私はそれを見る 最初の、大衆は私の物語の歴史的な部分を気に入ってくれたので、続けることは罪ではありません。

TGV のような高速列車は空気ブレーキに依存しなくなりました

今日は現代性、つまり文字通りあと XNUMX か月で XNUMX 年目に突入する XNUMX 世紀において、鉄道車両用のブレーキ システムを作成するためにどのようなアプローチが使用されているかについてお話します。

1. 鉄道車両用ブレーキの分類

ブレーキ力を生み出す物理的原理に基づいて、すべての鉄道ブレーキは主に XNUMX つのタイプに分類できます。 摩擦、摩擦力を利用し、 動的、トラクションドライブを使用してブレーキトルクを生成します。

摩擦ブレーキには、ディスク ブレーキを含むあらゆるデザインのシュー ブレーキが含まれます。 磁気レールブレーキ、主に西ヨーロッパで高速長距離輸送に使用されています。 1520番線ではER200形電車専用のブレーキが使用されていました。 同じサプサンについては、この電車のプロトタイプであるドイツの ICE3 には磁気レールブレーキが装備されているにもかかわらず、ロシア鉄道は磁気レールブレーキの使用を拒否しました。

磁気レールブレーキ付きICE3列車台車

サプサン電車のトロリー

ダイナミックというか、 動電ブレーキ すべてのブレーキが含まれており、その動作は主電動機の発電機モードへの移行に基づいています (再生的な и レオスタットブレーキ）、ブレーキだけでなく 反対

回生ブレーキとレオスタットブレーキでは、すべてが比較的明確です。エンジンは何らかの方法で発電機モードに切り替えられ、回生時にはエネルギーが接触ネットワークに放出されます。加減抵抗器の場合、生成されるエネルギーは次のとおりです。特殊な抵抗器が焼けてしまいます。 どちらのブレーキも、機関車牽引の列車と複数ユニットの車両の両方で使用されます。列車全体に多数の主電動機が配置されているため、動電ブレーキが主な常用ブレーキとなります。 動電ブレーキ (EDB) の唯一の欠点は、完全に停止するまでブレーキをかけることができないことです。 EDT の効率が低下すると、自動的に空気圧摩擦ブレーキに置き換えられます。

カウンターブレーキに関しては、走行中にトラクションモーターを逆転させることから、完全に停止するまでブレーキがかかります。 ただし、このモードはほとんどの場合、緊急モードです。通常の使用では、トラクション ドライブへの損傷が伴います。 たとえば、整流子モーターを例にとると、それに供給される電圧の極性が変化すると、回転モーターで発生する逆起電力が供給電圧から差し引かれるのではなく、供給電圧に追加されます。車輪は両方とも回転し、トラクションモードと同じ方向に回転します! これにより、雪崩のような電流の増加が起こり、電気保護装置が動作するのがせいぜいです。

このため、機関車や電車では走行中にエンジンが逆回転しないようにあらゆる対策が講じられています。 ドライバーのコントローラーが走行位置にあるとき、逆転ハンドルは機械的にロックされます。 そして、同じサプサンとラストチカの車両では、時速 5 km を超える速度でリバース スイッチを回すと、即座に緊急ブレーキがかかります。

ただし、VL65 電気機関車などの一部の国産機関車は、低速時の標準モードとして後進ブレーキを使用します。

逆ブレーキは、VL65 電気機関車の制御システムによって提供される標準のブレーキ モードです。

電磁ブレーキの効率が高いにもかかわらず、私が強調したいのは、どの列車にも常に自動空気ブレーキが装備されている、つまりブレーキラインから空気を放出することによって作動するということです。 ロシアでも世界中でも、古き良き摩擦シューブレーキが交通の安全を守っています。

摩擦式ブレーキはその機能目的に応じて次のように分類されます。

1. 駐車、手動または自動
2. 電車 - 空気圧 (PT) または電空圧 (EPT) ブレーキ。電車の車両の各ユニットに設置され、運転台から集中制御されます。
3. 機関車 - 列車の速度を落とさずに機関車の速度を下げるように設計された空気式直動ブレーキ。 列車とは別に管理されます。

