Es hora de hablar de dispositivos diseñados para controlar los frenos. Estos dispositivos se denominan "grifos", aunque un largo camino de evolución los ha alejado bastante de los grifos en el sentido habitual y cotidiano, convirtiéndolos en dispositivos de automatización neumática bastante complejos.

La antigua válvula de corredera 394 todavía se utiliza en material rodante.

1. Grúas de operador: breve introducción

Por definicion

Válvula del tren del conductor: un dispositivo (o conjunto de dispositivos) diseñado para controlar la magnitud y la tasa de cambio de presión en la línea de freno del tren.

Las grúas de tren conductor que se utilizan actualmente se pueden dividir en dispositivos de control directo y grúas de control remoto.

Los dispositivos de control directo son clásicos del género y se instalan en la gran mayoría de locomotoras, trenes de unidades múltiples, así como en material rodante para fines especiales (diversos vehículos de carretera, vagones, etc.) N° 394 y conv. N° 395. El primero de ellos, que se muestra en el KDPV, se instala en locomotoras de mercancías, el segundo, en locomotoras de pasajeros.

Desde el punto de vista neumático, estas grúas no se diferencian en absoluto entre sí. Es decir, absolutamente idéntico. La válvula 395 en la parte superior lleva fundida junto a ella un casquillo con dos orificios roscados, donde se instala el “bote” del controlador de control electroneumático del freno.

La grúa número 395 del operador en su hábitat natural


Estos dispositivos suelen estar pintados de rojo brillante, lo que indica su excepcional importancia y la atención especial que deben prestarles tanto la tripulación de la locomotora como el personal técnico que da servicio a la locomotora. Otro recordatorio de que los frenos de los trenes lo son todo.

La tubería de suministro (PM) y la línea de freno (TM) están conectadas directamente a estos dispositivos y, girando la manija, se controla directamente el flujo de aire.

En las grúas teledirigidas, no es la propia grúa la que está instalada en la consola del conductor, sino el llamado controlador de control, que transmite comandos a través de una interfaz digital a un panel electroneumático independiente, que está instalado en la sala de máquinas del la locomotora. El material rodante nacional utiliza la sufrida grúa del conductor. El nº 130, que desde hace algún tiempo se está incorporando al material rodante.

Estado del controlador de la grúa. No. 130 en el panel de control de la locomotora eléctrica EP20 (a la derecha, al lado del panel de manómetros)


Cuadro neumático en la sala de máquinas de la locomotora eléctrica EP20


¿Por qué se hizo de esta manera? Para que, además del control manual de los frenos, existe de serie la posibilidad de control automático, por ejemplo desde el sistema de dirección automática de un tren. En las locomotoras equipadas con grúa 394/395, esto requirió la instalación de un accesorio especial en la grúa. Según lo previsto, la grúa número 130 se integrará en el sistema de control del tren a través de un bus CAN, que se utiliza en el material rodante nacional.

¿Por qué llamé a este dispositivo sufrimiento? Porque fui testigo directo de su primera aparición en el material rodante. Estos dispositivos se instalaron en las primeras locomotoras eléctricas rusas nuevas: 2ES5K-001 Ermak, 2ES4K-001 Donchak y EP2K-001.

En 2007 participé en las pruebas de certificación de la locomotora eléctrica 2ES4K-001. En esta máquina se instaló la grúa número 130. Sin embargo, ya entonces se hablaba de su baja fiabilidad; además, este milagro de la tecnología podía soltar los frenos espontáneamente. Por lo tanto, muy pronto lo abandonaron y "Ermaki", "Donchak" y EP2K entraron en producción con 394 y 395 grúas. El progreso se retrasó hasta que se finalizó el nuevo dispositivo. Esta grúa volvió a las locomotoras de Novocherkassk sólo con el inicio de la producción de la locomotora eléctrica EP20 en 2011. Pero "Ermaki", "Donchak" y EP2K no recibieron una nueva versión de esta grúa. EP2K-001, por cierto, con la grúa número 130, ahora se está pudriendo en la base de reserva, como supe recientemente por un video de un fanático del ferrocarril abandonado.

