jeg ser at , publikum likte den historiske delen av historien min, og derfor er det ikke synd å fortsette.
Høyhastighetstog som TGV er ikke lenger avhengig av luftbremsing
I dag skal vi snakke om modernitet, nemlig hvilke tilnærminger til å lage bremsesystemer for rullende materiell som brukes i det 21. århundre, som bokstavelig talt går inn i sitt tredje tiår på bare en måned.
1. Klassifisering av bremser for rullende materiell
Basert på det fysiske prinsippet om å skape bremsekraft, kan alle jernbanebremser deles inn i to hovedtyper: friksjon, ved bruk av friksjonskraft, og dynamisk, ved å bruke en trekkraft for å skape et bremsemoment.
Friksjonsbremser inkluderer skobremser av alle design, inkludert skivebremser, så vel som magnetskinnebrems, som brukes i høyhastighets langdistansetransport, hovedsakelig i Vest-Europa. På spor 1520 ble denne bremsetypen utelukkende brukt på det elektriske toget ER200. Når det gjelder den samme Sapsan, nektet russiske jernbaner å bruke en magnetskinnebrems på den, selv om prototypen til dette elektriske toget, den tyske ICE3, er utstyrt med en slik brems.
ICE3 togboggi med magnetskinnebrems
Sapsan togvogn
Til dynamisk, eller rettere sagt elektrodynamiske bremser inkluderer alle bremser, hvis handling er basert på overføring av trekkmotorer til generatormodus (regenererende и reostatbrems), samt bremsing motstand
Med regenerative og reostatiske bremser er alt relativt klart - motorene byttes til generatormodus på en eller annen måte, og ved gjenvinning frigjør de energi til kontaktnettet, og i tilfelle av en reostat er den genererte energien brent på spesielle motstander. Begge bremsene brukes både på tog med lokomotivtrekk og på rullende materiell med flere enheter, der den elektrodynamiske bremsen er hovedbremse, på grunn av det store antallet trekkraftmotorer fordelt over hele toget. Den eneste ulempen med elektrodynamisk bremsing (EDB) er umuligheten av å bremse helt opp. Når effektiviteten til EDT reduseres, erstattes den automatisk av en pneumatisk friksjonsbrems.
Når det gjelder motbremsing, gir den bremsing til fullstendig stopp, siden den består i å reversere trekkmotoren mens den beveger seg. Imidlertid er denne modusen, i de fleste tilfeller, en nødmodus - dens normale bruk er full av skade på trekkstasjonen. Hvis vi for eksempel tar en kommutatormotor, så når polariteten til spenningen som tilføres den endres, trekkes ikke tilbake-EMF som oppstår i den roterende motoren fra forsyningsspenningen, men legges til den - hjulene både roterte og roter i samme retning som i trekkraftmodus! Dette fører til en skredlignende strømøkning, og det beste som kan skje er at de elektriske beskyttelsesanordningene vil fungere.
Av denne grunn, på lokomotiver og elektriske tog, er alle tiltak iverksatt for å hindre motorer i å reversere mens de beveger seg. Reverseringshåndtaket låses mekanisk når førerkontrolleren er i kjørestilling. Og på de samme Sapsan- og Lastochka-kjøretøyene vil det å dreie reversbryteren med en hastighet over 5 km/t føre til umiddelbar nødbremsing.
Noen hjemlige lokomotiver, for eksempel det elektriske lokomotivet VL65, bruker imidlertid reversbremsing som standardmodus ved lave hastigheter.
Reversbremsing er en standard bremsemodus levert av kontrollsystemet på det elektriske lokomotivet VL65
Det må sies at til tross for den høye effektiviteten til elektrodynamisk bremsing, er ethvert tog, jeg understreker, alltid utstyrt med en automatisk pneumatisk brems, det vil si aktivert ved å slippe ut luft fra bremselinjen. Både i Russland og i hele verden står gode gamle friksjonssko-bremser vakt over trafikksikkerheten.
I henhold til deres funksjonelle formål er friksjonsbremser delt inn i
- Parkering, manuell eller automatisk
- Tog - pneumatiske (PT) eller elektropneumatiske (EPT) bremser, installert på hver enhet av rullende materiell på toget og kontrollert sentralt fra førerhuset
- Lokomotiv - pneumatiske direktevirkende bremser designet for å bremse et lokomotiv uten å bremse toget. De administreres separat fra tog.
