transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Lokomotywy elektryczne serii EU07, EP07, EP09, ET21, ET22 itp. > Hamowanie - elementy układu hamulcowego

W omawianych lokomotywach zastosowany jest hamulec pneumatyczny (zespolony i dodatkowy), hamulec ręczny, a elektrowzy EP09 wyposażone są dodatkowo w funkcję hamulca elektrodynamicznego.

a) Hamulec pneumatyczny zespolony - to tzw. hamulec typu pośredniego działnia, który działa na lokomotywę i sprzęgnięte z nią pojazdy. Użycie tego hamulca powoduje hamowanie całego składu. Sterowanie hamulcem realizuje maszynista za pośrednictwem zaworu hamulca zespolonego, zabudowanego w kabinie.

Kliknij aby powiększyć    Zawór hamulca zespolonego typu FV4a


Zawór FV4a ma 7 pozycji:
1) ODCIĘCIE - na tej pozycji następuje całkowite odcięcie zaworu od układu zasilania i układu hamulca. Pozycja ta jest wykorzystywana, gdy zawór nie jest wykorzystywany np w sytuacji, gdy lokomotywa jest nieczynna, lub aktywna jest druga kabina oraz w przypadku jazdy wielokrotnej, gdy z tej lokomotywy nie odbywa się sterowanie pociągiem. Pozycja ta jest zabezpieczana sworzniem w celu zabezpieczenia przed przypadkowym przesunięciem. W celu przestawienia rękojeści należy sworzeń podnieść i przesunąć rękojeść na żądaną pozycję.

Kliknij aby powiększyć    Zawór FV4a - pozycja "odcięcie"

Kliknij aby powiększyć    Sworzeń blokujący


2) ŁADOWANIE - w tej pozycji przewód główny jest ładowany sprężonym powietrzem w postaci jednorazowego impulsu trwającego ok. 17 sekund. W ten sposób następuje wzrost ciśnienia w przewodzie głównym ponad wartość roboczą 5 bar w celu przesterowania zaworów rozrządczych na proces odhamowania. Po wspomnianym czasie wzrost ciśnienia stopniowo maleje. Oczywiście czas ładowania może być krótszy - wystarczy na krótszy czas ustawiać rękojeść na tej pozycji. Pozycja ładowania zwana jest też "popełnianiem uderzeniowym".

Kliknij aby powiększyć    Zawór FV4a - pozycja "ładowanie"


3) JAZDA - w tym położeniu układ hamulcowy jest w trybie neutralnym. W przewodzie głównym utrzymywana jest wartość nominalna ciśnienia czyli 5 bar.

Kliknij aby powiększyć    Zawór FV4a - pozycja "jazda"


4 - 6) HAMOWANIA i LUZOWANIA STOPNIOWEGO - są to pozycje "płynne" hamowania służbowego zawierające się pomiędzy położeniem "jazdy", a położeniem "hamowania nagłego". Przestawianie rękojeści ku sobie, tzn. oddalając ją od położenia "jazda" następuje zmniejszanie ciśnienia w przewodzie głównym. Im dalsza pozycja tym spadek ciśnienia większy, a wiec i hamowanie mocniejsze. Obracanie rękojeści w przeciwnym kierunku tzn od pozycji "hamowania nagłego" do pozycji "jazda" powoduje wzrost ciśnienia w przewodzie głównym i przesterowanie zaworów rozrządczych na luzowanie. Im pozycja rękojeści jest bliższa położeniu "jazda" tym odhamowanie jest intensywniejsze.
Istotną cechą zaworów FV4a jest utrzymywanie zadanego ciśnienia w przewodzie głównym niezależnie od występujących w nim naturalnych nieszczelności.
Pierwsza wyczuwalna pozycja hamowania (4) po przesunięciu rękojeści z pozycji "jazda", zwana jest pozycją "hamowania wstępnego", w której ciśnienie w przewodzie głównym jest obniżona o 0,4 bara. Pozycja piąta hamowania służbowego zwana jest natomiast pozycją "pełnego hamowania służbowego". W tej pozycji ciśnienie w przewodzie głównym jest obniżone o 1,5 bara w stosunku do ciśnienia nominalnego i wynosi 3,5 bara. Ostatnia szósta pozycja stopniowego hamowania służbowego to pozycja "hamowania pełnego uzupełniającego", którą wykorzystuje się w przypadku, gdy skład pociągu był hamowany stopniowo, a podczas hamowania lokomotywa była luzowania przyciskiem odluźniacza. W tej pozycji ciśnienie w przewodzie głównym zostaje obniżone do wartości 2,9 bara co powoduje ponowne załączenie hamulca lokomotywy bez wywierania wpływu na zadane na poprzedniej pozycji hamowanie pełne składu pociągu.

