È tempo di parlare di dispositivi progettati per controllare i freni. Questi dispositivi sono chiamati “rubinetti”, anche se un lungo percorso di evoluzione li ha portati ben lontani dai rubinetti nel senso familiare e quotidiano, trasformandoli in dispositivi di automazione pneumatica piuttosto complessi.

Sul materiale rotabile viene ancora utilizzata la buona vecchia valvola a spola 394

1. Gru dell'operatore: una breve introduzione

Per definizione

Valvola del treno del macchinista: un dispositivo (o una serie di dispositivi) progettato per controllare l'entità e la velocità di variazione della pressione nella linea dei freni del treno

Le gru del treno macchinista attualmente in uso possono essere suddivise in dispositivi di controllo diretto e gru a controllo remoto.

I dispositivi di controllo diretto sono classici del genere, installati sulla stragrande maggioranza delle locomotive, dei treni a unità multiple, nonché del materiale rotabile per scopi speciali (veicoli stradali vari, automotrici, ecc.) N. 394 e conv. N. 395. Il primo, mostrato sul KDPV, è installato sulle locomotive merci, il secondo sulle locomotive passeggeri.

In senso pneumatico, queste gru non differiscono affatto l'una dall'altra. Cioè, assolutamente identico. La valvola 395 presenta nella parte superiore, fusa insieme ad essa, una borchia con due fori filettati, dove viene installata la “scatola” della centralina di comando freno elettropneumatico

La 395a gru dell'operatore nel suo habitat naturale


Questi dispositivi sono spesso dipinti di rosso vivo, il che indica la loro eccezionale importanza e l'attenzione speciale che dovrebbe essere prestata loro sia dall'equipaggio della locomotiva che dal personale tecnico addetto alla manutenzione della locomotiva. Un altro promemoria del fatto che i freni del treno sono tutto.

A questi dispositivi sono direttamente collegate la tubazione di alimentazione (PM) e quella del freno (TM) e, ruotando la maniglia, si controlla direttamente il flusso d'aria.

Nelle gru telecomandate, non è la gru stessa ad essere installata sulla console di guida, ma il cosiddetto controller di controllo, che trasmette i comandi tramite un'interfaccia digitale a un pannello pneumatico elettrico separato, installato nella sala macchine della la locomotiva. Il materiale rotabile nazionale utilizza la gru di lunga sofferenza del conducente. N. 130, che già da tempo si è fatto strada sui rotabili.

Condizioni del controller della gru. N. 130 sul pannello di controllo della locomotiva elettrica EP20 (a destra, accanto al pannello del manometro)


Pannello pneumatico nella sala macchine della locomotiva elettrica EP20


Perché è stato fatto in questo modo? Pertanto, oltre al controllo manuale dei freni, esiste di serie la possibilità di controllo automatico, ad esempio dal sistema di sterzo automatico di un treno. Sulle locomotive equipaggiate con gru 394/395 ciò richiedeva l'installazione di un attacco speciale sulla gru. Come previsto, la 130a gru è integrata nel sistema di controllo del treno tramite un bus CAN, utilizzato sul materiale rotabile nazionale.

Perché ho chiamato questo dispositivo longanime? Perché sono stato testimone diretto della sua prima apparizione sui rotabili. Tali dispositivi furono installati sui primi numeri di nuove locomotive elettriche russe: 2ES5K-001 Ermak, 2ES4K-001 Donchak ed EP2K-001.

Nel 2007 ho partecipato ai test di certificazione della locomotiva elettrica 2ES4K-001. Su questa macchina è stata installata la 130a gru. Tuttavia, anche allora si parlava della sua scarsa affidabilità, inoltre questo miracolo della tecnologia poteva rilasciare spontaneamente i freni. Pertanto lo abbandonarono ben presto e le gru “Ermaki”, “Donchak” ed EP2K entrarono in produzione con le gru 394 e 395. I progressi sono stati ritardati fino alla finalizzazione del nuovo dispositivo. Questa gru è tornata nelle locomotive di Novocherkassk solo con l'inizio della produzione della locomotiva elettrica EP20 nel 2011. Ma "Ermaki", "Donchak" ed EP2K non hanno ricevuto una nuova versione di questa gru. EP2K-001, a proposito, con la 130a gru, sta ora marcendo nella base di riserva, come ho appreso di recente da un video di un fan ferroviario abbandonato.

