К вопросу о прямодействии тормозов
Д.В. ГОРСКИЙ, технический эксперт,
И.В. НАЗАРОВ, заместитель директора Научного центра «Инфраструктура», АО «ВНИИЖТ»
В статье рассматривается актуальная проблема терминологической неоднозначности в классификации пневматических тормозов железнодорожного подвижного состава. Проведен сравнительный анализ железнодорожной (узкоотраслевой) и общетехнической трактовок терминов «прямодействующий» и «непрямодействующий». На основе разбора принципа работы тормозного оборудования грузовых поездов доказывается, что существующая железнодорожная терминология противоречит фундаментальным принципам теории управления и системного анализа, вносит возможность ложного понимания принципов управления автоматическими тормозами поезда в процессе обучения и при описании систем. Формализованы меры по приведению терминологии в соответствие с общетехническими стандартами.
ВВЕДЕНИЕ
Дискуссия, развернутая на страницах журнала «Локомотив» [1], и получившая продолжение в статьях [2, 3], выявила терминологический кризис в области описания тормозных систем железнодорожного транспорта. Частным случаем проявления кризиса является отождествление принципа действия системы («прямодействие») с её эксплуатационным качеством («неистощимость»). Данная полемика является отражением противоречия между устоявшейся отраслевой терминологией, не всегда отражающей фактическую сущность термина, и современными общетехническими подходами к классификации систем управления.
Если авторы статей [2, 3] апеллируют к исторической целесообразности и сложившейся педагогической практике, то в статье [1] указаны системные логические несоответствия, которые препятствуют адекватному пониманию принципов работы тормозов. В данной статье авторами предпринята попытка обоснования необходимости пересмотра терминологии для её унификации с общетехническими подходами и устранения существующих противоречий.
ПРОБЛЕМА: ТЕРМИНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ
Основная проблема заключается в принципиально различной трактовке определения одного и того же термина в зависимости от контекста. В общетехнической практике (пневмоавтоматика, гидравлика, теория автоматического управления) классификационный признак «прямого/непрямого действия» относится к источнику энергии и наличию усилительного звена, что отражено в определениях, приведенных в [4 — 7].
«Прямодействие» (прямое действие) понимается как непосредственная передача энергии от источника к потребителю без использования усилительных или преобразующих элементов-посредников. Энергия для совершения рабочего действия забирается непосредственно от управляющего органа или рабочей среды без усиления (пример — предохранительный клапан прямого действия).
«Непрямодействие» (непрямое действие) подразумевает наличие такого посредника (пилота, усилителя, поля). Управляющий сигнал лишь инициирует процесс, а основная работа совершается благодаря энергии от отдельного источника, усиливаясь через посредника (пример — транзистор в электронике, пилотный клапан в пневматике).
В железнодорожной терминологии, применимой к тормозу грузового типа, определенной в том числе в действующей редакции [8], это разделение произведено по иному признаку — способности системы восполнять утечки сжатого воздуха во время торможения. Это приводит к парадоксальной ситуации, когда система, являющаяся по своей архитектуре (наличию воздухораспределителя — прибора-посредника) классическим примером «непрямодействия» в общетехническом смысле, в железнодорожном лексиконе именуется «прямодействующей».
Несоответствие терминологии порождает ряд негативных последствий, таких как:
- трудности в обучении — студенты и специалисты, знакомые с общетехнической терминологией, сталкиваются с противоречием, что затрудняет формирование целостного понимания
- барьеры в межотраслевой коммуникации — специалисты из смежных областей (пневмоавтоматики, систем управления) неверно интерпретируют описание железнодорожных тормозов;
- смысловое вымывание термина (использование термина в несвойственном ему значении лишает его четкого научного смысла).
Для объяснения принципа «прямодействия» в его железнодорожном понимании при обучении используются схемы и описания, где управляющее воздействие на тормозной цилиндр осуществляется через воздухораспределитель, т.е. посредник. Таким образом, процесс обучения строится на противоречии: система, демонстрирующая признаки непрямого действия, называется прямодействующей. Это мешает восприятию материала и формирует у обучающихся неверные инженерные аналогии.
