transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Układy i urządzenia hamulcowe > Hamulec pneumatyczny

1) Układ hamulca pneumatycznego
W ramach hamulca pneumatycznego rozróżniamy dwa rodzaje hamulców: hamulec typu pośredniego działnia - HAMULEC ZESPOLONY oraz hamulec typu bezpośredniego działania - HAMULEC DODATKOWY.

a) Hamulec zespolony jest zasadniczym hamulcem stosowanym w pojazdach kolejowych. Jego działanie polega na tym, że działa na wszystkie pojazdy włączone ws skład pociągu i w normalnym trybie pracy uruchamiany jest z jednego miejsca, czyli z kabiny maszynisty poprzez ręczny sterownik zwany zaworem (kranem) hamulcowym, a w nowoczesnych pojazdach trakcyjnych nastawnikiem hamulcowym. Różnice pomiędzy zaworem, a nastawnikiem wyjaśniam przy opisie przebiegu hamowania.
Ten rodzaj hamulca został wynaleziony przez Georga Westinghousa w 1869 roku i jego główna zasadza działania jest do dnia dzisiejszego niezmienna.

Hamulec ten jest hamulcem działania pośredniego (automatyczny), to znaczy do siłowników (cylindrów) hamulcowych nie jest wtłaczanie ciśnienie bezpośrednio z przewodu zasilającego lecz z zasobnika ciśnienia, którym jest specjalny zbiornik pneumatyczny.
Hamulec zespolony ma dwie najważniejsze cechy, zapewniające najwyższy poziom bezpieczeństwa - są nimi samoczynność działania i niewyczerpalność.
Samoczynność polega na tym, że ubytek ciśnienia w przewodzie głównym samoczynnie wdraża hamowanie.

Niewyczerpalność polega na tym że zbiorniki pomocnicze, czyli zasobniki ciśnienia w poszczególnych pojazdach składu pociągu, magazynują ciśnienie wykorzystywane do hamowania. Po każdym hamowaniu są automatycznie napełniane do wartości nominalnej w celu możliwości ponownego hamowania.


Jednym z najważniejszych podzespołów układu hamulca zespolonego są zawory rozrządcze zwae też rozdzielaczami powietrza. Aparaty te zabudowane są w każdym pojeździe kolejowym. Wg ich typów określa się system hamulca zastosowany w pojeździe.


Wybrane systemy hamulca pneumatycznego


Zawór rozrządczy to centralny element każdego pojazdu kolejowego. Odpowiada on za sterowanie pracą hamulca zespolonego wg reżimu ustalonego poprzez maszynistę zaworem (nastawnikiem) hamulcowym maszynisty.

Kliknij aby powiększyć    Zawór rozrządczy (rozdzielacz powietrza) - 141A

Kliknij aby powiększyć    Zawór rozrządczy na ramie pneumatycznej - EP09


Ściśle z zaworami rozrządczymi współpracują również zbiorniki pomocnicze powietrza, w których gromadzony jest zapas sprężonego powietrza wykorzystywany podczas hamowania. Powietrze do tych zbiorników dostarczane jest z przewodu głównego poprzez właśnie zawór rozrządczy.
Dla zwiększenia efektywności i niewyczerpalności hamulca (np. czasów luzowania), sprężone powietrze w zbiorniku pomocniczym może być uzupełniane również z przewodu zasilającego (pomocniczego).

Kliknij aby powiększyć    Zbiorniki pomocnicze - 141A


Regulacja ciśnienia sprężonego powietrza w cylindrach hamulcowych polega na otwarciu przepływu sprężonego powietrza ze zbiornika pomocniczego do cylindra hamulcowego w wyniku czego następuje wzrost siły hamowania lub otwarciu wylotu powietrza z cylindra hamulcowego do atmosfery co powoduje zmniejszenie siły hamowania. Zawory rozrządcze zasadniczo umożliwiają zarówno stopniowe zwiększanie jak i stopniowe zmniejszanie siły hamowania.
W lokomotywach i wagonach towarowych zawór rozrządczy zwykle umożliwia dokonanie nastawienia na hamulec wolno działający (TOWAROWY) lub hamulec szybko działający (OSOBOWY), a w zespołach trakcyjnych i wagonach osobowych najczęściej możliwe jest stosowanie tylko hamulca szybko działającego.


Uproszczony schemat układu pneumatycznego pojazdu trakcyjnego w zakresie hamulca zespolonego



Uproszczony schemat układu pneumatycznego pojazdu doczepnego w zakresie hamulca zespolonego



Uproszczony schemat układu pneumatycznego składu pociągu w zakresie hamulca zespolonego


Hamulec ten jest wykorzystywany do hamowania wszystkich pojazdów z czynnym hamulcem, które jadą w składzie pociągu, z zastrzeżeniem, że ostatni pojazd składu pociągu musi mieć czynny hamulec.
Sygnały hamulcowe z pojazdu trakcyjnego do kolejnych pojazdów składu pociągu przenoszone są przewodem głównym - PG (hamulcowym) poprzez tzw. FALĘ UDERZENIOWĄ (zmianę wartości ciśnienia w stosunku do wartości zasadniczej 5 bar) i powodują przesterowanie zaworów rozrządczych na hamowanie lub luzowanie.

