La kineta energio de la Sapsan ĉe maksimuma rapideco estas pli ol 1500 megaĵuloj. Por kompleta halto, ĉio el ĝi devas esti disipita per la bremsaj aparatoj.
Estis afero ĝuste ĉi tie sur Habré. Sufiĉe multaj recenzaj artikoloj pri fervojaj temoj estas publikigitaj ĉi tie, sed ĉi tiu temo ankoraŭ ne estis detale pritraktita. Mi pensas, ke estus sufiĉe interese verki artikolon pri tio, kaj eble pli ol unu. Tial mi petas la katon de tiuj, kiuj interesiĝas pri kiel la bremsaj sistemoj de fervoja transporto estas dezajnitaj, kaj pro kiaj kialoj ili estas dezajnitaj tiel.
1. La historio de la aerbremso
La tasko kontroli ajnan veturilon inkluzivas reguligi ĝian rapidecon. Fervoja transporto ne estas escepto; krome, ĝiaj dezajnotrajtoj enkondukas signifajn nuancojn en ĉi tiu procezo. La trajno konsistas el granda nombro da interligitaj vagonoj, kaj la rezulta sistemo havas signifan longon kaj pezon kun tre deca rapideco.
A-priorio, bremsoj estas aro de aparatoj dizajnitaj por krei artefaritajn, alĝustigeblajn rezistfortojn uzitajn por kontrolinde redukti la rapidecon de veturilo.
La plej evidenta, sur la surfaco, maniero krei bremsan forton estas uzi froton. De la komenco ĝis hodiaŭ, ŝuaj frotbremsoj estis uzitaj. Specialaj aparatoj - bremsaj kusenetoj, faritaj el materialo kun alta frota koeficiento, estas meĥanike premataj kontraŭ la ruliĝanta surfaco de la rado (aŭ kontraŭ specialaj diskoj muntitaj sur la akso de la radaro). Frikcia forto ekestas inter la kusenetoj kaj la rado, kreante bremsan tordmomanton.
La bremsa forto estas ĝustigita ŝanĝante la forton de premado de la kusenetoj kontraŭ la rado - premo de bremso. La sola demando estas, kia stirado estas uzata por premi la kusenetojn, kaj, parte, la historio de bremsoj estas la historio de la disvolviĝo de ĉi tiu disko.
La unuaj fervojaj bremsoj estis mekanikaj kaj mane funkciis, aparte sur ĉiu vagono de specialaj homoj - bremsistoj aŭ konduktoroj. La konduktoroj situis sur la tiel nomataj bremsaj platformoj, per kiuj ĉiu aŭtomobilo estis ekipita, kaj ili metis la bremsojn ĉe la signalo de la lokomotivisto. La interŝanĝo de signaloj inter la ŝoforo kaj la konduktoroj estis efektivigita per speciala signalŝnuro streĉita laŭ la tuta trajno, kiu aktivigis specialan fajfilon.
Vintage du-aksa ŝarĝvagono kun bremsa kuseneto. Manbremsa butono videbla
La meĥanike movita bremso mem havas malmulte da potenco. La kvanto de bremspremo dependis de la forto kaj lerteco de la direktisto. Krome, la homa faktoro malhelpis la funkciadon de tia bremssistemo - konduktoroj ne ĉiam plenumis siajn devojn ĝuste. Ne necesis paroli pri la alta efikeco de tiaj bremsoj, kaj ankaŭ pri la pliiĝo de la rapideco de trajnoj ekipitaj per ili.
Plua disvolviĝo de bremsoj postulis, unue, pliigon de la bremspremo, kaj due, la eblecon de teleregado sur ĉiuj aŭtoj de la laborejo de la ŝoforo.
La hidraŭlika veturado uzata en aŭtaj bremsoj disvastiĝis pro la fakto, ke ĝi provizas altan premon per kompaktaj aktuarioj. Tamen, kiam vi uzas tian sistemon en trajno, ĝia ĉefa malavantaĝo aperos: la bezono de speciala laborlikvaĵo - bremslikvaĵo, kies elfluo estas neakceptebla. La granda longo de bremsaj hidraŭlikaj linioj en trajno, kune kun altaj postuloj por ilia streĉeco, faras neebla kaj malracia krei hidraŭlikan fervojbremson.
Alia afero estas la pneŭmatika stirado. La uzo de alta prema aero ebligas akiri altajn bremsajn premojn kun akcepteblaj dimensioj de la aktuarioj - bremsaj cilindroj. Ne mankas laborlikvaĵo - la aero estas ĉirkaŭ ni, kaj eĉ se estas liko de laborlikvaĵo el la bremssistemo (kaj certe jes), ĝi povas esti replenigita relative facile.
