Železniční brzdy jsou zařízení, která vytvářejí umělé odporové síly potřebné jak pro řízení rychlosti, tak pro zastavování kolejových vozidel.
|
Nejběžnější jsou pneumatické brzdy, které jsou ovládány stlačeným vzduchem. V nich vzduch vstupuje do brzdových válců a tlačí na píst, který přeměňuje tlak vzduchu na sílu přenášenou přes brzdové táhlo na brzdové destičky, které je tlačí na ráfek kola nebo na brzdový kotouč na nápravě. První vzduchová brzda byla navržena v roce 1869 společností Westinghouse a od té doby byla neustále zdokonalována. Brzda Westinghouse má pouze dva režimy - brzdění a odbrzdění, v současnosti se stále používá v podzemních vlacích . Naproti tomu moderní vzduchové brzdy umožňují upravit brzdnou sílu změnou tlaku vzduchu v brzdových válcích. Řidič ovládá brzdy pomocí pneumatické automatiky . Změnou tlaku v brzdovém potrubí pomocí jeřábu řidiče odbrzdí brzdové potrubí (brzdění), udržuje nastavený tlak ( přesah ) a nabíjí brzdové potrubí (odbrzdění). Součástí pneumatického schématu lokomotivy je i ventil pomocné brzdy, který umožňuje ovládat brzdy lokomotivy nezávisle na brzdách vlaku.
Na každé jednotce kolejových vozidel je k brzdovému potrubí připojen rozdělovač vzduchu spojený s brzdovým válcem a náhradní nádrží přes T-kus a odpojovací ventil . U nákladních vozů lze mezi rozvaděčem vzduchu a brzdovým válcem zapnout režim cargo auto . Plnicí tlak v brzdovém potrubí závisí na typu vlaku, takže u osobního vlaku je to 4,5–5,2 kg/cm² (asi 0,44–0,51 MPa). Při poklesu tlaku v brzdovém potrubí rozvaděč vzduchu naplní brzdový válec stlačeným vzduchem ze rezervní nádrže. Tlak v brzdovém válci se nastavuje v závislosti na velikosti výtlaku brzdového potrubí, režimu činnosti rozdělovače vzduchu (prázdný, střední, zatížený) a zatížení vozu při použití režimu auto. V režimu překrytí u přímočinných brzd je únik vzduchu z brzdového válce kompenzován z rezervní nádržky a rezervní nádržka může být doplňována z brzdového potrubí přes zpětný ventil. U nepřímých brzd není kompenzován únik vzduchu z brzdových válců.
Se zvýšením tlaku v brzdovém potrubí je brzdový válec vypuštěn do atmosféry buď zcela, v plochém (netuhém) režimu činnosti rozdělovače vzduchu, nebo skokově úměrným nárůstu tlaku v brzdě. linka v horském (polotvrdém) režimu provozu a rezerva se dobíjí (je třeba mít na paměti, že rezervoár není rezerva, ale rezerva, protože v rezervě nehrabe on, ale zásoba vzduchu tápe v něm) nádrže. V případě poškození brzdového vedení (i při přetržení vlaku) a úniku vzduchu z něj do atmosféry propojí rozdělovač vzduchu přímo rezervní nádrž s brzdovým válcem. V tomto případě dochází k nouzovému brzdění - vzduch vstupuje do válců pod maximálním tlakem, díky čemuž je realizována maximální brzdná síla. Nouzové brzdění lze také vynutit - nastavením rukojeti jeřábu řidiče do polohy "Nouzové brzdění", nebo otevřením uzavíracího ventilu - v tomto případě je také brzdové potrubí přímo spojeno s atmosférou.
Hlavní nevýhodou pneumatické brzdy je, že rychlost šíření nárazu od jeřábu řidiče k rozvaděčům vzduchu a tím i složení brzd nemůže překročit rychlost zvuku (331 m/s). Šíření oblasti se sníženým tlakem podél brzdového vedení se nazývá vzduchová vlna, její rychlost se blíží rychlosti zvuku. Proces distribuce rostoucího tlaku v brzdových válcích po celém vlaku se nazývá brzdná vlna. Rychlost brzdné vlny závisí na konstrukci rozdělovačů vzduchu, teplotě vzduchu, plnicím tlaku. Pro udržení rychlosti brzdné vlny vytvářejí rozdělovače vzduchu dodatečné vybití brzdového vedení. Rychlost brzdné vlny může dosáhnout 280 m/s při provozním brzdění a 300 m/s při nouzovém brzdění.
