Näen, et esimene, minu narratiivi ajalooline osa publikule meeldis, seega ei ole patt jätkata.

Kiirrongid nagu TGV ei kasuta enam pneumaatilisi pidureid

Täna räägime kaasaegsusest, nimelt sellest, milliseid lähenemisviise kasutatakse liikuvate vahendite pidursüsteemide loomisel XXI sajandil, mis mõne kuu pärast tähistab juba oma kolmandat kümmet.

1. Liikuvate vahendite pidurite klassifikatsioon

Füüsikalise printsiibi põhjal, mille alusel pidurijõud luuakse, saab kõik raudtee pidurid jagada kaheks põhiliigiks: friktsionaalsed, mis kasutavad hõõrdejõudu, ja dünaamilised, mis kasutavad pidurimomendi loomiseks tõukejõu.

Friktsionaalsetesse piduritesse kuuluvad kõigi konstruktsioonide klotsipedalid, sealhulgas ka kettapidurid, ning magnetraudtee pidur, mis kasutatakse suurföödsel kiirustransportis, peamiselt Lääne-Euroopas. Raudteel 1520 on seda tüüpi pidurit rakendatud ainult elektrirongil ER200. Mis puudutab sama 'Sapsanit', siis RŽD loobus sellel magnetraudtee piduri kasutamisest, kuigi selle elektrirongi prototüübi, Saksamaa ICE3, on sellise piduriga varustatud.

ICE3 rongi käru, millel on magnetraudtee pidur

Sapsani rongi käru

Dünaamilistele, kuid täpsemalt elektrodünaamilistele piduritele kuuluvad kõik pidurid, mille toimimine põhineb tõukemootorite viimisega generaatorirežiimi (rekupereeriv ja reostaadi pidur), samuti pidurdamine vastu lükkamisega

Rekupeerimise ja reostaadi pidurid on oma olemuselt sarnased — mootoreid muudetakse generatorirežiimile ning rekupeerimise korral antakse energia elektrivõrku tagasi, samas kui reostaadi puhul põletatakse toodetud energia spetsiaalsetel takistitel. Mõlemat pidurit kasutatakse nii vedurite kui ka mootorrongide korral, kus elektrodünaamiline pidur on peamine tööpidur, arvestades, et veduril on palju tõukemootoreid, mis on jaotatud kogu rongi ulatuses. Elektrodünaamilise pidurdamise (EDP) ainus puudus on see, et ei ole võimalik pidurdada täielikku peatumist. Kui EDP efektiivsus väheneb, vahetatakse see automaatselt pneumaatilise hõõrdejõu piduri vastu.

Mis tahes pidurdamine pöörduvusega tagab täieliku peatamise, kuna see seisneb tõukemootori pöörde pööramises liikvel olles. Siiski on see režiim enamasti varajane - selle regulaarne kasutamine võib kahjustada tõukemootori jõuülekannet. Näiteks kollektormootori puhul, kui teha pingepolariteedi muutmine, siis pöörlemisel tekkiv vastupanu-elektromotoor jõud ei lahutata toitepingest, vaid liidetakse sellega - rattad pöörlevad endiselt sama suunda, nagu tõukerežiimis! See toob kaasa voolu asteekuja suurenemise, ja parim, mis võib juhtuda, on sulgemisseadmete aktiveerimine.

Selle tõttu tehakse lokomotiividel ja elektrirongidel kõik võimalused mootori pööramise vältimiseks liikvel olles. Pöördseade blokeeritakse mehaaniliselt, kui juhikontroller on liikuvates seadetes. Samuti „Sapsanide“ ja „Lastoškade“ puhul põhjustab pöördjuhtme pööramine kiirusel üle 5 km/h viivitamatut hädapidurdamist.

Kuid mõned kodumaised lokomotiivid, näiteks elektriline lokomotiiv VL65, kasutavad tagasipööratavat pidurdust kui tavarežiimi madalatel liikumiskiirusel.

Tagasipööratav pidurdus on tavarežiim, mida tagab juhtimissüsteem elektrilisel lokomotiivil VL65.

