Как устроены тормоза у поезда?

Здравствуйте любители железных дорог и все, кому это интересно!

Сегодня у нас очень важная и ответственная тема – тормоза железнодорожного подвижного состава. Тормоза — это очень серьезно и довольно сложно!

колесная пара в движении

Каждый из нас путешествовал на поезде. Всем знакомы эти специфические звуки, когда поезд тормозит – шипение воздуха, стуки под вагоном и запах «подгоревших» тормозных колодок. Просто романтика путешествий!

А теперь опустим романтические воспоминания и попробуем узнать, что-же так шипит, стучит и пахнет!

Немного истории, поезда ходят по стальным магистралям уже очень давно и раньше вагоны не имели тормозных устройств, кроме ручных. Сам мог тормозить только паровоз. Поэтому существовали кондукторские бригады. Они следовали с каждым грузовым поездом и работа их состояла в том чтобы тормозить.

старый вагон

Вагоны были оборудованы рычажной передачей, которая прижимала колодки к колесам. Но вся эта система работала вручную. Старшее поколение еще помнит грузовые вагоны с площадками для кондуктора а на них располагался рычаг с червячной передачей, рабочий инструмент кондуктора.

тормозной рычаг

Так вот поезда ходили короткие и на таких площадках каждого вагона располагался кондуктор, он всю дорогу внимательно слушал сигналы гудка, подаваемые машинистом паровоза. Если подавался сигнал «тормозить» — все кондукторы начинали крутить эти рычаги ну а рычажная передача прижимала колодки к колесам и поезд тормозил, при сигнале «отпустить тормоза» все снова крутилось, только в другую сторону и тормоза отпускали.

Но техника не стоит на месте и были придуманы автоматические тормоза и теперь кондукторы стали не нужны и машинист сам мог управлять тормозами всего поезда не вставая со своего рабочего места на паровозе. Локомотивы и вагоны оснащались тормозной системой американской фирмы «Вестингауз» а наши машинисты Казанцев а позже Матросов очень хорошо усовершенствовали систему тормозов, которая совершенствовалась и совершенствовалась все годы развития железных дорог и теперь поезда двигаются имея очень надежные и безотказные тормоза! Это точно! Покачиваясь в романтическом настроении на верхней полке в купе будьте спокойны, все под контролем!

Тормоза у нас автоматические, что это значит? Все тормозные системы современных поездов пневматические, вся их работа зависит от сжатого воздуха и от простых физических законов. Это просто – изменение давления воздуха в тормозной магистрали: падает давление – происходит торможение, поднимается – происходит отпуск тормозов. Тормозная магистраль система закрытая и любое нарушение ее целостности приводит к падению давления а соответственно к срабатыванию тормозов, поэтому они – автоматические. Так вот регулирование этих давлений и есть система управления тормозами. Как же это происходит?

Для начала познакомимся с тормозными приборами и устройствами которые принимают самое непосредственное участие в процессе торможения. Я сохраню сейчас их технические маркировки, так будет полегче и кругозор расширится.

кран машиниста тормозной

Это – кран машиниста усл. № 395 находится в кабине машиниста рядом с пультом управления;

кран машиниста, торомзной кран

кран вспомогательного тормоза усл. № 254 в профессиональной среде называется «свой», почему объясню позже, находится также в кабине машиниста;

воздухораспределитель
Воздухораспределитель

воздухораспределитель устанавливается на локомотивах и вагонах как правило под кузовом и имеет обозначение усл.№ 292 для пассажирских вагонов, усл. № 483 для грузовых вагонов;

тормозной цилиндр
Тормозной цилиндр

тормозной цилиндр, устанавливается абсолютно на всем подвижном составе под кузовом; запасный резервуар, также устанавливается под кузовом.

Все это соединено соединительными трубами где проходит воздух, а также рычажной передачей которая и прижимает к бандажам колес тормозные « башмаки» в которые вставлены тормозные колодки.

