Jeg kan se, at først, offentligheden kunne lide den historiske del af min historie, og derfor er det ikke synd at fortsætte.

Højhastighedstog som TGV er ikke længere afhængige af luftbremsning

I dag vil vi tale om modernitet, nemlig hvilke tilgange til at skabe bremsesystemer til rullende materiel, der bruges i det XNUMX. århundrede, som bogstaveligt talt går ind i sit tredje årti på kun en måned.

1. Klassificering af rullende materielbremser

Baseret på det fysiske princip om at skabe bremsekraft kan alle jernbanebremser opdeles i to hovedtyper: friktion, ved hjælp af friktionskraft, og dynamik, ved hjælp af et trækdrev til at skabe et bremsemoment.

Friktionsbremser omfatter skobremser af alle designs, inklusive skivebremser, samt magnetskinnebremse, som bruges i højhastigheds-langdistancetransport, hovedsageligt i Vesteuropa. På spor 1520 blev denne type bremse udelukkende brugt på det elektriske tog ER200. Hvad angår den samme Sapsan, nægtede russiske jernbaner at bruge en magnetskinnebremse på den, selvom prototypen på dette elektriske tog, den tyske ICE3, er udstyret med en sådan bremse.

ICE3 togbogie med magnetskinnebremse

Sapsan togvogn

Til dynamisk, eller rettere elektrodynamiske bremser omfatter alle bremser, hvis handling er baseret på overførsel af trækmotorer til generatortilstand (regenererende и reostatbremse), samt bremsning modstand

Med regenerative og rheostatiske bremser er alt relativt klart - motorerne skiftes til generatortilstand på den ene eller anden måde, og i tilfælde af rekreation frigiver de energi til kontaktnettet, og i tilfælde af en rheostat er den genererede energi brændt på specielle modstande. Begge bremser bruges både på tog med lokomotivtræk og på rullende materiel med flere enheder, hvor den elektrodynamiske bremse er den primære driftsbremse, på grund af det store antal trækmotorer fordelt over hele toget. Den eneste ulempe ved elektrodynamisk bremsning (EDB) er umuligheden af ​​at bremse helt op. Når effektiviteten af ​​EDT falder, erstattes den automatisk af en pneumatisk friktionsbremse.

Hvad angår modbremsning, giver den bremsning til et fuldstændigt stop, da den består i at vende trækmotoren, mens den bevæger sig. Imidlertid er denne tilstand i de fleste tilfælde en nødtilstand - dens normale brug er fyldt med skader på traktionsdrevet. Hvis vi for eksempel tager en kommutatormotor, så når polariteten af ​​den tilførte spænding ændres, trækkes den tilbage-EMF, der opstår i den roterende motor, ikke fra forsyningsspændingen, men lægges til den - hjulene både roterede og drej i samme retning som i træktilstand! Dette fører til en lavinelignende strømstigning, og det bedste, der kan ske, er, at de elektriske beskyttelsesanordninger fungerer.

Derfor træffes alle foranstaltninger på lokomotiver og elektriske tog for at forhindre, at motorer bakker, mens de kører. Vendehåndtaget låses mekanisk, når førerens styreenhed er i kørestilling. Og på de samme Sapsan- og Lastochka-køretøjer vil drejning af bakgearkontakten ved en hastighed over 5 km/t føre til øjeblikkelig nødbremse.

Nogle hjemlige lokomotiver, for eksempel VL65 elektriske lokomotiver, bruger dog omvendt bremsning som standardtilstand ved lave hastigheder.

Bakbremsning er en standardbremsetilstand leveret af styresystemet på det elektriske lokomotiv VL65

Det skal siges, at på trods af den høje effektivitet af elektrodynamisk bremsning, er ethvert tog, jeg understreger, altid udstyret med en automatisk pneumatisk bremse, det vil sige aktiveret ved at frigive luft fra bremseledningen. Både i Rusland og i hele verden står gode gamle friktionssko-bremser vagt over trafiksikkerheden.

Ifølge deres funktionelle formål er friktionstype bremser opdelt i

1. Parkering, manuel eller automatisk
2. Tog - pneumatiske (PT) eller elektro-pneumatiske (EPT) bremser, installeret på hver enhed rullende materiel på toget og styret centralt fra førerens kabine
3. Lokomotiv - pneumatiske direkte virkende bremser designet til at bremse et lokomotiv uden at bremse toget. De styres adskilt fra tog.

