[02-2026] Особенности работы пневматическиз тормозов на пассажирских локомотивах

[Admin]

Особенности работы пневматическиз тормозов на пассажирских локомотивах

М.В. ТИТОВ, машинист эксплуатационного локомотивного депо
Санкт-Петербург-Финляндский,
С.П. ОСАДЧУК, машинист-инструктор эксплуатационного локомотивного депо Санкт-Петербург-Пассажирский-Московский, Октябрьская дирекция тяги;
ГН. ГОРЮНОВ, руководитель центра «Динамика поездов, управление тормозами и установление условий обращения» Научного центра «Инфраструктура» АО «

ВНИИЖТ

»

В статье рассказано об особенностях работы пневматического тормозного оборудования пассажирских электровозов и тепловозов касательно работы автоматического тормоза. Рассмотрены особенности конструкции тормозных систем пассажирских локомотивов разных временных эпох. Данный анализ позволит лучше усвоить особенности работы тормозов на пассажирских локомотивах, особенно начинающим машинистам и помощникам.


Для обеспечения пассажирских перевозок на отечественных железных дорогах в советский период использовались в основном электровозы серий ЧС и ВЛ60П, а также тепловозы ТЭ7, ТЭП10, ТЭП60, ТЭП70. Пневматические схемы данных локомотивов во многом имеют сходную структуру устройства тормозной системы. На электровозах ЧС различных серий, которые выпускались в Чехословакии по заказу СССР с 1957 г., в основном устанавливалось стандартное тормозное оборудование для односекционных (рис. 1) и двухсекционных (рис. 2) электровозов, которое также применялось и на отечественных локомотивах.
Для управления пневматическими тормозами на электровозах серии ЧС применяли кран машиниста № 222 с последующей установкой более совершенного крана машиниста № 395 (КМ1, КМ2), кран вспомогательного тормоза № 254 (КВТ1, КВТ2) и стандартный набор автоматического и электропнев-матического тормоза пассажирского локомотива: воздухораспределитель № 292 (ВР) с электровоздухораспределителем № 305 (ЭВР).
Для обеспечения правильной работы приборов управления тормозами на тормозной магистрали к крану машиниста устанавливался комбинированный кран № 114 (КК1, КК2), а от питательной магистрали — кран двойной тяги № 377 (КР1, КР2). Соответственно, к крану вспомогательного тормоза применяли обычные разобщительные краны № 383 (КР3 — КР6). Все перечисленные краны обеспечивают основную функцию: сообщение или разобщение приборов управления с рабочими элементами тормозной системы локомотива (тормозные цилиндры, реле давления и воздухораспределители).

При смене кабины управления необходимо было в оставляемой кабине электровоза произвести полную разрядку тормозной магистрали через кран машиниста, после чего ручку комбинированного крана КК2 необходимо было установить в положение двойной тяги (закрытое), т.е. отключить кран машиниста от тормозной магистрали. При этом ручку крана вспомогательного тормоза необходимо было установить в крайнее тормозное положение и после наполнения тормозных цилиндров электровоза до максимального давления перекрыть разобщительный кран КР5. После выполнения данных операций выполнялся переход в другую кабину управления, из которой осуществлялось управление тормозами.

При этом во вводимой в действие кабине управления ручка комбинированного крана КК1 уже находилась в положении двойной тяги (закрытом) и также был перекрыт разобщительный кран КР3. Придя во вводимую в действие кабину управления, необходимо было ручку крана машиниста установить в поездное положение, а комбинированный кран оставался в положение двойной тяги.
Рассмотрим, что происходит, когда ручка крана машиниста установлена в поездное положение, а комбинированный кран находится в положении двойной тяги. Поскольку кран двойной тяги находится в открытом положении, то сжатый воздух (рис. 3) через редуктор поступает в полость П над уравнительным поршнем 6 и через отверстие А диаметром 1,6 мм в уравнительный резервуар и полость П1 над диафрагмой редуктора.

