brzdy č. 254


Na fotografii je klasický kran pomocné brzdy, č. 254. Ten se stále používá na mnoha místech jak na osobních, tak na nákladních lokomotivách. Na rozdíl od brzd vozu, na lokomotivě se brzdové válce nikdy neplní přímo ze zásobníku. Ačkoli jak zásobník, tak rozdělovací ventil na lokomotivě jsou nainstalovány. Celkově je schéma brzd lokomotivu složitější, protože na lokomotivě je více brzdových válců. Celkový objem je výrazně vyšší než 8 litrů, takže je není možné naplnit ze zásobníku na tlak 0,4 MPa — je třeba zvyšovat objem zásobníku, což prodlouží dobu jeho nabíjení ve srovnání s brzdami vagonu.

Na lokomotivě TČ se plní z hlavního zásobníku, a to buď přes kran pomocné brzdy, nebo přes spínač tlaku, na který působí rozdělovací ventil, aktivovaný vlakovým kranem strojvedoucího.

Kran 254 má tu zvláštnost, že může sám fungovat jako spínač tlaku, povolující (stupňovité!) uvolnění brzd lokomotivu při zastavené soupravě. Tento systém se nazývá zapojení KVТ jako opakovače a používá se na nákladních lokomotivách.

Kran pomocné brzdy se používá při manipulačních pohybech lokomotivu a také pro zajištění vlaku po zastavení a během stání. Hned po zastavení vlaku se tento kran nastaví do poslední brzdné polohy, a brzdy ve vlaku se uvolní. Brzdy lokomotivu dokážou udržet lokomotiv i soupravu na dost značném svahu.

Na moderních elektrických lokomotivách, jako je EP20, se instalují jiné KVТ, například č. 224

Kran pomocné brzdy č. 224 (vpravo na samostatném panelu)

2. Zařízení a princip činnosti kranu strojvedoucího č. 394/395

Takže, náš hrdina je starý, léty prověřený a miliony kilometrů cesty má za sebou jeřáb 394 (a 395, ale ten je analogický, proto budu mluvit o jednom z přístrojů, přičemž mám na mysli i druhý). Proč právě on, a ne moderní 130? Za prvé, jeřáb 394 je v současnosti více rozšířený. A za druhé, 130. jeřáb, lépe řečeno jeho pneumatická deska, je principe spojena se starým 394.

Jeřáb strojníka č. 394: 1 — dno vývodního ventilu; 2 — tělo dolní části; 3 — utěsňovací manžeta; 4 — pružina; 5 — vývodní ventil; 6 — pouzdro se sedlem vývodního ventilu; 7 — vyrovnávací píst; 8 — gumová utěsňovací manžeta; 9 — mosazný utěsňovací kroužek; 10 — tělo střední části; 11 — tělo horní části; 12 — klapka; 13 — ovládací rukojeť; 14 — zajišťovací prvek rukojeti; 15 — matice; 16 — přítlačný šroub; 17 — tyč; 18 — pružina klapky; 19 — přítlačná podložka; 20 — montážní šrouby; 21 — zajišťovací kolík; 22 — filtr; 23 — pružina napájecího ventilu; 24 — napájecí ventil; 25 — pouzdro se sedlem napájecího ventilu; 26 — membrána reduktoru; 30 — nastavovací pružina reduktoru; 31 — nastavovací pohár reduktoru


Co říkáte? Seriózní přístroj. Tento přístroj se skládá z horní (klapkové) části, střední (mezičasti), dolní (vyrovnávací) části, stabilizátoru a reduktoru. Reduktor je zobrazen vpravo dole na obrázku, stabilizátor ukážu zvlášť

Stabilizátor jeřábu strojníka č. 394: 1 — zátka; 2 — pružina regulačního ventilu; 3 — regulační ventil; 4 — sedlo regulačního ventilu; 5 — kalibrovaný otvor o průměru 0,45 mm; 6 — membrána; 7 — tělo stabilizátoru; 8 — opora; 10 — nastavovací pružina; 11 — nastavovací pohár.

