Учебная дисциплина: «Технические средства обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте» (ТСОБЖТ) Лекция № 6 Тема: «ТОРМОЗА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА»
Литература: • • 1. Подвижной состав / Под ред. С. И. Осипова. М. : Транспорт, 1983 2. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ТОРМОЗА ПОДВЖНОГО СОСТАВА Асадченко В. Р. Автоматические тормоза подвижного состава: Учебное пособие для ВУЗов ж д транспорта • М. : Маршрут, 2006. 392 с.
Учебные вопросы: 1. Классификация тормозов и видов торможения. Элементы тормозного оборудования. 2. Принцип действия автоматического тормоза. 3. Противоюзные устройства. 4. Некоторые примеры тормозных расчетов.
1. Классификация тормозов и видов торможения. Элементы тормозного оборудования.
Для уменьшения скорости движения поезда или его остановки локомотивы и вагоны снабжены тормозами, которые различают по следующим признакам: 1. по способам создания тормозной силы • – фрикционные (колодочные, дисковые); • – динамические – электрические (рекуперативные, реостатные, магнитно рельсовые); 2. по способам управления • – автоматические – приходят в действие при разрыве поезда (пневматические, электропневматические, вакуумные, динамические, стояночные); • – неавтоматические (пневматические, электропневматические, электрические, ручные); 3. по способности поддерживать давление в тормозном цилиндре • – прямодействующие (восполняющие утечки сжатого воздуха из тормозного цилиндра) • – непрямодействующие (не восполняющие утечки сжатого воздуха из тормозного цилиндра)
• Фрикционное торможение использует силу тормозных колодок, прижимаемых к ободьям вращающихся колес, или специального диска, насаженного на ось колесной пары. Фрикционные тормоза могут быть ручного и пневматического действия. • Реверсивное (электрическое) торможение может быть рекуперативным, когда выработанная двигателями электровоза энергия возвращается в контактную сеть, или реостатным, когда энергия поглощается специальными сопротивлениями. Реверсивное торможение широко используется при движении грузовых поездов по затяжным спускам.
Электромагнитное торможение основано на принципе воздействия электромагнитных устройств на рельсы. Оно применяется как основное для скорых поездов, так как создаваемая в этом случае тормозная сила не ограничивается условиями сцепления колес с рельсами.
Основным видом торможения поездов является фрикционное пневматическое. • Пневматические тормоза делятся на автоматические и неавтоматические. Все локомотивы, пассажирские и грузовые вагоны оборудуются автоматическими и ручными тормозами.
Автоматические тормоза подвижного состава должны обеспечивать тормозное нажатие, гарантирующее остановку поезда при экстренном торможении на расстоянии не более тормозного пути. • Ручные тормоза необходимы для удержания поезда на месте в случае остановки его на уклоне при неисправности автоматических тормозов или отключении электроэнергии на электрифицированных участках. • В ручных тормозах сила нажатия колодок на колеса передаётся от тормозной рукоятки, помещаемой в тамбуре вагона, рычажной и винтовой передачам. • Обе части поезда с автоматическими тормозами в случае разрыва (саморасцепа) затормаживаются без вмешательства человека; • имеется также возможность производить торможение поезда из вагона, оборудованного стопкраном.
По роду подвижного состава тормоза подразделяют: • на грузовые, предназначенные для торможения грузовых поездов и отличающиеся сравнительно медленным наполнением тормозных цилиндров сжатым воздухом; • пассажирские с более быстрым наполнением тормозных цилиндров; • высокоскоростные с электропневматическим управлением, обеспечивающим одновременное действие тормозов всего поезда.
Тормоза называются прямодействующими • если источник сжатого воздуха, имеющийся на локомотиве (компрессор, главный резервуар), при торможении сообщается с запасными резервуарами и тормозными цилиндрами вагонов. • По этому признаку фрикционные пневматические тормоза подраз деляются : на прямодействующие неавтоматические; непрямодействующие автоматические; и прямо действующие автоматические. • Прямодействующие неавтоматические тормоза применяются как вспомогательные и только на локомотивах.
Торможение может быть служебным и экстренным. • . В обычных условиях машинист применяет служебное торможение, при котором давление в главной магистрали понижается ступенями. Такой режим обеспечивает плавное уменьшение скорости поезда и позволяет остановить его в заранее предусмотренном месте.
