vidim , javnosti je bil zgodovinski del moje zgodbe všeč in zato ni greh nadaljevati.
Vlaki za visoke hitrosti, kot je TGV, niso več odvisni od zračnega zaviranja
Danes bomo govorili o sodobnosti, in sicer o tem, kakšni pristopi k ustvarjanju zavornih sistemov za tirna vozila se uporabljajo v XNUMX. stoletju, ki v samo mesecu dobesedno vstopa v tretje desetletje.
1. Razvrstitev zavor tirnih vozil
Glede na fizikalni princip ustvarjanja zavorne sile lahko vse železniške zavore razdelimo na dve glavni vrsti: trenje, z uporabo sile trenja in dinamičen, z uporabo vlečnega pogona za ustvarjanje zavornega momenta.
Torne zavore vključujejo zavorne čeljusti vseh izvedb, vključno s kolutnimi zavorami magnetna tirna zavora, ki se uporablja v hitrem prevozu na dolge razdalje, predvsem v zahodni Evropi. Na tiru 1520 so tovrstne zavore uporabljali izključno na električnem vlaku ER200. Kar zadeva isti Sapsan, so Ruske železnice zavrnile uporabo magnetne tirne zavore na njem, čeprav je prototip tega električnega vlaka, nemški ICE3, opremljen s takšno zavoro.
Podstavni voziček vlaka ICE3 z magnetno tirno zavoro
Voziček vlaka Sapsan
Na dinamično oz elektrodinamične zavore vključujejo vse zavore, katerih delovanje temelji na prenosu vlečnih motorjev v generatorski način (regenerativno и reostatska zavora), kot tudi zaviranje opozicija
Pri regenerativnih in reostatskih zavorah je vse razmeroma jasno - motorji se tako ali drugače preklopijo v generatorski način in pri rekuperaciji oddajajo energijo v kontaktno omrežje, pri reostatu pa se proizvedena energija odda spali na posebnih uporih. Obe zavori se uporabljata tako na vlakih z lokomotivsko vleko kot na motornih vozilih, kjer je elektrodinamična zavora glavna delovna zavora zaradi velikega števila vlečnih motorjev, porazdeljenih po vlaku. Edina slabost elektrodinamičnega zaviranja (EDB) je nezmožnost zaviranja do popolne ustavitve. Ko se učinkovitost EDT zmanjša, jo samodejno nadomesti pnevmatska torna zavora.
Kar zadeva protizaviranje, zagotavlja zaviranje do popolne zaustavitve, saj je sestavljeno iz obračanja vlečnega motorja med premikanjem. Vendar je ta način v večini primerov zasilni način - njegova običajna uporaba je polna poškodb vlečnega pogona. Če vzamemo na primer komutatorski motor, se ob spremembi polarnosti napetosti, ki mu je dovedena, povratni EMF, ki nastane v vrtečem se motorju, ne odšteje od napajalne napetosti, ampak se ji doda - kolesa se vrtijo in vrtite v isto smer kot v načinu vleke! To vodi do plazovitega povečanja toka in največ, kar se lahko zgodi, je, da bodo električne zaščitne naprave delovale.
Zaradi tega se na lokomotivah in električnih vlakih izvajajo vsi ukrepi za preprečevanje vzvratne vožnje motorjev med premikanjem. Ročaj za vzvratno vožnjo je mehansko zaklenjen, ko je voznikov krmilnik v položajih za vožnjo. In na istih vozilih Sapsan in Lastochka bo obračanje vzvratnega stikala pri hitrosti nad 5 km/h povzročilo takojšnje zaviranje v sili.
Vendar pa nekatere domače lokomotive, na primer električna lokomotiva VL65, uporabljajo vzvratno zaviranje kot standardni način pri nizkih hitrostih.
Vzvratno zaviranje je standardni način zaviranja, ki ga zagotavlja nadzorni sistem na električni lokomotivi VL65
Povedati je treba, da je kljub visoki učinkovitosti elektrodinamičnega zaviranja vsak vlak, poudarjam, vedno opremljen z avtomatsko pnevmatsko zavoro, to je, ki se aktivira s sproščanjem zraka iz zavornega voda. Tako v Rusiji kot po vsem svetu za varnost v prometu skrbijo stare dobre torne zavore.