Nesouběžná činnost brzd může vést k podélným rázům, což u osobních vlaků vede k nepohodlí cestujících a u dlouhých nákladních vlaků k přerušení vlaku. Na osobních a nákladních vlacích se proto používají elektropneumatické brzdy. V tomto případě probíhá paralelně s brzdovým vedením elektrický vodič, přes který jsou signály přenášeny do rozdělovačů vzduchu (ten se nazývá elektrický rozdělovač vzduchu kvůli přítomnosti elektrické části v konstrukci). Výhodou tohoto typu brzdy je, že brzdy působí téměř současně po celé délce vlaku, čímž se také zkracuje brzdná dráha.
Pro kontrolu činnosti pneumatických brzd jsou po dokončení sestavování vlaku plně testovány. Zároveň se kontroluje činnost brzd všech vozů ve vlaku a také rychlost úniku vzduchu z brzdového vedení. Po úplném přezkoušení brzd vydá inspektor vozu strojvedoucímu vedoucí lokomotivy osvědčení o vybavení vlaku brzdami a jejich provozuschopnosti (osvědčení formuláře VU-45). U vícejednotkových vlaků se údaje o kompletním testování brzd zapisují do deníku technického stavu. Ruské dráhy také provádějí redukovaný test brzd, kdy se brzdy testují pouze na posledních dvou vozech. Zkrácený test se provádí v těchto případech:
Také se po trase v určených místech kontroluje účinnost brzd - řidič brzděním sníží rychlost o určitou hodnotu, přičemž kontroluje délku brzdné dráhy.
Pro synchronní chod všech vlakových brzd, bez ohledu na rychlost šíření brzdných a uvolňovacích vzduchových vln, lze využít elektrické ovládání pneumatických brzd – takové brzdě se říká elektropneumatická (EPT). V podchodech bývalého SSSR se EPT nepoužívá, protože provozní brzda je zde elektrická reostatická brzda, chybí i na nákladních vozech z důvodu složitosti implementace a nedostatečné spolehlivosti v dlouhých vlacích a chybí i na Západoevropské vlaky - jsou vybaveny samočinnými brzdami typu KEs se stupňovitým odbrzďováním. Na železnicích bývalého SSSR se EPT používá na osobních vlacích (dvouvodičový řídicí obvod) a jednotkových vlacích (pětivodičový obvod).
U dvouvodičového obvodu jsou drátové kontakty EPT instalovány na spojovacích hlavách objímek brzdového vedení a jsou připojeny při připojení objímek. Elektrické rozvaděče vzduchu (EVR) jsou připojeny na přímý vodič, na zpětný vodič není nic připojeno - slouží jako ovládací. Na hlavě objímky, která není spojena s jinou objímkou, se kontakty přímého a ovládacího vodiče působením pružiny sevřou k sobě a vytvoří řídicí obvod. Každý EVR má dva ventily připojené mezi přímý vodič a skříň - jeden (brzdový ventil) je připojen přes diodu, druhý (uvolňovací ventil) je připojen přímo.
Když je vedení bez napětí, oba ventily jsou v uvolněné poloze a EVR je v prázdninovém režimu. Mezi automatickou brzdu VR a EVR je instalován přepínací ventil, který spojuje VR, který dodává brzdovým válcům větší tlak, takže když je EPT vypnuté, automatické brzdy fungují jako obvykle. Když se na přímý drát přivede „plus“ napětí 50 voltů a na kolejnice „mínus“, oba ventily se vybudí a EVR pracuje na brzdění – pustí vzduch do obchodního centra. V případě přepólování („mínus“ na lince, „plus“ na kolejích) se brzdový ventil uvolní, protože je připojen přes diodu, která prochází proudem pouze tehdy, když je ve vodiči „plus“, a pouze uvolňovací ventil zůstává přitahován a poskytuje režim překrytí - v brzdových válcích je udržován tlak.
Pouhým přepnutím napájení vedení EPT („plus“ do vedení pro brzdění, „mínus“ do vedení pro vypnutí, odpojením vedení pro uvolnění) lze snadno ovládat brzdy celého vlak, provádět stupňovité brzdění nebo uvolnění s velkou přesností. Pro napájení vedení se stejnosměrnou a obrácenou polaritou se používají relé brzdy a uvolnění (TP a OP). Tato dvě relé jsou ovládána kontakty na jeřábu řidiče, kontrolka „P“ na konzole řidiče indikuje, že je OP zapnuto, a kontrolka „T“ indikuje, že TR je zapnutý. Pro ovládání je do vedení z měniče přiváděn střídavý proud o frekvenci 625 Hz, který pro vysoký indukční odpor neprochází ventily , ale vrací se přes kontakty ocasní hlavy vozu a zpětného vodiče do lokomotivu a budí řídící relé (CR) EPT.
