Rautatiejarrut ovat laitteita, jotka luovat keinotekoisia vastusvoimia, joita tarvitaan sekä nopeuden hallinnassa että liikkuvan kaluston pysäyttämisessä.
|
Yleisimmät ovat paineilmajarrut, jotka toimivat paineilmalla. Niissä ilma pääsee jarrusylintereihin ja painaa mäntää, mikä muuntaa ilmanpaineen jarruvivuston kautta jarrupaloihin välittyväksi voimaksi , joka painaa niitä pyörän vannetta tai akselin jarrulevyä vasten. Westinghouse ehdotti ensimmäistä ilmajarrua vuonna 1869, ja sitä on parannettu jatkuvasti siitä lähtien. Westinghouse-jarrulla on vain kaksi tilaa - jarrutus ja vapautus, sitä käytetään edelleen maanalaisissa junissa . Sen sijaan nykyaikaiset ilmajarrut mahdollistavat jarrutusvoiman säätämisen muuttamalla jarrusylintereiden ilmanpainetta. Kuljettaja ohjaa jarruja pneumaattisen automaation avulla . Muuttamalla painetta jarruletkussa kuljettajan nosturin avulla hän purkaa jarruletkun (jarrutus), ylläpitää asetettua painetta ( päällekkäisyys ) ja lataa jarruletkua (jarrun vapautus). Veturin pneumaattinen järjestelmä sisältää myös apujarruventtiilin, jonka avulla voit ohjata veturin jarruja junan jarruista riippumatta.
Jokaisessa liikkuvan kaluston yksikössä jarrusylinteriin yhdistetty ilmanjakaja ja varasäiliö on kytketty jarruletkuun T- ja irrotusventtiilin kautta . Tavaravaunuissa ilmanjakajan ja jarrusylinterin välissä lastiautomaattitila voidaan kytkeä päälle . Jarrulinjan latauspaine riippuu junatyypistä, joten matkustajajunalla se on 4,5–5,2 kg/cm² (noin 0,44–0,51 MPa). Kun paine jarruletkussa laskee, ilmanjakaja täyttää jarrusylinterin paineilmalla varasäiliöstä. Jarrusylinterin paine asetetaan riippuen jarruputken purkausmäärästä, ilmanjakajan toimintatilasta (tyhjä, keskikokoinen, kuormattu) ja auton kuormituksesta automaattitilaa käytettäessä. Limitystilassa suoratoimisissa jarruissa ilmavuoto jarrusylinteristä kompensoidaan varasäiliöstä ja varasäiliötä voidaan täydentää jarruputkesta takaiskuventtiilin kautta. Epäsuorassa jarrussa jarrusylintereiden ilmavuotoa ei kompensoida.
Jarruputken paineen noustessa jarrusylinteri puretaan ilmakehään joko kokonaan, ilmanjakajan tasaisessa (ei-jäykässä) toimintatilassa tai jarrun paineen nousuun verrannollisella askeleella. linja vuoristo- (puolikova) -käyttötilassa, ja varaosa ladataan (muistaa, että säiliö ei ole varavara, vaan varaosa, koska se ei ole se, joka haparoi reservissä, vaan ilman syöttö haparoi siinä) säiliöstä. Jos jarruletku vaurioituu (mukaan lukien junan rikkoutuminen) ja siitä vapautuu ilmaa ilmaan, ilmanjakaja yhdistää varasäiliön suoraan jarrusylinteriin. Tässä tapauksessa tapahtuu hätäjarrutus - ilma pääsee sylintereihin suurimmalla paineella, minkä ansiosta suurin jarrutusvoima toteutuu. Hätäjarrutusta voidaan myös pakottaa - asettamalla kuljettajan nosturin kahva "Hätäjarrutus" -asentoon tai avaamalla sulkuventtiili - tässä tapauksessa jarrujohto on myös suoraan yhteydessä ilmakehään.
