[09-2025] Тормоза грузового поезда - прямодействующие или непрямодействующие?

[Admin]

Тормоза грузового поезда - прямодействующие или непрямодействующие?

П.К. РУДОВ, канд. техн, наук, заведующий ОНИЛ «Тормозные системы подвижного состава» Испытательного центра железнодорожного транспорта, доцент кафедры «Вагоны», Белорусский государственный университет транспорта, г. Гомель

В журнале «Локомотив» № 8, 2024 г. была опубликована статья «О прямодействии пневматических тормозов грузового подвижного состава», автор которой В.В. Маловичко поднимает вопрос о необходимости корректировки термина «прямодействие тормоза» в технической, учебной литературе и нормативной документации. При этом все приведенные доводы целенаправленно используются в качестве доказательственной базы отсутствия прямодействия тормозов в грузовых поездах. Рассмотрим вопрос о целесообразности изменения этого термина и, соответственно, связанной с ним классификации тормозов и тормозных приборов.
В определении термина «прямодействие тормоза» используются два основных подхода — западноевропейский и отечественный, принятый на железных дорогах стран бывшего СССР. В западноевропейской терминологии прямодействующим называется неавтоматический тормоз, в котором наполнение тормозных цилиндров происходит непосредственно из главных резервуаров через тормозной кран (кран вспомогательного тормоза). Автоматический тормоз, обязательной составной частью которого является воздухораспределитель, считается непрямодействующим независимо от конструкции воздухораспределителя.
При этом в зарубежной технической литературе преимущественно используются термины «прямодействующий тормоз» и «автоматический тормоз». Прямодействующий тормоз в таком случае является синонимом неавтоматического тормоза, а автоматический — непрямодействующего. Эти определения были приняты еще во времена Вестингауза, когда промышленностью выпускались только непрямодействующие воздухораспределители.

По принятой в странах СНГ классификации тормозов, основы которой были заложены много десятилетий назад известными учеными и конструкторами, прямодействующим называли тормоз, который в процессе торможения и пере-крыши способен восполнять утечки из тормозных цилиндров напрямую или через приборы из главных резервуаров.
Коснемся истории развития тормозов. В 1926 г. в СССР была допущена к эксплуатации в грузовых поездах оригинальная конструкция автоматического тормоза, разработанная изобретателем Ф.П. Казанцевым. Этот тормоз был отнесен к типу прямодействующих автоматических тормозов, так как в случае нехватки воздуха в запасных резервуарах воздухораспределитель в процессе длительных торможений позволял питать тормозные цилиндры из тормозной магистрали. Магистраль, в свою очередь, подпитывалась из главных резервуаров паровоза через специально разработанный для этих целей прямодействующий кран машиниста, позволяющий поддерживать в ней постоянное давление в процессе торможения.
По мере совершенствования тормозов в странах Западной Европы при разработке новых конструкций тормозных приборов для пассажирских и грузовых поездов в основном пошли по пути создания универсальных воздухораспределителей с ручным переключением на грузовой или пассажирский режим (некоторые воздухораспределители
имеют дополнительно пассажирский скоростной режим). Также на основе одного типажного ряда создавали разные модификации воздухораспределителей.
К разрабатывавшимся в СССР в середине прошлого века пассажирским воздухораспределителям предъявлялись требования взаимозаменяемости по привалочному фланцу и совместной работе со скородействующими тройными клапанами № 218 и 219. В связи с этим в отечественном тормо-зостроении воздухораспределители грузовых и пассажирских вагонов имеют различные конструкции. Пассажирские воздухораспределители № 292 золотниково-поршневого типа и воздухораспределители № 242 клапанно-диафрагменного типа не восполняют утечки из тормозных цилиндров при торможении, и поэтому тормоза пассажирских вагонов являются истощимыми, а их воздухораспределители относятся к непрямодействующим.