Pokud ovládací proud neprojde (v jednom z vodičů není kontakt) a CD se nerozsvítí, kontrolka „O“ (nebo „C“) se nerozsvítí a TP a OP se nerozsvítí . V tomto případě je nutné buď najít a odstranit poruchu, nebo následovat bez EPT (na automatických brzdách), nebo zapnout duplicitní napájení EPT - pomocí speciálního spínače se propojí přímý a zpětný vodič přímo na lokomotivě a EVR není napájen přes jeden vodič, ale přes dva. Aby obvod nebyl neustále duplikován přes kontakty na hlavovém pouzdru lokomotivy, která není připojena k vlaku, jsou na lokomotivě instalovány izolované závěsy pouzdra, které kontakty otevírají.
Na elektrických vlacích, elektrických lokomotivách, ale i dieselových lokomotivách s elektrickým převodem se kromě pneumatických brzd používají také elektrické brzdy, které přeměňují mechanickou energii vlaku na energii elektrickou . V tomto případě se využívá reverzibilita elektromotoru , to znamená jeho schopnost pracovat jako generátor . Přijatá elektrická energie je buď přeměněna na teplo v reostatech ( reostatické brzdění , je také elektrodynamické - EDT), nebo se vrací do kontaktní sítě ( regenerativní brzdění ), možná je i jejich kombinace ( regeneračně-reostatické brzdění ). Rekuperační brzdění umožňuje zvýšit účinnost elektrické trakce díky vracení části elektrické energie, zatímco reostatické brzdění poskytuje úplnou autonomii na externích zdrojích, což umožňuje jeho použití na dieselových lokomotivách. Elektrické lokomotivy VL8 , VL10 , VL80r , VL85 , řady EP1 a E5K " Ermak" jsou vybaveny rekuperačním brzděním . Dieselové lokomotivy TEP70 , 2TE116 od čísla 1610 a všechny 2TE116U a 3TE116U , elektrické vlaky ER9 T, ER200 , elektrické lokomotivy VL80 t a VL80 s , VL82 a VL82 m a ChS , ChS4 , ChS , ChS2 , vrt . , jsou vybaveny reostatickou brzdou.vozy metra a všechny rychlovlaky. Elektrické vlaky ER2R , ER2T , ET2 , elektrické lokomotivy 2ES6 , 2es10, EP10 a EP20 jsou vybaveny rekuperační-reostatickou brzdou .
Nechybí ani magnetická kolejnicová brzda . Skládá se ze dvou (výjimečně čtyř) bot, z nichž každá je zavěšena mezi koly a je v provedení elektromagnet . Při brzdění se botky spouštějí na kolejnice a do jejich cívek je přiváděn elektrický proud. Výsledná magnetická síla přitlačí botky ke kolejnicím, čímž se zvýší brzdná síla, přičemž se brzdná dráha zkrátí o 30–35 %. Tato brzda se používá u tramvají, rychlovlaků a hnacích vozidel. Jejich hlavní předností je kompaktnost, která umožňuje používat společně s nimi kotoučové brzdy, které zabírají poměrně velký prostor podvozku.
Nízká rychlost nákladních vlaků v Rusku v 19. a na počátku 20. století nepřispěla k zavedení automatických brzd. Vozy byly vybaveny pákovými ručními brzdami. Rukojeť ruční brzdy byla umístěna na otevřené ploše vozu. Vodič ovládal brzdu. Každý vlak doprovázel průvodčí tým v čele s vrchním průvodčím. Brzdění bylo prováděno na signál píšťalky lokomotivy. Pro spojení vodičů se strojvedoucím bylo použito signální lano. Byl natažen přes střechy vagonů. Někdy bylo lano skřípnuto poklopy vozů; nezkušení vodiči to neuměli použít [12] .