• Для немедленной остановки поезда применяют экстренное торможение, которое происходит в результате быстрого и полного выпуска воздуха из магистрали, что создает наибольшую тормозную силу. • Экстренное торможение может производиться краном машиниста или краном экстренного торможения (стоп краном), установленным во всех пассажирских и частично грузовых вагонах.
• Вероятность ошибки машиниста при торможении зависит от профиля пути, параметров поезда, состояния окружающей среды, скорости и интенсивности движения. Проезды запрещающих сигналов из за несвоевременного применения тормозов чаще происходят во время тумана или осадков, из за которых поверхность трения тормозных колодок увлажняется. При этом коэффициент трения уменьшается, что приводит к значительному удлинению тормозного пути. Еще большую опасность представляет снег, когда он налипает на тормозные колодки и подмерзает. В такой ситуации тормозной путь может возрасти до 8 раз. Чтобы избежать этого, машинист во время движения должен периодически подтормаживать, делать более глубокую разрядку тормозной магистрали при первой ступени торможения и начинать его заблаговременно.
• Для обеспечения сжатым воздухом автотормозной системы на электровозах установлены мотор компрессоры, а на тепловозах – компрессоры. Запас сжатого воздуха, интенсивно расходующегося в большом количестве при зарядке и отпуске тормозов поезда, накапливается в главных резервуарах. В кабине машиниста размещены: кран машиниста, предназначенный для управления всеми тормозами поезда, и отдельно вспомогательный кран для управления тормозом локомотива.
• Компрессор с главным резервуаром связан нагнетательным трубопроводом, а главный резервуар соединен с краном машиниста питательной магистралью. От крана машиниста отходит магистральный воздухопровод, соединенный с помощью гибких рукавов с магистралью состава, образуя общую тормозную сеть поезда. Для разобщения магистрального воздухопровода у каждого локомотива и вагона имеются концевые краны.
К приборам, осуществляющим торможение и устанавливаемым на каждой тормозной единице (локомотивах и вагонах), относятся: • тормозные цилиндры, • запасные резервуары, • рычажная передача с тормозными колодками • и междувагонные соединительные рукава. • воздухораспределители,
Воздухораспределитель • служит для автоматического распределения сжатого воздуха, поступающего из магистрального воздухопровода, между запасным резервуаром и тормозным цилиндром в зависимости от изменения давления в магистральном воздухопроводе.
Тормозные цилиндры • предназначены для передачи давления сжатого воздуха через поршень цилиндра, систему тяг и рычагов на тормозные колодки.
Кран машиниста : • предназначен для управления пневматическими и электропневматическими тормозами грузовых и пассажирских поездов, а также одиночных локомотивов. Предусмотрена возможность управления им как вручную, так и дистанционно в системах безопасности и автоведения (САУТ, САВП и др. ) с непрерывной диагностикой тормозного оборудования в рамках комплексной системы диагностики поезда.
Основными элементами крана являются: • контроллер крана машиниста, который встраивается в пульт кабины, • и блок электропневматических приборов (БЭПП). БЭПП устанавливается в машинном отделении. Если локомотив двухкабинный, достаточно одного блока для управления из двух кабин; при этом одновременное управление исключается. Дополнительно в пульт кабины машиниста встроены • клапан экстренного торможения, • выключатель устройства блокировки, • а также резервный клапан управления.
Контроллер крана машиниста (КМ) содержит рукоятку управления тормозными позициями, линейно перемещаемую в горизонтальной плоскости. • 1. 2. 3. 4. 5. Рукоятка имеет семь положений: первое – это отпуск и зарядка, второе – поездное положение, третье – перекрыша без питания, четвертое – перекрыша с питанием, пятое – А – служебное торможение длинносоставного грузового поезда или торможение без разрядки магистрали пассажирского поезда, 5. пятое – В – служебное торможение, 6. шестое – экстренное торможение. • Все положения кроме первого фиксированные; первое выполнено с самовозвратом в поездное положение.
Помимо контроллера в пульт встраивается клапан аварийного экстренного торможения (КАЭТ), • (КАЭТ), дублирует соответствующее положение контроллера. Кнопка КАЭТ имеет две фиксированных позиции. Для приведения КАЭТ в действие необходимо нажать на эту кнопку, в результате чего магистраль разрядится темпом экстренного торможения и одновременно отключатся питание тормозной магистрали и тяга, а также включится песочница. Для прекращения действия экстренного торможения кнопку необходимо вручную вернуть в исходное положение. Клапан экстренного торможения может устанавливаться на пульте у помощника машиниста вместо стоп крана.
