Järnvägsbromsar är anordningar som skapar konstgjorda motståndskrafter nödvändiga både för hastighetskontroll och för att stoppa rullande materiel.
|
De vanligaste är pneumatiska bromsar, som manövreras av tryckluft. I dem kommer luft in i bromscylindrarna och trycker på kolven, vilket omvandlar lufttrycket till en kraft som överförs genom bromslänken till bromsbeläggen och pressar dem mot hjulfälgen eller mot bromsskivan på axeln. Den första luftbromsen föreslogs 1869 av Westinghouse och har ständigt förbättrats sedan dess. Westinghouse-bromsen har bara två lägen - bromsning och frigöring, den används för närvarande fortfarande i tunnelbanetåg . Däremot låter moderna luftbromsar dig justera bromskraften genom att ändra lufttrycket i bromscylindrarna. Föraren styr bromsarna med pneumatisk automation . Genom att ändra trycket i bromsledningen , med hjälp av förarens kran , lossar han bromsledningen (bromsar), bibehåller det inställda trycket ( överlappning ) och laddar bromsledningen (bromslossning). Det pneumatiska schemat för loket inkluderar också en extra bromsventil som låter dig styra lokets bromsar oberoende av tågbromsarna.
På varje enhet av rullande materiel är en luftfördelare ansluten till bromscylindern och en reservtank ansluten till bromsledningen genom ett T-stycke och en frånkopplingsventil . På godsvagnar, mellan luftfördelaren och bromscylindern, kan lastautoläget slås på . Laddtrycket i bromsledningen beror på typ av tåg, så för ett passagerartåg är det 4,5–5,2 kg/cm² (ca 0,44–0,51 MPa). När trycket i bromsledningen minskar fyller luftfördelaren bromscylindern med tryckluft från reservtanken. Trycket i bromscylindern ställs in beroende på mängden utsläpp av bromsledningen, luftfördelarens driftsätt (tom, medium, laddad) och lastningen av bilen när du använder autoläget. I överlappningsläget i direktverkande bromsar kompenseras luftläckage från bromscylindern från reservbehållaren, och reservbehållaren kan fyllas på från bromsledningen genom backventilen. Vid indirekta bromsar kompenseras inte luftläckage från bromscylindrarna.
Med en ökning av trycket i bromsledningen släpps bromscylindern ut i atmosfären antingen helt, i luftfördelarens plana (icke stela) driftläge eller i ett steg proportionellt mot tryckökningen i bromsen linje i berget (halvhårt) driftläge, och reservdelen laddas (man bör komma ihåg att reservoaren inte är en reserv, utan en reserv, eftersom det inte är han som fumlar i reserv, utan en tillförsel av luft fumlar i den) i tanken. Vid skador på bromsledningen (även när tåget går sönder) och utsläpp av luft från den till atmosfären kopplar luftfördelaren reservtanken direkt till bromscylindern. I detta fall inträffar nödbromsning - luft kommer in i cylindrarna under maximalt tryck, på grund av vilket maximal bromskraft realiseras. Nödbromsning kan också tvingas fram - genom att förarkranens handtag ställs i läge "Nödbromsning", eller genom att öppna stoppventilen - i detta fall är bromsledningen också direkt ansluten till atmosfären.
Den största nackdelen med den pneumatiska bromsen är att utbredningshastigheten för stöten från förarkranen till luftfördelarna, och därmed bromsarnas funktion när det gäller sammansättning, inte kan överstiga ljudhastigheten (331 m/s). Utbredningen av ett område med reducerat tryck längs bromslinjen kallas en luftvåg, dess hastighet är nära ljudets hastighet. Fördelningsprocessen av ökande tryck i bromscylindrarna genom hela tåget kallas en bromsvåg. Bromsvågens hastighet beror på luftfördelarnas utformning, lufttemperatur, laddningstryck. För att bibehålla hastigheten på bromsvågen producerar luftfördelare en extra urladdning av bromsledningen. Bromsvågens hastighet kan nå 280 m/s vid färdbromsning och 300 m/s vid nödbromsning.
