görüyorum ilkhalk hikayemin tarihi kısmını beğendi ve bu nedenle devam etmek günah değil.

TGV gibi yüksek hızlı trenler artık havalı frenlemeye dayanmıyor

Bugün modernite hakkında, yani sadece bir ay içinde kelimenin tam anlamıyla üçüncü on yılına giren XNUMX. yüzyılda demiryolu taşıtları için fren sistemleri oluşturmaya yönelik hangi yaklaşımların kullanıldığı hakkında konuşacağız.

1. Demiryolu taşıtlarının frenlerinin sınıflandırılması

Fren kuvveti oluşturmanın fiziksel prensibine dayanarak, tüm demiryolu frenleri iki ana türe ayrılabilir: sürtünmeSürtünme kuvvetini kullanarak ve dinamikfrenleme torku oluşturmak için bir çekiş tahriki kullanmak.

Sürtünme frenleri, disk frenler dahil tüm tasarımlardaki pabuçlu frenlerin yanı sıra manyetik ray freniÖzellikle Batı Avrupa'da yüksek hızlı uzun mesafe taşımacılığında kullanılmaktadır. 1520 hattında bu tür fren yalnızca ER200 elektrikli trende kullanıldı. Aynı Sapsan'a gelince, Rus Demiryolları manyetik ray freni kullanmayı reddetti, ancak bu elektrikli trenin prototipi Alman ICE3 böyle bir frenle donatılmıştı.

ICE3 manyetik ray frenli tren bojisi

Sapsan tren arabası

Dinamik olmak ya da daha doğrusu elektrodinamik frenler eylemi çekiş motorlarının jeneratör moduna aktarılmasına dayanan tüm frenleri içerir (yenileyici и reostat freni) ve ayrıca frenleme muhalefet

Rejeneratif ve reostatik frenlerde her şey nispeten açıktır - motorlar bir şekilde jeneratör moduna geçirilir ve geri kazanım durumunda, kontak ağına enerji salarlar ve reostat durumunda üretilen enerji özel dirençlerde yandı. Her iki fren de, tren boyunca dağıtılan çok sayıda cer motoru nedeniyle, hem lokomotif çekişli trenlerde hem de elektrodinamik frenin ana servis freni olduğu çok üniteli demiryolu taşıtlarında kullanılır. Elektrodinamik frenlemenin (EDB) tek dezavantajı, tamamen durmaya kadar frenlemenin imkansız olmasıdır. EDT'nin verimliliği azaldığında otomatik olarak pnömatik sürtünme freni ile değiştirilir.

Karşı frenlemeye gelince, hareket halindeyken çekiş motorunun ters çevrilmesini içerdiğinden, tamamen durana kadar frenleme sağlar. Bununla birlikte, bu mod çoğu durumda bir acil durum modudur - normal kullanımı çekiş tahrikinin hasar görmesi ile doludur. Örneğin bir komütatör motoru alırsak, ona sağlanan voltajın polaritesi değiştiğinde, dönen motorda ortaya çıkan geri EMF, besleme voltajından çıkarılmaz, ancak ona eklenir - tekerlekler hem döndürülür hem de ona eklenir. Çekiş modundakiyle aynı yönde dönün! Bu, akımda çığ benzeri bir artışa yol açar ve olabilecek en iyi şey, elektrikli koruma cihazlarının çalışmasıdır.

Bu nedenle lokomotiflerde ve elektrikli trenlerde hareket halindeyken motorların ters dönmesini önlemek için her türlü önlem alınır. Sürücü kumandası çalışma konumlarındayken yön değiştirme kolu mekanik olarak kilitlenir. Aynı Sapsan ve Lastochka araçlarında, geri vites düğmesinin 5 km/saatin üzerindeki hızlarda çevrilmesi, acil frenleme yapılmasını sağlayacaktır.

Bununla birlikte, VL65 elektrikli lokomotif gibi bazı yerli lokomotifler, düşük hızlarda standart mod olarak ters frenlemeyi kullanır.

Ters frenleme, VL65 elektrikli lokomotifteki kontrol sistemi tarafından sağlanan standart bir frenleme modudur

Elektrodinamik frenlemenin yüksek verimliliğine rağmen, vurguladığım herhangi bir trenin her zaman otomatik bir pnömatik frenle donatıldığı, yani fren hattından hava tahliye edilerek etkinleştirildiği söylenmelidir. Hem Rusya'da hem de tüm dünyada, eski güzel sürtünme pabuçlu frenler trafik güvenliğini koruyor.