тяги к тормозным колодкам на электровозе
Тяги к тормозным колодкам

Вся эта система соединяется воедино посредством тормозных рукавов – от локомотива до последнего вагона. Все трубы по которым проходит воздух и есть непосредственно тормозная магистраль, контролируемая и управляемая машинистом, а все остальное механические и пневматические устройства, просто необходимые для торможения.

компрессор на электровозе эп1

На локомотиве установлены компрессора которые и заполняют тормозную систему сжатым воздухом, предварительно закачав его в главные резервуары находящиеся также на локомотиве.

Компрессоры имеют как правило привод от электродвигателей, но на многих типах тепловозов непосредственно от дизеля через систему валов отбора мощности. Вот и подходим к главному – надо тормозить и сбить скорость а для этого надо создать падение давления воздуха в тормозной магистрали.

Поехали: идем в кабину машиниста к прибору который и создает эти перепады давления – кран машиниста усл.№ 395 он имеет шесть положений, кому особо интересно: 1 – отпуск и зарядка тормозной магистрали, 2 – поездное, 3 – перекрыша без питания, 4 – перекрыша с питанием, 5 – служебное торможение и 6 – экстренное торможение, повторюсь, только кому особо интересно. Давление в тормозной магистрали (ТМ) контролируется машинистом по манометру на пульте управления.

кабина электровоза эп1
манометры на локомотиве тормозной магистрали

А тормозить надо, вот машинист работая этим краном и создает утечку воздуха в ТМ через специальное отверстие в этом кране на величину, необходимую для торможения, передвигая ручку крана в положение служебного торможения ,строго контролируя ее по манометру .

Разрядив тормозную магистраль на необходимую величину машинист переводит ручку крана в положение 4, все утечка прекращена и магистраль больше не теряет воздух, а дальше самое главное. На всех вагонах и локомотивах стоит вышеуказанный замечательный прибор – воздухораспределитель и дальше его главная работа. Расскажу просто, в нем находится такая воздушная камера, разделенная на две половины поршнем, который вставлен в мягкую манжету. В поршень вставлены клапаны, необходимые для работы воздухораспределителя.

устройство воздухораспределителя схема

Воздухораспределитель очень сложное устройство имеющее множество каналов, клапанов, золотников, манжет, пружин и т.д. Он соединен воздушными трубопроводами с запасным резервуаром и тормозным цилиндром — единое целое. Вот тут и пошла физика – в обоих половинах камеры давление одинаковое, а тут машинист взял и создал падение этого давления и оно уменьшилось в одной половине камеры а манжета поршня у нас мягкая, резиновая и она конечно, толкаемая более высоким давлением в другой половине камеры, передвинется в сторону низкого давления вместе с поршнем и откроется путь воздуха по разным каналам из запасного резервуара прямиком в тормозной цилиндр. В тормозном цилиндре находится поршень со штоком и возвратная пружина а давление воздуха, поступившего в тормозной цилиндр преодолевает давление возвратной пружины, поршень перемещается и своим штоком приводит в действие рычажную передачу, а та в свою очередь прижмет колодки к бандажам колес и поезд тормозит.

тормозной цилиндр в разрезе
Тормозной цилиндр

Этот процесс происходит в каждом вагоне, ведь мы единая тормозная магистраль, мы все соединены тормозными рукавами. Машинист может увеличить величину разрядки и еще сильнее отодвинется манжета в воздухораспределителе и еще больше воздуха пойдет из запасного резервуара в тормозной цилиндр и еще сильнее прижмутся к бандажам колодки и еще больше станет тормозная сила а соответственно уменьшится тормозной путь. Мы и чувствуем запах «горелых» колодок и стук рычажной передачи и шипение воздуха. Ну а если, не дай Бог, какая-то аварийная ситуация, машинист применяет экстренное торможение, «бросая» ручку крана в шестое положение, тогда весь воздух в тормозной магистрали устремится через отверстие в кране машиниста с очень сильным шипением и манжеты в воздухораспределителях подвинутся на максимальную величину и весь воздух из запасных резервуаров пойдет в тормозные цилиндры и тормозные колодки просто вопьются в бандажи колес, тормозная сила будет огромной – поезд будет остановлен достаточно быстро. Но опять-же это быстро зависит от веса поезда и его длины!

