Паровозыжелезнодорожный транспорт

Действие электропневматического тормоза, так же как и пневматического, определяется положением рукоятки крана машиниста и заключается в том, что машинист при помощи тормозного контроллера, жёстко связанного с рукояткой крана машиниста, включает «ли выключает электромагнитные контакторы, которые в свою 1 Этот параграф написан инж. Г. И. Ерышаловым. очередь включают или отключают турбогенератор от проводов электрической схемы, по которым энергия постоянного тока подводится к катушкам электромагнитных вентилей ВО и ВТ электровоздухораспределителей (фиг. 158). Таким образом, энергия сжатого воздуха, находящегося в тормозной магистрали, при электрическом управлении не используется, и разрядка магистрали, как это делается при управлении пневматическими тормозами, становится необязательной, что и имеет место на моторвагонных секциях. В пятипроводной схеме разрядка поездной магистрали временно сохранена. При оборудовании большинства вагонов пассажирского парка электропневматическим тормозом необходимость в разрядке тормозной магистрали в этом случае отпадёт. Для того чтобы яснее представить себе, как действует электропневматический тормоз, познакомимся сначала с особенностями устройства электровоздухораспределителя. Электровоздухораспределитель (см. фиг. 158) состоит из двух основных частей: электрической и пневматической. К электрической части относятся два электромагнитных вентиля ВО — отпускной и ВТ — тормозной. Отличие между ними состоит в том, что корпус отпускного вентиля ВО имеет в сердечнике сквозной вертикальный канал для выпуска воздуха в атмосферу из рабочей камеры РК электровоздухораспределителя. Пневматическая часть или, собственно электровоздухораспределитель, состоит из трёх камер: 1) рабочей РК, которая в отпущенном положении тормоза сообщается с атмосферой; 2) камеры тормозного цилиндра А’77/, соединённой через переключательный клапан с тормозным цилиндром и 3) камеры запасного резервуара КЗР, постоянно соединённой с запасным резервуаром вагона. Действие электровоздухораспределителя заключается в следующем: при возбуждении катушки вентиля ВО магнитный поток притягивает клапан к сердечнику корпуса и плотно закрывает атмосферное отверстие, однако давление в рабочей камере попрежнему остаётся равным атмосферному; при возбуждении катушки вентиля ВТ клапан открывает калиброванное отверстие, через которое сжатый воздух из запасного резервуара поступает в рабочую камеру Р/С; давление в камере повышается, и гибкая резиновая диафрагма, разделяющая камеры РК и КТЦ, прогибается, закрывая атмосферное отверстие пустотелого клапана. Перемещаясь вниз, клапан открывает кольцевое отверстие, через которое сжатый воздух из запасного резервуара поступает в тормозной цилиндр. С этого момента и начинается действие электропневматического тормоза, так как шток тормозного цилиндра переместится и тормозные колодки прижмутся к бандажам колёсных пар. Процесс перетекания сжатого воздуха из запасного резервуара в тормозной цилиндр и рабочую камеру будет продолжаться до тех пор, пока давление в цилиндре и камере РК не уравняется. Выше уже отмечалось, что длительность этого процесса составляет всего 4,0—4,5 сек. Однако если катушку вентиля ВТ обесточить несколько ранее, то процесс повышения давления в тормозном цилиндре и камере РК прекратится немедленно, так как давления в камерах РК и КТЦ, будучи равными, заставят гибкую диафрагму выпрямиться, вследствие чего кольцевое отверстие пустотелого клапана закроется. Такая конструкция электровоздухораспределителя позволяет получить любую степень наполнения тормозного цилиндра сжатым воздухом. Практически отдельные ступени повышения давления в тормозном цилиндре могут быть получены по 0,25—0,3 am, чего невозможно достигнуть при пневматических автоматических тормозах системы Вестингауза. При снятии напряжения с катушки вентиля ВО рабочая камера соединится с атмосферой и давление в ней начнёт понижаться. В результате избыточное давление со стороны камеры КТЦ заставит гибкую диафрагму прогнуться кверху так, что атмосферное отверстие пустотелого клапана откроется и сжатый воздух из тормозного цилиндра будет выходить в атмосферу. С этого момента начинается отпуск тормоза, который также может производиться отдельными ступенями по 0,25—0,3 am, что является основным достоинством электропневматических тормозов перед автоматическими тормозами системы Вестингауза. Рассмотрим теперь основные процессы, происхо
