Ik zie dat , het historische deel van mijn verhaal het publiek bevalt, en daarom is het niet verkeerd om door te gaan.
Hogesnelheidstreinen, zoals de TGV, maken geen gebruik meer van pneumatische remmen.
Vandaag gaan we het hebben over de hedendaagse situatie, namelijk welke benaderingen voor het creëren van remsystemen voor rollend materieel worden gebruikt in de 21e eeuw, die binnenkort zijn derde decennium ingaat.
1. Classificatie van remmen voor rollend materieel
Op basis van het fysieke principe achter de remkracht kunnen alle spoorwegremmen in twee hoofdtypen worden onderverdeeld: frictie, die gebruik maakt van wrijving, en dynamische, die gebruik maken van de tractieaandrijving om het remmoment te creëren.
Frictieremmen omvatten blokremmen van alle constructies, waaronder schijfremmen, en ook de magnetische railrem, die wordt toegepast op hogesnelheidstreinen, voornamelijk in West-Europa. Op de spoorweg met een breedte van 1520 mm werd dit type rem uitsluitend gebruikt op de elektrische trein ER200. Wat betreft de Sapsan heeft de RZD geweigerd om deze magnetische railrem te gebruiken, hoewel het prototype van deze elektrische trein, de Duitse ICE3, met deze rem is uitgerust.
Draaistel van de ICE3 trein met magnetische railrem
Draaistel van de Sapsan trein
Dynamische, en specifieker elektrodynamische remmen zijn alle remmen waarvan de werking gebaseerd is op het omzetten van tractionele elektromotoren naar de generator modus (recuperatieve en weerstandsrem), evenals remmen door tegeninschakeling.
Met regeneratief en weerstandremmen is alles relatief duidelijk - motoren worden op de een of andere manier in de generatormodus gezet, en in het geval van regeneratie geven ze energie terug aan het contactnet, terwijl bij weerstand de opgewekte energie wordt verbrand op speciale weerstanden. Zowel het regeneratief als het weerstandremmen worden toegepast op treinen met locomotieftractie en op motorwagens, waar de elektrodynamische rem de belangrijkste rem is, gezien het grote aantal relaismotoren dat over de trein is verspreid. Het enige nadeel van elektrodynamisch remmen (EDT) is de onmogelijkheid om tot volledige stilstand te remmen. Bij een afname van de effectiviteit van EDT wordt dit automatisch vervangen door een pneumatisch wrijvingsrem.
Wat betreft remmen door tegeninschakeling, dit zorgt voor remmen tot volledige stilstand, omdat het in het omkeren van de trekkende motor tijdens het rijden bestaat. Deze modus is echter in de meeste gevallen een noodsituatie - normaal gebruik kan schade toebrengen aan de trekkende aandrijving. Neem bijvoorbeeld een collector motor: bij het veranderen van de polariteit van de spanning die erop wordt toegepast, wordt de tegen-EMK, die in de draaiende motor ontstaat, niet afgetrokken van de voedingsspanning, maar opgeteld - de wielen blijven draaien in dezelfde richting als in de trekkende modus! Dit leidt tot een lawineachtige toename van de stroom, en het beste wat kan gebeuren is dat de elektrische beschermingsapparatuur in werking treedt.
Om deze reden worden op locomotieven en elektrische treinen alle maatregelen genomen om te voorkomen dat motoren tijdens het rijden worden omgekeerd. De omkeerschakelaar wordt mechanisch vergrendeld wanneer de controller van de machinist zich in rijposities bevindt. En bij de 'Sapsan' en 'Lastochka' zal het draaien van de omkeerschakelaar bij een snelheid boven de 5 km/u onmiddellijk leiden tot een noodremming.
Echter, sommige binnenlandse locomotieven, zoals de elektrische locomotief VL65, maken gebruik van omkeermomentremmen als reguliere modus bij lage snelheden.
Omkeringen van de remwerking - een reguliere werking, geleverd door het controlesysteem, op de elektrische locomotief VL65.