Pneumaattisen jarrun suurin haittapuoli on, että iskun etenemisnopeus kuljettajan nosturista ilmanjakajiin ja siten jarrujen koostumus koostumuksen suhteen ei voi ylittää äänen nopeutta (331 m/s). Alennetun paineen alueen etenemistä pitkin jarrulinjaa kutsutaan ilma-aaltoksi, sen nopeus on lähellä äänen nopeutta. Jarrusylintereissä kasvavan paineen jakautumista koko junassa kutsutaan jarruaaltoksi. Jarruaallon nopeus riippuu ilmanjakajien rakenteesta, ilman lämpötilasta, latauspaineesta. Jarruaallon nopeuden ylläpitämiseksi ilmanjakajat tuottavat lisäpurkausta jarruletkusta. Jarrutusaallon nopeus voi olla 280 m/s käyttöjarrutuksessa ja 300 m/s hätäjarrutuksessa.
Jarrujen toiminnan epäsamanaikaisuus voi johtaa pitkittäisiin iskuihin, jotka matkustajajunissa aiheuttavat matkustajien epämukavuutta ja pitkissä tavarajunissa junan katkeamista. Siksi matkustaja- ja tavarajunissa käytetään sähköpneumaattisia jarruja. Tässä tapauksessa sähköjohto kulkee rinnakkain jarrujohdon kanssa, jonka kautta signaalit välitetään ilmanjakajille (jälkimmäistä kutsutaan sähköiseksi ilmanjakajaksi, koska suunnittelussa on sähköinen osa). Tämän tyyppisen jarrun etuna on, että jarrut toimivat lähes samanaikaisesti koko junan pituudella, mikä myös lyhentää jarrutusmatkaa.
Pneumaattisten jarrujen toiminnan tarkistamiseksi junan muodostamisen jälkeen ne testataan täysin. Samalla tarkistetaan kaikkien junan autojen jarrujen toiminta sekä ilmavuoto jarrujohdosta. Täydellisen jarrujen testauksen jälkeen vaunun tarkastaja antaa johtavan veturin kuljettajalle todistuksen junan varustamisesta jarruilla ja niiden käyttökelpoisuudesta (todistus VU-45-lomakkeesta). Moniyksikköjunissa tiedot jarrujen täydellisestä testauksesta kirjataan teknisen kuntolokiin. Venäjän rautateillä on myös alennettu jarrutesti, jossa jarrut testataan vain kahdessa viimeisessä autossa. Lyhennetty testi suoritetaan seuraavissa tapauksissa:
Myös reitin varrella määritetyissä paikoissa jarrujen tehokkuus tarkistetaan - kuljettaja vähentää nopeutta tietyllä määrällä jarruttamalla samalla, kun hän tarkistaa jarrutustien pituuden.
Kaikkien junan jarrujen synkroniseen toimintaan, riippumatta jarrutuksen ja ilma-aaltojen etenemisnopeudesta, voit käyttää pneumaattisten jarrujen sähköistä ohjausta - tällaista jarrua kutsutaan sähköpneumaattiseksi (EPT). Entisen Neuvostoliiton metroissa EPT:tä ei käytetä, koska käyttöjarruna on sähköinen reostaattinen jarru, se puuttuu myös tavaravaunuista toteutuksen monimutkaisuuden ja riittämättömän luotettavuuden vuoksi pitkissä junissa, ja se puuttuu myös Länsi-Euroopan junat - ne on varustettu KEs-tyyppisillä automaattisilla jarruilla, joissa on porrastettu vapautus. Entisen Neuvostoliiton rautateillä EPT:tä käytetään matkustajajunissa (kaksijohtiminen ohjauspiiri) ja moniyksikköjunissa (viisijohtiminen piiri).
Kaksijohtimisella piirillä EPT-johtokoskettimet asennetaan jarruletkun holkkien liitospäihin ja liitetään, kun holkit on kytketty. Sähköiset ilmanjakajat (EVR) on kytketty suoraan johtoon, paluujohtoon ei ole kytketty mitään - se toimii ohjausna. Holkin päässä, jota ei ole kytketty toiseen holkkiin, suora- ja ohjausjohtimien koskettimet sulkeutuvat toisiaan jousen vaikutuksesta luoden ohjauspiirin. Jokaisessa EVR:ssä on kaksi venttiiliä, jotka on kytketty suoran johdon ja kotelon väliin - yksi (jarruventtiili) on kytketty diodin kautta, toinen (vapautusventtiili) on kytketty suoraan.