Oluline on märkida, et vaatamata elektrodünaamilise pidurdamise kõrgele efektiivsusele on iga rong alati, rõhutan — alati varustatud automaatse pneumaatilise piduriga, mis töötab õhu vabastamise kaudu pidurite magistraalist. Nii Venemaal kui ka kogu maailmas seisavad vanad head blokkipidurite friktsioonsüsteemid liiklusohutuse nimel valvel.

Funktsionaalsete omaduste järgi jagunevad friktsioonipedalid järgmistesse kategooriatesse:

1. Puhkepidurid, käsipidurid või automaatsed
2. Rongipedurid — pneumaatilised (PT) või elektropneumaatilised (EPT) pidurid, mis on paigaldatud igasse rongis oleva veokiühikusse ja mida juhitakse keskelt juhtohjest.
3. Locomotiivide — pneumaatilised otseselt tegutsevad pidurid, mis on mõeldud lokomotiivi peatamiseks ilma koosseisu peatamata. Need juhitakse eraldi reisijate rongidest.

2. Puhkepiduri

Mehaanilise käigukasti käepide ei ole kusagile kadunud veesõidukist, see paigaldatakse nii lokomotiividele kui ka vagunitele — lihtsalt on see muutnud oma eriala, nimelt on see muutunud puhkepiduriks, mis välistab omaette liikumise veesõiduki pneumaatilise süsteemi õhu väljavoolu korral. Punane ratas, mis meenutab laeva rooliratast — mehaanilise käsipiduri käepide, üks selle teostuse variantidest.

Mehaanilise käsipiduri rool elektri lokomotiivi VЛ60пк kabiinis

Mehaaniline pidur reisivaguni vahekäigus

Mehaaniline pidur kaasaegses kaubavagunis

Mehaaniline pidur surub ratastele sama pidurisadul, mida kasutatakse tavalise pidurdamise korral.

Kaasaegsetel muunduriteil, sealhulgas EWS1/EWS2 «Sapsan», ES1 «Lastočka» elektrirongidel ning elektrilaevadel EP20, toimub parkimispiduri automaatne aktiveerimine ja piduriklotside surumine piduridiskide vastu. vedrupõhiste energiaakude kaudu.. Osa klambrimehhanisme, mis suruvad klotsid piduridiskide vastu, on varustatud võimsate vedrude abil, mis on nii tugevad, et vabastamine toimub pneumaatilise ajami abil rõhul 0,5 MPa. Antud juhul tõukab pneumaatiline ajam vastu vedrusid, mis suruvad klotse. Sellise parkimispiduri juhtimine toimub masinisti pultidel olevate nuppude kaudu.

Parkimisvedruga piduri (PVP) juhtnupud ES1 «Lastočka» elektrirongil.

Sellise piduri ehitus on sarnane, mida kasutatakse võimsatel veoautodel. Kuid peamise pidurina rongides on selline süsteem täiesti sobimatu., ja põhjust, miks, selgitan ma põhjalikult pärast rongide pneumaatiliste pidurite töö kohta rääkimist.

3. Pneumaatilised pidurid kaubavedudeks

Iga kaubavagun on varustatud järgmise piduritehnika kompleksiga.

Veokiisa pidurisüsteem: 1 — pidurisidevooder; 2 — lõppkraana; 3 — stoppkraana; 5 — tolmu eraldaja; 6, 7, 9 — õhkjaoturi moodulid nr 483; 8 — eralduskraana; BR — õhkjaotur; TM — piduritoru; ZR — varureservuaar; TC — piduritsükk; AR — veoki automaatrežiim.


Piduritoru (TM) — toru läbimõõduga 1,25” ulatub mööda kogu veokit ja on varustatud lõppkraanadega, et eraldada piduritoru, kui veok kokku klapitakse enne paindlike ühendusvoogude lahtiühendamist. Piduritorus hoitakse normaalses režiimis nii nimetatud laadimis rõhul 0,50 — 0,54 MPa, seega on voogude lahtiühendamine ilma lõppkraanade sulgemiseta kahtlane tegevus, mis võib sõna otseses mõttes pea pealt ära võtta.

