Ha llegado el momento de hablar sobre los dispositivos destinados a controlar los frenos. Estos dispositivos se llaman "grúas", aunque su larga evolución los ha alejado lo suficiente de las grúas en el sentido cotidiano que conocemos, convirtiéndolos en dispositivos bastante complejos de neumática automática.
La vieja y buena grúa de vástago 394 todavía se utiliza en el material rodante.
1. Grúas del maquinista: introducción breve
Por definición
La grúa de maquinista del tren es un dispositivo (o conjunto de dispositivos) diseñado para controlar la magnitud y la rapidez del cambio de presión en el conducto de frenos del tren.
Las grúas de maquinista utilizadas en la actualidad se pueden dividir en dispositivos de control directo y grúas con control remoto.
Los dispositivos de control directo son la clásica del género, instalados en la gran mayoría de locomotoras, trenes de motor, así como en material rodante de finalidad especial (varias máquinas de carretera, automotores, etc.) grúas de maquinista modelo No. 394 y modelo No. 395. La primera, representada en el KDPV, se instala en locomotoras de carga, la segunda en pasajeros.
En sentido neumático, estas grúas no se diferencian en absoluto entre sí. Es decir, son absolutamente idénticas. La grúa 395 en la parte superior tiene un saliente, fundido junto con ella, con dos orificios roscados, donde se instala la "batería" del controlador de gestión del freno electro-neumático.
La grúa 395 del maquinista en su entorno natural.
Estos dispositivos, a menudo, se pintan de un color rojo brillante, lo que indica su excepcional importancia y la especial atención que deben prestar tanto la tripulación de la locomotora como el personal técnico que atiende la locomotora. Otro recordatorio de que los frenos en el tren son todo.
A estos dispositivos se conectan directamente las tuberías del conducto de alimentación (PM) y del conducto de frenos (TM), y, mediante el giro de la palanca, se realiza el control directo del flujo de aire.
En las grúas de control remoto, lo que se instala en el panel del maquinista no es la grúa en sí, sino un control remoto que transmite órdenes a través de una interfaz digital a un panel electropneumático separado, el cual se coloca en el compartimiento de la máquina del locomotor. En el material rodante nacional se utiliza la grúa del maquinista número 130, que ha tenido un largo camino para ser utilizada en el material rodante.
El controlador de la grúa número 130 en el panel de la locomotora eléctrica EP20 (a la derecha, junto al panel de manómetros)
Panel electropneumático en el compartimento de la locomotora eléctrica EP20
¿Por qué se hizo así? Para que además del control manual de los frenos, se introdujera una opción regular de control automático, por ejemplo, desde el sistema de guía automática del tren. En locomotoras equipadas con la grúa 394/395, se requería la instalación de un accesorio especial en la grúa para esto. Según la idea, la grúa 130 se integra en el sistema de control del tren a través del bus CAN, que se utiliza en el material rodante nacional.
¿Por qué llamé a este dispositivo multistratificado? Porque fui testigo presencial de su aparición inicial en el material rodante. Estos dispositivos se instalaron en los primeros números de las nuevas locomotoras eléctricas rusas: 2ЭС5К-001 "Ermak", 2ЭС4К-001 "Donchak" y EP2К-001.
En 2007, participé en las pruebas de certificación de la locomotora 2ЭС4К-001. En esta máquina se instalaba precisamente la grúa 130. Sin embargo, ya en ese momento se hablaba de su baja fiabilidad, e incluso, este prodigio de la técnica podía soltar los frenos de manera espontánea. Por lo tanto, rápidamente se prescindió de ella, y los "Ermaks", "Donchaks" y EP2К continuaron en serie con grúas 394 y 395. El avance se pospuso hasta que se desarrollara un nuevo dispositivo. En las locomotoras de Novocherkassk, esta grúa regresó solo con el inicio de la producción de la locomotora eléctrica EP20 en 2011. Y los "Ermaks", "Donchaks" y EP2К no recibieron una nueva versión de esta grúa. Por cierto, el EP2К-001, con la grúa 130, ahora está oxidándose en la base de reserva, como supe recientemente de un video de un aficionado a las vías de tren abandonadas.
