내가 볼 처음으로, 대중은 내 이야기의 역사적인 부분을 좋아했기 때문에 계속하는 것은 죄가 아닙니다.

TGV와 같은 고속 열차는 더 이상 공기 제동에 의존하지 않습니다.

오늘 우리는 현대성에 대해, 즉 문자 그대로 단 한 달 만에 XNUMX년을 맞이하는 XNUMX세기에 철도 차량용 브레이크 시스템을 만드는 데 어떤 접근 방식이 사용되는지에 대해 이야기하겠습니다.

1. 철도차량 브레이크의 분류

제동력을 생성하는 물리적 원리에 따라 모든 철도 브레이크는 두 가지 주요 유형으로 나눌 수 있습니다. 마찰, 마찰력을 사용하고, 동적, 트랙션 드라이브를 사용하여 제동 토크를 생성합니다.

마찰 브레이크에는 디스크 브레이크를 포함한 모든 디자인의 슈 브레이크가 포함됩니다. 자기 레일 브레이크, 주로 서유럽에서 고속 장거리 운송에 사용됩니다. 1520번 선로에서 이러한 유형의 브레이크는 ER200 전기 열차에만 사용되었습니다. 동일한 Sapsan의 경우 러시아 철도는 자기 레일 브레이크 사용을 거부했지만 이 전기 열차의 프로토타입인 독일 ICE3에는 이러한 브레이크가 장착되어 있습니다.

자기 레일 브레이크가 장착된 ICE3 열차 보기

삽산열차

역동적으로 또는 오히려 전기역학적 브레이크 견인 모터를 발전기 모드로 전환하는 것을 기반으로 하는 모든 브레이크를 포함합니다(재생의 и 가변 저항 브레이크) 및 제동 반대

재생 및 가변 저항 브레이크를 사용하면 모든 것이 상대적으로 명확합니다. 엔진은 어떤 식 으로든 발전기 모드로 전환되고 회복의 경우 접촉 네트워크로 에너지를 방출하고 가변 저항의 경우 생성된 에너지는 특수 저항기에 태워졌습니다. 두 브레이크 모두 기관차 견인력이 있는 열차와 열차 전체에 분산된 많은 수의 견인 모터로 인해 전기역학적 브레이크가 주요 서비스 브레이크인 다중 열차 차량 모두에서 사용됩니다. 전기역학적 제동(EDB)의 유일한 단점은 완전히 정지할 때까지 제동이 불가능하다는 것입니다. EDT의 효율이 감소하면 자동으로 공압 마찰 브레이크로 교체됩니다.

역제동의 경우 이동 중에 트랙션 모터를 역전시키는 것으로 구성되므로 완전히 정지할 때까지 제동을 제공합니다. 그러나 대부분의 경우 이 모드는 비상 모드입니다. 정상적인 사용으로 인해 트랙션 드라이브가 손상될 수 있습니다. 예를 들어 정류자 모터를 사용하면 공급되는 전압의 극성이 변경될 때 회전 모터에서 발생하는 역기전력이 공급 전압에서 차감되지 않고 추가됩니다. 트랙션 모드와 같은 방향으로 회전! 이는 전류의 눈사태와 같은 증가로 이어지며, 일어날 수 있는 최선의 결과는 전기 보호 장치가 작동한다는 것입니다.

이러한 이유로 기관차와 전기 열차에는 이동 중에 엔진이 역전되는 것을 방지하기 위한 모든 조치가 취해집니다. 후진 핸들은 운전자 컨트롤러가 작동 위치에 있을 때 기계적으로 잠깁니다. 그리고 동일한 Sapsan 및 Lastochka 차량에서 5km/h 이상의 속도로 후진 스위치를 돌리면 즉시 비상 제동이 이루어집니다.

그러나 VL65 전기 기관차와 같은 일부 국내 기관차는 저속에서 역방향 제동을 표준 모드로 사용합니다.

역방향 제동은 VL65 전기 기관차의 제어 시스템에서 제공하는 표준 제동 모드입니다.