Sin embargo, los trabajadores ferroviarios no tienen plena confianza en dicho sistema, por lo que todas las locomotoras equipadas con la válvula 130 también están equipadas con válvulas de control de respaldo, que permiten, de forma simplificada, controlar directamente la presión en la línea de freno.

Válvula de control del freno de respaldo en la cabina del EP20


También se instala un segundo dispositivo de control en las locomotoras: válvula de freno auxiliar (KVT), diseñado para controlar los frenos de la locomotora, independientemente de los frenos del tren. Aquí está, a la izquierda de la grúa del tren.

Estado de la válvula del freno auxiliar. N° 254


La foto muestra una válvula de freno auxiliar clásica, en buen estado. N° 254. Todavía se instala en muchos lugares, tanto en locomotoras de pasajeros como de mercancías. A diferencia de los frenos de un vagón, los cilindros de freno de una locomotora nunca no se llenan directamente desde el tanque de reserva. Aunque en la locomotora están instalados tanto el depósito de repuesto como el distribuidor de aire. En general, el circuito de frenos de una locomotora es más complejo debido a que la locomotora tiene más cilindros de freno. Su volumen total es significativamente superior a 8 litros, por lo que no será posible llenarlos desde un tanque de repuesto a una presión de 0,4 MPa; es necesario aumentar el volumen del tanque de repuesto y esto aumentará su tiempo de carga en comparación. hasta dispositivos de llenado montados en automóviles.

En una locomotora, los TC se llenan desde el depósito principal, ya sea a través de la válvula del freno auxiliar o mediante un interruptor de presión, que es operado por un distribuidor de aire operado por la válvula del tren del conductor.

La grúa 254 tiene la particularidad de que ella misma puede funcionar como presostato, permitiendo la liberación (¡por etapas!) de los frenos de la locomotora cuando el tren está frenado. Este esquema se denomina circuito para encender el KVT como repetidor y se utiliza en locomotoras de carga.

La válvula de freno auxiliar se utiliza durante los movimientos de maniobra de la locomotora, así como para asegurar el tren después de detenerse y durante el estacionamiento. Inmediatamente después de que el tren se detiene, esta válvula se coloca en la última posición de frenado y se liberan los frenos del tren. Los frenos de locomotora son capaces de mantener tanto la locomotora como el tren en una pendiente bastante pronunciada.

En las locomotoras eléctricas modernas, como la EP20, se instalan otros KVT, por ejemplo conv. N° 224

Estado de la válvula del freno auxiliar. No. 224 (a la derecha en un panel separado)

2. El diseño y principio de funcionamiento de la grúa del conductor. N° 394/395

Entonces, nuestro héroe es un viejo, probado por el tiempo y millones de kilómetros de recorrido, la grúa 394 (y 395, pero es similar, así que hablaré de uno de los dispositivos, teniendo en cuenta el segundo). ¿Por qué este y no el moderno 130? En primer lugar, el grifo 394 es más común hoy en día. Y en segundo lugar, la grúa número 130, o más bien su panel neumático, es en principio similar a la antigua 394.

Cond grúa del conductor. No. 394: 1 — base del vástago de la válvula de escape; 2 — parte inferior del cuerpo; 3 - collarín de sellado; 4 - primavera; 5 — válvula de escape; 6 — casquillo con asiento de válvula de escape; 7 - pistón compensador; 8 — manguito de goma sellante; 9 — anillo de latón de sellado; 10 — cuerpo de la parte media; 11 - cuerpo de la parte superior; 12 - carrete; 13 — palanca de mando; 14 - cerradura de manija; 15 - nuez; 16 — tornillo de apriete; 17 - varilla; 18 — resorte de carrete; 19 — lavadora a presión; 20 - pernos de montaje; 21 - pasador de bloqueo; 22 - filtro; 23 — resorte de la válvula de suministro; 24 - válvula de suministro; 25 — casquillo con el asiento de la válvula de suministro; 26 — diafragma de la caja de cambios; 30 — resorte de ajuste de la caja de cambios; 31 — copa de ajuste de la caja de cambios


¿Te gusta eso? Dispositivo serio. Este dispositivo consta de una parte superior (carrete), una parte media (intermedia), una parte inferior (ecualizador), un estabilizador y una caja de cambios. La caja de cambios se muestra en la parte inferior derecha de la figura. Mostraré el estabilizador por separado.