дящие при управлении электропневматическими тормозами. Зарядка. Процесс зарядки электропневматического тормоза сжатым воздухом ничем не отличается от процесса зарядки пневматического тормоза, описанного выше. После зарядки электропневматический тормоз считается готовым к действию только после включения турбогенератора и главного выключателя. • При включении главного выключателя (см. фиг. 159) переменный ток от вторичной обмотки трансформатора через плавкий предохранитель и контакты главного выключателя подводится к включённым блок-контактам электромагнитных контакторов 9 я 10 и от них к поездным проводам 1 и 2. Далее переменный ток по цепи этих проводов протекает вдоль всего состава до последнего вагона и возвращается обратно в голову поезда по цепи 3, 4 и 5 проводов к лампам сигнализатора, который установлен на локомотиве. Отсюда через заземлённую клемму ток поступает во вторичную обмотку трансформатора. Таким образом, при исправном состоянии поездных проводов на сигнализаторе будут гореть все три лампы, указывающие машинисту о исправности электропневматического тормоза и готовности его к действию. При обрыве одного из поездных проводов соответствующая контрольная лампа на сигнализаторе погаснет, при этом переменный ток пройти через катушки вентилей ВО и ВТ не может, так как их сопротивление для переменного тока очень велико. Отсутствие сигнального огня на одной из ламп сигнализатора служит для машиниста указанием для перехода на пневматический тормоз, что осуществляется простым отключением главного выключателя. Перекрыша. Третье положение крана машиниста, так называемое перекрыша или подготовительное, является промежуточным между поездным и тормозным положениями и необходимо на кране для того, чтобы машинист мог при торможении и отпуске регулировать степень заполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом. При третьем положении рукоятки крана машиниста тормозная магистраль, как уже отмечалось, отсоединяется от главного резервуара; при этом включается электромагнитный контактор 9, который подключает первый провод к турбогенератору и отключает его своей блокировкой от вторичной обмотки трансформатора. В результате постоянный ток протекает по цепи первого провода к катушкам вентилей ВО, которые возбуждаются и закрывают атмосферные отверстия рабочих камер электровоздухораспределителей. В конце поезда, на последнем вагоне, первый провод соединён с четвёртым и пятым проводами, по цепи которых постоянный ток подводится к двум сигнальным лампам, а также к одной из катушек срывного клапана. Таким образом, контроль за состоянием поездных проводов при третьем положении не прекращается, так как вместо переменного тока лампы питаются постоянным током. Исправность второго и третьего провода на положении перекрыша попрежнему контролируется переменным током. Торможение. Торможение поезда электропневматическим тормозом осуществляется так же, как и пневматическим, постановкой рукоятки крана машиниста в тормозное положение. В этом случае включается электромагнитный контактор 10; провод 2 электрической схемы, также как и провод /, оказывается под напряжением постоянного тока. Переменный ток блокировкой этого контактора отключается. В результате все катушки вентилей ВТ возбуждаются, и сжатый воздух начинает заполнять рабочие камеры. Дальнейшая работа электровоздухораспределителей протекает, как описано выше. Как только поршни тормозных цилиндров начнут перемещаться, средняя лампа сигнализатора —• зелёного цвета — погаснет, так как блокировки тормозных цилиндров БТЦ разомкнут цепь пятого провода. Вновь эта лампа загорится только тогда, когда все тормозные цилиндры будут находиться в отпущенном состоянии и все блокировки БТЦ замкнутся. Достаточно одному тормозному цилиндру остаться в заторможённом положении, зелёная лампа гореть не будет. Возможность контроля отпуска тормозных цилиндров является ценным преимуществом электропневматического тормоза, так как благодаря этому исключается отправление поезда с заторможёнными колёсными парами, что иногда имеет место при пневматических тормозах. Отпуск. Отпуск электропневматического тормоза производится путём снятия напряжения с первого провода постановкой рукоятки крана машиниста во второе или первое положение. В этом случае рабочие камеры электровоздухораспределителей соединяются с атмосферой, и в результате прогиба диафрагмы кверху сжатый воздух из тормозных цилиндров через пустотелый клапан выходит в атмо
сферу. Однако зарядка тормоза должна производиться только при первом положении ручки крана машиниста, что ускоряет процесс заполнения запасных резервуаров сжатым воздухом и гарантирует отпуск пневматических тормозов на вагонах, не оборудованных электропневматическим тормозом и прицепленных в конце состава.