전기 역학적 제동의 높은 효율성에도 불구하고 모든 열차에는 항상 자동 공압 브레이크, 즉 브레이크 라인에서 공기를 방출하여 활성화되는 장치가 장착되어 있다고 강조해야 합니다. 러시아는 물론 전 세계적으로 오래된 마찰식 브레이크가 교통 안전을 지키고 있습니다.

기능적 목적에 따라 마찰식 브레이크는 다음과 같이 구분됩니다.

1. 주차, 수동 또는 자동
2. 열차 - 열차의 각 차량 유닛에 설치되고 운전실에서 중앙 집중식으로 제어되는 공압식(PT) 또는 전기 공압식(EPT) 브레이크
3. 기관차 - 열차의 속도를 늦추지 않고 기관차의 속도를 늦추도록 설계된 공압식 직접 작동식 브레이크입니다. 열차와 별도로 관리됩니다.

2. 주차 브레이크

기계식 구동 장치를 갖춘 수동 브레이크는 철도 차량에서 사라지지 않고 기관차와 자동차 모두에 설치되며 특수성이 변경되었습니다. 즉, 주차 브레이크로 전환되어 롤링의 자발적인 움직임을 방지할 수 있습니다. 공압 시스템에서 공기가 빠져나가는 경우를 대비해 재고를 확보하십시오. 배의 바퀴와 유사한 빨간색 바퀴는 변형 중 하나인 핸드 브레이크 드라이브입니다.

VL60pk 전기 기관차 객실의 핸드브레이크 스티어링 휠

승용차 현관의 핸드브레이크

현대 화물차의 핸드브레이크

기계식 드라이브를 사용하는 핸드 브레이크는 일반 제동 중에 사용되는 것과 동일한 패드를 바퀴에 누릅니다.

최신 철도 차량, 특히 전기 열차 EVS1/EVS2 "Sapsan", ES1 "Lastochka" 및 전기 기관차 EP20에서는 주차 브레이크가 자동으로 작동하고 패드가 브레이크 디스크에 눌려집니다. 스프링 에너지 축전지. 브레이크 디스크에 패드를 누르는 펜치 메커니즘 중 일부에는 강력한 스프링이 장착되어 있어 0,5 MPa의 압력을 갖는 공압 드라이브에 의해 해제가 수행될 정도로 강력합니다. 이 경우 공압 드라이브는 패드를 누르는 스프링에 대항합니다. 이 주차 브레이크는 운전석 콘솔의 버튼으로 제어됩니다.

전기 열차 ES1 "Lastochka"의 주차 스프링 브레이크(SPT) 제어용 버튼

이 브레이크의 디자인은 강력한 트럭에 사용되는 것과 유사합니다. 그러나 열차의 주 브레이크로서 이러한 시스템은 완전히 부적합하다, 그리고 그 이유는 열차 에어브레이크 작동에 관한 이야기를 마친 후 자세히 설명하겠습니다.

3. 트럭형 공압 브레이크

각 화물차에는 다음과 같은 제동 장비 세트가 장착되어 있습니다.

화물차의 제동 장비: 1 - 브레이크 연결 호스; 2 - 엔드 밸브; 3 - 스톱 밸브; 5 - 집진기; 6, 7, 9 - 공기 분배기 모듈 상태. 483호; 8 - 차단 밸브; VR - 공기 분배기; TM - 브레이크 라인; ZR - 예비 탱크; TC - 브레이크 실린더; AR - 화물 자동 모드


브레이크 라인 (TM) - 차량 전체를 따라 이어지는 직경 1,25"의 파이프로, 끝에는 다음이 장착되어 있습니다. 엔드 밸브, 차량을 분리할 때 유연한 연결 호스를 분리하기 전에 브레이크 라인을 분리하십시오. 브레이크 라인에서는 일반 모드에서 소위 зарядное 압력은 0,50 - 0,54 MPa이므로 최종 밸브를 차단하지 않고 호스를 분리하는 것은 말 그대로 머리를 빼앗길 수 있는 모호한 작업입니다.