Režim provozu jeřábu je nastaven otočením rukojeti, která otáčí klapkou, pevně přitisknutou (a pečlivě namazanou!) k zrcadlu ve střední části jeřábu. Existuje sedm poloh, které se obvykle označují římskými číslicemi

• I — uvolnění a nabíjení
• II — provozní
• III — uzávěr bez napájení úniků v brzdové soustavě
• IV — uzávěr s napájením úniků z brzdové soustavy
• Va — zpomalené brzdění
• V — služební brzdění
• VI — nouzové brzdění

Při provozu v tahu, na výjezdu a na stání, kdy není nutné aktivovat brzdy vlaku, nastavuje se páka kohoutu do druhé vlakové polohy.

Skluz a zrcadlo skluzu obsahují kanály a kalibrované otvory, přes které, v závislosti na poloze páky, vzduch přetéká z jedné části přístroje do druhé. Takto vypadá skluz a jeho zrcadlo

Kromě toho je k hydrantové klice 394 připojen takzvaný vyrovnávací zásobník (VZ) o objemu 20 litrů. Tento zásobník je zdrojem tlaku v brzdové soustavě (BS). Tlak, který je nastaven v vyrovnávacím zásobníku, bude udržován vyrovnávací částí hydrantové klice a v brzdové soustavě (kromě pozic I, III a VI páky).

Tlaky v vyrovnávacím zásobníku a brzdové soustavě se zobrazují na kontrolních manometrech umístěných na přístrojové desce, obvykle vedle hydrantové klice. Často se používá dvoustřelkový manometr, například tento

Červená střela ukazuje tlak v brzdové soustavě, černá — v vyrovnávacím zásobníku


Takže, když kruh stojí v vlakové poloze, v vyrovnávacím zásobníku se nastavuje a udržuje takzvané nabíjecí tlak. Pro motorové vozidlové soupravy a osobní vlaky s lokomotivní tahem je jeho hodnota obvykle 0,48 — 0,50 MPa, pro nákladní vlaky 0,50 — 0,52 MPa. Nejčastěji je to však 0,50 MPa, stejné tlak se používá na „Sapsanu“ a „Lastočke“.

Za zařízení, která podporují tlak v UR, patří reduktor a stabilizátor ventilu, které pracují zcela nezávisle na sobě. Co dělá stabilizátor? Nepřetržitě vypouští vzduch z vyrovnávací nádrže skrze kalibrovaný otvor o průměru 0,45 mm, který je umístěn v jeho těle. Tato činnost probíhá neustále, bez přerušení na okamžik. Vypouštění vzduchu skrze stabilizátor probíhá striktně stálým tempem, které je udržováno škrticím ventilem uvnitř stabilizátoru — čím nižší bude tlak v vyrovnávací nádrži, tím více se škrticí ventil otevře. Toto tempo je mnohem nižší než tempo služebního brzdění a může být regulováno otáčením regulačního válce na těle stabilizátoru. To se provádí k odstranění přetlakového (tj. překračujícího nabíjecí) tlaku.

Pokud vzduch z vyrovnávací nádrže neustále uniká skrze stabilizátor, nakonec nezůstane žádný vzduch? Odlétal by, ale tomu brání reduktor. Při poklesu tlaku v UR pod nabíjecí úroveň se v reduktoru otevírá výživový ventil, který spojuje vyrovnávací nádrž s přívodními potrubími, čímž doplňuje zásobu vzduchu. Tak je v vyrovnávací nádrži, při II. poloze ventilu, neustále udržován tlak 0,5 MPa.

Nejlépe je tento proces ilustrován následující schématem

Pohyb ventilu strojvedoucího v II. (vlakové) poloze: GR — hlavní nádrž; TM — brzdová trubka; UR — vyrovnávací nádrž; At — atmosféra


A jak to je s brzdovou trubkou? Tlak v ní je udržován na úrovni tlaku v vyrovnávací nádrži pomocí vyrovnávací části ventilu, která se skládá z vyrovnávacího pístu (ve středu schématu), výživového a vypouštěcího ventilu, ovládaných pístem. Prostor nad pístem je spojen s vyrovnávací nádrží (žlutá oblast) a pod pístem — s brzdovou trubkou (červená oblast). Při zvýšení tlaku v UR píst klesá dolů, spojující brzdovou trubku s přívodní, což způsobuje zvýšení tlaku v ní, dokud tlak v TM a tlak v UR nebudou stejné.