Tuttavia, i ferrovieri non hanno completa fiducia in un tale sistema, quindi tutte le locomotive dotate della valvola 130 sono dotate anche di valvole di controllo di riserva, che consentono, in modo semplificato, di controllare direttamente la pressione nella linea del freno.

Valvola di controllo del freno di riserva nella cabina EP20


Sulle locomotive è installato anche un secondo dispositivo di controllo - valvola freno ausiliaria (KVT), progettato per controllare i freni della locomotiva, indipendentemente dai freni del treno. Eccolo, a sinistra della gru del treno

Condizioni della valvola del freno ausiliario. N. 254


La foto mostra una classica valvola del freno ausiliaria, in condizioni. N. 254. È ancora installato in molti luoghi, sia sulle locomotive passeggeri che su quelle merci. A differenza dei freni di una carrozza, i cilindri dei freni di una locomotiva mai non vengono riempiti direttamente dal serbatoio di riserva. Sebbene sulla locomotiva siano installati sia il serbatoio di riserva che il distributore d'aria. In generale, il circuito dei freni di una locomotiva è più complesso, poiché sulla locomotiva sono presenti più cilindri dei freni. Il loro volume totale è significativamente superiore a 8 litri, quindi non sarà possibile riempirli da un serbatoio di riserva a una pressione di 0,4 MPa: è necessario aumentare il volume del serbatoio di riserva e ciò aumenterà il tempo di ricarica rispetto ai dispositivi di riempimento montati su auto.

Su una locomotiva, i TC vengono riempiti dal serbatoio principale, tramite la valvola del freno ausiliario o tramite un pressostato, azionato da un distributore d'aria azionato dalla valvola del treno del macchinista.

La gru 254 ha la particolarità di poter funzionare essa stessa come pressostato, consentendo il rilascio (per fasi!) dei freni della locomotiva quando il treno viene frenato. Questo schema è chiamato circuito per l'accensione del KVT come ripetitore e viene utilizzato sulle locomotive merci.

La valvola del freno ausiliario viene utilizzata durante i movimenti di manovra della locomotiva, nonché per proteggere il treno dopo l'arresto e durante il parcheggio. Immediatamente dopo l'arresto del treno, questa valvola viene posizionata nell'ultima posizione di frenata e i freni del treno vengono rilasciati. I freni delle locomotive sono in grado di trattenere sia la locomotiva che il treno su una pendenza abbastanza grave.

Sulle moderne locomotive elettriche, come EP20, sono installati altri KVT, ad esempio conv. N. 224

Condizioni della valvola del freno ausiliario. N. 224 (a destra su un pannello separato)

2. La progettazione e il principio di funzionamento della gru del conducente cond. N. 394/395

Quindi, il nostro eroe è vecchio, provato dal tempo e da milioni di chilometri di viaggio, gru 394 (e 395, ma è simile, quindi parlerò di uno dei dispositivi, tenendo presente il secondo). Perché questo e non il moderno 130? Innanzitutto, il rubinetto 394 è più comune oggi. E in secondo luogo, la 130a gru, o meglio il suo pannello pneumatico, è simile in linea di principio alla vecchia 394.

Conv. gru autista N. 394: 1 - base del gambo della valvola di scarico; 2 — parte inferiore del corpo; 3 - collare di tenuta; 4 - primavera; 5 — valvola di scarico; 6 — boccola con sede valvola di scarico; 7 - pistone di equalizzazione; 8 — polsino di gomma sigillante; 9 — anello di tenuta in ottone; 10 — corpo della parte media; 11 — corpo della parte superiore; 12: bobina; 13 — maniglia di controllo; 14 — serratura della maniglia; 15 - noce; 16 — vite di serraggio; 17: asta; 18 - molla della bobina; 19 — idropulitrice; 20 — prigionieri di montaggio; 21 — perno di bloccaggio; 22 - filtro; 23 - molla della valvola di alimentazione; 24 - valvola di alimentazione; 25 — boccola con sede della valvola di alimentazione; 26 - diaframma del cambio; 30 — molla di regolazione del cambio; 31 — coppa di regolazione del cambio


Come ti piace? Dispositivo serio. Questo dispositivo è costituito da una parte superiore (bobina), una parte centrale (intermedia), una parte inferiore (equalizzatore), uno stabilizzatore e un cambio. Il cambio è mostrato in basso a destra nella figura, mostrerò lo stabilizzatore a parte

Condizioni dello stabilizzatore della gru del conducente. N. 394: 1 - spina; 2 — molla della valvola a farfalla; 3 — valvola a farfalla; 4 - sede della valvola a farfalla; 5 - foro calibrato del diametro di 0,45 mm; 6 - diaframma; 7 — corpo stabilizzatore; 8: enfasi; 10 — molla di regolazione; 11 — regolazione del vetro.