Происходит зарядка уравнительного резервуара до установленного давления. При этом ввиду малого объема полости П над уравнительным поршнем 6 и зауженного отверстия А для зарядки уравнительного резервуара давление сжатого воздуха в полости П быстро повышается. Уравнительный поршень 6 перемещается вниз, так как давление сверху него повысилось до значения главных резервуаров, при этом открывая питательный клапан 3 и сообщая главные резервуары электровоза с тормозной магистралью. Однако зарядки тормозной магистрали не будет происходить, потому что комбинированный кран находится в положении двойной тяги.
После того как произойдет зарядка уравнительного резервуара до установленного зарядного давления (для пассажирского подвижного состава 5,0 — 5,2 кгс/см2), открывают комбинированный кран. В результате этого уравнительный поршень 6 крана машиниста обеспечит зарядку тормозной магистрали до аналогичного давления уравнительного резервуара без перезарядки. Также в процессе зарядки тормозной магистрали электровоза будет обеспечиваться зарядка золотниковой камеры воздухораспределителя ВР № 292 (рабочей полости ВР № 242) и запасного резервуара до установленного зарядного давления. Далее необходимо открыть разобщительный кран КР3, т.е. сообщить кран вспомогательного тормоза КВТ1 с тормозными цилиндрами во вводимой в действие (рабочей) кабине управления.
Тормозное оборудование на отечественных локомотивах для пассажирского движения до 1964 г. включительно имеет аналогичное устройство пневматической схемы, как указывалось ранее: для односекционных (рис. 4) и двухсекционных (рис. 5) локомотивов.

Для отключения приборов управления тормозами (кранов машиниста и кранов вспомогательного тормоза) так же применяют комбинированные и разобщительные краны. При смене кабин управления выполняются те же самые действия для обеспечения нормальной их работы на локомотивах.
Между схемами пневматического оборудования электровозов серии ЧС и отечественных локомотивов имеется существенная разница в порядке подключения кранов вспомогательного тормоза между кабинами управления. Данная особенность в процессе эксплуатации электровозов серии ЧС повлияла на изменения порядка смены кабин управления, о чем будет сказано далее.

На пневматических схемах электровозов серии ЧС трубопроводы от кранов вспомогательного тормоза КВТ1, КВТ2 соединены переключательным клапаном ПК1 на односекционном электровозе и клапанами ПК1, ПК4 на двухсекционном. При управлении краном вспомогательного тормоза из рабочей кабины управления сжатый воздух от соответствующего крана вспомогательного тормоза будет поступать в трубопровод до переключательного клапана ПК и, тем самым, отключая кран вспомогательного тормоза другой кабины управления (нерабочей), наполнит тормозные цилиндры электровоза.
В отечественных схемах тормозного оборудования применена иная схема подключения — общий трубопровод, который объединяет сразу два крана вспомогательного тормоза КВТ1 и КВТ2 на локомотивах. Только после этого общий трубопровод от кранов вспомогательного тормоза соединен с переключательными клапанами ПК1 и ПК2. При управлении краном вспомогательного тормоза из рабочей кабины управления сжатый воздух от соответствующего крана будет поступать в трубопровод до переключательного клапана ПК и, тем самым, наполнит тормозные цилиндры локомотива, а также обеспечит отключение воздухораспределителя ВР или электровоздухораспределителя ЭВР, которые подключены к противоположному концу переключательного клапана.
В результате при эксплуатации электровозов серии ЧС после наполнения тормозных цилиндров с помощью крана вспомогательного тормоза в одной из кабин управления невозможно было управление этим краном с другой кабины, а также схема тормозного оборудования имела существенный недостаток. На участке трубопровода от переключательного клапана ПК1 (ПК2 для двухсекционного электровоза) до перекрытого разобщительного крана КР5 происходило самопроизвольное накопление сжатого воздуха по причине неидеальной плотности переключательного клапана ПК1 или разобщительного крана КР5, что приводило в ряде случаев к неотпуску тормозов электровоза.

Например, при использовании крана вспомогательного тормоза КВТ1 для наполнения тормозных цилиндров электровоза (см. рис. 1) сжатый воздух подходит к переключательному клапану ПК1, переключает его в противоположную сторону, тем самым блокируя кран КВТ2 второй кабины управления и, соответственно, наполняя тормозные цилиндры. При этом сжатый воздух из-за возможной в эксплуатации неплотности клапана ПК1 будет также незначительно наполнять участок трубопровода от клапана ПК1 до крана КР5, что, в свою очередь, создает предпосылки к неотпуску тормозов электровоза. Аналогичный случай будет происходить при незначительном пропуске разобщительного крана КР5.
В результате в инструкции по эксплуатации тормозов для электровозов серии ЧС сделали отступление, которые заключалось в том, что при смене кабин управления не требуется перекрывать разобщительные краны от крана вспомогательного тормоза КВТ1, КВТ2 к тормозным цилиндрам, а также оставлять ручку крана вспомогательного тормоза в поездном положении в нерабочей кабине. Все эти требования направлены на обеспечение правильной работы вспомогательного тормоза и исключения самопроизвольного наполнения тормозных цилиндров данных локомотивов.