브레이크 실린더에 직접 공급되는 공기를 저장합니다. 예비 탱크 (ZR), 대부분의 경우 부피는 78리터입니다. 예비 저장소의 압력은 브레이크 라인의 압력과 정확히 동일합니다. 하지만 아니요, 0,50~0,54MPa는 아닙니다. 사실 그러한 압력은 기관차의 브레이크 라인에 있을 것입니다. 그리고 기관차에서 멀어질수록 브레이크 라인의 압력은 낮아집니다. 필연적으로 누출이 발생하여 공기 누출이 발생하기 때문입니다. 따라서 열차의 마지막 차량 브레이크 라인의 압력은 충전 차량보다 약간 낮습니다.

브레이크 실린더, 그리고 대부분의 자동차에는 하나만 있으며, 예비 탱크에서 채워지면 브레이크 레버 변속기를 통해 자동차의 모든 패드를 바퀴에 밀어 넣습니다. 브레이크 실린더의 부피는 약 8 리터이므로 완전 제동 중에 0,4MPa 이하의 압력이 설정됩니다. 예비 탱크의 압력도 동일한 값으로 감소합니다.

이 시스템의 주요 "행위자"는 다음과 같습니다. 공기 분배기. 이 장치는 브레이크 라인의 압력 변화에 반응하여 이 압력의 변화 방향과 속도에 따라 하나 또는 다른 작업을 수행합니다.

브레이크 라인의 압력이 감소하면 제동이 발생합니다. 그러나 압력이 감소하는 것은 아닙니다. 압력 감소는 다음과 같은 특정 비율로 발생해야 합니다. 서비스 제동률. 이 속도는 보장됩니다 운전석 크레인 기관차 객실에서는 초당 0,01~0,04 MPa 범위입니다. 압력이 더 느린 속도로 감소하면 제동이 발생하지 않습니다. 이는 브레이크 라인에서 표준 누출이 발생하는 경우 브레이크가 작동하지 않고 과충전 압력이 제거된 경우에도 작동하지 않도록 하기 위한 것입니다. 이에 대해서는 나중에 설명하겠습니다.

공기 분배기가 제동을 위해 활성화되면 0,05MPa의 서비스 속도로 브레이크 라인을 추가로 배출합니다. 이는 열차 전체 길이에 걸쳐 압력이 꾸준히 감소하도록 하기 위해 수행됩니다. 추가적인 긴장 완화가 이루어지지 않으면 장거리 열차의 마지막 차량의 속도가 전혀 느려지지 않을 수 있습니다. 브레이크 라인 추가 배출이 이루어집니다. 모든 승객을 포함한 현대식 공기 분배기.

제동이 활성화되면 공기 분배기는 예비 저장소를 브레이크 라인에서 분리하고 이를 브레이크 실린더에 연결합니다. 브레이크 실린더가 채워지고 있습니다. 이는 브레이크 라인의 압력 강하가 계속되는 동안 정확하게 발생합니다. 브레이크액의 압력 감소가 멈추면 브레이크 실린더 충전도 멈춥니다. 정권이 다가오고 있다 지붕을 다시 덮다. 브레이크 실린더에 내장된 압력은 두 가지 요소에 따라 달라집니다.

1. 브레이크 라인의 방전 깊이, 즉 충전에 대한 압력 강하의 크기
2. 공기 분배기 작동 모드

화물 공기 분배기에는 적재(L), 중간(C), 비어 있음(E)의 세 가지 작동 모드가 있습니다. 이들 모드는 브레이크 실린더에 축적된 최대 압력이 다릅니다. 모드 간 전환은 특수 모드 핸들을 돌려 수동으로 수행됩니다.

요약하면, 다양한 모드에서 483 공기 분배기를 사용하여 브레이크 라인의 배출 깊이에 대한 브레이크 실린더의 압력 의존성은 다음과 같습니다.

모드 스위치 사용의 단점은 차량 운전자가 열차 전체를 따라 걷고, 각 차량 아래로 올라가서 모드 스위치를 원하는 위치로 전환해야 한다는 것입니다. 수술에서 나오는 소문에 따르면 이것이 항상 수행되는 것은 아닙니다. 빈 차량의 브레이크 실린더를 과도하게 채우면 미끄러짐, 제동 효율성 감소 및 휠 세트 손상이 발생할 수 있습니다. 화물차에서는 이러한 상황을 극복하기 위해 소위 말하는 자동 모드 (AR)은 자동차의 질량을 기계적으로 결정하여 브레이크 실린더의 최대 압력을 원활하게 조절합니다. 자동차에 자동 모드가 장착되어 있는 경우 VR의 모드 스위치는 "로드됨" 위치로 설정됩니다.