Kliknij aby powiększyć    Zawór FV4a - pozycja "hamowanie wstępne"

Kliknij aby powiększyć    Zawór FV4a - pozycja "hamowanie pełne"

Kliknij aby powiększyć    Zawór FV4a - pozycja "hamowanie pełne uzupełniające"


7) HAMOWANIA NAGŁEGO to pozycja w której przewód główny zostaje odcięty od układu zasilania hamulców i jednocześnie zostaje z niego wypuszczone powietrze do atmosfery (tzw. połączenie przewodu głównego z atmosferą). W przewodzie głównym nie ma ciśnienia w wyniku czego zawory rozrządcze wpuszczają pełne ciśnienie ze zbiorników pomocniczych do cylindrów hamulcowych. Powoduje to wdrożenie maksymalnej siły hamowania. Tej pozycji używa się w przypadku niebezpieczeństwa, gdy występuje konieczność jak najszybszego zatrzymania pociągu.

Kliknij aby powiększyć    Zawór FV4a - pozycja "hamowanie nagłe"


Hamowania nagłego używa się w przypadku konieczności jak najszybszego zatrzymania składu. Nazywa się go potocznie "godziną szóstą, gdyż położenie rękojeści jest 6 pozycją kranu hamulca, jak również kran wskazuje tak jakby była godzina szósta.


W celu uruchomienia hamowania nagłego możliwe jest użycie również tzw. klapy Ackermana, czyli zaworu znajdującego się bezpośrednio na przewodzie głównym. Otwarcie zaworu powoduje natychmiastowe wypuszczenie powietrza z przewodu głównego (połączenie przewodu głównego z atmosferą) co w efekcie wdroży natychmiastowo hamowanie nagłe w pojeździe trakcyjnym i sprzęgniętym z nim składzie pociagu.

Kliknij aby powiększyć 
Klapa Ackermana - zawór hamulca bezp.
(opis na powiększeniu)






b) Hamulec pneumatyczny dodatkowy (pomocniczy) - to hamulec typu bezpośredniego działania. Działa tylko na hamulce lokomotywy i używa się go do lekkiego przyhamowywania, jak również przy jeździe luzem (czyli jeździe samej lokomotywy bez wagonów). Przy jeździe luzem hamulec pomocniczy jest wydajniejszy niż zespolony gdyż jego działanie jest szybsze (w hamowaniu tym nie bierze udział przewód główny). Zawór ten ma skrajne położenia pomiędzy którymi stopniowanie hamowania i luzowania odbywa się płynnie. Obracanie rękojeści ku sobie powoduje bezpośrednie wtłoczenie sprężonego powietrza z układu zasilania (zbiornika głównego) do cylindrów hamulcowych. Im rękojeść jest dalej obrócona tym ciśnienie w cylindrach jest większe, a więc zwiększa się siła hamowania lokomotywy. Obracanie rękojeści w kierunku "od siebie" powoduje wypuszczanie powietrza z cylindrów hamulcowych, co powoduje luzowanie hamulców lokomotywy.

Kliknij aby powiększyć    Zawór hamulca dodatkowego


  Pozycje kranu hamulca pomocniczego

1 - pozycja jazdy - brak ciśnienia w hamulcach
2 - pozycja największego ciśnienia w hamulcach



c) Hamulec ręczny - służy do zatrzymania lokomotywy w przypadku awarii służbowego hamowania. Jest również wykorzystywany w celu umiejscowienia elektrowozu na czas postoju.

Kliknij aby powiększyć    Hamulec ręczny



Przy hamowaniu nastawnik jazdy powinien być ustawiony na pozycji początkowej - 0 (jazda bez poboru prądu).
W przypadku gdy hamowanie będzie przeprowadzone podczas pracy silników trakcyjnych (włączony napęd), po wzroście ciśnienia w cylindrze hamulcowym powyżej 2,1 atm. zadziała wyłącznik ciśnieniowy i rozłączy rozrząd, którego ponowne uruchomienie będzie możliwe dopiero po opadnięciu ciśnienia do 1,1 atm. i zejściu nastawnikiem jazdy do pozycji początkowej 0.
Wyjątkiem są lokomotywy serii ET 40, które nie posiadają wyłącznika ciśnieniowego.