Fonksiyonel amaçlarına göre sürtünmeli tip frenler ikiye ayrılır:

1. Park etme, manuel veya otomatik
2. Tren - trendeki demiryolu taşıtlarının her birimine monte edilen ve sürücü kabininden merkezi olarak kontrol edilen pnömatik (PT) veya elektro-pnömatik (EPT) frenler
3. Lokomotif - treni yavaşlatmadan lokomotifi yavaşlatmak için tasarlanmış pnömatik doğrudan etkili frenler. Trenlerden ayrı olarak yönetilirler.

2. Park freni

Mekanik tahrikli manuel fren, demiryolu taşıtlarından kaybolmadı; hem lokomotiflere hem de arabalara monte edildi - sadece uzmanlığını değiştirdi, yani yuvarlanma hareketinin kendiliğinden hareket etmesini önlemeyi mümkün kılan bir park frenine dönüştü Pnömatik sisteminden hava kaçması durumunda stok. Gemi tekerleğine benzeyen kırmızı tekerlek, onun varyantlarından biri olan el freni tahrikidir.

VL60pk elektrikli lokomotifin kabinindeki el freni direksiyonu

Bir binek otomobilin girişinde el freni

Modern bir yük vagonunda el freni

Mekanik bir tahrik kullanan el freni, normal frenleme sırasında kullanılan aynı pedleri tekerleklere doğru bastırır.

Modern demiryolu taşıtlarında, özellikle EVS1/EVS2 "Sapsan", ES1 "Lastochka" elektrikli trenlerinde ve ayrıca elektrikli lokomotif EP20'de park freni otomatiktir ve pedler fren diskine doğru bastırılır. yaylı enerji akümülatörleri. Balataları fren disklerine bastıran kıskaç mekanizmalarından bazıları güçlü yaylarla donatılmıştır, o kadar güçlüdür ki serbest bırakma işlemi 0,5 MPa basınçtaki bir pnömatik tahrik tarafından gerçekleştirilir. Bu durumda pnömatik tahrik, pedlere baskı yapan yaylara karşı etki yapar. Bu park freni, sürücü konsolundaki düğmelerle kontrol edilir.

ES1 “Lastochka” elektrikli trenindeki yaylı park frenini (SPT) kontrol etmek için düğmeler

Bu frenin tasarımı güçlü kamyonlarda kullanılana benzer. Ancak trenlerde ana fren olarak böyle bir sistem tamamen uygunsuzve nedenini tren havalı frenlerinin çalışma hikayesinden sonra detaylı olarak anlatacağım.

3. Kamyon tipi pnömatik frenler

Her yük vagonu aşağıdaki fren ekipmanı seti ile donatılmıştır

Bir yük vagonunun fren ekipmanı: 1 - fren bağlantı hortumu; 2 - uç valfi; 3 - durdurma vanası; 5 - toz toplayıcı; 6, 7, 9 — hava dağıtıcı modüllerinin durumu. 483 numara; 8 - vanayı ayırın; VR - hava dağıtıcısı; TM - fren hattı; ZR - yedek tank; TC - fren silindiri; AR - kargo otomatik modu


Fren hattı (TM) - uçlarında donatıldığı, tüm araba boyunca uzanan 1,25" çapında bir boru uç vanalar, esnek bağlantı hortumlarını ayırmadan önce aracın bağlantısını ayırırken fren hattının bağlantısını kesmek için. Fren hattında normal modda sözde зарядное basınç 0,50 - 0,54 MPa'dır, bu nedenle uç vanaları kapatmadan hortumların bağlantısını kesmek şüpheli bir iştir ve sizi kelimenin tam anlamıyla kafanızdan mahrum bırakabilir.