Het moet worden gezegd dat ondanks de hoge effectiviteit van elektromagnetische remmen, elke trein, ik benadruk - altijd is uitgerust met een pneumatische rem met automatische werking, dat wil zeggen die geactiveerd wordt door het vrijkomen van lucht uit de remleiding. Zowel in Rusland als wereldwijd staan de oude, vertrouwde schijfremmen garant voor de veiligheid van het verkeer.
Afhankelijk van hun functionele doel worden frictie-remmen ingedeeld in
- Handremmen, manueel of automatisch
- Treinremmen - pneumatische (PT) of elektropneumatische (EPT) remmen, die op elk voertuig in de trein worden geïnstalleerd en centraal vanuit de cabine van de machinist worden bediend.
- Locomotiefremmen - pneumatische directe remmen, bedoeld voor het afremmen van de locomotief zonder de samenstelling af te remmen. Ze worden apart van de treinremmen bediend.
2. Handrem
De handrem met mechanische aandrijving is niet verdwenen van de rollende voorraad, hij wordt zowel op locomotieven als in wagons geïnstalleerd - hij heeft simpelweg van functie veranderd en is nu een handrem die ongecontroleerde beweging van de rollende voorraad voorkomt in het geval van luchtverlies uit zijn pneumatische systemen. Het rode wiel, dat lijkt op het stuur van een schip, is de aandrijving van de handrem, een van de varianten van zijn uitvoering.
Het stuur van de handrem in de cabine van de elektrische locomotief VL60pk
De handrem in de gang van de passagierwagon
De handrem op een moderne goederenwagon
De handrem drukt met een mechanische aandrijving dezelfde blokken tegen de wielen die worden gebruikt bij gewone remmen.
Op moderne rollende voorraad, met name op de elektrische treinen EVS1/EVS2 'Sapsan', ES1 'Lastochka', en op de elektrische locomotief EP20, is de handrem automatisch en wordt de druk van de blokken op de remschijven uitgevoerd door veerenergie-accumulators.. Een deel van de klemmécanismen die de blokken tegen de remschijven drukken, is voorzien van krachtige veren, zo krachtig dat de ontgrendeling gebeurt met een pneumatische aandrijving onder een druk van 0,5 MPa. De pneumatische aandrijving, in dit geval, biedt weerstand tegen de veren die de blokken in positie houden. De bediening van deze parkeerrem gebeurt via knoppen op het bedieningspaneel van de machinist.
Bedieningselementen voor de parkeerrem met veren (SPR) op de elektrische trein ES1 'Lastochka'
Wat de constructie betreft, is deze rem vergelijkbaar met die welke op krachtige vrachtwagens wordt gebruikt. Maar als primaire rem in treinen is zo'n systeem geenszins geschikt, en waarom dat zo is, leg ik uitgebreid uit na het verhaal over het functioneren van de pneumatische remmen in treinen.
3. Pneumatische remmen van het vrachtwagetype
Elke goederenwagon is uitgerust met de volgende set remapparatuur
Remapparatuur van de goederenwagon: 1 — remverbinding; 2 — eindkraan; 3 — stopkraan; 5 — stofvanger; 6, 7, 9 — modules van de luchtverdeler type nr. 483; 8 — ontkoppelkraan; VR — luchtverdeler; TM — remleiding; ZR — reserve tank; TC — remcilinder; AR — automatische regeling voor lading
Remleiding (TM) — een buis met een diameter van 1,25'' die langs de gehele wagon loopt, en aan de uiteinden is deze voorzien van eindkranen, om de remleiding te scheiden bij het loskoppelen van de wagon vóór het loskoppelen van de flexibele verbindingen. In de remleiding wordt normaal gesproken de zogenaamde oplaaddruk onderhouden van 0,50 — 0,54 MPa, zodat het loskoppelen van de slangen zonder het afsluiten van de eindkranen een twijfelachtige zaak is, die je in de meest letterlijke zin je hoofd kan kosten.