2. パーキングブレーキ

機械式駆動装置を備えた手動ブレーキは鉄道車両から消えたわけではなく、機関車と車両の両方に設置されていますが、その専門性が変わっただけで、つまり、ローリングの自発的な動きを防ぐことができるパーキングブレーキに変わっただけです。空気圧システムから空気が漏れた場合に備えて保管してください。 船の車輪に似た赤い車輪は、そのバリエーションの XNUMX つであるハンドブレーキ ドライブです。

VL60pk 電気機関車の客室内のハンドブレーキ ステアリング ホイール

乗用車の前室のハンドブレーキ

現代の貨車のハンドブレーキ

機械式駆動装置を使用するハンドブレーキは、通常のブレーキング時に使用されるのと同じパッドを車輪に押し付けます。

最近の車両、特に電気列車 EVS1/EVS2「Sapsan」、ES1「Lastochka」、および電気機関車 EP20 では、駐車ブレーキは自動であり、パッドがブレーキ ディスクに押し付けられます。 スプリングエネルギーアキュムレーター。 パッドをブレーキディスクに押し付けるピンサー機構の一部には強力なスプリングが装備されており、その解放は 0,5 MPa の圧力の空気圧駆動によって実行されます。 この場合、空気圧ドライブはパッドを押すスプリングに対抗します。 このパーキング ブレーキは、運転席のコンソールのボタンで制御されます。

電車 ES1「ラストチカ」のパーキング スプリング ブレーキ (SPT) を制御するためのボタン

このブレーキの設計は、強力なトラックで使用されているものと似ています。 しかし、電車の主ブレーキとして、そのようなシステムは まったく不適当、その理由については、電車の空気ブレーキの動作の話の後に詳しく説明します。

3. トラック用空気ブレーキ

各貨車には以下のブレーキ装置が装備されています。

貨車のブレーキ装置: 1 - ブレーキ接続ホース。 2 - エンドバルブ; 3 - ストップバルブ; 5 - 集塵機。 6、7、9 — エアディストリビュータモジュールの状態。 No.483; 8 - バルブを切断します。 VR - エアディストリビュータ。 TM - ブレーキライン; ZR - リザーブタンク。 TC - ブレーキシリンダー。 AR - カーゴオートモード


ブレーキライン (TM) - 車全体に沿って走る直径 1,25 インチのパイプで、両端には次のものが装備されています。 エンドバルブ、車の連結を外すときに、フレキシブル接続ホースを外す前にブレーキラインを外します。 ブレーキラインでは、通常モードでは、いわゆる 充電器 圧力は 0,50 ～ 0,54 MPa であるため、エンドバルブを閉めずにホースを外すことは、文字通り頭がおかしくなる危険な作業です。

ブレーキシリンダーに直接供給される空気は、 リザーブタンク (ZR)、ほとんどの場合、その容積は 78 リットルです。 リザーブリザーバー内の圧力はブレーキライン内の圧力と正確に等しくなります。 しかし、いいえ、0,50 ～ 0,54 MPa ではありません。 実際には、そのような圧力が機関車のブレーキラインにかかることになります。 また、機関車から遠ざかるほど、ブレーキラインの圧力は低くなります。ブレーキラインには必然的に漏れが発生し、空気漏れが発生するためです。 したがって、列車の最後尾車両のブレーキラインの圧力は、充電中の車両のブレーキラインの圧力よりわずかに低くなります。

ブレーキシリンダー、ほとんどの車には 8 つだけあり、予備タンクからタンクが満たされると、ブレーキ レバー トランスミッションを介して車のすべてのパッドが車輪に押し付けられます。 ブレーキシリンダーの容積は約0,4リットルであるため、フルブレーキ時にはXNUMXMPa以下の圧力が確立されます。 リザーブタンク内の圧力も同じ値まで低下します。

このシステムの主な「アクター」は次のとおりです。 空気分配器。 この装置はブレーキライン内の圧力の変化に反応し、この圧力の変化の方向と速度に応じて何らかの動作を実行します。

ブレーキライン内の圧力が低下すると、ブレーキがかかります。 しかし、圧力の低下はありません。圧力の低下は、と呼ばれる一定の速度で発生する必要があります。 サービスブレーキ率。 このペースは確保されています 運転手のクレーン 機関車の客室内では 0,01 ～ 0,04 MPa/秒の範囲です。 圧力の低下速度が遅いとブレーキはかかりません。 これは、ブレーキラインからの標準的な漏れが発生した場合にブレーキが作動しないようにするため、また、後で説明する過給圧が除去された場合にもブレーキが作動しないようにするために行われます。