Kun linja on jännitteetön, molemmat venttiilit ovat vapautetussa asennossa ja EVR on lomatilassa. Automaattijarrun VR:n ja EVR:n väliin on asennettu kytkentäventtiili, joka yhdistää jarrusylintereihin enemmän painetta antavan VR:n, joten kun EPT on kytketty pois päältä, automaattijarrut toimivat normaalisti. Kun 50 voltin "plus" jännite syötetään suoralle johdolle ja "miinus kiskoille", molemmat venttiilit jännittyvät ja EVR toimii jarruttaakseen - se päästää ilmaa kauppakeskukseen. Jos napaisuus vaihtuu ("miinus" linjalla, "plus" kiskoilla), jarruventtiili vapautuu, koska se on kytketty diodin kautta, joka kuljettaa virtaa vain, kun johdossa on "plus", ja vain vapautusventtiili pysyy vedettynä, mikä tarjoaa päällekkäisyyden - jarrusylintereissä paine säilyy.
Siten yksinkertaisesti kytkemällä EPT-linjan virransyöttö ("plus" linjaan jarrutusta varten, "miinus" linjaan sammutusta varten, jännitteetön johto vapauttamista varten), voit helposti ohjata koko jarrua. juna, suorita porrastettu jarrutus tai vapauta erittäin tarkasti. Jännitteen syöttämiseen suoran ja käänteisen napaisuuden linjaan käytetään jarru- ja vapautusreleitä (TP ja OP). Näitä kahta relettä ohjataan kuljettajan nosturin koskettimilla, kuljettajan konsolissa oleva "P"-valo osoittaa, että OP on päällä, ja "T"-valo osoittaa, että TR on päällä. Ohjausta varten johdolle syötetään muuntimesta 625 Hz:n taajuudella oleva vaihtovirta, joka ei kulje venttiilien läpi niiden suuren induktiivisen vastuksen vuoksi, vaan palaa perävaunun pään ja paluujohdon koskettimien kautta veturin ja virittää ohjausreleen ( CR) EPT.
Jos ohjausvirta ei kulje (yhdessä johdossa ei ole kosketusta) ja CD ei syty, merkkivalo “O” (tai “C”) ei syty ja TP ja OP eivät syty. . Tässä tapauksessa on tarpeen joko löytää ja poistaa toimintahäiriö tai seurata ilman EPT:tä (automaattisilla jarruilla) tai kytkeä päälle EPT:n monistettu virtalähde - erityisellä kytkimellä suora- ja paluujohdot kytketään suoraan veturiin ja EVR ei saa virtaa yhdestä johdosta, vaan kahdesta. Jotta piiri ei toistu jatkuvasti veturin pääholkin koskettimien kautta, joka ei ole kytketty junaan, veturiin asennetaan eristetyt holkkijousitukset, jotka avaavat koskettimet.
Sähköjunissa, sähkövetureissa sekä sähkövoimalla varustetuissa dieselvetureissa käytetään pneumaattisten jarrujen lisäksi myös sähköjarruja, jotka muuttavat junan mekaanisen energian sähköenergiaksi . Tässä tapauksessa käytetään sähkömoottorin käännettävyyttä , eli sen kykyä toimia generaattorina . Vastaanotettu sähköenergia joko muunnetaan lämmöksi reostaateissa ( reostaattijarru , se on myös sähködynaaminen - EDT ) tai palautetaan kosketusverkkoon ( regeneratiivinen jarrutus ), myös niiden yhdistelmä on mahdollinen ( regeneratiiv-reostaattinen jarrutus ). Regeneratiivinen jarrutus mahdollistaa sähkövedon tehokkuuden lisäämisen osan sähkön palautuksen vuoksi, kun taas reostaattinen jarrutus tarjoaa täydellisen autonomian ulkoisista lähteistä, mikä mahdollistaa sen käytön dieselvetureissa. Sähköveturit VL8 , VL10 , VL80 r , VL85 , sarjat EP1 ja E5K "Ermak" on varustettu regeneratiivisella jarrutuksella . Dieselveturit TEP70 , 2TE116 numerosta 1610 ja kaikki 2TE116U ja 3TE116U, sähköjunat ER9 T, ER200 , sähköveturit VL80 t ja VL80 s , VL82 ja VL82 m , ChSS2 t ja ChS7 as , ChS7 t ja ChS7 , on varustettu reostaattisella ja kaikki suurnopeusjunat. Sähköjunat ER2R , ER2T , ET2 , sähköveturit 2ES6 , 2es10, EP10 ja EP20 on varustettu regeneratiiv-reostaattisella jarrulla .