2. Parkeringsbrems
Den manuelle bremsen med en mekanisk drivenhet har ikke forsvunnet fra det rullende materiellet; den er installert både på lokomotiver og på biler - den endret nettopp sin spesialitet, nemlig den ble til en parkeringsbrems, som gjør det mulig å forhindre spontan bevegelse av rullende materiell i tilfelle luft slipper ut av dets pneumatiske system. Det røde hjulet, som ligner på et skipshjul, er et håndbremsdrev, en av variantene.
Håndbremsratt i kupeen på det elektriske lokomotivet VL60pk
Håndbrems i vestibylen på en personbil
Håndbrems på en moderne godsvogn
Håndbremsen, ved hjelp av en mekanisk drift, presser de samme klossene mot hjulene som brukes ved normal bremsing.
På moderne rullende materiell, spesielt på de elektriske togene EVS1/EVS2 "Sapsan", ES1 "Lastochka", samt på det elektriske lokomotivet EP20, er parkeringsbremsen automatisk og klossene presses mot bremseskiven. fjærenergiakkumulatorer. Noen av tangmekanismene som presser klossene til bremseskivene er utstyrt med kraftige fjærer, så kraftige at utløsningen utføres av en pneumatisk drift med et trykk på 0,5 MPa. Den pneumatiske driften, i dette tilfellet, motvirker fjærene som trykker på putene. Denne parkeringsbremsen styres av knapper på førerkonsollen.
Knapper for å kontrollere parkeringsfjærbremsen (SPT) på det elektriske toget ES1 "Lastochka"
Utformingen av denne bremsen ligner den som brukes på kraftige lastebiler. Men som hovedbrems på tog, et slikt system helt uegnet, og hvorfor, vil jeg forklare i detalj etter historien om driften av togluftbremser.
3. Pneumatiske bremser av lastebiltype
Hver godsvogn er utstyrt med følgende sett med bremseutstyr
Bremseutstyr til en godsvogn: 1 - bremsekoblingsslange; 2 - endeventil; 3 - stoppventil; 5 - støvsamler; 6, 7, 9 — luftfordelingsmoduler tilstand. nr. 483; 8 - frakoblingsventil; VR - luftfordeler; TM - bremselinje; ZR - reservetank; TC - bremsesylinder; AR - last automodus
Bremselinje (TM) - et rør med en diameter på 1,25" som går langs hele bilen, i endene er det utstyrt med endeventiler, for å koble fra bremseledningen ved frakobling av bilen før du kobler fra de fleksible koblingsslangene. I bremselinjen, i normal modus, den såkalte зарядное trykket er 0,50 - 0,54 MPa, så å koble fra slangene uten å stenge endeventilene er en tvilsom oppgave, som bokstavelig talt kan frata deg hodet.
Tilførselen av luft som tilføres direkte til bremsesylindrene lagres i reservetank (ZR), volumet som i de fleste tilfeller er 78 liter. Trykket i reservebeholderen er nøyaktig lik trykket i bremseledningen. Men nei, det er ikke 0,50 - 0,54 MPa. Faktum er at slikt trykk vil være i bremseledningen på lokomotivet. Og jo lenger unna lokomotivet, jo lavere er trykket i bremseledningen, fordi det uunngåelig har lekkasjer som fører til luftlekkasjer. Så trykket i bremselinjen til den siste bilen på toget vil være litt mindre enn den som lade.
Bremsesylinder, og på de fleste biler er det bare én; når den fylles fra en reservetank, trykker den alle klossene på bilen til hjulene gjennom en bremsespak. Volumet på bremsesylinderen er omtrent 8 liter, så under full bremsing etableres et trykk på ikke mer enn 0,4 MPa i den. Trykket i reservetanken synker også til samme verdi.
Hoved "aktøren" i dette systemet er luftfordeler. Denne enheten reagerer på endringer i trykket i bremseledningen, og utfører en eller annen operasjon avhengig av retningen og endringshastigheten til dette trykket.
Når trykket i bremseledningen avtar, oppstår bremsing. Men ikke med noen reduksjon i trykk - reduksjonen i trykk må skje med en viss hastighet, kalt driftsbremshastighet. Dette tempoet er sikret førerens kran i lokomotivkabinen og varierer fra 0,01 til 0,04 MPa per sekund. Når trykket synker i langsommere hastighet, oppstår ikke bremsing. Dette gjøres for at bremsene ikke skal fungere ved standardlekkasjer fra bremseledningen, og heller ikke fungerer når overladingstrykket elimineres, noe vi skal snakke om senere.
