La kineta energio de la Sapsan ĉe maksimuma rapideco estas pli ol 1500 XNUMX megaĵuloj. Por tute halti, ĉio devas esti disipita per la bremsoj.
Ĝi okazis, ĝuste ĉi tie, ĉe Habr. Sufiĉe multaj recenzaj artikoloj pri fervojaj temoj estas publikigitaj ĉi tie, sed ĉi tiu temo ankoraŭ ne estas detale traktita. Mi pensas, ke estus sufiĉe interese verki artikolon pri ĝi, kaj eble pli ol unu. Tial, mi petas tiujn, kiuj interesiĝas pri kiel la bremsaj sistemoj de fervoja transporto estas aranĝitaj, kaj pro kiaj kialoj ili estas aranĝitaj tiel, legi sube.
1. Historio de la pneŭmatika bremso
La tasko kontroli ajnan transporton inkluzivas reguligi ĝian rapidon. Fervoja transporto ne estas escepto, krome, ĝiaj dezajnaj trajtoj enkondukas signifajn nuancojn en ĉi tiun procezon. Trajno konsistas el granda nombro da veturiloj kunligitaj, kaj la rezulta sistemo havas signifan longon kaj pezon kun tre deca rapido.
A-priorio, Bremsoj estas aro da aparatoj destinitaj por krei artefaritajn, kontrolitajn rezistancfortojn uzatajn por kontrolita redukto de la veturilrapideco.
La plej evidenta, evidenta maniero krei bremsan forton estas uzi frotadon. De la komenco kaj ĝis hodiaŭ, oni uzis la frikcian ŝuobremson. Specialaj aparatoj - bremsŝuoj, 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 radparo). Inter la ŝuoj kaj la rado ekestas frota forto, kreante bremsan tordmomanton.
La bremsa forto estas reguligita per ŝanĝo de la forto de la kusenetoj premantaj kontraŭ la radon - bremsopremoLa sola demando estas, kia transmisio estas uzata por premi la kusenetojn, kaj la historio de bremsoj estas, parte, la historio de la disvolviĝo de ĉi tiu transmisio.
La unuaj fervojaj bremsoj estis mekanikaj kaj estis funkciigataj mane, aparte sur ĉiu vagono fare de specialaj homoj - bremsistoj aŭ konduktoroj. La konduktoroj troviĝis sur la tiel nomataj bremsoplatformoj, kiuj estis ekipitaj per ĉiu vagono, kaj funkciigis la bremsojn laŭ la signalo de la lokomotivestro. La interŝanĝo de signaloj inter la ŝoforo kaj la konduktoroj estis efektivigita per helpo de speciala signalŝnuro, etendita laŭlonge de la tuta trajno, kiu aktivigis specialan fajfilon.
Malnova du-aksa ŝarĝvagono kun bremsooplatformo. La manbremsotenilo estas videbla.
La mekanika bremso mem havas malaltan potencon. La kvanto de bremsopremo dependis de la forto kaj lerteco de la konduktoro. Krome, la homa faktoro malhelpis la funkciadon de tia bremsosistemo - konduktoroj ne ĉiam plenumis siajn taskojn ĝuste. Ne necesis paroli pri la alta efikeco de tiaj bremsoj, same kiel pri la pliigo de la rapido de trajnoj ekipitaj per ili.
Plua evoluigo de bremsoj postulis, unue, pliigon de bremsa premo, kaj due, la kapablon malproksime kontroli ilin en ĉiuj aŭtoj de la stirseĝo.
La hidraŭlika transmisio uzata en aŭtomobilaj bremsoj fariĝis disvastigita pro la fakto, ke ĝi provizas altan premon per kompaktaj aktuatoroj. Tamen, uzante tian sistemon en trajno, aperos ĝia ĉefa malavantaĝo: la bezono de speciala laborfluido - bremsfluido, kies elfluo estas neakceptebla. La granda longo de la bremsaj hidraŭlikaj tuboj en la trajno, kune kun altaj postuloj pri ilia streĉeco, malebligas kaj neracie kreas hidraŭlikan fervojan bremson.
Alia afero estas la pneŭmatika transmisio. Uzante altpreman aeron, oni povas atingi altajn bremsajn premojn kun akcepteblaj dimensioj de la aktuatoroj - bremscilindroj. Ne mankas la laborfluido - la aero estas ĉirkaŭ ni, kaj eĉ se okazas liko de la laborfluido el la bremsa sistemo (kaj ĝi certe okazas), ĝi povas esti relative facile replenigita.