La plej simpla bremssistemo uzanta kunpremitan aerenergion estas rekta aganta neaŭtomata bremso
Diagramo de rekta aganta neaŭtomata bremso: 1 - kompresoro; 2 - ĉefa tanko; 3 - provizolinio; 4 - ŝoforo trajngruo; 5 - bremsa linio; 6 — bremsa cilindro; 7 — ellasi printempo; 8, 9 - mekanika bremsa transdono; 10 - bremsa kuseneto.
Por funkciigi tian bremson, necesas provizo de kunpremita aero, stokita sur la lokomotivo en speciala tanko nomata ĉefa rezervujo (2). Injekti aeron en la ĉefan tankon kaj konservi konstantan premon en ĝi estas efektivigita kompresoro (1), movita de la lokomotiva centralo. Kunpremita aero estas provizita al la bremsaj kontrolo-aparatoj tra speciala dukto nomata nutra (NM) aŭ premo ŝoseo (3).
La bremsoj de la vagonoj estas kontrolitaj kaj kunpremita aero estas liverita al ili tra longa dukto kuranta tra la tuta trajno kaj nomita bremslinio (TM) (5). Kiam kunpremita aero estas liverita tra la TM, ĝi pleniĝas bremsaj cilindroj (TC) (6) konektita rekte al la TM. Kunpremita aero premas sur la piŝton, premante la bremsojn 10 kontraŭ la radoj, kaj sur la lokomotivo kaj sur la aŭtoj. Bremsado okazas.
Ĉesi bremsi, tio estas ferioj bremsoj, necesas liberigi aeron de la bremsolinio en la atmosferon, kio kondukos al la reveno de la bremsaj mekanismoj al sia originala pozicio pro la forto de la liberigaj risortoj instalitaj en la TC.
Por bremsi, necesas ligi la bremsan linion (TM) kun la nutraĵlinio (PM). Por ferioj, konektu la bremsan linion al la atmosfero. Ĉi tiuj funkcioj estas plenumitaj per speciala aparato - ŝoforo trajna gruo (4) - bremsinte, ĝi konektas la PM kaj PM, kiam ĝi estas liberigita, ĝi malkonektas ĉi tiujn duktoj, samtempe liberigante aeron de la PM en la atmosferon.
En tia sistemo, ekzistas tria, meza pozicio de la gruo de la ŝoforo - retegmenton kiam la PM kaj TM estas apartigitaj, sed la liberigo de aero de la TM en la atmosferon ne okazas, la gruo de la ŝoforo tute izolas ĝin. La premo akumulita en la TM kaj TC estas konservita kaj la tempo, kiam ĝi estas konservita ĉe la fiksita nivelo, estas determinita de la kvanto de aerfluo tra diversaj likoj, same kiel de la termika rezisto de la bremsaj kusenetoj, kiuj varmiĝas dum frotado kontraŭ la radpneŭoj. Meti ĝin en la plafonon kaj dum bremsado kaj dum liberigo permesas al vi ĝustigi la bremsan forton en paŝoj. Ĉi tiu speco de bremso disponigas kaj paŝobremsadon kaj paŝoliberigon.
Malgraŭ la simpleco de tia bremssistemo, ĝi havas mortigan difekton - kiam la trajno estas malkunliga, la bremslinio krevas, aero eskapas el ĝi kaj la trajno restas sen bremsoj. Estas pro tio, ke tia bremso ne povas esti uzata en fervoja transporto, la kosto de ĝia fiasko estas tro alta. Eĉ sen trajna rompo, se estas granda aerfluo, la bremsa efikeco estos reduktita.
Surbaze de ĉi-supra, ekestas la postulo, ke trajnobremsado estas komencita ne per pliiĝo, sed per malkresko de premo en la TM. Sed kiel do plenigi la bremsajn cilindrojn? Tio estigas la duan postulon - ĉiu moviĝanta unuo en la trajno devas stoki provizon de kunpremita aero, kiu devas esti senprokraste replenigita post ĉiu bremsado.
Inĝenieristiko penso ĉe la fino de la 1872-a jarcento venis al similaj konkludoj, kiuj rezultigis la kreadon de la unua aŭtomata fervojbremso de George Westinghouse en XNUMX.
Westinghouse bremsa aparato: 1 - kompresoro; 2 - ĉefa tanko; 3 - provizolinio; 4 - ŝoforo trajngruo; 5 - bremsa linio; 6 - aerdistribuisto (triobla valvo) de la Westinghouse-sistemo; 7 — bremsa cilindro; 8 — rezerva tanko; 9 - halta valvo.