De luchtreserve die direct in de remcilinders wordt toegevoerd, wordt opgeslagen in de reserve tank (ZR), waarvan het volume doorgaans 78 liter bedraagt. De druk in de reserve-tank is exact gelijk aan de druk in de remleiding. Maar nee, dat is niet 0,50 — 0,54 MPa. Het punt is dat deze druk in de remleiding op de locomotief zal zijn. En hoe verder van de locomotief, hoe lager de druk in de remleiding, omdat er altijd lekkages zijn die leiden tot luchtverlies. Dus de druk in de remleiding van de laatste wagon in de trein zal iets lager zijn dan de volle druk.
Remcilinder, en op de meeste wagons is er slechts één. Bij het vullen vanuit de reserve-tank drukt deze via de remhefinrichting alle beschikbare remblokken tegen de wielen van de wagon. Het volume van de remcilinder is ongeveer 8 liter, dus bij volledige remwerking wordt er een druk van niet meer dan 0,4 MPa opgebouwd. De druk in de reserve-tank vermindert tot dezelfde waarde.
De belangrijkste 'actor' in dit systeem is de luchtverdeler. Dit apparaat reageert op veranderingen in de druk in de remleiding door de een of andere actie uit te voeren afhankelijk van de richting en snelheid van die drukverandering.
Bij een drukdaling in de remleiding vindt remming plaats. Maar niet bij elke drukdaling — de druk moet met een bepaalde snelheid verminderen, die we de snelheid van de werkremmingnoemen. Deze snelheid wordt verzekerd door de machinistenkraan in de cabine van de locomotief en bedraagt van 0,01 tot 0,04 MPa per seconde. Bij een lagere drukdaling vindt er geen remming plaats. Dit is gedaan om te voorkomen dat de remmen afgaan bij reguliere lekkages in de remleiding, en ook om te voorkomen dat ze afgaan tijdens de ontlasting van overdruk, waar we later op terugkomen.
Wanneer de luchtverdeler in werking treedt voor remming, voert hij een extra ontlasting van de remleiding uit met de werkremmingstempo van 0,05 MPa. Dit wordt gedaan om een stabiele drukverlaging over de volledige lengte van de trein te waarborgen. Als er geen extra ontlasting wordt uitgevoerd, kunnen de laatste wagons van een lange trein mogelijk helemaal niet remmen. De extra ontlasting van de remleiding wordt uitgevoerd door all moderne luchtverdeler, inclusief die voor passagiers.
Bij het remmen schakelt de luchtverdeler de reservecompressor uit van de remleiding en verbindt deze met de remcilinder. De remcilinder wordt gevuld. Dit gebeurt precies zolang de druk in de remleiding daalt. Wanneer de drukdaling in de remleiding stopt, stopt ook de vulactie van de remcilinder. De modus treedt in. de overstap. De druk die in de remcilinder wordt opgebouwd, hangt af van twee factoren:
- de diepte van de ontlading van de remleiding, dat wil zeggen de mate van drukdaling ten opzichte van de laadstatus.
- de werking van de luchtverdeler.
De vrachtluchtverdeler heeft drie werkmodi: geladen (L), gemiddeld (M) en leeg (E). Deze modi verschillen in de maximale druk die in de remcilinders wordt opgebouwd. De schakeling tussen de modi gebeurt handmatig door een speciale schakelknop te draaien.
Samenvattend is de relatie tussen de druk in de remcilinder en de diepte van ontlading van de remleiding bij de 483-luchtverdeler in verschillende modi als volgt.
Een nadeel van het gebruik van de modus-schakelaar is dat de medewerker van de wagendienst langs de volledige trein moet lopen, onder elke wagon moet kruipen en de modus-schakelaar naar de juiste positie moet verplaatsen. Dit gebeurt, naar verluidt, niet altijd in de praktijk. Overmatige filling van de remcilinders op een lege wagon kan leiden tot slippen, verminderde remwerking en beschadiging van de loopwerkcomponenten. Om deze situatie te voorkomen, wordt op vrachtwagons tussen de luchtverdeler en de remcilinder de zogenaamde automatische modus (AM) ingeschakeld, die mechanisch het gewicht van de wagon bepaalt en soepel de maximale druk in de remcilinder reguleert. Als de wagon is uitgerust met de automatische modus, wordt de modus-schakelaar op de luchtverdeler ingesteld op de stand 'geladen'.