Sin embargo, los ferroviarios no confían plenamente en un sistema así, por lo que todas las locomotoras equipadas con la grúa 130 también están equipadas con grúas de control de reserva, que permiten, en un modo simplificado, controlar directamente la presión en la línea de frenos.
Grifo de control de frenos de emergencia en la cabina del EP20
En las locomotoras también se instala un segundo dispositivo de control — grifo de freno auxiliar (KVT), destinado a controlar los frenos de la locomotora, independientemente de los frenos del tren. Aquí está, a la izquierda del grifo de tren
Grifo de freno auxiliar n.º 254
En la foto se muestra un clásico grifo de freno auxiliar, n.º 254. Se instala en muchos lugares aún hoy, tanto en locomotoras de pasajeros como de carga. A diferencia de los frenos del vagón, en la locomotora los cilindros de freno nunca se llenan directamente desde el tanque de reserva. Aunque tanto el tanque de reserva como el distribuidor de aire están instalados en la locomotora. En general, el esquema de frenos de la locomotora es más complejo, debido a que hay más cilindros de freno en la locomotora. Su volumen total es significativamente mayor a 8 litros, por lo que no será posible llenarlos desde el tanque de reserva hasta una presión de 0.4 MPa — hay que aumentar el volumen del tanque de reserva, lo que aumentará el tiempo de carga en comparación con los tanques de los vagones.
En la locomotora, los cilindros se llenan desde el tanque principal, ya sea a través del grifo de freno auxiliar o mediante el relé de presión, el cual es activado por el distribuidor de aire controlado por el grifo de tren del maquinista.
El grifo 254 tiene la particularidad de que puede funcionar como relé de presión, permitiendo la liberación (en etapas) de los frenos de la locomotora mientras el tren está parado. Este esquema se conoce como esquema de activación del KVT como repetidor y se utiliza en locomotoras de carga.
El grifo de freno auxiliar se utiliza durante los movimientos de maniobra de la locomotora, así como para asegurar el tren después de una parada y durante el estacionamiento. Justo después de que el tren se detiene, este grifo se coloca en la última posición de freno, y se liberan los frenos en el tren. Los frenos de la locomotora son capaces de mantener tanto la locomotora como el tren en una pendiente bastante pronunciada.
En las locomotoras eléctricas modernas, como el EP20, se instalan otros KVT, por ejemplo, el n.º 224.
Grifo de freno auxiliar n.º 224 (a la derecha en un panel separado)
2. Dispositivo y principio de funcionamiento del grifo del maquinista n.º 394/395
Entonces, nuestro héroe es el viejo y confiable grifo 394, que ha recorrido millones de kilómetros (y 395, pero es similar, así que hablaré de uno de los dispositivos teniendo en cuenta el otro). ¿Por qué él y no el moderno 130? Primero, el grifo 394 es más común hoy en día. Y en segundo lugar, el grifo 130, más bien su panel neumático, funciona de manera similar al viejo 394.
Grifo del maquinista no. 394: 1 — base del vástago de la válvula de salida; 2 — cuerpo de la parte inferior; 3 — junta de sellado; 4 — resorte; 5 — válvula de salida; 6 — buje con asiento de la válvula de salida; 7 — pistón compensador; 8 — junta de goma de sellado; 9 — anillo de latón para sellar; 10 — cuerpo de la parte media; 11 — cuerpo de la parte superior; 12 — válvula; 13 — manija de control; 14 — fijador de la manija; 15 — tuerca; 16 — tornillo de presión; 17 — varilla; 18 — resorte de la válvula; 19 — arandela de presión; 20 — espárragos de montaje; 21 — pasador de fijación; 22 — filtro; 23 — resorte de la válvula de alimentación; 24 — válvula de alimentación; 25 — buje con asiento de la válvula de alimentación; 26 — diafragma del reductor; 30 — resorte de ajuste del reductor; 31 — vaso ajustable del reductor.