2. Parkeringsbremse

Den manuelle bremse med mekanisk drev er ikke forsvundet fra det rullende materiel; den er installeret på både lokomotiver og biler - den har lige ændret sin specialitet, nemlig den blev til en parkeringsbremse, hvilket gør det muligt at forhindre spontan bevægelse af rullende lager i tilfælde af, at luft slipper ud af dets pneumatiske system. Det røde hjul, der ligner et skibshjul, er et håndbremsedrev, en af ​​dens varianter.

Håndbremse-rat i kabinen på VL60pk-ellokomotivet

Håndbremse i forhallen af ​​en personbil

Håndbremse på en moderne godsvogn

Håndbremsen, ved hjælp af et mekanisk drev, presser de samme klodser mod hjulene, som bruges under normal opbremsning.

På moderne materiel, især på de elektriske tog EVS1/EVS2 "Sapsan", ES1 "Lastochka", samt på det elektriske lokomotiv EP20, er parkeringsbremsen automatisk, og klodserne presses mod bremseskiven. fjederenergiakkumulatorer. Nogle af tangmekanismerne, der presser klodserne til bremseskiverne, er udstyret med kraftige fjedre, så kraftige, at udløsningen udføres af et pneumatisk drev med et tryk på 0,5 MPa. Det pneumatiske drev modvirker i dette tilfælde fjedrene, der presser puderne. Denne parkeringsbremse styres af knapper på førerkonsollen.

Knapper til styring af parkeringsfjederbremsen (SPT) på det elektriske tog ES1 "Lastochka"

Designet af denne bremse svarer til det, der bruges på kraftige lastbiler. Men som hovedbremse på tog, sådan et system fuldstændig uegnet, og hvorfor, vil jeg forklare i detaljer efter historien om driften af ​​togluftbremser.

3. Pneumatiske bremser af lastbiltype

Hver godsvogn er udstyret med følgende sæt bremseudstyr

Bremseudstyr på en godsvogn: 1 - bremsetilslutningsslange; 2 - endeventil; 3 - stopventil; 5 - støvsamler; 6, 7, 9 — luftfordelingsmodulernes tilstand. nr. 483; 8 - afbrydelsesventil; VR - luftfordeler; TM - bremseledning; ZR - reservetank; TC - bremsecylinder; AR - cargo auto mode


Bremselinie (TM) - et rør med en diameter på 1,25" løber langs hele bilen, i enderne er det udstyret med endeventiler, for at afbryde bremseledningen ved frakobling af bilen, før de fleksible tilslutningsslanger frakobles. I bremseledningen, i normal tilstand, den såkaldte зарядное trykket er 0,50 - 0,54 MPa, så at frakoble slangerne uden at lukke endeventilerne er en tvivlsom opgave, som bogstaveligt talt kan fratage dig dit hoved.

Tilførslen af ​​luft, der tilføres direkte til bremsecylindrene, lagres i reservetank (ZR), hvis volumen i de fleste tilfælde er 78 liter. Trykket i reservebeholderen er nøjagtigt lig med trykket i bremseledningen. Men nej, det er ikke 0,50 - 0,54 MPa. Faktum er, at et sådant tryk vil være i bremseledningen på lokomotivet. Og jo længere væk fra lokomotivet, jo lavere er trykket i bremseledningen, fordi det uundgåeligt har utætheder, der fører til luftlækager. Så trykket i bremseslangen på den sidste vogn på toget vil være lidt mindre end den ladede.

Bremsecylinder, og på de fleste biler er der kun én; når den fyldes fra en reservetank, trykker den gennem en bremsegrebstransmission alle klodser på bilen til hjulene. Bremsecylinderens volumen er omkring 8 liter, så under fuld bremsning etableres et tryk på højst 0,4 MPa i den. Trykket i reservetanken falder også til samme værdi.

Den vigtigste "aktør" i dette system er luftfordeler. Denne enhed reagerer på ændringer i trykket i bremseledningen og udfører en eller anden operation afhængigt af retningen og ændringshastigheden af ​​dette tryk.

Når trykket i bremseledningen falder, opstår der opbremsning. Men ikke med noget fald i tryk - faldet i tryk skal ske med en vis hastighed, kaldet driftsbremsehastighed. Dette tempo er sikret førerens kran i lokomotivkabinen og spænder fra 0,01 til 0,04 MPa i sekundet. Når trykket falder med en langsommere hastighed, sker der ikke opbremsning. Dette gøres for at bremserne ikke fungerer i tilfælde af standardlækager fra bremseledningen, og heller ikke fungerer når overladningstrykket er elimineret, hvilket vi vil tale om senere.

