Jeg kan se, at , den historiske del af min fortælling blev godt modtaget af publikum, så det ville ikke være forkert at fortsætte.
Højhastighedstog, som TGV, bruger ikke længere pneumatiske bremser.
I dag skal vi tale om nutiden, specifikt om hvilke metoder der anvendes til at skabe bremse-systemer til rullende materiel i det 21. århundrede, som om lidt fylder tre årtier.
1. Klassifikation af bremser i rullende materiel
Ud fra den fysiske princip for bremsekraft kan alle jernbanebremser opdeles i to hovedtyper: friktionsbremser, der benytter gnidningen, og dynamiske, der anvender trækkraft til at generere bremsemoment.
Friktionsbremser inkluderer bremser med klodser af alle konstruktioner, herunder skivebremser, samt magnetisk bremse, der anvendes i højhastighedstransport, primært i Vesteuropa. På spor med bredde 1520 mm blev denne type bremse anvendt udelukkende på elektrisk tog ER200. Hvad angår 'Sapsan', har RŽD fraveget brugen af magnetbremse på dette tog, selvom prototypen af dette elektriske tog, den tyske ICE3, er udstyret med sådanne bremser.
Togvogn fra ICE3 med magnetisk bremse
Togvogn fra 'Sapsan'
Til de dynamiske, eller rettere sagt elektrodynamiske bremser hører alle bremser, hvis funktion er baseret på at overføre trækkraftens elektriske motorer til generatorfunktion (genanvendelses og reostatisk bremse), samt bremsning ved modkobling.
Med regenerativ og modstandbremse er alt forholdsvist klart – motorerne omstilles på en eller anden måde til generatorfunktion. I tilfælde af regenerering afleverer de energi til kontaktledningen, mens energien, der produceres med modstand, forbruges på specielle modstande. Begge typer bremser anvendes både på tog med locomotive træk og på elektriske multipleks tog, hvor den elektrodynamiske bremse fungerer som hovedbremse på grund af det store antal trækkende elmotorer, der er fordelt over hele toget. Den eneste ulempe ved elektrodynamisk bremsning (EDB) er, at det ikke er muligt at sikre en fuldstændig standsning. Når EDBs effektivitet falder, udføres der automatisk en substitution med en pneumatisk friktionsbremse.
Hvad angår bremsen gennem modkobling, så muliggør den standsning til fuldstændig stop, da den involverer tilbageskud af trækmotoren under kørsel. Men denne tilstand er i de fleste tilfælde en nødsituation – dens normale anvendelse kan forårsage skader på det træk-mekaniske system. For eksempel, i tilfælde af en kollektor motor, når polariteten af den påførte spænding ændres, bliver den mod-EMF, der opstår i den roterende motor, ikke fratrukket den tilførte spænding, men derimod lagt til – hjulene fortsætter med at dreje i samme retning som i træktilstand! Dette fører til en eksponentiel stigning i strømmen, og det bedste, der kan ske, er, at de elektriske beskyttelsesenheder aktiveres.
Af denne grund træffes der alle foranstaltninger på lokomotiver og elektriske tog for at forhindre tilbageskud af motorer under kørsel. Den reverserbare håndtag blokeres mekanisk, når førerens kontroller er i kørepositioner. Og på de samme „Sapsan“ og „Lastochka“ vil en drejning af den reverserbare kontakt ved en hastighed over 5 km/t resultere i omgående nødbremsning.
Dog anvender nogle indenlandske lokomotiver, såsom elektrisk lokomotiv VL65, reversibel bremsning som en normal tilstand ved lave hastigheder.
Reversibel bremsning er en normal, kontrolsystemet understøttet bremsestatus på elektrisk lokomotiv VL65.
Det skal siges, at på trods af den høje effektivitet af elektrisk dynamisk bremsning, er enhver tog altid, jeg understreger — altid udstyret med en automatisk pneumatiske bremsesystem, som aktiveres ved at frigive luft fra bremsesystemet. Både i Rusland og i hele verden står de gamle gode båndfriktion bremsesystemer vagt for sikkerheden i trafik.
Baseret på deres funktionelle formål opdeles friktionsbremser i
- Standbremser, manuelle eller automatiske
- Togbremser — pneumatiske (PT) eller elektromagnetiske (EPT) bremsesystemer, der installeres på hver enhed af rullende materiel i toget og styres centraliseret fra førerens kabine.
- Lokomotivbremser — pneumatiske direkte bremser, der er beregnet til at stoppe lokomotivet uden at stoppe togene. De styres separat fra togbremserne.