La modalità operativa del rubinetto viene impostata girando la maniglia, che fa ruotare la bobina, che è saldamente fissata (e accuratamente lubrificata!) allo specchio nella parte centrale del rubinetto. Ci sono sette disposizioni, di solito sono designate con numeri romani

• Io: vacanze ed esercizio fisico
• II - treno
• III - sovrapposizione senza fornire perdite nella linea del freno
• IV - sovrapposizione con fornitura di perdite dalla linea del freno
• Va - frenata lenta
• V - frenatura a ritmo di servizio
• VI - frenata di emergenza

Nelle modalità trazione, inerzia e parcheggio, quando non è necessario azionare i freni del treno, la maniglia della gru è impostata sulla seconda posizione. treno Posizione.

La bobina e lo specchio della bobina contengono canali e fori calibrati attraverso i quali, a seconda della posizione della maniglia, l'aria fluisce da una parte all'altra del dispositivo. Ecco come appaiono la bobina e il suo specchio

Inoltre, la gru del conducente 394 è collegata al cosiddetto autoclave (UR) con un volume di 20 litri. Questo serbatoio è un regolatore di pressione nella linea del freno (TM). La pressione installata nel serbatoio di compensazione verrà mantenuta dalla parte di compensazione del rubinetto del conducente e nella linea del freno (ad eccezione delle posizioni I, III e VI della maniglia).

Le pressioni nel serbatoio di equalizzazione e nella linea dei freni vengono visualizzate sui manometri di controllo montati sul cruscotto, solitamente vicino alla valvola del conducente. Spesso viene utilizzato un manometro a due lancette, ad esempio questo

La freccia rossa mostra la pressione nella linea del freno, la freccia nera mostra la pressione nel vaso di espansione


Quindi, quando la gru è nella posizione del treno, il cosiddetto pressione di carica. Per il materiale rotabile a più unità e per i treni passeggeri con trazione locomotiva, il suo valore è solitamente 0,48 - 0,50 MPa, per i treni merci 0,50 - 0,52 MPa. Ma molto spesso è 0,50 MPa, la stessa pressione viene utilizzata su Sapsan e Lastochka.

I dispositivi che mantengono la pressione di carica nell'UR sono il riduttore e lo stabilizzatore della gru, che funzionano in modo completamente indipendente l'uno dall'altro. Cosa fa uno stabilizzatore? Scarica continuamente l'aria dal serbatoio di equalizzazione attraverso un foro calibrato del diametro di 0,45 mm presente nel suo corpo. Costantemente, senza interrompere per un momento questo processo. Il rilascio dell'aria attraverso lo stabilizzatore avviene a una velocità rigorosamente costante, mantenuta dalla valvola a farfalla all'interno dello stabilizzatore: minore è la pressione nel serbatoio di equalizzazione, maggiore è la leggera apertura della valvola a farfalla. Questo tasso è molto inferiore al tasso di frenatura di servizio e può essere regolato ruotando la coppa di regolazione sul corpo dello stabilizzatore. Questo viene fatto per eliminare nel serbatoio di compensazione compressore (ovvero, superando la pressione di carica).

Se l'aria del serbatoio di equalizzazione esce costantemente attraverso lo stabilizzatore, prima o poi se ne andrà tutta? Partirei, ma il cambio non me lo permetterebbe. Quando la pressione nell'UR scende al di sotto del livello di carica, la valvola di alimentazione nel riduttore si apre, collegando il serbatoio di equalizzazione con la linea di alimentazione, reintegrando l'alimentazione d'aria. Pertanto, nel serbatoio di equalizzazione, nella seconda posizione della maniglia della valvola, viene mantenuta costantemente una pressione di 0,5 MPa.