La plej simpla bremsosistemo uzanta preman aerenergion estas rekta aganta neaŭtomata bremso
Diagramo de rekta-efika ne-aŭtomata bremso: 1 — kompresoro; 2 — ĉefa rezervujo; 3 — nutra tubo; 4 — valvo de la trajnŝoforo; 5 — bremsotubo; 6 — bremsocilindro; 7 — ellasa risorto; 8, 9 — mekanika bremsotransmisio; 10 — bremsoŝuo.
Por funkciigi tian bremson, necesas provizo de premaero, kiu estas stokita sur la lokomotivo en speciala tanko nomata ĉefa rezervujo (2) La pumpado de aero en la ĉefan tankon kaj konservado de konstanta premo en ĝi estas efektivigata kompresoro (1), movata de la elektrocentralo de la lokomotivo. Kunpremita aero estas liverata al la bremsaj kontrolaparatoj tra speciala dukto nomata nutra (PM) aŭ premo aŭtovojo (3).
La bremsoj de la vagonoj estas kontrolataj kaj premaero estas liverata al ili per longa dukto tra la tuta trajno kaj nomata bremsolinio (TM) (5). Kiam premaero estas liverata tra la TM, ĝi plenigas bremscilindroj (TC) (6) konektita rekte al la TM. Kunpremita aero premas la piŝton, premante la bremsŝuojn 10 al la radoj, kaj sur la lokomotivo kaj sur la vagonoj. Bremsado okazas.
Por ĉesi bremsi, tio estas, ferioj bremsoj, necesas liberigi aeron el la bremsolinio en la atmosferon, kio kondukos al la reveno de la bremsomekanismoj al ilia originala pozicio pro la forto de la ellasrisortoj instalitaj en la TC.
Por bremsi, necesas konekti la bremsolinion (TM) al la nutra linio (PM). Por liberigi, konekti la bremsolinion al la atmosfero. Ĉi tiujn funkciojn plenumas speciala aparato - gruo de trajnoŝoforo (4) - bremsante, ĝi konektas la PM kaj TM, liberigante, ĝi malkonektas ĉi tiujn duktojn, samtempe liberigante aeron el la TM en la atmosferon.
En tia sistemo ekzistas ankaŭ tria, meza pozicio de la ŝofora gruo - interkovro kiam la PM kaj TM estas apartigitaj, sed la aero el la TM ne estas liberigita en la atmosferon - la valvo de la ŝoforo tute izolas ĝin. La premo akumulita en la TM kaj TC estas konservata kaj la tempo kiam ĝi estas konservata je la fiksita nivelo estas determinita de la kvanto de aerlikoj tra diversaj likoj, same kiel la termika rezisto de la bremskusenetoj, kiuj varmiĝas frotante kontraŭ la radbandaĝoj. Agordi la interkovron kaj dum bremsado kaj dum liberigo permesas al vi agordi la bremsforton laŭŝtupe. Tia bremso provizas kaj ŝtupan bremsadon kaj ŝtupan liberigon.
Malgraŭ la simpleco de tia bremsosistemo, ĝi havas mortigan difekton - kiam la trajno estas malkuplita, la bremsodukto rompiĝas, aero eliras el ĝi kaj la trajno restas sen bremsoj. Pro tio tia bremso ne povas esti uzata en fervoja transporto, la kosto de ĝia paneo estas tro alta. Eĉ sen trajna krevo, se estas granda aera liko, la efikeco de la bremso reduktiĝos.
Surbaze de ĉi supre, ekestas postulo, ke la bremsado de la trajno estu iniciatita ne per pliigo, sed per malpliigo de premo en la TM. Sed kiel do plenigi la bremscilindrojn? Tio donas duan postulon - ĉiu moviĝanta unuo en la trajno devas konservi rezervon de premaero, kiu devas esti senprokraste replenigita post ĉiu bremsado.
Inĝeniera pensado fine de la 1872-a jarcento atingis similajn konkludojn, kio rezultigis la kreadon de la unua aŭtomata fervoja bremso fare de George Westinghouse en XNUMX.
Bremsosistemo de Westinghouse: 1 — kompresoro; 2 — ĉefa rezervujo; 3 — nutrotubo; 4 — valvo de la trajnŝoforo; 5 — bremsotubo; 6 — aerdistribuilo (triobla valvo) de la Westinghouse-sistemo; 7 — bremsocilindro; 8 — rezerva rezervujo; 9 — haltvalvo.