2. Standbremsen
Den manuelle bremse med mekanisk betjening er ikke forsvundet fra rullende materiel; den findes både på lokomotiver og på vogne — den har blot ændret funktion lidt og er blevet en standbremse, der forhindrer uønsket bevægelse af rullende materiel i tilfælde af luftudslip fra dets pneumatiske system. Det røde hjul, der ligner et skibsstyr, er betjeningen af den manuelle bremse, en af dens mulige udførelser.
Håndtaget til den manuelle standbremse i førerhuset på el-lokomotiv VЛ60пк
Manuel bremse i passagervognenes korridor
Manuel bremse på en moderne godsvogn
Den manuelle bremse med mekanisk betjening presser de samme klodser mod hjulene, som bruges til normal bremsning.
På moderne rullende materiel, særligt på elektriske tog EВС1/EВС2 "Sapsan", ES1 "Lastochka", samt på el-lokomotivet EП20, er standbremse automatisk, og presningen af klodserne mod bremseskiverne udføres af fjederenergiakkumulatorerEn del af kædetransmissionsmekanismerne, der holder bremseklodserne mod bremse- skiverne, er udstyret med kraftige fjeder, så kraftige at frigivelsen udføres ved hjælp af en pneumatiske aktuator med et tryk på 0,5 MPa. I dette tilfælde modvirker den pneumatiske aktuator fjederne, der holder klodserne. Betjeningen af denne parkeringsbremse udføres med knapperne på førerens kontrolpanel.
Kontrolknapperne til parkeringsfjedertromlen (SFT) på elektrisk tog ES1 «Lastochka»
Konstruktionen af denne bremse ligner den, der bruges i kraftige lastbiler. Men som hovedbremse i tog er et sådant system alt for uegnet, men hvorfor vil jeg detaljere efter fortællingen om arbejdet med togets pneumatiske bremser.
3. Pneumatiske bremser af lastbiltype
Hver godsvogn er udstyret med følgende kompleks af bremseudstyr
Bremseudstyret på godsvognen: 1 — bremseforbindelses slange; 2 — slutventil; 3 — stopventil; 5 — støvopsamler; 6, 7, 9 — moduler af luftfordeleren nr. 483; 8 — adskillelsesventil; VP — luftfordeler; TM — bremseledning; ZR — reservebeholder; TC — bremsecylinder; AR — godsaftagning
Bremseledningen (TM) — er en rør med en diameter på 1,25", der strækker sig langs hele vognen og er udstyret med slutventiler, til at adskille bremseledningen ved adskillelsen af vognen før opkobling af de fleksible forbindelsesslanger. I bremseledningen opretholdes der i normal drift det såkaldte ladetryk med et niveau på 0,50 — 0,54 MPa, så afkobling af slangerne uden at lukke slutventilerne er en tvivlsom opgave, der bogstaveligt kan berøve dig dit hoved.
Luftreservet, der direkte leveres til bremsecylindrene, opbevares i reservoiret (ZR) med en kapacitet, der i de fleste tilfælde er 78 liter. Trykket i reservebeholderen er præcist lig med trykket i bremseledningen. Men det er ikke 0,50 — 0,54 MPa. Årsagen er, at dette tryk vil være i bremseledningen på lokomotivet. Jo længere væk fra lokomotivet, desto lavere bliver trykket i bremseledningen, fordi der uundgåeligt er lækager, der fører til luftlækage. Så trykket i bremseledningen i den sidste vogn i toget vil være lidt lavere end i den opladende.
Bremsecylinder, og på de fleste vogne er der én, der, når den fyldes fra reservebeholderen, via det bremsemæssige leddelses system trykker alle de tilgængelige klodser mod hjulene. Volumen af bremsecylinderen er omkring 8 liter, så ved fuld bremsning etableres et tryk på højst 0,4 MPa. Trykket i reservebeholderen falder til det samme niveau.
Den vigtigste "aktør" i dette system er fordeler. Denne enhed reagerer på ændringer i trykket i bremseledningen ved at udføre forskellige operationer afhængig af retningen og hastigheden af denne tryks ændring.
Ved trykfald i bremseledningen sker bremsning. Men ikke ved enhver tryksænkning — trykfaldet skal ske med en bestemt hastighed, kaldet hastigheden for betjeningens bremsning. Denne hastighed sikres af maskinførerens ventil i lokomotivets kabine og ligger mellem 0,01 og 0,04 MPa pr. sekund. Ved en hastighed mindre end dette sker der ingen bremsning. Dette er gjort for at sikre, at bremserne ikke aktiveres ved normative lækager i bremseledningen, og heller ikke aktiveres ved afladning af overskydende tryk, som vi vil tale om senere.