Теперь Вы точно усвоили очень серьезную вещь – мгновенно поезд остановить нельзя! Передайте всем знакомым, а особенно детям! Ну мы остановились или просто снизили скорость и надо тормоза «отпустить» и конечно зарядить запасные резервуары во всех вагонах поезда, ведь мы потратили много воздуха на торможение. И снова – идем в кабину машиниста: наш машинист берет и переводит рукоятку всемогущего крана машиниста в первое положение – отпуск и зарядка тормозной магистрали. А что дальше – то? А дальше все как и прежде, только немного наоборот: воздух из главных резервуаров локомотива усиленно поступает в тормозную магистраль поезда, а там-же в каждом вагоне умные воздухораспределители, они-то свято чтут законы физики, по которым и работают: воздух из тормозной магистрали поступает в камеру, из которой только что выходил, ну а там мягкая манжета с поршнем – она передвигается, только в другую сторону, вместе с поршнем.

Только вот это перемещение немного больше начального, статического положения и поршень посредством своих клапанов открывает другие каналы и воздух из-под поршня тормозного цилиндра, через воздухораспределитель выходит в атмосферу, да правильно, с шипением. Ну а в тормозном цилиндре возвратная пружина не дремлет и своей силой, которой ничего теперь не мешает, убирает поршень со штоком на прежнее место. Шток ушел и рычажная передача перемещается, отпуская колодки от бандажей. Все, тормоза отпустили. Одновременно идет и наполнение запасных резервуаров до нужного давления, оно называется «зарядное» и устанавливается машинистом через специальное устройство расположенное на кране машиниста, называемое «редуктор», ведь поезда у нас разные, в пассажирских одно зарядное давление, а в грузовых другое, поэтому есть такой редуктор.

Чтобы манжета с поршнем легко переместилась в свое «зарядно-отпускное» крайнее положение надо немного завысить давление в тормозной магистрали, что машинист и делает первым положением своего крана. Немного завысив давление машинист переводит ручку во второе, поездное положение и все. Тормозная магистраль приходит в норму, мембрана с поршнем возвращается в свое статичное, уравновешенное давлением с обоих сторон положение а избыточное давление ликвидируется через «стабилизатор» находящийся также на кране машиниста, запасные резервуары зарядились и тормоза готовы к действию .

Все эти величины давлений разрядок, зарядок и весь порядок управления тормозами а также все нестандартные ситуации определяются «Инструкцией по эксплуатации тормозов подвижного состава». Серьезный документ. Мы коснулись чуть-чуть, просто так принципа, а на самом деле управление тормозами вещь сложная. Поезда разные: пассажирские, грузовые, которые в свою очередь бывают длинносоставные и тяжеловесные а еще и стыкованные, это когда два самостоятельных поезда соединяют в один и много другого. С тормозами нельзя шутить, не зная можно натворить дел даже стоя на месте. На станциях существует технология опробывания тормозов, которую проводят осмотрщики вагонов так называемые «автоматчики» они проверяют полностью, как срабатывают и отпускают тормоза от первого до последнего вагона и убедившись, что все нормально выдают машинисту справку о тормозах формы ВУ-45, где все написано о состоянии тормозов в данном поезде. Без их доклада и доклада машиниста о произведенной пробе тормозов и выдаче справки о тормозах дежурный по станции поезд никогда не отправит. Ну а по поводу спокойных и романтических мыслей на верхней полке – мечтайте и наслаждайтесь жизнью под стук колес, ведь тормоза у нас автоматические, и если по какой-то нехорошей причине у нас воздух начнет где-то выходить из тормозной магистрали то воздухораспределители своей чуткой мембраной приведут тормоза в действие. А дальше уже машинист знает что делать, он ведь ведет поезд и ему не до романтики.