¿Qué les parece? Un dispositivo serio. Este dispositivo consta de una parte superior (de válvula), una parte media (intermedia), una parte inferior (de compensación), un estabilizador y un reductor. El reductor se muestra a la derecha en la parte inferior de la imagen, el estabilizador lo mostraré por separado.
Estabilizador del grifo del maquinista no. 394: 1 — tapa; 2 — resorte de la válvula de estrangulación; 3 — válvula de estrangulación; 4 — asiento de la válvula de estrangulación; 5 — orificio calibrado de 0,45 mm; 6 — diafragma; 7 — cuerpo del estabilizador; 8 — tope; 10 — resorte de ajuste; 11 — vaso de ajuste.
El modo de operación del grifo se establece girando la manija, que hace girar la válvula, que está ajustada a medida (¡y lubricada cuidadosamente!) al espejo en la parte media del grifo. Hay siete posiciones, que se suelen denotar con números romanos.
- I — liberación y carga
- II — de viaje
- III — cierre sin alimentación de fugas en la línea de freno
- IV — cierre con alimentación de fugas de la línea de freno
- Va — frenado a ritmo reducido
- V — frenado a ritmo de servicio
- VI — frenado de emergencia
En modo de tracción, al salir y en estacionamiento, cuando no es necesario activar los frenos del tren, la palanca del grifo se coloca en la segunda posición del tren. El obturador y el espejo del obturador contienen canales y orificios calibrados, a través de los cuales, dependiendo de la posición de la palanca, el aire fluye de una parte del aparato a otra. Así se ve el obturador y su espejo
Además, al grifo del maquinista 394 se le conecta el llamado
tanque compensador (UC) con un volumen de 20 litros. Este tanque es el generador de presión en la línea de frenos (LF). La presión establecida en el tanque compensador se mantendrá mediante la parte compensadora del grifo del maquinista y en la línea de frenos (excepto en las posiciones I, III y VI de la palanca). Las presiones en el tanque compensador y en la línea de frenos se muestran en manómetros de control, instalados en el panel de instrumentos, generalmente cerca del grifo del maquinista. A menudo se utiliza un manómetro de doble aguja, como este
La aguja roja muestra la presión en la línea de frenos, la negra — en el tanque compensador
Así, cuando el grifo está en la posición de tren, se establece y mantiene en el tanque compensador una llamada
presión de carga . Para el material rodante de trenes de motor y trenes de pasajeros con tracción de locomotora, su valor generalmente es de 0,48 a 0,50 MPa, para trenes de carga de 0,50 a 0,52 MPa. Pero la mayoría de las veces es 0,50 MPa, la misma presión que se utiliza en el "Sapsan" y el "Lastochka.". Para el material rodante de trenes de motor y los trenes de pasajeros con tracción de locomotora, su valor suele ser de 0,48 a 0,50 MPa, y para los trenes de carga, de 0,50 a 0,52 MPa. Pero, más frecuentemente, es de 0,50 MPa, la misma presión que se utiliza en el "Sapsan" y el "Lastochka".
Los dispositivos que soportan presión de carga en el UR son el regulador y el estabilizador de la válvula, que funcionan completamente independientes entre sí. ¿Qué hace el estabilizador? Libera constantemente aire del tanque de compensación a través de un orificio calibrado de 0,45 mm de diámetro, que está presente en su carcasa. Constantemente, sin interrumpir este proceso ni un instante. La liberación de aire a través del estabilizador se realiza a un ritmo estrictamente constante, que es mantenido por la válvula de estrangulación dentro del estabilizador; cuanto menor sea la presión en el tanque de compensación, más se abre la válvula de estrangulación. Este ritmo es mucho más bajo que el ritmo del freno de servicio, y puede ser ajustado girando el vaso de ajuste en la carcasa del estabilizador. Esto se hace para eliminar el exceso de presión en el tanque de compensación. sobrecargado (es decir, superior a la carga) presión.