HAMOWANIE – następuje na skutek OBNIŻENIA ciśnienia w przewodzie głównym w stosunku do ciśnienia znamionowego – fala uderzeniowa przesterowuje zawory rozrządcze na proces hamowania.
LUZOWANIE – następuje na skutek PODNOSZENIA ciśnienia w przewodzie głównym do wartości ciśnienia znamionowego – fala uderzeniowa przesterowuje zawory rozrządcze na proces luzowania.

Im mniejsze ciśnienie w przewodzie głównym tym większa siła hamowania.




2) Hamulec dodatkowy typu bezpośredniego działania to hamulec stosowany głównie w lokomotywach. Załączenie hamowania uruchamia tylko hamulce pojazdu z którego odbywa się sterowanie. W działaniu hamulca dodatkowego nie bierze udziału przewód główny. Ciśnienie ze zbiornika głównego jest odpowiednio wpuszczane / wypuszczane bezpośrednio do siłowników hamulcowych wg reżimu ustalonego zaworem / nastawnikiem przez maszynistę. Określenie "bezpośredniego działania" stosowane jest dlatego, że działanie tego hamulca sterowane jest bez pośrednictwa PG.


Uproszczony schemat układu pneumatycznego pojazdu trakcyjnego z hamulcem dodatkowym


Na przykładzie lokomotywy hamulec dodatkowy maszynista wykorzystuje podczas jazdy luzem lub do lekkiego przyhamowywania podczas jazdy ze składem. Hamulec dodatkowy działa szybciej niż zespolony.
Sterowanie hamulcem dodatkowym odbywa się wyłącznie z kabiny maszynisty za pośrednictwem ręcznego zaworu (kranu) hamulca dodatkowego lub nastawnika hamulca dodatkowego.


Uproszczony schemat układu pneumatycznego pojazdu trakcyjnego z hamulcem dodatkowym



Ogólne informacje o sterowaniu hamulcami
W pojazdach trakcyjnych zainstalowany jest układ sterujący układem pneumatycznym całego pojazdu jak i składu pociągu. W najnowocześniejszych rozwiązaniach sterowanie takie odbywa się przez układy mikroprocesorowe oraz wykonawcze tablice pneumatyczne
Poniższa fotografia przedstawia tablicę pneumatyczną, która obsługuje układ pneumatyczny z uwzględnieniem działania hamulca pneumatycznego zespolonego, hamulca pneumatycznego dodatkowego, współpracę hamulców pneumatycznych z hamulcem elektrodynamicznym, układ CA (Czuwak Aktywny) i SHP (Samoczynne Hamowanie Pociągu), układ pneumatyczny piasecznic, syren oraz układ pneumatyczny rozrządu lokomotywy.

Kliknij aby powiększyć     Nowoczesna tablica pneumatyczna (opis na pow.)



2) Przebieg hamowania i luzowania hamulca zespolonego
Hamowanie i luzowanie hamulca zespolonego polega na odpowiednim wysyłaniu sygnałów pneumatycznych drogą pneumatyczną za pośrednictwem przewodu głównego.
Maszynista ustawiając na odpowiednią pozycję rękojeść sterownika (zaworu hamulca zespolonego lub w nowszych pojazdach nastawnika hamulca zespolonego) odpowiednio wpływa na zwiększanie lub zmniejszanie ciśnienia w przewodzie głównym, poprzez łączenie go z atmosferą (przy zmniejszaniu ciśnienia) lub z przewodem zasilającym (przy zwiększaniu ciśnienia). Te różnice ciśnienia są właśnie sygnałami pneumatycznymi, które poprzez przewód główny docierają do poszczególnych zaworów rozrządczych (rozdzielaczy powietrza) w postaci fali uderzeniowej powietrza. Fala ta biegnie przewodem głównym przez kolejne pojazdy składu pociągu, docierając kolejno do każdego z pojazdów. W związku z takim przebiegiem fali najpóźniej hamowanie / luzowanie rozpoczyna się w ostatnim pojedzie składu pociągu. W rozwiązaniach hamulca zespolonego dąży się do wysyłania możliwie najszybszej fali uderzeniowej tak by czas przebiegu fali skrócić do minimum i załączanie hamulców następowało prawie jednocześnie.

Aktualne wartości ciśnień jakie panują w zbiorniku głównym, przewodzie głównym oraz cylindrze hamulcowym maszynista obserwuje na manometrach, czyli urządzeniach wskaźnikowych ciśnienia zainstalowanych w kabinie sterowniczej na pulpicie.

Kliknij aby powiększyć    Manometry układu hamulcowego (opis na pow.)

Ciśnienie znamionowe w przewodzie głównym wynosi 0,5 MPa.


a) Hamowanie jest załączane w wyniku obniżenia ciśnienia w przewodzie głównym. Obniżone ciśnienie powoduje w układzie zaworu rozrządczego połączenie zbiorników pomocniczych z cylindrami hamulcowymi. Zgromadzone w tych zbiornikach sprężone powietrze powoduje wypychanie tłoka w cylindrze hamulcowym w wyniku czego przez układ siłowych przekładni następuje uruchomienie hamulców klockowych (dociśnięcie wstawek ciernych do płaszczyzn tocznych zestawów kołowych) lub hamulców tarczowych (zaciśniecie okładzin ciernych do tarcz hamulcowych).