Při poklesu tlaku v vyrovnávací nádrži se píst pohybuje nahoru a otvírá výstupní ventil, přes který vzduch z brzdové soustavy uniká do atmosféry, dokud se opět nevyrovnají tlaky nad a pod pístem.

Tímto způsobem je v jízdním režimu tlak v brzdové soustavě udržován na úrovni nabíjecího. To zahrnuje také napájení a úniky, protože, jak stále zdůrazňuji, jsou v něm jednoznačně a vždy přítomné netěsnosti. Stejný tlak se udržuje i v rezervních nádržích vagónů a lokomotivy, rovněž s ohledem na úniky.

Aby byly brzdy uvedeny do činnosti, strojvedoucí nastaví páku ventilu do polohy V – brzdění služebním tempem. Při tom dojde k uvolnění vzduchu z vyrovnávací nádrže přes kalibrovaný otvor, který zajišťuje tempo poklesu tlaku 0,01 – 0,04 MPa za sekundu. Proces kontroluje strojvedoucí podle manometru na vyrovnávací nádrži. Dokud je páka ventilu v poloze V, vzduch vychází z vyrovnávací nádrže. Dá se do pohybu vyrovnávací píst, který se zvedá a otvírá výstupní ventil, a snižuje tlak v brzdové soustavě.

Aby se zastavil proces uvolňování vzduchu z vyrovnávací nádrže, strojvedoucí nastaví páku ventilu do polohy uzavření – III nebo IV. Proces uvolňování vzduchu z vyrovnávací nádrže, a tím i z brzdové soustavy, se přeruší. Tak se provádí fáze služebního brzdění. Při nedostatečné účinnosti brzd se provede další fáze, k tomu se páka ventilu strojvedoucího opět přepne do polohy V.

Při standardním, služebním Při brzdění maximální hloubka podtlaku brzdové soustavy nesmí překročit 0,15 MPa. Proč? Za prvé, není smysluplné zvyšovat podtlak – kvůli poměru objemů zásobníku a brzdového válce (BV) v vagónech se v BV nezíská tlak vyšší než 0,4 MPa. A úroveň podtlaku 0,15 MPa právě odpovídá tlaku 0,4 MPa v brzdových válcích. Za druhé, čerpat hlouběji je prostě nebezpečné – při nízkém tlaku v brzdové soustavě se prodlužuje doba nabíjení zásobníků při uvolnění brzd, neboť se nabíjejí právě z brzdové soustavy. To znamená, že takové kroky mohou vyústit v vyčerpání brzd.

Zvídavý čtenář se zeptá – čím se liší překryvy v polohách III a IV?

Ve IV poloze ovládací ventil zakrývá všechny otvory ve zrcadle. Reduktor nečerpal z vyrovnávacího zásobníku a tlak v něm zůstává poměrně stabilní, protože úniky z VZ jsou minimální. Vyrovnávací píst přitom stále pracuje, doplňuje úniky z brzdové soustavy a udržuje v ní ten tlak, který se ustálil v vyrovnávacím zásobníku po posledním brzdění. Proto se tato poloha nazývá „překryv s doplňováním úniků z brzdové soustavy“.

V poloze III ovládací ventil spojuje prostory nad a pod vyrovnávacím pístem, což blokuje činnost vyrovnávacího orgánu – tlak v obou prostorech klesá současně rychlostí úniku. Doplňování této únikové ztráty vyrovnávacím orgánem se neprovádí. Proto se poloha III ventilu nazývá „překryv bez doplňování úniků z brzdové soustavy“.

Proč existují takové dvě polohy a jaký překryv používá strojvůdce? Obojí, v závislosti na situaci a druhu služby lokomotivy.