ИСТОРИЧЕСКИЙ КОНТЕКСТ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕРМИНОВ
Зарождение терминов «прямодействующий/непрямо-действующий» тормоз в отечественном железнодорожном транспорте относится к началу XX века, когда отсутствовали единая теория автоматического управления и строгая системная терминология. Как справедливо отмечено в статье [1], классификация была основана на эксплуатационном свойстве — «неистощимости» тормоза при длительном торможении, что было критически важно для безопасности, особенно на горно-перевальных участках. К тому же, ввиду плохой герметичности пневматических сетей и приборов тормозных систем в то время, как указывает и автор статьи [2], этот признак был одним из важнейших.
В тот период функциональный подход («что делает система») превалировал над архитектурным («как она устроена»). Однако с развитием технических наук устоявшаяся отраслевая терминология вступила в противоречие с общенаучными принципами. Игнорирование этого приводит к отраслевой изоляции и препятствует интеграции железнодорожной техники в общее научно-техническое пространство.
Следовательно, изначальная классификация фактически выделила не тип системы по принципу действия, а одно из её важнейших для того времени эксплуатационных свойств — неистощимость. Однако с течением времени это свойство вошло в обиход как классификационный признак, что и привело к терминологическому разрыву.
АНАЛОГИИ В ТЕХНИКЕ
Анализ нормативной документации в смежных областях техники подтверждает универсальность общетехнического подхода:
- предохранительный клапан прямого действия: предохранительный клапан, работающий только от энергии рабочей среды, непосредственно воздействующей на запирающий элемент или другой чувствительный элемент, и не имеющий вспомогательных устройств, управляющих клапаном при его работе в автоматическом режиме [5];
- предохранительный клапан непрямого действия: предохранительный клапан, для управления которым используется импульсный клапан или вспомогательная энергия [5];
- регулятор давления прямого действия: регулятор, работающий от энергии рабочей среды без использования вспомогательных устройств (импульсных механизмов и др.) [6, 7];
- регулятор давления газа, управляемый пилотом (непрямое действие): регулятор, работающий от энергии рабочей среды с использованием вспомогательных устройств [8].
В электронике реле прямого действия коммутирует цепь непосредственно своим якорем, а реле непрямого действия управляет мощным силовым контактором через промежуточную цепь.
Попытка применить железнодорожную трактовку «пря-модействия/непрямодействия» в этих сферах привела бы к полной терминологической дезориентации.
УСЛОВИЯ И ОСНОВАНИЯ ПРОЯВЛЕНИЯ «ПРЯМОДЕЙСТИЯ» В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАКТОВКЕ
Ключевой аргумент статьи [2] заключается в том, что свойство «прямодействия» в его железнодорожной трактовке проявляется в крайне ограниченных и специфичных условиях. Компенсация утечек из тормозного цилиндра через тормозную магистраль из главного резервуара возможна только при служебных торможениях и снижении давления в запасном резервуаре ниже давления в тормозной магистрали. При этом после ступени торможения давление в запасном резервуаре составляет около 0,48 МПа, а в тормозной магистрали — около 0,45 МПа.
Для начала процесса «прямодействия» требуются значительные утечки, чтобы давление в запасном упало ниже 0,44 — 0,45 МПа в течение 2,5 мин, что в современных условиях практически не происходит ввиду повышения герметичности тормозной сети поездов, по сравнению с моментом зарождения данного термина и перехода воздухораспределителей на средний режим торможения.
Более того, главным свойством автоматического тормоза является его срабатывание при разрыве поезда, что указано, в том числе, в его определении [8], когда избыточное давление в тормозной магистрали падает до атмосферного. В этом режиме, являющемся основным для обеспечения безопасности, о каком-либо «прямодействии» (подпитке тормозных цилиндров из главных резервуаров) не может быть и речи, так как связь с источником питания разорвана. Таким образом, называть тормозную систему грузового вагона, чья ключевая функция безопасности реализуется по «непрямодействующему» принципу (т.е. обеспечению питания посредством сжатого воздуха из запасного резервуара), «прямодействующей автоматической» — терминологически некорректно.