Сравнивая схемы подключения кранов вспомогательного тормоза электровозов серии ЧС и отечественных локомотивов, видно, что отечественные пассажирские локомотивы не подвержены самопроизвольному накоплению сжатого воздуха, так как противоположным концом переключательный клапан сообщается с воздухораспределителем ВР или электровоздухораспределителем ЭВР, которые находятся в положении отпуска и сообщают трубопровод с атмосферой.
С развитием техники особое внимание уделялось приборам управления тормозами, которые со временем совершенствовались. Также стоял вопрос об уменьшении действий машинистом при смене кабин управления и унификации порядка перехода из одной кабины управления в другую. В результате в 1964 г. после успешных эксплуатационных испытаний было внедрено блокировочное устройство № 367 производства Московского тормозного завода (ныне АО МТЗ ТРАНСМАШ им. А.А. Егоренкова), которое применяется по настоящее время и является обязательным для всех типов локомотивов.
На локомотивах пассажирского типа с 1965 г. при постройке на заводе стали устанавливать блокировочное устройство. Пневматические схемы тормозного оборудования для односекционного и двухсекционного локомотива приведены на рис. 6 и 7 соответственно.
Здесь стоит сразу отметить, что на отечественных электровозах ВЛ60П и тепловозах ТЭ7 блокировочное устройство № 367 не было установлено. Объясняется это тем, что электровоз ВЛ60П выпускался в период с 1960 по 1966 гг. отдельными партиями и уже на конец того периода времени не планировался выпускаться серийно, а выпуск тепловозов ТЭ7 продолжался до 1964 г., т.е. до появления данного блокировочного устройства.

Электровозы серии ЧС, поставлявшиеся на отечественные железные дороги в период с 1957 по 1989 гг., также не оборудованы блокировочным устройством № 367. Возможными причинами его отсутствия, по мнению авторов статьи, являются стандартность и универсальность схем пневматического оборудования электровозов чешского производства в плане подключения приборов управления тормозами, а также особенность подключения кранов вспомогательного тормоза, которое при применении блокировочного устройства № 367 создавало бы предпосылки к самопроизвольному наполнению тормозных цилиндров электровоза.
Внастоящее время на всех локомотивах пассажирского движения (электровозы ЭП1 всех модификаций, ЭП2К, ЭП20, тепловозы ТЭП70БС) уста
новлены блокировочные устройства для обеспечения правильной и безопасной работы приборов управления тормозами.

В результате применения блокировочного устройства № 367 изменился порядок смены кабины управления. Теперь для правильного выключения и включения приборов управления тормозами требуется только выполнить действия со съемной ручкой блокировочного устройства: после полной разрядки тормозной магистрали через кран машиниста необходимо ручку крана вспомогательного тормоза установить в крайнее тормозное положение для наполнения тормозных цилиндров до максимального давления, после чего съемную ручку блокировочного устройства из нижнего положения перевести в верхнее и вынуть её из гнезда.
Далее в другой кабине управления необходимо вставить съемную рукоятку в гнездо блокировочного устройства и повернуть её вниз, тем самым задействовать приборы управления. После этого ручку крана машиниста следует установить в поездное положение и осуществить зарядку тормозной магистрали. Зарядка тормозной магистрали в этом случае будет уже отличаться от локомотивов без блокировочного устройства.

Рассмотрим, как происходит зарядка тормозной магистрали на локомотивах, оборудованных блокировочным устройством. При постановке ручки крана машиниста № 395 (см. рис. 3) в поездное положение сжатый воздух одновременно из главных резервуаров будет поступать через редуктор в полость П над уравнительным поршнем, в уравнительный резервуар и в полость П1 над диафрагмой редуктора. После этого уравнительный поршень 6 переместится вниз под действием быстрого повышения давления над ним и откроет питательный клапан 3, сообщая между собой главные резервуары и тормозную магистраль.
В итоге на всем протяжении зарядки уравнительного резервуара через отверстие А диаметром 1,6 мм (этот период времени составляет около 30 — 40 с) в полости П над уравнительным поршнем создается давление сжатого воздуха, почти равное давлению главных резервуаров. При этом уравнительный поршень 6, занимая нижнее положение, устанавливает аналогичное давление в тормозной магистрали локомотива, т.е. происходит повышение давления в тормозной магистрали выше зарядного. В это время так же перезаряжается золотниковая камера воздухораспределителя ВР № 292 (рабочая полость у ВР № 242) и запасный резервуар. Быстрому повышению давления в этих объемах способствуют и зарядные отверстия в воздухораспределителях пассажирского типа № 292 (242), диаметр которых составляет от 2 до 4 мм.