Při řízení osobních brzd, podle pokynů, je strojvůdce povinen nastavit ventil do polohy III (překryv bez doplňování) v následujících případech:

• Při jízdě pod zakazujícím signálem
• Při řízení EPB po prvním stupni regulačního brzdění
• Při jízdě po strmém sjezdu nebo do slepé uličky

Ve všech těchto situacích je nepřijatelné uvolnění brzd bez varování. Jak k tomu může dojít? Velmi jednoduše – cestovní vzduchové rozdělovací zařízení funguje na základě rozdílu dvou tlaků – v brzdové soustavě a záložní nádrži. Při zvýšení tlaku v brzdové soustavě dojde k úplnému uvolnění brzd.

A teď si představme, že jsme zastavili a přepnuli na pozici IV, kdy ventil dodává úniky z brzdové soustavy. A v tu chvíli nějaký idiot v přísném oddělení lehce otevře a pak zavře nouzový ventil – škádlí nás. Ventil strojvedoucího odstraňuje tento únik, což vede ke zvýšení tlaku v brzdové soustavě, a citlivé cestovní vzduchové rozdělovací zařízení poskytuje úplné uvolnění.

Na nákladních vozidlech se převážně používá pozice IV – nákladové vzduchové rozdělovací zařízení není tak citlivé na zvýšení tlaku v brzdové soustavě a má výraznější uvolnění. Na pozici III se přepíná pouze v případě podezření na nepřijatelné úniky v brzdové soustavě.

A jak dochází k uvolnění brzd? Pro úplné uvolnění se páka ventilu strojvedoucího nastaví na pozici I – uvolnění a nabíjení. Při tom jsou jak kompenzační nádrž, tak brzdová soustava přímo spojeny s napájecí soustavou. Naplnění kompenzační nádrže probíhá přes kalibrovaný otvor, rychlým, ale dostatečně umírněným tempem, které umožňuje kontrolovat tlak na manometru. Naplnění brzdové soustavy probíhá širším kanálem, takže tlak tam okamžitě stoupá na 0,7 – 0,9 MPa (v závislosti na délce vlaku) a drží se do té doby, než se páka ventilu přepne na druhé nastavení. Proč je tomu tak?

Toto se dělá, aby se do brzdové soustavy vhání velké množství vzduchu, což rychle zvyšuje tlak, což umožňuje, aby uvolňovací vlna zaručeně dosáhla posledního vozu. Tento efekt se nazývá impulsivní nadměrné nabíjení. Umožňuje to zrychlení samotného uvolnění, stejně jako rychlejší nabíjení záložních nádrží po celém vlaku.

Naplnění vyrovnávací nádrže zadaným tempem umožňuje řídit proces uvolnění. Jakmile se dosáhne tlaku v nádrži na nabíjecím (u osobních vlaků) nebo s určitým zvýšením v závislosti na délce vlakového soupravy (u nákladních vlaků), umístí se rukojeť kohoutu strojvedoucího do II vlakové polohy. Stabilizátor eliminuje přeplnění vyrovnávací nádrže a vyrovnávací píst poměrně rychle srovná tlak v brzdové soustavě s tlakem v vyrovnávací nádrži. Takto vypadá proces úplného uvolnění brzd do nabíjecího tlaku z pohledu strojvedoucího.

Krokové uvolnění se v případě řízení EP a na nákladních vlacích při horském režimu práce vzduchového rozdělovacího systému provádí umístěním rukojeti kohoutu do II vlakové polohy s následným přepnutím do překrytí.

Jak probíhá řízení elektropneumatické brzdy? EPB se ovládají ze stejného kohoutu strojvedoucího, pouze 395., který je vybaven řídicím systémem EPB. V této „nádobě“, která se nasazuje na hřídel rukojeti, se nacházejí kontakty, které prostřednictvím řídicího bloku ovládají dodávku kladného nebo záporného potenciálu ve vůči kolejnicím do vodiče EPB a také tento potenciál odstraňují pro uvolnění brzd.

