Widzę to , историческая часть моего повествования публике понравилась, а поэтому не грех и продолжить.
W pociągach dużych prędkości, takich jak TGV, nie stosuje się już hamulców pneumatycznych
Сегодня мы поговорим о современности, а именно о том, какие подходы к созданию тормозных систем подвижного состава используются в XXI веке, буквально через месяц разменяющему свой третий десяток.
1. Klasyfikacja hamulców taboru kolejowego
Исходя из физического принципа создания тормозного усилия все железнодорожные тормоза можно разделить на два основных типа: tarcie, использующие силу трения, и dynamiczny, использующие тяговый привод для создания тормозящего момента.
К фрикционным тормозам относятся колодочные тормоза всех конструкций, в том числе и дисковые, а также магниторельсовый тормоз, który jest stosowany w szybkim transporcie dalekobieżnym, głównie w Europie Zachodniej. Na torze 1520 ten typ hamulca był stosowany wyłącznie w pociągu elektrycznym ER200. Jeśli chodzi o tego samego Sapsana, Koleje Rosyjskie odmówiły zastosowania w nim magnetycznego hamulca szynowego, chociaż prototyp tego pociągu elektrycznego, niemiecki ICE3, jest wyposażony w taki hamulec.
Тележка поезда ICE3 с магниторельсовым тормозом
Тележка поезда «Сапсан»
К динамическим, а точнее электродинамическим тормозам obejmują wszystkie hamulce, których działanie opiera się na przełączeniu silników trakcyjnych w tryb generatora (рекуперативный и hamulec reostatowy), a także hamowanie sprzeciw
W przypadku hamulców regeneracyjnych i reostatycznych wszystko jest stosunkowo jasne - silniki w ten czy inny sposób przełączają się w tryb generatora, a w przypadku rekuperacji oddają energię do sieci stykowej, a w przypadku reostatu wygenerowana energia jest spalony na specjalnych rezystorach. Obydwa hamulce stosowane są zarówno w pociągach z trakcją lokomotywową, jak i w taborze wieloczłonowym, gdzie głównym hamulcem roboczym jest hamulec elektrodynamiczny, ze względu na dużą liczbę silników trakcyjnych rozmieszczonych w całym pociągu. Jedyną wadą hamowania elektrodynamicznego (EDB) jest niemożność hamowania do całkowitego zatrzymania. Gdy wydajność EDT maleje, jest on automatycznie zastępowany pneumatycznym hamulcem ciernym.
Jeśli chodzi o hamowanie przeciwbieżne, zapewnia ono hamowanie do całkowitego zatrzymania, ponieważ polega na cofaniu silnika trakcyjnego podczas ruchu. Jednak ten tryb w większości przypadków jest trybem awaryjnym - jego normalne użytkowanie jest obarczone uszkodzeniem napędu trakcyjnego. Jeśli weźmiemy na przykład silnik komutatorowy, to gdy zmieni się polaryzacja dostarczanego do niego napięcia, wsteczne pole elektromagnetyczne powstające w obracającym się silniku nie jest odejmowane od napięcia zasilania, ale dodawane do niego - koła zarówno obracane, jak i obracać się w tym samym kierunku, co w trybie trakcji! Prowadzi to do lawinowego wzrostu prądu, a najlepsze, co może się zdarzyć, to zadziałanie elektrycznych urządzeń ochronnych.
Z tego powodu w lokomotywach i pociągach elektrycznych podejmowane są wszelkie środki zapobiegające cofaniu się silników podczas jazdy. Dźwignia rewersu jest blokowana mechanicznie, gdy sterownik kierowcy znajduje się w pozycjach jazdy. W tych samych pojazdach Sapsan i Lastochka włączenie biegu wstecznego przy prędkości powyżej 5 km/h spowoduje natychmiastowe hamowanie awaryjne.
Однако, некоторые отечественные локомотивы, например электровоз ВЛ65, используют реверсивное торможение как штатный режим на малых скоростях движения.