Недалеко то время, когда па наших дорогах появятся высокоскоростные поезда: пассажирские составы будут проходить в час 150—200км, скорость грузовых достигнет 100—120 км/час. Применение высоких скоростей потребует решения ряда задач: увеличения прочности железнодорожного пути, улучшения динамических и аэродинамических качеств локомотивов, широкого использования современных средств автоматики. Уже сейчас важное значение приобретает проблема электропневматических тормозов, как наиболее совершенных по управляемости и эффективности действия тормозных средств. Перед тем, как познакомиться с этими новыми видами автотормозов, обеспечивающих безопасность движения на высоких скоростях, остановимся на некоторых особенностях чисто пневматического автотормоза. Важнейшими приборами такого тормоза, как уже знает читатель, являются воздухораспределители. Расположенные под каждым тормозным вагоном они приходят в действие не сразу, а последовательно. Первоначально, когда машинист только переставил рукоятку крана в тормозное положение и воздух только начал выходить из магистрали, приходят в действие воздухораспределители передних, головных вагонов. Затем процесс торможения распространяется вдоль поезда со скоростью примерно 150 — 200 м/сек (скорость тормозной волны), заставляя срабатывать воздухораспределители хвостовых вагонов. Процесс падения давления в магистрали происходит с несколько большей скоростью, т. е. опережает тормозную волну. Следовательно, от момента поворота рукоятки крана машиниста в тормозное положение до начала действия тормоза последнего вагона проходит некоторое время тем большее, чем длиннее поезд. Так, в длинносоставных грузовых поездах оно равно около 7 сек. К сказанному следует добавить, что тормозные цилиндры наполняются сжатым воздухом не сразу, а в среднем в течение примерно 18 сек. (у грузовых поездов). Почему так много времени затрачивается на заполнение цилиндров? При пневматических автотормозах резкое сокращение этого времени привело бы к появлению в поезде, особенно длинносоставном, продольно-динамических реакций, так как воздухораспределители головных вагонов имели бы полное нажатие колодок, а хвостовые вагоны ещё не начали бы тормозить, что вызвало бы сильное набегание и оттяжку хвостовой части поезда. Чтобы избежать реакций и, следовательно, достигнуть высокой плавности торможения, приходится намеренно увеличивать время наполнения тормозных цилиндров с таким расчётом, чтобы в момент торможения хвостовых вагонов нажатие тормозных колодок головных вагонов (время заполнения тормозных цилиндров) было бы не более 30% от максимального. При пневматических тормозах грузовых поездов максимальное торможение всего состава начинается примерно через 7 сек., а в пассажирских поездах через 4 сек. За это время (называемое временем подготовки к торможению) успевает прийти в действие только часть тормозов, расположенная преимущественно в передней половине поезда. Этим, собственно, и объясняется значительная длина предтррмоз-ного пути. Если бы удалось уменьшить время подготовки к торможению, то эффективность автотормозов возросла, так как предтормозной путь, а значит, и тормозной путь значительно сократились, что особенно важно при высоких скоростях движения. Как это сделать? Большие возможности для управления воздухораспределителями на расстоянии открывает электротехника. Так как скорость распространения электрического тока практически мгновенна, то и воздухораспределители, управляемые с помощью электричества, будут срабатывать одновременно во всех тормозных вагонах поезда, как бы ни был он длинен. Специальные опыты, проведённые ЦНИИ МПС, показали, что при длине поезда 1 000 м все воздухораспределители срабатывая т б течение 0,4 сек., т. е. практически одновременно. Этими же опытами установлено, что время наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом во всём поезде от нуля до полного расчётного давления составляет 4,0—4,5 сек., что полностью исключает возникновение в поезде продольно-динамических реакций, так как все вагоны тормозятся одновременно и практически с одинаковым замедлением. Таким образом, одновременное срабатывание воздухораспределителей независимо от длины поезда не только способствует сокращению тормозного пути, но и обеспечивает плавность торможения по всему составу. Пневматические автотормоза, воздухораспределители которых управляются при помощи электрического тока, называются электропневматическими тормозами. Элек
тропневматическим тормозом оборудованы пригородные поезда (моторвагопные секции) электрифицированных участков железных дорог. Семилетний опыт эксплуатации этих тормозов полностью себя оправдал с точки зрения гибкости управлениям также по надёжности и эффективности их работы. В настоящее время проводится опытная эксплуатация электропневматических тормозов в пассажирских поездах с паровой тягой. Рассмотрим вкратце принципиальную схему устройства такого тормоза (фиг. 158 и 159). Управление тормозных приборов в поезде производится постоянным током, а контроль состояния электрических цепей —переменным током.

Постоянный и переменный ток вырабатывается турбогенератором типа ТГ-1Р. Основными приборами и аппаратами электропневматического тормоза являются: электровоздухораспределитель, назначение которого регулировать давление воздуха в тормозном цилиндре при электрическом управлении тормозом (Тройной скородействующий клапан в этом случае служит резервным тормозным прибором, действующим автоматически при отказе электровоздухораспределителя, срыве стоп-крана, разрыве тормозной магистрали или при обрыве •одного из поездных проводов электрической схемы, а также для того, чтобы заряжать сжатым воздухом запасный резервуар.); кран машиниста с тормозным контроллером, служащий для управления как чисто пневматическим, так и электропневматическим тормозом; с р ы в н о й клапан, предназначенный для экстренной разрядки магистрали в случае неисправности электрических цепей тоомоза; главный выключатель, служащий для включения проводов электрической схемы к турбогенератору и отключению от него; электромагнитные контакторы, предназначенные для управления работой электровоздухораспределителей; ламповый сигнализатор с тремя контрольными лампами, позволяющими машинисту судить об исправности электрических цепей; сигнал иатор отпуска, имеющий механический привод к поршню тормозного цилиндра и служащий для контроля •отпуска тормозов. Как видно из фиг. 159, все аппараты и приборы электропневматического тормоза при помощи пяти проводов электрической схемы {1,2, 3, 4, 5) и гибких междувагонных соединений связаны между собой в единую электропневматическую систему. Так как тормоз имеет пять проводов, то он и называется пяти-проводным электропневматическим тормозом. В настоящее время разрабатываются опытные образцы однопро-водного электропневматического тормоза для длииносоставных грузовых поездов. Как же работает пятипроводный электропневматический тормоз?