Vidim to , javnosti se svidio povijesni dio moje priče, pa nije grijeh nastaviti.
Vlakovi velikih brzina poput TGV-a više se ne oslanjaju na zračno kočenje
Danas ćemo govoriti o modernosti, naime, koji se pristupi stvaranju kočionih sustava za željeznička vozila koriste u 21. stoljeću, koje doslovno ulazi u svoje treće desetljeće u samo mjesec dana.
1. Klasifikacija kočnica željezničkih vozila
Na temelju fizičkog principa stvaranja sile kočenja, sve željezničke kočnice mogu se podijeliti u dvije glavne vrste: trenje, koristeći silu trenja, i dinamičan, koristeći vučni pogon za stvaranje momenta kočenja.
Frikcijske kočnice uključuju papučaste kočnice svih izvedbi, uključujući i disk kočnice magnetska tračnica kočnica, koji se koristi u brzom transportu na dugim relacijama, uglavnom u zapadnoj Europi. Na pruzi 1520 ovaj tip kočnice korišten je isključivo na elektromotornom vlaku ER200. Što se tiče istog Sapsana, Ruske željeznice odbile su koristiti magnetsku tračničku kočnicu na njemu, iako je prototip ovog električnog vlaka, njemački ICE3, opremljen takvom kočnicom.
ICE3 okretno postolje vlaka s magnetskom tračničkom kočnicom
Kolica vlaka Sapsan
Dinamično, odnosno elektrodinamičke kočnice uključuju sve kočnice čije se djelovanje temelji na prijenosu vučnih motora u generatorski način (regenerativni и reostatna kočnica), kao i kočenje protivljenje
Kod regenerativnih i reostatskih kočnica sve je relativno jasno - motori se na ovaj ili onaj način prebacuju u generatorski način rada i kod rekuperacije otpuštaju energiju u kontaktnu mrežu, a kod reostata proizvedena energija se spaljeni na posebnim otpornicima. Obje se kočnice koriste i na vlakovima s lokomotivskom vučom i na viševoznim željezničkim vozilima, gdje je elektrodinamička kočnica glavna radna kočnica, zbog velikog broja vučnih motora raspoređenih po vlaku. Jedini nedostatak elektrodinamičkog kočenja (EDB) je nemogućnost kočenja do potpunog zaustavljanja. Kada se učinkovitost EDT-a smanji, automatski se zamjenjuje pneumatskom tarnom kočnicom.
Što se tiče protukočenja, ono osigurava kočenje do potpunog zaustavljanja, budući da se sastoji u reverziranju vučnog motora tijekom kretanja. Međutim, ovaj je način rada u većini slučajeva hitan način rada - njegova normalna uporaba prepuna je oštećenja vučnog pogona. Ako uzmemo, na primjer, komutatorski motor, tada kada se promijeni polaritet napona koji mu se dovodi, povratna EMF koja nastaje u rotirajućem motoru ne oduzima se od napona napajanja, već mu se dodaje - kotači se okreću i rotirati u istom smjeru kao u načinu vuče! To dovodi do lavinskog povećanja struje, a najbolje što se može dogoditi je da električni zaštitni uređaji prorade.
Zbog toga se na lokomotivama i elektromotornim vlakovima poduzimaju sve mjere za sprječavanje reverziranja motora tijekom kretanja. Ručka za vožnju unatrag zaključana je mehanički kada je vozačev upravljač u položajima za vožnju. A na istim vozilima Sapsan i Lastochka, okretanje prekidača za vožnju unazad pri brzini većoj od 5 km/h dovest će do trenutnog kočenja u nuždi.
Međutim, neke domaće lokomotive, na primjer električna lokomotiva VL65, koriste kočenje unatrag kao standardni način rada pri malim brzinama.