Glede na funkcionalni namen so torne zavore razdeljene na
- Parkiranje, ročno ali avtomatsko
- Vlak – pnevmatske (PT) ali elektropnevmatske (EPT) zavore, nameščene na vsaki enoti tirnega voznega parka na vlaku in krmiljene centralno iz strojevodske kabine
- Lokomotiva - pnevmatske zavore z neposrednim delovanjem, namenjene upočasnitvi lokomotive brez upočasnitve vlaka. Upravljajo se ločeno od vlakov.
2. Parkirna zavora
Ročna zavora z mehanskim pogonom ni izginila iz voznega parka, nameščena je tako na lokomotivah kot na avtomobilih - le spremenila je svojo posebnost, in sicer se je spremenila v ročno zavoro, ki preprečuje spontano premikanje kotaljenja. zaloge v primeru uhajanja zraka iz njegovega pnevmatskega sistema. Rdeče kolo, podobno ladijskemu, je pogon ročne zavore, ena od njegovih različic.
Volan z ročno zavoro v kabini električne lokomotive VL60pk
Ročna zavora v predprostoru osebnega avtomobila
Ročna zavora na sodobnem tovornem vagonu
Ročna zavora z uporabo mehanskega pogona pritisne iste ploščice na kolesa, ki se uporabljajo pri običajnem zaviranju.
Na sodobnih tirnih vozilih, zlasti na električnih vlakih EVS1/EVS2 "Sapsan", ES1 "Lastochka", kot tudi na električni lokomotivi EP20, je parkirna zavora avtomatska, ploščice pa pritisnjene na zavorni kolut. vzmetni akumulatorji energije. Nekateri kleščasti mehanizmi, ki pritiskajo ploščice na zavorne kolute, so opremljeni z močnimi vzmetmi, tako močnimi, da sprostitev izvede pnevmatski pogon s tlakom 0,5 MPa. Pnevmatski pogon v tem primeru deluje proti vzmeti, ki pritiskajo na blazinice. To parkirno zavoro upravljajo gumbi na voznikovi konzoli.
Gumbi za krmiljenje parkirne vzmetne zavore (SPT) na električnem vlaku ES1 "Lastochka"
Zasnova te zavore je podobna tisti, ki se uporablja pri močnih tovornjakih. A kot glavna zavora na vlakih tak sistem popolnoma neprimeren, in zakaj, bom podrobneje pojasnil po zgodbi o delovanju zračnih zavor vlakov.
3. Pnevmatske zavore za tovornjake
Vsak tovorni vagon je opremljen z naslednjim kompletom zavorne opreme
Zavorna oprema tovornega vagona: 1 - zavorna povezovalna cev; 2 - končni ventil; 3 - zaporni ventil; 5 - zbiralnik prahu; 6, 7, 9 - stanje modulov razdelilnika zraka. št. 483; 8 - odklopni ventil; VR - razdelilnik zraka; TM - zavorni vod; ZR - rezervni rezervoar; TC - zavorni cilinder; AR - tovorni avtomatski način
Zavorna linija (TM) - cev s premerom 1,25" poteka vzdolž celotnega avtomobila, na koncih je opremljena z končni ventili, za odklop zavornega voda pri odklopu avtomobila, preden odklopite gibljive priključne cevi. V zavornem vodu, v normalnem načinu, ti zaрядnoe tlak 0,50 - 0,54 MPa, zato je odklop cevi brez zapiranja končnih ventilov dvomljivo opravilo, ki vas lahko dobesedno prikrajša za glavo.
