La prochaine fois que vous vous trouverez à la gare, prenez une minute pour prêter attention à l'inscription, située juste en bas au centre du wagon du train qui vous emmènera en vacances tant attendues. Cette inscription n'est pas là par hasard, elle nous indique le numéro mystérieux et conditionnel du distributeur d'air de freinage qui est installé sur ce wagon.
L'inscription est visible même si le train est stationné sur une plateforme haute, alors ne la manquez pas.

Sur ce wagon — «Amendorff», qui a subi une remise à niveau capitale (RLC) à l'usine de construction de wagons de Tver, est installé un distributeur d'air (DA) de type passager n°242. Il est désormais installé sur tous les nouveaux wagons et ceux révisés, en remplacement de l'ancien DA n°292. C'est de ces appareils, qui appartiennent à la famille des dispositifs de freinage, dont nous allons parler aujourd'hui.

1. Les héritiers de Westinghouse

Les distributeurs d'air de type passager, utilisés sur les chemins de fer à voie de 1520 mm, sont une sorte de compromis entre la simplicité de construction, héritée de la soupape triple de Westinghouse, et les exigences de sécurité de circulation. Ils n'ont pas eu un parcours de développement aussi long et dramatique que leurs homologues de fret.

Actuellement, deux modèles sont utilisés : le distributeur d'air n°292 et le distributeur d'air n°242 qui le remplace rapidement (du moins dans le parc de wagons de la RJD).

Ces appareils diffèrent par leur construction, mais sont pratiquement similaires en termes de propriétés opérationnelles. Les deux appareils fonctionnent sur la différence de deux pressions — dans la conduite de freinage (CB) et dans le réservoir de secours (RS). Les deux assurent une décharge supplémentaire de la conduite de freinage lors du freinage : le n°292 décharge la CB dans une chambre spéciale fermée (chambre de décharge supplémentaire) d'un volume de 1 litre, tandis que le n°242 décharge directement dans l'atmosphère. Les deux appareils sont équipés d'un accélérateur de freinage d'urgence. Aucun des deux appareils n'a de libération par paliers — ils se libèrent immédiatement lorsque la pression dans la CB dépasse la pression dans le RS, établie là après le dernier freinage, comme on dit, ils ont une libération "douce".

L'absence de relâchement en plusieurs étapes est compensée par le fait que les deux appareils ne fonctionnent pas seul sur le wagon (bien qu'ils le puissent), mais en collaboration avec le distributeur d'air électrique n° 305, qui introduit le contrôle électrique des freins, ainsi que la chambre de travail avec un relais pneumatique, permettant le relâchement en plusieurs étapes.

Prenons comme exemple le VR 242, en tant que modèle plus moderne, ainsi que l'EVR 305.

Le tout nouveau VR 242 sur le panneau pneumatique dans le compartiment moteur de l'électrotrain EP20.


Celui-ci est installé sur le wagon de passagers.


Abordons maintenant la conception et le principe de fonctionnement de cet appareil.

Schéma expliquant la conception du VR 242 : 1, 3, 6, 16 — trous calibrés ; 2, 4 — filtres ; 5 — piston de limiteur de décharge supplémentaire TM ;
7, 10, 13, 21, 22 — ressorts ; 8 — vanne d'échappement ; 9 — tige creuse ; 11 — piston principal ; 12 — vanne de décharge supplémentaire ; 14 — butée du sélecteur de modes de fonctionnement ; 15 — piston du sélecteur de modes de fonctionnement ; 17, 28 — tiges ; 18 — vanne de frein ; 19 — vanne de rupture ; 20 — butée du sélecteur de freinage d'urgence ; 23, 26 — vannes ; 24 — trou ; 25 — piston d'accélération du freinage d'urgence ; 27 — vanne de limitation de décharge supplémentaire ; UC — chambre d'accélération ; ZK — chambre de distribution ; MK — chambre principale ; TM — ligne de frein, ZR — réservoir de secours ; TC — cylindre de frein.


Par quoi commence le fonctionnement du distributeur d'air ? Il commence par le chargement, c'est-à-dire le remplissage des chambres du distributeur d'air et du réservoir de secours avec de l'air comprimé provenant de la ligne de frein. Ces processus se produisent lors du démarrage de la locomotive dans le dépôt, lorsqu'elle est à l'arrêt sans air, ainsi que sur tous les wagons, lorsqu'ils sont accrochés à la locomotive, et que la vanne terminale est ouverte — prenant le train 'à l'air'. Analysons ce processus plus en détail.

Fonctionnement du VR 242 lors de la charge.