Questo processo è meglio illustrato da questo diagramma

Azione della gru del conducente nella posizione II (treno): GR - serbatoio principale; TM - linea del freno; UR - autoclave; A - atmosfera


E la linea del freno? La pressione al suo interno viene mantenuta uguale alla pressione nel serbatoio di equalizzazione utilizzando la parte equalizzante della valvola, che consiste in un pistone equalizzatore (al centro del diagramma), una valvola di alimentazione e di uscita, azionata dal pistone. La cavità sopra il pistone comunica con il vaso di espansione (zona gialla) e sotto il pistone con la tubazione del freno (zona rossa). Quando la pressione nell'UR aumenta, il pistone si abbassa, collegando la linea del freno con la linea di alimentazione, provocando un aumento della pressione al suo interno fino a quando la pressione nella TM e la pressione nell'UR diventano uguali.

Quando la pressione nel serbatoio di equalizzazione diminuisce, il pistone si muove verso l'alto, aprendo la valvola di scarico, attraverso la quale l'aria dalla linea del freno fuoriesce nell'atmosfera, fino a quando, ancora una volta, le pressioni sopra e sotto il pistone vengono equalizzate.

Pertanto, nella posizione del treno, la pressione nella linea del freno viene mantenuta uguale alla pressione di carica. Allo stesso tempo, vengono alimentate anche le perdite, poiché, e ne parlo costantemente, ci sono sicuramente e sempre delle perdite. Nei serbatoi di riserva delle carrozze e della locomotiva viene stabilita la stessa pressione e vengono drenate anche le perdite.

Per attivare i freni, l'autista posiziona la maniglia della gru in posizione V - frenando a velocità di servizio. In questo caso l'aria viene rilasciata dal serbatoio di equalizzazione attraverso un foro calibrato, garantendo una caduta di pressione di 0,01 - 0,04 MPa al secondo. Il processo è controllato dal conducente utilizzando il manometro del vaso di espansione. Mentre la maniglia della valvola è in posizione V, l'aria esce dal serbatoio di equalizzazione. Il pistone di equalizzazione viene attivato, sollevandosi e aprendo la valvola di rilascio, scaricando la pressione dalla linea del freno.

Per interrompere il processo di rilascio dell'aria dal serbatoio di equalizzazione, l'operatore posiziona la maniglia della valvola nella posizione di sovrapposizione - III o IV. Il processo di rilascio dell'aria dal serbatoio di equalizzazione, e quindi dalla linea dei freni, si interrompe. Ecco come viene eseguita la fase di frenatura di servizio. Se i freni non sono sufficientemente efficaci, viene eseguito un altro passaggio; per questo, la maniglia della gru dell’operatore viene nuovamente spostata in posizione V.

Alla normalità ufficiale Durante la frenata, la profondità massima di scarico della linea del freno non deve superare 0,15 MPa. Perché? In primo luogo, non ha senso scaricare più in profondità: a causa del rapporto tra i volumi del serbatoio di riserva e del cilindro del freno (BC) sulle auto, nel BC non si accumulerà una pressione superiore a 0,4 MPa. E uno scarico di 0,15 MPa corrisponde appena ad una pressione di 0,4 MPa nei cilindri dei freni. In secondo luogo, è semplicemente pericoloso scaricare più in profondità: con una bassa pressione nella linea del freno, il tempo di ricarica dei serbatoi di riserva aumenterà quando il freno viene rilasciato, perché vengono caricati proprio dalla linea del freno. Cioè, tali azioni sono irte di esaurimento del freno.

Un lettore curioso chiederà: qual è la differenza tra i massimali nelle posizioni III e IV?

Nella posizione IV la bobina della valvola copre assolutamente tutti i fori dello specchietto. Il riduttore non alimenta il serbatoio di equalizzazione e la pressione al suo interno rimane abbastanza stabile, poiché le perdite dall'UR sono estremamente ridotte. Allo stesso tempo, il pistone di equalizzazione continua a funzionare, reintegrando le perdite dalla linea del freno, mantenendo al suo interno la pressione stabilita nel serbatoio di equalizzazione dopo l'ultima frenata. Pertanto, questa disposizione è chiamata “sovrapposizione con fornitura di perdite dalla linea del freno”

Nella posizione III, la bobina della valvola comunica tra loro le cavità sopra e sotto il pistone di equalizzazione, che blocca il funzionamento del corpo di equalizzazione: le pressioni in entrambe le cavità diminuiscono contemporaneamente con la velocità delle perdite. Questa perdita non viene ricaricata dall'equalizzatore. Pertanto, la terza posizione della valvola è chiamata “sovrapposizione senza fornire perdite dalla linea del freno”

Perché esistono due posizioni di questo tipo e che tipo di sovrapposizione utilizza il conducente? Entrambi a seconda della situazione e del tipo di servizio della locomotiva.

