Il est temps de parler des dispositifs destinés à contrôler les freins. Ces dispositifs sont appelés « valves », bien que leur longue évolution les ait éloignés des vannes dans le sens domestique du terme, les transformant en appareils complexes de pneumatique.

La vieille bonne valve à commande de type 394 est encore utilisée sur le matériel roulant.

1. Les vannes du conducteur — introduction brève.

Par définition.

La vanne de conduite du train est un dispositif (ou un ensemble de dispositifs) destiné à contrôler la magnitude et le rythme de variation de la pression dans le circuit de freinage du train.

Les vannes de conduite du train actuellement utilisées peuvent être divisées en appareils de commande directe et vannes à commande à distance.

Les appareils de commande directe sont la norme, installés sur la grande majorité des locomotives, trains automoteurs, ainsi que sur le matériel roulant spécialisé (différents engins de chantier, autorails, etc.), les vannes de conducteur de type 394 et 395. La première, représentée dans les documents techniques, est installée sur les locomotives de fret, la seconde — sur les locomotives de passagers.

D'un point de vue pneumatique, ces vannes ne diffèrent absolument pas l'une de l'autre. Elles sont donc entièrement identiques. La vanne 395 a, sur sa partie supérieure, une saillie moulée avec deux trous taraudés, où est installée la « banque » du contrôleur du frein électropneumatique.

La vanne du conducteur 395 dans son habitat naturel.


Ces dispositifs sont le plus souvent peints en rouge vif, ce qui témoigne de leur importance exceptionnelle et de l'attention particulière que doivent leur porter à la fois l'équipe de locomotive et le personnel technologique qui entretient la locomotive. Un autre rappel que les freins du train sont essentiels.

Des tuyauteries d'alimentation (PM) et de conduite de frein (TM) sont directement raccordées à ces dispositifs et, par le biais de la rotation de la poignée, le flux d'air est contrôlé directement.

Dans les grues à commande à distance, le contrôleur de l'opérateur n'est pas la grue elle-même, mais un contrôleur de gestion qui transmet des commandes via une interface numérique à un panneau électropneumatique séparé, qui est installé dans la salle des machines de la locomotive. Sur le matériel roulant national, on utilise la grue de l'opérateur n° 130, qui a longtemps peiné à s'imposer dans les véhicules.

Le contrôleur de la grue n° 130 sur le tableau de bord de la locomotive électrique EP20 (à droite, à côté du panneau de manomètres)


Panneau pneumatique dans la salle des machines de la locomotive électrique EP20


Pourquoi est-ce fait ainsi ? Pour que, en plus du contrôle manuel des freins, il existe également une possibilité standard de gestion automatique, par exemple depuis le système de conduite automatique du train. Sur les locomotives équipées de la grue 394/395, il fallait installer un accessoire spécial sur la grue pour cela. Dans l'idée, la grue 130 s'intègre dans le système de gestion du train via le bus CAN, qui est utilisé sur le matériel roulant national.

Pourquoi ai-je appelé cet appareil « multi-épouvantable » ? Parce que j'ai été témoin direct de sa première apparition sur le matériel roulant. De tels appareils étaient installés sur les premiers exemplaires des nouvelles locomotives électriques russes : 2ЭС5К-001 « Ermak », 2ЭС4К-001 « Donchak » et EP2К-001.

En 2007, j'ai participé aux essais de certification de la locomotive électrique 2ЭС4К-001. Sur cette machine, la grue n° 130 était justement installée. Cependant, déjà à l'époque, des rumeurs sur sa faible fiabilité circulaient, en effet, cette merveille de la technique pouvait libérer les freins de manière autonome. C'est pourquoi elle a vite été abandonnée et les « Ermak », « Donchak » et EP2К sont allées en série avec les grues 394 et 395. Le progrès a été retardé jusqu'à l'amélioration du nouvel appareil. Ce n'est qu'avec le début de la production de la locomotive électrique EP20 en 2011 que cette grue est revenue sur les locomotives de Novotcherkassk. Les « Ermak », « Donchak » et EP2К n'ont jamais reçu cette nouvelle version de la grue. Au fait, l'EP2К-001 avec la grue n° 130 pourrit actuellement à la base de réserve, comme je l'ai appris récemment à travers la vidéo d'un fan des chemins de fer abandonnés.