Еще немного ценной информации, сейчас все пассажирские поезда оборудованы и следуют на ЭПТ – электропневматические тормоза. Великая вещь! Чтобы тормоза сработали и отпустили все равно требуется время для распространения так называемой «тормозной волны» и тормоза вагонов в голове поезда сработают раньше чем в хвосте и также при отпуске, а когда ведешь длинный и тяжелый грузовой поезд это очень и очень чувствуется, поэтому при неправильном управлении тормозами в грузовом поезде, можно его «порвать» — голова отпустила а хвост нет и если переломный профиль, какая-нибудь автосцепка не выдерживает нагрузки на разрыв и поезд рвется! Очень серьезное происшествие!

Так вот ЭПТ «хрустальная» мечта грузовых машинистов и вот почему – ЭПТ срабатывает мгновенно в каждом вагоне и отпускает мгновенно, представляете, тормоза всех вагонов сразу тормозят и сразу отпускают! Конечно здорово но и очень дорого, поэтому грузовики ждут и еще видимо долго будут ждать. Электропневматические тормоза устанавливаются только на пассажирских вагонах и локомотивах. Управляются они также с крана машиниста усл. № 395, но с некоторыми особенностями. На локомотиве установлен источник питания ЭПТ – 50 Вольт и тормозные рукава с небольшими изменениями в связи с наличием провода для питания электровоздухорасределителей на всех пассажирских вагонах. Этот воздухораспределитель имеет свой усл. № 305 и представляет собой два электропневматических вентиля соединенных с соответствующими трубопроводами тормозной магистрали на запасный резервуар и тормозной цилиндр непосредственно. Устанавливается такое устройство на обычном воздухораспределителе усл. № 292.

Принцип работы прост: на кране машиниста есть небольшие электрические переключатели которые при переводе рукоятки крана в соответствующее положение для торможения создают электрическую цепь на вентиль торможения а он открывает сразу через свой клапан доступ воздуха из запасного резервуара в тормозной цилиндр и все, при отпуске тормозов получает питание отпускной вентиль и напрямую выпускается воздух из тормозного цилиндра и заряжается запасный резервуар. Работа основного воздухораспределителя как-бы обходится. И каждый вагон мгновенно тормозит и мгновенно отпускает. Управляются ЭПТ также краном машиниста, но на его секторе добавлено еще одно положение для этого, а контролируются сигнальными лампами на пульте машиниста.

ЭПТ позволяют очень плавно тормозить, регулировать величину торможения не отпуская тормозов, пассажиры чувствуют себя комфортно в вагонах. Ну и напоследок как и обещал – кран усл. № 254 или «свой». А свой потому-что распространяется только на локомотив, ведь локомотив когда следует один тоже должен тормозить. Он имеет шесть положений и им регулируется величина давления в тормозном цилиндре а соответственно и тормозное усилие колодок. Но он взаимодействует с основным краном машиниста и при торможении всего поезда также тормозит локомотив, только машинист самостоятельно может уменьшить, совсем убрать или увеличить тормозную силу локомотива именно этим краном.

Все тормозные приборы и устройства на локомотиве точно такие-же как и на вагонах но с некоторыми изменениями, ведь локомотив все-таки не вагон. Ну вот и все типа коротко! Да и тормозные колодки тоже бывают разные, у пассажирских вагонов чугунные а у грузовых композиционные — из композитых материалов. А еще на электровозах применяется реостатное и рекуперативное торможение, это когда тяговые электродвигатели переходят в режим генераторов и как известно из физики в этом процессе возникает сила, препятствующая вращению якоря электродвигателя, называемая противоэлектродвижущая сила (ЭДС) она всеми силами тормозит вращение якорей и происходит торможение электродвигателями без задействования пневматических тормозов. Вот так-то! Это только малая но достаточная для понимания толика из жизни удивительного мира тормозов!

Всего хорошего!

Читайте также:

Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментариев
Ответы в тексте
Посмотреть все комментарии