Si el aire del tanque de compensación se escapa constantemente a través del estabilizador, ¿no se acabaría eventualmente? Se acabaría, pero el regulador no lo permite. Al caer la presión en el UR por debajo de la carga, se abre la válvula de alimentación en el regulador, conectando el tanque de compensación con la línea de alimentación, reponiendo el aire. De este modo, en el tanque de compensación, en la segunda posición de la manija de la válvula, se mantiene constantemente una presión de 0,5 MPa.
Este proceso se ilustra mejor con el siguiente esquema.
Acción de la válvula del maquinista en la posición II (en el tren): GR — tanque principal; TM — línea de frenos; UR — tanque de compensación; At — atmósfera.
¿Y qué hay de la línea de frenos? La presión en ella se mantiene igual a la presión en el tanque de compensación mediante la parte compensadora de la válvula, que consta de un pistón compensador (en el centro del esquema), una válvula de alimentación y una válvula de descarga, actuadas por el pistón. La cavidad sobre el pistón está conectada al tanque de compensación (área amarilla) y la parte inferior del pistón — a la línea de frenos (área roja). Cuando aumenta la presión en el UR, el pistón se baja, conectando la línea de frenos con la línea de alimentación, provocando un aumento de presión en ella, hasta que la presión en la TM y la presión en el UR se igualen.
Al disminuir la presión en el depósito de compensación, el pistón se mueve hacia arriba, abriendo la válvula de salida, a través de la cual el aire de la línea de frenos sale a la atmósfera, hasta que, de nuevo, las presiones sobre y debajo del pistón se equilibran.
Así, en la posición de viaje, la presión en la línea de frenos se mantiene igual que la de carga. Esto también alimenta las pérdidas, ya que, y siempre lo menciono, hay claramente fugas en ella. La misma presión se establece en los depósitos de reserva de los vagones y locomotoras, igualmente alimentando las pérdidas.
Para activar los frenos, el maquinista coloca la palanca de la válvula en la posición V — freno a ritmo servicio. En este momento, el aire se libera del depósito de compensación a través de un orificio calibrado, asegurando una caída de presión de 0,01 a 0,04 MPa por segundo. El proceso es controlado por el maquinista a través del manómetro del depósito de compensación. Mientras la manija de la válvula esté en posición V, el aire sale del depósito de compensación. Se activa el pistón de compensación, levantándose y abriendo la válvula de salida, descargando la presión de la línea de frenos.
Para detener el proceso de liberación de aire del depósito de compensación, el maquinista coloca la palanca de la válvula en la posición de cierre — III o IV. El proceso de liberación de aire del depósito de compensación, y por lo tanto de la línea de frenos, se detiene. Así se realiza la etapa de frenado de servicio. Si los frenos son insuficientemente efectivos, se realiza otra etapa, para ello la manija de la válvula del maquinista se vuelve a colocar en la posición V.
En condiciones normales, de servicio En el frenado, la máxima profundidad de vacío en la línea de frenos no debe exceder 0,15 MPa. ¿Por qué? Primero, es inútil crear un vacío más profundo, ya que debido a la relación entre los volúmenes del tanque de reserva y del cilindro de freno (CF), no se alcanzará una presión superior a 0,4 MPa en el CF. Y un vacío de 0,15 MPa corresponde exactamente a una presión de 0,4 MPa en los cilindros de freno. En segundo lugar, crear un vacío más profundo es simplemente peligroso: con una presión baja en la línea de frenos, aumentará el tiempo de carga de los tanques de reserva al soltar el freno, ya que se recargan precisamente desde la línea de frenos. Esto significa que tales acciones pueden agotar el sistema de frenos.
El lector curioso se preguntará: ¿cuál es la diferencia entre los cierres en las posiciones III y IV?
En la posición IV, el obturador de la válvula cierra absolutamente todos los orificios en el espejo. El reductor no extrae del tanque de compensación, y la presión en él se mantiene bastante estable, ya que las fugas desde el TC son extremadamente pequeñas. El pistón de compensación, al mismo tiempo, sigue funcionando, reponiendo las fugas de la línea de frenos, manteniendo en ella la presión que se estableció en el tanque de compensación tras el último frenado. Por lo tanto, esta posición se denomina 'cierre con alimentación de fugas desde la línea de frenos'.