Kočenje unatrag je standardni način kočenja koji omogućuje upravljački sustav na električnoj lokomotivi VL65
Mora se reći da je unatoč visokoj učinkovitosti elektrodinamičkog kočenja svaki vlak, naglašavam, uvijek opremljen automatskom pneumatskom kočnicom, odnosno aktiviranom ispuštanjem zraka iz kočnog voda. Kako u Rusiji, tako iu cijelom svijetu, dobre stare kočnice s tarnom papučicom čuvaju sigurnost u prometu.
Prema funkcionalnoj namjeni kočnice tarnog tipa dijele se na
- Parking, ručni ili automatski
- Vlak - pneumatske (PT) ili elektro-pneumatske (EPT) kočnice, ugrađene na svaku jedinicu željezničkog vozila u vlaku i kontrolirane centralno iz vozačeve kabine
- Lokomotiva - pneumatske kočnice s izravnim djelovanjem dizajnirane za usporavanje lokomotive bez usporavanja vlaka. Njima se upravlja odvojeno od vlakova.
2. Parkirna kočnica
Ručna kočnica s mehaničkim pogonom nije nestala iz željezničkih vozila, ugrađuje se i na lokomotive i na automobile - samo je promijenila svoju specijalnost, naime, pretvorila se u parkirnu kočnicu, koja omogućuje sprječavanje spontanog kretanja željezničkog vozila u slučaju ispuštanja zraka iz njegovog pneumatskog sustava. Crveni kotač, sličan brodskom, je pogon ručne kočnice, jedna od njegovih varijanti.
Ručno kolo ručne kočnice u kabini električne lokomotive VL60pk
Ručna kočnica u predvorju osobnog automobila
Ručna kočnica na modernom teretnom vagonu
Ručna kočnica pomoću mehaničkog pogona pritišće iste jastučiće na kotače koji se koriste tijekom normalnog kočenja.
Na modernim željezničkim vozilima, posebno na električnim vlakovima EVS1/EVS2 "Sapsan", ES1 "Lastochka", kao i na električnoj lokomotivi EP20, parkirna kočnica je automatska, a jastučići su pritisnuti na kočni disk. opružni akumulatori energije. Neki od mehanizama kliješta koji pritišću jastučiće na kočione diskove opremljeni su snažnim oprugama, toliko snažnim da se oslobađanje vrši pneumatskim pogonom s tlakom od 0,5 MPa. Pneumatski pogon, u ovom slučaju, djeluje protiv opruga koje pritišću jastučiće. Ovom parkirnom kočnicom upravljaju gumbi na vozačevoj konzoli.
Gumbi za upravljanje parkirnom opružnom kočnicom (SPT) na električnom vlaku ES1 „Lastochka”
Dizajn ove kočnice sličan je onome koji se koristi na snažnim kamionima. Ali kao glavna kočnica na vlakovima, takav sustav potpuno neprikladno, a zašto, objasnit ću detaljno nakon priče o radu zračnih kočnica vlakova.
3. Pneumatske kočnice za kamione
Svaki teretni vagon opremljen je sljedećim kompletom opreme za kočenje
Oprema za kočenje teretnog vagona: 1 - spojno crijevo kočnica; 2 - krajnji ventil; 3 - zaustavni ventil; 5 - sakupljač prašine; 6, 7, 9 — stanje modula razdjelnika zraka. broj 483; 8 - odspojni ventil; VR - distributer zraka; TM - kočni vod; ZR - rezervni spremnik; TC - kočni cilindar; AR - teretni automatski način
Kočna linija (TM) - cijev promjera 1,25" koja se proteže duž cijelog automobila, na krajevima je opremljena završni ventili, za odspajanje kočionog voda prilikom odvajanja automobila prije odvajanja fleksibilnih spojnih crijeva. U kočionom vodu, u normalnom načinu rada, tzv punjač tlak je 0,50 - 0,54 MPa, tako da je odvajanje crijeva bez zatvaranja krajnjih ventila sumnjiv zadatak, koji vas doslovno može lišiti glave.