Ainsi, l'air de la conduite de frein, sous une pression de 0,5 MPa, est dirigé vers l'appareil, remplissant la chambre U4 sous le piston accélérateur, puis monte par le conduit (indiqué en rouge), à travers le filtre 4, dans la chambre principale (MK), soutenant le piston principal 11 par le bas, qui monte, ouvrant avec sa tige creuse 9 la soupape de sortie 8, reliant la cavité du cylindre de frein à l'atmosphère. En même temps, l'air du filtre, par le canal axial de la tige 28, passe par l'orifice calibré 3 vers le réservoir de secours (indiqué en jaune), et de là, par le conduit, vers la chambre de distribution (ZK) au-dessus du piston principal 11.

Ce processus se poursuit jusqu'à ce que la pression dans le réservoir de secours, la chambre principale et la chambre de distribution s'établisse égale à la pression de charge de la conduite de frein. Le piston principal revient à sa position neutre, fermant la soupape de sortie. Le distributeur d'air est prêt à agir.

Je le répète — la pression dans la TC est instable, il y a des fuites, de petites fuites, mais elles existent toujours. Cela signifie que la pression dans la TC peut diminuer. Si la pression diminue à un rythme inférieur au rythme normal, alors l'air de la chambre de distribution peut passer dans la chambre principale à travers le gicleur 3, et le piston principal reste en place, sans freinage.

Lors de la baisse de pression dans la conduite de frein à un rythme normal de freinage, la pression dans la MK diminue suffisamment rapidement pour que le piston principal réussisse à se déplacer vers le bas, sous l'effet de la pression plus élevée dans la chambre de distribution. En descendant, il ouvre la soupape de décharge supplémentaire 12.

Action de la VB 242 lors du freinage : phase de décharge supplémentaire de la TC.


L'air de la chambre principale, à travers la soupape 12 par le canal K, sort par le canal axial de la tige 28 dans l'atmosphère. La pression dans la conduite de frein et dans la chambre principale diminue encore plus rapidement et le piston 11 continue son mouvement vers le bas.

Action de la VB 242 lors du freinage : remplissage initial du cylindre de frein.


Le tube creux du piston principal 9 se déconnecte du joint sur la soupape d'échappement, ouvrant ainsi le passage à l'air provenant du réservoir de secours, qui s'achemine par le canal B vers la chambre du distributeur, le canal axial du tube 9, le canal G et le commutateur de mode, pour entrer dans le cylindre de frein par le canal L. En même temps, cet air passe par le canal D dans la chambre U2, exerçant une pression sur le piston 6, qui interrompt le canal de décharge supplémentaire de l'atmosphère. La décharge supplémentaire s'arrête. Simultanément, le tube 28 du piston 6 descend, les canaux radiaux qui s’y trouvent sont bloqués par des joints en caoutchouc, ce qui entraîne la séparation de la chambre principale et de la chambre du distributeur. Cela augmente la sensibilité du répartiteur d'air au freinage - désormais, une baisse de pression dans le circuit de freinage, quel qu'en soit le rythme, entraînera la descente du piston principal et le remplissage du cylindre de frein.

L'action du VR 242 lors du freinage : changement du rythme de remplissage du TC


Au début, le cylindre de frein se remplit rapidement, par un large canal, à travers la soupape de frein 18 ouverte. À mesure que le cylindre de frein se remplit, la chambre U1 du commutateur de mode se remplit également par l'orifice calibré 16. Lorsque la pression atteint un niveau suffisant pour compresser le ressort sous le piston 15, la soupape de frein se ferme et le TC se remplit à un rythme ralenti à travers l'orifice calibré dans la soupape de frein. Cela se produit si le levier du commutateur de mode 14 est tourné en position « D » (long train). Ce mode est utilisé lorsque le nombre de wagons dans le train dépasse 15. Cela est fait pour ralentir le remplissage du TC sur les wagons, assurant ainsi une plus grande uniformité dans le déclenchement des freins tout au long du train.

Dans les trains courts, le levier 14 est placé en position « K » (court train). Dans ce cas, il ouvre mécaniquement la soupape de frein 18, et le remplissage du TC se fait rapidement tout le temps.

Lorsque le conducteur met la vanne en position de coupure, la chute de pression dans le circuit de freinage s'arrête. Le remplissage du cylindre de frein se poursuivra tant que, en raison du débit d'air destiné au remplissage, la pression dans le réservoir de réserve ne descendra pas, s'égalant alors à celle de la chambre de manœuvre, puis à celle du circuit de freinage. Le piston principal reviendra à sa position neutre. Le remplissage du cylindre de frein s'arrête, la coupure est donc effective.

Pour libérer les freins, le conducteur place le levier de la vanne en position I. L'air des réservoirs principaux s'engouffre dans le circuit de freinage, augmentant considérablement la pression à l'intérieur (jusqu'à 0,7 — 0,9 MPa, selon la longueur du train). La pression dans la chambre de manœuvre augmente également, ce qui conduit à un déplacement du piston principal vers le haut, ouvrant la soupape de décharge 8, par laquelle l'air des cylindres de frein et de la chambre U2 s'échappe dans l'atmosphère. La chute de pression dans la chambre U2 provoque la montée du piston 6 et de la tige 28, rétablissant la communication entre le circuit de freinage et le réservoir de réserve à travers le gicleur 3 — le remplissage du réservoir de réserve a lieu.