Cependant, les cheminots n'ont pas une confiance totale en un tel système, c'est pourquoi toutes les locomotives équipées de la grue 130 sont également équipées de grues de secours, permettant, en mode simplifié, de gérer directement la pression dans le circuit de freinage.

Robinet de commande de frein de secours dans la cabine de l'ÉP20


Les locomotives sont également équipées d'un deuxième appareil de commande — robinet de frein auxiliaire (KVT), destiné à contrôler les freins de la locomotive, indépendamment des freins du train. Le voici, à gauche du robinet de train

Robinet de frein auxiliaire n°254


Sur la photo, un robinet classique de frein auxiliaire, n°254. Il est encore installé dans de nombreux endroits, tant sur les locomotives de passagers que sur les locomotives de fret. Contrairement aux freins du wagon, les cylindres de frein de la locomotive jamais ne sont pas remplis directement à partir du réservoir de secours. Bien que le réservoir de secours et le distributeur d'air soient installés sur la locomotive. En général, le schéma des freins de la locomotive est plus complexe, car il y a plus de cylindres de frein. Leur volume total est nettement supérieur à 8 litres, donc les remplir à partir du réservoir de secours jusqu'à une pression de 0,4 MPa n'est pas possible — il faut augmenter le volume du réservoir de secours, ce qui prolongera le temps de charge par rapport aux réservoirs de wagon.

Sur la locomotive, les cylindres de frein se remplissent à partir du réservoir principal, soit par le robinet de frein auxiliaire, soit par un relais de pression, sur lequel agit le distributeur d'air activé par le robinet de train du conducteur.

Le robinet 254 a la particularité de pouvoir fonctionner comme un relais de pression, permettant le relâchement (progressif !) des freins de la locomotive lorsque le train est à l'arrêt. Ce schéma est appelé schéma d'insertion du KVT en tant que répéteur et est utilisé sur les locomotives de fret.

Le robinet de frein auxiliaire est utilisé lors des manœuvres de déplacement de la locomotive, ainsi que pour le maintien du train après un arrêt et pendant l'arrêt. Immédiatement après l'arrêt du train, ce robinet est placé dans la dernière position de frein, tandis que les freins du train sont relâchés. Les freins de la locomotive sont capables de maintenir la locomotive et le train sur une pente considérable.

Sur les locomotives modernes, comme l'ÉP20, d'autres KVT sont installés, par exemple le n°224

Robinet de frein auxiliaire n°224 (à droite sur un panneau séparé)

2. Dispositif et principe de fonctionnement du robinet du conducteur n°394/395

Donc, notre héros est un vieux modèle, éprouvé par le temps et des millions de kilomètres, le robinet 394 (et 395, mais il est identique, donc je parlerai de l'un des appareils en pensant à l'autre). Pourquoi lui et pas le moderne 130 ? Tout d'abord, le robinet 394 est plus courant aujourd'hui. Et deuxièmement, le robinet 130, ou plutôt son panneau pneumatique, fonctionne sur un principe similaire à celui du vieux 394.

Robinet du conducteur n°394 : 1 — socle de la tige de la vanne d'échappement ; 2 — corps de la partie inférieure ; 3 — joint d'étanchéité ; 4 — ressort ; 5 — vanne d'échappement ; 6 — chemise avec siège de vanne d'échappement ; 7 — piston d'équilibrage ; 8 — joint en caoutchouc d'étanchéité ; 9 — rondelle d'étanchéité en laiton ; 10 — corps de la partie médiane ; 11 — corps de la partie supérieure ; 12 — distributeur ; 13 — levier de commande ; 14 — verrou de levier ; 15 — écrou ; 16 — vis de pression ; 17 — tige ; 18 — ressort du distributeur ; 19 — rondelle de pression ; 20 — goujons de montage ; 21 — goupille de verrouillage ; 22 — filtre ; 23 — ressort de la vanne d'alimentation ; 24 — vanne d'alimentation ; 25 — chemise avec siège de la vanne d'alimentation ; 26 — diaphragme du réducteur ; 30 — ressort de réglage du réducteur ; 31 — cupule de réglage du réducteur.