Når luftfordeleren aktiveres til bremsning, udfører den en ekstra udledning af bremseledningen ved en servicehastighed på 0,05 MPa. Dette gøres for at sikre et konstant trykfald i hele togets længde. Hvis der ikke gøres yderligere afspænding, bliver de sidste vogne i et langt tog muligvis slet ikke bremset. Yderligere udledning af bremseledningen udføres alle moderne luftfordelere, inklusive passagerer.

Når bremsningen er aktiveret, afbryder luftfordeleren reservebeholderen fra bremseledningen og forbinder den med bremsecylinderen. Bremsecylinderen er ved at blive fyldt. Det sker nøjagtigt så længe trykfaldet i bremseledningen fortsætter. Når trykreduktionen i bremsevæsken stopper, stopper påfyldningen af ​​bremsecylinderen. Regimet kommer tag igen. Det indbyggede tryk i bremsecylinderen afhænger af to faktorer:

1. dybden af ​​udledning af bremseledningen, det vil sige størrelsen af ​​trykfaldet i den i forhold til opladningen
2. luftfordelerens driftstilstand

Lastluftfordeleren har tre driftstilstande: lastet (L), medium (C) og tom (E). Disse tilstande adskiller sig i det maksimale tryk, der opnås i bremsecylindrene. Skift mellem tilstande udføres manuelt ved at dreje på et specielt tilstandshåndtag.

For at opsummere ser afhængigheden af ​​trykket i bremsecylinderen på udledningsdybden af ​​bremseledningen med en 483-luftfordeler i forskellige tilstande sådan ud

Ulempen ved at bruge en tilstandsomskifter er, at biloperatøren skal gå langs hele toget, kravle under hver vogn og skifte tilstandskontakten til den ønskede position. Ifølge rygter, der kommer fra operationen, bliver dette ikke altid gjort. Overdreven fyldning af bremsecylindrene på en tom bil er fyldt med udskridning, reduceret bremseeffektivitet og skader på hjulsæt. For at overvinde denne situation på godsvogne, en såkaldt såkaldt automatisk tilstand (AR), som mekanisk bestemmer bilens masse, jævnt regulerer det maksimale tryk i bremsecylinderen. Hvis bilen er udstyret med en automatisk tilstand, er tilstandskontakten på VR indstillet til "belastet" position.

Bremsning udføres normalt i etaper. Minimumsniveauet for bremseledningsafladning for BP483 vil være 0,06 - 0,08 MPa. I dette tilfælde etableres et tryk på 0,1 MPa i bremsecylindrene. I dette tilfælde placerer føreren ventilen i overlapningspositionen, hvor det indstillede tryk efter bremsning opretholdes i bremseledningen. Hvis bremseeffektiviteten fra et trin er utilstrækkelig, udføres næste trin. I dette tilfælde er luftfordeleren ligeglad med hvilken hastighed udledningen sker - når trykket i hvert fald falder, fyldes bremsecylindrene i forhold til mængden af ​​trykfald.

Fuldstændig bremseudløsning (fuldstændig tømning af bremsecylindrene på hele toget) udføres ved at øge trykket i bremseledningen over ladetrykket. På godstog øges trykket i TM desuden markant over det ladede, så bølgen af ​​øget tryk når de allersidste biler. Helt frigørelse af bremserne på et godstog er en langvarig proces og kan tage op til et minut.

BP483 har to ferietilstande: flad og bjerg. I flad tilstand, når trykket i bremseledningen stiger, sker der en fuldstændig, trinløs udløsning. I bjergtilstand er det muligt at udløse bremserne i etaper, hvilket betyder, at bremsecylindrene ikke tømmes helt. Denne tilstand bruges, når du kører langs en kompleks profil med store skråninger.

Luftfordeleren 483 er generelt en meget interessant anordning. En detaljeret analyse af dens struktur og drift er et emne for en separat stor artikel. Her så vi på de generelle principper for drift af lastbremsen.

3. Luftbremser af passagertype

Bremseudstyr til en personbil: 1 - tilslutningsslange; 2 - endeventil; 3, 5 — tilslutningskasser til den elektropneumatiske bremseledning; 4 - stopventil; 6 — rør med elektropneumatiske bremseledninger; 7 — isoleret ophæng af forbindelsesmuffen; 8 - støvsamler; 9 — udløb til luftfordeleren; 10 - afbrydelsesventil; 11 — arbejdskammer for den elektriske luftfordeler; TM - bremseledning; VR - luftfordeler; EVR - elektrisk luftfordeler; TC - bremsecylinder; ZR - reservetank

En stor mængde udstyr falder straks i øjnene, begyndende med det faktum, at der allerede er tre stopventiler (en i hver vestibule og en i konduktørens rum), og slutter med, at indenlandske personbiler er udstyret med både pneumatiske og elektro-pneumatisk bremse (EPT).