Ved aktiveringen af fordelerens bremsningsfunktion udfører den en ekstra afladning af bremseledningen i betjeningshastighed på 0,05 MPa. Dette gøres for at sikre en stabil reduktion af trykket over hele længden af toget. Hvis der ikke udføres en ekstra afladning, kan de sidste vogne i et langt tog i princippet slet ikke bremse. Den ekstra afladning af bremseledningen udføres af alle moderne fordelere, herunder også dem til passagerer.
Når der sker en bremsning, frakobler luftfordeleren reservebeholderen fra bremsesystemet og tilkobler den til bremsecylinderen. Bremsecylinderen fyldes. Dette sker i præcis den tid, det tager for trykket at falde i bremsesystemet. Når trykfaldet i bremsesystemet stopper, stopper fyldningen af bremsecylinderen. overskud. Det tryk, der opnås i bremsecylinderen, afhænger af to faktorer:
- dybden af afladningen af bremsesystemet, det vil sige størrelsen af trykfaldet i forhold til
- arbejdsmetoden for luftfordeleren.
Lastluftfordeleren har tre driftsformer: lastet (L), mellem (M) og tom (T). Disse tilstande adskiller sig ved det maksimale tryk, der opnås i bremsecylindre. Skiftet mellem tilstandene foretages manuelt ved at dreje en særlig kontrolknap.
For at opsummere, så ser afhængigheden af trykket i bremsecylinderen fra dybden af afladningen af bremsesystemet ved 483-luftfordeleren under forskellige tilstande således ud:
En ulempe ved at bruge en tilstandskontakt er, at personalet i vognparken skal gå hele længden af toget, kravle under hver vogn og skifte tilstandskontakten til den nødvendige position. Ifølge rygter fra driften gøres dette langt fra altid. Overfyldning af bremsecylindrene på en tom vogn kan føre til skli, nedsættelse af bremseeffektiviteten og skader på hjulparrene. For at løse dette problem anvendes der på godsvogne mellem luftfordeleren og bremsecylinderen det såkaldte autotilstand (AT), som mekanisk bestemmer vognens vægt og glat regulerer det maksimale tryk i bremsecylinderen. Hvis vognen er udstyret med autotilstand, indstilles tilstandskontakten på luftfordeleren til 'lastet'.
Nedsænkningen udføres normalt trinvist. Den minimale afladningsgrad for bremselinjen for VR483 vil være 0,06 — 0,08 MPa. I bremsesylindrene er der så et tryk på 0,1 MPa. I denne situation sætter maskinføreren kranen i lukkeposition, hvor trykket i bremselinjen bevares i den værdi, der blev indstillet efter bremsningen. Hvis bremsens effektivitetsgrad ikke er tilstrækkelig fra et trin, udføres det næste trin. Her er det ligegyldigt for luftfordeleren, med hvilken hastighed afladningen sker — ved trykfald sker fyldningen af bremsesylindrene proportionalt med faldet i trykket.
Den fulde frigivelse af bremsen (fuld tømning af bremsesylindrene på hele toget) udføres ved at hæve trykket i bremselinjen over opladningstrykket. Desuden udføres der på godstog en væsentlig overskridelse af trykket i bremselinjen over opladningstrykket, så trykbølgen når de aller sidste vogne. Den fulde frigivelse af bremsen på et godstog er en langvarig proces og kan tage op til et minut.
VR483 har to tilstande for frigivelse: plan og bjerg. I den planmæssige tilstand sker der en fuldstændig, trinløs frigivelse ved at hæve trykket i bremselinjen. I bjergtilstand er der mulighed for en trinvis frigivelse af bremsen, hvilket er ikke en fuldstændig tømning af bremsesylindrene. Denne tilstand anvendes ved kørsel over en kompleks profil med store hældninger.
Luftfordeleren 483 er en meget interessant enhed. En detaljeret gennemgang af dens opbygning og funktion er emnet for en separat stor artikel. Her har vi dog kun set på de generelle arbejdsprincipper for godsbremser.
3. Pneumatiske bremser af passagertype
Bremsesystemet for passagervognen: 1 — forbindelsesslange; 2 — endekran; 3, 5 — forbindelsesbokse til den elektrisk-pneumatiske bremseledning; 4 — stopbremse; 6 — rør med elektrisk ledning til den elektrisk-pneumatiske bremse; 7 — isoleret ophæng af forbindelsesslangen; 8 — støvopsamler; 9 — afgang til luftfordeleren; 10 — frakoblingskran; 11 — arbejdsrum for elektrisk luftfordeler; TM — bremseslange; VR — luftfordeler; EVR — elektrisk luftfordeler; TC — bremsecylinder; ZR — reservebeholder
Det bemærkes straks, at der er mere udstyr, fra at der er hele tre stopbremser (én i hver entre og én i konduktørvogn) til, at indenlandske passagervogne er udstyret med både pneumatiske og elektrisk-pneumatiske bremser (EPB).