La figuro montras la strukturon de ĉi tiu bremso (figuro a - bremsofunkciado kiam liberigita; b - bremsofunkciado dum bremsado). La ĉefa elemento de la bremso Westighaus estis bremsa aerdistribuilo aŭ, kiel oni foje nomas ĝin, triobla valvoĈi tiu aerdistribuilo (6) havas senteman elementon - piŝton, kiu funkcias per la diferenco inter du premoj - en la bremsootubo (BM) kaj la rezerva rezervujo (SR). Se la premo en la BM fariĝas malpli ol en la SR, tiam la piŝto moviĝas maldekstren, malfermante la vojon por aero de la SR al la TC. Se la premo en la BM fariĝas pli granda ol la premo en la SR - la piŝto moviĝas dekstren, komunikante la TC kun la atmosfero, kaj samtempe komunikante la BM kaj la SR, certigante ke ĉi-lasta estas plenigita per premaero de la BM.
Tiel, se la premo en la TM malpliiĝas pro iu ajn kialo, ĉu pro agoj de la ŝoforo, troa aerelfluado el la TM aŭ trajnrompo, la bremsoj funkcios. Tio estas, tiaj bremsoj havas aŭtomateco de agoĈi tiu eco de la bremso ebligis aldoni alian eblon por kontroli la trajnajn bremsojn, kiu ankoraŭ estas uzata en pasaĝeraj trajnoj hodiaŭ - krizhaltigo de la trajno fare de pasaĝero, per konektado de la bremsolinio al la atmosfero per speciala valvo - ŝtopkrano (9).
Por tiuj, kiuj konas ĉi tiun trajton de la trajna bremsosistemo, estas amuze spekti filmojn, kie vakerŝtelistoj lerte malkuplas vagonon kun oro de trajno. Por fari tion, la vakeroj devas, antaŭ ol malkupli, fermi la finajn valvojn sur la bremsodukto, kiuj malkonektas la bremsodukton de la konektaj tuboj inter la vagonoj. Sed ili neniam faras tion. Aliflanke, fermitaj finaj valvoj jam pli ol unufoje kaŭzis terurajn katastrofojn asociitajn kun bremsopaneo, kaj ĉi tie (Kamensk en 1987, Jeral-Simskaja en 2011) kaj eksterlande.
Ĉar la plenigo de la bremscilindroj okazas el sekundara fonto de premaero (rezervujo), sen la ebleco de ĝia konstanta replenigo, tia bremso nomiĝas nerekta aktoradoLa ZR estas ŝargita per premaero nur kiam la bremso estas liberigita, kio kondukas al la fakto, ke ĉe ofta bremsado sekvata de liberigo, kun nesufiĉa tempoprokrasto post liberigo, la ZR ne havos tempon ŝargiĝi ĝis la bezonata premo. Tio povas konduki al kompleta elĉerpiĝo de la bremso kaj perdo de kontrolo de la trajnaj bremsoj.
La pneŭmatika bremso havas alian malavantaĝon, nome ke la premfalo en la bremsolinio, kiel ajna perturbo, disvastiĝas en la aero je alta, sed tamen finia rapido - ne pli ol 340 m/s. Kial ne pli? Ĉar la sonorapido estas ideala elekto. Sed en la pneŭmatika sistemo de la trajno ekzistas kelkaj obstakloj, kiuj reduktas la rapidon de disvastiĝo de la premfalo, asociita kun rezisto al aerfluo. Tial, se oni ne prenas specialajn rimedojn, la rapido de premfalo en la TM estos pli malalta, ju pli malproksime la vagono estas de la lokomotivo. En la kazo de la Westinghouse-bremso, la rapido de la tiel nomata... bremsoondo 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 stirseĝo. Tio funkciis kiel potenca impeto por la disvolviĝo de fervoja transporto, pliigo de la rapideco kaj pezo de trajnoj, kaj, sekve, kolosa pliiĝo de la vartransporto sur la fervojo, kaj plilongigo de la fervojaj linioj tra la mondo.
George Westinghouse estis ne nur inventinto, sed ankaŭ entreprenema komercisto. Li patentis sian inventon jam en 1869, kio permesis al li lanĉi amasproduktadon de bremsaparatoj. La bremso Westinghouse rapide disvastiĝis en Usono, Okcidenta Eŭropo kaj la Rusia Imperio.
En Rusio, la bremso Westinghouse regis ĝis la Oktobra Revolucio, kaj dum sufiĉe longa tempo post ĝi. La kompanio Westinghouse konstruis sian propran bremsofabrikon en Sankt-Peterburgo kaj lerte forpelis konkurantojn de la rusa merkato. Tamen, la bremso Westinghouse havis kelkajn fundamentajn mankojn.