Dovod zraka koji se izravno dovodi u kočione cilindre pohranjuje se u rezervni spremnik (ZR), čiji je volumen u većini slučajeva 78 litara. Tlak u rezervnom spremniku točno je jednak tlaku u kočnom vodu. Ali ne, nije 0,50 - 0,54 MPa. Činjenica je da će takav pritisak biti u kočnom vodu na lokomotivi. I što je dalje od lokomotive, to je niži tlak u kočnom vodu, jer neizbježno ima propuštanja koja dovode do propuštanja zraka. Tako će tlak u kočionom vodu zadnjeg vagona u vlaku biti nešto manji od onog za punjenje.
Kočioni cilindar, a na većini automobila postoji samo jedan; kada se puni iz rezervnog spremnika, preko prijenosa poluge kočnice pritišće sve pločice na automobilu na kotače. Volumen kočionog cilindra je oko 8 litara, tako da se tijekom punog kočenja u njemu uspostavlja tlak od najviše 0,4 MPa. Tlak u rezervnom spremniku također se smanjuje na istu vrijednost.
Glavni "glumac" u ovom sustavu je razdjelnik zraka. Ovaj uređaj reagira na promjene tlaka u kočnom vodu, izvodeći jednu ili drugu radnju ovisno o smjeru i brzini promjene tog tlaka.
Kada se tlak u kočnom vodu smanji, dolazi do kočenja. Ali ne s bilo kakvim smanjenjem tlaka - smanjenje tlaka mora se dogoditi određenom brzinom, tzv brzina radnog kočenja. Ovaj tempo je osiguran vozačka dizalica u kabini lokomotive i kreće se od 0,01 do 0,04 MPa u sekundi. Kad se tlak sporije smanjuje, ne dolazi do kočenja. To je učinjeno tako da kočnice ne rade u slučaju standardnog curenja iz kočionog voda, a također ne rade kada se eliminira pretjerani pritisak, o čemu ćemo kasnije govoriti.
Kada je razdjelnik zraka aktiviran za kočenje, on vrši dodatno pražnjenje kočionog voda pri radnoj stopi od 0,05 MPa. To se radi kako bi se osiguralo ravnomjerno smanjenje tlaka duž cijele duljine vlaka. Ako se ne napravi dodatno popuštanje napetosti, posljednji vagoni dugog vlaka možda uopće neće biti usporeni. Izvodi se dodatno pražnjenje kočnog voda sve moderni razdjelnici zraka, uključujući putničke.
Kada je kočenje aktivirano, razdjelnik zraka odvaja rezervni spremnik od kočionog voda i povezuje ga s kočionim cilindrom. Kočioni cilindar se puni. Javlja se točno onoliko koliko traje pad tlaka u kočnom vodu. Kada prestane smanjenje tlaka kočione tekućine, prestaje i punjenje kočionog cilindra. Režim dolazi reroof. Tlak ugrađen u kočni cilindar ovisi o dva faktora:
- dubina pražnjenja kočionog voda, odnosno veličina pada tlaka u njemu u odnosu na punjenje
- način rada razdjelnika zraka
Razdjelnik zraka za teret ima tri načina rada: napunjen (L), srednji (C) i prazan (E). Ovi se načini rada razlikuju po maksimalnom tlaku postignutom u kočnim cilindrima. Prebacivanje između načina rada vrši se ručno okretanjem posebne ručke za način rada.
Ukratko, ovisnost tlaka u kočionom cilindru o dubini pražnjenja kočionog voda s razdjelnikom zraka 483 u različitim režimima izgleda ovako
Nedostatak korištenja prekidača načina rada je taj što operater automobila mora hodati duž cijelog vlaka, popeti se ispod svakog vagona i prebaciti prekidač načina rada u željeni položaj. Prema glasinama koje dolaze iz operacije, to se ne radi uvijek. Pretjerano punjenje kočionih cilindara na praznom automobilu prepuno je proklizavanja, smanjene učinkovitosti kočenja i oštećenja kotača. Da bi se prevladala ovakva situacija na teretnim vagonima napravljen je tzv automatski način rada (AR), koji, mehanički određujući masu automobila, glatko regulira maksimalni tlak u kočionom cilindru. Ako je automobil opremljen automatskim načinom rada, tada je prekidač načina rada na VR postavljen u položaj "učitano".
