бабулер68

Автоматический стояночный тормоз подвижного состава

В.И. ШЕЛКОВ, К.В. ТАРАСОВ, филиал Сибирского государственного университета путей сообщения в г. Новоалтайск

Самопроизвольное движение (уход) вагонов относится к числу наиболее тяжелых происшествий на железнодорожном транспорте. Основной причиной таких случаев является истощение автотормозов. Данное явление является негативным свойством автотормозов на протяжении всей истории развития железных дорог. Этот недостаток пытаются нейтрализовать путем применения ручных тормозов и ручных тормозных башмаков.

Ассортимент дополнительных средств безопасности движения со временем расширяется (предохранительные и улавливающие тупики, охранные стрелки, сбрасывающие башмаки, стационарные упоры, профилирование станционных путей с противоуклонами в сторону горловин). Основными недостатками всех вышеупомянутых дополнительных средств является их расположение вне подвижного состава (их может не оказаться в нужном месте и в нужное время), а также они не могут приводиться в действие автоматически. И, конечно же, все эти средства не спасают при разрыве поезда на перегоне или при отправлении поезда с перекрытым попутным концевым краном либо с незаряженной тормозной магистралью.

Анализ существующих тормозных систем отечественного и зарубежного подвижного состава показывает, что на сегодняшний день отсутствуют надежные технические средства, позволяющие в случае утечки сжатого воздуха из запасных резервуаров локомотивов или вагонов и отсутствия тормозных башмаков, укладываемых на рельсы под колесные пары, исключить самодвижение подвижного состава на станционных путях, перегонах, в пунктах отстоя.

В последние годы для решения данной проблемы принимаются различные организационно-технические меры, в том числе оборудование вагонов автоматическими стояночными тормозами (ACT), которые получили широкое распространение на зарубежном подвижном составе. Например, на немецком электровозе серии BR 185 применяется стояночный тормоз с пружинным аккумулятором и запасным резервуаром. Четыре из восьми тормозных цилиндров дополнительно имеют пружинные аккумуляторы энергии. Последние срабатывают одновременно при разрядке питающей стояночный тормоз магистрали.
В локомотивном режиме машинист может включать и отключать стояночный тормоз нажатием светящихся кнопок зарядки или разрядки магистрали, расположенных в кабине управления. Состояние этого тормоза контролируется датчиком давления, связанным с тормозной микроЭВМ. Включение стояночного тормоза во время движения приводит к принудительному остановочному торможению поезда.

В нерабочем состоянии локомотива блокирование в отключенном положении крана аккумуляторной батареи приводит к постепенной разрядке тормозной магистрали. При давлении в магистрали менее 1,0 кгс/см2 срабатывает стояночный тормоз. Тем самым компенсируется истощение пневматического тормоза, связанное с допустимой степенью неплотности системы.

В случае, если тормозная магистраль находящегося в нерабочем состоянии локомотива включена в общую тормозную магистраль поезда и заряжена до давления, превышающего 3,0 кгс/см2, стояночный тормоз отключается. Разрыв соединительного рукава приводит к остановочному торможению.

В нашей стране также ведутся разработки автоматических стояночных тормозов. Отраслевой наукой предложено большое количество устройств автоматических стояночных тормозов, различающихся принципом действия и конструкцией. Однако наряду с опреде-
ленными достоинствами, им присущ и ряд недостатков, в числе которых следует отметить низкую надежность в условиях вибрационных и ударных нагрузок, а также возможность прекращения действия до наступления полной готовности автотормоза к работе.

В 2010 г. были завершены поездные испытания опытных партий ACT на вагонах пассажирского поезда и грузовых поездов, по результатам которых решениями приемочных комиссий ОАО «РЖД» рекомендовалось устройства ACT и сопутствующие подсистемы внедрить на моторвагонном подвижном составе сети железных дорог. При этом в силу определенной технической сложности и отсутствия требуемой надежности ACT отечественного производства не нашли широкого применения на грузовых вагонах.