Применяемые в настоящее время грузовые воздухораспределители № 483, КАВ-60, 6540 способны восполнять утечки, и тормоза грузовых поездов считаются неистощимыми. В грузовых поездах эта особенность очень важна для обеспечения безопасности движения, особенно при вождении поездов на горных участках пути в режиме длительного торможения.
Наличие воздухораспределителей совершенно разных конструкций, которые имеют свои характерные особенности, оказывающие влияние на качественные показатели тормоза, требует соответствующей классификации основных типов пневматических тормозов. По способности восполнять утечки из тормозных цилиндров в соответствии с отечественной классификацией автоматические тормоза подразделяются на прямодействующие, которые при определенных условиях обеспечивают подпитку утечек из тормозных цилиндров и запасных резервуаров, и непрямодействующие, которые ни при каких условиях не обеспечивают восполнение утечек.
В начале вышеупомянутой статьи автор обращается к принципу работы прямодействующих и непрямодействующих тормозов, ссылаясь в целом на техническую и учебную литературу, не конкретизируя источники. При этом изначально в качестве верной принимает за основу западноевропейскую классификацию. Классические учебники по тормозам подвижного состава, где логически объясняется принятый в СССР принцип прямодействия автоматического тормоза, в расчет автором не принимаются.
Далее автор рассматривает отдельно действие крана машиниста и воздухораспределителя № 483 при восполнении утечек. Принимая практически идеальную герметичность тормозной системы, указывает, что уравнительный поршень крана машиниста при перекрыше с питанием периодически открывает и закрывает впускной клапан, прерывая связь главных резервуаров с тормозной магистралью.
Это утверждение является спорным. Указанная в публикации величина перепада давлений на уравнительный поршень, равная 0,015 МПа, при которой происходит перемещение поршня, взята из ГОСТ 33724.1-2016, устанавливающего требования безопасности к кранам машиниста и методы контроля. Эта величина относится к пределам отклонения давления в магистральном резервуаре во время выпуска из него воздуха через отверстие 2 мм при поездном положении крана машиниста. В то же время, согласно этому стандарту, изменение давления при перекрыше с питанием после ступени торможения в течение 3 мин не должно превышать +0,010 МПа.

Конечно, для открытия клапана необходим перепад давлений. Но автор не учитывает, что испытания проводятся в стационарных условиях при отсутствии колебаний и вибраций. При движении поезда чувствительность уравнительного поршня может быть более высокой, а пределы отклонений давления меньше. После перевода рукоятки крана машиниста из тормозного положения в положение перекрыши с питанием происходит завышение давления в уравнительном резервуаре из-за термодинамического изменения состояния сжатого воздуха в нем. Это приводит к более быстрому открытию впускного клапана крана машиниста для восполнения имеющихся утечек.
Процесс повышения давления в уравнительном резервуаре явно прослеживается на диаграммных лентах КЛУБ-У (см. рисунок).
Кроме того, во время полного опробования тормозов в течение всего времени проверки срабатывания воздухораспределителей на торможение в поезде практически всегда отмечается постоянное давление в тормозной магистрали при отсутствии периодических колебаний. Это говорит о том, что в исправно работающем кране машиниста уравнительный поршень автоматически устанавливается в положение, при котором постоянно происходит подпитка тормозной магистрали, т.е. имеется непрерывная связь главных резервуаров и тормозной магистрали. В случае перевода рукоятки крана машиниста в положение перекрыши без питания из положения перекрыши с питанием обычно наблюдается снижение давления в магистрали.

Далее в упомянутой статье рассматривается работа главной части воздухораспределителя при положении IV рукоятки крана машиниста и для наглядности приводится упрощенная и искаженная схема главной части воздухораспределителя. В схеме заложены неточности, которые читателя могут ввести в заблуждение. Показано, что сжатый воздух из тормозной магистрали через обратный клапан поступает в запасный резервуар и только через него может поступать в тормозной цилиндр. На самом деле после обратного клапана воздух может параллельно поступать в запасный резервуар, а также по каналам в полом штоке главного поршня и через тормозной клапан в тормозной цилиндр, т.е. прямо из тормозной магистрали, чем и объясняется в учебной и технической литературе принцип прямо-действия автоматического тормоза.
Согласно версии автора, подпитка тормозного цилиндра происходит дискретно в два этапа — сначала из запасного резервуара в тормозной цилиндр, а затем запасный резервуар подпитывается из тормозной магистрали. Это утверждение также неверно. При подпитке тормозного цилиндра, когда давление в запасном резервуаре снижено до давления в тормозной магистрали, сжатый воздух сразу поступает в тормозной цилиндр из магистрали, минуя запасный резервуар. Причем при хорошей чувствительности уравнительного поршня крана машиниста утечки из тормозных цилиндров могут полностью восстанавливаться благодаря пополнению сжатым воздухом из тормозной магистрали. Кроме того, при наличии утечек в запасном резервуаре и в трубопроводе к нему, они также восполняются из магистрали.