Estado del estabilizador de la grúa del conductor. No. 394: 1 - enchufe; 2 — resorte de la válvula de mariposa; 3 — válvula de mariposa; 4 — asiento de la válvula de mariposa; 5 - orificio calibrado con un diámetro de 0,45 mm; 6 - diafragma; 7 — cuerpo estabilizador; 8 — énfasis; 10 — resorte de ajuste; 11 — cristal de ajuste.

El modo de funcionamiento del grifo se establece girando la manija, que hace girar el carrete, que está firmemente molido (¡y completamente lubricado!) al espejo en la parte central del grifo. Hay siete disposiciones, generalmente se designan con números romanos.

• I - vacaciones y ejercicio
• II - tren
• III - superposición sin suministro de fugas en la línea de freno
• IV - superposición con suministro de fugas de la línea de freno
• Va - frenado lento
• V - frenado a ritmo de servicio
• VI - frenado de emergencia

En los modos de tracción, marcha libre y estacionamiento, cuando no es necesario accionar los frenos del tren, la manija de la grúa se coloca en la segunda posición. tren posición.

El carrete y el espejo del carrete contienen canales y orificios calibrados a través de los cuales, dependiendo de la posición del mango, fluye el aire de una parte del dispositivo a otra. Así lucen el carrete y su espejo

Además, la grúa del conductor 394 está conectada al llamado tanque de compensación (UR) con un volumen de 20 litros. Este depósito es un regulador de presión en la línea de freno (TM). La presión que se instala en el tanque de compensación se mantendrá en la parte de compensación del grifo del conductor y en la línea de freno (excepto las posiciones I, III y VI de la manija).

Las presiones en el depósito de ecualización y la línea de freno se muestran en manómetros de control montados en el panel de instrumentos, generalmente cerca de la válvula del conductor. A menudo se utiliza un manómetro de dos agujas, por ejemplo este.

La flecha roja muestra la presión en la línea de freno, la flecha negra muestra la presión en el tanque de compensación


Entonces, cuando la grúa está en la posición de tren, el llamado presión de carga. Para material rodante de unidades múltiples y trenes de pasajeros con tracción de locomotora, su valor suele ser de 0,48 - 0,50 MPa, para trenes de mercancías de 0,50 - 0,52 MPa. Pero la mayoría de las veces es 0,50 MPa; se utiliza la misma presión en Sapsan y Lastochka.

Los dispositivos que mantienen la presión de carga en la UR son el reductor y el estabilizador de la grúa, los cuales funcionan de forma totalmente independiente entre sí. ¿Qué hace un estabilizador? Libera continuamente aire del tanque de ecualización a través de un orificio calibrado de 0,45 mm de diámetro en su cuerpo. Constantemente, sin interrumpir ni un momento este proceso. La liberación de aire a través del estabilizador se produce a una velocidad estrictamente constante, que es mantenida por la válvula de mariposa dentro del estabilizador: cuanto menor es la presión en el tanque de compensación, más se abre ligeramente la válvula de mariposa. Esta tasa es mucho más baja que la tasa de frenado de servicio y se puede ajustar girando la copa de ajuste en el cuerpo estabilizador. Esto se hace para eliminar en el tanque de compensación. sobrealimentador (es decir, excediendo la presión de carga).

Si el aire del tanque de compensación sale constantemente a través del estabilizador, ¿tarde o temprano saldrá todo? Me iría, pero la caja de cambios no me deja. Cuando la presión en el UR cae por debajo del nivel de carga, la válvula de alimentación en el reductor se abre, conectando el tanque de compensación con la línea de suministro, reponiendo el suministro de aire. Así, 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 este diagrama.

