6. Тормозной путь

Расстояние, проходимое поездом за время от момента перевода ручки крана машиниста или стоп-крана в тормозное положение до остановки.

Тормозной путь s_т при расчётах принимают равным сумме подготовительного пути s_п и действительного пути s_д : s_т = s_п + s_д за соответствующие промежутки времени. При расчёте тормозного пути для остановки поезда на площадке принимают: для пассажирских пневматических тормозов t_п = 4 с, для грузовых пневматических тормозов t_п = 7 с, для электропневматических тормозов t_п = 2 с. На спусках время подготовки, а следовательно, и s_п увеличивается в зависимости от крутизны спуска.

Влияние крутизны спуска на тормозной путь заключается в следующем: каждая 1 тысячная спуска увеличивает скорость поезда на 1км/ч за 30 с.

Расчёт тормозного пути грузового поезда из 200 осей при экстренном торможении со скорости v₀ = 70 км/ч на спуске i_с = 0,006 (при σ = 0,33, чугунных тормозных колодках, осевой нагрузке всех вагонов q₀ = 200кН на роликовых подшипниках).

s_д =∑∆ s_д = 628 м; t_п = 7 + 10 i_с/b_то = 7 + 10 • 0,006/0,33 • 0,102 = 7 + 1,8 = 8,8 с;

s_п =0,278 v₀ t_п = 0,278 • 70 •8,8 = 171 м; s_т = s_п + s_д = 171 + 628 = 799 м;

Для ускорения расчёта тормозного пути пользуются составленными номограммами, в которых указаны отношения скорости движения к длине тормозного пути.

II. Классификация тормозов и их основные свойства

7. Классификация тормозов

На п/с применяются пять типов тормозов: стояночные (ручные), пневматические, электропневматические, электрические магнитно-рельсовые.

Стояночными тормозами оборудованы локомотивы, пассажирские вагоны и примерно 10 % грузовых вагонов.

Пневматическими тормозами оснащён весь п/с железных дорог с использованием сжатого воздуха давлением до 0,9 МПа на локомотивах и 0,45 – 6,2 МПа на вагонах.

Электропневматическими тормозами(ЭПТ) оборудованы пассажирские локомотивы и вагоны, электро- и дизель-поезда.

Стояночные, пневматические и электропневматические относятся к разряду фрикционных тормозов, у которых сила трения создаётся непосредственно на поверхности колеса, либо на специальных дисках жёстко связанных с колёсными парами.

Электрическими тормозами, которые часто называют динамическими или реверсивными (вследствие перевода ТД в режим генераторов), оборудованы отдельные серии электровозов, тепловозов и электропоездов.

Магнитно-рельсовыми тормозами оборудованы высокоскоростные электропоезда и применяются они как дополнительные к электропневматическим тормозам.

Основным тормозом является пневматический.

Каждый тип тормоза делится на группы, подгруппы и по назначению на пассажирские, грузовые и высокоскоростные.

8. Пневматические тормоза

Пневматические тормоза имеют однопроводную магистраль (воздухопровод), проложенную вдоль каждого локомотива и вагона для дистанционного управления воздухораспределителями (ВР) с целью зарядки запасных резервуаров (ЗР), наполнения тормозных цилиндров (ТЦ) сжатым воздухом при торможении и сообщении их с атмосферой (АТМ) при отпуске. Пневматические тормоза разделяются на автоматические и неавтоматические, а также на пассажирские (с быстрыми тормозными процессами) и грузовые (с замедленными тормозными процессами).

Автоматическими называются тормоза, которые при разрыве поезда или ТМ, а также при открытии стоп-крана из любого вагона автоматически приходят в действие вследствие снижения давления воздуха в магистрали (при повышении давления воздуха происходит отпуск тормозов). Неавтоматические тормоза, наоборот, приходят в действие при повышении давления в трубопроводе, а при выпуске воздуха происходит отпуск тормоза.

Процессы работы автоматических тормозов:

• Зарядка – воздухопровод (магистраль) и ЗР под каждой единицей подвижного состава заполняются сжатым воздухом;

• Торможение – производится снижение давления в магистрали вагона или всего поезда для приведения в действие воздухораспределителей, и воздух из ЗР поступает в ТЦ, они приводят в действие тормозную рычажную передачу, которая прижимает колодки к колёсам;

• Перекрыша – после произведённого торможения давление в магистрали и ТЦ не изменяется;

• Отпуск – давление в магистрали повышается, вследствие чего ВР выпускают воздух из ТЦ в АТМ, одновременно подзаряжая ЗР сообщая их с ТМ.

Автоматические тормоза подразделяются:

• Мягкие с равнинным режимом отпуска – при медленном темпе снижения давления (до 0,03 – 0,05 МПа в мин) не срабатывают, при большем темпе снижения срабатывают на торможение при разных зарядных давлениях в магистрали; после торможения при повышении давления в магистрали на 0,01 – 0,03 МПа дают полный отпуск (ступенчатого отпуска не имеют);

• Полужёсткие с горным режимом отпуска – обладают теми же свойствами, что и мягкие, но для полного отпуска необходимо восстановление давления в магистрали на 0,01 – 0,02 ниже зарядного (имеют ступенчатый отпуск);

• Жёсткие – работают на определённом зарядном давлении в магистрали; при снижении давления в ТМ любым темпом ВР срабатывают на торможение. При давлении в магистрали выше зарядного в действие не приходят до снижения давления ниже зарядного. Тормоза жёсткого типа применяются на участках ж/д с уклонами крутизной до 0,045.

