Утворення і характекристики гальмової сили

Для зниження швидкості руху поїзда гальмуванням необхідно створити керовану силу, спрямовану зустрічно напрямку швидкості руху. Таку силу називають гальмівною, і створюється вона притисненням гальмової колодки до поверхні катання бандажа колісної пари чи до гальмового диска.

Розглянемо характер утворення цієї сили та її залежності (див. рис. 20). При натисканні гальмової колодки на поверхню ободу колеса із силою К утворюється сила тертя Т, спрямована по дотичній до окружності колеса і прикладена в точці торкання колодки з колесом. Величина цієї сили визначається як добуток коефіцієнта тертя φ_к на силу натискання колодки К , тобто: Т = φ_{к *} К. Сила натискання К може бути підрахована аналітичним методом за параметрами тиску повітря в гальмовому циліндрі, розміром циліндра і передаточним числом важільної передачі.

Рис. 20

Коефіцієнт тертя φ_к залежить від багатьох факторів, таких як площа контакту колодки і колеса, матеріалу, температурного режиму, твердості тертьових поверхонь і т. д. Для практичних розрахунків φ_к визначають досвідченим шляхом. Для спрощення розрахунків в умовах експлуатації користуються розрахунковою силою натискання К_р і розрахунковим коефіцієнтом тертя φ_кр.

Розрахунковий коефіцієнт тертя φ_кр визначається за досвідчених емпіричних формулах для різних типів колодок: чавунних чи композиційних, і в залежності від швидкості руху. Зі збільшенням швидкості (тобто частоти обертання колеса) значення коефіцієнта тертя зменшується.

Гальмова сила створює гальмуючий момент колеса, який можна представити дією пари сил Т та В_к, прикладених до осі колісної пари і до точки торкання колодки з колесом. Цю пару сил можна представити іншою парою сил Т₁ та Т^’₁ рівною їм за величиною. Реакція рейки на дію сили Т ₁, тобто сила В_Т і є гальмівною силою, прикладеною у точці торкання колеса з рейкою. Якщо знехтувати силою інерції обертових мас ця сила дорівнює:

В_Т = Т = φ_кр* К_{р .}

Сила гальмова не повинна перевищувати силу зчеплення колеса з рейкою. У випадку перевищення колісна пара буде сковзати по рейці, викликаючи підвищений знос поверхні кочення колеса і рейки та погіршуючи ефективність дії гальм. Оскільки сила зчеплення залежить від навантаження на вісь, її величина змінюється в залежності від завантаження вагона. Для зміни гальмової сили в залежності від завантаження вагона повітророзподільники вантажних вагонів мають ручні перемикачі режимів на «порожній» чи «навантажений». Для автоматичного регулювання гальмової сили в залежності від завантаження вагона вантажні, пасажирські вагони і моторвагонні поїзди обладнуються додатковим пристроєм – автоматичним регулятором режиму гальмування (авторежимом). Застосування авторежиму дозволяє поліпшити ефективність гальмування, виключити явище юза, скоротити довжину гальмового шляху.

Пристрої безпеки руху рухомого складу

Пункт 9.10 “Правил технічної експлуатації залізниць України” містить вимоги до обладнання рухомого складу пристроями, що забезпечують безпеку руху : “Локомотиви і мотор – вагонний рухомий склад, а також спеціальний самохідний рухомий склад, мають бути обладнані радіостанціями, швидкостемірами з реєстрацією показань, визначених Державною адміністрацією залізничного транспорту України, автоматичною локомотивною сигналізацією...

Кожний пульт управління пасажирським локомотивом, що обслуговується одним машиністом, та моторвагонним поїздом мусить мати пристрої автоматичної зупинки на випадок раптової втрати машиністом здатності вести поїзд...»

Локомотивний швидкостемір (СЛ-2М) є візуальним і самописним приладом. Швидкостемір показує швидкість руху локомотива від 5 до 220 км/год, час доби в годинах і хвилинах та кількість кілометрів пройдених локомотивом з моменту встановлення швидкостеміра. На стрічці швидкостеміра реєструється швидкість, пройдений шлях у км., час руху і стоянки локомотива, передній чи задній хід локомотива, режими гальмування, ввімкнення електропневматичного клапану автостопа, натискання рукоятки пильності локомотивною бригадою, показання локомотивного світлофора. Реєстрація всіх цих показників відбувається на швидкостемірній стрічці різними лініями на верхньому і нижньому полі стрічки. Для зручності розшифровки швидкостемірних стрічок застосовують спеціальні шаблони. За записами на швидкостемірній стрічці можна контролювати дотримання машиністом припустимої швидкості руху, виконання вимог шляхових сигналів, правильне користування гальмами, пильність локомотивної бригади на шляху проходження. Швидкостеміри мають привід від осі колісної пари. Завод годин і переклад стрілок виконується вручну. Електричні апарати швидкостеміра зв'язані з автостопом і пристроєм автоматичної локомотивної сигналізації (АЛС). Швидкостемірна стрічка періодично знімається і розшифровується. У випадку транспортної події швидкостемірна стрічка дозволяє визначити параметри руху поїзда, попередні події й у багатьох випадках виявити причину події.