Kočenje se obično izvodi u fazama. Minimalna razina pražnjenja kočnog voda za BP483 bit će 0,06 - 0,08 MPa. U tom se slučaju u kočnim cilindrima uspostavlja tlak od 0,1 MPa. U tom slučaju, vozač postavlja ventil u položaj preklapanja, u kojem se tlak postavljen nakon kočenja održava u kočnom vodu. Ako je učinkovitost kočenja iz jednog stupnja nedovoljna, izvodi se sljedeći stupanj. U ovom slučaju, razvodnik zraka ne mari kojom brzinom se odvija pražnjenje - kada se tlak ma kako smanjio, kočni cilindri se pune proporcionalno količini pada tlaka.
Potpuno otpuštanje kočnice (potpuno pražnjenje kočnih cilindara na cijelom vlaku) izvodi se povećanjem tlaka u kočnom vodu iznad tlaka punjenja. Štoviše, kod teretnih vlakova tlak u TM-u znatno je povećan iznad onog za punjenje, tako da val povećanog tlaka dopire do zadnjih vagona. Potpuno otpuštanje kočnica na teretnom vlaku je dugotrajan proces i može potrajati i do jedne minute.
BP483 ima dva načina odmora: ravničarski i planinski. U ravnom načinu rada, kada se tlak u kočnom vodu poveća, dolazi do potpunog, bezstupanjskog otpuštanja. U planinskom načinu rada kočnice je moguće otpuštati u fazama, što znači da se kočioni cilindri ne isprazne do kraja. Ovaj način se koristi pri vožnji duž složenog profila s velikim nagibima.
Razdjelnik zraka 483 općenito je vrlo zanimljiv uređaj. Detaljna analiza njegove strukture i rada tema je za poseban veliki članak. Ovdje smo pogledali opća načela rada teretne kočnice.
3. Zračne kočnice putničkog tipa
Oprema za kočenje osobnog automobila: 1 - spojno crijevo; 2 - krajnji ventil; 3, 5 — spojne kutije za elektropneumatski kočni vod; 4 - zaustavni ventil; 6 — cijev s ožičenjem elektropneumatske kočnice; 7 — izolirani ovjes spojne čahure; 8 - sakupljač prašine; 9 — izlaz u razdjelnik zraka; 10 - ventil za odvajanje; 11 — radna komora električnog razvodnika zraka; TM - kočni vod; VR - distributer zraka; EVR - električni razdjelnik zraka; TC - kočni cilindar; ZR - rezervni spremnik
Odmah upada u oči velika količina opreme, počevši od činjenice da postoje čak tri zaporna ventila (po jedan u svakom predsoblju i jedan u odjeljku konduktera), do toga da su domaća osobna vozila opremljena i pneumatskim i elektropneumatska kočnica (EPT).
Pažljivi čitatelj odmah će primijetiti glavni nedostatak pneumatske kontrole kočnica - konačnu brzinu širenja kočnog vala, ograničenu gore brzinom zvuka. U praksi je ta brzina manja i iznosi 280 m/s pri radnom kočenju, odnosno 300 m/s pri kočenju u nuždi. Osim toga, ta brzina jako ovisi o temperaturi zraka, a zimi je, primjerice, manja. Stoga je vječni pratilac pneumatskih kočnica neujednačenost njihovog rada u sastavu.
Neravnomjeran rad dovodi do dvije stvari - pojave značajnih uzdužnih reakcija u vlaku, kao i povećanja puta kočenja. Prvi nije toliko tipičan za putničke vlakove, iako posude s čajem i drugim pićima koje poskakuju po stolu u kupeu neće nikome ugoditi. Povećanje puta kočenja je ozbiljan problem, posebno u putničkom prometu.