Remming wordt meestal in stappen uitgevoerd. De minimale ontlaadstap van de remleiding voor de VR483 zal 0,06 - 0,08 MPa zijn. Hierbij wordt een druk van 0,1 MPa in de remcilinders ingesteld. De machinist plaatst de kraan in de sluitstand, waarbij de druk in de remleiding behouden blijft zoals ingesteld na het remmen. Als de remwerking van één stap niet voldoende is, wordt de volgende stap uitgevoerd. De luchtverdeler maakt hierbij niet uit, met welke snelheid de ontlading plaatsvindt – bij een drukverlaging vult de remcilinders proportioneel in verhouding tot de grootte van de drukverlaging.
De volledige ontlasting van de remmen (de volledige ontlading van de remcilinders in de gehele trein) wordt uitgevoerd door de druk in de remleiding boven de laaddruk te verhogen. Bovendien wordt bij goederentreinen een aanzienlijke drukverhoging in de remleiding uitgevoerd boven de laaddruk, zodat de drukgolf de laatste wagons bereikt. De volledige ontlasting van de remmen in een goederentrein is een langdurig proces en kan tot een minuut duren.
De VR483 heeft twee ontlastingsmodi: vlak en bergachtig. In de vlakke modus vindt bij een drukverhoging in de remleiding een volledige, continue ontlasting plaats. In de bergachtige modus is een stap-voor-stap ontlasting van de remmen mogelijk, wat betekent dat de remcilinders niet volledig worden ontladen. Deze modus wordt gebruikt bij het rijden over een complex profiel met grote hellingsgraad.
De luchtverdeler 483 is over het algemeen een zeer interessant apparaat. Een gedetailleerde analyse van zijn constructie en werking is het onderwerp van een afzonderlijk artikel. Hier hebben we de algemene werkprincipes van de goederenrem onderzocht.
3. Pneumatische remmen van het passagierstype
Remiseapparatuur van de passagierswagen: 1 — verbindingsslang; 2 — eindkraan; 3, 5 — verbindingsdozen van de elektro-pneumatische remlijn; 4 — stopkraan; 6 — buis met bedrading voor de elektro-pneumatische rem; 7 — geïsoleerde ophangingen van de verbindingsslang; 8 — stofafscheider; 9 — afvoer naar de luchtverdeler; 10 — scheidingskraan; 11 — werkruimte van de elektrische luchtverdeler; TM — remleiding; VR — luchtverdeler; EVR — elektrische luchtverdeler; TC — remcilinder; ZR — reserve reservoir
Wat meteen opvalt, is de grotere hoeveelheid apparatuur, te beginnen met het feit dat er maar liefst drie stopkranen zijn (één in elke gang, en één in de conducteurcoupé), tot het punt dat binnenlandse passagierswagons zowel pneumatisch als elektropneumatische remmen (EPR).
Een oplettende lezer zal meteen het grootste nadeel van pneumatische bediening van de remmen opmerken — de eindige snelheid van de remgolf, die boven komt te liggen bij de geluidsnelheid. In de praktijk ligt deze snelheid echter lager en bedraagt deze 280 m/s bij normale en 300 m/s bij noodstop. Bovendien hangt deze snelheid sterk af van de luchttemperatuur en is deze in de winter bijvoorbeeld lager. Daarom is een eeuwige metgezel van pneumatische remmen — ongelijkmatige werking over de samenstelling.
Ongelijkmatige werking leidt tot twee dingen — het ontstaan van aanzienlijke longitudinale reacties in de trein, evenals een toename van de remweg. Het eerste is niet zo kenmerkend voor passagierstreinen, hoewel de schommelende kopjes thee en andere drankjes op de tafel in de coupé niemand blij zullen maken. De toename van de remweg daarentegen is een serieus probleem, vooral in het passagiersverkeer.