Õhureserv, mida otse juhitakse piduritsükkidesse, hoitakse varureservuaaris. (ZR), mille mahutavus on enamikul juhtudel 78 liitrit. Rõhk varuässsardeetris on täpselt sama, mis pidurisüsteemi rõhk. Aga ei, see ei ole 0,50 — 0,54 MPa. Asi on selles, et selline rõhk on pidurisüsteemis lokomotiivil. Ja mida kaugemal lokomotiivist, seda madalam on rõhk pidurisüsteemis, kuna seal on paratamatult lekked, mis viivad õhu kadu. Seega on viimase vaguni pidurisüsteemi rõhk rongis mõnevõrra madalam jaotuse järgi.

Pidurisilinder, ja enamikul vagunitel on see üks, täites selle varuässodeest, surub see pidurisüsteemi kangide kaudu kõik olemasolevad klotsid ratastele. Pidurisilindri maht on umbes 8 liitrit, seega täis pidurdamisel saavutatakse selles rõhk mitte rohkem kui 0,4 MPa. Samale tasemele langeb rõhk ka varuässsardeetris.

Selle süsteemi peamine "toimiv tegelane" on õhujagaja. Seade reageerib piduritoru rõhu muutusele, tehes sõltuvalt rõhu suunast ja temposisest muudatusi.

Kui piduritoru rõhk langeb, toimub pidurdamine. Kuid mitte iga rõhu langemise korral — rõhu vähenemine peab toimuma teatud kiirusel, mida nimetatakse teenindusliku pidurdamise kiirus. See kiirus tagatakse juhtide kraaniga lokomotiivi kabinis ja on vahemikus 0,01 kuni 0,04 MPa sekundis. Kui rõhk langeb madalama kiiruseta, ei toimu pidurdamist. See on tehtud selleks, et pidurid ei aktiveeruks normatiivsete lekete puhul piduritorust ning samuti mitte ülekuivatatud rõhu kõrvaldamise korral, millest me räägime hiljem.

Kui õhujagaja aktiveerub pidurdamiseks, täidab ta täiendavat tühjendust piduritorustikus teenindustempoga, mille suurus on 0,05 MPa. See toimub selleks, et tagada püsiv rõhu langus kogu rongi pikkuses. Kui täiendavat tühjendust ei tehta, võivad pikad rongide viimased vagunid tõenäoliselt mitte peatuda. Täiendavat tühjendust piduritorustikus teevad kõik kaasaegsed õhujagajad, sealhulgas ka reisijate omadega.

Kui õhujagaja aktiveerub pidurdamistel, eraldab see varureservuaari piduritorustikust ja ühendab selle piduritsilindriga. Toimub piduritsilindri täitmine. See toimub täpselt nii kaua, kui jätkub rõhu langus piduritorustikus. Kui piduritorustiku rõhu langus lõpetatakse, peatub piduritsilindri täitmine. Algab režiim ülekate. Piduritsilindris saavutatud rõhk sõltub kahest tegurist:

1. piduritorustiku tühjendamise sügavusest, see tähendab rõhu languse suurusest selles võrreldes laadimist.
2. õhukontrolli režiim

Kohandatav õhujagaja on kolmes režiimis: koormatud (G), keskmine (K) ja tühi (T). Need režiimid erinevad maksimaalsest rõhust, mis koguneb pidurisüsteemi silindrites. Režiimide vahetamine toimub käsitsi spetsiaalse režiimikangiga.

Kokkuvõtteks võib öelda, et pidurisüsteemi silindri rõhu ja pidurijuhtme tühjendamise sügavuse vaheline sõltuvus 483-õhujagaja erinevates režiimides näeb välja selline

Režiimikangi kasutamise puuduseks on see, et vagunihalduri töötaja peab käima mööda kogu koosseisu, ronima iga vaguni alla ja seadistama režiimikangi õigesse asendisse. Ühe versiooni kohaselt, mis on seotud töötamisega, ei tehta seda kaugel alati. Pidurisüsteemi silindrite liialdamine tühja vaguni korral toob kaasa libisemise, pidurdamise efektiivsuse vähenemise ja rattapaari kahjustamise. Sellest olukorrast väljapääsemiseks paigutatakse kaubavagunites õhujagaja ja pidurisüsteemi silindri vahele nn autorežiim (AR), mis määrab mehaaniliselt kaubavaguni massi ja reguleerib sujuvalt piduritsilindri maksimaalset rõhku. Kui vagun on varustatud automaatrežiimiga, siis seadistatakse režiimi lüliti VР-le asendisse «koormatud».