Osim toga, domaći razdjelnik zraka za putnike je kao stari standard. br.292, te novo stanje. 242 (kojih je, inače, sve više u voznom parku osobnih vozila), oba ova uređaja su izravni potomci tog istog Westinghouse trostrukog ventila, a rade na razlici dva tlaka - u kočionom vodu i rezervnom rezervoaru. Od trostrukog ventila razlikuju se prisutnošću načina preklapanja, odnosno mogućnošću postupnog kočenja; prisutnost dodatnog pražnjenja kočionog voda tijekom kočenja; prisutnost akceleratora kočenja u nuždi u dizajnu. Ovi razdjelnici zraka ne omogućuju postupno otpuštanje - oni odmah omogućuju potpuno otpuštanje čim tlak u kočnom vodu premaši tlak u rezervnom spremniku koji je tamo uspostavljen nakon kočenja. A stepenasto otpuštanje vrlo je korisno pri podešavanju kočenja za točno zaustavljanje na platformi za slijetanje.
Oba problema - neravnomjeran rad kočnica i nedostatak otpuštanja koraka, na stazi od 1520 mm rješavaju se ugradnjom električno upravljanog razvodnika zraka na automobile - električni razdjelnik zraka (EVR), arb. broj 305.
Domaća EPT - elektropneumatska kočnica - izravnog djelovanja, neautomatska. Na putničkim vlakovima s lokomotivskom vučom, EPT radi na dvožilnom strujnom krugu.
Blok dijagram dvožilnog EPT-a: 1 - upravljački regulator na dizalici vozača; 2 - baterija; 3 - statički pretvarač snage; 4 — ploča kontrolnih svjetiljki; 5 — upravljačka jedinica; 6 — terminalni blok; 7 — spojne glave na rukavima; 8 — izolirani ovjes; 9 - poluvodički ventil; 10 - otpuštanje elektromagnetskog ventila; 11 - elektromagnetski ventil kočnice.
Duž cijelog vlaka su razvučene dvije žice: broj 1 i broj 2 na slici. Na stražnjem dijelu vozila te su žice međusobno međusobno električno povezane, a kroz petlju koja je nastala prolazi izmjenična struja frekvencije 625 Hz. Ovo se radi kako bi se pratio integritet EPT kontrolne linije. Ako žica pukne, krug izmjenične struje je prekinut, vozač dobiva signal u obliku lampice upozorenja "O" (odmor) koja se gasi u kabini.
Upravljanje se provodi istosmjernom strujom različitog polariteta. U ovom slučaju, žica s nultim potencijalom je tračnica. Kada se na EPT žicu dovede pozitivan (u odnosu na tračnice) napon, aktiviraju se oba elektromagnetska ventila ugrađena u električni razvodnik zraka: ispusni ventil (OV) i kočni ventil (TV). Prvi od njih izolira radnu komoru (WC) električnog razvodnika zraka od atmosfere, drugi ga puni iz rezervnog spremnika. Zatim dolazi na scenu tlačna sklopka ugrađena u EVR, koja djeluje na razliku tlaka u radnoj komori i kočionom cilindru. Kada tlak u RC-u premaši tlak u TC-u, potonji se puni zrakom iz rezervnog spremnika, do tlaka koji je akumuliran u radnoj komori.
Kada se na žicu primijeni negativan potencijal, kočioni ventil se isključuje, budući da je struja do njega prekinuta diodom. Ostaje aktivan samo ispusni ventil koji održava tlak u radnoj komori. Tako se ostvaruje položaj stropa.
Kada se napon ukloni, ispusni ventil gubi snagu i otvara radnu komoru prema atmosferi. Kada se tlak u radnoj komori smanji, tlačna sklopka ispušta zrak iz kočionih cilindara. Ako se nakon kratkog odmora vozački ventil vrati u položaj za zatvaranje, prestaje pad tlaka u radnoj komori, a prestaje i ispuštanje zraka iz kočionog cilindra. Na taj način se postiže mogućnost postupnog otpuštanja kočnice.
Što se događa ako žica pukne? Tako je - EPT će objaviti. Stoga ova kočnica (na domaćim željezničkim vozilima) nije automatska. Ako EPT zakaže, vozač ima priliku prebaciti se na pneumatsko upravljanje kočnicama.