Que pensez-vous ? C'est un appareil sérieux. Cet appareil est composé d'une partie supérieure (distributeur), d'une partie médiane (intermédiaire), d'une partie inférieure (équilibrage), d'un stabilisateur et d'un réducteur. Le réducteur est montré en bas à droite sur l'image, je montrerai le stabilisateur séparément.

Stabilisateur du robinet du conducteur n°394 : 1 — bouchon ; 2 — ressort de la vanne d'égalisation ; 3 — vanne d'égalisation ; 4 — siège de la vanne d'égalisation ; 5 — orifice calibré de diamètre 0,45 mm ; 6 — diaphragme ; 7 — corps du stabilisateur ; 8 — butée ; 10 — ressort de réglage ; 11 — cupule de réglage.

Le mode de fonctionnement du robinet est défini par la rotation du levier, qui fait tourner le distributeur, étroitement ajusté (et soigneusement graissé !) à la surface dans la partie médiane du robinet. Il y a sept positions, que l'on désigne généralement par des chiffres romains.

• I — démarrage et chargement
• II — mode de travail
• III — coupure sans alimentation des fuites dans la conduite de frein
• IV — coupure avec alimentation des fuites depuis la conduite de frein
• Va — freinage en douceur
• V — freinage en mode service
• VI — freinage d'urgence

En mode traction, au-delà et à l'arrêt, lorsque les freins du train n'ont pas besoin d'être actionnés, le levier de la vanne est placé en deuxième position, train position.

Le distributeur et le miroir du distributeur contiennent des canaux et des orifices calibrés à travers lesquels, selon la position du levier, l'air s'écoule d'une partie de l'appareil à une autre. Voici à quoi ressemblent le distributeur et son miroir.

De plus, la vanne du conducteur est raccordée au soi-disant réservoir équilibrant (RE) d'un volume de 20 litres. Ce réservoir est le générateur de pression dans la conduite de freinage (CB). La pression établie dans le réservoir équilibrant sera maintenue par la partie équilibrante de la vanne du conducteur et dans la conduite de freinage (sauf pour les positions I, III et VI du levier).

Les pressions dans le réservoir équilibrant et dans la conduite de freinage sont affichées sur des manomètres de contrôle, généralement situés sur le tableau de bord, à proximité de la vanne du conducteur. On utilise souvent un manomètre à deux flèches, comme celui-ci.

La flèche rouge indique la pression dans la conduite de freinage, la flèche noire celle dans le réservoir équilibrant.


Ainsi, lorsque la vanne est en position train, une pression dite de chargementest établie et maintenue dans le réservoir équilibrant. Pour le matériel roulant à moteur et les trains de passagers avec traction de locomotive, sa valeur est généralement de 0,48 à 0,50 MPa, pour les trains de marchandises de 0,50 à 0,52 MPa. Mais le plus souvent, il s'agit de 0,50 MPa, la même pression étant utilisée sur le « Sapsan » et le « Lastochka ».

Les appareils prenant en charge la pression de charge dans le réservoir de compensation sont le régulateur et le stabilisateur de robinet, fonctionnant totalement indépendamment l'un de l'autre. Que fait le stabilisateur ? Il libère en permanence de l'air du réservoir de compensation à travers un orifice calibré de 0,45 mm de diamètre présent dans son boîtier. Ce processus se déroule continuellement, sans interruption. La libération d'air via le stabilisateur se fait à un rythme strictement constant, maintenu par une vanne d'étranglement à l'intérieur du stabilisateur : plus la pression dans le réservoir de compensation baisse, plus la vanne d'étranglement s'ouvre. Ce rythme est bien inférieur à celui du freinage de service, et il peut être ajusté en tournant la bague de réglage sur le boîtier du stabilisateur. Cela se fait pour éliminer dans le réservoir de compensation. surcroît (c'est-à-dire dépassant la pression de charge).

Si l'air du réservoir de compensation s'échappe en permanence par le stabilisateur, celui-ci finira-t-il par disparaître? Il disparaîtrait, mais le régulateur ne le permet pas. Lorsque la pression dans le réservoir de compensation tombe en dessous de la pression de charge, une vanne d'alimentation s'ouvre dans le régulateur, reliant le réservoir de compensation à la conduite d'alimentation, complétant ainsi le stock d'air. Ainsi, dans le réservoir de compensation, dans la deuxième position du robinet, la pression est constamment maintenue à 0,5 MPa.