V roce 1897 došlo na Alexandrově dráze k nehodě vojenského vlaku. Poté byla vytvořena komise, která měla vypracovat rozhodnutí o postupu pro zavedení automatického brzdění v nákladní dopravě. V té době se v osobní dopravě používaly autobrzdy všude (od roku 1878) a na různých komunikacích bylo asi 9 různých brzdových systémů, z nichž přední místo zaujímala brzda Westinghouse . V roce 1899 byla vydána objednávka pro státní dráhy, která uváděla postup vybavení nákladních vozů brzdou Westinghouse ve 3 etapách, v Petrohradě postavil Westinghouse JSC závod na výrobu brzd. Komise pro automatické brzdy však poté nedospěla ke shodě, kterému systému dát přednost, protože v té době byly odhaleny vážné nedostatky systému Westinghouse, zejména ve vztahu k nákladní dopravě, a od roku 1901 umožňoval použití Newyorské a Lipkovského systémy. Brzy se ale Westinghouse JSC podařilo Lipkovského zbankrotovat a jeho závod uzavřít.
Přípravná fáze na zavedení automatických brzd se protáhla a pak začala rusko-japonská válka. V důsledku toho byl proces přerušen a po válce nebyly prostředky na pokračování práce a problém byl odstraněn. K rozjezdu však došlo - většina starých nákladních lokomotiv (a tendrových vozů) byla vybavena automatickými brzdami a nové byly brzdovým zařízením vybaveny ihned v továrně výrobce.
Před vypuknutím první světové války bylo pouze 20 % nákladních vozů vybaveno brzdami. Před sestavením vlaku bylo nutné vypočítat potřebný počet vagonů vybavených brzdami v závislosti na hmotnosti vlaku [13] . Kvůli zvýšení rychlosti vlaků se vyostřovala otázka zavádění automatických brzd. Tato otázka se měla projednávat na mimořádném sjezdu trakčních inženýrů, který se měl konat v roce 1914, ale opět zasáhla válka.
První poválečný návrh nového brzdového systému učinil v roce 1921 strojník F. P. Kazantsev . V rámci jeho vývoje byl okamžitě přidělen závod v Moskvě (budoucí MTZ - Moscow Brake Plant ). Kazancevova brzda se testuje od roku 1924 a po zkouškách v roce 1925 na zakavkazské silnici nové jednodrátové verze brzdy Kazantsev s kapalinovými cestami tam byla ponechána v provozu. V roce 1926 byly obdrženy dva návrhy jejich brzdového systému od vynálezce I. K. Matrosova. . Během následujících 2 let byly tyto dva brzdové systémy aktivně zdokonalovány. Ve stejné době, v letech 1927-1928, byly obdrženy návrhy na jejich brzdové systémy od jiných vynálezců. A na konci roku 1930 byly na zakavkazské silnici provedeny srovnávací testy tří automatických brzdových systémů, v důsledku čehož systém Matrosov jednomyslně zvítězil . Na základě toho se představenstvo NKPS 8. února 1931 rozhodlo: přijmout brzdu Matrosov (rozvaděč vzduchu M-320) jako vzor pro nákladní kolejová vozidla železnic SSSR. I. K. Matrosov byl za to vyznamenán Leninovým řádem za č. 35.
Počátkem 30. let 20. století činil podíl vozů vybavených automatickými brzdami přibližně 25 % nákladního parku a byly provozovány brzdy tří systémů - Westinghouse, Kazantsev a Matrosov . Ale díky energickým akcím bylo na začátku roku 1941 93% komoditní flotily vybaveno automatickými brzdami, jejichž základem byl distributor vzduchu M-320, vynalezený Matrosovem.
Od roku 1947 začal být vozový park vybaven automatickými regulátory brzdového závěsu a od roku 1966 - nákladním automatickým režimem. Od roku 1953 se začal vyrábět a instalovat na kolejová vozidla nový rozvaděč vzduchu MTZ-135 pro dlouhé vlaky , patentovaný Matrosovem v roce 1946. Od roku 1959 se začaly montovat nové brzdové systémy, rozvaděče vzduchu č. 270, na jejichž vývoji se podílel I. K. Matrosov a od roku 1979 č. 483, které jsou v provozu dodnes.
Široké používání elektropneumatických brzd na elektrických vlacích začalo v roce 1948 a na osobních vlacích s trakcí lokomotivy - od roku 1958. Po zavedení automatických brzdových systémů profese dirigenta zanikla. Dirigentům se začalo říkat dirigenti.
| Brzdy železničních kolejových vozidel | |
|---|---|
| Prvky brzdového systému | |
| Terminologie | |
| brzdy | |
| Vynálezci brzdových systémů | |