EPT karakterizira istovremeno punjenje kočionih cilindara i njihovo pražnjenje u cijelom vlaku. Brzina punjenja i pražnjenja je prilično visoka - 0,1 MPa u sekundi. EPT je neiscrpna kočnica, budući da je tijekom svog rada konvencionalni razvodnik zraka u režimu otpuštanja i hrani rezervne spremnike iz kočionog voda, koji se pak napaja iz slavine strojovođe na lokomotivi iz glavnih rezervoara. Stoga se EPT može kočiti na bilo kojoj frekvenciji potrebnoj za radnu kontrolu kočnica. Mogućnost postupnog otpuštanja omogućuje vrlo točnu i glatku kontrolu brzine vlaka.
Pneumatsko upravljanje kočnicama putničkog vlaka ne razlikuje se puno od teretne kočnice. Postoji razlika u metodama upravljanja, na primjer, zračna kočnica se otpušta na tlak punjenja, bez precjenjivanja. Općenito, pretjerano precjenjivanje tlaka u kočnom vodu putničkog vlaka je prepuno problema, stoga, kada je EPT potpuno otpušten, tlak u kočnom vodu se povećava za najviše 0,02 MPa iznad vrijednosti postavljenog punjenja pritisak.
Minimalna dubina ispuštanja teškog metala pri kočenju na putničkoj kočnici iznosi 0,04 - 0,05 MPa, dok se u kočnim cilindrima stvara tlak od 0,1 - 0,15 MPa. Maksimalni tlak u kočionom cilindru osobnog automobila ograničen je volumenom rezervnog spremnika i obično ne prelazi 0,4 MPa.
Zaključak
Sada ću se obratiti nekim komentatorima koji su iznenađeni (a po mom mišljenju čak i ogorčeni, ali ne mogu reći) složenošću kočnice vlaka. Komentari sugeriraju korištenje kruga automobila s baterijama za pohranu energije. Naravno, sa kauča ili kompjuterske stolice u uredu, kroz prozor preglednika, mnogi problemi su vidljiviji i njihova rješenja očitija, ali dopustite da napomenem da većina tehničkih odluka donesenih u stvarnom svijetu ima jasno opravdanje.
Kao što je već spomenuto, glavni problem pneumatske kočnice na vlaku je konačna brzina kretanja pada tlaka duž dugog (do 1,5 km u vlaku od 100 automobila) cijevi kočnog voda - kočni val. Da bi se ubrzao ovaj val kočenja, razdjelnik zraka zahtijeva dodatno pražnjenje. Neće biti razdjelnika zraka, a neće biti ni dodatnog pražnjenja. Odnosno, kočnice na akumulatorima energije očito će biti osjetno lošije u smislu ujednačenosti rada, vraćajući nas u vrijeme Westinghousea. Teretni vlak nije kamion; postoje različita mjerila, a time i različiti principi upravljanja kočnicama. Siguran sam da to nije tek tako i nije slučajno da je smjer svjetske znanosti o kočenju krenuo putem koji nas je doveo do ovakve konstrukcije. Točka.
Ovaj je članak svojevrsni pregled kočionih sustava koji postoje na modernim željezničkim vozilima. Nadalje, u drugim člancima u ovoj seriji, detaljnije ću se zadržati na svakom od njih. Naučit ćemo koji se uređaji koriste za upravljanje kočnicama i kako su konstruirani razdjelnici zraka. Pogledajmo pobliže pitanja regenerativnog i reostatskog kočenja. I naravno, uzmimo u obzir kočnice vozila velikih brzina. Vidimo se opet i hvala na pažnji!
P.S.: Prijatelji! Želio bih posebno zahvaliti na masi osobnih poruka koje ukazuju na pogreške i tipfelere u članku. Da, ja sam grešnik koji nije prijatelj s ruskim jezikom i zbunjuje se na tipkama. Pokušao sam ispraviti vaše komentare.
Izvor: www.habr.com