После завершения зарядки уравнительного резервуара, которая характеризуется тем, что в полости П1 над диафрагмой редуктора произошло повышение давления сжатого воздуха до зарядного давления, диафрагма 2 прогибается вниз, преодолевая усилие регулировочной пружины 5, и тем самым питательный клапан 1 редуктора закрывается, разобщая главные резервуары от полости П над уравнительном поршнем и уравнительного резервуара.
В результате давление сжатого воздуха в полости П над уравнительным поршнем 6 выравнивается с давлением уравнительного резервуара, а в полости под поршнем на этот момент давление будет почти равное давлению главных резервуаров. Как итог, под действием разности давлений уравнительный поршень 6 перемещается вверх и открывает теперь уже выпускной клапан 4, который сообщает тормозную магистраль с атмосферой. Давление в тормозной магистрали понижается темпом служебного торможения до давления уравнительного резервуара.
При этом на поршне воздухораспределителя возникает разница давлений, при которой происходят перемещение самого поршня в тормозное положение и сообщение запасного резервуара с тормозными цилиндрами, т.е. происходит срабатывание автоматического тормоза локомотива.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что при применении блокировочных устройств на пассажирских локомотивах с краном машиниста № 395 при выравнивании давлений между уравнительным резервуаром и тормозной магистралью происходит несанкционированное самопроизвольное наполнение тормозных цилиндров локомотива. Для выяснения величины давления сжатого воздуха, на которую происходит перезарядка запасного резервуара локомотива пассажирского типа, были выполнены экспериментальные исследования.

Исследования были проведены на электровозе ЭП2К-273, оборудованном краном машиниста № 395, воздухораспределителем № 242 и запасным резервуаром Р10-55 объемом 55 л. При проведении исследований задавалась различная величина давления в главных резервуарах (от 7,5 до 9,0 кгс/см2), фиксировались максимальная величина давления в тормозной магистрали в поездном положении ручки крана машиниста, величина давления в тормозных цилиндрах после сброса сжатого воздуха через кран машиниста, а также величина давления в тормозных цилиндрах после кратковременного повышения давления в тормозной магистрали при нахождении ручки крана машиниста в поездном положение и последующего применения экстренного торможения. Результаты исследований приведены в таблице.
Как видно из таблицы, величина перезарядки запасного резервуара электровоза ЭП2К составляла от 0,8 до 1,0 кгс/см2. С практической точки зрения эта величина не является критической и не оказывает отрицательного воздействия на работу тормозного оборудования локомотива. Вопрос больше касается эксплуатационной работы в части выполнения определенных действий локомотивной бригадой при смене кабин управления согласно требованиям действующих нормативных документов (в настоящее время в Российской Федерации действуют Правила технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава, утвержденные Советом железнодорожного транспорта государств-участников Содружества, протокол от 6 — 7 мая 2014 г. № 60). В этом случае машинистам приходится дополнительно выполнять определенные манипуляции с краном машиниста, а именно — дополнительное торможение, создание кратковременного повышенного давления в тормозной магистрали и т.д.
Аналогичные исследования были проведены на электровозе ЭП2К-035, оборудованном краном машиниста № 130. В процессе выполнения исследования было выявлено, что зарядка тормозной магистрали поездным положением крана машиниста № 130 и запасного резервуара не превышает величину зарядного давления.
Принцип действия крана машиниста № 130 аналогичен крану машиниста № 395. Разница заключается в новой принципиальной конструкции крана:
при постановке рукоятки крана машиниста № 130 в поездное положение (рис. 8) давление сжатого воздуха из главных резервуаров (питательной магистрали ПМ) через средний клапан 1 устройства блокировки тормозов УБТ поступает к редуктору РЕД и далее в полость под его диафрагму М, а также к электропневматическому вентилю В4.

Вентиль В4 при поездном положении находится под питанием и поэтому пропускает сжатый воздух по каналу Д от редуктора РЕД в полость С над диафрагмой реле давления РД и далее через отверстие Б диаметром 1,8 мм в уравнительный резервуар УР. В результате в полости С над диафрагмой реле давления РД будет происходить повышение давления, но не до величины главных резервуаров (питательной магистрали ПМ), как это происходит у крана машиниста № 395 (поскольку полость над диафрагмой редуктора М здесь сообщена не с уравнительным резервуаром), а только с полостью С над диафрагмой реле давления РД.
Как итог, при повышении давления в полости М редуктора РЕД выше усилия регулировочной пружины питательный клапан 2 закрывается и разобщает главные резервуары (питательную магистраль ПМ) от полости С и тем самым величина давления в этой полости не будет превышать установленное редуктором зарядное давление. Диафрагма 3 реле давления РД, в свою очередь, при возрастании давления в полости С прогибается вниз, открывая клапан 4, и сжатый воздух из главных резервуаров (питательной магистрали ПМ) через питательный клапан КП, открытый клапан 4 идет в тормозную магистраль и полость А под диафрагму.
При этом величина давления в тормозной магистрали при зарядке будет повышаться до того момента, когда усилие сжатого воздуха в полости А станет равным давлению в полости С, которое не превышает зарядное, диафрагма займет среднее положение и клапан 4 закроется, разобщая главные резервуары (питательную магистраль ПМ) от тормозной магистрали.