Pidurdamine toimub tavaliselt astmeliselt. VР483 puhul on piduritrassi minimaalne vabastamisastme rõhk 0,06 — 0,08 MPa. Sel juhul on piduritsilindrites rõhk 0,1 MPa. Samal ajal seadistab masinajuht kraani asendisse, kus piduritrassis säilib rõhk, mis on seadistatud pärast pidurdust. Kui ühe astme pidurdus efektiivsus ei ole piisav, teostatakse järgmine aste. Siinkohal ei oma õhujaoturile tähtsust, kui kiiresti vabastamine toimub — rõhu alandamisel igasuguse kiirusel toimub piduritsilindrite täitmine proportsionaalselt rõhu alandamise suurusele.

Täielik pidurite vabastus (piduritsilindrite täielik tühjendamine kogu rongis) toimub pidurisüsteemis rõhu tõstmisel üle laadimisrõhu. Samuti, kaubarongides toimub märkimisväärne rõhu ületamine pidurisüsteemis, et rõhu tõusulaine jõuaks viimaste vaguniteni. Kaubarongis on pidurite täielik vabastus pikaajaline protsess ja see võib kesta kuni minuti.

VR483-l on kaks vabastamisrežiimi: tasase maastiku ja mägine. Tasase maastiku režiimis toimub pidurisüsteemi rõhu tõusmisel täielik, järkjärguline vabastus. Mägise maastiku režiimis võib toimuda järkjärguline pidurite vabastus, mis ei tähenda piduritsilindrite täielikku tühjendamist. Seda režiimi kasutatakse keerulisel profil, kus on suured kaldenurgad.

Õhukontroller 483 on väga huvitav seade. Selle seadme ja töö üksikasjalik analüüs on teema eraldi suurele artiklile. Siin arutame aga kaubarongi piduri üldiseid tööpõhimõtteid.

3. Kliendi tüübi pneumaatilised pidurid

Reisivaguni pidurisüsteem: 1 — ühendav voolik; 2 — lõppklapp; 3, 5 — elektripneumaatilise piduri ühenduskastid; 4 — peatamisventiil; 6 — elektripneumaatilise piduri juhtmestikuga toru; 7 — isoleeritud ühendava vooliku riputus; 8 — tolmulukustus; 9 — õhujagajale väljalaskeosa; 10 — lahtivõtuvorm; 11 — elektriõhujagaja töökamber; TM — piduritrass; VR — õhujagaja; EVR — elektriõhujagaja; TC — pidurikamber; ZR — varureservuaar

Silma jääb rohkem seadmeid, alustades sellest, et siin on lausa kolm peatamisventiili (igaühes eestioos, ja üks konduktori kupees), lõpetades sellega, et kodumaised reisivagunid on varustatud nii pneumaatiliste kui ka elektripneumaatiliste piduritega (EPT).

Tähelepanelik lugeja märkab kohe pneumaatiliste pidurite peamist puudust — pidurduslainete levimise lõppkiirus, mis on piiratud helikiirusest. Praktikas on see kiirus aga madalam, olles 280 m/s teeninduspidurdamise ja 300 m/s hädapidurdamise korral. Lisaks sõltub see kiirus tugevalt õhutemperatuurist, talvel näiteks on see madalam. Seetõttu on pneumaatiliste pidurite igavene saatja — nende mittesümmeetriline töö sõltuvalt koostisest.

Mittesümmeetriline töö toob kaasa kaks asja — märgid pikka reaktsiooni rongis ja pidurdusteetee suurenemise. Esimene ei ole nii iseloomulik reisirongidele, kuigi tassisolajad kupees ei rõõmusta hüplevad teetassid ja muud joogid. Pidurdusteetee suurenemine on aga tõsine probleem, eriti reisiliikluses.