제동은 일반적으로 단계적으로 수행됩니다. BP483의 브레이크 라인 방전 최소 수준은 0,06 - 0,08MPa입니다. 이 경우 브레이크 실린더에는 0,1 MPa의 압력이 설정됩니다. 이 경우 운전자는 밸브를 오버랩 위치에 놓아 제동 후 설정된 압력이 브레이크 라인에 유지됩니다. 한 단계의 제동 효율이 부족하면 다음 단계가 수행됩니다. 이 경우 공기 분배기는 방전이 발생하는 속도에 신경 쓰지 않습니다. 압력이 어떤 속도로든 감소하면 브레이크 실린더는 압력 감소량에 비례하여 채워집니다.

완전한 브레이크 해제(열차 전체의 브레이크 실린더를 완전히 비움)는 브레이크 라인의 압력을 충전 압력 이상으로 증가시켜 수행됩니다. 또한 화물 열차에서는 TM의 압력이 충전 압력보다 크게 증가하여 증가된 압력의 파동이 마지막 차량에 도달합니다. 화물 열차의 브레이크를 완전히 해제하는 작업은 시간이 오래 걸리고 최대 XNUMX분까지 걸릴 수 있습니다.

BP483에는 평지와 산의 두 가지 휴가 모드가 있습니다. 플랫 모드에서는 브레이크 라인의 압력이 증가하면 완전한 무단계 해제가 발생합니다. 마운틴 모드에서는 브레이크를 단계적으로 해제할 수 있어 브레이크 실린더가 완전히 비워지지 않습니다. 이 모드는 경사가 크고 복잡한 종단을 따라 운전할 때 사용됩니다.

공기 분배기(483)는 일반적으로 매우 흥미로운 장치이다. 구조와 작동에 대한 자세한 분석은 별도의 큰 기사의 주제입니다. 여기서는 카고 브레이크 작동의 일반적인 원리를 살펴보았습니다.

3. 승객형 에어브레이크

승용차의 제동 장비: 1 - 연결 호스; 2 - 엔드 밸브; 3, 5 - 전기 공압식 브레이크 라인용 연결 박스; 4 - 스톱 밸브; 6 - 전기 공압식 브레이크 배선이 있는 튜브; 7 - 연결 슬리브의 절연 서스펜션; 8 - 집진기; 9 - 공기 분배기로의 배출구; 10 - 차단 밸브; 11 - 전기 공기 분배기의 작업실; TM - 브레이크 라인; VR - 공기 분배기; EVR - 전기 공기 분배기; TC - 브레이크 실린더; ZR - 예비 탱크

이미 XNUMX개의 스톱 밸브(각 현관에 XNUMX개, 차장실에 XNUMX개)가 있다는 사실부터 시작하여 국내 승용차에는 공압식 및 전기 공압 브레이크 (EPT).

세심한 독자는 공압식 브레이크 제어의 주요 단점, 즉 제동 파동의 최종 전파 속도가 소리 속도에 의해 제한된다는 점을 즉시 알아차릴 것입니다. 실제로 이 속도는 더 낮으며 서비스 제동 중에는 280m/s, 비상 제동 중에는 300m/s에 이릅니다. 또한 이 속도는 기온에 따라 크게 달라지며, 예를 들어 겨울에는 속도가 더 느려집니다. 따라서 공압 브레이크의 영원한 동반자는 작동 구성의 불균일성입니다.

고르지 못한 작동은 열차에서 상당한 종방향 반력의 발생과 제동 거리의 증가라는 두 가지 원인으로 이어집니다. 첫 번째는 여객 열차의 경우 그다지 일반적이지 않지만, 칸막이 테이블 위에 튀는 차 및 기타 음료가 담긴 용기는 누구에게도 만족스럽지 않습니다. 제동 거리를 늘리는 것은 특히 승객 교통에서 심각한 문제입니다.