Doğrudan fren silindirlerine sağlanan hava beslemesi, yedek tank (ZR), çoğu durumda hacmi 78 litredir. Yedek rezervuardaki basınç, fren hattındaki basınca tam olarak eşittir. Ama hayır, 0,50 - 0,54 MPa değil. Gerçek şu ki, böyle bir basınç lokomotifin fren hattında olacaktır. Ve lokomotiften uzaklaştıkça fren hattındaki basınç da o kadar düşük olur, çünkü kaçınılmaz olarak hava sızıntılarına yol açan sızıntılar olur. Yani trendeki son vagonun fren hattındaki basınç, şarj olan vagonunkinden biraz daha az olacaktır.

Fren silindirive çoğu arabada yalnızca bir tane bulunur; yedek bir depodan doldurulduğunda, bir fren kolu şanzımanı aracılığıyla araçtaki tüm balataları tekerleklere doğru bastırır. Fren silindirinin hacmi yaklaşık 8 litredir, bu nedenle tam frenleme sırasında içinde 0,4 MPa'dan fazla olmayan bir basınç oluşturulur. Yedek tanktaki basınç da aynı değere düşer.

Bu sistemin ana “aktörü” hava distribütörü. Bu cihaz, fren hattındaki basınç değişikliklerine tepki vererek, bu basıncın değişim yönüne ve hızına bağlı olarak şu veya bu işlemi gerçekleştirir.

Fren hattındaki basınç azaldığında frenleme gerçekleşir. Ancak basınçta herhangi bir düşüşle değil; basınçtaki azalmanın belirli bir oranda gerçekleşmesi gerekir. servis frenleme oranı. Bu hız garantilidir sürücü vinci lokomotif kabininde ve saniyede 0,01 ila 0,04 MPa arasında değişir. Basınç daha yavaş bir oranda azaldığında frenleme gerçekleşmez. Bu, fren hattından standart sızıntı olması durumunda frenlerin çalışmaması ve ayrıca daha sonra konuşacağımız aşırı şarj basıncı ortadan kaldırıldığında da çalışmaması için yapılır.

Hava dağıtıcısı frenleme için etkinleştirildiğinde, 0,05 MPa'lık bir servis hızında fren hattını ek olarak boşaltır. Bu, trenin tüm uzunluğu boyunca basınçta istikrarlı bir düşüş sağlamak için yapılır. İlave yumuşama sağlanmazsa uzun bir trenin son vagonları hiç yavaşlamayabilir. Fren hattının ek tahliyesi gerçekleştirilir tüm yolcu olanlar da dahil olmak üzere modern hava distribütörleri.

Frenleme etkinleştirildiğinde, hava dağıtıcısı yedek depoyu fren hattından ayırır ve fren silindirine bağlar. Fren silindiri doluyor. Tam olarak fren hattındaki basınç düşüşü devam ettiği sürece meydana gelir. Fren hidroliğindeki basınç düşüşü durduğunda, fren silindirinin doldurulması da durur. Rejim geliyor yeniden çatı. Fren silindirindeki basınç iki faktöre bağlıdır:

1. fren hattının deşarj derinliği, yani şarj işlemine göre içindeki basınç düşüşünün büyüklüğü
2. hava dağıtıcısı çalışma modu

Kargo hava dağıtıcısının üç çalışma modu vardır: yüklü (L), orta (C) ve boş (E). Bu modlar, fren silindirlerine kazanılan maksimum basınç açısından farklılık gösterir. Modlar arasında geçiş, özel mod kolunun döndürülmesiyle manuel olarak yapılır.

Özetlemek gerekirse, fren silindirindeki basıncın, çeşitli modlarda 483 hava dağıtıcısı ile fren hattının boşaltma derinliğine bağımlılığı şöyle görünür:

Mod anahtarı kullanmanın dezavantajı, kabin operatörünün tüm tren boyunca yürümesi, her kabinin altına tırmanması ve mod anahtarını istenen konuma getirmesi gerekmesidir. Operasyondan gelen söylentilere göre bu her zaman yapılmıyor. Boş bir arabada fren silindirlerinin aşırı doldurulması savrulmaya, frenleme verimliliğinin azalmasına ve tekerlek takımlarının hasar görmesine neden olur. Yük vagonlarında bu durumun üstesinden gelmek için sözde otomatik mod (AR), aracın kütlesini mekanik olarak belirleyerek fren silindirindeki maksimum basıncı sorunsuz bir şekilde düzenler. Araçta otomatik mod varsa, VR'deki mod anahtarı "yüklü" konuma ayarlanır.