En opmærksom læser vil straks bemærke den største ulempe ved pneumatisk bremsestyring - den endelige udbredelseshastighed af bremsebølgen, begrænset ovenfor af lydens hastighed. I praksis er denne hastighed lavere og udgør 280 m/s ved driftsbremsning og 300 m/s ved nødbremsning. Derudover afhænger denne hastighed stærkt af lufttemperaturen og om vinteren er den for eksempel lavere. Derfor er den evige følgesvend af pneumatiske bremser ujævnheden af ​​deres drift i sammensætningen.

Ujævn drift fører til to ting - forekomsten af ​​betydelige langsgående reaktioner i toget samt en stigning i bremselængden. Den første er ikke så typisk for passagertog, selvom containere med te og andre drikkevarer, der hopper på bordet i kupeen, ikke vil glæde nogen. At øge bremselængden er et alvorligt problem, især i passagertrafik.

Derudover er den indenlandske passagerluftfordeler som den gamle standard. nr. 292, og nystanden. nr. 242 (hvoraf der i øvrigt er flere og flere af dem i flåden af ​​personbiler), begge disse enheder er direkte efterkommere af den samme Westinghouse tredobbelte ventil, og de fungerer på forskellen mellem to tryk - i bremseledningen og reservebeholderen. De adskiller sig fra en tredobbelt ventil ved tilstedeværelsen af ​​en overlapningstilstand, det vil sige muligheden for trinbremse; tilstedeværelsen af ​​yderligere udledning af bremseledningen under bremsning; tilstedeværelsen af ​​en nødbremseaccelerator i designet. Disse luftfordelere giver ikke trinvis udløsning - de giver øjeblikkeligt fuldstændig udløsning, så snart trykket i bremseledningen overstiger trykket i reservebeholderen, der er etableret der efter bremsning. Og den trinvise udløsning er meget nyttig, når du justerer bremsen for et præcist stop ved landingsplatformen.

Begge problemer - ujævn betjening af bremserne og manglen på trinudløsning, på 1520 mm sporet løses ved at installere en elektrisk styret luftfordeler på bilerne - elektrisk luftfordeler (EVR), arb. nr. 305.

Domestic EPT - elektro-pneumatisk bremse - direkte virkende, ikke-automatisk. På passagertog med lokomotiv-trækkraft kører EPT på et to-leder kredsløb.

Blokdiagram af en to-leder EPT: 1 - kontrolcontroller på førerens kran; 2 - batteri; 3 - statisk strømomformer; 4 — panel af kontrollamper; 5 — kontrolenhed; 6 — klemrække; 7 — forbindelseshoveder på ærmerne; 8 — isoleret suspension; 9 - halvlederventil; 10 - frigør elektromagnetisk ventil; 11 - bremsemagnetventil.

Der er spændt to ledninger langs hele toget: nr. 1 og nr. 2 på figuren. På halevognen er disse ledninger elektrisk forbundet med hinanden, og en vekselstrøm med en frekvens på 625 Hz føres gennem den resulterende sløjfe. Dette gøres for at overvåge integriteten af ​​EPT-kontrollinjen. Hvis ledningen går i stykker, er vekselstrømkredsløbet brudt, føreren modtager et signal i form af "O" (ferie) advarselslampen, der går ud i førerhuset.

Styringen udføres ved jævnstrøm af forskellig polaritet. I dette tilfælde er ledningen med nul potentiale skinnerne. Når en positiv (i forhold til skinnerne) spænding påføres EPT-ledningen, aktiveres begge elektromagnetiske ventiler installeret i den elektriske luftfordeler: udløsningsventilen (OV) og bremseventilen (TV). Den første af dem isolerer arbejdskammeret (WC) i den elektriske luftfordeler fra atmosfæren, den anden fylder den fra en reservetank. Dernæst kommer den trykafbryder, der er installeret i EVR, i spil, og fungerer på trykforskellen i arbejdskammeret og bremsecylinderen. Når trykket i RC overstiger trykket i TC, fyldes sidstnævnte med luft fra reservetanken op til det tryk, der blev akkumuleret i arbejdskammeret.

Når et negativt potentiale påføres ledningen, slukker bremseventilen, da strømmen til den afbrydes af dioden. Kun udløsningsventilen, som holder trykket i arbejdskammeret, forbliver aktiv. Sådan realiseres loftets position.