Ce processus est le mieux illustré par le schéma suivant

Action du robinet du conducteur en position II (position train) : GR — réservoir principal ; TM — conduite de frein ; UR — réservoir de compensation ; At — atmosphère.


Et qu'en est-il de la conduite de frein ? Sa pression est maintenue égale à celle du réservoir de compensation grâce à la partie de compensation du robinet, qui se compose d'un piston de compensation (au centre du schéma), d'une vanne d'alimentation et d'une vanne de sortie, actionnées par le piston. La cavité au-dessus du piston est connectée au réservoir de compensation (zone jaune) tandis qu'en dessous du piston — à la conduite de frein (zone rouge). Lorsque la pression dans le réservoir de compensation augmente, le piston descend, reliant la conduite de frein à la conduite d'alimentation, ce qui entraîne une augmentation de la pression dans celle-ci, jusqu'à ce que la pression dans TM et la pression dans UR deviennent égales.

Lorsque la pression dans le réservoir d'égalisation diminue, le piston se déplace vers le haut, ouvrant la soupape de sortie par laquelle l'air du circuit de freinage s'échappe dans l'atmosphère, jusqu'à ce que, encore une fois, la pression au-dessus et en dessous du piston soit équilibrée.

Ainsi, en position de trajet, la pression dans le circuit de freinage est maintenue égale à la pression de charge. Cela prend également en compte les fuites, car, comme je le mentionne constamment, il y a indéniablement et toujours des fuites. La même pression est établie dans les réservoirs de secours des wagons et de la locomotive, également en prenant en compte les fuites.

Pour actionner les freins, le conducteur place le levier du robinet en position V — freinage à température de service. Cela entraîne l'évacuation de l'air du réservoir d'égalisation à travers un orifice calibré, assurant un taux de chute de pression de 0,01 à 0,04 MPa par seconde. Le processus est contrôlé par le conducteur à l'aide du manomètre du réservoir d'égalisation. Tant que le levier du robinet est en position V, l'air s'échappe du réservoir d'égalisation. Le piston d'égalisation se déclenche, se levant et ouvrant la soupape de sortie, réduisant la pression dans le circuit de freinage.

Pour arrêter l'évacuation de l'air du réservoir d'égalisation, le conducteur place le levier du robinet en position de blocage — III ou IV. Le processus d'évacuation de l'air du réservoir d'égalisation, et donc du circuit de freinage, est interrompu. Cela exécute une étape du freinage de service. En cas d'inefficacité des freins, une autre étape est effectuée, pour cela le levier du robinet est à nouveau placé en position V.

En situation normale, de service Dans le freinage, la profondeur maximale de dépression de la conduite de frein ne doit pas dépasser 0,15 MPa. Pourquoi ? Tout d'abord, il est inutile de décharger davantage — en raison du rapport entre le volume du réservoir de secours et le cylindre de frein (CF) sur les wagons, il ne sera pas possible d'atteindre une pression supérieure à 0,4 MPa dans le CF. De plus, une décharge à 0,15 MPa correspond précisément à une pression de 0,4 MPa dans les cylindres de frein. En second lieu, diagnostiquer au-delà est simplement dangereux — à une basse pression dans la conduite de frein, le temps de charge des réservoirs de secours lors du relâchement du frein augmentera, car ils se remplissent précisément à partir de la conduite de frein. Par conséquent, de telles actions sont susceptibles d'épuiser le frein.

Le lecteur curieux pourrait demander : quelles sont les différences entre les positions III et IV ?

En position IV, le robinet bloque toutes les ouvertures dans le miroir. Le réducteur ne vide pas le réservoir compensatoire et la pression y reste plutôt stable, car les fuites du réservoir compensatoire sont extrêmement faibles. Le piston compensatoire continue ainsi à travailler, remplissant les fuites de la conduite de frein, maintenant la pression qui s'est établie dans le réservoir compensatoire après le dernier freinage. C'est pourquoi cette position est appelée « fermeture avec approvisionnement en fuites de la conduite de frein »

En position III, le robinet relie les cavités au-dessus et en dessous du piston compensatoire, ce qui bloque l'opération de l'organe compensatoire — la pression dans les deux cavités chute simultanément au rythme des fuites. L'approvisionnement de cette fuite par l'organe compensatoire ne se produit pas. C'est pourquoi la position III du robinet est appelée « fermeture sans approvisionnement en fuites de la conduite de frein »

Pourquoi y a-t-il deux telles positions et quelle fermeture utilise le conducteur ? Les deux, selon la situation et le type de service de la locomotive.