Kliknij aby powiększyć   Kliknij aby powiększyć
Wskazania manometrów w miarę wzrostu siły hamowania
na skutek spadku ciśnienia w przewodzie głównym



Pełne połączenie za pośrednictwem sterownika maszynisty przewodu głównego z atmosferą powoduje spadek ciśnienia w przewodzie głównym do wartości 0. Powoduje to szybsze napełnienie cylindrów hamulcowych w wyniku czego załączone zostaje - hamowanie nagłe - ciśnienie ze zbiornika pomocniczego napiera z maksymalną siłą na tłok cylindra (w cylindrze hamulcowym panuje najwyższe możliwe ciśnienie) w wyniku czego wstawki cierne klocków hamulcowych / okładziny cierne wywierają maksymalny nacisk na powierzchnie toczne zestawów kołowych / tarcze hamulcowe.

Kliknij aby powiększyć  
Wskazanie manometrów przy hamowaniu nagłym:
- ciśnienie w przewodzie głównym = 0 MPa
- ciśnienie w cylindrze ham. - 0,5 MPa



Analogiczna sytuacja jak wyżej opisana, czyli załączenie hamowania nagłego ma miejsce w przypadku pociągnięcia za rączkę hamulca bezpieczeństwa w przedziale pasażerskim pociągu. Rączka hamulca połączona jest przez układ cięgieł z mechanizmem tak zwanej klapy Ackermana, czyli mechanicznego zaworu powodującego otwarcie rury przewodu głównego, czego efektem jest wypuszczenie z niej ciśnienia (połączenie z atmosferą).

Kliknij aby powiększyć    Zawór - klapa Ackermana hamulca bezpieczeństwa (opis na powiększeniu)


Hamowanie nagłe załączone zostaje również w przypadku rozerwania składu pociągu, gdy nastąpi przerwanie sprzęgu pneumatycznego miedzy wagonami. W takiej sytuacji przewód główny samoczynnie zostanie połączony z atmosferą.
W ten oto sposób doszedłem w opisie do bardzo ważnej cechy, którą spełnia hamulec zespolony, a mianowicie jego samoczynności. Cecha ta wpływa bezpośrednio na bezpieczeństwo pociągu, gdyż każde otwarcie przewodu głównego w dowolnym miejscu (np. właśnie przy przy rozerwaniu pociągu), powoduje samoczynne i natychmiastowe załączenie hamowania zespolonego i zahamowanie zarówno pojazdóę pozstajacych w skąłdzie jak i tych oderwanych.

Tu należy zwrócic uwagę, że zastosowanie klpay Ackermana czyli otwierania przewodu głównego dla potrzeb pasażerskiego hamulca bezpieczeństwa spotkać można w starszego typu pojazdach kolejowych oraz w typowych wagonach pasażerskich. W obecnie produkowanych zespołach trakcyjnych, w których poza hamulcem zespolonomyym zastosowany jest hamulec elektropenumatyczny, funkcja hmulca bezpieczeństwa pasażerskiego powiązana jest własnie z tym rodzajem hamulca. Pociągnięcie za rączkę powoduje wdrożenie hamowania bezpieczeństwa, na skutek podania sygnału elektrycznego do ukłdu sterowania hamulcami. Uruchomione hamowanie bezpieczeństwa może być w takim przypadku przerwane przez maszynistę (mostkowanei hamulca), gdyby zatrzymanie pojazdu zagrażało bezpieczenstwu pasażerów i obsługi (np. zatrzymanie w tunelu podczas pożaru na pokładzie). Dla zapewnienia maksymalnego poziomu bezpieczeństwa każdy pojazd kolejowy musi byc wyposażony w rozwiązanie klapy Ackermana czyli możliwości bezpośredniego otwarcia przewodu głównego w celu wdrożenia maksymalnej siły hamowania. Urządzenia takie stosowane są obecnie tylko w kabinach maszynisty w formie pneumatycznych zaworów hamulc abezpieczeństwa.
Więcej informacji o funkcji mostkowania hamulca bezpieczeństwa znajduje się w opisie hamulców elektropenumatycznych.


b) Luzowanie hamulców jest załączane poprzez podwyższenie ciśnienia w przewodzie głównym w stosunku do aktualnie panującego tam ciśnienia podczas hamowania. W wyniku tego w zaworze rozrządczym zostaje zamknięte połączenie zbiornika pomocniczego z cylindrem hamulcowym. Otwarte natomiast zostaje połączenie przewodu głównego ze zbiornikiem pomocniczym oraz cylindra hamulcowego z atmosferą.



Układ zaworu rozrządczego


Kliknij aby powiększyć   
Układ zaworu rozrządczego (opis na powiększeniu)



W wyniku tych operacji zbiornik pomocniczy zostaje uzupełniony sprężonym powietrzem, którego ubyło przy hamowaniu natomiast sprężone powietrze z cylindrów hamulcowych zostaje wypuszczone do atmosfery. Sprężyna powrotna cylindra cofa tłok powodując jednocześnie przeciwny niż przy hamowaniu ruch przekładni siłowych hamulców, co powoduje odciąganie klocków hamulcowych od powierzchni tocznych kół jezdnych lub okładzin ciernych od tarcz hamulcowych.


Schemat poglądowy połączeń w zaworze rozrządczym
podczas hamowania / luzowania



Kliknij aby powiększyć   
Cylinder hamulcowy - siłownik - EU07 (opis na pow.)