Zaloga zraka, ki se neposredno dovaja zavornim valjem, je shranjena v rezervni rezervoar (ZR), katerega prostornina v večini primerov znaša 78 litrov. Tlak v rezervnem rezervoarju je popolnoma enak tlaku v zavornem vodu. Ampak ne, ni 0,50 - 0,54 MPa. Dejstvo je, da bo tak pritisk v zavornem vodu na lokomotivi. In bolj ko je stran od lokomotive, nižji je tlak v zavornem vodu, ker neizogibno prihaja do puščanja, ki vodi do puščanja zraka. Tako bo tlak v zavornem vodu zadnjega vagona na vlaku nekoliko manjši od polnilnega.
Zavorni valj, pri večini avtomobilov pa je le ena, ko jo napolnimo iz rezervnega rezervoarja, prek menjalnika zavorne ročice pritisne vse ploščice na avtomobilu na kolesa. Prostornina zavornega valja je približno 8 litrov, zato se med polnim zaviranjem v njem vzpostavi tlak največ 0,4 MPa. Na isto vrednost se zmanjša tudi tlak v rezervnem rezervoarju.
Glavni "akter" v tem sistemu je razdelilnik zraka. Ta naprava se odziva na spremembe tlaka v zavornem vodu in izvaja eno ali drugo operacijo, odvisno od smeri in hitrosti spremembe tega tlaka.
Ko se tlak v zavornem vodu zmanjša, pride do zaviranja. Vendar ne s kakršnim koli zmanjšanjem tlaka - zmanjšanje tlaka se mora zgoditi z določeno hitrostjo, imenovano stopnja delovnega zaviranja. Ta tempo je zagotovljen voznikov žerjav v kabini lokomotive in znaša od 0,01 do 0,04 MPa na sekundo. Ko se tlak zmanjšuje počasneje, do zaviranja ne pride. To se naredi tako, da zavore ne delujejo v primeru standardnega puščanja iz zavornega voda in tudi ne delujejo, ko se izloči previsok pritisk, o čemer bomo govorili kasneje.
Ko je razdelilnik zraka aktiviran za zaviranje, izvede dodatno praznjenje zavornega voda pri delovni stopnji 0,05 MPa. To se naredi, da se zagotovi enakomerno zmanjšanje tlaka po celotni dolžini vlaka. Če se dodatno sprostitev napetosti ne izvede, se zadnji vagoni dolgega vlaka morda sploh ne bodo upočasnili. Izvede se dodatno praznjenje zavornega voda Vsi sodobni razdelilniki zraka, vključno s potniškimi.
Ko je zaviranje aktivirano, razdelilnik zraka odklopi rezervni rezervoar od zavornega voda in ga poveže z zavornim cilindrom. Zavorni valj se polni. Pojavi se natanko toliko časa, kolikor traja padec tlaka v zavornem vodu. Ko se tlak v zavorni tekočini preneha zmanjševati, se polnjenje zavornega valja ustavi. Prihaja režim reroof. Tlak v zavornem valju je odvisen od dveh dejavnikov:
- globina praznjenja zavornega voda, to je velikost padca tlaka v njem glede na polnjenje
- način delovanja razdelilnika zraka
Tovorni razdelilnik zraka ima tri načine delovanja: naložen (L), srednji (C) in prazen (E). Ti načini se razlikujejo po največjem tlaku, ki se kopiči v zavornih valjih. Preklapljanje med načini poteka ročno z vrtenjem posebne ročice za način.
Če povzamemo, je odvisnost tlaka v zavornem valju od globine praznjenja zavornega voda z razdelilnikom zraka 483 v različnih načinih videti takole
Pomanjkljivost uporabe stikala za način je, da mora upravljavec vagona hoditi vzdolž celotnega vlaka, splezati pod vsak vagon in stikalo za način preklopiti v želeni položaj. Glede na govorice, ki prihajajo iz operacije, se to ne naredi vedno. Prekomerno polnjenje zavornih valjev na praznem avtomobilu je preobremenjeno z drsenjem, zmanjšano učinkovitostjo zaviranja in poškodbami kolesnih dvojic. Za premagovanje te situacije na tovornih vagonih je uvedena tako imenovana t.i samodejni način (AR), ki z mehanskim določanjem mase avtomobila gladko uravnava največji tlak v zavornem valju. Če je avto opremljen s samodejnim načinom, je stikalo za način na VR nastavljeno v položaj "obremenjeno".