Кран машиниста дополнительно оснащен устройством блокировки тормозов (УБТ). • Это устройство устанавливается в блоке БЭПП и выносится из кабины машиниста. Для управления им в пульт встраивается выключатель блокировки со съемным ключом.
Учебная дисциплина: «Технические средства обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте» (ТСОБЖТ) 23. 10. 2014 г. Лекция № 7: Продолжение. Темы: «ТОР МОЗА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА»
2. Принцип действия автоматического тормоза
Рассмотрим принцип работы непрямодействующего автоматического тормоза, применяемого в пассажирских поездах а – зарядка и отпуск; б – торможение. Компрессор 1 нагнетает воздух в главный резервуар 2, откуда он по питательной магистрали 3 подводится к крану машиниста 4. В поезде с отпущенными тормозами кран машиниста, переведенный в положение I, соединяет главный резервуар с магистралью 5, в которой устанавливается и постоянно поддерживается давление воздуха (5 5, 5)· 105 Па. При таком давлении воздухораспределитель 6 с помощью имеющегося в нем поршня с золотником соединяет магистраль с запасным резервуаром 8, а тормозной цилиндр 7 – с атмосферой. Запасной резервуар заряжается воздухом, а тормоза остаются отпущенными, так как пружина, находящаяся в тормозном цилиндре, через рычажную передачу оттягивает колодки от колес (рис. а).
торможение поезда а – зарядка и отпуск; б – торможение. кран машиниста устанавливают в положение III, при котором магистраль отключается от главного резервуара и сообщается с атмосферой. При уменьшении давления в магистрали поршень с золотником воздухораспределителя перемещается и сообщает запасной резервуар с тормозным цилиндром. В этом случае сжатый воздух, поступая в тормозной цилиндр, перемещает поршень и через связанную с ним рычажную передачу прижимает колодки к колесам – происходит торможение (рис. б). При этом на колесо грузовой тележки вагона воздействует одна колодка, а на колесо пассажирской тележки – две.
Прямодействующий автоматичес кий тормоз применяют на локомотивах и вагонах грузовых поездов. Такой Схема прямодействующего тормоз отличается от непрямодействующего автоматического тормоза автоматичес кого тормоза главным образом кон струкцией воздухораспределителя и крана машиниста. Воздухораспределитель обеспе чивает три режима торможения: гру женый, средний и порожний. Пред варительной установкой рукоятки воздухораспределителя на соответ ствующий режим остигается раз личная д сила нажатия колодок в за висимости от степени загрузки ваго нов. Благодаря этому устраняется возможность заклинивания колес по рожних вагонов и вместе с тем обес печивается более эффективное тор можение груженых вагонов. Недостатком пневматических тор мозов является неодновременное дей ствие, вызываемое низкой скоростью распространения в длинных поездах тормозной или отпускной волны.
электропневматические тормоза. • Для устранения этого недостатка на электропоездах и в пассажирских поездах применяют электропневма тические тормоза. Они отличаются от пневматических дополнительным электровоздухораспределителем и электрооборудованием. В электро пневматическом тормозе, как и в дру гих, торможение осуществляется сжатым воздухом, однако благодаря электрическому управлению оно про исходит одновременно по всему сос таву и значительно быстрее. Поэто му тормозной путь поезда с электро пневматическими тормозами меньше, чем с обычными пневматическими тормозами, что особенно важно при высоких скоростях движения.
3. Противоюзные устройства
Юз — скольжение по опорной поверхности (дороге, рельсам) колёс транспортного средства (автомобиля, трамвая, железнодорожного вагона), при котором линейная скорость поверхности колес ниже скорости опорной поверхности относительно транспортного средства. • Юз наблюдается при торможении, причиной юза является превышение тормозного усилия над силой сцепления колеса с опорной поверхностью. • Юз возникает не только при блокировании колеса, но и при его вращении, когда колесо проскальзывает по дороге. • Скольжение колес при разгоне — буксование (на железнодорожном транспорте боксование). • Во избежание юза на современных автомобилях применяют антиблокировочные системы, снижающие тормозное усилие при возникновении юза. На железнодорожном транспорте для предупреждения юза применяется регулирование тормозного усилия в зависимости от загрузки с помощью грузового авторежима.