Lors de la gestion des freins des passagers, selon le règlement, le conducteur doit placer le robinet en position III (fermeture sans alimentation) dans les cas suivants :

• Lorsqu'il avance sous un signal d'arrêt
• Lors de la gestion du EPT après la première étape de freinage de réglage
• Lorsqu'il descend une pente raide ou dans un cul-de-sac

Dans toutes ces situations, un relâchement spontané des freins est inacceptable. Mais comment cela peut-il se produire ? C'est très simple : les distributeurs d'air passagers fonctionnent grâce à la différence entre deux pressions — celle de la conduite de frein et celle du réservoir de secours. Lorsqu'il y a une augmentation de la pression dans la conduite de frein, les freins se relâchent complètement.

Imaginons maintenant que nous avons freiné et mis le levier en position IV, lorsque le robinet alimente les fuites de la conduite de frein. À ce moment-là, un certain idiot dans le couloir ouvre légèrement, puis ferme le robinet d'arrêt — un vrai farceur. Le robinet du conducteur absorbe cette fuite, ce qui entraîne une augmentation de la pression dans la conduite de frein, et le distributeur d'air passager, sensible à cela, relâche complètement.

Dans le cas des marchandises, on utilise principalement la position IV — le V.R. de fret n'est pas aussi sensible à l'augmentation de pression dans la C.F. et possède un relâchement plus rigide. La position III n'est utilisée qu'en cas de suspicion de fuite inacceptable dans la conduite de frein.

Comment se produit le relâchement des freins ? Pour un relâchement complet, le levier du robinet du conducteur est mis en position I — relâchement et recharge. À ce moment-là, le réservoir de compensation et la conduite de frein sont directement connectés à la conduite d'alimentation. Cependant, le remplissage du réservoir de compensation se fait par un orifice calibré, à un rythme rapide mais suffisamment modéré pour permettre le contrôle de la pression au manomètre. Le remplissage de la conduite de frein se fait par un canal plus large, donc la pression monte immédiatement jusqu'à 0,7 – 0,9 MPa (selon la longueur du train) et reste à ce niveau jusqu'à ce que le levier du robinet soit mis en deuxième position. Pourquoi cela ?

Cela se fait pour pousser une grande quantité d'air dans la conduite de frein, ce qui élève brusquement la pression, garantissant ainsi que l'onde de relâchement atteigne le dernier wagon. Cet effet est appelé surcompression impulsionnelle. Il permet d'accélérer le relâchement lui-même et d'assurer un remplissage plus rapide des réservoirs de secours tout au long du train.

Le remplissage du réservoir compensatoire à un rythme donné permet de contrôler le processus de relâchement. Lorsque la pression atteint celle du réservoir de charge (pour les trains de passagers) ou avec un léger excès, selon la longueur du train (pour les trains de marchandises), le levier de la commande du conducteur est placé en position II. Le stabilisateur élimine la surpression du réservoir compensatoire, et le piston compensatoire égalise rapidement la pression dans la conduite de freinage avec la pression dans le réservoir compensatoire. Voici à quoi ressemble le processus de relâchement complet des freins jusqu'à la pression de charge du point de vue du conducteur.

Le relâchement en plusieurs étapes, dans le cas de la gestion de l'EPV ou dans les trains de marchandises en mode montagne, est effectué en plaçant le levier en position II, puis en le ramenant à la position de repos.

Comment se passe la gestion du frein électropneumatique ? L'EPV est contrôlé depuis le même levier du conducteur, uniquement le modèle 395, qui est équipé d'un contrôleur EPV. Dans cette 'banque', fixée en haut de l'axe du levier, se trouvent des contacts qui gèrent, par le biais du bloc de contrôle, l'alimentation du fil EPV en potentiel positif ou négatif, par rapport aux rails, ainsi que la suppression de ce potentiel pour le relâchement des freins.

