jag ser det först, allmänheten gillade den historiska delen av min berättelse, och därför är det inte synd att fortsätta.

Höghastighetståg som TGV är inte längre beroende av luftbromsning

Idag kommer vi att prata om modernitet, nämligen vilka metoder för att skapa bromssystem för rullande materiel som används under XNUMX-talet, som bokstavligen går in i sitt tredje decennium på bara en månad.

1. Klassificering av bromsar för rullande materiel

Baserat på den fysiska principen att skapa bromskraft kan alla järnvägsbromsar delas in i två huvudtyper: friktion, med hjälp av friktionskraft, och dynamisk, med hjälp av en drivenhet för att skapa ett bromsmoment.

Friktionsbromsar inkluderar skobromsar av alla utföranden, inklusive skivbromsar, samt magnetskena broms, som används i höghastighetstransporter på långa avstånd, främst i Västeuropa. På spår 1520 användes denna typ av broms uteslutande på det elektriska tåget ER200. När det gäller samma Sapsan vägrade ryska järnvägar att använda en magnetisk rälsbroms på den, även om prototypen av detta elektriska tåg, den tyska ICE3, är utrustad med en sådan broms.

ICE3 tågboggi med magnetskena broms

Sapsan tågvagn

Till dynamisk, eller rättare sagt elektrodynamiska bromsar inkluderar alla bromsar, vars verkan är baserad på överföring av dragmotorer till generatorläge (regenerativ и reostatbroms), samt bromsning opposition

Med regenerativa och reostatiska bromsar är allt relativt klart - motorerna växlas till generatorläge på ett eller annat sätt, och vid återhämtning släpper de ut energi i kontaktnätet, och i fallet med en reostat är den genererade energin bränns på speciella motstånd. Båda bromsarna används både på tåg med lokomotiv och på rullande materiel med flera enheter, där den elektrodynamiska bromsen är den huvudsakliga färdbromsen, på grund av det stora antalet dragmotorer fördelade över hela tåget. Den enda nackdelen med elektrodynamisk bromsning (EDB) är omöjligheten att bromsa till helt stopp. När effektiviteten hos EDT minskar ersätts den automatiskt av en pneumatisk friktionsbroms.

När det gäller motbromsning ger den bromsning till ett helt stopp, eftersom den består i att backa dragmotorn under rörelse. Detta läge är dock i de flesta fall ett nödläge - dess normala användning är fylld med skador på drivenheten. Om vi ​​till exempel tar en kommutatormotor, då när polariteten hos spänningen som tillförs den ändras, subtraheras inte back-EMF som uppstår i den roterande motorn från matningsspänningen utan adderas till den - hjulen både roterade och rotera i samma riktning som i dragläge! Detta leder till en lavinliknande ökning av strömmen och det bästa som kan hända är att de elektriska skyddsanordningarna fungerar.

Av denna anledning vidtas alla åtgärder på lok och elektriska tåg för att förhindra att motorer backar under rörelse. Backhandtaget låses mekaniskt när förarreglaget är i körläge. Och på samma Sapsan- och Lastochka-fordon kommer en omedelbar nödbromsning att leda till omedelbar nödbromsning om man vrider backreglaget i en hastighet över 5 km/h.

Vissa inhemska lok, till exempel elloket VL65, använder dock backbromsning som standardläge vid låga hastigheter.

Backbromsning är ett standardbromsläge som tillhandahålls av kontrollsystemet på elloket VL65

Det måste sägas att trots den höga effektiviteten av elektrodynamisk bromsning är alla tåg, jag betonar, alltid utrustade med en automatisk pneumatisk broms, det vill säga aktiveras genom att släppa ut luft från bromsledningen. Både i Ryssland och i hela världen står gamla goda friktionsbromsar över trafiksäkerheten.

Enligt deras funktionella syfte är bromsar av friktionstyp indelade i

1. Parkering, manuell eller automatisk
2. Tåg - pneumatiska (PT) eller elektropneumatiska (EPT) bromsar, installerade på varje enhet av rullande materiel på tåget och styrs centralt från förarhytten
3. Lokomotiv - pneumatiska direktverkande bromsar designade för att bromsa ett lok utan att sakta ner tåget. De hanteras separat från tågen.