Согласно требованиям Межгосударственного стандарта «Тормоз стояночный железнодорожного подвижного состава. Технические условия», ГОСТ 32880-2014, утвержденного приказом Федерального Агентства по техническому регулированию и метрологии от 23.10.2014 № 1397-ст, ACT должен обладать функцией приведения в действие дистанционно по каналу управления или при снижении давления в тормозной магистрали на величину не менее 0,25 МПа (2,5 кгс/см2).

Кроме этого, должна быть обеспечена возможность ручного приведения в действие и ручного принудительного отпуска ACT, а также его отпуск должен осуществляться дистанционно по каналу управления или автоматически (при готовности к действию основной тормозной системы подвижного состава). Под готовностью к действию основной тормозной системы понимают способность выполнять ею все функции, предусмотренные конструкцией.

При этом ACT должен иметь функцию включения/выключения (включение — это состояние, при котором ACT готов выполнять свои функции; выключение — это состояние, при котором ACT никаким способом не может быть приведен в действие).

Вниманию специалистов и конструкторов авторами данной статьи предлагается ACT, разработанный для грузового вагона, который работает на принципе блокирования положения штока тормозного цилиндра в заторможенном положении. Принципиальная схема данного ACT показана на рисунке.

Корпус стояночного тормоза монтируется в передней крышке тормозного цилиндра (ТЦ). На штоке ТЦ устанавливается зубчатая рейка 9 или иная фрикционная система. Непосредственно ACT состоит из цилиндра блокировочного устройства 2, поршня 4, штока блокировочного устройства 3, пружины 5, рукоятки со штоком для отключения тормоза 7, выключателя б.

Для предупреждения скопления влаги в корпусе ACT необходимо установить втулку с дроссельным отверстием. Это же устройство будет служить сигнализатором готовности к работе стояночного тормоза. Кроме того, данное устройство можно оборудовать блинкером для индикации положений «Включен» и «Выключен».

Предусмотрены следующие режимы работы автоматического стояночного тормоза на вагоне.

Тормоз выключен. При зарядке тормозной магистрали (ТМ) давлением более 3,0 кгс/см2 воздух поступает под поршень 4, который, преодолевая усилие пружины 5, поднимается вверх. При этом шток 3 оказывается в положении вне зацепления с зубчатой рейкой 9 на штоке 1 тормозного цилиндра. В этом случае ACT не оказывает никакого воздействия на работу тормозного оборудования вагона.

Тормоз включен. Когда машинист применяет экстренное торможение, при давлении в тормозной магистрали ниже 2,5 кгс/см2 усилие в полости под поршнем 4 становится меньше усилия пружины 5. В результате усилием пружины 5, воз-
действующей на поршень 4 сверху, шток блокировочного устройства 3 опускается и прижимается к штоку с зубчатой рейкой 9.

Тем временем (вследствие срабатывания воздухораспределителя на торможение) воздух из запасного резервуара поступает в ТЦ. Его поршень перемещается влево — в положение полного торможения. Зубчатая рейка 9 входит в зону воздействия стояночного тормоза.

Устройство ACT таково, что при движении штока ТЦ на усиление торможения отсутствует препятствие для его перемещения, но при падении давления воздуха в ТЦ блокируется обратное движение его штока в сторону отпуска.

Маневровые перемещения вагона без воздуха в тормозной магистрали. Для передвижения вагона в маневровом порядке без воздуха или роспуска состава с горки необходимо рукоятку выключателя 6 стояночного тормоза вставить в прорезь штока блокировочного устройства. При этом шток 7 благодаря специальной конструкции зафиксируется в верхнем положении, т.е. стояночный тормоз будет выключен.