Lorsque l'EPV est activé, le freinage s'effectue en plaçant le levier du conducteur en position Va - freinage à un rythme réduit. Ainsi, les cylindres de frein sont remplis directement par le distributeur d'air d'électroviaction à un rythme de 0,1 MPa par seconde. Le contrôle du processus se fait à l'aide du manomètre de pression dans les cylindres de frein. Le déchargement du réservoir compensatoire se produit, mais assez lentement.

Le relâchement de l'EPV peut se faire de manière progressive, en plaçant le levier en position II, ou complètement, en le plaçant en position I et en augmentant la pression dans le RC à 0,02 MPa au-dessus de la pression de charge. Voilà à quoi cela ressemble du point de vue du conducteur.

Comment s'effectue un freinage d'urgence ? En plaçant le levier du conducteur dans la position VI, le clapet de la soupape ouvre un large canal, déchargeant directement le circuit de freinage dans l'atmosphère. La pression passe de la pression de charge à zéro en 3 à 4 secondes. La pression dans le réservoir d'équilibrage diminue également, mais plus lentement. Dans ce cas, des accélérateurs de freinage d'urgence s'activent sur les distributeurs d'air — chaque distributeur ouvre le circuit de freinage vers l'atmosphère. Des étincelles volent sous les roues, les roues patinent, malgré le gravier qui y est déversé…

Pour chaque fois qu'il « passe en sixième », le conducteur s'attend à une analyse au dépôt — ses actions étaient-elles justifiées par les prescriptions de l'Instruction de gestion du frein et des Règles d'exploitation technique du matériel roulant, ainsi que par un certain nombre d'instructions locales. Sans parler du stress qu'il endure lorsqu'il « passe en sixième ».

Donc, si vous entrez sur les rails, franchissez un passage à niveau en voiture alors que la barrière est en train de se fermer, rappelez-vous que c'est une personne vivante, le conducteur du train, qui est finalement responsable de votre erreur, de votre imprudence, de votre folie et de votre bravade. Et les personnes qui devront ensuite retirer les entrailles des essieux des paires de roues, enlever les têtes décapitées des réducteurs de traction…

Je ne souhaite pas vraiment effrayer qui que ce soit, mais c'est la vérité — une vérité écrite dans le sang et avec des pertes matérielles colossales. C'est pourquoi les freins du train ne sont pas aussi simples qu'il pourrait sembler.

Conclusion

Je ne vais pas aborder le fonctionnement de la soupape de frein auxiliaire dans cet article. Pour deux raisons. Tout d'abord, cet article est saturé de terminologie et d'ingénierie sèche et peine à s'inscrire dans le cadre de la vulgarisation scientifique. Deuxièmement, l'étude du fonctionnement de la soupape de frein nécessite de décrire les nuances du schéma pneumatique des freins de la locomotive, et c'est un sujet de conversation à part entière.

J'espère qu'avec cet article, j'ai inspiré aux lecteurs une peur superstitieuse… non, non, je rigole bien sûr. Sans blague, je pense qu'il est devenu clair que les systèmes de freinage des trains constituent un ensemble complexe d'appareils interconnectés et extrêmement compliqués, dont la conception vise à gérer rapidement et en toute sécurité le matériel roulant. De plus, j'espère vraiment avoir dissuadé quiconque de plaisanter avec l'équipe de locomotive en jouant avec le frein d'arrêt. Du moins pour quelqu'un…

Dans les commentaires, on me demande de parler du "Sapsan". Il y aura un "Sapsan", et ce sera un article distinct, bon et bien détaillé, avec des précisions très fines. Ce train à grande vitesse m'a offert une période courte mais très riche d'un point de vue créatif dans ma vie, donc j'ai vraiment envie d'en parler et je tiendrai ma promesse.

Je voudrais exprimer ma gratitude aux personnes et organisations suivantes :

1. À Roman Biryukov (Romych RŽDUZ) pour le matériel photographique sur le poste de conduite de l'EP20
2. Le site www.pomogala.ru — pour les schémas pris de leur ressource
3. Encore une fois à Roma Biryukov et à Sergey Avdonin pour leurs conseils sur les aspects délicats du fonctionnement des freins

À bientot, chers amis !

Source : habr.com