Реверсивное торможение — штатный, обеспечиваемый системой управления режим торможения на электровозе ВЛ65
Надо сказать, что несмотря на высокую эффективность электродинамического торможения, любой поезд, всегда, подчеркиваю — всегда оснащается пневматическим тормозом автоматического действия, то есть срабатывающего за счет выпуска воздуха из тормозной магистрали. Как в России, так и во всем мире старые-добрые колодочные фрикционные тормоза стоят на страже безопасности движения.
Ze względu na cel funkcjonalny hamulce cierne dzielą się na
- Стояночные, ручные или автоматические
- Поездные — пневматические (ПТ) или электропневматические (ЭПТ) тормоза, устанавливаемые на каждую единицу подвижного состава в поезде и управляемые централизовано из кабины машиниста
- Lokomotywa – pneumatyczne hamulce bezpośredniego działania, przeznaczone do zwalniania lokomotywy bez spowalniania pociągu. Zarządza się nimi oddzielnie od pociągów.
2. Стояночный тормоз
Hamulec ręczny z napędem mechanicznym nie zniknął z taboru, jest montowany zarówno w lokomotywach, jak i wagonach - właśnie zmienił swoją specjalizację, a mianowicie zamienił się w hamulec postojowy, co pozwala zapobiec spontanicznemu ruchowi toczenia zapasu w przypadku ulatniania się powietrza z układu pneumatycznego. Czerwone koło, podobne do koła statku, to napęd hamulca ręcznego, jeden z jego wariantów.
Kierownica hamulca ręcznego w kabinie lokomotywy elektrycznej VL60pk
Hamulec ręczny w przedsionku samochodu osobowego
Ручной тормоз на современном грузовом вагоне
Ручной тормоз с помощью механического привода прижимает к колесам те же самые колодки, что используются при обычном торможении.
На современном подвижном составе, в частности на электропоездах ЭВС1/ЭВС2 «Сапсан», ЭС1 «Ласточка», а так же на электровозе ЭП20, стояночный тормоз автоматический и прижатие колодок к тормозным диском там выполняется пружинными энергоаккумуляторами. Niektóre z mechanizmów zaciskających dociskające klocki do tarcz hamulcowych wyposażone są w mocne sprężyny, tak mocne, że zwolnienie odbywa się za pomocą napędu pneumatycznego o ciśnieniu 0,5 MPa. Napęd pneumatyczny w tym przypadku przeciwdziała sprężynom dociskającym klocki. Sterowanie tym hamulcem postojowym odbywa się za pomocą przycisków na konsoli kierowcy.
Кнопки управления стояночным пружинным тормозом (СПТ) на электропоезде ЭС1 «Ласточка»
Konstrukcja tego hamulca jest podobna do tej stosowanej w mocnych ciężarówkach. Ale jako główny hamulec w pociągach, taki system совершенно непригодна, а почему, я подробно объясню после рассказа о работе поездных пневматических тормозов.
3. Пневматические тормоза грузового типа
Каждый грузовой вагон оснащается следующим комплексом тормозного оборудования
Тормозное оборудование грузового вагона: 1 — тормозной соединительный рукав; 2 — концевой кран; 3 — стоп-кран; 5 — пылеуловитель; 6, 7, 9 — модули воздухораспределителя усл. №483; 8 — разобщительный кран; ВР — воздухораспределитель; ТМ — тормозная магистраль; ЗР — запасный резервуар; ТЦ — тормозной цилиндр; АР — грузовой авторежим
Przewód hamulcowy (TM) - rura o średnicy 1,25" biegnąca wzdłuż całego samochodu, na końcach wyposażona w zawory końcowe, aby odłączyć przewód hamulcowy podczas odłączania samochodu przed odłączeniem elastycznych przewodów łączących. W przewodzie hamulcowym w trybie normalnym tzw зарядное давление величиной 0,50 — 0,54 МПа, так что разъединять рукава без перекрытия концевых кранов занятие сомнительное, которое в прямом смысле слова может лишить вас головы.