Kliknij aby powiększyć   
Cylinder bez tłoczyska - EN57


Kliknij aby powiększyć   
Tłoczysko ze sprężyną powrotną (wyjęte z cylindra) - EN57


Kliknij aby powiększyć   
Otwór w zaworze rozrządczym wypuszczający powietrze z cylindrów do atmosfery



Przy luzowaniu hamulców wypuszczanie powietrza z cylindrów hamulcowych do atmosfery przy jednoczesnym napełnianiem zbiornika pomocniczego ciśnieniem z przewodu głównego, sprawia że hamulec zespolony jest teoretycznie niewyczerpalny i może być wielokrotnie załączany i wyłączany bez ryzyka utraty sprawności swojego działania. Ta cecha to kolejna zaleta i jednocześnie wymaganie stawiane tego rodzaju hamulcom w ramach przynależności do UIC.
Przy pełnym odhamowaniu w zbiorniku pomocniczym panuje ciśnienie robocze (0,5 MPa), które użyte zostanie przy kolejnym załączeniu hamulca zespolonego.


Stopień zahamowania / odhamowania jest regulowany płynnie przez maszynistę w zależności od aktualnej sytuacji ruchowej składu pociągu.
Jak było wspomniane, im większy spadek ciśnienia w przewodzie głównym tym mocniejsze hamowanie. Jeżeli maszynista zatrzyma rękojeść sterownika hamulca na wybranej pozycji hamowania to spadek ciśnienia w przewodzie głównym zostanie zatrzymany na określonym poziomie. W wyniku tego nastąpi ustabilizowany poziom fali uderzeniowej w wyniku której w zaworach rozrządczych zostanie odcięte połączenie zbiornika pomocniczego z cylindrem hamulcowym. Spowoduje to utrzymanie w cylindrze żądanej wartości ciśnienia. Tłok zatrzyma się w danej pozycji powodując niezmienny (stały) docisk wstawek hamulcowych do powierzchni tocznych kół (hamulec klockowy) lub okładzin ciernych do tarcz hamulcowych (hamulec tarczowy). Utrzymana jest dzięki temu siła hamowania na określonym poziomie.
Ponowne obniżenie ciśnienia w przewodzie głównym znów spowoduje w zaworze rozrządczym połączenie zbiornika pomocniczego z cylindrem hamulcowym i wzrost siły hamowania.

Stopniowanie hamowania hamulcem zespolonym polega więc na zmniejszaniu w przewodzie głównym ciśnienia powietrza w zakresie 0,05 MPa do około 0,15 MPa w stosunku do ciśnienia roboczego (0,5 MPa) i zwane jest hamowaniem służbowym.
Wypuszczenie z przewodu głównego ciśnienia, czyli osiągniecie wartości 0 MPa powoduje załączenie najmocniejszej siły hamowania, czyli jak było wspomniane hamowania nagłego, które z przyczyn oczywistych nie jest stopniowane.

Stopniowe luzowanie hamulca zespolonego polega na zwiększaniu ciśnienia powietrza w przewodzie głównym w zakresie wartości poniżej ciśnienia roboczego (0,5MPa).
Podwyższenie przez maszynistę ciśnienia w przewodzie głównym do określonego pozycją rękojeści sterownika poziomu spowoduje w zaworach rozrządczych odcięcie połączenia cylindrów hamulcowych z atmosferą w wyniku czego luzowanie zostanie zatrzymane na określonym poziomie. Utrzymana zostanie stała siła hamowania lecz mniejsza niż przy wcześniejszej pozycji hamowania.

Pełne odhamowanie hamulca zespolonego pociągu nastąpi gdy w przewodzie głównym przywrócona zostanie wartość ciśnienia roboczego 0,5 MPa lub na skutek zastosowania napełnianiania uderzeniowego.
Napełnianie uderzeniowe zwane też popełnianiem przewodu głównego polega na nagłym wzroście ciśnienia w przewodzie głównym poprzez zasilenie go ciśnieniem z przewodu zasilającego nie obniżonym przez układ sterujący hamulcami do wartości roboczej.
Ciśnienie robocze (znamionowe) w przewodzie głównym jak było już wspomniane wynosi 0,5 MPa, i jest celowo obniżane przez układ sterowania hamulcami w stosunku do ciśnienia znamionowego panującego w zbiorniku głównym - 0,7 - 0,8 MPa. W momencie uruchomienia funkcji popełniania przewód główny otrzymuje ciśnienie o wartości około 0,7MPa.
Popełnianie stosuje się często w celu ułatwienia przeprowadzenia odhamowania pełnego hamulca zespolonego szczególnie w długich pociągach, gdy pełne odhamowanie ciśnieniem wartości roboczej mogłoby nie być skuteczne na końcu składu (niewystarczający dochodzący impuls fali uderzeniowej przy ciśnieniu roboczym) lub trwałoby zbyt długo.
Funkcję napełniania uderzeniowego maszynista załącza poprzez ustawienie na odpowiednią pozycję rękojeści sterownika lub z pulpitu poprzez użycie odpowiedniego przycisku.

Kliknij aby powiększyć    Przycisk napełniania uderzeniowego


Jeśli pojazd jest wyposażony w hamulec nie luzujący stopniowo (np. hamulec systemu Westinghouse w ET21 lub Knorr w EZT starej konstrukcji), to odhamowanie stopniowe powoduje całkowite odhamowanie tego pojazdu, podobnie jak przy odhamowaniu pełnym.