Lorsque la pression de chargement dans le réservoir d'égalisation (RE) atteint la pression de chargement, le conducteur met la vanne en position II (position train). La pression dans le circuit de freinage se rétablit rapidement au niveau de pression du RE. Cependant, en raison du gicleur 3, la pression dans le réservoir de réserve n’a pas encore eu le temps d’atteindre la pression de chargement, le remplissage du réservoir de réserve se poursuit, mais à un rythme réduit. Au fur et à mesure, la pression dans le réservoir de réserve, les chambres de manœuvre et de commande s'établit à la pression de chargement. Alors, le distributeur d'air est de nouveau prêt pour un nouveau freinage.

Du point de vue du conducteur, les processus décrits apparaissent comme suit :

Un des éléments du VR 242 est l'accélérateur de freinage d'urgence, qui est situé sur le schéma dans la partie gauche de l'appareil. Lors de la charge, en même temps que le remplissage de la partie principale du répartiteur d'air, l'accélérateur se charge également - la cavité sous le piston 25 et la cavité au-dessus du piston se remplissent d'air par le biais de la chambre d'accélération (CA). Le circuit de freinage et la chambre d'accélération sont reliés par un orifice de régulation 1, dont le diamètre est tel que lors d'un freinage de service, la pression dans la chambre d'accélération parvient à égaler celle du circuit de freinage, et l'accélérateur ne s'active pas.

Fonctionnement de l'accélérateur de freinage d'urgence


Cependant, lors d'une chute de pression rapide, l'air s'échappe du circuit de freinage en 3 à 4 secondes, et les pressions ne peuvent pas s'égaler à temps. L'air de la chambre d'accélération appuie sur le piston 25, qui ouvre la soupape de décharge 19, créant une large ouverture dans le circuit de freinage, d'où l'air s'échappe dans l'atmosphère, aggravant le processus. Ainsi, lors d'un freinage d'urgence, avec le fonctionnement de l'accélérateur, une fenêtre s'ouvre dans le circuit de freinage de chaque wagon.

Pour désactiver l'accélérateur (par exemple, en cas de panne), un clé spéciale fait pivoter l'entretoise 20, bloquant le piston d'accélérateur en position haute.

Malgré les nombreux mots et lettres écrits, en réalité, cet appareil a une construction assez simple et fiable. Comparé à son prédécesseur, le VR 292, celui-ci ne contient pas de soupapes, qui sont plutôt capricieuses en exploitation, nécessitant un rodage sur miroir et une lubrification, et sont également sujettes à l'usure.

Le répartiteur d'air 242 est un appareil autonome, pouvant fonctionner sans assistants. En réalité, sur les wagons de passagers et les locomotives, il fonctionne en conjonction avec un autre appareil appelé

2. Répartiteur d'air électrique (RAV) n° 305

Cet appareil est conçu pour fonctionner dans le système de freinage électropneumatique sur les matériels roulants de passagers. Il est installé sur les wagons et locomotives avec le VR 242 ou le VR 292. Voici à quoi ressemble le bloc d'équipement de frein sur un wagon de passagers.

Au premier plan se trouve le cylindre de frein. Un peu plus loin, la chambre de travail de l'EVR 305 est fixée au mur arrière du TDC. À gauche, la partie électrique de l'EVR est connectée avec le relais de pression, et à droite se trouve le distributeur d'air 292. Celui-ci est relié par un robinet de séparation à une sortie du circuit de frein (peinte en rouge).

Dispositif de l'EVR 305 : 1, 2, 3, 6, 9, 10, 11, 12, 14, 18 — canaux d'air ; 4 — valve d'évacuation ; 5 — valve de frein ; 7 — valve atmosphérique ; 8 — valve d'alimentation ; 11 — diaphragme ; 13, 17 — cavités de la valve de commutation ; 15 — valve de commutation ; 16 — joint de la valve de commutation ; TC — cylindre de frein ; RK — chambre de travail ; OV — vanne d'évacuation ; TV — vanne de frein ; ZR — réservoir de réserve ; VR — distributeur d'air.

L'EVR 305 se compose de trois parties principales : la chambre de travail (RK), la valve de commutation (PK) et le relais de pression (RD). Dans le boîtier du relais de pression, sont installées la valve d'évacuation 4 et la valve de frein 5, contrôlées par des électroaimants.