Запас воздуха, непосредственно подаваемого в тормозные цилиндры хранится в запа́сном резервуаре (ЗР), объем которого в большинстве случаев равен 78 литрам. Давление в запасном резервуаре в точности равно давлению в тормозной магистрали. Но нет, это не 0,50 — 0,54 МПа. Дело в том, что такое давление будет в тормозной магистрали на локомотиве. И чем дальше от локомотива, тем меньше давление в тормозной магистрали, потому что в ней неизбежно имеются неплотности приводящие к утечкам воздуха. Так что давление в тормозной магистрали последнего вагона в поезде будет несколько меньше зарядного.
Cylinder hamulca, a w większości samochodów jest tylko jeden; napełniony z zapasowego zbiornika, poprzez przekładnię z dźwignią hamulca, dociska wszystkie klocki samochodu do kół. Objętość cylindra hamulcowego wynosi około 8 litrów, więc podczas pełnego hamowania powstaje w nim ciśnienie nie większe niż 0,4 MPa. Ciśnienie w zbiorniku rezerwowym również spada do tej samej wartości.
Głównym „aktorem” w tym systemie jest dystrybutor powietrza. Этот прибор реагирует на изменение давления в тормозной магистрали, выполняя ту или иную операцию в зависимости от направления и темпа изменения этого давления.
Kiedy ciśnienie w przewodzie hamulcowym spada, następuje hamowanie. Ale nie przy jakimkolwiek spadku ciśnienia - spadek ciśnienia musi następować z określoną szybkością, tzw темпом служебного торможения. To tempo jest zapewnione dźwig kierowcy w kabinie lokomotywy i waha się od 0,01 do 0,04 MPa na sekundę. Gdy ciśnienie spada wolniej, hamowanie nie następuje. Dzieje się tak, aby hamulce nie działały w przypadku standardowych wycieków z przewodu hamulcowego, a także nie działały po wyeliminowaniu nadmiernego ciśnienia doładowania, o czym porozmawiamy później.
При срабатывании воздухораспределителя на торможение он выполняет дополнительную разрядку тормозной магистрали служебным темпом на величину 0,05 МПа. Делается это для того, чтобы обеспечить устойчивое снижение давления по всей длине поезда. Если дополнительной разрядки не делать, то последние вагоны длинного поезда могут и не затормозить в принципе. Дополнительную разрядку тормозной магистрали выполняют wszystko современные воздухораспределители, в том числе и пассажирские.
При срабатывании на торможение, воздухораспределитель отключает запасный резервуар от тормозной магистрали и подключает его к тормозному цилиндру. Происходит наполнение тормозного цилиндра. Происходит оно ровно столько времени, сколько продолжается падение давления в тормозной магистрали. При прекращении снижения давления в ТМ наполнение тормозного цилиндра прекращается. Наступает режим ponowny dach. Давление, набранное в тормозной цилиндр зависит от двух факторов:
- глубины разрядки тормозной магистрали, то есть величины падения давления в ней относительно зарядного
- режима работы воздухораспределителя
Rozdzielacz powietrza cargo może pracować w trzech trybach: załadowany (L), średni (C) i pusty (E). Tryby te różnią się maksymalnym ciśnieniem uzyskiwanym w cylindrach hamulcowych. Przełączanie pomiędzy trybami odbywa się ręcznie poprzez obrót specjalnego uchwytu trybu.
Если подытожить, то зависимость давления в тормозном цилиндре от глубины разрядки тормозной магистрали при 483-воздухораспределителе на различных режимах выглядит так
Wadą stosowania przełącznika trybu jest to, że operator wagonu musi przejść cały pociąg, wejść pod każdy wagon i przełączyć przełącznik trybu w żądane położenie. Według plotek płynących z operacji nie zawsze się to udaje. Nadmierne napełnienie cylindrów hamulcowych w pustym samochodzie jest obarczone poślizgiem, zmniejszoną skutecznością hamowania i uszkodzeniem zestawów kołowych. Aby przezwyciężyć tę sytuację w wagonach towarowych, stosuje się tzw tryb automatyczny (AR), który mechanicznie wyznaczając masę samochodu, płynnie reguluje maksymalne ciśnienie w cylindrze hamulcowym. Jeśli samochód jest wyposażony w tryb automatyczny, przełącznik trybu na VR jest ustawiony w pozycji „załadowany”.