Автор статьи описывает различные ситуации по восполнению утечек. В ситуации 1 рассматривается утечка из тормозного цилиндра одного, причем хвостового вагона, и реакция уравнительного поршня крана машиниста на эту утечку. Утечки же имеются не в одном тормозном цилиндре поезда и не только в тормозном цилиндре, айв соедине
ниях тормозной магистрали. Поэтому впускной клапан исправно работающего крана машиниста практически всегда находится в открытом положении, поддерживая постоянное давление в тормозной магистрали.
В ситуации 2 указано, через какой промежуток времени можно выполнять вторую и третью ступени торможения (6 и 8 с соответственно). Однако автор не учитывает, что эти ступени могут выполняться с большим интервалом и более длительное время поезд может следовать в режиме торможения (например, на затяжных спусках). В соответствии с действующими правилами управления тормозами грузового поезда на равнинном режиме воздухораспределителей при первой ступени торможения поезд может следовать до 2,5 мин. В случае необходимости продолжать торможение машинист обязан применять следующую ступень.
Согласно версии автора, все воздухораспределители — и пассажирские, и грузовые - следует считать непрямодействующими. Тогда каким же образом грузовые воздухораспределители обеспечивают подпитку тормозных цилиндров при утечках воздуха? В начальный момент времени действительно подпитка утечек из тормозных цилиндров происходит из запасных резервуаров. Учитывая, что в настоящее время практически все вагоны оборудованы композиционными колодками, а воздухораспределители в этом случае на вагонах обычно устанавливают на средний режим работы, сжатого воздуха в запасных резервуарах для восполнения утечек сохраняется больше, чем при груженом режиме воздухораспределителя.

Действительно, через питательный клапан крана машиниста воздуха проходит меньше, так как плотность тормозной сети в поездах также значительно выше, чем это было несколько десятилетий назад. Ушло в историю выражение работников вагонного хозяйства: «Если фуражку не сдувает, значит, плотность хорошая».
Однако следует учитывать, что вместе с тем снижена величина зарядного давления в грузовых поездах с 0,52 — 0,54 МПа до 0,49 — 0,51 МПа, а значит, снижен и запас сжатого воздуха в запасных резервуарах. Конечно, восполнение утечек из тормозных цилиндров происходит дольше из запасных резервуаров, чем это было ранее. Только после снижения давления в запасном резервуаре ниже давления в тормозной магистрали сжатый воздух напрямую из нее поступает в тормозной цилиндр. Благодаря более низкому давлению в тормозном цилиндре на среднем режиме работы воздухораспределителя этот путь открывается позже. С другой стороны, при восполнении утечек обеспечивается максимальное давление в тормозных цилиндрах при выполнении полного служебного торможения, что не всегда соблюдалось на груженом режиме воздухораспределителя.
Следует отметить, что в настоящее время часть вагонов эксплуатируется с включением воздухораспределителей нагруженый режим — в первую очередь, на дорогах с большой протяженностью горных участков (например, на Узбекских железных дорогах, где вагоны оборудованы чугунными колодками). Правилами эксплуатации тормозов в грузовых поездах в некоторых случаях груженый режим воздухораспределителей допускается устанавливать при композиционных колодках.
Практически любая классификация является условной и может отражать те или иные аспекты, характеристики или особенности объекта классификации. Поэтому неважно, какой процент утечек из тормозных цилиндров восполняется сжатым воздухом из запасных резервуаров, а какой из тормозной магистрали, которая через кран машиниста подпитывается напрямую из главных резервуаров.
Отечественная классификация предусматривает деление тормозов на прямодействующие и непрямодействующие по способности восполнять утечки из тормозных цилиндров. И эта способность при определенных условиях реализуется в случае оборудования вагонов воздухораспределителями грузового типа. Пассажирские воздухораспределители № 292 и 242 при любых условиях не обладают такой способностью.
В соответствии с принятым на железных дорогах стран СНГ принципом прямодействия тормоза классифицируются также тормозные приборы. Краны машиниста подразделяются на прямодействующие, непрямодействующие и универсальные, а воздухораспределители — на прямодействующие и непрямодействующие. Электропневматические тормоза в отечественной классификации подразделяется на автоматические и прямодействующие.