• Повышение требований к эффективности тормозных средств, в том числе при неблагоприятных условиях сцепления колес с рельсами, неразрывно связано с увеличением скоростей движения пассажирского подвижного состава. Практика показывает, что задача сокращения тормозного пути скоростного подвижного состава успешно решается с помощью современных противоюзных устройств (ПУ), выполняемых, как правило, на базе микропроцессорной техники со сложными алгоритмами работы, позволяющими гибко управлять процессами скольжения колес в процессе торможения.
• Основной задачей любой современной системы противоюзной защиты (СПЗ) колесных пар подвижного состава является обеспечение сохранности поверхности катания КП на всех режимах торможения при условии обязательного обеспечения безопасности движения поездов. Это, в свою очередь, обеспечивается соответствием фактических выходных параметров торможения (тормозных путей и коэффициентов тормозного нажатия) нормативным величинам для заданных условий (начальной скорости, величины уклона) независимо от состояния поверхности рельсов, т. е. от условий сцепления.
• Наиболее опасными дефектами поверхности КП считаются ползуны, которые являются прямым следствием износа поверхности катания от механического взаимодействия КП и рельсов при наличии юза – поступательного движения подвижного состава без вращательного движения его КП. Также недопустимыми в эксплуатации скоростного подвижного состава считаются выбоины (локальные выкрашивания частиц металла с поверхности колес), происхождение которых в значительной мере обусловлено термическим воздействием на металл обода колеса в процессе превышения величины критического проскальзывания или кратковременного юза КП в совокупности с последующими циклическими нагрузками во время движения.
• Как правило, противоюзные системы автономны, т. е. ориентированы на отдельную единицу подвижного состава. Исключение составляют системы противоюзной защиты, разрабатываемые для особого подвижного состава модульного формирования, например высокоскоростного, где противоюзная защита осуществляется бортовой ЭВМ для всего поезда или его части – секции (модуля).
По сложившейся системе классификации противоюзные системы делятся на ряд поколений. • К системам первого поколения относятся • электропневмомеханические конструкции. Наибольшее распространение здесь нашли противоюзные устройства инерционно механического типа с пневматическим управлением, устанавливаемые еще в 70 х годах на вагонах габарита РИЦ. К системам второго поколения относятся электропневмомеханические системы с электронным управлением на жесткой логике (системы дискретного типа). Такие системы, имея жестко заданный алгоритм действия, основанный на числовых критериях величины относительного скольжения или замедления КП, обеспечивают постоянный контроль процесса их вращения. Особенностями их работы являются определенная гибкость при выборе начальных условий (использование «плавающей эталонной колесной пары» ) и быстрота обработки результатов в процессе выработки управляющего сигнала, которая обеспечивается упрощенной логикой управления и применением элементной базы с высоким быстродействием.
• К системам третьего поколения относятся электропневмомеханические конструкции с микропроцессорным управлением. Такие устройства несколько уступают дискретным в быстродействии: . Однако они значительно превосходят предыдущие поколения в дискретности управления и гибкости используемых алгоритмов. У лучших современных отечественных СПЗ с микропроцессором дискретность управления достигает 200 команд и более на один оборот колесной пары. Системы третьего поколения способны выполнять дополнительные функции контроля скорости, учета пройденного пути, регистрации отказов, числа срабатываний и многое другое, что является неоспоримым доказательством их целесообразности и перспективности.
• В настоящее время на скоростных поездах применяются две системы противоюзного устройства защитного типа: ДУКС 110 4 ПМ (производитель АООТ «Завод «Ленинец» » ) и ДУКС 110 4 ММ (производитель АДС «Норд Вест» ).
• Поиски новых конструктивных решений тормозного оборудования, в том числе материалов тормозных колодок, стремление к повышению скорости движения и сокращению длины тормозного пути определяют направления дальнейшего повышения требований к быстродействию всех звеньев СПЗ, включая и ее исполнительную часть (систему сброса сжатого воздуха из тормозного цилиндра и его наполнения). Развитие СПЗ требует разработки и внедрения в практику вагоностроения тормозного блок цилиндра, объединяющего в одной конструкции тормозной цилиндр, сбрасывающий и впускной электропневмоклапаны, а также датчик давления, соединенный с полостью тормозного цилиндра.