Acción de la grúa del conductor en la posición II (tren): GR - tanque principal; TM - línea de freno; UR - tanque de compensación; En - atmósfera


¿Qué pasa con la línea de freno? La presión en él se mantiene igual a la presión en el tanque de compensación mediante la parte de compensación de la válvula, que consta de un pistón de compensación (en el centro del diagrama), una válvula de suministro y una válvula de salida, impulsadas por el pistón. La cavidad encima del pistón se comunica con el tanque de compensación (área amarilla) y debajo del pistón con la línea de freno (área roja). Cuando la presión en el UR aumenta, el pistón se mueve hacia abajo, conectando la línea de freno con la línea de suministro, provocando un aumento en la presión hasta que la presión en el TM y la presión en el UR se igualan.

Cuando la presión en el depósito de compensación disminuye, el pistón se mueve hacia arriba, abriendo la válvula de escape, a través de la cual el aire de la línea de freno escapa a la atmósfera, hasta que, nuevamente, las presiones por encima y por debajo del pistón se igualan.

Así, en la posición de tren, la presión en la línea de freno se mantiene igual a la presión de carga. Al mismo tiempo, también se alimentan las fugas, ya que, y hablo constantemente de esto, definitivamente y siempre hay fugas. La misma presión se establece en los tanques de repuesto de los vagones y locomotoras, y también se drenan las fugas.

Para activar los frenos, el conductor coloca el mango de la grúa en la posición V - frenado a ritmo de servicio. En este caso, el aire se libera del tanque de ecualización a través de un orificio calibrado, lo que garantiza una tasa de caída de presión de 0,01 a 0,04 MPa por segundo. El proceso lo controla el conductor mediante el manómetro del tanque de compensación. Mientras la manija de la válvula está en la posición V, el aire sale del tanque de ecualización. El pistón de compensación se activa, se eleva y abre la válvula de liberación, aliviando la presión de la línea de freno.

Para detener el proceso de liberación de aire del tanque de compensación, el operador coloca la manija de la válvula en la posición de superposición: III o IV. Se detiene el proceso de liberación de aire del tanque de compensación y, por tanto, de la línea de freno. Así se realiza la etapa de frenado de servicio. Si los frenos no son suficientemente efectivos, se realiza otro paso; para ello, se coloca nuevamente el mango de la grúa del operador en la posición V.

En condiciones normales oficial Al frenar, la profundidad máxima de descarga de la línea de freno no debe exceder los 0,15 MPa. ¿Por qué? En primer lugar, no tiene sentido descargar más profundamente: debido a la relación entre los volúmenes del tanque de reserva y el cilindro de freno (BC) en los automóviles, no se acumulará una presión de más de 0,4 MPa en el BC. Y una descarga de 0,15 MPa corresponde exactamente a una presión de 0,4 MPa en los cilindros de freno. En segundo lugar, descargar más profundamente es simplemente peligroso: con baja presión en la línea de freno, el tiempo de carga de los depósitos de repuesto aumentará cuando se suelte el freno, porque se cargan precisamente desde la línea de freno. Es decir, tales acciones conllevan el agotamiento del freno.

Un lector curioso preguntará: ¿cuál es la diferencia entre los límites máximos de las posiciones III y IV?

En la posición IV, el carrete de válvula cubre absolutamente todos los orificios del espejo. El reductor no alimenta el tanque de compensación y la presión en él permanece bastante estable, porque las fugas del UR son extremadamente pequeñas. Al mismo tiempo, el pistón de compensación continúa funcionando, reponiendo las fugas de la línea de freno, manteniendo en ella la presión que se estableció en el depósito de compensación después del último frenado. Por lo tanto, esta disposición se denomina “superposición con suministro de fugas de la línea de freno”.