En la posición III, el obturador de la válvula comunica entre sí las cavidades por encima y por debajo del pistón de compensación, lo que bloquea el funcionamiento del órgano de compensación: la presión en ambas cavidades cae simultáneamente al ritmo de la fuga. No ocurre un aporte de esta fuga por parte del órgano de compensación. Por eso, la posición III de la válvula se denomina 'cierre sin alimentación de fugas desde la línea de frenos'.
¿Por qué hay dos posiciones y qué cierre utiliza el maquinista? Ambas, dependiendo de la situación y del tipo de servicio del locomotor.
Al manejar frenos de pasajeros, según las instrucciones, el maquinista debe colocar la válvula en la posición III (cierre sin alimentación) en los siguientes casos:
- Al avanzar bajo una señal de alto
- Al manejar un EPT después del primer paso del frenado regulador
- Al seguir por una pendiente pronunciada o en un desvío
En todas estas situaciones, el desprendimiento de los frenos no es aceptable. ¿Y cómo puede ocurrir? Muy simples: los distribuidores de aire para pasajeros funcionan en base a la diferencia de dos presiones: en la línea de freno y en el tanque de reserva. Al aumentar la presión en la línea de freno, se produce el desprendimiento total de los frenos.
Ahora imaginemos que hemos frenado y colocado en posición IV, cuando la válvula alimenta las fugas de la línea de freno. En ese momento, algún idiota en el pasillo abre y luego cierra la válvula de parada, juega malvadamente. La válvula del maquinista drena esta fuga, lo que lleva a un aumento de presión en la línea de freno, y el distribuidor de aire para pasajeros, sensible a esto, provoca un desprendimiento total.
En los vehículos de carga, se utiliza principalmente la posición IV: el V.R. de carga no es tan sensible a un aumento de presión en la T.M. y tiene un desprendimiento más rígido. La posición III se usa solo si se sospecha de una fuga inaceptable en la línea de freno.
¿Y cómo se produce el desprendimiento de los frenos? Para un desprendimiento completo, la palanca de la válvula del maquinista se coloca en la posición I — desprendimiento y carga. En este caso, tanto el tanque de compensación como la línea de freno se conectan directamente con la línea de alimentación. Solo que la carga del tanque de compensación se realiza a través de un orificio calibrado, a un ritmo rápido pero suficientemente moderado, lo que permite controlar la presión con un manómetro. Y la carga de la línea de freno se realiza a través de un canal más amplio, de modo que la presión salta inmediatamente a 0.7 — 0.9 MPa (dependiendo de la longitud del tren) y se mantiene así hasta que la palanca de la válvula se coloca en la segunda posición. ¿Por qué es así?
Esto se hace para empujar una gran cantidad de aire en la línea de freno, aumentando bruscamente la presión en ella, lo que permitirá que la ola de desprendimiento llegue garantizadamente al último vagón. Este efecto se denomina impulsión sobrecargada. Permite tanto acelerar el desprendimiento como asegurar una carga más rápida de los tanques de reserva a lo largo del tren.
El llenado del tanque compensador a un ritmo determinado permite controlar el proceso de liberación. Al alcanzar la presión en él, la carga (en los trenes de pasajeros) o con un cierto aumento, dependiendo de la longitud del tren (en los de carga), el conductor coloca la palanca en la posición II para el tren. El estabilizador elimina la sobrecarga del tanque compensador, y el pistón compensador rápidamente iguala la presión en la línea de freno con la presión en el tanque compensador. Así es como se ve el proceso de liberación completa de los frenos hasta la presión de carga desde el punto de vista del conductor.
La liberación escalonada, en el caso de controlar un EPT o en trenes de carga en modo de trabajo de montaña del distribuidor de aire, se realiza al colocar la palanca en la posición II, seguida de un cambio a la posición de intersección.