Hamulec zespolony w danym pojeździe składu pociągu może być wyłączony w przypadku gdy nastąpi jego uszkodzenie i nie działa prawidłowo. Wyłączenia realizuje rewident taboru po przeprowadzeniu próby hamulca i wykryciu usterki za pośrednictwem mechanicznego wyłącznika hamulca zespolonego.
W celu ręcznego odluźnienia hamulców w danym wagonie w przypadku niesprawności układu hamulcowego należy użyć specjalnej dźwigni połączonej z zaworem rozrządczym. Pociągnięcie za jej uchwyt powoduje połączenie cylindra hamulcowego z atmosferą i odhamowanie.

Kliknij aby powiększyć   
Wyłącznik hamulca zespolonego i dźwignia luzowania hamulca w wagonie



Poniższy schemat pokazuje działanie hamulca zespolonego w skąłdzie pociągu przy wyłączonym hamulcu w jednym z wagonów. Zawór rozrządczy tego wagonu nie reaguje na sygnały z przewodu głównego.


Uproszczony schemat układu pneumatycznego składu pociągu w zakresie hamulca zespolonego przy wyłączonym hamulcu w jednym z wagonów.

Ze względów bezpieczeństwa hamulca nie wolno wyłączać w dwóch ostatnich wagonach składu pociągu.

 


Wskazania manometrów podczas sterowania hamulcem zespolonym (hamowanie zasadnicze, nagłe, napełnianie uderzeniowe itp.)




3) Rodzaje nastawników hamulca zespolonego w kabinach
Nastawnik (zawór) hamulca zespolonego działa na zasadzie odpowiedniego łączenia w zależności od pozycji rękojeści przewodu głównego ze zbiornikiem głównym lub z atmosferą. Dzięki tym połączeniom następuje odpowiednia regulacja wartości ciśnienia w przewodzie głównym (fala uderzeniowa).
Rozróżnia się nastawniki (zawory) w pełni pneumatyczne (aparat zaworowy) gdzie bezpośrednio do nich jest doprowadzona instalacja pneumatyczna lub jak w nowoczesnych pojazdach sterowanie ciśnieniem w przewodzie głównym odbywa się na drodze elektryczno - pneumatycznej lub tylko elektrycznej poprzez binarne sygnały przekazywane do sterownika mikroprocesorowego hamulców i odpowiednich zaworów elektropneumatycznych.


W układzie hamulca zespolonego rozróżnia się dwa rodzaje zaworów (nastawników) hamulca:

a) Sterowane położeniem nastawnika, czyli takie gdzie danej pozycji rękojeści odpowiada ustalona wartość ciśnienia w przewodzie głównym.
Pozycje wymagane wg UIC:

- napełnianie uderzeniowe (PG > 6 bar),

- jazda (PG - 5 bar),

- pozycje hamowania stopniowego (PG - od 4,5 w dół),

- hamowanie nagłe (PG - 0 bar).


Kliknij aby powiększyć    
Zawór hamulca zespolonego FV4a systemu Oerlikon



 

Zawór FV4a to najpopularniejszy nastawnik hamulca zespolonego (system hamulca Oerlikon) starszego typu pojazdów takich jak np: EU05, EU06, EU07 i pochodnych, EP09, ET22, SM31, SM42, 401Da, SP32 itp.
Poniżej szczegółowy opis jego pozycji:



0 - pozycja odcięcia - to pozycja, w której należy ustawić kran hamulca gdy lokomotywa jedzie jako ukrotniona (sterowana) lub jest pozostawiona zahamowana na postoju. W tej pozycji przewód główny jest odcięty od zaworu (nastawnika).



1 - pozycja napełniania uderzeniowego - inaczej nazywana popełnianiem. Jest to pozycja w której przewód główny zasilany jest bezpośrednio ze zbiornika głównego. Powoduje to szybki wzrost ciśnienia w przewodzie głównym (ponad wartość roboczą 0,5 MPa) przez co zgodnie z zasadą działania hamulca zespolonego hamulce są w pełni luzowane w trybie szybkim.
Zbyt długie utrzymanie zaworu na tej pozycji może doprowadzić do przeładowania przewodu głównego - będzie w nim panować ciśnienie takie jak w zbiorniku głównym.



2 - pozycja neutralna - czyli pozycja do jazdy lokomotywy. Przewód główny zostaje napełniony ciśnieniem o wartości roboczej 0,5 MPa - hamulce są luzowane w trybie zwykłym.


 
3 - 5 to pozycje stopniowego hamowania służbowego - w zależności od ustawienia rękojeści kranu odpowiednio spada ciśnienie w przewodzie głównym w związku z czym wzrasta ciśnienie w cylindrach hamulcowych - następuje hamowanie. Powrót rękojeścią od pozycji 5 - 3 powoduje wzrost ciśnienia w przewodzie głównym i stopniowe luzowanie hamulców.
- poz. 3 - hamowanie wstępne - ciśnienie w przewodzie głównym ok.: 0,46 MPa,
- poz. 4 - hamowanie pełne - ciśnienie w przewodzie głównym ok.: 0,34 MPa,
- poz. 5 - hamowanie uzupełniające (pełne podwójne) - ciśn. w przew. gł. ok.: 0,29 MPa.



6 - pozycja hamowania nagłego - pozycja w której przewód główny zostaje połączony z atmosferą (nie ma ciśnienia w przewodzie) przez co hamowanie jest najmocniejsze.