Frenleme genellikle aşamalı olarak gerçekleştirilir. BP483 için minimum fren hattı deşarjı seviyesi 0,06 - 0,08 MPa olacaktır. Bu durumda fren silindirlerinde 0,1 MPa'lık bir basınç oluşturulur. Bu durumda sürücü, valfi, frenleme sonrasında ayarlanan basıncın fren hattında muhafaza edildiği örtüşme konumuna yerleştirir. Bir kademenin frenleme verimi yetersizse bir sonraki kademeye geçilir. Bu durumda hava dağıtıcısı tahliyenin hangi hızda gerçekleştiğini umursamaz - basınç herhangi bir oranda düştüğünde, fren silindirleri basınç düşüş miktarıyla orantılı olarak dolar.

Freni tamamen serbest bırakma (tüm trendeki fren silindirlerinin tamamen boşaltılması), fren hattındaki basıncın şarj basıncının üzerine çıkarılmasıyla gerçekleştirilir. Üstelik yük trenlerinde TM'deki basınç, şarj olanın üzerine önemli ölçüde artırılır, böylece artan basınç dalgası en son vagonlara ulaşır. Bir yük treninde frenlerin tamamen serbest bırakılması uzun bir süreçtir ve bir dakika kadar sürebilir.

BP483'ün iki tatil modu vardır: düz ve dağ. Düz modda, fren hattındaki basınç arttığında tam, kademesiz bir serbest bırakma meydana gelir. Dağ modunda frenleri kademeli olarak serbest bırakmak mümkündür, bu da fren silindirlerinin tamamen boşalmadığı anlamına gelir. Bu mod, geniş eğimli karmaşık bir profil boyunca sürüş yaparken kullanılır.

Hava dağıtıcısı (483) genellikle çok ilginç bir cihazdır. Yapısının ve işleyişinin ayrıntılı bir analizi ayrı bir büyük makalenin konusudur. Burada kargo freninin genel çalışma prensiplerine baktık.

3. Yolcu tipi havalı frenler

Bir binek otomobilin fren ekipmanı: 1 - bağlantı hortumu; 2 - uç valfi; 3, 5 - elektro-pnömatik fren hattı için bağlantı kutuları; 4 - durdurma vanası; 6 - elektro-pnömatik fren kablolu boru; 7 - bağlantı manşonunun yalıtımlı süspansiyonu; 8 - toz toplayıcı; 9 - hava dağıtıcısına çıkış; 10 - vanayı ayırın; 11 - elektrikli hava dağıtıcısının çalışma odası; TM - fren hattı; VR - hava dağıtıcısı; EVR - elektrikli hava dağıtıcısı; TC - fren silindiri; ZR - yedek depo

Halihazırda üç stop vanasının (her girişte bir tane ve iletken bölmesinde bir tane) bulunmasıyla başlayan, yerli binek otomobillerin hem pnömatik hem de donatılmış olmasıyla biten çok sayıda ekipman hemen gözünüze çarpıyor. elektro-pnömatik fren (EPT).

Dikkatli bir okuyucu, pnömatik fren kontrolünün ana dezavantajını hemen fark edecektir - frenleme dalgasının son yayılma hızı, yukarıda ses hızıyla sınırlıdır. Pratikte bu hız daha düşüktür ve servis frenlemesinde 280 m/s, acil frenlemede ise 300 m/s'ye ulaşır. Ayrıca bu hız büyük ölçüde hava sıcaklığına bağlıdır ve örneğin kışın daha düşüktür. Bu nedenle, pnömatik frenlerin ebedi yoldaşı, kompozisyondaki çalışmalarının eşitsizliğidir.

Düzensiz çalışma iki şeye yol açar - trende önemli uzunlamasına reaksiyonların ortaya çıkması ve ayrıca fren mesafesinin artması. Birincisi yolcu trenleri için pek tipik değil, ancak kompartımandaki masanın üzerinde çay ve diğer içeceklerin bulunduğu kapların zıplaması kimseyi memnun etmeyecek. Fren mesafesinin arttırılması özellikle yolcu trafiğinde ciddi bir sorundur.