ブレーキのためにエアディストリビュータが作動すると、サービスレート 0,05 MPa でブレーキラインの追加吐出が行われます。 これは、列車の全長に沿って圧力を確実に確実に低下させるために行われます。 追加のデテントが行われない場合、長い列車の最後尾車両はまったく減速しない可能性があります。 ブレーキラインの追加排出が行われます すべて 旅客用を含む最新の空気分配器。

ブレーキが作動すると、エアディストリビュータがリザーブリザーバをブレーキラインから切り離し、ブレーキシリンダに接続します。 ブレーキシリンダーが充填されています。 これは、ブレーキラインの圧力降下が続く限り発生します。 ブレーキ液の減圧が止まると、ブレーキシリンダーへの充填も止まります。 政権がやってくる 屋根を葺き替える。 ブレーキシリンダーに組み込まれる圧力は、次の XNUMX つの要因によって決まります。

1. ブレーキラインの放電の深さ、つまりチャージに対するブレーキライン内の圧力降下の大きさ
2. エアディストリビュータ動作モード

貨物空気分配器には、積載 (L)、中速 (C)、および空 (E) の XNUMX つの動作モードがあります。 これらのモードは、ブレーキシリンダーに入る最大圧力が異なります。 モード間の切り替えは、専用のモードハンドルを回すことで手動で行われます。

要約すると、さまざまなモードでの 483 エア ディストリビュータを使用した場合の、ブレーキ シリンダ内の圧力のブレーキ ラインの吐出深さへの依存性は次のようになります。

モード スイッチを使用する場合の欠点は、車両の運転手が列車全体に沿って歩き、各車両の下に潜り、モード スイッチを希望の位置に切り替える必要があることです。 運営からの噂によると、これは常に行われるわけではありません。 空車の状態でブレーキシリンダーに空気を過剰に充填すると、横滑り、ブレーキ効率の低下、ホイールセットの損傷が発生する可能性があります。 この状況を貨車で克服するために、いわゆる オートモード (AR) は、車の質量を機械的に決定し、ブレーキシリンダー内の最大圧力をスムーズに調整します。 車にオートモードが装備されている場合、VR のモードスイッチは「ロード」位置に設定されます。

通常、ブレーキは段階的に実行されます。 BP483のブレーキライン吐出量の最低レベルは0,06～0,08MPaとなります。 この場合、ブレーキシリンダ内には0,1MPaの圧力が確立されます。 この場合、ドライバーはバルブをオーバーラップ位置に置き、ブレーキ後に設定された圧力がブレーキライン内に維持されます。 ある段階のブレーキ効率が不十分な場合は、次の段階が実行されます。 この場合、エアディストリビュータは放電がどのような速度で発生するかを気にしません。いずれにしても圧力が低下すると、ブレーキシリンダは圧力の低下量に比例して充填されます。

ブレーキの完全な解放 (列車全体のブレーキ シリンダーを完全に空にすること) は、ブレーキ ライン内の圧力を充填圧力よりも高くすることによって実行されます。 さらに、貨物列車では、TM 内の圧力が充電圧力よりも大幅に増加するため、増加した圧力の波は最後尾の車両に到達します。 貨物列車のブレーキを完全に解除するのは非常に時間がかかり、最大で XNUMX 分かかる場合があります。

BP483 には、平地と山という XNUMX つのホリデー モードがあります。 フラット モードでは、ブレーキ ライン内の圧力が増加すると、完全な無段階リリースが行われます。 マウンテンモードでは、ブレーキを段階的に解除することができるため、ブレーキシリンダーが完全に空になることはありません。 このモードは、大きな勾配のある複雑なプロファイルに沿って走行する場合に使用されます。

空気分配器 483 は一般に非常に興味深いデバイスです。 その構造と動作の詳細な分析は、別の大きな記事のトピックです。 ここではカーゴブレーキの一般的な動作原理を見ていきました。

3. 乗用型エアブレーキ

乗用車のブレーキ装置: 1 - 接続ホース。 2 - エンドバルブ; 3、5 — 電空ブレーキライン用の接続ボックス。 4 - ストップバルブ; 6 — 電空ブレーキ配線付きチューブ。 7 - 接続スリーブの絶縁サスペンション。 8 - 集塵機。 9 — 空気分配器への出口。 10 - 遮断バルブ。 11 - 電気空気分配器の作業室。 TM - ブレーキライン; VR - エアディストリビュータ。 EVR - 電気空気分配器。 TC - ブレーキシリンダー。 ZR - 予備タンク