Unue, ĉi tiu bremso provizis nur du funkciigajn reĝimojn: bremsita ĝis la bremscilindroj estas tute plenigitaj, kaj feriado — malplenigante la bremscilindrojn. Estis neeble krei mezan valoron de bremsopremo per ĝia longdaŭra prizorgado, tio estas, la bremso Westinghouse ne havis reĝimon retegmentonTio ne ebligis precizan kontrolon de la trajnorapideco.
Due, la bremso de Westinghouse funkciis malbone ĉe longaj trajnoj, kaj se tio povus esti iel tolerata ĉe pasaĝera trafiko, tiam problemoj ekestis ĉe vartrafiko. Ĉu vi memoras la bremsondon? Nu, la bremso de Westinghouse havis neniun rimedon por pliigi sian rapidon, kaj ĉe longa trajno la premredukto en la TM ĉe la lasta vagono povis komenciĝi tro malfrue, kaj je rapideco signife pli malalta ol ĉe la kapo de la trajno, kio kreis sovaĝan malebenaĵon en la funkciado de la bremsaparatoj laŭlonge de la trajno.
Necesas diri, ke ĉiuj agadoj de la kompanio Westinghouse, kaj en Rusio tiutempe kaj tra la mondo, estis plene trapenetritaj de la kapitalisma odoro de patentmilitoj kaj maljusta konkurenco. Jen kio certigis tian longan vivon por tia neperfekta sistemo, almenaŭ en tiu historia periodo.
Konsiderante ĉion ĉi, oni devas agnoski, ke la bremso de Westinghouse metis la fundamenton de la bremsoscienco kaj ĝia funkciprincipo restis senŝanĝa en modernaj bremsoj por rulmaterialoj.
2. De la bremso de Westinghouse ĝis la bremso de Matrosov - la evoluo de la hejma bremsoscienco.
Preskaŭ tuj post la apero de la bremso Westinghouse kaj la rekono de ĝiaj mankoj, oni provis plibonigi ĉi tiun sistemon aŭ krei alian, principe novan. Nia lando ne estis escepto. Komence de la 20-a jarcento, Rusio havis evoluintan reton de fervojoj, kiu ludis signifan rolon en certigado de la ekonomia disvolviĝo kaj defendo de la lando. Pliigo de la efikeco de transporto estas asociita kun pliigo de ĝia rapideco kaj la maso de kargo transportata samtempe, kio signifas, ke la demandoj pri plibonigo de bremsaj sistemoj estis urĝe levitaj.
Signifa impeto al la disvolviĝo de bremsoscienco en la RSFSR kaj poste en Sovetunio estis la redukto de la influo de granda okcidenta kapitalo, precipe la kompanio Westinghouse, sur la disvolviĝo de la enlanda fervoja industrio post oktobro 1917.
F.P. Kazancev (maldekstre) kaj I.K. Matrosov (dekstre) - kreintoj de la hejma fervoja bremso
La unua signo, la unua serioza atingo de la juna hejma bremsscienco estis la evoluoj de la inĝeniero Florentij Pimenoviĉ Kazancev. En 1921, Kazancev proponis sistemon rekta aganta aŭtomata bremsoLa diagramo sube priskribas ĉiujn ĉefajn ideojn, alportitajn ne nur de Kazancev, kaj ĝia celo estas klarigi la bazajn principojn de funkciado de la plibonigita aŭtomata bremso.
Rekte efika aŭtomata bremso: 1 — kompresoro; 2 — ĉefa rezervujo; 3 — nutrotubo; 4 — valvo de la trajnŝoforo; 5 — nutroaparato por elflua bremsotubo; 6 — bremsotubo; 7 — konektaj bremsootuboj; 8 — fina valvo; 9 — haltvalvo; 10 — kontraŭvalvo; 11 — rezerva rezervujo; 12 — aerdistribuilo; 13 — bremsocilindro; 14 — bremslevilo-transmisio.