Если перейти на новую классификацию, то каким тормозом следует называть автоматический тормоз грузового локомотива? Наполнение тормозных цилиндров локомотива происходит непосредственно из главных резервуаров через кран вспомогательного тормоза, работающий в роли повторителя. Путь тот же, что и при торможении неавтоматическим прямодействующим тормозом. Разница только в управляющем воздействии на кран вспомогательного тормоза — или непосредственным воздействием на рукоятку крана вспомогательного тормоза, или созданием давления в камере повторителя при воздействии на рукоятку крана машиниста.
На локомотивах Западной Европы подключение тормозных цилиндров к автоматическому или неавтоматическому тормозу происходит через переключательный клапан. Западноевропейские краны вспомогательного тормоза в роли повторителя не работают.
Логически выстроенная отечественная классификация основных типов тормозов и тормозных приборов не вызывает затруднений при изучении учебных дисциплин, связанных с тормозами подвижного состава. Могу это утверждать, имея 37 лет стажа преподавания. То же самое подтверждают преподаватели колледжей, учебных центров по подготовке машинистов и помощников машинистов, машинисты-инструкторы локомотивных депо. Если рассматривать сначала, как это предлагали в свое время Б.Л. Карвацкий и В.М. Казаринов, схему простого прямодействующего тормоза, с которого начиналось применение пневматических тормозов, а затем схемы непрямодействующего и прямодействующего автоматических тормозов с объяснением сущности совмещения прямого и автоматического действия, то вопросы по прямодействию тормоза не возникают.

Что даст переход на новое определение терминов «прямодействующий тормоз» и «непрямодействующий тормоз»? Замена большого количества учебной, технической и справочной литературы, наглядных пособий, а также норма
тивной и технической документации растянется на долгие годы. Отказ от классификации по этим признакам воздухораспределителей и кранов машиниста вызовет нивелирование особенностей их работы, так как воздухораспределители и краны машиниста нельзя назвать истощимыми или неистощимыми. Появятся спорные моменты, например, по автоматическому тормозу грузового локомотива, который подпадает под соответствие западноевропейскому пониманию прямодействия. Возникнут вопросы по определениям типов электропневматических тормозов. Нарушение преемственности в классификации тормозов приведет к путанице при изучении тормозов подвижного состава не на одно десятилетие вперед. Кроме того, в переходный период будут возникать проблемы, связанные с недопониманием между специалистами различных категорий. Это только часть негативных последствий.
Следует ли в качестве «правильной» принимать западноевропейскую терминологию, пренебрегая отечественной историей развития тормозов и мнением известных отечественных ученых, изобретателей и конструкторов, стоявших у истоков тормозостроения и внесших значительный вклад как в развитие тормозной техники, так и в формирование классификации? Как отмечалось выше, практически любая классификация является условной и, исходя из этого, она не может быть правильной или неправильной.
Безусловно, по мере совершенствования техники возникает необходимость в пересмотре терминов и определений, но в данном случае объективные предпосылки для изменения терминов «прямодействующий тормоз» и «непрямодействующий тормоз» отсутствуют. Тормоза грузовых поездов как обладали способностью восполнять утечки из тормозных цилиндров за счет сжатого воздуха, поступающего из тормозной магистрали, так и сейчас обладают. Это за рубежом вовремя не отреагировали на появление тормозных приборов, которые обеспечивают совмещение прямого и автоматического действия. Видимо, сочли неактуальным ввиду изложенных в начале этой статьи причин.

В настоящее время идет обсуждение корректировок терминов и определений по ГОСТ 34703-2020, в котором предлагается изменить определение этих терминов. Кроме того, во всей литературе тормоза грузовых вагонов предлагается называть автоматическими пневматическими непрямодействующими неистощимыми, а пассажирских вагонов — автоматическими пневматическими непрямодействующими истощимыми. Пока идет подготовка изменений в указанный ГОСТ, важно услышать мнение неравнодушных специалистов о поднятой проблеме.
От редакции. Учитывая важность поднятой в статьях темы, редакция журнала «Локомотив» приглашает выступить на страницах журнала ученых, специалистов и практиков поданной проблеме.

Библиография

1. Маловичко В.В. О прямодействии пневматических тормозов грузового подвижного состава И Локомотив. 2024. № 8. С. 29 — 32. EDN: QOEYOV.
2. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава : справочник / В.И. Крылов и др. М.: Транспорт, 1989. 494 с.
3. Иноземцев В.Г., Казаринов В.М., Ясенцев В.Ф. Автоматические тормоза : учебник. М.: Транспорт, 1981.464 с.
4. Крылов В.И., Крылов В.В. Автоматические тормоза подвижного состава : учебник . 4 изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1983.360 с.
5. Карвацкий Б.Л., Казаринов В.М. Автотормоза : учебник. М.: Трансжелдориздат, 1956.288 с.
6. Карвацкий Б.Л. Автотормоза : описательный курс : учебник. М. Трансжелдориздат, 1948. 288 с.
7. 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).
8. ГОСТ 34703-2020. Оборудование тормозное железнодорожного подвижного состава. Термины и определения. Введ. 01.05.2021. М.: Стандартинформ, 2021.