Bovendien is de binnenlandse passagiersluchtverdeler — zowel het oudere model nr. 292 als het nieuwe model nr. 242 (waarvan er steeds meer in het wagenpark van passagierstreinen komen) — een directe afstammeling van het drievoudige ventiel van Westinghouse, en ze functioneren op het verschil van twee drukken — in de remleiding en het reservevat. Wat deze apparaten onderscheidt van het drievoudige ventiel, is de aanwezigheid van een overbruggingsmodus, met andere woorden de mogelijkheid voor trapremming; de aanwezigheid van een extra ontlading van de remleiding tijdens het remmen; en het bestaan van een aandrijving voor noodremmen. Deze luchtverdeler biedt geen trapontspanning — ze geven onmiddellijk volledige ontspanning zodra de druk in de remleiding de druk in het reservevat overschrijdt, die is ontstaan na het remmen. Trapontspanning is zeer nuttig bij regelremmen voor een nauwkeurige stop bij het perron.
Beide problemen — de ongelijkmatige werking van de remmen en het gebrek aan trapontspanning — worden bij een spoorbreedte van 1520 mm opgelost door een luchtverdeler met elektrische bediening op de wagons te installeren — elektro-pneumatische luchtverdeler (EPL), model nr. 305.
De binnenlandse EPT — elektrische pneumatische rem — is rechtstreekse werking, niet-automatische werking. Bij passagierstreinen met locomotieftrein werkt de EPT volgens een tweedradig schema.
Structuurschema van de tweedradige EPT: 1 — bedieningscontroller op de kraan van de machinist; 2 — accu; 3 — statische voedingsomvormer; 4 — panelen voor controlelampen; 5 — bedieningsblok; 6 — aansluitklem; 7 — verbindingskoppen op de slangen; 8 — geïsoleerd ophangingssysteem; 9 — halfgeleiderklep; 10 — ontspannings elektromagnetische klep; 11 — rem elektromagnetische klep.
Langs de hele trein lopen twee draden: nr. 1 en nr. 2 op de tekening. Op de achterste wagon zijn deze draden elektrisch met elkaar verbonden en er wordt een wisselstroom met een frequentie van 625 Hz door de resulterende lus gestuurd. Dit gebeurt om de integriteit van de EPT-besturingslijn te controleren. Bij een onderbreking van de draad wordt de wisselstroom onderbroken, en de machinist ontvangt een signaal in de vorm van het doven van de controlelamp 'O' (ontspanning) in de cabine.
Het beheer gebeurt met een constante stroom van verschillende polariteiten. Hierbij fungeren de rails als de nulpotentiaaldraden. Wanneer er een positieve spanning (ten opzichte van de rails) op de leiding voor het elektropneumatische systeem wordt toegepast, worden beide elektromagnetische ventielen die in de elektropneumatische luchtverdeler zijn gemonteerd geactiveerd: het ontlastventiel (OV) en het remventiel (TV). De eerste is verantwoordelijk voor het isoleren van de werkruimte (WK) van de atmosfeer, terwijl de tweede deze vult vanuit de reservecontainer. Vervolgens komt het in de EWR geïnstalleerde drukrelais in actie, dat werkt op basis van het drukverschil in de werkruimte en de remcilinder. Wanneer de druk in de WK hoger is dan in de TC, wordt de laatste gevuld met lucht vanuit de reservecontainer, tot de druk die in de werkruimte is bereikt.
Wanneer er een negatieve potentiaal op de leiding wordt toegepast, wordt het remventiel uitgeschakeld omdat de stroom naar dit ventiel door een diode wordt onderbroken. Alleen het ontlastventiel blijft actief, waarbij de druk in de werkruimte wordt vastgehouden. Zo wordt de positie van de afsluiting gerealiseerd.
Wanneer de spanning wordt weggenomen, verliest het ontlastventiel zijn voeding en opent het de werkruimte naar de atmosfeer. Bij een drukdaling in de werkruimte laat het drukrelais lucht ontsnappen uit de remcilinders. Als na een korte ontlasting de machinistenkraan opnieuw in de afgesloten positie wordt gezet, stopt de drukdaling in de werkruimte ook, en stopt de luchtontsnapping uit de remcilinder. Zo wordt de mogelijkheid van een trapgewijze ontlasting van de rem bereikt.
Wat gebeurt er bij een breuk van de draad? Juist — de EPT laat los. Daarom is deze rem (op binnenlands materieel) niet automatisch. Bij een storing van de EPT heeft de machinist de mogelijkheid over te schakelen op pneumatische rembediening.