Lisaks on kodumaine reisijate õhujagaja — nii vana mudel nr 292 kui ka uus mudel nr 242 (mille arvu reisirongide pargis pidevalt suurendatakse) — mõlemad need seadmed on otsesed järeltulijad Westinghouse'i kolmekordsest ventiilist ja töötavad kahe rõhu erinevuse baasil — pidurite peajoones ja varureservuaaris. Kolmekordsest ventiilist erineb neid mudelite olemasolu ülekate režiimi, st võimalus astmeliseks pidurdamiseks; pidurite peajoone lisavabastamine pidurdamise ajal; hädapidurduskiirendi konstruktsioonis. Need õhujagajad ei võimalda astmelist vabastamist — nad vabastavad kohe täielikult, kui rõhk pidurite peajoones ületab rõhu varureservuaaris, mis on pärast pidurdamist seal tekkinud. Astmeline vabastamine on väga kasulik reguleerimispidurdamisel täpsete peatuste saavutamiseks sadamate platvormide juures.

Mõlemad probleemid — pidurite ebaregulaarsus ja astmelise vabastamise puudumine 1520 mm rööpmeedoga lahendatakse vagunitele elektrilised õhujaoturid paigaldades — elektriline õhujaotur (EÕ), kood №305.

Kohalik EPТ — elektropneumaatiline pidur — otsekohtuv, automaatne mitte. Reisirongides, kus vedur koosseis saab jõu EPТ töötab kahe juhtme skeemi järgi.

Kahe juhtmega EPТ struktuurne skeem: 1 — juhikranil juhtimise kontroller; 2 — akulaadimisseade; 3 — staatiline toiteseade; 4 — kontrollvalgustite paneel; 5 — juhtimisseade; 6 — klemmiplokk; 7 — ühenduse pea voolikutel; 8 — isoleeritud riputus; 9 — pooljuhtventiil; 10 — vabastava elektromagnetventiil; 11 — piduri elektromagnetventiil.

Kogu rongi ulatuses on kaks juhet: nr 1 ja nr 2 joonisel. Sabavaguni juures on need juhed omavahel elektriliselt ühendatud ja saadetakse vahelduvvool sagedusega 625 Hz läbi saadud silmuse. Seda tehakse EPT juhtimislaua terviklikkuse kontrolimiseks. Juhi juhtme katkemisel katkeb vahelduvvooluahel, juht saab signaali, kui kontrolltuli "O" (vabastamine) kabiinis kustub.

Juhtimine toimub erineva polaarsusega alalisvooluga. Kui nullpotentsiaaliga juht on rööpad. Positiivse (rööbaste suhtes) pingega juhtmele EPT sattudes aktiveeruvad mõlemad elektrimagneetilised ventiilid, mis on paigaldatud elektriautode õhujaoturisse: vabastav (OV) ja piduriventii (TV). Esimene neist isoleerib töökambrist (RK) õhujaoturi atmosfäärist, teine täidab selle varu reservuaarist. Järgnevalt astub mängu EWR-sse paigaldatud survetundlik relee, mis töötab töökambris ja pidurisilindris oleva rõhu erinevuse alusel. Kui RK rõhk ületab TCr rõhku, täidetakse viimane õhuga varu reservuaarist kuni rõhuni, mis oli saavutatud töökambris.

Negatiivse potentsiaaliga juhtmele EPT andmisel lülitub piduriventii välja, kuna diood katkestab sellele voolu. Ainult vabastav ventii jääb aktiivseks, hoides survet töökambris. Nii rakendatakse katkeasendi.

Juhtmestiku katkestamise korral kaotab vabastav ventiil toite ja avab tööruumi atmosfääri. Tööruumi rõhu langemisel vabastab rõhkurelee õhku ja pidurisilindritest. Kui pärast lühiajalist vabastamist pöörata masinisti kraan taas sulgemisse, siis rõhu langus tööruumis peatus ja õhu väljalaskmine pidurisilindrist lõpetatakse. Nii saavutatakse piduri astmelise vabastamise võimalus.

Mis juhtub juhtme purunemise korral? Õige — EPT vabastab. Seetõttu ei ole see pidur (sisemaise veeremi korral) automaatne. Kui EPT rikki läheb, on masinistil võimalus kolida pneumaatilisele pidurihaldusele.

