Det är dags att prata om enheter som är avsedda för hantering av bromsar. Dessa enheter kallas "ventiler", även om deras långa utvecklingsväg har fört dem långt bort från de ventiler vi vanligen känner till, och gjort dem till ganska komplexa enheter inom pneumatisk automatik.

Den gamla goda spjällventilen 394 används fortfarande på rullande materiel.

1. Förarens ventiler — en kort introduktion.

Enligt definitionen

Tågets förarventil är en enhet (eller en uppsättning enheter) som är avsedd för att styra mängden och hastigheten av tryckförändringar i tågets bromsledning.

De förarventiler som används idag kan delas in i ventiler för direkt styrning och ventiler med fjärrstyrning.

Direktstyrningsapparater är klassiker som är installerade på övervägande delen av lok, motorvagnståg samt på specialfordon (olika vägmaskiner, motorvagnar och så vidare) förarventiler nr 394 och nr 395. Den första av dem, som visas på KDPV, installeras på godslok, medan den andra installeras på passagerartåg.

Ur pneumatiskt perspektiv skiljer sig dessa ventiler överhuvudtaget inte åt. De är helt identiska. Ventil 395 har en gjuten upphöjning med två gängade hål på sin övre del, dit "burken" för styrkontrollen av det elektropneumatiska bromssystemet installeras.

Ventil 395 i sin naturliga livsmiljö.


Dessa apparater målas oftast i stark röd färg, vilket vittnar om deras exceptionella betydelse och det särskilda uppmärksamhet som både lokförarteamet och den tekniska personalen, som sköter loket, bör ge dem. En påminnelse om att bromsar på tåget är allt.

Till dessa apparater ansluts direkt rörledningar för matning (PM) och bromsledning (TM) och genom att vrida handtaget sker direkt styrning av luftflödet.

I fjärrstyrda kranar sitter inte själva kranen på förarens panel, utan den så kallade styrkontrollern som via ett digitalt gränssnitt skickar kommandon till en separat elektropneumatisk panel som placeras i lokets maskinrum. På inhemska rullande materiel används den mångmiljönade förarens kran nr 130, som har kämpat en lång tid för att få fäste på det rullande materiel.

Styrkontrollern för kran nr 130 på el-loket EP20 (till höger, bredvid manometerpanelen)


Pneumatisk panel i maskinrummet på el-loket EP20


Varför är det gjort på det här sättet? För att det, förutom manuell kontroll av bromsarna, också skulle finnas en standardmöjlighet för automatisk kontroll, till exempel genom systemet för tågautostyrning. På lok som är utrustade med kran 394/395 var det nödvändigt att installera en speciell adapter på kranen för detta. Tanken var att kran 130 skulle integreras i tågkontrollsystemet via CAN-bussen, som används på inhemsk rullande materiel.

Varför kallade jag denna enhet mångmiljönad? För att jag var ett direkt vittne till dess första framträdande på det rullande materiel. Sådana enheter installerades på de första exemplaren av nya ryska el-lok: 2ES5K-001 "Ermak", 2ES4K-001 "Donchak" och EP2K-001.

År 2007 deltog jag i certifieringstesterna av el-loket 2ES4K-001. På denna maskin installerades just kran nr 130. Men redan då började det talas om dess låga tillförlitlighet, dessutom kunde detta tekniska under självmant släppa bromsarna. Därför avsto man mycket snart från den och "Ermak", "Donchak" och EP2K gick i produktion med kran 394 och 395. Framsteg sköts upp tills den nya enheten var färdigutvecklad. På de nya lokomotiven kom denna kran tillbaka först vid starten av produktionen av el-loket EP20 år 2011. Och "Ermak", "Donchak" och EP2K fick aldrig den nya versionen av denna kran. EP2K-001, för övrigt, med kran nr 130, förmultnar just nu på reservbasen, som jag nyss fick reda på från en video av en järnvägälskare med övergivna objekt.

Men det råder inte fullt förtroende för ett sådant system bland järnvägsarbetarna, så alla lok som utrustas med kran nr 130 är även utrustade med reservkontrollkranar som möjliggör, i ett förenklat läge, direkt kontroll av trycket i bromspluggen.