Зарубежная терминология имеет иной подход к классификации тормозных систем. В ней отсутствует термин, аналогичный «автоматическому прямодействующему тормозу». Вместо этого используется понятие Automatic Continuous Inexhaustible Brake System — автоматический неистощимый пневматический тормоз постоянного действия [9]. Данное определение отражает два качества системы: автоматичность срабатывания при разрыве и неистощимость (способность поддерживать давление при утечках) в служебных режимах. Для прямодействующего неавтоматического тормоза применятся термин Straight Air Brake.
Таким образом, зарубежная терминология позволяет избежать смыслового конфликта и обеспечивает однозначность трактовки.
К тому же, пассажирский тормоз, считающийся в отечественной железнодорожной терминологии «непрямодействующим», при наличии питательной магистрали и реле давления фактически обретает свойство «прямодействия» (в существующей интерпретации) — возможность восполнения утечек в тормозных цилиндрах напрямую из главных резервуаров магистрали, где функция немедленного восстановления заданного давления в цилиндрах после сброса воздуха является неотъемлемой частью рабочего цикла. Таким образом, один и тот же функциональный признак («неистощимость») в зависимости от контекста относит тормоз грузовой и пассажирский к разным категориям, что подчеркивает условность существующей классификации.
Фактически, то, что в железнодорожной терминологии называется «прямодействием», является не чем иным, как свойством неистощимости тормоза (или восполнения утечек в тормозных цилиндрах) в служебных режимах торможения. Это, безусловно, важное, но второстепенное эксплуатационное качество, обеспечивающее стабильность тормозного усилия при длительном торможении на спусках. Оно не определяет фундаментальный принцип действия системы, который заключается в управлении давлением в тормозном цилиндре посредством изменения давления в тормозной магистрали — т.е. в «непрямодействии» в общетехническом понимании.
ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ
На основании проведенного анализа целесообразно исключить использование терминов «прямодействующий/ непрямодействующий» при классификации тормозных систем и воздухораспределителей вагонов, так как они противоречат общетехнической логике и не отражают архитектуру системы. Это не означает отказ от сложившейся учебной базы, но подразумевает неприменение этих терминов в новой учебно-нормативной документации.
Для описания эксплуатационного свойства тормоза, связанного с поддержанием давления в тормозном цилиндре при утечках, следует использовать логичные и понятные по смыслу термины «истощимый» и «неистощимый» (с/без возможно-стью/ти) подпитки из тормозной магистрали при служебном торможении). Это позволит обозначить данное качество, полностью устранив терминологическую двусмысленность.
Следует разработать и закрепить в ГОСТ 34703-2020 новую классификацию, согласованную с общетехническими принципами. Тип тормозной системы грузовых вагонов необходимо определять как «автоматический пневматический, с возможностью подпитки ТЦ (неистощимый)», что точно описывает и её ключевое свойство (автоматичность), и второстепенное (неистощимость).
Библиография
1. Маловичко В.В. О прямодействии пневматических тормозов грузового подвижного состава // Локомотив. 2024. № 8. С. 29 — 32.
2. Рудов П.М. Тормоза грузового поезда — прямодействующие или непрямолействующие? // Локомотив. 2025. № 9. С. 35 — 37.
3. В.П. Клюка, П.Б. Сергеев, С.А. Мосол. К вопросу классификации тормозов подвижного состава // Локомотив. 2026. № 1. С. 34 — 37.
4. ГОСТ 31294-2005 Клапаны предохранительные прямого действия. Общие технические условия.
5. ГОСТ 24856-2015 Арматура трубопроводная. Термины и определения.
6. ГОСТ 12678-80 Регуляторы давления прямого действия. Основные параметры.
7. ГОСТ Р 58423-2019 Регуляторы давления газа для давления на входе не выше 10 МПа.
8. ГОСТ 34703-2020 Оборудование тормозное железнодорожного подвижного состава. Термины и определения.
9. Raphael Pfaff. Railway Brake Systems: Framework, Requirements, and Solutions. Springer. 2024. p. 243.