Если затем подать воздух в ТМ, который поступит в камеру под поршнем 4, то он вместе со штоком 3 блокировочного устройства переместится вверх. В результате шток с рукояткой для отключения стояночного тормоза 7 выйдет из зацепления с верхним штоком поршня и под воздействием возвратной пружины 10 переместится вправо. Стояночный тормоз выключится и будет готов к работе автоматически.

Предлагаемый автоматический стояночный тормоз обладает также следующими преимуществами. В случае применения машинистом экстренного торможения на затяжном спуске величина тормозной силы не будет зависеть от давления сжатого воздуха в объеме «запасный резервуар — тормозной цилиндр». Если произойдет отказ локомотива, то машинисту (при наличии ACT) во время стоянки следует произвести разрядку тормозной магистрали ниже 2,5 кгс/см2, после чего он может приступать к устранению неисправности. При этом устанавливать тормозные башмаки не требуется.

Данная конструкция ACT имеет возможности расширения функционала. Выключатель стояночного тормоза 6 можно дооборудовать системой запрета отпуска при наличии воздуха в ТМ. В этом случае обеспечивается возможность ее зарядки на уклоне, значение которого
превышает тормозную силу локомотива. От помощника машиниста потребуется лишь развернуть рукоятку 7 вниз (в положение «АСТ включен») и задвинуть ее до упора. При этом рукоятка своим выступом попадает в специальную дополнительную прорезь в верхнем штоке 3 поршня блокировочного устройства. Его шток войдет в зацепление с зубчатой рейкой на штоке ТЦ, препятствуя движению последнего вправо — на отпуск тормоза. После зарядки тормозной магистрали и применения машинистом ступени торможения помощник машиниста возвращает систему ACT в исходное положение.

При отстое вагонов на станционных путях после выпуска сжатого воздуха изТМ и выхода штока ТЦ так же нужно повернуть рукоятку 7 в положение «АСТ включен», после чего вагон будет удерживаться на месте бесконечно долго. Действие стояночного тормоза должно блокироваться только специальным ключом, что исключит случаи несанкционированного воздействия на тормоз.


Данный ACT может применяться и на локомотивах. Во время отстоя, применив вспомогательный тормоз локомотива и разрядив тормозную магистраль до нуля, сработает блокировка на всех тормозных цилиндрах локомотива, после чего он будет удерживаться в заторможенном состоянии бесконечно долго. Отпуск станет возможным только после зарядки тормозной магистрали локомотива минимально допустимым значением (в зависимости от регулировки пружины 5).

В случае разъединения секций локомотива блокировка тормоза немедленно сработает, обеспечив надежную фиксацию выхода штока тормозного цилиндра в максимально возможном положении для данной ситуации.

Для исключения преждевременного выключения ACT во время зарядки тормозной магистрали вагонов в патрубок, сообщающий тормозную магистраль и подпоршневое пространство блокировочного устройства 2, необходимо установить выпускной клапан 11, который будет являться седлом впускного клапана. Выпускной клапан 11 обеспечит свободный выход сжатого воздуха из-под поршневого пространства блокировочного устройства 2 в тормозную магистраль, а вмонтированный в него впускной клапан откроется для прохода сжатого воздуха в обратном направлении только после повышения давления в тормозной магистрали вагона в пределах от 3,0 до 3,5 кгс/см2.

Библиография

1. Правила технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава : утв. Советом по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества, Протокол от 6 — 7 мая 2014 г. №60 (в ред от 14— 15.05.2019 № 70); приказом Минтранса России отЗ июня 2014 г. № 151.231 с.

2. Швецов Н.Н., Ермишин В.А. Этого могло не случиться... //Локомотив, 2006. № 11. С б — 7.

3. Шелков В.И. Автоматический стояночный тормоз // Вагоны и вагонное хозяйство. 2007. № 1. С. 36.

4. ГОСТ 32880-2014. Тормоз стояночный железнодорожного подвижного состава. Технические условия. Введ. 2015-06-01. Изм. 2015-09-01. М.: Стандартинформ, 2019.