Hamowanie odbywa się zwykle etapami. Minimalny poziom rozładowania przewodu hamulcowego dla BP483 będzie wynosić 0,06 - 0,08 MPa. W takim przypadku w cylindrach hamulcowych ustala się ciśnienie 0,1 MPa. W tym przypadku kierowca ustawia zawór w pozycji zakładki, w której w przewodzie hamulcowym utrzymywane jest ciśnienie zadane po hamowaniu. Jeżeli skuteczność hamowania w jednym etapie jest niewystarczająca, przeprowadzany jest kolejny etap. W tym przypadku dystrybutorowi powietrza nie zależy z jaką szybkością następuje wyładowanie - gdy ciśnienie w jakikolwiek sposób spadnie, cylindry hamulcowe zostaną napełnione proporcjonalnie do wielkości spadku ciśnienia.
Całkowite zwolnienie hamulca (całkowite opróżnienie cylindrów hamulcowych w całym pociągu) następuje poprzez zwiększenie ciśnienia w przewodzie hamulcowym powyżej ciśnienia ładowania. Co więcej, w pociągach towarowych ciśnienie w TM znacznie wzrasta powyżej ciśnienia ładującego, dzięki czemu fala zwiększonego ciśnienia dociera do ostatnich wagonów. Całkowite zwolnienie hamulców w pociągu towarowym jest procesem długotrwałym i może zająć nawet minutę.
BP483 posiada dwa tryby wakacyjne: płaski i górski. W trybie płaskim, gdy ciśnienie w przewodzie hamulcowym wzrasta, następuje całkowite, bezstopniowe zwolnienie. W trybie górskim możliwe jest stopniowe zwalnianie hamulców, co oznacza, że cylindry hamulcowe nie są całkowicie opróżniane. Ten tryb jest używany podczas jazdy po złożonym profilu z dużymi wzniesieniami.
Rozdzielacz powietrza 483 jest ogólnie bardzo ciekawym urządzeniem. Szczegółowa analiza jego budowy i działania to temat na osobny, duży artykuł. Tutaj przyjrzeliśmy się ogólnym zasadom działania hamulca ładunkowego.
3. Hamulce pneumatyczne typu pasażerskiego
Тормозное оборудование пассажирского вагона: 1 — соединительный рукав; 2 — концевой кран; 3, 5 — соединительные коробки линии электропневматического тормоза; 4 — стоп-кран; 6 — трубка с проводкой электропневматического тормоза; 7 — изолированная подвеска соединительного рукава; 8 — пылеуловитель; 9 — отвод к воздухораспределителю; 10 — разобщительный кран; 11 — рабочая камера электровоздухораспределителя; ТМ — тормозная магистраль; ВР — воздухораспределитель; ЭВР — электровоздухораспределитель; ТЦ — тормозной цилиндр; ЗР — запасный резервуар
Od razu rzuca się w oczy duża ilość wyposażenia, począwszy od tego, że są już trzy zawory odcinające (po jednym w każdym przedsionku i jeden w przedziale konduktorskim), kończąc na tym, że krajowe samochody osobowe są wyposażone zarówno w pneumatyczne, jak i электропневматическим тормозом (ЭПТ).
Внимательный читатель сразу отметит главный недостаток пневматического управления тормозами — конечная скорость распространения тормозной волны, ограниченная сверху скоростью звука. На практике же эта скорость ниже и составляет 280 м/с при служебном, и 300 м/с при экстренном торможении. К тому же эта скорость сильно зависит от температуры воздуха и зимой, например, она ниже. Поэтому извечный спутник пневматических тормозов — неравномерность их срабатывания по составу.
Nierówna praca pociągu prowadzi do dwóch rzeczy - wystąpienia znacznych reakcji wzdłużnych w pociągu, a także wydłużenia drogi hamowania. To pierwsze nie jest już tak typowe dla pociągów pasażerskich, choć odbijające się na stole w przedziale pojemniki z herbatą i innymi napojami nikomu nie przypadną do gustu. Wydłużenie drogi hamowania jest poważnym problemem, szczególnie w ruchu pasażerskim.