La figuro montras la strukturon de ĉi tiu bremso (Figuro a - funkciado de la bremso dum liberigo; b - funkciado de la bremso dum bremsado). La ĉefa elemento de la Westigauze bremso estis bremsa aero distribuisto aŭ, kiel ĝi estas foje nomata, triobla valvo. Ĉi tiu aerdistribuilo (6) havas senteman organon - piŝton kiu funkcias sur la diferenco inter du premoj - en la bremslinio (TM) kaj la rezerva rezervujo (R). Se la premo en la TM iĝas malpli ol en la TC, tiam la piŝto moviĝas maldekstren, malfermante la vojon por aero de la CM al la TC. Se la premo en la TM iĝas pli granda ol la premo en la SZ, la piŝto moviĝas dekstren, komunikante la TC kun la atmosfero, kaj samtempe komunikante la TM kaj la SZ, certigante ke ĉi-lasta estas plenigita per kunpremita aero de la TM.
Tiel, se la premo en la TM malpliiĝas pro ia kialo, ĉu ĝi estas la agoj de la ŝoforo, troa aerfluo de la TM aŭ trajna rompo, la bremsoj funkcios. Tio estas, tiaj bremsoj havas aŭtomata ago. Ĉi tiu propraĵo de la bremso ebligis aldoni alian eblecon por kontroli la trajnobremsojn, kiu estas uzata en persontrajnoj ĝis hodiaŭ - krizhalto de la trajno fare de pasaĝero per komunikado de la bremslinio kun la atmosfero per speciala valvo - urĝa bremso (9).
Por tiuj, kiuj konas ĉi tiun funkcion de la bremssistemo de la trajno, estas amuze spekti filmojn, kie ŝtelistoj-vakeroj fame malkroĉas vagonaron kun oro de trajno. Por ke tio estu ebla, la vakeroj devas, antaŭ ol malkunligi, fermi la finvalvojn sur la bremslinio, kiuj apartigas la bremstubojn de la kunligaj tuboj inter la aŭtoj. Sed ili neniam faras. Aliflanke, fermitaj valvoj pli ol unufoje kaŭzis terurajn katastrofojn asociitajn kun bremsmalsukceso, kaj ĉi tie (Kamensk en 1987, Eral-Simskaja en 2011) kaj eksterlande.
Pro la fakto, ke la plenigo de la bremsaj cilindroj okazas de malĉefa fonto de kunpremita aero (rezerva tanko), sen la ebleco de ĝia konstanta replenigo, tia bremso nomiĝas. nerekte agante. Ŝargado de la bremso per kunpremita aero okazas nur kiam la bremso estas liberigita, kio kondukas al tio, ke kun ofta bremsado sekvita de liberigo, se estas nesufiĉa tempo post liberigo, la bremso ne havos tempon por ŝargi al la bezonata premo. Tio povas rezultigi kompletan elĉerpiĝon de la bremso kaj perdo de kontrolo de la bremsoj de la trajno.
La pneŭmatika bremso ankaŭ havas alian malavantaĝon rilatan al la fakto, ke la premofalo en la bremslinio, kiel ĉiu perturbo, disvastiĝas en la aero kun alta, sed ankoraŭ finhava, rapideco - ne pli ol 340 m/s. Kial ne pli? Ĉar la rapido de sono estas ideala. Sed en la trajno pneŭmatika sistemo estas kelkaj obstakloj, kiuj reduktas la rapidon de disvastigo de la premofalo asociita kun rezisto al aerfluo. Tial, krom se specialaj mezuroj estas prenitaj, la indico de premoredukto en la TM estos pli malalta, ju pli la aŭto estas for de la lokomotivo. En la kazo de la Westinghouse bremso, la rapido de la tn bremsanta ondo ne superas 180 - 200 m/s.
Tamen, la apero de la pneŭmatika bremso ebligis pliigi kaj la potencon de la bremsoj kaj la efikecon de ilia kontrolo rekte de la laborejo de la ŝoforo.Tio servis kiel potenca impeto por la evoluo de fervoja transporto, pliigante la rapidecon kaj pezon de trajnoj, kaj kiel rezulto, kolosa kresko de varspezo sur la fervojo, la pliiĝo en la longo de fervojaj linioj ĉirkaŭ la mondo.
George Westinghouse estis ne nur inventisto, sed ankaŭ entreprenema komercisto. Li patentis sian inventon reen en 1869, kio permesis al li lanĉi amasproduktadon de bremsa ekipaĵo. Sufiĉe rapide, la Westinghouse bremso disvastiĝis en Usono, Okcidenta Eŭropo kaj la Rusa Imperio.