2. Parkeringsbroms

Den manuella bromsen med en mekanisk drivning har inte försvunnit från den rullande materielen; den är installerad på både lok och bilar - den ändrade precis sin specialitet, nämligen den förvandlades till en parkeringsbroms, vilket gör det möjligt att förhindra spontan rörelse av rullningen lager i händelse av luft läcker ut från dess pneumatiska system. Det röda hjulet, som liknar ett fartygshjul, är en handbromsdrift, en av dess varianter.

Handbromsratt i kabinen på elloket VL60pk

Handbroms i vestibulen på en personbil

Handbroms på en modern godsvagn

Handbromsen, med hjälp av en mekanisk drivning, pressar samma klossar mot hjulen som används vid normal inbromsning.

På modern rullande materiel, i synnerhet på de elektriska tågen EVS1/EVS2 "Sapsan", ES1 "Lastochka", samt på elloket EP20, är ​​parkeringsbromsen automatisk och beläggen pressas mot bromsskivan. fjäderenergiackumulatorer. Några av tångmekanismerna som pressar beläggen mot bromsskivorna är utrustade med kraftfulla fjädrar, så kraftfulla att frigöringen utförs av en pneumatisk drivning med ett tryck på 0,5 MPa. Den pneumatiska drivningen motverkar i detta fall fjädrarna som trycker på dynorna. Denna parkeringsbroms styrs av knappar på förarkonsolen.

Knappar för att styra parkeringsfjäderbromsen (SPT) på det elektriska tåget ES1 "Lastochka"

Designen på denna broms liknar den som används på kraftfulla lastbilar. Men som huvudbroms på tåg, ett sådant system helt olämplig, och varför, kommer jag att förklara i detalj efter berättelsen om driften av tågluftbromsar.

3. Pneumatiska bromsar av lastbilstyp

Varje godsvagn är utrustad med följande uppsättning bromsutrustning

Bromsutrustning för en godsvagn: 1 - bromsanslutningsslang; 2 - ändventil; 3 - stoppventil; 5 - dammsamlare; 6, 7, 9 — luftfördelarmodulernas skick. nr 483; 8 - frånkopplingsventil; VR - luftfördelare; TM - bromsledning; ZR - reservtank; TC - bromscylinder; AR - last autoläge


Bromslinje (TM) - ett rör med en diameter på 1,25" som löper längs hela bilen, i ändarna är det försett med ändventiler, för att koppla bort bromsledningen vid frånkoppling av bilen innan de flexibla anslutningsslangarna kopplas bort. I bromsledningen, i normalt läge, den sk зарядное trycket är 0,50 - 0,54 MPa, så att koppla bort slangarna utan att stänga av ändventilerna är en tveksam uppgift, som bokstavligen kan beröva dig ditt huvud.

Lufttillförseln som direkt tillförs bromscylindrarna lagras i reservtank (ZR), vars volym i de flesta fall är 78 liter. Trycket i reservbehållaren är exakt lika med trycket i bromsledningen. Men nej, det är inte 0,50 - 0,54 MPa. Faktum är att ett sådant tryck kommer att vara i bromsledningen på loket. Och ju längre bort från loket, desto lägre är trycket i bromsledningen, eftersom det oundvikligen har läckor som leder till luftläckor. Så trycket i bromsledningen på den sista vagnen på tåget blir något mindre än den som laddar.

Bromscylinder, och på de flesta bilar finns det bara en, när den fylls från en reservtank trycker den genom en bromsspaksväxellåda alla kuddar på bilen mot hjulen. Bromscylinderns volym är cirka 8 liter, så under full bromsning etableras ett tryck på högst 0,4 MPa i den. Trycket i reservtanken minskar också till samma värde.

Den huvudsakliga "aktören" i detta system är luftfördelare. Denna enhet reagerar på tryckförändringar i bromsledningen och utför en eller annan operation beroende på riktningen och förändringshastigheten för detta tryck.

När trycket i bromsledningen minskar sker inbromsning. Men inte med någon tryckminskning - tryckminskningen måste ske med en viss hastighet, kallad färdbromshastighet. Denna takt är säkerställd förarens kran i lokhytten och sträcker sig från 0,01 till 0,04 MPa per sekund. När trycket minskar i långsammare takt sker ingen inbromsning. Detta görs för att bromsarna inte ska fungera i händelse av standardläckor från bromsledningen, och inte heller fungerar när överladdningstrycket elimineras, vilket vi kommer att prata om senare.