Quando si azionano i freni dei passeggeri, secondo le istruzioni, il conducente è tenuto a mettere la valvola in posizione III (tetto senza alimentazione) nei seguenti casi:

• Quando si segue un segnale di divieto
• Quando si controlla l'EPT dopo la prima fase della frenata di controllo
• Quando si scende da un pendio ripido o si arriva a un vicolo cieco

In tutte queste situazioni il rilascio spontaneo dei freni è inaccettabile. Come può succedere? Sì, è molto semplice: i distributori d'aria dei passeggeri funzionano sulla differenza tra due pressioni: nella linea del freno e nel serbatoio della riserva. Quando la pressione nella linea del freno aumenta, i freni vengono completamente rilasciati.

Ora immaginiamo di aver frenato e di averlo messo in posizione IV, quando la valvola alimenta le perdite della linea del freno. E in questo momento qualche idiota nel vestibolo apre leggermente e poi chiude la valvola di arresto: il mascalzone sta giocando. La valvola del conducente assorbe questa perdita, che porta ad un aumento della pressione nella linea del freno, e il distributore d'aria del passeggero, sensibile a ciò, fornisce uno scarico completo.

Sui camion da carico, viene utilizzata principalmente la posizione IV: il VR del carico non è così sensibile all'aumento della pressione nel TM e ha un rilascio più grave. La posizione III viene impostata solo se si sospetta una perdita inaccettabile nella linea del freno.

Come vengono rilasciati i freni? Per il rilascio completo, la maniglia del rubinetto dell'operatore è posizionata in posizione I - rilascio e ricarica. In questo caso sia il serbatoio di equalizzazione che la linea del freno sono collegati direttamente alla linea di alimentazione. Soltanto il riempimento del serbatoio di equalizzazione avviene attraverso un foro calibrato, ad un ritmo veloce ma abbastanza moderato, consentendo di controllare la pressione tramite manometro. E la linea del freno viene riempita attraverso un canale più ampio, in modo che la pressione salga immediatamente a 0,7 - 0,9 MPa (a seconda della lunghezza del treno) e rimanga lì finché la maniglia della valvola non viene posizionata nella seconda posizione. Perché?

Questo viene fatto per spingere una grande quantità di aria nella linea del freno, aumentando bruscamente la pressione al suo interno, il che consentirà di garantire che l'onda di rilascio raggiunga l'ultima macchina. Questo effetto si chiama sovralimentazione ad impulsi. Ti consente sia di velocizzare la vacanza stessa, sia di garantire una ricarica più rapida dei serbatoi di riserva in tutto il treno.

Il riempimento del serbatoio di equalizzazione ad una determinata velocità consente di controllare il processo di erogazione. Quando la pressione al suo interno raggiunge la pressione di carica (sui treni passeggeri) o con una certa sovrastima, a seconda della lunghezza del treno (sui treni merci), la maniglia della valvola del macchinista viene posizionata nella posizione del secondo treno. Lo stabilizzatore elimina il sovraccarico del serbatoio di equalizzazione e il pistone di equalizzazione rende rapidamente la pressione nella linea del freno uguale alla pressione nel serbatoio di equalizzazione. Ecco come appare dal punto di vista del conducente il processo di rilascio completo dei freni alla pressione di carica

Il rilascio graduale, nel caso del controllo EPT o sui treni merci durante la modalità operativa in montagna del distributore d'aria, viene eseguito posizionando la maniglia della valvola nella posizione del XNUMX° treno, seguito dal trasferimento al soffitto.

Come viene controllato il freno elettropneumatico? L'EPT è controllato dallo stesso operatore della gru, solo 395, dotata di controller EPT. In questo “barattolo”, posto sopra l'asta della maniglia, sono presenti dei contatti che, attraverso l'unità di controllo, controllano l'alimentazione di potenziale positivo o negativo, relativo alle rotaie, al filo EPT, e rimuovono anche questo potenziale per rilasciare i freni.