EPT erineb piduritsüklite täitmise ja tühjendamise samal ajal kõigis vagunites. Täitmise ja tühjendamise tempo on üsna kõrge — 0,1 MPa sekundis. EPT on jätkusuutlik pidur, kuna selle töö ajal on tavaline õhujaotur vabastamisrežiimis ja toidab varuveerud pidurimaagistralist, mis omakorda on toidetud lokomotiivi juhtpuldist peamistest reservuaaridest. Seega saab EPT-d kasutada pidurdamiseks igas vajaliku sagedusega, mis on vajalik pidurite operatiivseks juhtimiseks. Sammhaaval vabastamise võimalus võimaldab rongi kiirusetäpset ja sujuvat reguleerimist.

Pneumaatiline pidurite juhtimine reisirongil ei erine oluliselt kaubavaguni pidurist. Juhtimistehnikas on erinevusi, näiteks pneumaatilise piduri vabastamine toimub laadimisrõhuni, ilma ülepinget tegemata. Üldiselt toob reisirongi pidurimaagris liigsete rõhu tõusud endaga kaasa ebameeldivusi, seetõttu ületab EPT täieliku vabastamise korral TM rõhk maksimaalselt 0,02 MPa seadistatud laadimisrõhu väärtusest.

Reisi pidurite TM minimaalne vabastust sügavus pidurdamisel on 0,04 — 0,05 MPa, samas kui piduritsilindrites saavutatakse rõhk 0,1 — 0,15 MPa. Reisivaguni piduritsilindri maksimaalne rõhk on piiratud varureservuaari mahuga ja tavaliselt ei ületa see 0,4 MPa.

Kokkuvõte

Nüüd pöördun ma nende kommentaatorite poole, kes on üllatunud (ja minu arvates isegi pahased, kuid ma ei julge seda väita) rongi pidurite keerukusest. Kommentaarides soovitatakse rakendada autotööstuse skeemi energiatootjate abil. Loomulikult on mugav diivani pealt või kontorite arvutikihist, veebibrauseri kaudu paljusid probleeme paremini näha ja nende lahendusi ilmselgemaks muuta, kuid lubage mul märkida, et enamik tehnilisi lahendusi, mis on reaalses maailmas rakendatud, põhineb kindlal põhjendusel.

Nagu juba mainitud, on peamine probleem vaguni pneumaatilise piduri puhul - lõpusirgel oleva õhurõhu languse kiirus pika (kuni 1,5 km 100 vaguni rongis) piduri peatuse toru kaudu - pidurilaine. Selle pidurilaine kiirendamiseks on vajalik täiendav tühjendus, mille teostab õhurahnustus. Ilma õhurahnustuseta ei toimu täiendavat tühjendust. See tähendab, et energiaakumulatoridel töötavad pidurid on ilmselgelt tunduvalt halvemad töökindluse tasemel, viies meid tagasi Westinghouse’i aegadesse. Kaugrong ei ole veoauto, siin on teised mõõtmed ja seega ka teised pidurijuhtimise printsiibid. Olen kindel, et see ei ole juhuslik ja globaalse piduriteaduse suund ei ole sattunud selliste konstruktsioonide teele juhuslikult. Punkt.

See artikkel on teatav ülevaade praegu kasutuses olevatest pidurisüsteemidest kaasaegses rongis. Edasi, teiste selles seerias olevate artiklite puhul arutan ma igaüht neist lähemalt. Uurime, milliseid seadmeid kasutatakse pidurite juhtimiseks, kuidas õhujagurid töötavad. Üksikasjalikult käsitleme rekupeerimise ja reostaadi pidurdamise küsimusi. Loomulikult vaatleme ka kõrge kiirusel liiklevate sõidukite pidureid. Kohtumiseni ja aitäh tähelepanu eest!

P.S.: Sõbrad! Eraldi tänu tahan öelda paljude isiklike sõnumite eest, kus on välja toodud artikli vead ja trükivead. Jah, ma olen patustaja, kes ei oska Vene keelt ja segab klahve. Püüdsin teie märkusi parandada.

Allikas: habr.com