Siinä on myös magneettinen kiskojarru . Se koostuu kahdesta (harvemmin neljästä) kengästä, joista jokainen on ripustettu pyörien väliin ja on rakenteeltaan sähkömagneetti . Jarrutettaessa kengät lasketaan kiskoille ja niiden keloihin syötetään sähkövirtaa. Tuloksena oleva magneettinen voima painaa kengät kiskoja vasten, mikä lisää jarrutusvoimaa, samalla kun jarrutusmatka lyhenee 30-35 %. Tätä jarrua käytetään raitiovaunuissa, suurnopeusjunissa ja vetoyksiköissä. Niiden tärkein etu on kompakti, jonka ansiosta niiden kanssa voidaan käyttää levyjarruja, jotka vievät suhteellisen paljon autoa alatilaa.
Tavarajunien alhaiset nopeudet Venäjällä 1800- ja 1900-luvun alussa eivät edistäneet automaattisten jarrujen käyttöönottoa. Autot varustettiin viputyyppisillä käsijarruilla. Käsijarrun kahva sijaitsi auton avoimella alueella. Johtaja kontrolloi jarrua. Jokaisen junan mukana oli konduktööriryhmä, jota johti vanhempi konduktööri. Jarrutus suoritettiin veturin vihellyksen jälkeen. Johtimien yhdistämiseen veturinkuljettimeen käytettiin opastinköyttä. Se oli venytetty vaunujen kattojen yli. Joskus köysi puristui vaunujen luukuista; kokemattomat johtimet eivät tienneet kuinka käyttää sitä [12] .
Vuonna 1897 Aleksanterin rautatiellä tapahtui onnettomuus sotilasjunan kanssa. Sen jälkeen muodostettiin toimikunta, joka laatii päätöksen itsejarrutuksen käyttöönottomenettelystä tavaraliikenteessä. Tuolloin matkustajaliikenteessä autojarruja käytettiin kaikkialla (vuodesta 1878), ja eri teillä oli noin 9 erilaista jarrujärjestelmää, joista Westinghouse-jarrulla oli johtava asema. Vuonna 1899 annettiin valtion omistamille rautateille tilaus, jossa ilmoitettiin tavaravaunujen varustamiseen Westinghouse-jarrulla kolmessa vaiheessa, Pietariin Westinghouse JSC rakensi jarrujen tuotantolaitoksen. Mutta Auto Brake Commission ei päässyt sitten yksimielisyyteen siitä, kumpaa järjestelmää pitäisi suosia, koska tähän mennessä Westinghouse-järjestelmässä oli paljastunut vakavia puutteita erityisesti tavaraliikenteen osalta, ja vuodesta 1901 lähtien se salli järjestelmän käytön. New Yorkin ja Lipkovskyn järjestelmät. Mutta pian Westinghouse JSC onnistui ajamaan Lipkovskyn konkurssiin ja sulkemaan tehtaansa.
Autojarrujen käyttöönoton valmisteluvaihe kesti, ja sitten alkoi Venäjän ja Japanin sota. Tämän seurauksena prosessi keskeytettiin, ja sodan jälkeen ei ollut varoja työn jatkamiseen, ja asia poistettiin. Alku kuitenkin tehtiin - suurin osa vanhoista tavaravetureista (ja tarjousvaunuista ) varustettiin automaattijarruilla ja uudet jarrulaitteet varustettiin heti valmistajan tehtaalla.