När luftfördelaren aktiveras för bromsning utför den en extra urladdning av bromsledningen med en servicehastighet på 0,05 MPa. Detta görs för att säkerställa en stadig minskning av trycket längs hela tågets längd. Om ytterligare avspänning inte görs, kanske de sista vagnarna i ett långt tåg inte bromsas ner alls. Ytterligare urladdning av bromsledningen utförs alla moderna luftdistributörer, inklusive passagerare.

När bromsningen är aktiverad kopplar luftfördelaren bort reservbehållaren från bromsledningen och ansluter den till bromscylindern. Bromscylindern fylls. Det inträffar exakt så länge som tryckfallet i bromsledningen fortsätter. När tryckminskningen i bromsvätskan upphör, upphör påfyllningen av bromscylindern. Regimen kommer återtak. Trycket inbyggt i bromscylindern beror på två faktorer:

1. bromsledningens urladdningsdjup, det vill säga storleken på tryckfallet i den i förhållande till laddningen
2. luftfördelarens driftläge

Lastluftfördelaren har tre driftlägen: laddad (L), medium (C) och tom (E). Dessa lägen skiljer sig åt i det maximala tryck som uppnås i bromscylindrarna. Växling mellan lägen görs manuellt genom att vrida på ett speciallägeshandtag.

För att sammanfatta, beroendet av trycket i bromscylindern på utloppsdjupet för bromsledningen med en 483-luftfördelare i olika lägen ser ut så här

Nackdelen med att använda en lägesomkopplare är att bilföraren måste gå längs med hela tåget, klättra under varje vagn och växla lägesomkopplaren till önskat läge. Enligt rykten som kommer från operationen görs detta inte alltid. Överdriven fyllning av bromscylindrarna på en tom bil är fylld med sladd, minskad bromseffektivitet och skador på hjuluppsättningar. För att övervinna denna situation på godsvagnar, en så kallad sk automatiskt läge (AR), som, mekaniskt bestämmer bilens massa, smidigt reglerar det maximala trycket i bromscylindern. Om bilen är utrustad med ett autoläge är lägesomkopplaren på VR inställd på "laddat" läge.

Bromsning utförs vanligtvis i etapper. Minsta nivå av bromsledningsurladdning för BP483 kommer att vara 0,06 - 0,08 MPa. I detta fall etableras ett tryck på 0,1 MPa i bromscylindrarna. I detta fall placerar föraren ventilen i överlappsläget, där trycket som ställs in efter bromsning bibehålls i bromsledningen. Om bromseffektiviteten från ett steg är otillräcklig, utförs nästa steg. I det här fallet bryr sig luftfördelaren inte i vilken takt urladdningen sker - när trycket minskar i alla fall fylls bromscylindrarna i proportion till mängden tryckminskning.

Helt bromssläpp (fullständig tömning av bromscylindrarna på hela tåget) görs genom att trycket i bromsledningen höjs över laddtrycket. På godståg ökar dessutom trycket i TM:en avsevärt över det laddande, så att vågen av ökat tryck når de allra sista bilarna. Att helt lossa bromsarna på ett godståg är en lång process och kan ta upp till en minut.

BP483 har två semesterlägen: platt och berg. I platt läge, när trycket i bromsledningen ökar, sker en fullständig, steglös lossning. I bergsläge är det möjligt att lossa bromsarna i etapper, vilket gör att bromscylindrarna inte töms helt. Detta läge används när du kör längs en komplex profil med stora sluttningar.

Luftfördelaren 483 är i allmänhet en mycket intressant anordning. En detaljerad analys av dess struktur och funktion är ett ämne för en separat stor artikel. Här tittade vi på de allmänna principerna för driften av lastbromsen.

3. Luftbromsar av passagerartyp

Bromsutrustning för en personbil: 1 - anslutningsslang; 2 - ändventil; 3, 5 — anslutningslådor för den elektropneumatiska bromsledningen; 4 - stoppventil; 6 — rör med elektropneumatisk bromsledning; 7 — isolerad upphängning av anslutningshylsan; 8 - dammsamlare; 9 — utlopp till luftfördelaren; 10 - frånkopplingsventil; 11 — arbetskammare för den elektriska luftfördelaren; TM - bromsledning; VR - luftfördelare; EVR - elektrisk luftfördelare; TC - bromscylinder; ZR - reservtank

En stor mängd utrustning fångar omedelbart ditt öga, till att börja med att det redan finns tre stoppventiler (en i varje vestibul och en i konduktörsfacket), slutar med att inhemska personbilar är utrustade med både pneumatiska och elektropneumatisk broms (EPT).