Når spændingen fjernes, mister udløsningsventilen strøm og åbner arbejdskammeret til atmosfæren. Når trykket i arbejdskammeret falder, frigiver pressostaten luft fra bremsecylindrene. Hvis førerventilen efter en kort ferie sættes tilbage i afspærringsposition, stopper trykfaldet i arbejdskammeret, og frigivelsen af ​​luft fra bremsecylinderen stopper også. På denne måde opnås muligheden for trinvis bremseudløsning.

Hvad sker der, hvis ledningen går i stykker? Det er rigtigt - EPT vil frigives. Derfor er denne bremse (på indenlandsk rullende materiel) ikke automatisk. Hvis EPT svigter, har føreren mulighed for at skifte til pneumatisk bremsestyring.

EPT er karakteriseret ved samtidig fyldning af bremsecylindre og deres tømning i hele toget. Påfyldnings- og tømningshastigheden er ret høj - 0,1 MPa pr. sekund. EPT er en uudtømmelig bremse, da den konventionelle luftfordeler under dens drift er i frigivelsestilstand og føder reservebeholderne fra bremseledningen, som igen tilføres af førerens tap på lokomotivet fra hovedbeholderne. Derfor kan EPT'en bremses ved enhver frekvens, der kræves til driftskontrol af bremserne. Muligheden for trinfrigivelse giver dig mulighed for at kontrollere togets hastighed meget præcist og jævnt.

Den pneumatiske styring af bremserne på et passagertog er ikke meget forskellig fra godsbremsen. Der er forskel på styringsmetoder, for eksempel frigøres luftbremsen til ladetrykket, uden at det overvurderes. Generelt er overdreven overvurdering af trykket i et passagertogs bremseledning fyldt med problemer, og derfor, når EPT er helt frigivet, øges trykket i bremseledningen med maksimalt 0,02 MPa over værdien af ​​den indstillede opladning tryk.

Den mindste udledningsdybde af tungmetal under bremsning på passagerbremsen er 0,04 - 0,05 MPa, mens der skabes et tryk på 0,1 - 0,15 MPa i bremsecylindrene. Det maksimale tryk i en personbils bremsecylinder er begrænset af volumen af ​​reservetanken og overstiger normalt ikke 0,4 MPa.

Konklusion

Nu vil jeg henvende mig til nogle kommentatorer, der er overraskede (og efter min mening endda forargede, men jeg kan ikke sige det) over togbremsens kompleksitet. Kommentarerne foreslår at bruge et bilkredsløb med energilagringsbatterier. Selvfølgelig, fra en sofa eller en computerstol på kontoret, gennem et browservindue, er mange problemer mere synlige, og deres løsninger er mere indlysende, men lad mig bemærke, at de fleste tekniske beslutninger taget i den virkelige verden har en klar begrundelse.

Som allerede nævnt er hovedproblemet med en pneumatisk bremse på et tog den endelige bevægelseshastighed af trykfaldet langs et langt (op til 1,5 km i et tog på 100 biler) bremseledningsrør - bremsebølgen. For at accelerere denne bremsebølge kræves yderligere udledning af luftfordeleren. Der vil ikke være nogen luftfordeler, og der vil ikke være yderligere udledning. Det vil sige, at bremser på energiakkumulatorer naturligvis vil være mærkbart dårligere med hensyn til ensartet drift, hvilket fører os tilbage til Westinghouses tid. Et godstog er ikke en lastbil, der er forskellige skalaer og derfor forskellige principper for styring af bremserne. Jeg er sikker på, at det ikke bare er sådan, og det er ikke tilfældigt, at retningen af ​​verdens bremsevidenskab har fulgt den vej, der førte os til denne form for konstruktion. Prik.

Denne artikel er en slags gennemgang af de bremsesystemer, der findes på moderne rullende materiel. Yderligere vil jeg i andre artikler i denne serie dvæle ved hver af dem mere detaljeret. Vi vil lære, hvilke enheder der bruges til at styre bremserne, og hvordan luftfordelere er designet. Lad os se nærmere på problemerne med regenerativ og reostatisk bremsning. Og selvfølgelig, lad os overveje bremserne på højhastighedskøretøjer. Vi ses igen og tak for opmærksomheden!

PS: Venner! Jeg vil gerne sige særlig tak for massen af ​​personlige beskeder, der indikerer fejl og tastefejl i artiklen. Ja, jeg er en synder, der ikke er venlig med det russiske sprog og bliver forvirret på tasterne. Jeg forsøgte at rette dine kommentarer.

Kilde: www.habr.com