すぐに目に入るのは、停止弁が XNUMX つあるという事実 (各前室に XNUMX つ、車掌室に XNUMX つ) から始まり、国産乗用車には空気圧式と車掌室の両方が装備されていることです。 電空ブレーキ (EPT)。

注意深い読者は、空気圧ブレーキ制御の主な欠点、つまりブレーキ波の伝播の最終速度が音速によって制限されることにすぐに気づくでしょう。 実際には、この速度はさらに低く、常用ブレーキ時には 280 m/s、緊急ブレーキ時には 300 m/s になります。 さらに、この速度は気温に大きく依存し、たとえば冬には速度が低くなります。 したがって、空気圧ブレーキの永遠の仲間は、構成上の作動の不均一性です。

不均一な運行は XNUMX つのことを引き起こします。列車内での重大な縦方向の反応の発生と、制動距離の増加です。 XNUMX つ目は、旅客列車ではそれほど典型的なことではありませんが、お茶やその他の飲み物が入った容器がコンパートメント内のテーブルの上で跳ねるのは誰にとっても喜ばしいことではありません。 制動距離を長くすることは、特に旅客輸送において深刻な問題です。

なお、国内旅客航空代理店は旧規格のようです。 No.292、新品状態です。 No. 242 (ちなみに、乗用車にはその数が増えています)、これらの装置はどちらも同じウェスチングハウス製トリプル バルブの直接の子孫であり、XNUMX つの圧力の差で動作します。ブレーキラインとリザーブリザーバーにあります。 これらは、オーバーラップモードの存在、つまり段階的なブレーキの可能性によってトリプルバルブと区別されます。 制動中のブレーキラインの追加の放出の存在; 設計上の緊急ブレーキアクセルの存在。 これらのエアディストリビュータは段階的なリリースを提供しません。ブレーキライン内の圧力がブレーキ後に確立されたリザーバリザーバ内の圧力を超えるとすぐに完全なリリースを提供します。 また、段階的なリリースは、着陸プラットフォームで正確に停止するためにブレーキを調整するときに非常に役立ちます。

1520mmトラックにおけるブレーキの不均一な作動とステップリリースの欠如という両方の問題は、車両に電気制御のエアディストリビュータを取り付けることで解決されます。 電動エアディストリビュータ (EVR)、任意波形。 305号。

国内EPT - 電空ブレーキ - 直動式、非自動。 機関車牽引の旅客列車では、EPT は XNUMX 線式回路で動作します。

1 線式 EPT のブロック図: 2 - 運転手のクレーン上の制御コントローラー。 3 - バッテリー。 4 - 静的電力コンバーター。 5 — 制御ランプのパネル。 6 - 制御ユニット。 7 — 端子台。 8 - 袖上の接続ヘッド。 9 — 分離された懸濁液。 10 - 半導体バルブ。 11 - 電磁弁を解放します。 XNUMX - ブレーキソレノイドバルブ。

列車全体に沿って 1 本のワイヤーが張られています。図の No. 2 と No. 625 です。 後尾車両では、これらのワイヤが互いに電気的に接続され、その結果生じるループに周波数 XNUMX Hz の交流電流が流れます。 これは、EPT 制御ラインの整合性を監視するために行われます。 ワイヤーが切れると、交流回路が壊れ、ドライバーは運転室内の「O」（休暇）警告灯が消えるという形で信号を受け取ります。

制御は異なる極性の直流電流によって行われます。 この場合、電位がゼロのワイヤがレールになります。 EPT ワイヤに正の (レールに対して) 電圧が印加されると、電動エア ディストリビュータに取り付けられた両方の電磁弁、リリース バルブ (OV) とブレーキ バルブ (TV) が作動します。 XNUMX つ目は電気エアディストリビュータの作業室 (WC) を大気から隔離し、XNUMX つ目はリザーブタンクから充填します。 次に、EVR に取り付けられた圧力スイッチが機能し、作動室とブレーキシリンダー内の圧力差で動作します。 RC内の圧力がTC内の圧力を超えると、TCにはリザーブタンクからの空気が作動室に蓄積された圧力まで充填されます。