Při zapnutém EP se brzdění provádí umístěním kohoutu strojvedoucího do polohy Va – brzdění zpomaleným tempem. Při tom dochází k plnění brzdových válců přímo z elektrického vzduchového rozdělovacího systému tempem 0,1 MPa za sekundu. Kontrola procesu se provádí podle manometru tlaku v brzdových válcích. V tomto případě dochází k vyprazdňování vyrovnávací nádrže, ale poměrně pomalu.

Uvolnění EPB může probíhat jak krokově, umístěním kohoutu do polohy II, tak i zcela, přepnutím do I polohy a zvýšením tlaku v VNB o 0,02 MPa nad úroveň nabíjecího tlaku. Přibližně tak to vše vypadá z pohledu strojvedoucího.

Jak se provádí nouzové brzdění? Když je páka řídícího kohoutu nastavena na VI polohu, ventil kohoutu širokým kanálem otevírá brzdovou šňůru do atmosféry. Tlak klesá z nabitého na nulu během 3-4 sekund. Tlak v vyrovnávacím zásobníku sice také klesá, ale pomaleji. Vznikají zrychlovače nouzového brzdění, každý ventil otevírá brzdovou šňůru do atmosféry. Pod koly létají jiskry, kola se smekají, navzdory tomu, že pod ně bylo nasypáno písku...

Za každé takové „hodit do šestého“ je strojvedoucí podroben vyšetřování v depu – zda byly jeho činy v souladu s nařízeními Předpisu pro ovládání brzd a Pravidly technické obsluhy drážních vozidel, a také s řadou místních pokynů. Nemluvě o stresu, který při „hodu do šestého“ zažívá.

Proto, pokud vstoupíte na koleje, projedete pod zavírající se závorou na přejezdu autem, pamatujte, že za vaši chybu, hloupost, rozmar a bravado nese odpovědnost živý člověk, strojvedoucí vlaku. A ti lidé, kteří pak budou muset sbírat střeva z os kolových párů, odstraňovat useknuté hlavy z trakčních převodníků...

Nehodlám nikoho strašit, ale je to pravda – pravda napsaná krví a obrovským majetkovým poškozením. Proto brzdové systémy vlaků nejsou tak jednoduché, jak by se mohlo zdát.

Výsledek

Práci pomocného brzdového kohoutu v tomto článku nebudu rozebírat. Z dvou důvodů. Zaprvé, tento článek je přeplněn terminologií a suchou inženýrskou technikou a sotva se vejde do rámce populárně-vědeckého článku. Zadruhé, rozebrání práce KVT vyžaduje zapojení popisu nuancí pneumatického schématu brzd lokomotivy, a to je téma na samostatný rozhovor.

Doufám, že jsem touto článkem vzbudil v čtenářích pověrčivý děs… ne, ne, samozřejmě si dělám legraci. Bez vtipů si však myslím, že je jasné, že brzdové systémy vlaků jsou komplexem vzájemně provázaných a mimořádně složitých zařízení, jejichž konstrukce je zaměřena na operativní a bezpečné řízení drážních vozidel. Kromě toho velmi doufám, že jsem odradil od zesměšňování lokomotivního týmu hrou s nouzovým brzděním. Aspoň u někoho...

V komentářích mě žádají, abych se podělil o "Sapsan". Bude "Sapsan", a bude to samostatný, kvalitní a obsáhlý článek s velmi podrobnými informacemi. Tento elektrický vlak mi dal krátké, ale velmi kreativní období v životě, takže o něm chci opravdu vyprávět a určitě splním svůj slib.

Chci vyjádřit svou vděčnost těmto lidem a organizacím:

1. Romanu Birjukovovi (Romych RŽDUZ) za fotomateriál o kabině EP20
2. Webu www.pomogala.ru — za schémata, která byla převzata z jejich zdrojů
3. Ještě jednou Romanu Birjukovovi a Sergeji Avdoninovi za konzultace k jemným detailům fungování brzd

Těším se na další setkání, milí přátelé!

Zdroj: habr.com