En uppmärksam läsare kommer omedelbart att notera den största nackdelen med pneumatisk bromskontroll - den slutliga utbredningshastigheten för bromsvågen, ovan begränsad av ljudets hastighet. I praktiken är denna hastighet lägre och uppgår till 280 m/s vid färdbromsning och 300 m/s vid nödbromsning. Dessutom beror denna hastighet starkt på lufttemperaturen och på vintern är den till exempel lägre. Därför är den eviga följeslagaren för pneumatiska bromsar ojämnheten i deras sammansättning.

Ojämn drift leder till två saker - förekomsten av betydande longitudinella reaktioner i tåget, såväl som en ökning av bromssträckan. Den första är inte så typisk för passagerartåg, även om behållare med te och andra drycker som studsar på bordet i kupén inte kommer att glädja någon. Att öka bromssträckan är ett allvarligt problem, särskilt i passagerartrafiken.

Dessutom är den inhemska passagerarluftdistributören som den gamla standarden. nr 292, och nyskicket. nr 242 (av vilka det förresten finns fler och fler av dem i flottan av personbilar), båda dessa enheter är direkta ättlingar till samma Westinghouse trippelventil, och de fungerar på skillnaden mellan två tryck - i bromsledningen och reservbehållaren. De skiljer sig från en trippelventil genom närvaron av ett överlappningsläge, det vill säga möjligheten till stegvis bromsning; närvaron av ytterligare utsläpp av bromsledningen under bromsning; förekomsten av en nödbromsaccelerator i designen. Dessa luftfördelare ger inte stegvis frigöring - de ger omedelbart fullständig frigöring så snart trycket i bromsledningen överstiger trycket i reservbehållaren som etablerats där efter bromsning. Och den stegvisa frigöringen är mycket användbar när du justerar bromsningen för ett exakt stopp vid landningsplattformen.

Båda problemen - ojämn drift av bromsarna och avsaknaden av stegfrigöring, på 1520 mm spåret löses genom att installera en elektriskt styrd luftfördelare på bilarna - elektrisk luftfördelare (EVR), arb. nr 305.

Domestic EPT - elektropneumatisk broms - direktverkande, icke-automatisk. På passagerartåg med lokomotiv fungerar EPT på en tvåtrådskrets.

Blockschema för en tvåtråds EPT: 1 - kontrollkontroll på förarens kran; 2 - batteri; 3 - statisk effektomvandlare; 4 — Panel av kontrollampor; 5 — kontrollenhet; 6 — plint; 7 — anslutningshuvuden på ärmarna; 8 — isolerad suspension; 9 - halvledarventil; 10 - frigör elektromagnetisk ventil; 11 - bromsmagnetventil.

Det finns två trådar utdragna längs hela tåget: nr 1 och nr 2 i figuren. På bakvagnen är dessa ledningar elektriskt anslutna till varandra och en växelström med en frekvens på 625 Hz passerar genom den resulterande slingan. Detta görs för att övervaka EPT-kontrollledningens integritet. Om tråden går sönder, bryts växelströmskretsen, föraren får en signal i form av att varningslampan "O" (semester) slocknar i hytten.

Styrningen utförs med likström med olika polaritet. I det här fallet är tråden med noll potential skenorna. När en positiv (relativt skenorna) spänning appliceras på EPT-tråden, aktiveras båda elektromagnetiska ventilerna installerade i den elektriska luftfördelaren: utlösningsventilen (OV) och bromsventilen (TV). Den första av dem isolerar arbetskammaren (WC) för den elektriska luftfördelaren från atmosfären, den andra fyller den från en reservtank. Därefter kommer tryckomkopplaren som är installerad i EVR in i bilden, som arbetar på tryckskillnaden i arbetskammaren och bromscylindern. När trycket i RC överstiger trycket i TC, fylls den senare med luft från reservtanken, upp till det tryck som ackumulerats i arbetskammaren.

När en negativ potential appliceras på tråden stängs bromsventilen av, eftersom strömmen till den avbryts av dioden. Endast utlösningsventilen, som upprätthåller trycket i arbetskammaren, förblir aktiv. Så förverkligas takets läge.