Zaviranje se običajno izvaja v stopnjah. Najmanjša raven praznjenja zavornega voda za BP483 bo 0,06 - 0,08 MPa. V tem primeru se v zavornih valjih vzpostavi tlak 0,1 MPa. V tem primeru voznik postavi ventil v položaj prekrivanja, v katerem se v zavornem vodu ohranja tlak, nastavljen po zaviranju. Če zavorna učinkovitost ene stopnje ni zadostna, se izvede naslednja stopnja. V tem primeru je razdelilniku zraka vseeno, s kakšno hitrostjo pride do praznjenja - ko se tlak kakor koli zmanjša, se zavorni valji polnijo sorazmerno s količino padca tlaka.
Popolna sprostitev zavore (popolna izpraznitev zavornih valjev na celotnem vlaku) se izvede s povečanjem tlaka v zavornem vodu nad polnilni tlak. Poleg tega je na tovornih vlakih tlak v TM znatno povečan nad polnilnim, tako da val povečanega tlaka doseže zadnje vagone. Popolna sprostitev zavor na tovornem vlaku je dolgotrajen proces in lahko traja tudi minuto.
BP483 ima dva počitniška načina: ravninski in gorski. V ravnem načinu, ko se tlak v zavornem vodu poveča, pride do popolne brezstopenjske sprostitve. V gorskem načinu je možno stopenjsko popuščanje zavor, kar pomeni, da zavorni cilindri niso popolnoma izpraznjeni. Ta način se uporablja pri vožnji po kompleksnem profilu z velikimi nakloni.
Razdelilnik zraka 483 je na splošno zelo zanimiva naprava. Podrobna analiza njegove strukture in delovanja je tema za ločen velik članek. Tu smo si ogledali splošna načela delovanja tovorne zavore.
3. Zračne zavore potniškega tipa
Zavorna oprema osebnega avtomobila: 1 - povezovalna cev; 2 - končni ventil; 3, 5 — priključne škatle za elektropnevmatski zavorni vod; 4 - zaporni ventil; 6 — cev z napeljavo elektropnevmatske zavore; 7 — izolirano vzmetenje povezovalne tulke; 8 - zbiralnik prahu; 9 - izhod v razdelilnik zraka; 10 - odklopni ventil; 11 — delovna komora električnega razdelilnika zraka; TM - zavorni vod; VR - razdelilnik zraka; EVR - električni razdelilnik zraka; TC - zavorni cilinder; ZR - rezervni rezervoar
Takoj pade v oči velika količina opreme, začenši s tem, da so na voljo kar trije zaporni ventili (eden v vsakem predprostoru in eden v predelu sprevodnika), konča z dejstvom, da so domači osebni avtomobili opremljeni tako s pnevmatsko in elektropnevmatska zavora (EPT).
Pozoren bralec bo takoj opazil glavno pomanjkljivost krmiljenja pnevmatskih zavor - končno hitrost širjenja zavornega vala, ki je zgoraj omejena s hitrostjo zvoka. V praksi je ta hitrost nižja in znaša pri delovnem zaviranju 280 m/s, pri zaviranju v sili pa 300 m/s. Poleg tega je ta hitrost močno odvisna od temperature zraka in je na primer pozimi nižja. Zato je večni spremljevalec pnevmatskih zavor neenakomernost njihovega delovanja v sestavi.
Neenakomerno delovanje vodi do dveh stvari - do pojava pomembnih vzdolžnih reakcij v vlaku, pa tudi do povečanja zavorne poti. Prvi ni tako značilen za potniške vlake, čeprav posode s čajem in drugimi pijačami, ki poskakujejo po mizi v kupeju, ne bodo nikomur všeč. Povečanje zavorne poti je resen problem predvsem v potniškem prometu.
