Тормозной путь и его определение
Тормозным путем называется расстояние, проходимое поездом с момента постановки ручки КрМ (или стоп крана) в тормозное положение и до полной остановки. Измеряется при экстренном положении.
На тормозной путь основное влияние оказывают следующие факторы:
· скорость поезда в начале торможения;
· профиль пути;
· состояние пути и погодные условия;
· масса и длина поезда;
· обеспечение поезда тормозами и тип тормозной системы;
· режим торможения.
При расчетах тормозной путь условно делят на две части:
1) Подготовительный тормозной путь. Принимается, что за время прохождения подготовительного пути тормоза в действие еще не пришли.
2) Действительный тормозной путь. Принимается, что все тормоза состава начинают действовать одновременно и с максимальной силой.
Для ускорения расчетов составлены номограммы (или таблицы) тормозных путей пассажирских и грузовых поездов при экстренных торможениях с разных скоростей движения для спусков разной крутизны в зависимости от расчетного тормозного коэффициента.
Зависимость между действительной и расчетной силами нажатия ТК.
Между действительной силой нажатия ТК и расчетной существует определенная зависимость. Чтобы подсчитать величину расчетной силы нажатия, по которой определяется обеспеченность поезда тормозами, необходимо знать действительную силу нажатия.
Действительная сила нажатия определяется размером ТЦ, давлением воздуха в нем, усилием отпускной пружины, передаточным числом ТРП.
Чтобы по имеющемуся значению действительной силы нажатия ТК найти расчетную силу, можно воспользоваться готовыми формулами. В ряде случаев удобнее пользоваться графиками, составленными по этим формулам.
Для эксплуатируемого подвижного состава с автоматическими тормозами приняты определенные расчетные силы нажатия ТК (в пересчете на чугунные) на ось пассажирских и грузовых вагонов (приведены в Инструкции ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277).
Тормозные процессы
Чтобы осуществить торможение необходимо понизить давление в ТМ на заданную величину определенным темпом.
Различают следующие темпы понижения давления в магистрали:
1) Темп мягкости – снижение давления с 0,5 до 0,4 МПа происходит за время 120 - 300 с темпом 0,02 – 0,05 МПа за 60 сек. При таком темпе тормоза в действие приходить не должны.
2) Темп служебного торможения – снижение давления с 0,5 до 0,4 МПа происходит за 2,5 – 10 с, темпом при 0,01 – 0,04 МПа/с. Применяется для регулирования скорости движения поезда и остановки его в определенном месте.
3) Темп экстренного торможения – снижение давления с 0,5 до 0,4 МПа происходит не более, чем за 1,2 с, темпом 0,08 МПа/с и выше. Применяется, если требуется немедленно остановить поезд.
Для управления автотормозами используется три вида волн:
1) Воздушная волна – представляет собой импульс начала движения частиц газа в трубопроводе после того, как будет открыто сообщение ТМ с атмосферой.
2) Тормозная волна.
Временем тормозной волны tв называется время с момента постановки ручки КрМ в тормозное положение до начала поступления воздуха в ТЦ последнего вагона. Скорость тормозной волны – это частное от деления длины ТМ L на время tв.
. (5)
Скорость тормозной волны в значительной степени влияет на продольные усилия в поезде при торможении.
Скорость распространение тормозной волны зависит от:
· чувствительности и конструкции ВР;
· аэродинамического сопротивления ТМ;
· зарядного давления
· температуры окружающего воздуха.
3) Отпускная волна.
Временем отпускной волны называется время с момента постановки ручки КрМ в отпускное положение до начала выпуска воздуха из ТЦ последнего вагона.
Скорость распространения отпускной волны зависит от:
· зарядного давление в ГР при отпуске;
· размера проходного сечения в КрМ;
· времени сообщения ГР с ТМ;
· величины сопротивления воздухопровода;
· величины утечек из магистрали и ТЦ;
· темпа подзарядки ЗР при отпуске.
Управляемость тормоза – это его маневренность, способность быстро и четко осуществлять все тормозные процессы.
Плавность торможения зависит от времени и характера наполнения ТЦ, скорости распространения тормозной волны, жесткости поглощающих аппаратов автосцепки, правильности управления тормозами и т.п.
Классификация тормозов
Виды торможения:
1) Фрикционное – силы трения создаются непосредственно на поверхности катания колес подвижного состава или на специальных дисках, жестко связанных с колесными парами: колодочные и дисковое (рисунок 1.3).
| а |
| б |
а – колодочное; б – дисковое.
Рисунок 1.3 – Виды фрикционного торможения
2) Электрическое (реверсивное) – осуществляется переключением тяговых двигателей на режим генераторов: рекуперативное и реостатное (рисунок 1.4).