EPT onderscheidt zich door het gelijktijdig vullen en legen van de remcilinders gedurende de hele trein. De vul- en leegtempo is vrij hoog - 0,1 MPa per seconde. EPT is een onvermoeibare rem, omdat tijdens het functioneren de gewone luchtdistributeur in de ruststand staat en de reserve tanks vanuit de remleiding voedt, die op zijn beurt door de machinistenkraan op de locomotief van de hoofdreservoirs wordt gevoed. Daarom kan EPT met elke frequentie worden geremd die nodig is voor operationeel rembeheer. De mogelijkheid van traploos loslaten maakt het mogelijk om de snelheid van de trein zeer nauwkeurig en soepel te regelen.
Pneumatische bediening van de remmen van de passagierstrein verschilt nauwelijks van die van de goederentreinrem. Er is een verschil in de bedieningsmethoden; bijvoorbeeld, het loslaten van de pneumatische rem wordt uitgevoerd tot de laaddruk, zonder overschrijding. Over het algemeen zijn overmatige verhogingen van de druk in de remleiding van de passagierstrein riskant, zodat bij volledig loslaten van de EPT de druk in de RL maximaal met 0,02 MPa boven de vastgestelde laaddruk wordt verhoogd.
De minimale ontladingsdiepte van de RL bij het remmen van de passagiersrem bedraagt 0,04 - 0,05 MPa, terwijl er in de remcilinders een druk van 0,1 - 0,15 MPa ontstaat. De maximale druk in de remcilinder van de passagierswagon is beperkt door het volume van de reserve tank en bedraagt gewoonlijk niet meer dan 0,4 MPa.
Conclusie
Nu wend ik me tot enkele commentatoren die verrast zijn (en naar mijn mening zelfs verontwaardigd, maar daar durf ik niets over te beweren) over de complexiteit van de treinrem. In de commentaren wordt voorgesteld om het autoschema met energieaccumulators toe te passen. Het is natuurlijk gemakkelijker om vanuit je bank of computerstoel in het kantoor, door het venster van de browser, veel problemen te zien en hun oplossing voor de hand liggend te vinden, maar ik wil opmerken dat de meeste technische oplossingen die in de echte wereld zijn aangenomen, een duidelijke onderbouwing hebben.
Zoals al gezegd, het belangrijkste probleem van pneumatische remmen in treinen is de eind snelheid van de drukval in de lange (tot 1,5 km in een trein van 100 wagons) remleiding — de remgolf. Voor het versnellen van deze remgolf is een extra ontlading nodig, uitgevoerd door de luchtverdeler. Zonder luchtverdeler is er geen extra ontlading. Dat betekent dat de remmen op energieaccumulators duidelijk slechter zullen presteren qua uniformiteit van de werking, wat ons terugbrengt naar de tijd van Westinghouse. Een goederentrein is geen vrachtwagen, hier zijn andere verhoudingen, en dat betekent andere rembedieningsprincipes. Ik ben ervan overtuigd dat dit niet toevallig is en dat de richting van de wereldwijde remtechniek niet zonder reden is gegaan die ons naar dit soort constructies heeft geleid. Punt.
Dit artikel is een soort overzicht van de remsystemen die momenteel op rollend materieel bestaan. In de volgende artikelen van deze cyclus zal ik dieper ingaan op elk van hen. We zullen ontdekken welke apparaten worden gebruikt voor het bedienen van de remmen, hoe luchtverdelaars zijn opgebouwd. We zullen de vragen over recuperatieve en reostatische remming gedetailleerd bekijken. En natuurlijk zullen we de remmen van hogesnelheidstransporten bespreken. Tot de volgende keer en bedankt voor uw aandacht!
P.S.: Vrienden! Een speciale dank wil ik uitspreken voor de vele privéberichten waarin fouten en typfouten in het artikel werden aangegeven. Ja, ik ben een zondaar die niet goed overweg kan met de Nederlandse taal en het op de toetsenbord soms verkeerd doet. Ik heb geprobeerd uw opmerkingen te corrigeren.
Bron: habr.com