Icke-samtidighet i bromsarnas manövrering kan leda till längsgående stötar, vilket i persontåg leder till obehag för passagerarna, och i långa godståg till ett tåguppehåll. Därför används elektropneumatiska bromsar på passagerar- och godståg. I det här fallet löper en elektrisk ledning parallellt med bromsledningen, genom vilken signaler överförs till luftdistributörerna (den senare kallas en elektrisk luftfördelare, på grund av närvaron av en elektrisk del i konstruktionen). Fördelen med den här typen av bromsar är att bromsarna ansätts nästan samtidigt längs hela tågets längd, vilket också minskar stoppsträckan.
För att kontrollera driften av pneumatiska bromsar, efter att ha slutfört tågets bildande, testas de fullständigt. Samtidigt kontrolleras funktionen av bromsarna för alla bilar i tåget, liksom graden av luftläckage från bromsledningen. Efter en fullständig testning av bromsarna ger vagninspektören föraren av det ledande loket ett intyg om tågets försörjning med bromsar och deras funktionsduglighet (certifikat för VU-45-formuläret). På tåg med flera enheter läggs data om fullständig testning av bromsarna in i den tekniska tillståndsloggen. Ryska järnvägar utför också ett reducerat bromstest, där bromsarna testas endast på de två sista vagnarna. Ett förkortat test utförs i följande fall:
Längs rutten, på de angivna platserna, kontrolleras bromsarna för effektivitet - föraren minskar hastigheten med ett visst belopp genom att bromsa, samtidigt som längden på bromsvägen kontrolleras.
För synkron drift av alla tågbromsar, oavsett hastigheten för utbredning av broms- och släppluftvågor, kan du använda den elektriska styrningen av pneumatiska bromsar - en sådan broms kallas elektropneumatisk (EPT). I före detta Sovjetunionens tunnelbanor används inte EPT, eftersom färdbromsen finns en elektrisk reostatisk broms, den saknas också på godsvagnar på grund av komplexiteten i implementeringen och otillräcklig tillförlitlighet i långa tåg, och den saknas också på Västeuropeiska tåg - de är utrustade med automatiska bromsar av typen KEs med stegvis utlösning. På järnvägarna i det forna Sovjetunionen används EPT på passagerartåg (två-tråds styrkrets) och tåg med flera enheter (femtrådskrets).
Med en tvåtrådskrets installeras EPT-ledningskontakterna på kopplingshuvudena på bromsledningshylsorna och ansluts när hylsorna är anslutna. Elektriska luftfördelare (EVR) är anslutna till den direkta ledningen, ingenting är ansluten till returledningen - den fungerar som en kontroll. På huvudet på hylsan, inte ansluten till en annan hylsa, stänger kontakterna på direkt- och kontrolltrådarna ihop under inverkan av en fjäder, vilket skapar en styrkrets. Varje EVR har två ventiler anslutna mellan den direkta ledningen och höljet - en (bromsventil) är ansluten via en diod, den andra (utlösningsventil) är ansluten direkt.
När ledningen är strömlös är båda ventilerna i frigjort läge och EVR är i semesterläge. En växlingsventil är installerad mellan den automatiska bromsen VR och EVR, som kopplar ihop den VR som ger mer tryck till bromscylindrarna, så när EPT är avstängd fungerar autobromsarna som vanligt. När en "plus" spänning på 50 volt läggs på en direkt ledning och ett "minus till skenorna" är båda ventilerna exciterade och EVR bromsar - den släpper in luft i köpcentret. Vid polaritetsomkastning ("minus" på linjen, "plus" på skenorna) släpper bromsventilen, eftersom den är ansluten genom en diod som bara släpper igenom ström när det finns ett "plus" i tråden, och endast utlösningsventilen förblir attraherad, vilket ger ett överlappningsläge - i bromscylindrarna hålls trycket.
Således, genom att helt enkelt byta strömförsörjning till EPT-ledningen ("plus" till linjen för bromsning, "minus" till linjen för avstängning, avaktivera ledningen för frigöring), kan du enkelt kontrollera bromsarna för hela träna, utföra stegvis bromsning eller släpp med stor noggrannhet. För att mata spänning till linjen med direkt och omvänd polaritet används broms- och frigöringsreläer (TP respektive OP). Dessa två reläer styrs av kontakter på förarkranen, "P"-lampan på förarkonsolen indikerar att OP är påslagen och "T"-lampan indikerar att TR är påslagen. För styrning tillförs en växelström med en frekvens på 625 Hz till ledningen från omvandlaren, som inte passerar genom ventilerna på grund av deras höga induktiva resistans , utan går tillbaka genom kontakterna på bakvagnshuvudet och returledningen till loket och exciterar styrreläet (CR) EPT.