Ayrıca iç hat yolcu hava distribütörü de eski standarttaki gibidir. 292 numara ve yeni durum. 242 (bu arada, binek araç filosunda giderek daha fazla sayıda var), bu cihazların her ikisi de aynı Westinghouse üçlü valfinin doğrudan soyundan geliyor ve iki basınç arasındaki farkla çalışıyorlar - fren hattında ve yedek rezervuarda. Üst üste binme modunun varlığı, yani kademeli frenleme olasılığı ile üçlü valften ayrılırlar; frenleme sırasında fren hattının ilave deşarjının varlığı; tasarımda acil frenleme hızlandırıcısının varlığı. Bu hava dağıtıcıları kademeli tahliye sağlamazlar - fren hattındaki basınç, frenleme sonrasında orada oluşturulan yedek depodaki basıncı aştığı anda derhal tam tahliye sağlarlar. Ve kademeli serbest bırakma, iniş platformunda doğru bir durma için frenlemeyi ayarlarken çok kullanışlıdır.

Her iki sorun da - 1520 mm'lik pistte frenlerin dengesiz çalışması ve kademeli serbest bırakma eksikliği, arabalara elektrikle kontrol edilen bir hava dağıtıcısı takılarak çözülür - elektrikli hava distribütörü (EVR), arb. 305 numara.

Evsel EPT - elektro-pnömatik fren - doğrudan etkili, otomatik olmayan. Lokomotif çekişli yolcu trenlerinde EPT, iki kablolu bir devre üzerinde çalışır.

İki kablolu EPT'nin blok şeması: 1 - sürücü vincindeki kontrol kontrolörü; 2 - pil; 3 - statik güç dönüştürücü; 4 - kontrol lambaları paneli; 5 - kontrol ünitesi; 6 - terminal bloğu; 7 - manşonlardaki bağlantı kafaları; 8 - izole edilmiş süspansiyon; 9 - yarı iletken valf; 10 - elektromanyetik valfi serbest bırakın; 11 - fren solenoid valfı.

Tüm tren boyunca uzanan iki tel vardır: Şekilde 1 ve 2 numara. Kuyruk arabasında bu teller elektriksel olarak birbirine bağlanır ve ortaya çıkan döngüden 625 Hz frekanslı bir alternatif akım geçirilir. Bu, EPT kontrol hattının bütünlüğünü izlemek için yapılır. Tel koparsa alternatif akım devresi bozulur, sürücü kabin içerisinde “O” (tatil) uyarı lambasının sönmesi şeklinde bir sinyal alır.

Kontrol, farklı polaritedeki doğru akımla gerçekleştirilir. Bu durumda potansiyeli sıfır olan tel raylardır. EPT kablosuna pozitif (raylara göre) voltaj uygulandığında, elektrikli hava dağıtıcısına takılı her iki elektromanyetik valf de etkinleştirilir: tahliye valfi (OV) ve fren valfi (TV). Bunlardan ilki elektrikli hava dağıtıcısının çalışma odasını (WC) atmosferden izole eder, ikincisi ise yedek tanktan doldurur. Daha sonra, EVR'ye takılı basınç şalteri devreye girerek çalışma odası ve fren silindirindeki basınç farkı üzerinde çalışır. RC'deki basınç TC'deki basıncı aştığında, ikincisi yedek tanktan çalışma odasında biriken basınca kadar hava ile doldurulur.

Tele negatif bir potansiyel uygulandığında, fren valfi kapanır, çünkü ona giden akım diyot tarafından kesilir. Yalnızca çalışma odasındaki basıncı koruyan tahliye valfi aktif kalır. Tavanın konumu bu şekilde gerçekleşir.

Gerilim kesildiğinde tahliye valfi gücünü kaybeder ve çalışma odasını atmosfere açar. Çalışma odasındaki basınç azaldığında basınç şalteri fren silindirlerindeki havayı serbest bırakır. Kısa bir tatilden sonra sürücü valfi tekrar kapatma konumuna getirilirse, çalışma odasındaki basınç düşüşü duracak ve fren silindirinden hava çıkışı da duracaktır. Bu sayede frenin kademeli olarak serbest bırakılması olanağı elde edilir.

Tel koparsa ne olur? Bu doğru - EPT yayınlanacak. Bu nedenle bu fren (yurtiçi demiryolu araçlarında) otomatik değildir. EPT başarısız olursa sürücü pnömatik fren kontrolüne geçme olanağına sahip olur.