Рисунок 1.4 – Образование тормозной силы при электрическом торможении
3) Магниторельсовое – достигается воздействием башмаков с электромагнитами на рельсы; применяется на трамваях и высокоскоростных составах (рисунок 1.5).
Рисунок 1.5 – Магнитно-рельсовый тормоз для высокоскоростного состава
Типы тормозных колодок:
· чугунные стандартные (локомотивы, пассажирские вагоны);
· чугунные фосфористые (содержание фосфора 0,7 – 1,4 %) (электропоезда);
· композиционные (грузовые вагоны; пассажирские вагоны при скоростях 120 – 160 км/ч);
· металлокерамические (разработаны, но не применяются);
· безгребневые (вагоны);
· гребневые (локомотивы);
· секционные (тепловозы).
Особенности чугунных фосфористых ТК (по сравнению с чугунными стандартными ТК):
- более высокие значения коэффициента трения;
- примерно вдвое повышенная износостойкость;
- имеют повышенную хрупкость.
Особенности композиционных ТК (по сравнению с чугунными стандартными ТК):
- обладают примерно в 3 раза большей износостойкостью;
- увеличенная работа сил трения;
- имеют худшую теплопроводность.
Схема классификации тормозов представлена на рисунке 1.6.
Рисунок 1.6 – Схема классификации тормозов
Стояночными тормозами оборудованы локомотивы, пассажирские вагоны и часть грузовых вагонов. Применяются для удержания подвижного состава на месте во время стоянки.
Пневматическими тормозами оснащен весь подвижной состав железных дорог с использованием сжатого воздуха. Является основным видом тормоза.
Электропневматическими тормозами оборудованы пассажирские локомотивы и вагоны, а также электропоезда, дизель-поезда и дизель-электропоезда.
Электромагнитные тормоза применяются на железнодорожном транспорте как вспомогательные к электропневматическим и электрическим тормозам.
Электрическим тормозом (реверсивным) оборудованы электровозы, электропоезда и другие виды подвижного состава.
Основным тормозом на железнодорожном подвижном составе является пневматический.
Тормоза подразделяются:
1) По реакции на разрыв магистрали:
· автоматические – срабатывают на торможение при разрыве поезда и останавливают се его разорвавшиеся части без участи машиниста;
· неавтоматические – при разрыве поезда не тормозят, а будучи в заторможенном состоянии дают отпуск.
2) По способности восполнять утечки в ТЦ и ЗР:
· прямодействующий (неистощимый) – при перекрыше связь ГР и ЗР, а также ТЦ на каждой подвижной единице не разрывается и все утечки восполняются;
· непрямодействующий (истощимый) – связь ГР с ЗР и ТЦ при перекрыше нарушена и снижение давления в ЗР, а также не компенсируется из ГР.
3) По характеристике действия:
· Нежесткие (мягкие) тормоза. Работают с любого зарядного давления и не требуют специальной настройки под уровень установившегося поездного давления, которое зависит от длины ТМ и утечек в ней. На темп мягкости не реагируют, обладая определенной нечувствительностью к естественным колебаниям давления в ТМ. Для полного отпуска тормоза достаточно повысить давление в ТМ после торможения на 0,02 – 0,03 МПа. Такой отпуск называют «легким». Им обладают все пассажирские ВР и грузовые на «равнинном» режиме работы.
· Полужесткие. Обладают теми же свойствами, что и нежесткие, но каждой величине роста давления в ТМ соответствует определенная степень отпуска в ТЦ. Полный же отпуск наступает практически при восстановлении зарядного (поездного) давления. Такой отпуск называют «тяжелым» или «ступенчатым». Им обладают грузовые ВР на «горном» режиме работы.
· Жесткие. Настраиваются на определенный уровень зарядного и поездного давления в ТМ. При изменении давления в ТМ любым темпом устанавливают соответствующее давление в ТЦ. Применяются на карьерном транспорте (при спусках более 40‰).
Работа автоматических тормозов разделяется на следующие процессы:
1) Зарядка – магистраль и ЗР под каждой единицей подвижного состава заполняются сжатым воздухом.
2) Торможение – производится снижение давления воздуха в магистрали вагона или всего поезда для приведения в действие ВР и воздух из ЗР поступает в ТЦ. Последние приводят в действие ТРП, которая прижимает колодки к колесам.
3) Перекрыша– после произведенного торможения давление в магистрали и ТЦ не изменяется.
4) Отпуск– давление в магистрали повышается, вследствие чего ВР выпускают воздух из ТЦ в атмосферу, одновременно производится подзарядка ЗР путем сообщения их с ТМ.
На рисунке 1.7 представлены процессы, протекающие в ТМ и ТЦ грузового поезда.
Рисунок 1.7 – Изменение давления в различных режимах работы автоматических тормозов