Прямодействующий неавтоматический тормоз применяется на локомотивах.

Воздух нагнетается компрессором в главный резервуар (ГР), откуда по питательной магистрали (ПМ) поступает к крану, в простейшем виде представляющему собой пробковый трехходовой кран. Каждому положению ручки крана соответствует определённый процесс:

• Торможение – питательная магистраль сообщается с магистралью, и воздух поступает в ТЦ, перемещая поршень со штоком вправо, рычаг поворачивается вокруг неподвижной точки и нижним концом прижимает тормозную колодку к колесу;

• Перекрыша – магистраль разобщается с ПМ, давление воздуха в ТЦ остаётся без изменения;

• Отпуск – магистраль и ТЦ сообщаются с АТМ через кран.

Тормоз является прямодействующим, т.к. при утечках из ТЦ и ЗР при торможении сжатый воздух из ГР через кран и магистраль поступает непосредственно в ТЦ т.е. пополняются утечки. В случае разрыва магистрали он не приходит в действие и выпускает весь воздух в АТМ, если до разрыва был заторможен.

Непрямодействующий автоматический тормоз. Тормоз этого типа отличается от прямодействующего неавтоматического тем, что на каждой единице подвижного состава между тормозной магистралью и тормозным цилиндром установлены прибор, называемый ВР, и ЗР. По этой схеме оборудованы все пассажирские вагоны электро – и дизель-поезда с ВР 292-001. Компрессор, ГР и кран машиниста монтируются на локомотиве. Перед отправлением поезда тормоз заряжают, постановкой ручки крана машиниста в положение I, при котором воздух из ГР по ПМ через кран машиниста поступает в ТМ и далее через ВР в ЗР. При этом ТЦ через ВР сообщён с АТМ.

Для торможения поезда ручку крана машиниста переводят в тормозное положение III, ПМ отключается, а ТМ через кран сообщается с АТМ. При понижении давления в ТМ, ВР срабатывает на торможение: разобщая ТЦ с АТМ и сообщая его с ЗР, наполненным сжатым воздухом. Под действием сжатого воздуха поршень перемещается и при помощи системы тяг и рычагов прижимает тормозные колодки к колёсам.

Для отпуска тормоза ручку крана машиниста ставят в положение I. ПМ сообщается с ТМ, из-за чего давление в ней повышается и ВР сообщает ТЦ с АТМ, а ТМ с ЗР. В случае открытия в вагоне стоп-крана тормоза автоматически приходят в действие.

Тормоз называется непрямодействующим, или истощимым, потому что в процессе торможения ВР разобщает ТМ от ЗР и ТЦ, и при утечках воздуха из ЗР или ТЦ давление в них не восстанавливается.

Прямодействующий автоматический тормоз. Этот тормоз состоит из тех же основных частей, что и непрямодействующий. По такой схеме выполнены тормоза грузовых вагонов и локомотивов с ВР 483-000 с равнинным и горным режимами отпуска. Утечки из ЗР и ТЦ пополняются автоматически в процессе служебного торможения или перекрыше с питанием крана машиниста.

Главное отличие прямодействующего автоматического тормоза от непрямодействующего в устройстве воздухораспределителя.

В зависимости от положения крана происходит:

• Зарядка и отпуск – ТМ сообщается с ПМ и ГР, ТЦ через ВР сообщён с АТМ, а ЗР через обратный клапан сообщён с ТМ;

• Торможение – давление в ТМ понижается путём выпуска воздуха краном в АТМ. ВР срабатывает на торможение, и разобщает ТЦ с АТМ и сообщает его с ЗР.

При торможении, а также в процессе ступенчатого отпуска ВР через обратный клапан пополняет утечки воздуха в ЗР и ТЦ из ТМ, поэтому такие тормоза называются прямодействующими.

Путём изменения краном давления в ТМ осуществляется ступенчатое торможение и ступенчатый или бесступенчатый отпуск.

В ТМ различают три тем­па изменения давления: мягкости, служебного и экстренного тормо­жения. Темп мягкости составляет до 0,4 кгс/см² /мин и на него тормоза не реагируют, обладая определенной степенью нечувствительности. Темп служебного торможения составляет 0,2 кгс/см² в 1сек. и вызывает четкое срабатывание ВР на торможение с дополнительной разрядкой ТМ на установленную глубину и обес­печивает, таким образом, прохождение незатухающей тормозной волны, доходящей до хвостовой части поезда. ЭТ с последователь­ным срабатыванием его ускорителей по поезду, если они имеются на ВР, и ускоренным наполнением ТЦ, обеспечивается темпом ЭТ 0,8 кгс/см² в 1сек и выше. Прямо или непрямодействие ав­томатического тормоза определяется конструкцией воздухорас­пределителя. Прямодействующий автоматический тормоз — это тормоз грузовых вагонов, оборудованный воздухораспределите­лем усл. № 483, который способен поддерживать установленное давление в ТЦ независимо от плотности после­днего.

Непрямодействующий автоматический тормоз — это тормоз пассажирских вагонов, оборудованный воздухораспределителем усл. № 292, который не восполняет утечки сжатого воздуха из ТЦ.

Примером прямодействующего неавтоматического тормоза слу­жит вспомогательный локомотивный тормоз. В случае приведения его в действие воздух из главных резервуаров поступает в ТЦ.