Om styrströmmen inte passerar (det finns ingen kontakt i en av ledningarna) och CD:n inte slås på, tänds inte kontrollampan "O" (eller "C") och TP och OP kommer inte att tändas . I det här fallet är det nödvändigt att antingen hitta och eliminera felet, eller att följa utan EPT (på automatiska bromsar), eller att slå på den dubbla strömförsörjningen till EPT - med en speciell omkopplare är direkt- och returledningarna anslutna direkt på loket och EVR drivs inte via en tråd, utan genom två. Så att kretsen inte ständigt dupliceras genom kontakterna på lokets huvudhylsa, som inte är ansluten till tåget, installeras isolerade hylsupphängningar på loket, som öppnar kontakterna.
På elektriska tåg, elektriska lok, såväl som diesellok med elektrisk transmission, används förutom pneumatiska bromsar även elektriska bromsar, som omvandlar tågets mekaniska energi till elektrisk energi . I det här fallet används elmotorns reversibilitet , det vill säga dess förmåga att fungera som en generator . Den mottagna elektriska energin omvandlas antingen till värme i reostater ( reostatbromsning , den är också elektrodynamisk - EDT), eller återförs till kontaktnätet ( regenerativ bromsning ), deras kombination är också möjlig ( regenerativ-reostatisk bromsning ). Regenerativ bromsning gör det möjligt att öka effektiviteten av elektrisk dragkraft på grund av att en del av elektriciteten återgår, medan reostatisk bromsning ger fullständig autonomi från externa källor, vilket gör det möjligt att använda den på diesellokomotiv. Elloken VL8 , VL10 , VL80 r , VL85 , serie EP1 och E5K "Ermak" är utrustade med regenerativ bromsning . Diesellok TEP70 , 2TE116 från nummer 1610 och alla 2TE116U och 3TE116U, eltåg ER9 T, ER200 , ellok VL80 t och VL80 s , VL82 och VL82 m , ChS4 t , ChS , ChS , ChS , ChS , ChS , ChS , ChS , ChS , ChS , ChS , ChS , CHS , är utrustade med en reostatisk broms, tunnelbanevagnar och alla höghastighetståg. Eltågen ER2R , ER2T , ET2 , ellok 2ES6 , 2es10, EP10 och EP20 är utrustade med en regenerativ-reostatisk broms .
Det finns också en magnetisk rälsbroms . Den består av två (sällan fyra) skor, som var och en är upphängd mellan hjulen och är en elektromagnet i design . Vid inbromsning sänks skorna ner på rälsen och en elektrisk ström tillförs deras spolar. Den resulterande magnetiska kraften pressar skorna mot skenorna och ökar därmed bromskraften, samtidigt som bromssträckan minskas med 30-35%. Denna broms används på spårvagnar, höghastighetståg och dragbilar. Deras främsta fördel är kompakthet, vilket gör det möjligt att använda skivbromsar tillsammans med dem, som upptar en relativt stor mängd undervagnsutrymme.
Godstågens låga hastigheter i Ryssland under 1800- och början av 1900-talet bidrog inte till införandet av automatiska bromsar. Bilarna var utrustade med handbromsar av spaktyp. Handbromshandtaget var placerat på det öppna området av bilen. Konduktören styrde bromsen. Varje tåg åtföljdes av ett konduktörsteam ledd av en senior konduktör. Inbromsning utfördes på signal från lokets visselpipa. Ett signalrep användes för att koppla samman ledarna med lokföraren. Den var spänd över vagnarnas tak. Ibland klämdes repet av vagnarnas luckor; oerfarna konduktörer visste inte hur de skulle använda det [12] .