게다가 국내 여객항공 분배기는 예전 기준과 같습니다. 292호, 새 상태입니다. 242 (그런데 승용차에 점점 더 많은 장치가 있음), 이 두 장치는 모두 동일한 Westinghouse 삼중 밸브의 직계 후손이며 두 압력의 차이에 따라 작동합니다. 브레이크 라인과 예비 저장소에 있습니다. 오버랩 모드, 즉 계단식 제동 가능성이 있다는 점에서 트리플 밸브와 구별됩니다. 제동 중 브레이크 라인의 추가 방전 존재; 디자인에 비상 제동 가속 장치가 있습니다. 이러한 공기 분배기는 단계적 방출을 제공하지 않습니다. 브레이크 라인의 압력이 제동 후 그곳에 설정된 예비 저장소의 압력을 초과하는 즉시 완전한 방출을 제공합니다. 그리고 계단식 해제는 착륙 플랫폼에서 정확한 정지를 위해 제동을 조정할 때 매우 유용합니다.

1520mm 트랙에서 브레이크의 고르지 못한 작동과 스텝 릴리스 부족이라는 두 가지 문제는 모두 차량에 전기 제어식 공기 분배기를 설치하여 해결됩니다. 전기 공기 분배기 (EVR), 임의. 305호.

국내 EPT - 전자 공압식 브레이크 - 직동식, 비자동식. 기관차 견인력을 갖춘 여객 열차에서 EPT는 XNUMX선식 회로에서 작동합니다.

1선식 EPT의 블록 다이어그램: 2 - 운전자 크레인의 제어 컨트롤러; 3 - 배터리; 4 - 정적 전력 변환기; 5 — 제어 램프 패널; 6 — 제어 장치; 7 — 터미널 블록; 8 — 슬리브에 헤드 연결; 9 - 격리된 서스펜션; 10 - 반도체 밸브; 11 - 전자기 밸브 해제; XNUMX - 브레이크 솔레노이드 밸브.

열차 전체를 따라 뻗어 있는 두 개의 전선이 있습니다: 그림의 1번과 2번. 테일 카에서 이러한 전선은 서로 전기적으로 연결되어 있으며 625Hz 주파수의 교류 전류가 결과 루프를 통과합니다. 이는 EPT 제어 라인의 무결성을 모니터링하기 위해 수행됩니다. 전선이 끊어지면 교류 회로가 끊어지고 운전자는 운전실에서 "O"(휴가) 경고등이 꺼지는 형태의 신호를 받습니다.

제어는 다른 극성의 직류에 의해 수행됩니다. 이 경우 전위가 XNUMX인 전선이 레일입니다. EPT 와이어에 양의(레일 기준) 전압이 적용되면 전기 공기 분배기에 설치된 두 전자기 밸브, 즉 방출 밸브(OV)와 브레이크 밸브(TV)가 활성화됩니다. 그 중 첫 번째는 전기 공기 분배기의 작업실(WC)을 대기로부터 격리하고, 두 번째는 예비 탱크에서 이를 채웁니다. 다음으로 EVR에 설치된 압력 스위치가 작동하여 작업실과 브레이크 실린더의 압력 차이에 따라 작동합니다. RC의 압력이 TC의 압력을 초과하면 후자는 작업실에 축적된 압력까지 예비 탱크의 공기로 채워집니다.

와이어에 음전위가 가해지면 다이오드에 의해 전류가 차단되므로 브레이크 밸브가 꺼집니다. 작업실의 압력을 유지하는 방출 밸브만 활성 상태로 유지됩니다. 이것이 천장의 위치가 구현되는 방식입니다.

전압이 제거되면 방출 밸브의 전원이 꺼지고 작업실이 대기로 열립니다. 작업실의 압력이 감소하면 압력 스위치가 브레이크 실린더에서 공기를 방출합니다. 짧은 휴가 후 운전자 밸브가 다시 차단 위치로 돌아가면 작업실의 압력 강하가 멈추고 브레이크 실린더의 공기 방출도 중지됩니다. 이러한 방식으로 단계별 브레이크 해제가 가능해집니다.