Автоматична локомотивна сигналізація (АЛС) забезпечує дублювання в кабіні машиніста показань шляхових сигналів, до яких наближається поїзд. АЛС має велике значення для дотримання графіка руху поїздів і забезпечення безпеки руху в умовах поганої видимості сигналів. У залежності від пристроїв сигналізації на перегоні АЛС може бути безперервної дії (АЛСН) при автоматичному блокуванні та точкової дії АЛСТ при напівавтоматичному блокуванні. АЛСН передає сигнали на локомотивний світлофор безперервно по всьому перегону і станції, а АЛСТ - у визначених точках перед вхідними сигналами. Передача кодового сигналу зі шляху на локомотив виконується індуктивним засобом. Для цього на екіпажній частині локомотива встановлюються прийомні котушки, що одержують індуктивний сигнал від кодових електричних імпульсів, що йдуть по рейковому колу блокучастка. Код імпульсу відповідає показанню шляхового сигналу. Отриманий сигнал підсилюється підсилювачем локомотива і подається через дешифратор на локомотивний світлофор.

При АЛСТ сигнали вхідних світлофорів передаються в двох точках на ділянці наближення, в місцях установки шляхових індукторів – шляхових пристроїв, що посилають кодові сигнали. Перший сигнал надходить на локомотив від першого індуктора. встановленого на відстані гальмового шляху при повному службовому гальмуванні від вхідного сигналу, другий – на відстані 400 м.

Автоматична локомотивна сигналізація пов'язана з пристроєм контролю швидкості швидкостеміра і пристроєм перевірки пильності. Пристрої АЛС не допускають прямування поїзда зі швидкістю, що перевищує встановлену швидкість руху на заборонний сигнал або контрольовану швидкостеміром.

Пристрій контролю пильності складається зі спеціальної контактної рукоятки, що своїми контактами створює або розмикає електричне коло електропневматичного клапана (ЭПК). Перевірка пильності здійснюється при під'їзді до заборонного сигналу. Машиніст повинен підтвердити свою пильність натисканням цієї рукоятки у відповідь на попереджуючий свисток електропневматичного клапану автостопа. Якщо протягом 7 секунд рукоятка пильності не буде натиснута, що свідчить про втрату пильності машиніста, спрацьовує клапан ЭПК і робить розрядку гальмової магістралі. Це приводить до гальмування поїзда. Перевірка пильності машиніста може бути однократною або періодичною. Пристрій однократної перевірки діє при зміні сигналу шляхового (локомотивного) світлофора, періодичної – через кожні 20 – 50 сек.

Маневрові локомотиви обладнуються пристроєм контролю пильності Л-116 та Л-116У, які забезпечують перенесення періодичних перевірок пильності на час до 90 сек. у залежності від показань локомотивного світлофора при виконанні машиністом операцій по керуванню локомотивом, що само по собі підтверджує працездатність машиніста (робота пісочницею, свистком, контролером, краном №254 та ін.). Пристрій Л116У забезпечує відміну періодичних перевірок пильності при швидкості нижче мінімальної, що контролюється швидкостеміром, і тиску в гальмових циліндрах не менше 1,0 кгс/см². Цей пристрій дозволяє машиністу менше відволікатися від спостереження за вільністю колії при пересуваннях на станції.

Для забезпечення безпеки руху при обслуговуванні локомотива в одну особу схема АЛСН модернізується таким чином, щоб при раптовій утраті машиністом працездатності забезпечувалася автоматична зупинка поїзда. Такий безупинний контроль стану машиніста забезпечується тим, що машиніст при русі постійно тисне на педаль пильності, періодично короткочасно відпускаючи її для підтвердження пильності. У випадку втрати працездатності, машиніст природно відпускає ножну педаль пильності, що приводить до спрацьовування ЭПК і гальмуванню поїзда.

Швидкостеміри, АЛСН і пристрої, що контролюють пильність локомотивних бригад дозволяють набагато поліпшити стан безпеки руху на залізницях і зменшити кількість транспортних подій.

Контрольні запитання:

1. Призначення гальмівної системи поїзда.

2. Розміщення гальмівного устаткування на локомотиві та вагонах.

3. Принцип дії не прямодіючого автоматичного гальма. Чому вони звуться автоматичними?

4. Принцип дії прямодіючого автоматичного гальма. Де вони використовуються?

5. Принцип дії неавтоматичного гальма.

6. Дія електропневматичного гальма у пасажирських поїздах.

7. Поясніть, що таке авторежим.

8. Призначення приладів безпеки на локомотивах.

9. Принцип дії АЛСН.

10. Принцип дії АЛСТ, і де вона використовується.

11. Прилади контролю пильності машиніста на локомотиві.

12. Призначення швидкостеміра та його дія.

13. Гальмівна сила і, як вона утворюється.