Den opmærksomme læser vil straks bemærke den største ulempe ved pneumatiske bremser — den endelige udbredelseshastighed for bremseimpulsen, som er begrænset til lysets hastighed. I praksis er denne hastighed dog lavere og ligger på 280 m/s ved normal og 300 m/s ved nødbremsning. Desuden afhænger denne hastighed meget af lufttemperaturen, og om vinteren er den for eksempel lavere. Derfor er uregelmæssigheden i bremsernes virkninger en evig følgesvend af pneumatiske bremser.
Uregelmæssigheder i bremseaktiveringen fører til to ting — betydelige længdeændringer i toget samt en forlængelse af bremselængden. Det første er ikke så karakteristisk for passagertog, selvom gyngeværkene til te og andre drikkevarer på bordet i kupeen ikke vil glæde nogen. Forlængelsen af bremselængden er derimod et alvorligt problem, især i passagertransport.
Desuden er den indenlandske passagerventilationsanordning — både den gamle type nr. 292 og den nye type nr. 242 (hvilke, for at sige det mildt, bliver mere og mere almindelige i passagervognsparken) — begge disse apparater er direkte efterkommere af den såkaldte tripleventil fra Westinghouse og fungerer på forskellen mellem to tryk — i bremsesystemet og i den reservebeholder. De adskiller sig fra den tripleventil ved at have en overløbsfunktion, hvilket vil sige muligheden for trinvis bremsning; tilstedeværelsen af yderligere afladning af bremsesystemet ved bremsning; og inkorporeringen af en hastighedsaccelerator til nødbremsning. Disse ventilationsanordninger giver ikke trinvis frigivelse — de frigiver straks helt, så snart trykket i bremsesystemet overstiger trykket i reservebeholderen, som er opstået der efter bremsningen. Trinvis frigivelse er meget nyttig ved reguleringsbremsninger for præcis stop ved boarding platformen.
Begge problemer — ujævn bremsning og mangel på trinvis frigivelse — i 1520 mm-sporet løses ved at installere en ventilationsanordning med elektrisk styring på vognene — elektrisk air distribution (EAD), type nr. 305.
Den indenlandske EPT — elektrisk pneumatisk bremse — er direkte handlende, ikke-automatiske. På passagertog med lokomotivtræk fungerer EPT efter to-leder-skemaet.
Den strukturelle skitse for to-leder EPT: 1 — styreenhed på førerens kontrolventil; 2 — batteri; 3 — statisk strømforsyningsomformer; 4 — kontrolpanel med indikatorlamper; 5 — kontrolenhed; 6 — terminalblok; 7 — forbindelseshoveder på slangerne; 8 — isoleret ophæng; 9 — halvledereventil; 10 — afladnings elektromagnetisk ventil; 11 — bremsende elektromagnetisk ventil.
To ledninger strækker sig langs hele tog: nr. 1 og nr. 2 i figuren. På det sidste vogn er disse ledninger elektrisk forbundet med hinanden, og der ledes vekselstrøm ved en frekvens på 625 Hz gennem den resulterende løkke. Dette gøres for at kontrollere linjens integritet for EPT. Ved brud på ledningen brydes vekselstrømskredsløbet, og føreren får et signal i form af slukning af kontrollampen „O“ (frigivelse) i kabinen.
Styringen foregår med jævnstrøm af forskellig polaritet. I denne sammenhæng fungerer skinnerne som ledningen med nulpotentiale. Når der påføres positiv spænding (i forhold til skinnerne) på EPT-lederen, aktiveres begge elektromagnetiske ventiler, der er installeret i luftfordeleren: udløbsventilen (OV) og bremsventilen (TV). Den første isolerer arbejdskammeret (RK) i luftfordeleren fra atmosfæren, mens den anden fylder det med luft fra reservebeholderen. Derefter træder det trykrelæ, der er installeret i EWR, ind i billedet, som arbejder baseret på trykforskellen mellem arbejdskammeret og brems cylinderen. Når trykket i RK overstiger trykket i TC, fyldes den sidste med luft fra reservebeholderen, indtil det tryk, der er opnået i arbejdskammeret, er nået.