Reservbromshandtag i EP20-kabinen


Det installeras också en andra styranordning på lokomotiven — reservbromshandtag (KVT), avsedd för att styra lokomotivets bromsar oberoende av tågets bromsar. Här är den, till vänster om tåghandtaget

Reservbromshandtag nr 254


På bilden syns en klassisk reservbromshandtag, nr 254. Den installeras fortfarande på många ställen, både på passagerar- och godslokomotiv. Till skillnad från vagnbromsar, är bromscylindrarna på lokomotivet aldrig fylls direkt från reservtanken. Även om både reservtanken och luftdistributören är installerade på lokomotivet. Generellt sett är lokomotivbromssystemet mer komplicerat, eftersom det finns fler bromscylindrar på lokomotivet. Deras totala volym är väsentligt över 8 liter, så man kan inte fylla dem till ett tryck av 0,4 MPa från reservtanken — det kräver att man ökar volymen på reservtanken, vilket i sin tur ökar laddningstiden jämfört med vagnars ZR.

På lokomotivet fylls TЦ från huvudtank, antingen genom reservbromshandtaget eller genom tryckrelä, som påverkas av luftdistributören, drivet av lokförarens handtag.

Handtag 254 har den särskilda egenskapen att det själv kan fungera som tryckrelä, vilket tillåter en gradvis tobromsning av lokomotivet när tåget är stoppat. Detta system kallas KVT:s återkopplingsschema och används på godslokomotiv.

Reservbromshandtaget används vid manövrering av lokomotivet, samt för att säkra tåget efter stopp och under uppehåll. Strax efter att tåget stoppat, sätts denna kran i det sista bromsläget, och bromsarna i tåget släpps. Lokomotivets bromsar kan säkerställa att både lokomotivet och tåget hålls på en ganska brant lutning.

På moderna ellok, som EP20, installeras andra KVT, till exempel nr 224

Reservbromshandtag nr 224 (till höger på en separat panel)

2. Enheten och funktionen hos lokförarens handtag nr 394/395

Så, vår hjälte är den gamla, beprövade och miljoner kilometer lång vägen kran 394 (och 395, men den är likvärdig, så jag kommer att prata om en av apparaterna med tanke på den andra). Varför just den, och inte den moderna 130:an? För det första är 394-kranen mer utbredd idag. För det andra är den 130:e kranens, rättare sagt dess pneumatiska panel, princip liknande den gamla 394.

Kran förare nr 394: 1 — utloppets ventiltopp; 2 — nedre kropp; 3 — tätande manschett; 4 — fjäder; 5 — utloppventil; 6 — bussning med ventilsäte; 7 — jämviktskolv; 8 — tätande gummimanschett; 9 — tätande mässingsring; 10 — medel kropp; 11 — övre kropp; 12 — ventil; 13 — kontrollhandtag; 14 — handtagsfäste; 15 — mutter; 16 — tryckskruv; 17 — stift; 18 — ventilfjäder; 19 — tryckskiva; 20 — installationsstift; 21 — låsande pin; 22 — filter; 23 — matningsventilens fjäder; 24 — matningsventil; 25 — bussning med matningsventilsäte; 26 — membran i reduktorn; 30 — justerande fjäder i reduktorn; 31 — justeringskopp för reduktorn.


Vad tycker du? En seriös apparat. Denna enhet består av en övre (ventil) del, en mellanliggande del, en nedre (jämvikts) del, stabilisator och reducerare. Reduceraren är visad på högra sidan längst ner i bilden, stabilisatorn visar jag separat.

Stabilisator för kran förare nr 394: 1 — propp; 2 — fjäder för drosselventilen; 3 — drosselventil; 4 — drosselventilsäte; 5 — kalibrerat hål med diameter 0,45 mm; 6 — membran; 7 — stabilisatorhus; 8 — tryck; 10 — justerande fjäder; 11 — justeringskopp.

Kranens driftläge ställs in genom att vrida handtaget, vilket roterar ventilen som är tätt ansluten (och noggrant smord!) till spegeln i den mellanliggande delen av kranen. Det finns sju lägen, som man vanligtvis betecknar med romerska siffror.

• I — avlastning och laddning
• II — tågläge
• III — stängning utan krafttillförsel till läckor i bromsledningen
• IV — stängning med krafttillförsel till läckor från bromsledningen
• Va — bromsning med saktare tempo
• V — bromsning med tjänstetempo
• VI — nödbromsning

I rörelseläget under drag, när tåget är i rullning och vid parkering, när det inte behövs använda tågbromsarna, ställs kranhandtaget i det andra, tågeläget läget.