4. Некоторые примеры тормозных расчетов
4. 1. Расчет предельного уклона при остановке поезда на уклоне • Часто возникает ситуация, когда поезд необходимо экстренно остановить на уклоне. После остановки поезда экстренным торможением на уклоне необходимо отпустить автотормоза и до отправления произвести зарядку тормозной магистрали, для чего в период зарядки необходимо удерживать поезд вспомогательным тормозом локомотива. Предельную величину уклона i (‰), на котором можно удержать поезд массой Q (т), определяют в зависимости от расчетного тормозного нажатия колодок локомотива (т):
Пример. На каком максимальном спуске можно удержать локомотивным тормозом электровоза ЧС 2 при полном торможении пассажирский поезд массой 1000 т? Расчетное тормозное нажатие тормозных колодок на ось 12 т, число осей локомотива 6. Р е ш е н и е.
Решим аналогичную задачу для грузового поезда массой 4000 т с электровозом ВЛ 10. Расчетное тормозное нажатие на ось 14 т, число осей локомотива 8. Р е ш е н и е:
4. 2. Расчет минимальной толщины тормозных колодок • Тормозные колодки должны иметь толщину более минимальной нормы, установленной для проследования до следующего ПТО. Инструкцией по эксплуатации тормозов установлены унифицированные нормы: • • 12 мм – чугунные колодки вагонного типа, 10 мм – фосфористые колодки на моторвагонных поездах, 15 мм – на локомотивах, 14 и 10 мм – композиционные колодки соответственно со стальной спинкой и сетчатопроволочным каркасом. • Для чугунных колодок эти нормы не во всех случаях отвечают специфическим условиям эксплуатации. Поэтому допускается введение местными инструкциями на основе опытных поездок большей минимальной толщины чугунных колодок для груженых грузовых вагонов. Для пассажирских и грузовых порожних вагонов этот вопрос обычно не возникает в связи с двусторонним торможением пассажирских вагонов и меньшим тормозным нажатием порожних грузовых.
Минимальная толщина колодок (мм) может быть определена по следующим эмпирическим формулам: – для равнинных профилей: Hmin=10+0. 15·s. T ; – для горных профилей с затяжными спусками: Hmin=10+0. 03· Σ L·i где : s. T – общий путь, проходимый поездом в тормозном режиме между ПТО (средний, по скоростемерным лентам), км; Σ L·i – сумма произведений длины спусков, км, на их уклон, ‰.
4. 3. Расчет длины груженого поезда по условию перепада давления в тормозной магистрали В грузовых поездах массой более 6 тыс. т и числом осей не менее 350, а также в грузовых поездах любой массы и длины при предстоящем следовании по затяжным спускам 0, 018 и более, устанавливается повышенное зарядное давление 6, 0 6, 2 кгс/см 2. • В поездах большой массы и длины повышенное зарядное давление в головной части обеспечивает минимально необходимое по условиям эффективности торможения зарядное давление 4, 7 5, 0 кгс/см 2 в хвостовой части поезда с учетом перепада давления, возникающего от утечек. • Перепад давления между головной и хвостовой частями поезда может быть оценен с использованием формулы • Где: • pн – зарядное (абсолютное) давление, кгс/см 2; • l – длина поезда, км.
В таблице представлены результаты расчетов по формуле pн , кгс/см 2 7, 0 6, 3 Δр, кгс/см 2 , при длине поезда, км 0, 75 0, 13 0, 12 1, 0 0, 30 0, 27 1, 25 0, 59 0, 53 1, 5 0, 99 0, 89 1, 75 1, 50 1, 35 Из данных таблицы следует, что практически длина груженых поездов по условию перепада давления ограничена 1, 5 км; при необходимости формирования поездов большей длины необходимо увеличивать плотность тормозной магистрали. С полным переходом на композиционные тормозные колодки создается возможность вождения длинносоставных поездов с нормальным зарядным давлением, так как при этих колодках груженые вагоны тормозятся максимально на среднем режиме и выход штоков тормозных цилиндров уменьшен.
• ЛЕКЦИЯ ОКОНЧЕНА СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!
Скачать презентацию Учебная дисциплина Технические средства обеспечения безопасности на железнодорожном
л.6 тормоза тсобжт - 11.ppt