¿Y cómo se controla el freno electropneumático? El EPT se controla desde la misma palanca del conductor, solo que la 395, que está equipada con un controlador de EPT. En este "banco", que se coloca sobre el eje de la palanca, hay contactos que, a través de una unidad de control, regulan la alimentación al cable de EPT de un potencial positivo o negativo en relación con los rieles, así como eliminan este potencial para liberar los frenos.
Con el EPT activado, el frenado se realiza colocando la palanca del conductor en la posición Va - frenado a ritmo lento. Durante este proceso, los cilindros de freno se llenan directamente desde el distribuidor de aire eléctrico a una tasa de 0.1 MPa por segundo. El control del proceso se lleva a cabo mediante el manómetro de presión en los cilindros de freno. La descarga del tanque compensador ocurre lentamente.
La liberación del EPT puede realizarse de forma escalonada, colocando la palanca en la posición II, o completamente, al colocarla en la posición I y elevando la presión en el TC a 0.02 MPa por encima de la presión de carga. Así es como se ve todo desde la perspectiva del conductor.
¿Cómo se realiza la frenada de emergencia? Al colocar la palanca del freno en la posición VI, el vástago del freno abre directamente el conducto de freno al ambiente a través de un amplio canal. La presión disminuye de la carga a cero en 3-4 segundos. La presión en el tanque compensador también disminuye, pero más lentamente. Durante esto, los distribuidores de aire activan los aceleradores de frenada de emergencia: cada V.R. abre el conducto de freno al ambiente. Chispas vuelan de las ruedas, las ruedas patinan a pesar de que se les eche arena...
Por cada «frenada de emergencia» el maquinista enfrentará una revisión en el depósito: si sus acciones estaban justificadas según las instrucciones sobre la gestión de frenos y las reglas de explotación técnica del material rodante, así como de varias instrucciones locales. Sin mencionar el estrés que experimenta al hacer una «frenada de emergencia».
Por lo tanto, si sales a las vías, pasas bajo una barrera cerrándose en un cruce con un automóvil, recuerda que por tu error, necedad, capricho y bravado, en última instancia, es responsable un ser humano: el maquinista del tren. Y las personas que luego tendrán que quitar los intestinos de los ejes de los pares de ruedas, quitar cabezas amputadas de los reductores de tracción...
No quiero asustar a nadie, pero es la verdad: una verdad escrita con sangre y un daño material colosal. Por lo tanto, los frenos de un tren no son tan simples como podrían parecer.
Summary
No voy a considerar el funcionamiento del grifo de freno auxiliar en este artículo. Por dos razones. Primero, este artículo está sobrecargado de terminología e ingeniería seca y apenas se ajusta a los límites de la divulgación científica. Segundo, analizar el funcionamiento de la KV.T. requiere describir los matices del esquema neumático de los frenos de locomotora, y ese es un tema de conversación separado.
Espero que con este artículo haya inspirado a los lectores un pavor supersticioso... no, no, estoy bromeando, por supuesto. Sin bromas, creo que ha quedado claro que los sistemas de frenos de los trenes son un complejo conjunto de dispositivos interconectados y extremadamente complicados, cuya estructura está diseñada para una gestión operativa y segura del material rodante. Además, espero que haya desalentado a algunos de jugar con el freno de emergencia en la cabina de la locomotora. Al menos a alguno...
En los comentarios me piden que hable sobre el "Sapsan". Habrá un "Sapsan", y será un artículo separado, bueno y extenso, con detalles muy finos. Este tren eléctrico me proporcionó un período corto, pero muy enriquecedor desde el punto de vista creativo en mi vida, así que realmente quiero hablar sobre él y cumpliré con mi promesa.
Quiero expresar mi agradecimiento a las siguientes personas y organizaciones:
- A Roman Birukov (Romych RŽDUZ) por el material fotográfico de la cabina del EP20
- El sitio web — por los esquemas, tomados de su recurso
- Una vez más a Roma Birukov y Sergey Avdonin por las consultas sobre los aspectos detallados del funcionamiento de los frenos
¡Hasta la próxima, queridos amigos!
Fuente: habr.com