Ventilen och ventilspegeln innehåller kanaler och kalibrerade hål, genom vilka luften strömmar från en del av enheten till en annan, beroende på kranhandtagets läge. Så här ser ventilen och dess spegel ut

Dessutom ansluts lokförarens kran 394 till en så kallad utjämningsbehållare (UB) med en volym av 20 liter. Denna behållare fungerar som tryckkälla i bromsledningen (BL). Det tryck som ställs in i utjämningsbehållaren kommer att bibehållas av utjämningsdelen av lokförarens kran och i bromsledningen (förutom lägena I, III och VI för handtaget).

Trycket i utjämningsbehållaren och bromsledningen visas på kontrollmanometrar, som vanligtvis är placerade på instrumentpanelen, vanligtvis nära lokförarens kran. Ofta används en manometer med två visare, till exempel en sådan här

Den röda visaren visar trycket i bromsledningen, den svarta visar i utjämningsbehållaren


Så, när kranen står i tågläget, ställs och bibehålls ett så kallat laddningstryck. För motorvagnstrafik och passagerartåg med lokalt drag är dess värde vanligtvis 0,48 — 0,50 MPa, för godståg 0,50 — 0,52 MPa. Men oftast är detta 0,50 MPa, samma tryck som används på "Sapsan" och "Lastochka".

De enheter som stöder laddningstrycket i UR är reduktionsventilen och kranens stabilisator, som fungerar helt oberoende av varandra. Vad gör stabilisatorn? Den släpper kontinuerligt ut luft från utjämningstanken genom ett kalibrerat hål med en diameter på 0,45 mm, som finns i dess hölje. Detta görs ständigt, utan att avbryta processen ens för ett ögonblick. Luftutsläppet genom stabilisatorn sker med en strikt konstant takt, som upprätthålls av en throttlingventil inuti stabilisatorn - ju lägre tryck i utjämningstanken, desto mer öppnas throttlingventilen. Denna takt är mycket lägre än takten för nödbromsning, och den kan justeras genom att vrida justeringspluggen på stabilisatorns hölje. Detta görs för att eliminera överskott (det vill säga över det laddande) trycket.

Om luften ständigt lämnar utjämningstanken genom stabilisatorn, kommer den ju förr eller senare att ta slut? Det skulle den ha gjort, men reduktionsventilen tillåter det inte. När trycket i UR sjunker under laddningstrycket, öppnas en försörjningsventil i reduktionsventilen, som förbinder utjämningstanken med försörjningsledningen, vilket fyller på luftreserven. Således upprätthålls trycket 0,5 MPa ständigt i utjämningstanken, i II-läget av kranens handtag.

Denna process illustreras bäst med följande schema

Kranens åtgärd för lokföraren i II (tågläget): GR - huvudreservoir; TM - bromsledning; UR - utjämningstank; At - atmosfären


Och vad med bromsledningen? Trycket i den upprätthålls lika med trycket i utjämningstanken med hjälp av utjämningsdelen av kranen, som består av en utjämningskolv (i schemat i centrum), en försörjnings- och en utsläppsklaff, som drivs av kolven. Utrymmet över kolven ansluts till utjämningstanken (det gula området) och under kolven till bromsledningen (det röda området). När trycket i UR ökar, sjunker kolven nedåt, vilket ansluter bromsledningen till försörjningen, vilket orsakar att trycket i den ökar, tills trycket i TM och trycket i UR blir lika.

När trycket i utjämningsbehållaren minskar, rör sig kolven uppåt och öppnar utsläppsklaffen, genom vilken luften från bromsledningen släpps ut i atmosfären, tills trycket ovanför och under kolven åter är i balans.

Således bibehålls trycket i bromsledningen i körpositionen på samma nivå som den laddade. Detta tar hänsyn till läckage eftersom det, som jag ständigt påpekar, definitivt alltid finns läckage i den. Samma tryck upprättas även i reservervetterarna för vagnar och lokomotiv, inklusive läckaget.

För att aktivera bromsarna flyttar föraren kranhandtaget till V-läget — bromsning med tjänstetoft. Luft släpps då ut från utjämningsbehållaren genom ett kalibrerat hål, vilket säkerställer en tryckfallstakt på 0,01 — 0,04 MPa per sekund. Processen kontrolleras av föraren genom tryckmätaren på utjämningsbehållaren. Så länge kranhantaget är i V-läget släpps luft ut från utjämningsbehållaren. Utjämningskolven aktiveras, rör sig uppåt och öppnar utsläppsklaffen, vilket sänker trycket i bromsledningen.