EPT, fren silindirlerinin aynı anda doldurulması ve tren boyunca boşaltılmasıyla karakterize edilir. Doldurma ve boşaltma hızı oldukça yüksektir - saniyede 0,1 MPa. EPT tükenmez bir frendir, çünkü çalışması sırasında geleneksel hava dağıtıcısı serbest bırakma modundadır ve yedek rezervuarları fren hattından besler, bu da sürücünün lokomotif üzerindeki musluğuyla ana rezervuarlardan beslenir. Bu nedenle EPT, frenlerin operasyonel kontrolü için gereken herhangi bir frekansta frenlenebilir. Adım bırakma olasılığı, trenin hızını çok doğru ve sorunsuz bir şekilde kontrol etmenizi sağlar.

Bir yolcu treninin frenlerinin pnömatik kontrolü, yük freninden pek farklı değildir. Kontrol yöntemlerinde bir fark vardır, örneğin havalı fren, aşırı tahmin edilmeden şarj basıncına kadar serbest bırakılır. Genel olarak, bir yolcu treninin fren hattındaki basıncın aşırı fazla tahmin edilmesi sorunlarla doludur, bu nedenle EPT tamamen serbest bırakıldığında fren hattındaki basınç, ayarlanan şarj değerinin maksimum 0,02 MPa üzerine çıkarılır. basınç.

Yolcu freninde frenleme sırasında ağır metalin minimum boşalma derinliği 0,04 - 0,05 MPa olup, fren silindirlerinde 0,1 - 0,15 MPa basınç oluşturulur. Bir binek otomobilin fren silindirindeki maksimum basınç, yedek deponun hacmiyle sınırlıdır ve genellikle 0,4 MPa'yı aşmaz.

Sonuç

Şimdi tren freninin karmaşıklığına şaşıran (ve bence öfkelenen ama söyleyemem) bazı yorumculara döneceğim. Yorumlar, enerji depolama pillerine sahip bir araba devresi kullanılmasını önermektedir. Elbette ofisteki bir kanepeden veya bilgisayar koltuğundan, bir tarayıcı penceresinden birçok sorun daha görünür ve çözümleri daha açıktır, ancak gerçek dünyada alınan teknik kararların çoğunun açık bir gerekçesi olduğunu da belirteyim.

Daha önce de belirtildiği gibi, bir trendeki pnömatik frenin ana sorunu, uzun (1,5 araçlık bir trende 100 km'ye kadar) fren hattı borusu - fren dalgası boyunca basınç düşüşünün nihai hareketidir. Bu frenleme dalgasını hızlandırmak için hava dağıtıcısının ilave boşaltma yapması gerekir. Hava dağıtıcısı olmayacak ve ilave tahliye yapılmayacaktır. Yani, enerji akümülatörlerindeki frenler, çalışma tekdüzeliği açısından açıkça gözle görülür şekilde daha kötü olacak ve bizi Westinghouse zamanlarına geri götürecek. Yük treni bir kamyon değildir; farklı ölçekler ve dolayısıyla frenleri kontrol etmek için farklı prensipler vardır. Eminim ki bu sadece böyle değildir ve dünya frenleme biliminin yönünün bizi bu tür yapılara yönlendiren yolu izlemesi tesadüf değildir. Nokta.

Bu makale, modern demiryolu taşıtlarında mevcut olan fren sistemlerinin bir tür incelemesidir. Ayrıca bu serideki diğer yazılarda her biri üzerinde daha ayrıntılı olarak duracağım. Frenleri kontrol etmek için hangi cihazların kullanıldığını ve hava dağıtıcılarının nasıl tasarlandığını öğreneceğiz. Rejeneratif ve reostatik frenleme konularına daha yakından bakalım. Bir de elbette yüksek hızlı araçların frenlerini düşünelim. Tekrar görüşmek üzere ve ilginiz için teşekkür ederiz!

Not: Arkadaşlar! Makaledeki hataları ve yazım hatalarını belirten çok sayıda kişisel mesaj için özellikle teşekkür etmek istiyorum. Evet ben Rus diliyle dost olmayan ve tuşlar konusunda kafası karışan bir günahkarım. Yorumlarınızı düzeltmeye çalıştım.

Kaynak: habr.com