En Rusio, la Westinghouse-bremso regis supere ĝis la Oktobra Revolucio, kaj dum sufiĉe longa tempo post ĝi. La firmao Westinghouse konstruis sian propran bremsfabrikon en Sankt-Peterburgo, kaj ankaŭ lerte forigis konkurantojn de la rusa merkato. Tamen, la Westinghouse-bremso havis kelkajn fundamentajn malavantaĝojn.
Unue, ĉi tiu bremso disponigis nur du funkciajn reĝimojn: bremsita ĝis la bremsaj cilindroj estas tute plenigitaj, kaj feriado — malplenigante la bremsajn cilindrojn. Estis neeble krei mezan kvanton da bremspremo kun ĝia longdaŭra bontenado, tio estas, la Westinghouse bremso ne havis reĝimon. retegmenton. Tio ne permesis precizan kontrolon de la trajnorapideco.
Due, la Westinghouse-bremso ne funkciis bone sur longaj trajnoj, kaj dum tio povus iel esti tolerita en persona trafiko, problemoj ekestis en vartrafiko. Ĉu vi memoras la bremsan ondon? Do, la bremso Westinghouse ne havis la rimedojn por pliigi sian rapidecon, kaj en longa trajno, la malkresko de premo en la bremslikvaĵo sur la lasta aŭto povus komenciĝi tro malfrue, kaj kun rapideco signife pli malalta ol ĉe la kapo de la. trajno, kiu kreis sovaĝan malebenan funkciadon de la bremsaj aparatoj trans la trajno.
Oni devas diri, ke ĉiuj agadoj de la kompanio Westinghouse, tiel en Rusio, kiel en la tuta mondo, estas plene saturitaj de la kapitalisma odoro de patentaj militoj kaj maljusta konkurenco. Jen kio certigis al tia neperfekta sistemo tiel longan vivon, almenaŭ dum tiu historia periodo.
Kun ĉio ĉi, oni devas rekoni, ke la bremso Westinghouse metis la fundamentojn de bremsado-scienco kaj la principo de ĝia funkciado restis senŝanĝa en modernaj rulvaroj bremsoj.
2. De la Westinghouse-bremso ĝis la Matrosov-bremso - la formado de hejma bremsado.
Preskaŭ tuj post la apero de la bremso Westinghouse kaj la konstato de ĝiaj mankoj, ekestis provoj plibonigi ĉi tiun sistemon, aŭ krei alian, fundamente novan. Nia lando ne estis escepto. Komence de la XNUMX-a jarcento, Rusio havis evoluintan reton de fervojoj, kiuj ludis gravan rolon por certigi la ekonomian disvolviĝon kaj defendkapablon de la lando. Pliigi la efikecon de transporto estas asociita kun pliigo de la rapideco de ĝia movado kaj la maso de samtempe transportita kargo, kio signifas, ke urĝe leviĝis problemoj pri plibonigo de bremsaj sistemoj.
Signifa impulso por la evoluo de bremsado en la RSFSR kaj poste Sovetunio estis la malkresko de la influo de granda okcidenta kapitalo, aparte la Westinghouse-firmao, sur la evoluo de la hejma fervojindustrio post oktobro 1917.
F.P. Kazantsev (maldekstre) kaj I.K. Maristoj (dekstre) - kreintoj de la hejma fervojbremso
La unua signo, la unua serioza atingo de juna hejma bremsado-scienco, estis la evoluo de inĝeniero Florenty Pimenovich Kazantsev. En 1921, Kazantsev proponis sistemon rekta aganta aŭtomata bremso. La suba diagramo priskribas ĉiujn ĉefajn ideojn prezentitajn ne nur de Kazantsev, kaj ĝia celo estas klarigi la bazajn principojn de funkciado de la plibonigita aŭtomata bremso.
Rekta aganta aŭtomata bremso: 1 - kompresoro; 2 - ĉefa tanko; 3 - provizolinio; 4 - ŝoforo trajngruo; 5 - bremslinia liko-provizo aparato; 6 — bremsa linio; 7 — konektanta bremsajn tubojn; 8 - fina valvo; 9 - halta valvo; 10 - kontrolklapo; 11 — rezerva tanko; 12 — aerdistribuisto; 13 — bremsa cilindro; 14 — bremslevila transdono.