För att stoppa luftsläppet från utjämningsbehållaren flyttar föraren kranhantaget till stängningsläget — III eller IV. Luftsläppet från utjämningsbehållaren, och därmed från bromsledningen, stoppas. Detta genomförs som ett steg av tjänstetömning. Om bromsarna är ineffektiva, genomförs ytterligare ett steg, då flyttas förarens kranhandske återigen till V-läget.

Vid normal drift, tjänstebromsning När det gäller bromsning får det maximala tryckfallet i bromsledningen inte överstiga 0,15 MPa. Varför? För det första är det meningslöst att sänka djupare — på grund av volymförhållandet mellan reservtank och bromscylinder (BC) kan det inte byggas upp mer än 0,4 MPa tryck i BC:n på vagnarna. Och ett tryckfall på 0,15 MPa motsvarar just ett tryck på 0,4 MPa i bromscylindrarna. För det andra är det helt enkelt farligt att ha ett djupare tryckfall — vid lågt tryck i bromsledningen ökar tiden för att ladda reservtankarna när bromsen släpps, eftersom de laddas just från bromsledningen. Så sådana åtgärder riskerar att utarma bromsen.

Den nyfikna läsaren kan fråga — hur skiljer sig ställningarna III och IV åt?

I ställning IV blockerar kranens ventil absolut alla öppningar i spegeln. Reduceringen suger inte upp från jämförelsebehållaren, och trycket i den hålls ganska stabilt, eftersom läckorna från JÄR är extremt små. Jämförelsekolven fortsätter att arbeta och kompenserar för läckorna från bromsledningen, och upprätthåller det tryck som har etablerats i jämförelsebehållaren efter den senaste bromsningen. Därför kallas denna ställning "blockering med påfyllning av läckor från bromsledningen".

I ställning III kopplar ventilens ventil samman kammare ovanför och under jämförelsekolven, vilket blockerar jämförelseorganets arbete — trycket i båda kammare faller samtidigt i takt med läckan. Denna läcka får ingen påfyllning från jämförelseorganet. Därför kallas ställning III för "blockering utan påfyllning av läckor från bromsledningen".

Varför finns det två sådana ställningar och vilken blockering använder lokförare? Båda, beroende på situationen och typen av lokomotivets tjänst.

Vid styrning av passagerarbromsar är lokföraren enligt instruktionerna skyldig att ställa kranen i ställning III (blockering utan påfyllning) i följande fall:

• Vid färd under ett förbudssignal
• Vid hantering av EPT efter första steget av reglerande bromsning
• Vid färd nedför en brant backe eller in i en avstängd spår

I alla dessa situationer är det oacceptabelt att bromsarna släpps spontant. Men hur kan det hända? Mycket enkelt – passagerarens luftfördelare fungerar på skillnaden mellan två tryck – i bromsledningen och reservtanken. När trycket i bromsledningen ökar, släpps bromsarna helt.

Låt oss nu föreställa oss att vi har bromsat och placerat spaken i IV-läge, när ventilen matar läckor från bromsledningen. Och under tiden öppnar någon idiot i tamburen avstängningsventilen lite, och stänger den sedan igen – en skojare. Förarens ventil kompenserar för denna läcka, vilket leder till ett ökat tryck i bromsledningen, och den känsliga passagerarens luftfördelare ger en fullständig avsläppning.

På godståg används främst IV-läge – godsvagnens ventil är inte lika känslig för tryckökning i bromsledningen och har en hårdare avsläppning. III-läge används endast vid misstankar om oacceptabla läckor i bromsledningen.

Hur görs avsläppningen av bromsarna? För att släppa helt placeras förarens ventilhandtag i läge I – avsläppning och laddning. Vid detta tillfälle kopplas både bilanseringstanken och bromsledningen direkt till matningsledningen. Fyllningen av balanseringstanken sker genom ett kalibrerat hål, snabbt men i en tillräckligt måttlig takt som möjliggör tryckövervakning med en manometer. Fyllningen av bromsledningen sker genom en bredare kanal, så att trycket där stiger omedelbart till 0,7 – 0,9 MPa (beroende på tågets längd) och hålls så länge handtaget inte sätts i det andra läget. Varför är det så?

Detta görs för att trycka in en stor mängd luft i bromsledningen, snabbt höja trycket där, vilket säkerställer att avsläppningsvågen garanterat når den sista vagnen. Denna effekt kallas impulsöverladning. Den möjliggör både snabbare avsläppning och säkrare laddning av reservtankarna genom hela tåget.