К тому же, отечественный пассажирский воздухораспределитель — как старый усл. №292, так и новый усл. №242 (которых, к слову, в парке пассажирских вагонов становится всё больше), оба эти прибора — прямые наследники того самого тройного клапана Вестингауза, и работают они на разности двух давлений — в тормозной магистрали и запасном резервуаре. От тройного клапана их отличает наличие режима перекрыши, то есть возможность ступенчатого торможения; наличие дополнительной разрядки тормозной магистрали при торможении; наличие в конструкции ускорителя экстренного торможения. Эти воздухораспределители не обеспечивают ступенчатого отпуска — они дают сразу полный отпуск как только давление в тормозной магистрали превысит давление в запасном резервуаре, установившееся там после торможения. А ступенчатый отпуск очень полезен при регулировочных торможениях для точной остановки у посадочной платформы.
Obydwa problemy - nierówna praca hamulców i brak zwolnienia stopnia, na torze 1520 mm rozwiązuje się instalując w samochodach elektrycznie sterowany rozdzielacz powietrza - elektryczny rozdzielacz powietrza (EVR), ar. Nr 305.
Krajowy EPT - hamulec elektropneumatyczny - bezpośredniego działania, nieautomatyczny. W pociągach pasażerskich z trakcją lokomotywową EPT działa w obwodzie dwuprzewodowym.
Schemat blokowy dwuprzewodowego EPT: 1 - sterownik sterujący na dźwigu kierowcy; 2 - bateria; 3 - statyczny konwerter mocy; 4 — tablica lampek kontrolnych; 5 — jednostka sterująca; 6 — listwa zaciskowa; 7 — głowice łączące na tulejach; 8 — izolowana zawiesina; 9 - zawór półprzewodnikowy; 10 - zwolnij zawór elektromagnetyczny; 11 - elektrozawór hamulca.
Вдоль всего поезда протягиваются два провода: №1 и №2 на рисунке. На хвостовом вагоне эти провода электрически соединены между собой и по получившейся петле пускают переменный ток частотой 625 Гц. Делается это для контроля целостности линии управления ЭПТ. При разрыве провода цепь переменного тока разрывается, машинист получает сигнал в виде погасания в кабине контрольной лампы «О» (отпуск).
Sterowanie odbywa się prądem stałym o różnej polaryzacji. W tym przypadku drutem o zerowym potencjale są szyny. Po przyłożeniu dodatniego (względem szyn) napięcia do przewodu EPT uruchamiają się oba zawory elektromagnetyczne zainstalowane w elektrycznym rozdzielaczu powietrza: zawór zwalniający (OV) i zawór hamulcowy (TV). Pierwszy z nich izoluje komorę roboczą (WC) elektrycznego rozdzielacza powietrza od atmosfery, drugi napełnia ją ze zbiornika rezerwowego. Następnie do akcji wchodzi presostat zamontowany w EVR, działający na różnicę ciśnień w komorze roboczej i cylindrze hamulcowym. Kiedy ciśnienie w RC jest wyższe od ciśnienia w TC, ten ostatni napełnia się powietrzem ze zbiornika rezerwowego do ciśnienia, jakie panowało w komorze roboczej.
При подаче на провод отрицательного потенциала, тормозной вентиль выключается, так как ток к нему отрезается диодом. Остается активным только отпускной вентиль, удерживающий давление в рабочей камере. Так реализуется положение перекрыши.
При снятии напряжения отпускной вентиль теряет питание, открывает рабочую камеру в атмосферу. При снижении давления в рабочей камере реле давления выпускает воздух и из тормозных цилиндров. Если после кратковременного отпуска снова поставить кран машиниста в положение перекрыши, то падение давления в рабочей камере прекратится, прекратится и выпуск воздуха из тормозного цилиндра. Таким образом добиваются возможности ступенчатого отпуска тормоза.