Ennen ensimmäisen maailmansodan puhkeamista vain 20 % tavaravaunuista oli varustettu jarruilla. Ennen junan kokoamista oli tarpeen laskea tarvittava määrä jarruilla varustettuja vaunuja junan painosta riippuen [13] . Junien nopeuden nousun vuoksi kysymys automaattisten jarrujen käyttöönotosta on kiristynyt. Tätä asiaa oli tarkoitus käsitellä ylimääräisessä vetoinsinöörien kongressissa, joka oli määrä pitää vuonna 1914, mutta taas sota puuttui asiaan.
Ensimmäisen sodan jälkeisen ehdotuksen uudeksi jarrujärjestelmäksi teki vuonna 1921 koneistaja F. P. Kazantsev . Sen kehittämisen aikana Moskovaan osoitettiin välittömästi tehdas (tuleva MTZ - Moscow Brake Plant ). Kazantsev-jarrua on testattu vuodesta 1924 lähtien, ja vuonna 1925 Transkaukasian tiellä testattujen Kazantsev-jarrujen uuden yksijohtimisen nestereittejä sisältävän jarrun testien jälkeen se jätettiin toimimaan siellä. Vuonna 1926 keksijä I. K. Matrosovilta saatiin kaksi ehdotusta heidän jarrujärjestelmästään . . Seuraavien 2 vuoden aikana näitä kahta jarrujärjestelmää kehitettiin aktiivisesti. Samaan aikaan, vuosina 1927-1928, muilta keksijiltä saatiin ehdotuksia niiden jarrujärjestelmistä. Ja vuoden 1930 lopussa Transkaukasian tiellä suoritettiin kolmen automaattisen jarrujärjestelmän vertailutestejä, joiden seurauksena Matrosov-järjestelmä voitti yksimielisesti . Tämän perusteella NKPS:n hallitus päätti 8. helmikuuta 1931: hyväksyä Matrosov-jarrun (ilmanjakelija M-320) malliksi Neuvostoliiton rautateiden tavaraliikenteen liikkuvalle kalustolle. I. K. Matrosov sai tästä Leninin ritarikunnan numerosta 35.
1930-luvun alussa automaattijarruilla varustettujen autojen osuus oli noin 25 % tavarakannasta, ja jarruja käytettiin kolmessa järjestelmässä - Westinghouse, Kazantsev ja Matrosov . Mutta energisten toimien ansiosta vuoden 1941 alkuun mennessä 93% hyödykelaivastosta oli varustettu automaattisilla jarruilla, joiden perustana oli Matrosovin keksimä M-320-ilmanjakelija.
Vuodesta 1947 lähtien autokanta alettiin varustaa jarruvivuston automaattisilla säätimillä ja vuodesta 1966 - lastiautomaattitilalla. Vuodesta 1953 lähtien Matrosovin vuonna 1946 patentoima uutta pitkien junien ilmanjakelijaa MTZ-135 alettiin valmistaa ja asentaa liikkuvaan kalustoon . Vuodesta 1959 lähtien alettiin asentaa uusia jarrujärjestelmiä, ilmajakajia nro 270, joiden kehittämiseen I. K. Matrosov osallistui , ja vuodesta 1979 lähtien nro 483, jotka ovat käytössä tähän päivään asti.
Sähköpneumaattisten jarrujen laaja käyttö sähköjunissa alkoi vuonna 1948 ja veturivedolla varustetuissa matkustajajunissa - vuodesta 1958. Automaattisten jarrujärjestelmien käyttöönoton jälkeen konduktöörin ammatti katosi. Kapellimesta alettiin kutsua johtimiksi.
| Rautateiden liikkuvan kaluston jarrut | |
|---|---|
| Jarrujärjestelmän elementit | |
| Terminologia |
|
| jarrut | |
| Jarrujärjestelmien keksijät | |