Fyllningen av utjämningsbehållaren med angiven hastighet gör det möjligt att kontrollera bromsreleaseprocessen. När trycket i den når laddningstrycket (för passagerartåg) eller något högre, beroende på tågets längd (för godståg), ska lokförarens spak placeras i läge II. Stabiliseraren eliminerar överladdning av utjämningsbehållaren, och utjämningskolven ser till att trycket i bromsledningen snabbt blir lika med trycket i utjämningsbehållaren. Så här ser processen för full bromsrelease till laddningstrycket ut från lokförarens perspektiv.

Stegvis release, vid styrning av ett EPV eller på godståg i bergläge, utförs genom att placera spaken i läge II, följt av att den förflyttas till överläget.

Hur styrs den elektriska pneumatiska bromsen? EPV styrs från samma spak som lokföraren använder, nämligen den 395:e som är utrustad med en EPV-kontroller. I denna "burk", som är monterad på axeln av spaken, finns kontakter som via styrsystemet kontrollerar tillförseln av positiv eller negativ potential till EPV-kabeln i förhållande till rälsen, samt tar bort denna potential för bromsrelease.

När EPV är aktiverad sker bromsning genom att lokförarens spak sätts i läge Va — bromsning med långsam hastighet. Samtidigt fylls bromscylindrarna direkt från el-pneumatiska ventil med en hastighet av 0,1 MPa per sekund. Övervakningen av processen utförs med hjälp av tryckmätaren i bromscylindrarna. Utjämningsbehållaren töms också under processen, men ganska långsamt.

Release av EPV kan göras både stegvis, genom att placera spaken i läge II, och helt, genom att sätta den i läge I och öka trycket i UB med 0,02 MPa över laddningstrycket. Så här ser allt ut ur lokförarens perspektiv.

Hur utförs en nödbromsning? När lokförarens spak sätts i läge VI, öppnar ventilationsventilen ett stort kanal som direkt leder bromsledningen till atmosfären. Trycket faller från laddningstrycket till noll på 3-4 sekunder. Trycket i balansbehållaren minskar också, men långsammare. Under tiden aktiveras nödbromsningsacceleratorerna på luftdistributörerna – varje VPR öppnar bromsledningen till atmosfären. Gnistor flyger från hjulen, hjulen låser sig, trots sandningen som görs under dem…

För varje sådan "bromsning i sjätte läget" väntar en utredning i depån på lokföraren – var hans handlingar motiverade enligt förordningarna i Instruktionen för bromshantering och Reglerna för teknisk drift av rullande material, samt flera lokala instruktioner. För att inte tala om den stress han upplever när han "bromsar i sjätte läget".

Därför, om du går ut på spåren, smyger under den stängande bommen vid en övergång med bilen, kom ihåg att en levande person, lokföraren, till slut bär ansvaret för ditt misstag, dumhet, svaghet och bravado. Och de människor som sedan måste rensa bort rester från axlarna på hjulparen, ta bort avskurna huvuden från drivaxlarna…

Jag vill inte skrämma någon, men det är sant – en sanning skriven med blod och enorm materiell skada. Så tågens bromsar är inte så enkla som man skulle kunna tro.

Resultat

Jag kommer inte att ta upp hjälpbromsens funktion i denna artikel. Av två skäl. För det första är denna artikel övermättad med terminologi och torr ingenjörsvetenskap och knappt passar inom ramarna för populärvetenskap. För det andra – att diskutera KVT:s funktion kräver att man beskriver nyanserna av lokomotivets bromssystem, vilket är ett ämne för en egen diskussion.

Jag hoppas att jag med denna artikel har inspirerat läsarna en viss skrämselhicka… nej, jag skämtar naturligtvis. Utan skämt, tror jag att det har blivit klart att tågens bromssystem är en helhet av inbördes sammankopplade och extremt komplexa enheter, vars konstruktion syftar till att säkerställa snabb och säker hantering av det rullande materielet. Dessutom hoppas jag verkligen att jag har avskräckt någon från att skämta om lokomotivets besättning genom att leka med nödbromsen. Åtminstone någon…

I am often asked in the comments to talk about the "Sapsan". There will be a "Sapsan," and it will be a separate, good, and detailed article with very nuanced details. This electric train gave me a brief but creatively rich period in my life, so I really want to tell about it and will definitely fulfill my promise.

I would like to express my gratitude to the following people and organizations:

1. Roman Birukov (Romych RŽDUZ) for the photo material regarding the EP20 cab
2. The website www.pomogala.ru — for the diagrams taken from their resource
3. Once again to Roma Birukov and Sergey Avdonin for consultations on the subtle aspects of brake operation

Until we meet again, dear friends!

Källa: habr.com