En la posición III, el carrete de la válvula comunica entre sí las cavidades por encima y por debajo del pistón de compensación, lo que bloquea el funcionamiento del cuerpo de compensación; las presiones en ambas cavidades caen simultáneamente a la velocidad de fuga. Esta fuga no es recargada por el ecualizador. Por lo tanto, la tercera posición de la válvula se llama "superposición sin suministro de fugas desde la línea de freno".

¿Por qué hay dos posiciones de este tipo y qué tipo de superposición utiliza el conductor? Ambos, dependiendo de la situación y tipo de servicio de la locomotora.

Al accionar los frenos del pasajero, según las instrucciones, el conductor debe colocar la válvula en la posición III (techo sin alimentación) en los siguientes casos:

• Al seguir una señal de prohibición
• Al controlar el EPT después de la primera etapa del frenado de control
• Al bajar una pendiente pronunciada o llegar a un callejón sin salida

En todas estas situaciones, la liberación espontánea de los frenos es inaceptable. ¿Cómo puede suceder? Sí, es muy sencillo: los distribuidores de aire de los pasajeros funcionan según la diferencia entre dos presiones: en la línea de frenos y en el depósito de reserva. Cuando aumenta la presión en la línea de freno, los frenos se liberan por completo.

Ahora imaginemos que frenamos y lo ponemos en posición IV, cuando la válvula alimenta fugas de la línea de freno. Y en este momento algún idiota en el vestíbulo abre ligeramente y luego cierra la válvula de cierre: el sinvergüenza está jugando. La válvula del conductor absorbe esta fuga, lo que provoca un aumento de presión en la línea de freno, y el distribuidor de aire del pasajero, sensible a esto, lo libera por completo.

En los camiones de carga, se utiliza principalmente la posición IV: el VR de carga no es tan sensible al aumento de presión en el TM y tiene una liberación más severa. La posición III se establece sólo si existe la sospecha de una fuga inaceptable en la línea de freno.

¿Cómo se sueltan los frenos? Para una liberación completa, la manija del grifo del operador se coloca en la posición I: liberación y carga. En este caso, tanto el tanque de compensación como la línea de freno están conectados directamente a la línea de alimentación. Sólo el llenado del tanque de compensación se produce a través de un orificio calibrado, a un ritmo rápido pero bastante moderado, lo que permite controlar la presión mediante un manómetro. Y la línea de freno se llena a través de un canal más ancho, de modo que la presión salta inmediatamente a 0,7 - 0,9 MPa (dependiendo de la longitud del tren) y permanece allí hasta que la manija de la válvula se coloca en la segunda posición. ¿Porqué es eso?

Esto se hace para empujar una gran cantidad de aire hacia la línea de freno, aumentando considerablemente la presión en ella, lo que garantizará que la onda de liberación llegue al último automóvil. Este efecto se llama sobrealimentación por impulsos. Le permite acelerar las vacaciones y garantizar una carga más rápida de los tanques de repuesto durante todo el tren.

Llenar el tanque de ecualización a un ritmo determinado le permite controlar el proceso de dosificación. Cuando la presión en él alcanza la presión de carga (en trenes de pasajeros) o con cierta sobreestimación, dependiendo de la longitud del tren (en trenes de mercancías), la manija del grifo del conductor se coloca en la posición del segundo tren. El estabilizador elimina la sobrecarga del tanque de compensación y el pistón de compensación rápidamente iguala la presión en la línea de freno a la presión en el tanque de compensación. Así es como se ve el proceso de soltar completamente los frenos hasta alcanzar la presión de carga desde el punto de vista del conductor

La liberación escalonada, en el caso del control EPT o en trenes de carga durante el modo de funcionamiento en montaña del distribuidor de aire, se realiza colocando la manija de la válvula en la posición del segundo tren, seguido de la transferencia al techo.

¿Cómo se controla el freno electroneumático? La EPT se controla desde el mismo operador de la grúa, sólo la 395, que está equipada con un controlador EPT. En esta “lata”, colocada encima del eje del mango, hay contactos que, a través de la unidad de control, controlan el suministro de potencial positivo o negativo, con respecto a los rieles, al cable del EPT, y también eliminan este potencial para liberarlo. los frenos.