Kliknij aby powiększyć    
Nowoczesny elektro-pneumatyczny nastawnik hamulca zespolonego - sterowany pozycją nastawnika





b) Sterowane czasem ustawienia nastawnika w wybranej pozycji, tzw. nastawniki impulsowe, czyli takie gdzie wartość ciśnienia w przewodzie głównym jest zależna od czasu w jakim w danej pozycji będzie utrzymywana rękojeść nastawnika.
Pozycje wymagane wg UIC:

- napełnianie uderzeniowe (PG > 6 bar),

- luzowanie,

- jazda,

- hamowanie,

- hamowanie nagłe (PG - 0 bar).


Kliknij aby powiększyć    
Nowoczesny elektro-pneumatyczny
nastawnik hamulca zespolonego - impulsowy





4) Rodzaje nastawień hamulca zespolonego oraz jego oznaczenia
Nastawianie hamulca zespolonego służy dopasowaniu działania hamulca w danym pojedzie do wymagań wynikających z rodzaju pociągu, z którym pojazd jest sprzęgnięty lub stanu obciążenia pojazdu.
Urządzenia nastawcze dzieli się na dwie grupy:

a) Służące do wyboru hamulca wolno lub szybko działającego.
Hamulec wolno działający (G) stosuje się w pociągach towarowych. Jego działanie polega na powolnym napełnianiu cylindrów hamulcowych podczas hamowania oraz powolnym ich opróżnianiu przy luzowaniu.
Hamulec szybko działający (P) stosuje się w pociągach osobowych i czasem w towarowych. Zasada jego działania polega na szybkim napełnianiu cylindrów hamulcowych przy załączonym hamowaniu oraz szybkim ich opróżnianiu przy luzowaniu.
Dodatkowo hamulec szybko działający zastosowany w wagonach osobowych lub pojazdach trakcyjnych może posiadać funkcję wysokiego stopnia hamowania (R) zwaną "rapidem", która polega na tym, że cylindry przy załączonym hamowaniu otrzymują wyższy stopień ciśnienia powietrza.
Funkcję "rapid" posiadają wagony przeznaczone do jazdy z większymi prędkościami (pow. 120km/h).


Kliknij aby powiększyć     Dźwignia urządzenia przestawczego hamulca



b) Służące do dopasowania siły hamowania do aktualnego obciążenia -ładowny lub próżny. Dopasowanie to może być realizowane ręcznie poprzez przestawienie dźwigni nastawczej na odpowiednią pozycję lub samoczynnie poprzez układ ważący, który bada aktualne obiążenie wagonu i na podstawie tego pomiaru drogą pneumatyczną lub mechaniczną wpływa na dopasowanie siły hamowania hamulcem zespolonym.


Informacje o typie hamulca zespolonego, jego nastawieniach oraz wyposażeniu dodatkowym umieszczone są na nadwoziu pojazdu kolejowego. Znajduje się tam również informacja o masach hamujących dla poszczególnych z nastawianych hamulców.


Oznaczenia hamulca zespolonego na pojazdach



Przykładowe oznaczenia hamulca zespolonego na pojazdach



5) Próby hamulca zespolonego
Próby hamulca przeprowadza się w celu sprawdzenia poprawności działania układu hamulcowego. Próby takie przeprowadzane są przez rewidenta taboru kolejowego, kierownika pociągu lub innego wyznaczonego pracownika przy współdziałaniu z drużyną pojazdu trakcyjnego - maszynistą.
Podczas próby maszynista pociągu tylko obsługuje hamulec ustawiając rękojeść sterownika na pozycję zgodną z sygnałami dawanymi przez rewidenta taboru. Rewident natomiast sprawdza hamulce i podpisuje imiennie dokument o przeprowadzonej próbie hamulca i jej wyniku.
W przypadku gdy zaistnieje potrzeba przeprowadzenia próby hamulca na szlaku, a nie ma ani rewidenta, ani kierownika pociągu - próbę może przeprowadzić pomocnik maszynisty.
W produkowanych obecnie pojazdach trakcyjnych (z hamulcami tarczowymi) układ sterowania pojazdu umożliwa wykonanie automatycznej próby hamulca. Po uruchomieniu takiej próby, jej wynik jest drukowany na formularzu przez pokładową drukarkę.

Kliknij aby powiększyć   
Drukarka próby hamulca w EZT



Do komunikacji pomiędzy maszynistą, a rewidentem taboru podczas próby hamulców zespolonych służą specjalne sygnały ręczne lub świetlne.

 
Sygnał Rh1 - "zahamować" (dzień / noc)


 
Sygnał Rh2 - "odhamować" (dzień / noc)


 
Sygnał Rh3 - "hamulce sprawne" (dzień / noc)



W przypadku sygnałów świetlnych stosuje się następujące obrazy sygnałowe:


Obrazy sygnałowe na sygnalizatorach próby hamulca


Rozróżnia się próbę hamulca zespolonego szczegółową i uproszczoną.

a) Próba szczegółowa:
W tym rodzaju próby hamulca maszynista załącza hamowanie hamulcem pneumatycznym zespolonym, a rewident taboru sprawdza poprawność działania hamulców w każdym pojeździe składu. W przypadku hamulców klockowych odbywa się to przez sprawdzenie prawidłowości dolegania (docisku) wstawek ciernych do płaszczyzn tocznych kół jezdnych przy zahamowaniu oraz prawidłowego luzu (odejścia) wstawek hamulcowych od płaszczyzn tocznych kół przy odhamowaniu. Służy do tego specjalny młotek rewidencki, którym rewident uderzając sprawdza zestawy kołowe i urządzenia wykonawcze hamulca.
W przypadku hamulców tarczowych rewident sprawdza wskazania stanu hamulców na wskaźnikach.