Når luftfordeleren er aktivert for bremsing, utfører den en ekstra utladning av bremseledningen med en servicehastighet på 0,05 MPa. Dette gjøres for å sikre et jevnt trykkfall i hele togets lengde. Hvis ytterligere avspenning ikke gjøres, kan det hende at de siste bilene i et langt tog ikke bremses i det hele tatt. Ytterligere utladning av bremseledningen utføres alle moderne luftfordelere, inkludert passasjer.
Når bremsing er aktivert, kobler luftfordeleren reservebeholderen fra bremseledningen og kobler den til bremsesylinderen. Bremsesylinderen fylles. Det oppstår nøyaktig så lenge trykkfallet i bremseledningen fortsetter. Når trykkreduksjonen i bremsevæsken stopper, stopper påfyllingen av bremsesylinderen. Regimet kommer nytt tak. Trykket innebygd i bremsesylinderen avhenger av to faktorer:
- utladningsdybden til bremseledningen, det vil si størrelsen på trykkfallet i den i forhold til ladingen
- driftsmodus for luftfordeler
Lasteluftfordeleren har tre driftsmoduser: lastet (L), medium (C) og tom (E). Disse modusene er forskjellige i det maksimale trykket som oppnås i bremsesylindrene. Bytte mellom moduser gjøres manuelt ved å vri på et spesialmodushåndtak.
For å oppsummere ser avhengigheten av trykket i bremsesylinderen på utløpsdybden til bremseledningen med en 483-luftfordeler i forskjellige moduser slik ut
Ulempen med å bruke en modusbryter er at bilføreren må gå langs hele toget, klatre under hver vogn og bytte modusbryteren til ønsket posisjon. Ifølge ryktene som kommer fra operasjonen, blir ikke dette alltid gjort. Overdreven fylling av bremsesylindrene på en tom bil er full av skrens, redusert bremseeffektivitet og skader på hjulsett. For å overvinne denne situasjonen på godsvogner, en såkalt såkalt automatisk modus (AR), som, mekanisk bestemmer bilens masse, jevnt regulerer det maksimale trykket i bremsesylinderen. Hvis bilen er utstyrt med en automodus, er modusbryteren på VR satt til "lastet" posisjon.
Bremsing utføres vanligvis i etapper. Minimumsnivået for bremseledningsutladning for BP483 vil være 0,06 - 0,08 MPa. I dette tilfellet etableres et trykk på 0,1 MPa i bremsesylindrene. I dette tilfellet plasserer føreren ventilen i overlappingsposisjon, der trykket som er satt etter bremsing opprettholdes i bremseledningen. Hvis bremseeffektiviteten fra ett trinn er utilstrekkelig, utføres neste trinn. I dette tilfellet bryr ikke luftfordeleren seg med hvilken hastighet utslippet skjer - når trykket i alle fall synker, fylles bremsesylindrene proporsjonalt med mengden trykkreduksjon.
Fullstendig bremsefrigjøring (fullstendig tømming av bremsesylindere på hele toget) utføres ved å øke trykket i bremseledningen over ladetrykket. Dessuten, på godstog, økes trykket i TM betydelig over det som lades, slik at bølgen av økt trykk når de aller siste bilene. Å løsne bremsene helt på et godstog er en langvarig prosess og kan ta opptil ett minutt.
BP483 har to feriemoduser: flatt og fjell. I flat modus, når trykket i bremseledningen øker, skjer en fullstendig, trinnløs utløsning. I fjellmodus er det mulig å frigjøre bremsene trinnvis, noe som gjør at bremsesylindrene ikke tømmes helt. Denne modusen brukes når du kjører langs en kompleks profil med store bakker.
Luftfordeleren 483 er generelt en meget interessant enhet. En detaljert analyse av strukturen og driften er et tema for en egen stor artikkel. Her så vi på de generelle prinsippene for operasjon av lastebremsen.
3. Luftbremser av passasjertype
Bremseutstyr til en personbil: 1 - tilkoblingsslange; 2 - endeventil; 3, 5 — koblingsbokser for den elektropneumatiske bremseledningen; 4 - stoppventil; 6 — rør med elektropneumatisk bremsekabling; 7 — isolert oppheng av koblingshylsen; 8 - støvsamler; 9 — utløp til luftfordeleren; 10 - frakoblingsventil; 11 — arbeidskammeret til den elektriske luftfordeleren; TM - bremselinje; VR - luftfordeler; EVR - elektrisk luftfordeler; TC - bremsesylinder; ZR - reservetank
En stor mengde utstyr fanger umiddelbart oppmerksomheten, starter med det faktum at det allerede er tre stoppventiler (en i hver vestibyle og en i konduktørens kupé), og slutter med det faktum at innenlandske personbiler er utstyrt med både pneumatisk og elektro-pneumatisk brems (EPT).