Poleg tega je domači potniški razdelilnik zraka podoben staremu standardu. št. 292, in novo stanje. št. 242 (ki jih je, mimogrede, vedno več v voznem parku osebnih vozil), sta obe napravi neposredni potomci istega Westinghouseovega triventila in delujeta na razliko med dvema tlakoma - v zavornem vodu in rezervnem rezervoarju. Od trojnega ventila se razlikujejo po prisotnosti načina prekrivanja, to je možnosti stopenjskega zaviranja; prisotnost dodatnega praznjenja zavornega voda med zaviranjem; prisotnost pospeševalnika zasilnega zaviranja v zasnovi. Ti razdelilniki zraka ne zagotavljajo stopenjskega sproščanja - takoj zagotovijo popolno sprostitev, takoj ko tlak v zavornem vodu preseže tlak v rezervnem rezervoarju, ki je tam vzpostavljen po zaviranju. Stopničasta sprostitev je zelo uporabna pri prilagajanju zaviranja za natančno zaustavitev na pristajalni ploščadi.
Obe težavi - neenakomerno delovanje zavor in pomanjkanje popuščanja korakov, na stezi 1520 mm sta rešeni z vgradnjo električno krmiljenega razdelilnika zraka na avtomobile - električni razdelilnik zraka (EVR), arb. št. 305.
Domača EPT - elektropnevmatska zavora - neposredno delujoča, neavtomatska. Na potniških vlakih z lokomotivsko vleko EPT deluje na dvožilni tokokrog.
Blokovna shema dvožilnega EPT: 1 - krmilnik na voznikovem žerjavu; 2 - baterija; 3 - statični pretvornik moči; 4 - plošča kontrolnih svetilk; 5 - krmilna enota; 6 - priključni blok; 7 — povezovalne glave na rokavih; 8 - izolirano vzmetenje; 9 - polprevodniški ventil; 10 - sprostitev elektromagnetnega ventila; 11 - zavorni elektromagnetni ventil.
Vzdolž celotnega vlaka sta napeti dve žici: št. 1 in št. 2 na sliki. Na zadnjem vagonu so te žice med seboj električno povezane in skozi nastalo zanko teče izmenični tok s frekvenco 625 Hz. To se naredi za spremljanje celovitosti nadzorne linije EPT. Če se žica zlomi, je tokokrog izmeničnega toka prekinjen, voznik prejme signal v obliki opozorilne lučke "O" (počitnice), ki ugasne v kabini.
Krmiljenje se izvaja z enosmernim tokom različne polarnosti. V tem primeru je žica z ničelnim potencialom tirnica. Ko se na žico EPT dovede pozitivna (glede na tirnice) napetost, se aktivirata oba elektromagnetna ventila, nameščena v električnem razdelilniku zraka: sprostitveni ventil (OV) in zavorni ventil (TV). Prvi od njih izolira delovno komoro (WC) električnega razdelilnika zraka od atmosfere, drugi pa ga polni iz rezervnega rezervoarja. Nato pride v poštev tlačno stikalo, nameščeno v EVR, ki deluje na razliko tlaka v delovni komori in zavornem valju. Ko tlak v RC preseže tlak v TC, se slednji napolni z zrakom iz rezervnega rezervoarja, do tlaka, ki se je nabral v delovni komori.
Ko se na žico napaja negativni potencial, se zavorni ventil izklopi, saj dioda prekine tok do njega. Aktiven ostane le izpustni ventil, ki vzdržuje tlak v delovni komori. Tako se realizira položaj stropa.
Ko je napetost odstranjena, sprostitveni ventil izgubi moč in odpre delovno komoro v atmosfero. Ko se tlak v delovni komori zmanjša, tlačno stikalo sprosti zrak iz zavornih valjev. Če po kratkem počitku voznikov ventil vrnemo v položaj za zapiranje, se ustavi padec tlaka v delovni komori, prav tako se ustavi izpust zraka iz zavornega valja. Na ta način je dosežena možnost postopnega popuščanja zavor.
