I. Основы торможения

1. Назначение тормозов

ПТЭ. Гл.1 Общие обязанности работников железнодорожного транспорта п. 1.1 – основными обязанностями работников железнодорожного транспорта являются удовлетворение потребностей в перевозках пассажиров и грузов при безусловном обеспечении безопасности движения.

Немалую роль в исполнении этих обязанностей работниками железнодорожного транспорта принадлежит состоянию тормозного оборудования на подвижном составе, его качественное обслуживание и ремонт.

Автоматические тормоза подвижного состава, при специфических условиях их эксплуатации (высокие скорости, плохие погодные условия, большие веса), должны обеспечивать безопасность движения, надёжность и безотказность действия.

Для примера возьмём поезд, который нужно доставить из пункта А по перегону в пункт Б.

Путь проходимый поездом на участке S_р - путь разгона, который зависит от мощности локомотива.

На участке S_у поезд движется с максимально установившейся скоростью σ, которая, с одной стороны определяется мощностью локомотива, а с другой тормозными средствами поезда из расчёта возможной остановки поезда в пункте Б или у закрытого сигнала.

Для остановки поезда машинист отключает тягу, но поезд к этому времени, исходя из массы и профиля пути, продолжает двигаться по инерции, за счёт накопленной кинетической энергии и до остановки проходит значительное расстояние.

Для того чтобы остановить поезд в нужной нам точке, к составу поезда нужно приложить искусственные силы сопротивления, эти силы называются тормозными, а устройства, применяемые для увеличения искусственных сил сопротивления, называются тормозными устройствами.

Тормозные силы и силы сопротивления движению гасят кинетическую энергию движущегося поезда.

Наиболее распространённым средством для получения тормозных сил является колодочный тормоз, при котором торможение осуществляется прижатием колодок к вращающим колёсам. В результате возникающих сил трения гасится кинетическая энергия поезда.

При одной и той же скорости тормоза приводятся в действие в грузовом поезде примерно в точке Г (тормозной путь S_г ), а в пассажирском – в пункте П (тормозной путь S_п ). Таким образом, чем эффективнее тормоза, тем позже можно начинать торможение и большее время следовать с максимальной скоростью, благодаря чему повышается средняя техническая скорость σ _ср.

2. Тормозная сила

Если к катящемуся по рельсу колесу, нагруженному силой Р, прижать тормозную колодку с силой К, то между поверхностью катания колеса и колодкой возникает сила трения:

В = Кφ_к

φ_к – коэффициент трения между колодкой и колесом.

Со стороны колеса на колодку и далее на подвеску, раму и буксу действует реактивная сила, равная силе В и противоположно направленная. Сила В по отношению к колесу является внутренней силой, которая сама по себе не может произвести торможение; она создаёт момент М_в = В_r, направленный против вращения колеса. Под действием момента М_в в точке а контакта колеса с рельсом возникает сила В_т, действующая на рельс со стороны колеса и стремящаяся сдвинуть его.

Внешняя сила В_т, действующая на колесо со стороны рельса, численно равная силе В и направленная в сторону, обратную движению, и является тормозной силой:

В_т = В = Кφ_к

Момент силы трения М_т, направленный против вращения колеса, называется тормозным моментом:

М_т = В_тр

Таким образом, тормозная сила реализуется в точках контакта колёс с рельсами.