När spänningen tas bort tappar utlösningsventilen kraft och öppnar arbetskammaren till atmosfären. När trycket i arbetskammaren minskar släpper tryckbrytaren ut luft från bromscylindrarna. Om förarventilen efter en kort semester sätts tillbaka i avstängt läge, kommer tryckfallet i arbetskammaren att stanna och luftutsläppet från bromscylindern stoppas också. På så sätt uppnås möjligheten till stegvis bromslossning.

Vad händer om tråden går sönder? Det stämmer – EPT kommer att släppas. Därför är denna broms (på inhemsk rullande materiel) inte automatisk. Om EPT misslyckas har föraren möjlighet att byta till pneumatisk bromsstyrning.

EPT kännetecknas av samtidig fyllning av bromscylindrar och deras tömning genom hela tåget. Påfyllnings- och tömningshastigheten är ganska hög - 0,1 MPa per sekund. EPT är en outtömlig broms, eftersom den konventionella luftfördelaren under dess drift är i frigöringsläge och matar reservbehållare från bromsledningen, som i sin tur matas av förarens kran på loket från huvudbehållaren. Därför kan EPT bromsas vid vilken frekvens som helst som krävs för driftstyrning av bromsarna. Möjligheten till stegfrigöring gör att du kan kontrollera tågets hastighet mycket exakt och smidigt.

Den pneumatiska styrningen av bromsarna på ett passagerartåg skiljer sig inte mycket från godsbromsen. Det är skillnad på styrmetoder, till exempel lossas luftbromsen till laddningstrycket, utan att överskatta det. I allmänhet är överdriven överskattning av trycket i bromsledningen på ett passagerartåg full av problem, därför, när EPT är helt släppt, ökas trycket i bromsledningen med maximalt 0,02 MPa över värdet för den inställda laddningen tryck.

Minsta utsläppsdjup av tungmetall vid bromsning på passagerarbromsen är 0,04 - 0,05 MPa, medan ett tryck på 0,1 - 0,15 MPa skapas i bromscylindrarna. Det maximala trycket i en personbils bromscylinder begränsas av volymen på reservtanken och överstiger vanligtvis inte 0,4 MPa.

Slutsats

Nu ska jag vända mig till några kommentatorer som är förvånade (och enligt min mening till och med upprörda, men jag kan inte säga det) över tågbromsens komplexitet. Kommentarerna föreslår att man använder en bilkrets med energilagringsbatterier. Naturligtvis, från en soffa eller en datorstol på kontoret, genom ett webbläsarfönster, är många problem mer synliga och deras lösningar är mer uppenbara, men låt mig notera att de flesta tekniska beslut som tas i den verkliga världen har en tydlig motivering.

Som redan nämnts är huvudproblemet med en pneumatisk broms på ett tåg den slutliga rörelsehastigheten för tryckfallet längs ett långt (upp till 1,5 km i ett tåg på 100 bilar) bromsledningsrör - bromsvågen. För att accelerera denna bromsvåg krävs ytterligare urladdning av luftfördelaren. Det kommer inte att finnas någon luftfördelare, och det kommer inte att ske ytterligare utsläpp. Det vill säga, bromsar på energiackumulatorer kommer uppenbarligen att vara märkbart sämre när det gäller enhetlighet i driften, vilket tar oss tillbaka till Westinghouses tider. Ett godståg är inte en lastbil, det finns olika skalor och därför olika principer för att styra bromsarna. Jag är säker på att detta inte bara är så, och det är inte av en slump att riktningen för världsbromsvetenskapen har följt den väg som ledde oss till den här typen av konstruktion. Punkt.

Den här artikeln är ett slags genomgång av bromssystem som finns på modern rullande materiel. Vidare, i andra artiklar i den här serien, kommer jag att uppehålla mig mer i detalj vid var och en av dem. Vi kommer att lära oss vilka enheter som används för att styra bromsarna och hur luftfördelarna är utformade. Låt oss ta en närmare titt på frågorna om regenerativ och reostatisk bromsning. Och naturligtvis, låt oss överväga bromsarna på höghastighetsfordon. Vi ses igen och tack för din uppmärksamhet!

PS: Vänner! Jag skulle vilja framföra ett särskilt tack för mängden personliga meddelanden som indikerar fel och stavfel i artikeln. Ja, jag är en syndare som inte är vän med det ryska språket och blir förvirrad på tangenterna. Jag försökte korrigera dina kommentarer.

Källa: will.com