Do, la unua ĉefa ideo estas, ke la premo en la TM estas regata nerekte - per malkresko/pliiĝo de premo en speciala rezervujo nomata ŝpructanko (UR). Ĝi estas montrita en la figuro dekstre de la krano de la ŝoforo (4) kaj sur la supro de la elektroproviza aparato por likoj de la TM (5). La denseco de ĉi tiu rezervujo estas teknike multe pli facile certigi ol la denseco de la bremslinio - tubo atinganta plurajn kilometrojn en longo kaj trakuranta la tutan trajnon. La relativa stabileco de la premo en la UR ebligas konservi la premon en la TM, uzante la premon en la UR kiel referenco. Efektive, la piŝto en aparato (5) kiam la premo en la TM malpliiĝas, malfermas la valvon kiu plenigas la TM de la provizolinio, tiel konservante premon en la TM egala al la premo en la UR. Ĉi tiu ideo ankoraŭ havis longan vojon por iri en evoluo, sed nun la premo en la TM ne dependis de la ĉeesto de eksteraj likoj de ĝi (ĝis certaj limoj). Aparato 5 migris al la gruo de la funkciigisto kaj restas tie, en modifita formo, ĝis hodiaŭ.
Alia grava ideo sub la dezajno de ĉi tiu speco de bremso estas la nutrado de la bremslikvaĵo tra la kontrolklapo 10. Kiam la premo en la bremsvalvo superas la premon en la bremsvalvo, ĉi tiu valvo malfermiĝas, plenigante la valvon de la bremso. fluido. Tiamaniere, likoj estas senĉese replenigitaj el la rezerva rezervujo kaj la bremso ne elĉerpiĝas.
La tria grava ideo proponita de Kazantsev estas la dezajno de aerdistribuisto, kiu funkcias sur la diferenco de ne du premoj, sed tri - premo en la bremslinio, premo en la bremsa cilindro kaj premo en speciala laborĉambro (WC), kiu, dum liberigo, estas provizita per premo de la bremsolinio, kune kun rezerva tanko. En bremsa reĝimo, la ŝarĝa premo estas malkonektita de la rezerva rezervujo kaj la bremslinio, konservante la valoron de la komenca ŝarĝa premo. Ĉi tiu posedaĵo estas vaste uzata en rulvaroj bremsoj kaj por disponigi laŭpaŝan liberigon kaj por kontroli la unuformecon de plenigo de la TC laŭ la trajno en vartrajnoj, ĉar la laborkamero funkcias kiel normo por la komenca ŝarga premo. Surbaze de ĝia valoro, eblas disponigi laŭpaŝan liberigon kaj organizi pli fruan plenigon de la butikcentroj en la vostaj aŭtoj. Mi lasos detalan priskribon de ĉi tiuj aferoj por aliaj artikoloj pri ĉi tiu temo, sed nuntempe mi nur diros, ke la laboro de Kazantsev servis kiel instigo por la disvolviĝo de scienca lernejo en nia lando, kio kaŭzis la disvolviĝon de originalo. rulvaraj bremsaj sistemoj.
Alia sovetia inventinto kiu radikale influis la evoluon de hejmaj rulvarobremsoj estis Ivan Konstantinovich Matrosov. Liaj ideoj ne estis principe diferencaj de la ideoj de Kazantsev, aliflanke, postaj funkciaj testoj de la Kazantsev kaj Matrosov bremssistemoj (kune kun aliaj bremssistemoj) montris la signifan superecon de la dua sistemo laŭ spektaklokarakterizaĵoj kiam uzite ĉefe sur vartrajnoj. Tiel, la Matrosov-bremso kun aerdistribuisto estas kondiĉa. N-ro 320 iĝis la bazo por la plua evoluo kaj dezajno de bremsaj ekipaĵoj por 1520 mm ŝpuraj fervojoj. Moderna aŭtomata bremso uzata en Rusio kaj la CIS-landoj povas prave porti la nomon de la bremso de Matrosov, ĉar ĝi absorbis, en la komenca etapo de sia evoluo, la ideojn kaj desegnajn solvojn de Ivan Konstantinovich.
Anstataŭ konkludo
Kio estas la konkludo? Labori pri ĉi tiu artikolo konvinkis min, ke la temo estas inda je serio da artikoloj. En ĉi tiu pilota artikolo, ni tuŝis la historion de la disvolviĝo de rulvaraj bremsoj. En la sekvantaro ni eniros en sukajn detalojn, tuŝante ne nur la hejman bremson, sed ankaŭ la evoluojn de kolegoj el Okcidenta Eŭropo, elstarigante la dezajnon de bremsoj de diversaj specoj kaj specoj de rulvaro servo. Do, mi esperas, ke la temo estos interesa, kaj ĝis revido sur la nabo!
Dankon pro via atento!
fonto: www.habr.com