Что произойдет при обрыве провода? Правильно — ЭПТ отпустит. Поэтому этот тормоз (на отечественном подвижном составе) не является автоматическим. При выходе из строя ЭПТ машинист имеет возможность перейти на пневматическое управление тормозами.
ЭПТ отличается одновременным наполнением тормозных цилиндров и их опорожнением по всему поезду. Темп наполнения и опорожнения довольно высокий — 0,1 МПа за секунду. ЭПТ является неистощимым тормозом, так как при его работе обычный воздухораспределитель находится в режиме отпуска и питает запасные резервуары из тормозной магистрали, которая в свою очередь отпитывается краном машиниста на локомотиве из главных резервуаров. Поэтому тормозить ЭПТ можно с любой частотой, требуемой для оперативного управления тормозами. Возможность ступенчатого отпуска позволяет управлять скоростью поезда очень точно и плавно.
Пневматическое же управление тормозами пассажирского поезда мало чем отличается от грузового тормоза. Есть разница в приемах управления, например отпуск пневматического тормоза производится до зарядного давления, без завышения. Вообще же чрезмерные завышения давления в тормозной магистрали пассажирского поезда чреваты неприятностями, поэтому при полном отпуске ЭПТ давление в ТМ завышается максимум на 0,02 МПа над величиной установленного зарядного давления.
Минимальная глубина разрядки ТМ при торможении на пассажирском тормозе составляет 0,04 — 0,05 МПа, при этом в тормозных цилиндрах создается давление 0,1 — 0,15 МПа. Максимальное давление в тормозном цилиндре пассажирского вагона ограничивается объемом запасного резервуара и обычно не превышает 0,4 МПа.
wniosek
Zwrócę się teraz do niektórych komentatorów, którzy są zaskoczeni (a moim zdaniem nawet oburzeni, ale nie mogę tego stwierdzić) złożonością hamulca pociągu. W komentarzach sugeruje się zastosowanie obwodu samochodowego z akumulatorami magazynującymi energię. Oczywiście z kanapy czy fotela komputerowego w biurze, przez okno przeglądarki wiele problemów jest lepiej widocznych, a ich rozwiązania bardziej oczywiste, jednak zaznaczę, że większość decyzji technicznych podejmowanych w realnym świecie ma jasne uzasadnienie.
Jak już wspomniano, głównym problemem hamulca pneumatycznego w pociągu jest końcowa prędkość przemieszczania się spadku ciśnienia na długim (do 1,5 km w zestawie 100 wagonów) przewodzie hamulcowym - fala hamulcowa. Aby przyspieszyć tę falę hamowania, wymagane jest dodatkowe rozładowanie przez rozdzielacz powietrza. Nie będzie dystrybutora powietrza i nie będzie dodatkowego zrzutu. Czyli hamulce na akumulatorach energii będą oczywiście zauważalnie gorsze pod względem równomierności działania, przenosząc nas w czasy Westinghouse'a. Pociąg towarowy to nie ciężarówka, istnieją różne wagi, a co za tym idzie różne zasady sterowania hamulcami. Jestem pewien, że nie tylko tak jest i to nie przypadek, że kierunek światowej nauki o hamulcach poszedł drogą, która doprowadziła nas do tego rodzaju konstrukcji. Kropka.
Данная статья — своего рода обзор существующих на современном подвижном составе тормозных систем. Дальше, в других статьях этого цикла я подробнее остановлюсь на каждой из них. Мы узнаем, какие приборы используются для управления тормозами, как устроены воздухораспределители. Подробнее рассмотрим вопросы рекуперативного и реостатного торможения. Ну и конечно рассмотрим тормоза высокоскоростного транспорта. До новых встреч и спасибо за внимание!
PS: Przyjaciele! Chciałbym szczególnie podziękować za masę prywatnych wiadomości wskazujących na błędy i literówki w artykule. Tak, jestem grzesznikiem, który nie jest przyjazny językowi rosyjskiemu i myli się na klawiszach. Próbowałem poprawić Twoje komentarze.
Źródło: www.habr.com