Kliknij aby powiększyć   Wskaźniki stanu hamulca tarczowego (opis na pow.)


Nieprawidłowo działające hamulce rewident odłącza poprzez wyłącznik hamulca.

Kliknij aby powiększyć   
Wyłącznik hamulca zespolonego
i dźwignia odluźniacza hamulca w wagonie



Szczegółową próbę hamulca należy wykonać:

1. przed wyprawieniem pociągu ze stacji początkowej; odstępstwo od tej zasady może być stosowane dla pociągu, który po przybyciu na stację jest wyprawiony w dalszą drogę bez przefor-mowania lub bez naprawy urządzeń hamulcowych pod warunkiem, że przy tym składzie co najmniej jeden raz w ciągu po-przedzających 24 godzin była wykonywana szczegółowa próba hamulca, wtedy należy przeprowadzić uproszczoną próbę hamulca,

2. na stacjach przewidzianych wewnętrznym rozkładem jazdy pociągów,

3. gdy urządzenia hamulcowe w składzie pociągu lub w pociągu nie były zasilane sprężonym powietrzem dłużej niż 12 godzin,

4. po zmianie składu pociągu, jeżeli doczepione pojazdy kolejowe stanowią więcej niż 50% składu pociągu; nie jest wymagana szczegółowa próba hamulca pod warunkiem, że włączane pojazdy kolejowe znajdowały się w pociągach, w których co najmniej jeden raz w ciągu poprzedzających 24 godzin była wykonywana szczegółowa próba hamulca,

5. jeżeli podczas uproszczonej próby hamulców stwierdzono, że hamulec pierwszego lub ostatniego pojazdu kolejowego składu pociągu albo hamulec pierwszego lub ostaniego członu zespołu trakcyjnego nie hamuje lub nie odhamowuje,

6. jeżeli maszynista stwierdzi niedziałanie lub nie jest pewny prawidłowego działania hamulców,

7. po przeładowaniu głównego przewodu hamulcowego pociągu i opró-żnieniu komór i zbiorników sterujących za pomocą odluźniaczy,

8. po przeładowaniu przewodu głównego hamulcowego pociągu i opróżnieniu ze sprężonego powietrza zbiorników pomocniczych za pomocą odluźniaczy.




b) Próba uproszczona:
Polega na sprawdzaniu poprawności działania hamulców tylko w ostatnim wagonie / pojedzie składu pociągu lub w ostatnim wózku zespołu trakcyjnego patrząc w kierunku jazdy.

Uproszczoną próbę hamulca należy wykonać gdy:

1. nastąpiło zamknięcie lub otwarcie, nawet częściowe lub chwi-lowe, przewodu głównego hamulca, w którymkolwiek miejscu pociągu, z wyjątkiem zaworu maszynisty w czynnej kabinie sterującej i innych urządzeń na pojeździe trakcyjnym powodujących samoczynne hamowanie; w przypadku dołączenia po-jazdów kolejowych do pociągu wykonuje się próbę uproszczoną hamulców pociągu, a pojazdy kolejowe dołączone poddaje się takim badaniom, jak podczas próby szczegółowej hamulca; badania te nie są wymagane w przypadku dołączenia pojazdów kolejowych na początku lub końcu pociągu i gdy włączane pojazdy kolejowe były używane w pociągach, w których co najmniej jeden raz w ciągu poprzedzających 24 godzin była wykonywana szczegółowa próba hamulca, a okres braku zasilania sprężonym powietrzem hamulców tych wagonów lub innych pojazdów kolejowych przez okres nieprzekraczający 12 godzin, a wagony lub inne pojazdy kolejowe dołączone poddaje się takim badaniom, jak podczas próby szczegółowej hamulca; badania te nie są wymagane w przypadku braku zasilania sprężonym powietrzem hamulców wagonów lub innych pojazdów kolejowych przez okres nieprzekraczający 2 godzin,

2. nastąpiła zmiana kabiny sterowniczej,

3. wyłączenie zasilania sprężonym powietrzem urządzeń hamulcowych w pociągu trwało do 12 godzin,

4. szczegółowa próba hamulców była wykonana przy użyciu sieci stałej sprężonego powietrza lub innego pojazdu trakcyjnego, nieprzeznaczonego do prowadzenia tego pociągu,

5. nastąpiło zamknięcie lub otwarcie, nawet częściowe lub chwilowe, przewodu zasilającego, w którymkolwiek miejscu pociągu, którego hamulce są nastawione na przebieg hamowania ,,R + Mg”,

6. wyłączono co najmniej jeden pojazd kolejowy ze składu pocią-gu.

Uproszczoną próbę hamulców należy również przeprowadzić na stacji, od której czas jazdy, wraz z postojami, do szlaku z większym spadkiem wynosi więcej niż 2 godziny; stacje te wyszczególnione są w wewnętrznym rozkładzie jazdy pociągów. Za większy spadek uważa się spadek miarodajny większy od 15 ‰ na długości co najmniej 1000 m lub spadek większy od 10 ‰ na długości większej niż 5 km.