En oppmerksom leser vil umiddelbart merke seg hovedulempen med pneumatisk bremsekontroll - den endelige forplantningshastigheten til bremsebølgen, begrenset ovenfor av lydhastigheten. I praksis er denne hastigheten lavere og utgjør 280 m/s ved driftsbremsing, og 300 m/s ved nødbremsing. I tillegg avhenger denne hastigheten sterkt av lufttemperaturen og om vinteren er den for eksempel lavere. Derfor er den evige følgesvennen til pneumatiske bremser ujevnheten i deres operasjon i sammensetningen.
Ujevn drift fører til to ting - forekomsten av betydelige langsgående reaksjoner i toget, samt en økning i bremselengden. Den første er ikke så typisk for passasjertog, selv om beholdere med te og andre drikker som spretter på bordet i kupeen ikke vil glede noen. Å øke bremselengden er et alvorlig problem, spesielt i passasjertrafikken.
I tillegg er den innenlandske passasjerluftfordeleren som den gamle standarden. nr. 292, og den nye tilstanden. nr. 242 (hvorav det forresten er flere og flere av dem i flåten av personbiler), begge disse enhetene er direkte etterkommere av den samme Westinghouse trippelventilen, og de opererer på forskjellen mellom to trykk - i bremseledningen og reservereservoaret. De skiller seg fra en trippelventil ved tilstedeværelsen av en overlappingsmodus, det vil si muligheten for trinnvis bremsing; tilstedeværelsen av ytterligere utslipp av bremselinjen under bremsing; tilstedeværelsen av en nødbremseakselerator i designet. Disse luftfordelere gir ikke trinnvis utløsning - de gir umiddelbart fullstendig utløsning så snart trykket i bremseledningen overstiger trykket i reservereservoaret som er etablert der etter bremsing. Og den trinnvise utløseren er veldig nyttig når du justerer bremsing for et nøyaktig stopp ved landingsplattformen.
Begge problemene - ujevn drift av bremsene og mangel på trinnfrigjøring, på 1520 mm sporet løses ved å installere en elektrisk styrt luftfordeler på bilene - elektrisk luftfordeler (EVR), arb. nr. 305.
Innenriks EPT - elektropneumatisk brems - direktevirkende, ikke-automatisk. På passasjertog med lokomotiv kjører EPT på en totrådskrets.
Blokkdiagram av en to-leder EPT: 1 - kontrollkontroll på førerens kran; 2 - batteri; 3 - statisk kraftomformer; 4 - panel med kontrollamper; 5 — kontrollenhet; 6 — rekkeklemme; 7 — koblingshoder på ermene; 8 — isolert suspensjon; 9 - halvlederventil; 10 - frigjør elektromagnetisk ventil; 11 - bremsemagnetventil.
Det er strukket to ledninger langs hele toget: nr. 1 og nr. 2 på figuren. På halevognen er disse ledningene elektrisk koblet til hverandre og en vekselstrøm med en frekvens på 625 Hz føres gjennom den resulterende sløyfen. Dette gjøres for å overvåke integriteten til EPT-kontrolllinjen. Hvis ledningen ryker, brytes vekselstrømkretsen, sjåføren mottar et signal i form av "O" (ferie) varsellampen som slukker i førerhuset.
Kontrollen utføres med likestrøm med forskjellig polaritet. I dette tilfellet er ledningen med null potensial skinnene. Når en positiv (i forhold til skinnene) spenning påføres EPT-ledningen, aktiveres begge elektromagnetiske ventiler installert i den elektriske luftfordeleren: utløserventilen (OV) og bremseventilen (TV). Den første av dem isolerer arbeidskammeret (WC) til den elektriske luftfordeleren fra atmosfæren, den andre fyller den fra en reservetank. Deretter kommer trykkbryteren installert i EVR inn i bildet, som opererer på trykkforskjellen i arbeidskammeret og bremsesylinderen. Når trykket i RC overstiger trykket i TC, fylles sistnevnte med luft fra reservetanken, opp til trykket som ble akkumulert i arbeidskammeret.
Når et negativt potensial påføres ledningen, slås bremseventilen av, siden strømmen til den blir avskåret av dioden. Bare utløsningsventilen, som opprettholder trykket i arbeidskammeret, forblir aktiv. Slik realiseres posisjonen til taket.