Quando l'EPT è acceso, la frenata viene eseguita posizionando la gru del conducente in posizione Va - frenata lenta. In questo caso i cilindri dei freni vengono riempiti direttamente dal distributore elettrico dell'aria ad una velocità di 0,1 MPa al secondo. Il processo viene monitorato utilizzando un manometro nei cilindri dei freni. Lo scarico del serbatoio di equalizzazione avviene, ma piuttosto lentamente.

L'EPT può essere rilasciato gradualmente, posizionando la valvola in posizione II, o completamente, impostandola in posizione I e aumentando la pressione nell'UR di 0,02 MPa sopra il livello di pressione di carica. Questo è più o meno quello che appare dal punto di vista del conducente

Come viene eseguita la frenata di emergenza? Quando la leva della valvola dell'operatore è impostata sulla posizione VI, la bobina della valvola apre la linea del freno direttamente nell'atmosfera attraverso un ampio canale. La pressione scende dalla carica a zero in 3-4 secondi. Anche la pressione nel vaso di espansione diminuisce, ma più lentamente. Contemporaneamente vengono attivati ​​gli acceleratori del freno di emergenza sui distributori d'aria: ogni VR apre la linea del freno all'atmosfera. Scintille volano da sotto le ruote, le ruote slittano, nonostante la sabbia aggiunta sotto di loro...

Per ciascuno di questi "lanci nel sesto", l'autista dovrà affrontare un'analisi presso il deposito - se le sue azioni sono state giustificate dalle istruzioni delle Istruzioni per il controllo dei freni e dalle Regole per l'esercizio tecnico del materiale rotabile, nonché da un numero delle istruzioni locali. Per non parlare dello stress che sperimenta quando “lancia il sesto”.

Pertanto, se esci sui binari, scivoli sotto la barriera di chiusura dell'incrocio in macchina, ricorda che una persona vivente, il macchinista, è in ultima analisi responsabile del tuo errore, stupidità, capriccio e spavalderia. E quelli che poi dovranno srotolare gli intestini dagli assi delle ruote, togliere le teste mozzate dai cambi di trazione...

Non voglio davvero spaventare nessuno, ma questa è la verità: la verità scritta con il sangue e con colossali danni materiali. Pertanto, i freni dei treni non sono così semplici come potrebbero sembrare.

risultato

In questo articolo non prenderò in considerazione il funzionamento della valvola del freno ausiliaria. Per due ragioni. In primo luogo, questo articolo è saturo di terminologia e ingegneria a secco e si inserisce a malapena nel quadro della scienza popolare. In secondo luogo, l'esame del funzionamento del KVT richiede l'uso di una descrizione delle sfumature del circuito pneumatico dei freni della locomotiva, e questo è un argomento per una discussione separata.

Spero con questo articolo di aver instillato nei miei lettori l'orrore superstizioso... no, no, sto scherzando, ovviamente. Scherzi a parte, penso che sia ormai chiaro che i sistemi di frenatura dei treni sono un intero complesso di dispositivi interconnessi ed estremamente complessi, la cui progettazione è finalizzata al controllo tempestivo e sicuro del materiale rotabile. Inoltre spero davvero di aver scoraggiato il desiderio di prendere in giro il personale della locomotiva giocando con la valvola del freno. Almeno per qualcuno...

Nei commenti mi chiedono di parlarvi di Sapsan. Ci sarà "Peregrine Falcon", e sarà un articolo separato, buono e ampio, con dettagli molto sottili. Questo treno elettrico mi ha regalato un periodo breve ma molto creativo nella mia vita, quindi voglio davvero parlarne e manterrò sicuramente la mia promessa.

Desidero esprimere la mia gratitudine alle seguenti persone e organizzazioni:

1. Roman Biryukov (Ferrovie Russe Romych) per il materiale fotografico sulla cabina EP20
2. sito web www.pomogala.ru - per i diagrammi presi dalla loro risorsa
3. Ancora una volta a Roma Biryukov e Sergei Avdonin per un consiglio sugli aspetti più sottili del funzionamento dei freni

Ci rivediamo, cari amici!

Fonte: habr.com