 


Opis powstał w oparciu o instrukcje:
Cw1 (Mw56) - Instrukcja obsługi i utrzymania
w eksploatacji hamulców taboru kolejowego
Ir-1 (R-1) - Instrukcja o prowadzeniu ruchu pociągów





6) Przebieg hamowania i luzowania hamulca dodatkowego:
Hamulec dodatkowy (hamulec bezpośredniego działaia) jak było wspomniane na początku działu służy do hamowania pojazdu trakcyjnego, z którego odbywa się sterowanie, czyli nie bierze udziału w hamowaniu całego składu pociągu. Jest to hamulec niesamoczynny.

Działanie hamulca dodatkowego polega na tym, że sprężone ciśnienie ze zbiornika głównego jest wtłaczane do cylindrów hamulcowych bez udziału przewodu głównego.
Hamulec dodatkowy jest wykorzystywany głównie podczas jazdy lokomotywy luzem. Jego uproszczony w stosunku do hamulca zespolonego układ powoduje, że działa on szybciej - nie jest uruchamiana fala uderzeniowa i sterowane nią zawory rozrządcze.


Uproszczony schemat układu pneumatycznego składu pociągu z hamulcem dodatkowym w lokomotywie (podczas hamowania hamulcem dodatkowym)


Do sterowania hamulcem dodatkowym służy ręczny nastawnik (zawór) znajdujący się w kabinie maszynisty.
Jego działanie polega na łączeniu przewodu zasilającego z cylindrami hamulcowymi (hamowanie) lub cylindrów hamulcowych z atmosferą (luzowanie). Oczywiście hamowanie tym hamulcem może być stopniowane.


Gdy skład pociągu jest zahamowany hamulcem zespolonym, a maszynista chce odluźnić tylko hamulec lokomotywy używa tzw. odluźniacza hamulca poprzez użycie przycisku na pulpicie. W takiej sytuacji hamulce lokomotywy (hamulec dodatkowy) zostają odluźnione przy nadal zahamowanej reszcie składu.

Kliknij aby powiększyć     Przycisk odluźniania hamulca



Wskazania manometrów podczas sterowania hamulcem dodatkowym - ciśnienie w PG nie zmienia się

 





7) Rodzaje nastawników hamulca dodatkowego w kabinach:
Podobnie jak przy hamulcu zespolonym do sterowania hamulcem dodatkowym stosuje się zawór hamulca, który w sobie łączy przepływ powietrza pomiędzy cylindrami hamulcowymi, a przewodem zasilającym lub atmosferą. Zawór taki posiada pozycje stopniowe płynne - od pełnego zluzowania do pełnego zahamowania.

Kliknij aby powiększyć    Zawór hamulca dodatkowego - EU07

  Pozycje zaworu hamulca pomocniczego

1 - pozycja jazdy - brak ciśnienia w cylindrach
2 - pozycja największego ciśnienia w cylindrach
- pozycje pomiędzy 1 - 2 są stopniowane płynnie.


W nowoczesnych rozwiązaniach stosuje się nastawniki hamulcowe z elektrycznym przesyłaniem impulsów w trybie binarnym do urządzeń sterujących hamulcami.

Kliknij aby powiększyć   
Nowoczesny elektryczny nastawnik
hamulca dodatkowego - 18D



Inne rozwiązanie zastosowano w lokomotywach manewrowych serii SM31, SM42 i im podobnym, gdzie funkcja hamulca dodatkowego zintegrowana jest z kołem nastawnika jazdy.

Kliknij aby powiększyć    Koło wału nastawnika jazdy z funkcją hamulca dodatkowego - SM42


Lokomotywa hamuje tym mocniej im bardziej przekręcimy koło nastawnika jazdy na pozycjach hamowania do siebie. W celu odluzowania hamulców lokomotywy wystarczy cofać koło nastawnika od siebie aż do pozycji początkowej - "0".



Do początku strony





8) Urządzenia kontroli i likwidacji poślizgu w wagonach:
Wagony posiadają system kontroli poślizgu przy hamowaniu. W skład tego układu wchodzą urządzenia pomiarowe prędkości obrotowej na osiach zestawów kołowych (przy maźnicach) oraz urządzenia połączone z zaworami rozrządczymi, które odpowiada za zmniejszenie intensywności hamowania w przypadku wykrycia różnic w prędkościach obrotowych pomiędzy zestawami kołowymi.
Wyrównanie tych prędkości polega na obniżeniu ciśnienia w cylindrach, a co się z tym wiąże zmniejszenia docisku wstawek hamulcowych do powierzchni tocznych kół lub okładzin ciernych do tarcz hamulcowych. W wyniku tego przyblokowane zbyt mocnym hamowaniem zestawy kołowe wracają do prawidłowej prędkości obrotowej (tocznej).

Kliknij aby powiększyć    Miernik prędkości obrotowej na osi

Kliknij aby powiększyć    Przewód powietrzny - od miernika do urządzenia ster.

Kliknij aby powiększyć    Urządzenie likwidacji poślizgu


Poślizg zestawu kołowego jest niewskazany w związku z osłabieniem hamowania oraz możliwością uszkodzenia powierzchni tocznej koła poprzez powstanie tak zwanego wypłaszczenia, które jest źródłem charakterystycznego stukotu podczas jazdy.
Wypłaszczenie powstaje przy zablokowanym kole (nieobracającym się) na skutek ślizgu powierzchni tocznej koła po szynie w wyniku czego na powierzchni tocznej w miejscu styku z szyną powstaje miejsce płaskie.