Når spenningen fjernes, mister utløsningsventilen kraft og åpner arbeidskammeret til atmosfæren. Når trykket i arbeidskammeret avtar, slipper trykkbryteren luft fra bremsesylindere. Hvis førerventilen etter en kort ferie settes tilbake i avstengningsposisjon, stopper trykkfallet i arbeidskammeret, og utgivelsen av luft fra bremsesylinderen stopper også. På denne måten oppnås muligheten for trinnvis utløsning av bremsen.
Hva skjer hvis ledningen ryker? Det stemmer – EPT vil slippe. Derfor er denne bremsen (på innenlands rullende materiell) ikke automatisk. Hvis EPT svikter, har sjåføren mulighet til å bytte til pneumatisk bremsestyring.
EPT kjennetegnes ved samtidig fylling av bremsesylindere og tømming av dem gjennom hele toget. Påfyllings- og tømmingshastigheten er ganske høy - 0,1 MPa per sekund. EPT er en uuttømmelig brems, siden den konvensjonelle luftfordeleren under driften er i utløsningsmodus og mater reservereservoarene fra bremselinjen, som igjen mates av førerens kran på lokomotivet fra hovedreservoarene. Derfor kan EPT bremses ved hvilken som helst frekvens som kreves for driftskontroll av bremsene. Muligheten for trinnfrigjøring lar deg kontrollere hastigheten på toget veldig nøyaktig og jevnt.
Den pneumatiske kontrollen av bremsene til et passasjertog er ikke mye forskjellig fra godsbremsen. Det er forskjell på kontrollmetoder, for eksempel frigjøres luftbremsen til ladetrykket, uten å overvurdere det. Generelt er overdreven overvurdering av trykket i bremselinjen til et passasjertog full av problemer, derfor, når EPT er helt utløst, økes trykket i bremselinjen med maksimalt 0,02 MPa over verdien av den innstilte ladingen press.
Minste dybde for utladning av tungmetall under bremsing på passasjerbremsen er 0,04 - 0,05 MPa, mens det dannes et trykk på 0,1 - 0,15 MPa i bremsesylindrene. Maksimalt trykk i bremsesylinderen til en personbil er begrenset av volumet på reservetanken og overstiger vanligvis ikke 0,4 MPa.
Konklusjon
Nå vil jeg henvende meg til noen kommentatorer som er overrasket (og etter min mening til og med rasende, men jeg kan ikke si det) over kompleksiteten til togbremsen. Kommentarene foreslår å bruke en bilkrets med energilagringsbatterier. Selvfølgelig, fra en sofa eller en datamaskinstol på kontoret, gjennom et nettleservindu, er mange problemer mer synlige og løsningene deres er mer åpenbare, men la meg merke at de fleste tekniske avgjørelser som tas i den virkelige verden har en klar begrunnelse.
Som allerede nevnt, er hovedproblemet med en pneumatisk brems på et tog den endelige bevegelseshastigheten til trykkfallet langs et langt (opptil 1,5 km i et tog på 100 biler) bremseledningsrør - bremsebølgen. For å akselerere denne bremsebølgen kreves ytterligere utslipp av luftfordeleren. Det vil ikke være noen luftfordeler, og det vil ikke være noe ekstra utslipp. Det vil si at bremser på energiakkumulatorer åpenbart vil være merkbart dårligere når det gjelder enhetlig drift, og tar oss tilbake til Westinghouse-tiden. Et godstog er ikke en lastebil, det er ulike skalaer, og derfor ulike prinsipper for å kontrollere bremsene. Jeg er sikker på at dette ikke bare er slik, og det er ikke tilfeldig at retningen til verdens bremsevitenskap har fulgt veien som førte oss til denne typen konstruksjon. Punktum.
Denne artikkelen er en slags gjennomgang av bremsesystemene som finnes på moderne rullende materiell. Videre, i andre artikler i denne serien, vil jeg dvele ved hver av dem mer detaljert. Vi vil lære hvilke enheter som brukes for å styre bremsene og hvordan luftfordelere er utformet. La oss se nærmere på problemene med regenerativ og reostatisk bremsing. Og selvfølgelig, la oss vurdere bremsene til høyhastighetskjøretøyer. Vi sees igjen og takk for oppmerksomheten!
P.S.: Venner! Jeg vil gjerne si en spesiell takk for massen av personlige meldinger som indikerer feil og skrivefeil i artikkelen. Ja, jeg er en synder som ikke er vennlig med det russiske språket og blir forvirret på tastene. Jeg prøvde å korrigere kommentarene dine.
Kilde: www.habr.com