Do, la unua baza ideo estas, ke la premregado en la TM estas efektivigata nerekte - per malpliigo/pliigo de la premo en speciala rezervujo nomata egaliga tanko (UR). Ĝi estas montrita en la figuro dekstre de la ŝofora valvo (4) kaj super la aparato por provizi likaĵojn el la TM (5). La denseco de ĉi tiu rezervujo estas teknike multe pli facile certigebla ol la denseco de la bremsolinio - tubo atinganta plurajn kilometrojn longan kaj trairanta la tutan trajnon. La relativa stabileco de la premo en la UR permesas konservi la premon en la TM, uzante la premon en la UR kiel referencon. Efektive, la piŝto en la aparato (5) falas malsupren kiam la premo en la TM malpliiĝas, malfermante la valvon kiu plenigas la TM el la nutra linio, tiel konservante la premon en la TM egala al la premo en la UR. Ĉi tiu ideo ankoraŭ havis longan vojon por disvolviĝi, sed nun la premo en la TM ne dependis de la ĉeesto de eksteraj likaĵoj el ĝi (ĝis certaj limoj). Aparato 5 migris al la ŝofora valvo kaj restas tie, en modifita formo, ĝis hodiaŭ.
Alia grava ideo subestanta la dezajnon de ĉi tiu tipo de bremso estas la liverado de la ZR el la TM tra la kontraŭvalvo 10. Kiam la premo en la TM superas la premon en la ZR, ĉi tiu valvo malfermiĝas, plenigante la ZR el la TM. Tiel, likoj el la rezerva rezervujo estas kontinue replenigitaj, kaj la bremso estas neelĉerpebla.
La tria grava ideo proponita de Kazancev estas la dezajno de aerdistribuilo, kiu funkcias per la diferenco ne de du premoj, sed de tri - la premo en la bremsodukto, la premo en la bremsocilindro, kaj la premo en speciala labora ĉambro (ŜK), kiu estas nutrata per premo de la bremsodukto, kune kun la rezerva rezervujo, kiam ĝi estas liberigita. En la bremsa reĝimo, la ŜK estas malkonektita de la rezerva rezervujo kaj la bremsodukto, konservante la valoron de la komenca ŝarĝpremo. Ĉi tiu eco estas vaste uzata en rulmaterialaj bremsoj kaj por certigi paŝon post paŝo liberigon kaj por kontroli la unuformecon de plenigo de la ŜK laŭlonge de la trajno en vartrajnoj, ĉar la labora ĉambro servas kiel normo por la komenca ŝarĝpremo. Surbaze de ĝia valoro, eblas certigi kaj paŝon post paŝo liberigon kaj organizi pli fruan plenigon de la ŜK en la malantaŭaj vagonoj. Mi lasos detalan priskribon de ĉi tiuj aferoj por aliaj artikoloj pri ĉi tiu temo, nuntempe mi nur diros, ke la laboro de Kazancev servis kiel instigo por la disvolviĝo de scienca lernejo en nia lando, kiu kondukis al la disvolviĝo de originalaj bremsosistemoj por rulmaterialoj.
Alia sovetia inventinto, kiu havis gravan influon sur la disvolviĝo de hejmaj bremsoj por rulmaterialo, estis Ivan Konstantinoviĉ Matrosov. Liaj ideoj ne estis principe malsamaj ol tiuj de Kazancev, sed postaj funkciaj testoj de la bremsosistemoj de Kazancev kaj Matrosov (kune kun aliaj bremsosistemoj) montris signifan superecon de la dua sistemo rilate al funkciaj karakterizaĵoj kiam uzata ĉefe sur vartrajnoj. Tiel, la bremso Matrosov kun kondiĉa aerdistribuilo n-ro 320 fariĝis la bazo por la plia disvolviĝo kaj dezajno de bremsa ekipaĵo por fervojoj kun ŝpuro de 1520 mm. La moderna aŭtomata bremso uzata en Rusio kaj la landoj de la Komunumo de Sendependaj Ŝtatoj rajtas porti la nomon de la bremso Matrosov, ĉar ĝi sorbis, en la komenca stadio de sia disvolviĝo, la ideojn kaj dezajnajn solvojn de Ivan Konstantinoviĉ.
Anstataŭ konkludo
Kaj kio estas la konkludo? Labori pri ĉi tiu artikolo konvinkis min, ke la temo meritas serion da artikoloj. En ĉi tiu prova artikolo, ni tuŝis la historion de la disvolviĝo de rulmaterialaj bremsoj. En la sekvaj, ni eniros en interesajn detalojn, tuŝante ne nur la hejman bremson, sed ankaŭ la disvolviĝojn de kolegoj el Okcidenta Eŭropo, elstarigante la dezajnon de bremsoj de malsamaj tipoj kaj specojn de servo de rulmaterialo. Do, mi esperas, ke la temo estos interesa, kaj ĝis baldaŭ ĉe Habr!
Dankon pro via atento!
fonto: www.habr.com