Når der påføres negativt potentiale på ledningen, slukkes bremsventilen, da strømmen til den afskæres af en diode. Kun udløbsventilen forbliver aktiv, hvilket opretholder trykket i arbejdskammeret. Således realiseres overlåsningspositionen.
Ved fjernelse af spænding mister udløbsventilen strømforsyningen og åbner arbejdskammeret mod atmosfæren. Når trykket i arbejdskammeret falder, frigiver trykrelæet luft fra brems cylindrene. Hvis man efter en kort pause igen sætter førerens ventil i overlåsningsposition, stopper faldet i trykket i arbejdskammeret, og udledningen af luft fra brems cylinderen stopper. På denne måde kan man opnå muligheden for trinvis løft af bremsen.
Hvad sker der ved afbrud af ledningen? Rigtigt — EPT vil løsne. Derfor er denne bremse (på indenlandsk rullende materiell) ikke automatisk. Hvis EPT svigter, har føreren mulighed for at skifte til pneumatisk bremsestyring.
EPT adskiller sig ved at fylde og tømme bremsecylindrene samtidig i hele toget. Hastigheden for fyldning og tømning er ret høj — 0,1 MPa per sekund. EPT er en ubegribelig bremsen, da luftfordeleren under normal drift er i frigivelsesmodus og forsynes med reservebeholdere fra brakeledningen, som igen forsynes af lokomotivføreren fra hovedbeholdere. Derfor kan EPT bremses med enhver frekvens, der er nødvendig for effektiv bremsekontrol. Muligheden for trinvis frigivelse giver mulighed for meget præcis og glidende hastighedskontrol af toget.
Pneumatisk bremsestyring for passagertog adskiller sig ikke meget fra godstogets bremse. Der er forskelle i styringsteknikkerne, for eksempel udføres frigivelsen af den pneumatiske bremse til ladetrykket uden overtryk. Generelt medfører overdrevne forhøjelser af trykket i bremsesystemet for passagertog ubehagelige situationer, så ved fuld frigivelse af EPT overstiger trykket i TB højst 0,02 MPa over det fastsatte ladetryk.
Den minimale dybde af tryktømning i TB ved bremsning med passagerbremsen er 0,04 — 0,05 MPa, mens der i bremsecylindrene skabes et tryk på 0,1 — 0,15 MPa. Det maksimale tryk i bremsecylinderen for passagervognen er begrænset af reservetankens volumen og overstiger normalt ikke 0,4 MPa.
Konklusion
Nu vil jeg henvende mig til nogle kommentatorer, som er overraskede (og efter min mening endda rasende, men det vil jeg ikke hævde) over kompleksiteten af togbremsen. I kommentarerne foreslås det at anvende en bilmodel med energilagrere. Det er klart, at mange problemer er mere synlige og deres løsninger mere åbenlyse fra sofaen eller kontorstolen gennem browservinduet, men jeg tillader mig at bemærke, at de fleste tekniske løsninger, som træffes i den virkelige verden, har en klar begrundelse.
Som nævnt, er hovedproblemet med luftbremserne i tog det endelige hastighedsforløb af trykfaldet i den lange (op til 1,5 km i et tog med 100 vogne) bremseledningsrør - bremsebølgen. For at fremskynde denne bremsebølge kræves der en ekstra udledning fra luftfordeleren. Uden luftfordeler vil der ikke være nogen ekstra udledning. Det vil sige, at bremserne på energiakkumulatorer tydeligt vil udføre dårligere, når det kommer til ensartethed i aktiveringen, hvilket bringer os tilbage til Westinghouse-tiden. Et godstog er ikke en godstransportør; her gælder der andre skalaer, og derfor andre bremseprincipper. Jeg er sikker på, at dette ikke er tilfældigt, og retningen for den globale bremseforskning er ikke uden betydning i den udvikling, der har ført os til sådanne konstruktioner. Punkt.
Denne artikel er en slags oversigt over de eksisterende bremse systemer på moderne rullende materiel. I de kommende artikler i denne serie vil jeg fokusere mere detaljeret på hver af dem. Vi vil lære, hvilke enheder der bruges til at styre bremserne, og hvordan luftfordelere fungerer. Vi vil se nærmere på spørgsmål om regenerativ og reostatisk bremsning. Og naturligvis vil vi også se på bremserne til højhastighedstransport. Vi ses igen, og tak for opmærksomheden!
P.S.: Venner! En særlig tak skal gives for de mange personlige beskeder, der henviser til fejl og trykfejl i artiklen. Ja, jeg er en synder, der ikke helt mestrer det russiske sprog og roder med tasterne. Jeg har forsøgt at rette dine bemærkninger.
Kilde: habr.com