1897 inträffade en olycka med ett militärtåg på Alexanderjärnvägen. Därefter tillsattes en kommission för att ta fram ett beslut om tillvägagångssätt för införande av autobroms i godstrafik. På den tiden, i passagerartrafik, användes autobromsar överallt (sedan 1878), och på olika vägar fanns det cirka 9 olika bromssystem, av vilka Westinghouse-bromsen hade en ledande position. 1899 utfärdades en order för statligt ägda järnvägar, som angav förfarandet för att utrusta godsvagnar med en Westinghouse-broms i 3 etapper, i St. Petersburg byggde Westinghouse JSC en bromsproduktionsanläggning. Men Autobromskommissionen kom då inte till enighet om vilket system man skulle prioritera, eftersom allvarliga brister i Westinghouse-systemet vid det här laget hade avslöjats, särskilt i förhållande till godstrafiken, och från 1901 tillät man användningen av New York och Lipkovsky system. Men snart lyckades Westinghouse JSC göra Lipkovsky i konkurs och stängde hans fabrik.
Det förberedande skedet för införandet av autobromsar drog ut på tiden, och sedan började det rysk-japanska kriget. Som ett resultat avbröts processen, och efter kriget fanns det inga medel för att fortsätta arbetet, och frågan togs bort. En början gjordes dock - de flesta gamla godsloken (och tendervagnarna) var utrustade med automatiska bromsar, och de nya utrustades med bromsutrustning omedelbart på tillverkarens fabrik.
Före första världskrigets utbrott var endast 20 % av godsvagnarna utrustade med bromsar. Före sammanställningen av tåget var det nödvändigt att beräkna det erforderliga antalet vagnar utrustade med bromsar, beroende på tågets vikt [13] . På grund av den ökade hastigheten på tågen har frågan om att införa automatiska bromsar blivit mer akut. Denna fråga skulle övervägas vid en extraordinär kongress för dragtekniker, som skulle hållas 1914, men återigen störde kriget.
Det första efterkrigsförslaget om ett nytt bromssystem gjordes 1921 av maskinisten F. P. Kazantsev . Under dess utveckling tilldelades en anläggning omedelbart i Moskva (den framtida MTZ - Moscow Brake Plant ). Kazantsev-bromsen har testats sedan 1924, och efter tester 1925 på den transkaukasiska vägen av en ny enkeltrådsversion av Kazantsev-bromsen med vätskevägar, lämnades den i drift där. 1926 mottogs två förslag för deras bromssystem från uppfinnaren I. K. Matrosov. . Under de kommande 2 åren perfektionerades dessa två bromssystem aktivt. Samtidigt, 1927-1928, inkom förslag på deras bromssystem från andra uppfinnare. Och i slutet av 1930 utfördes jämförande tester av tre automatiska bromssystem på den transkaukasiska vägen, vilket resulterade i att Matrosov-systemet enhälligt vann . Baserat på detta beslutade NKPS:s styrelse den 8 februari 1931: att acceptera Matrosov-bromsen (luftdistributör M-320) som en modell för rullande gods från Sovjetunionens järnvägar. I. K. Matrosov tilldelades Leninorden för nr 35 för detta.
I början av 1930-talet var andelen bilar utrustade med automatiska bromsar ungefär 25% av godsflottan, och bromsarna i tre system manövrerades - Westinghouse, Kazantsev och Matrosov . Men tack vare energiska åtgärder, i början av 1941, var 93% av varuflottan utrustad med autobromsar, vars grund var M-320-luftdistributören, uppfunnen av Matrosov.
Sedan 1947 började bilparken vara utrustad med automatiska regulatorer för bromslänken, och sedan 1966 - med ett lastautomatiskt läge. Sedan 1953 började den nya luftdistributören MTZ-135 för långa tåg att tillverkas och installeras på rullande materiel , patenterad av Matrosov 1946. Sedan 1959 började nya bromssystem installeras, luftdistributörer nr 270, i utvecklingen av vilken I. K. Matrosov deltog , och sedan 1979 nr 483, som är i drift till denna dag.
Den utbredda användningen av elektropneumatiska bromsar på elektriska tåg började 1948 och på passagerartåg med lokomotiv - från 1958. Efter införandet av automatiska bromssystem försvann yrket som konduktör. Dirigenter började kallas dirigenter.
| Bromsar av rullande järnvägsmateriel | |
|---|---|
| Delar av bromssystemet | |
| Terminologi |
|
| bromsar | |
| Uppfinnare av bromssystem | |