Cuando el EPT está encendido, el frenado se realiza colocando la grúa del conductor en la posición Va - frenado lento. En este caso, los cilindros de freno se llenan directamente desde el distribuidor de aire eléctrico a una velocidad de 0,1 MPa por segundo. El proceso se controla mediante un manómetro en los cilindros de freno. La descarga del tanque de compensación se produce, pero bastante lentamente.

El EPT se puede liberar paso a paso, colocando la válvula en la posición II, o completamente, colocándola en la posición I y aumentando la presión en el UR en 0,02 MPa por encima del nivel de presión de carga. Esto es más o menos lo que parece desde el punto de vista del conductor.

¿Cómo se realiza el frenado de emergencia? Cuando la manija de la válvula del operador está en la posición VI, el carrete de la válvula abre la línea de freno directamente a la atmósfera a través de un canal ancho. La presión cae desde la carga hasta cero en 3-4 segundos. La presión en el tanque de compensación también disminuye, pero más lentamente. Al mismo tiempo, se activan los aceleradores de freno de emergencia en los distribuidores de aire: cada VR abre la línea de freno a la atmósfera. Saltan chispas debajo de las ruedas, las ruedas patinan, a pesar de añadir arena debajo...

Por cada uno de estos "tiros en el sexto", el conductor se enfrentará a un análisis en el depósito: si sus acciones estaban justificadas por las instrucciones de las Instrucciones para el control de frenos y las Reglas para la operación técnica del material rodante, así como un número de instrucciones locales. Sin mencionar el estrés que experimenta al “lanzar el sexto”.

Por tanto, si sales a las vías, te deslizas bajo la barrera de cierre del cruce en un coche, recuerda que una persona viva, el conductor del tren, es el último responsable de tu error, estupidez, capricho y bravuconería. Y esa gente que luego tendrá que desenrollar los intestinos de los ejes de los juegos de ruedas, quitar las cabezas cortadas de las cajas de cambios de tracción...

Realmente no quiero asustar a nadie, pero esta es la verdad: la verdad escrita con sangre y daños materiales colosales. Por tanto, los frenos de los trenes no son tan sencillos como parecen.

Total

No consideraré el funcionamiento de la válvula del freno auxiliar en este artículo. Por dos razones. En primer lugar, este artículo está saturado de terminología e ingeniería seca y apenas encaja en el marco de la divulgación científica. En segundo lugar, la consideración del funcionamiento del KVT requiere el uso de una descripción de los matices del circuito neumático de los frenos de la locomotora, y este es un tema para una discusión aparte.

Espero que con este artículo haya inculcado el horror supersticioso en mis lectores... no, no, estoy bromeando, claro. Bromas aparte, creo que ha quedado claro que los sistemas de frenado de los trenes son todo un complejo de dispositivos interconectados y extremadamente complejos, cuyo diseño tiene como objetivo el control rápido y seguro del material rodante. Además, espero haber disuadido el deseo de burlarme de la tripulación de la locomotora jugando con la válvula de freno. Al menos para alguien...

En los comentarios me piden que les cuente sobre Sapsan. Habrá “Halcón Peregrino”, y será un artículo aparte, bueno y extenso, con detalles muy sutiles. Este tren eléctrico me brindó un período corto pero muy creativo en mi vida, así que tengo muchas ganas de hablar sobre ello y definitivamente cumpliré mi promesa.

Me gustaría expresar mi agradecimiento a las siguientes personas y organizaciones:

1. Roman Biryukov (Romych Russian Railways) por el material fotográfico en la cabina EP20
2. Sitio www.pomogala.ru — para diagramas tomados de su recurso
3. Una vez más a Roma Biryukov y Sergei Avdonin por sus consejos sobre los aspectos sutiles del funcionamiento de los frenos.

¡Nos vemos de nuevo, queridos amigos!

Fuente: habr.com