ワイヤに負の電位が印加されると、ブレーキバルブへの電流がダイオードによって遮断されるため、ブレーキバルブがオフになります。 作動室内の圧力を維持するリリースバルブのみが作動したままになります。 このようにして天井の位置が実現されます。

電圧が除去されると、リリースバルブは力を失い、作動チャンバーを大気に開放します。 作動室内の圧力が低下すると、圧力スイッチがブレーキシリンダーから空気を放出します。 短い休暇の後、運転席のバルブを遮断位置に戻すと、作動室内の圧力降下が止まり、ブレーキシリンダーからの空気の放出も止まります。 このようにして、段階的にブレーキを解除することが可能になります。

ワイヤーが切れたらどうなりますか？ そうです - EPT がリリースします。 したがって、このブレーキ（国内鉄道車両の）は自動ブレーキではありません。 EPT が故障した場合、ドライバーは空気圧ブレーキ制御に切り替えることができます。

EPT の特徴は、列車全体でブレーキ シリンダーの充填と排出を同時に行うことです。 充填および排出の速度は非常に高く、毎秒 0,1 MPa です。 EPT は無尽蔵のブレーキです。その動作中、従来の空気分配器は解放モードにあり、ブレーキ ラインから予備のリザーバーに空気が供給され、そのブレーキ ラインは運転士が機関車にタップすることによってメインのリザーバーから供給されます。 したがって、EPT はブレーキの動作制御に必要な任意の周波数でブレーキをかけることができます。 ステップリリースの可能性により、列車の速度を非常に正確かつスムーズに制御できます。

旅客列車のブレーキの空気圧制御は貨物ブレーキとあまり変わりません。 過大評価せずに過給圧までエアブレーキを解除するなど、制御方法の違いもあります。 一般に旅客列車のブレーキライン内の圧力を過大評価するとトラブルを伴うため、EPT が完全に解除された場合、ブレーキライン内の圧力は設定充填値より最大 0,02MPa 増加します。プレッシャー。

乗用車用ブレーキの制動時の重金属の最小排出深さは 0,04 ～ 0,05 MPa ですが、ブレーキ シリンダー内には 0,1 ～ 0,15 MPa の圧力が発生します。 乗用車のブレーキシリンダー内の最大圧力はリザーブタンクの容量によって制限され、通常は0,4MPaを超えません。

まとめ

ここで、列車のブレーキの複雑さに驚いている（そして私の意見では激怒しているとも言えますが、そうとは言えません）何人かの評論家に目を向けましょう。 コメントは、エネルギー貯蔵バッテリーを備えた自動車回路の使用を示唆しています。 もちろん、オフィスのソファやコンピューターの椅子からブラウザ ウィンドウを通して見ると、多くの問題がより見やすくなり、その解決策がより明白になりますが、現実の世界で行われる技術的な決定のほとんどには明確な正当性があることに注意してください。

すでに述べたように、列車の空気ブレーキの主な問題は、長い（1,5両編成の列車で最大100 km）ブレーキラインパイプに沿った圧力降下の移動の最終速度、つまりブレーキウェーブです。 この制動波を加速するには、空気分配器による追加の放出が必要です。 空気分配器はなく、追加の吐出もありません。 つまり、エネルギー蓄積装置のブレーキは、動作の均一性の点で明らかに著しく悪化し、ウェスチングハウスの時代に戻ります。 貨物列車はトラックではないため、規模が異なるため、ブレーキ制御の原理も異なります。 私は、これが単にそのようなものではないと確信しています。また、世界のブレーキ科学の方向性がこの種の構造につながる道をたどったのは偶然ではありません。 ドット。

この記事は、現代の鉄道車両に存在するブレーキ システムの一種のレビューです。 さらに、このシリーズの他の記事で、それぞれについて詳しく説明します。 ブレーキを制御するためにどのような装置が使用されているのか、また空気分配器がどのように設計されているのかを学びます。 回生ブレーキとレオスタティックブレーキの問題を詳しく見てみましょう。 もちろん、高速車両のブレーキについても考えてみましょう。 またお会いしましょう。ご清聴ありがとうございました!

追伸：友達！ 記事内の間違いやタイプミスを指摘する大量の個人的なメッセージに特に感謝したいと思います。 そう、私はロシア語が苦手でキーを間違える罪人なのです。 あなたのコメントを修正してみました。

出所： habr.com