전선이 끊어지면 어떻게 되나요? 맞습니다. EPT가 출시될 예정입니다. 따라서 이 브레이크(국내 철도 차량의 경우)는 자동이 아닙니다. EPT가 실패하면 운전자는 공압식 브레이크 제어로 전환할 수 있습니다.

EPT는 열차 전체에서 브레이크 실린더를 동시에 채우고 비우는 것이 특징입니다. 채우고 비우는 속도는 초당 0,1MPa로 매우 높습니다. EPT는 무진장 브레이크입니다. 작동 중에 기존 공기 분배기가 해제 모드에 있고 브레이크 라인에서 예비 저장소로 공급되며, 이는 다시 주 저장소에서 기관차의 운전자 탭에 의해 공급됩니다. 따라서 EPT는 브레이크 작동 제어에 필요한 모든 주파수에서 제동될 수 있습니다. 단계 해제 기능을 사용하면 열차의 속도를 매우 정확하고 원활하게 제어할 수 있습니다.

여객 열차 브레이크의 공압 제어는 화물 브레이크와 크게 다르지 않습니다. 예를 들어 에어 브레이크가 충전 압력을 과대 평가하지 않고 해제되는 등 제어 방법에 차이가 있습니다. 일반적으로 여객 열차의 브레이크 라인 압력을 과도하게 과대 평가하면 문제가 발생하므로 EPT가 완전히 해제되면 브레이크 라인의 압력이 설정된 충전 값보다 최대 0,02MPa 증가합니다. 압력.

조수석 브레이크 제동 중 중금속의 최소 배출 깊이는 0,04~0,05MPa이며, 브레이크 실린더에는 0,1~0,15MPa의 압력이 생성됩니다. 승용차 브레이크 실린더의 최대 압력은 예비 탱크의 부피에 의해 제한되며 일반적으로 0,4 MPa를 초과하지 않습니다.

결론

이제 나는 기차 브레이크의 복잡성에 놀란 (내 생각에는 분노하기도 하지만 말할 수는 없음) 일부 해설자들을 살펴보겠습니다. 의견에서는 에너지 저장 배터리가 포함된 자동차 회로를 사용할 것을 제안합니다. 물론 사무실의 소파나 컴퓨터 의자에서 브라우저 창을 통해 많은 문제가 더 눈에 띄고 해결책이 더 분명해집니다. 그러나 현실 세계에서 내려지는 대부분의 기술적 결정에는 명확한 정당성이 있다는 점에 주목하겠습니다.

이미 언급했듯이 열차의 공압 브레이크의 주요 문제는 긴 (1,5 대 차량의 열차에서 최대 100km) 브레이크 라인 파이프를 따라 압력 강하의 최종 이동 속도, 즉 브레이크 파동입니다. 이 제동 파동을 가속화하려면 공기 분배기에 추가 방전이 필요합니다. 공기 분배기가 없으며 추가 배출도 없습니다. 즉, 에너지 축적기의 브레이크는 작동 균일성 측면에서 분명히 눈에 띄게 악화되어 Westinghouse 시대로 되돌아갑니다. 화물 열차는 트럭이 아니며, 스케일이 다르므로 브레이크 제어 원리도 다릅니다. 나는 이것이 단지 그런 것이 아니라고 확신하며, 세계 제동 과학의 방향이 우리를 이런 건설로 이끈 길을 따라온 것은 우연이 아닙니다. 점.

이 기사는 현대 철도 차량에 존재하는 제동 시스템에 대한 일종의 검토입니다. 또한 이 시리즈의 다른 기사에서는 각 항목에 대해 더 자세히 설명하겠습니다. 브레이크를 제어하는 ​​데 사용되는 장치와 공기 분배기가 어떻게 설계되는지 알아봅니다. 회생 제동 및 저항력 제동 문제를 자세히 살펴 보겠습니다. 물론, 고속 차량의 브레이크도 생각해 봅시다. 다시 뵙겠습니다. 많은 관심 부탁드립니다!

PS: 친구들! 기사의 오류와 오타를 나타내는 대량의 개인 메시지에 대해 특별히 감사드립니다. 예, 저는 러시아어에 익숙하지 않고 키를 혼동하는 죄인입니다. 귀하의 의견을 정정하려고 노력했습니다.

출처 : habr.com