Из вышеописанного следует, что в тормозной магистрали давление в процессе зарядки уравнительного резервуара не будет выше зарядного, т.е. перезарядка магистрали не происходит. На практике зарядка тормозной магистрали краном машиниста № 130 происходит следующим образом.
Если величина зарядного давления, установленного редуктором, составляет 5,0 кгс/см2, то при постановке рукоятки крана машиниста в поездное положение первоначально давление в тормозной магистрали быстро повысится до величины 4,4 ... 4,7 кгс/см2, после чего на некоторое время остановится по причине того, что питательный клапан редуктора 2 не закрывается полностью, а устанавливает такое проходное сечение, при котором поступление сжатого воздуха в полость
С реле давления РД будет равно его выходу через отверстие Б для обеспечения процесса зарядки уравнительного резервуара УР. Как только величина давления сжатого воздуха в уравнительном резервуаре достигнет 4,4 . 4,7 кгс/см2, дальнейшая зарядка тормозной магистрали будет происходить одновременно с уравнительным резервуаром до зарядного давления.
Таким образом, в настоящее время при эксплуатации пассажирских локомотивов с блокировочным устройством для исключения самопроизвольного наполнения тормозных цилиндров при смене кабин управления необходимо:

• > применять краны машиниста по конструкции, аналогичные крану машиниста № 130, т.е. в конструкции и принципе действии которых не будет происходить перезарядки тормозной магистрали при зарядке поездным положением;
• > устанавливать специальное устройство, обеспечивающее исключение перезарядки запасного резервуара повышенным давлением в виде промежуточной части, на которую будет крепиться воздухораспределитель пассажирского типа (такое устройство применяется в модуле тормозного оборудования Е.300Т, установленном на электровозе ЭП20);
• > в требованиях нормативных документов для пассажирских локомотивов, на которых применяется кран машиниста № 395, для исключения перезарядки тормозной магистрали необходимо разрешить в процессе зарядки уравнительного резервуара перекрывать комбинированный кран по аналогии с локомотивами без блокировочных устройств.

В процессе проведения испытаний электровоза ЭП20-001 иногда наблюдались случаи самопроизвольного наполнения тормозных цилиндров локомотива при смене кабин управления после окончания зарядки уравнительного резервуара и тормозной магистрали в случае кратковременного применения положения I «Отпуск и зарядка» рукоятки контроллера крана машиниста. Причина этого явления заключалась в том, что был уменьшен объем запасного резервуара до 20 л. В результате при таком объеме резервуара происходила его перезарядка.

Для исключения влияния объема запасного резервуара конструкторами АО МТЗ ТРАСМАШ им. А.А. Егоренкова было внесено в конструкцию блока
электровоздухораспределителя изменение в части установки обратного клапана и дросселя ДР на пути зарядки запасного резервуара ЗР (рис. 9). Все эти приборы устанавливаются на блоке БЭВ в промежуточной части, на которую крепится воздухораспределитель пассажирского типа (рис. 10).
Взаключение следует отметить особенность пневматических схем тормозного оборудования некоторых пассажирских тепловозов, в частности,

ТЭП10

,

ТЭП60

и

ТЭП70

всех модификаций. На данных локомотивах блокировочное устройство применяется почти с самого начала их выпуска. На тепловозе ТЭП10 кран вспомогательного тормоза № 254 включен как повторитель, а на локомотивах ТЭП60 и ТЭП70 всех модификаций в каждой кабине управления установлен выпускной клапан, который обеспечивает сообщение тормозных цилиндров локомотива напрямую с атмосферой. Поэтому на данных сериях локомотивов, если происходит самопроизвольное наполнение тормозных цилиндров в разобранной выше ситуации при смене кабин управления, с помощью крана вспомогательного тормоза или выпускного клапана можно обеспечить выпуск сжатого воздуха из тормозных цилиндров.