Lors de la charge, aucune alimentation n'est fournie aux vannes, la vanne d'évacuation connecte la chambre de travail avec l'atmosphère, tandis que la vanne de frein est fermée. L'air du circuit de frein passe par le distributeur d'air via les canaux à l'intérieur de l'EVR dans le réservoir de réserve, le chargeant, mais ne va nulle part ailleurs, car son chemin vers la cavité au-dessus du diaphragme du relais de pression est obstrué par la vanne de frein fermée.

Fonctionnement de l'EVR 305 lors de la charge.


Lors de la mise en position Va du robinet du conducteur, un potentiel positif (par rapport aux rails) est appliqué au fil de l'EPT et les deux vannes reçoivent de l'alimentation. La vanne d'évacuation isole la chambre de travail de l'atmosphère, tandis que la vanne de frein ouvre le chemin de l'air vers la cavité au-dessus du diaphragme du RD et ensuite vers la chambre de travail.

Fonctionnement de l'EVR 305 lors du freinage.


La pression dans la chambre de travail et dans la cavité au-dessus du diaphragme augmente, le diaphragme se courbe vers le bas, ouvrant la vanne d'alimentation 8, par laquelle l'air du réservoir de réserve entre d'abord dans la cavité droite de la valve de commutation. Le bouchon de la vanne se déplace vers la gauche, ouvrant le chemin de l'air vers le cylindre de frein.

Lors de la mise en position de la vanne de commande, la tension appliquée sur le conducteur de l'EPT change de polarité, le diode, qui alimente la vanne de frein, se ferme, la vanne de frein perd son alimentation et le clapet de frein se ferme. La montée de la pression dans la chambre de travail s'arrête, et le remplissage du cylindre de frein se poursuit jusqu'à ce que la pression à l'intérieur soit égale à celle de la chambre de travail. Ensuite, le diaphragme revient à sa position neutre et la vanne d'alimentation se ferme. La coupure se produit.

Fonctionnement de l'EVR 305 lors de la coupure


La vanne de libération continue de recevoir de l'alimentation, maintenant la vanne de libération dans la position fermée, empêchant l'air de sortir de la chambre de travail.

Pour libérer, le conducteur place le levier de la vanne en position I pour une libération complète, et en II pour une libération par étapes. Dans les deux cas, les vannes perdent leur alimentation, la vanne de libération s'ouvre, libérant l'air de la chambre de travail dans l'atmosphère. Le diaphragme, soutenu par la pression dans le cylindre de frein, se déplace vers le haut, ouvrant la vanne d'échappement, par laquelle l'air sort du cylindre de frein.

Fonctionnement de l'EVR 305 lors de la libération


Si lors de la libération, le levier est de nouveau placé en position de coupure, l'air de la chambre de travail cessera de s'échapper, et le vide dans le TC se produira tant que la pression à l'intérieur ne sera pas égale à la pression restante dans la chambre de travail. Cela permet d'atteindre une libération par étapes.

Ce type de frein électropneumatique possède un certain nombre de caractéristiques. Tout d'abord, en cas de rupture de la ligne de l'EPT, les freins se relâcheront. Dans ce cas, le conducteur, après avoir effectué une série d'actions obligatoires prescrites par les instructions, passe à l'utilisation du frein pneumatique. Donc, l'EPT n'est pas un frein automatique. C'est un inconvénient de ce système.

Deuxièmement, lors du fonctionnement de l'EPT, le répartiteur d'air normal se trouve en position de libération, sans cesser d'aspirer les fuites du réservoir de secours. Cela est un avantage, car cela garantit l'inextensibilité du frein électropneumatique.

Troisièmement, cette construction n'entrave absolument pas le fonctionnement d'un répartiteur d'air standard. Si le système électrique est éteint, le répartiteur, en remplissant le cylindre de frein, remplira d'abord la cavité gauche de la valve de commutation, déplaçant le piston vers la droite, ouvrant ainsi le passage de l'air du réservoir de secours vers le cylindre de frein.

Voici à quoi ressemble le fonctionnement des systèmes décrits depuis la cabine du conducteur :

Conclusion

Je voulais également inclure dans cet article les instruments de freins de chargement, mais non, ce sujet nécessite une discussion séparée, car les répartiteurs de freins pour les marchandises sont beaucoup plus complexes, utilisant des solutions techniques plus sophistiquées et des astuces en raison de la spécificité de l'exploitation du matériel roulant de fret.

En ce qui concerne le frein passager, sa parenté avec le frein Westinghouse est compensée par des solutions techniques supplémentaires, ce qui, sur le matériel roulant national, donne des performances acceptables, un niveau de sécurité et une facilité d'entretien et de réparation. Il sera intéressant de comparer cela avec "comment cela se passe chez eux", à l'étranger. Nous comparerons, mais un peu plus tard. Merci de votre attention !

P.S. : Mes remerciements à Roman Biryukov pour le matériel photographique, ainsi qu'au site www.pomogala.ru, d'où provient le matériel illustratif.

Source : habr.com