Kaj se zgodi, če se žica zlomi? Tako je - EPT bo izšel. Zato ta zavora (na domačem voznem parku) ni avtomatska. Če EPT odpove, ima voznik možnost preklopa na krmiljenje pnevmatskih zavor.
Za EPT je značilno sočasno polnjenje zavornih valjev in njihovo praznjenje v celotnem vlaku. Hitrost polnjenja in praznjenja je precej visoka - 0,1 MPa na sekundo. EPT je neizčrpna zavora, saj je med njenim delovanjem klasični razdelilnik zraka v načinu sproščanja in napaja rezervne rezervoarje iz zavornega voda, te pa napaja strojevodja pipa na lokomotivi iz glavnih rezervoarjev. Zato se lahko EPT zavira pri kateri koli frekvenci, ki je potrebna za operativno krmiljenje zavor. Možnost stopenjskega sproščanja vam omogoča zelo natančno in gladko kontrolo hitrosti vlaka.
Pnevmatsko krmiljenje zavor potniškega vlaka se ne razlikuje veliko od tovorne zavore. Obstaja razlika v načinih krmiljenja, na primer, zračna zavora se sprosti na polnilni tlak, ne da bi ga precenjevali. Na splošno je pretirano precenjevanje tlaka v zavornem vodu potniškega vlaka polno težav, zato se ob popolni sprostitvi EPT tlak v zavornem vodu poveča za največ 0,02 MPa nad vrednostjo nastavljenega polnjenja. pritisk.
Najmanjša globina izpusta težke kovine med zaviranjem na potniški zavori je 0,04 - 0,05 MPa, medtem ko se v zavornih valjih ustvari tlak 0,1 - 0,15 MPa. Največji tlak v zavornem cilindru osebnega avtomobila je omejen s prostornino rezervnega rezervoarja in običajno ne presega 0,4 MPa.
Zaključek
Zdaj se bom obrnil na nekatere komentatorje, ki so presenečeni (in po mojem mnenju celo ogorčeni, a ne morem reči) nad kompleksnostjo vlakovne zavore. Komentarji predlagajo uporabo avtomobilskega vezja z baterijami za shranjevanje energije. Seveda so s sedežne garniture ali računalniškega stola v pisarni skozi okno brskalnika številni problemi bolj vidni in njihove rešitve bolj očitne, vendar naj opozorim, da ima večina tehničnih odločitev, sprejetih v realnem svetu, jasno utemeljitev.
Kot smo že omenili, je glavna težava pnevmatske zavore na vlaku končna hitrost gibanja padca tlaka vzdolž dolge (do 1,5 km v vlaku 100 avtomobilov) cevi zavornega voda - zavorni val. Za pospešitev tega zavornega vala potrebuje razdelilnik zraka dodatno praznjenje. Ne bo razdelilnika zraka in ne bo dodatnega izpusta. To pomeni, da bodo zavore na hranilnikih energije očitno opazno slabše glede enakomernosti delovanja, kar nas vrača v čase Westinghousea. Tovorni vlak ni tovornjak, obstajajo različna merila in s tem različni principi upravljanja zavor. Prepričan sem, da to ni kar tako in ni naključje, da je smer svetovne zavorne znanosti šla po poti, ki nas je pripeljala do tovrstne konstrukcije. Pika.
Ta članek je nekakšen pregled zavornih sistemov, ki obstajajo na sodobnem voznem parku. Nadalje se bom v drugih člankih te serije podrobneje posvetil vsakemu od njih. Spoznali bomo, katere naprave se uporabljajo za krmiljenje zavor in kako so zasnovani razdelilniki zraka. Oglejmo si podrobneje vprašanja regenerativnega in reostatskega zaviranja. In seveda, upoštevajmo zavore vozil za visoke hitrosti. Se vidimo spet in hvala za pozornost!
PS: Prijatelji! Posebej bi se rad zahvalil za množico osebnih sporočil, ki navajajo napake in tipkarske napake v članku. Da, jaz sem grešnik, ki ni prijazen do ruskega jezika in se zmede na tipkah. Poskušal sem popraviti vaše komentarje.
Vir: www.habr.com