Manometry
Są to urządzenia wskaźnikowe, które pokazują ciśnienie w układzie pneumatycznym. W kabinach maszynisty znajdują się:

- Manometr cylindra hamulcowego - wskazuje ciśnienie w cylindrze hamulcowym
(w czasie jazdy powinien wskazywać: 0 MPa).
- Manometr przewodu głównego - wskazuje ciśnienie jw przewodzie głównym, czyli głównym przewodzie hamulcowym
(w stanie zasadniczym wskazuje: 0,5 MPa).
- Manometr zbiornika głównego - wskazuje ciśnienie jakie panuje w zbiorniku głównym (i przewodzie zasilającym), czyli zbiorniku, w którym zgromadzone jest sprężone powietrze wytworzone przez sprężarkę. Zasadnicze ciśnienie w zbiornikach głównych wynosi 0,7 - 0,8 MPa.

  Manometry (opis na powiększeniu)


Poniższe fotografie przedstawiają wskazania na manometrach przewodu głównego i cylindra hamulcowego na kolejnych pozycjach hamowania hamulcem zespolonym, zgodnie z zasadą, że wraz ze obniżeniem ciśnienia w przewodzie głównym rośnie ciśnienie w cylindrach hamulcowych. Odwrotna sytuacja ma miejsce przy luzowaniu, gdy poprzez podwyższenie ciśnienia w przewodzie głównym następuje wypuszczenie powietrza z cylindrów do atmosfery poprzez układ rozrządczy hamulców.

Kliknij aby powiększyć  
Pierwsza pozycja hamowania


Kliknij aby powiększyć  
Trzecia pozycja pozycja hamowania


Kliknij aby powiększyć  
Czwarta pozycja hamowania - hamowanie nagłe



Sprężarka
Każda lokomotywa ma w ukłądzie pneumatycznym sprężarkę (sprężarki). Urzadzenie to, wchodzi w skład układu wytwarzania sprężonego powietrza. Wytworzone przez sprężarkę sprężone powietrze jest magazynowane w zbiornikach głównych, z których roizprowadzane jest do zasilania urzadzeń pneuamtycznych w tym układu hamulca pneumatycznego.
Sprężarka tłokowa składa się bloków sprężajacych w postacji cylindrów, w których poruszają się tłoki napędzane korbowodami poprzez wał korbowy. Wał korbowy natomiast napędzany jest elektrycznym silnikiem zasilanym albo napięciem z przetwornicy - 110 V (EU07 i pochodne), albo bezpośrednio z sieci trakcyjnej - 3 kV (EP09 i ET22).
Posuwistwo - zwrotne ruchy tłoków w cylindrach powodują sprężanie powietrza zasysanego z atmosfery.

  Sprężarka główna tłokowa - EU07 i pochodne

  Sprężarka główna tłokowa - ET21

Na powyższej fotografii (ET21), na pierwszm planie widać jeszcze sprężarkę dodatkową (pomocniczą), do wytwarzania sprężonego powietrza dla obieraków prądu, gdy w głównym układzie pneumatyczny nie ma ciśnienia, umożliwiajacego ich podniesienie. Sprężarka ta napędzana jest silnikiem zasilanym z baterii akumulatorów pojazdu.
Każdy elektryczny pojazd trakcyjny wyposażony jest w takie sprężarki pomocnicze pantografów. Po podniesieniu odbieraków prądu i zasilaniu pojazdu energia elektryczną, możliwe jest dopiero uruchomienie sprężarek głównych i wytworzenei sprężonego powietrza do układu pneumatycznego.

W ramach modernizacji pojazdów wymienia się starego typu sprężarki tłokowe na nowoczesne spreżarki tłokowe lub barddzo popularne również sprężarki śrubowe.

Kliknij aby powiększyć    Sprężarka główna śrubowa - ET22 serii 2000

  Zbiorniki główne powietrza - ET22

  Zbiorniki główne powietrza - ET21

  Zbiorniki główne powietrza - EU07 i pochodne

Kliknij aby powiększyć    Zintegrowana tablica pneumatyczna - ET22 serii 2000


Jeżeli ciśnienie w zbiorniku głównym spadnie poniżej określonej wartości sprężarka załączy się automatycznie i wytworzy ciśnienie do określonej wartości.



W skład układu wykonawczego hamulca wchodzą cylindry hamulcowe napędzające poprzez przekładnię mechaniczną hamulce klockowe.

Klocki hamulcowe i przekładnia mechaniczna
Klocki hamulcowe wyposażone są we wstawki hamulcowe, czyli elementy cierne dociskane do powierzchni tocznych kół jezdnych podczas hamowania. Dociskanie klocków hamulcowych realizuje układ siłowych przekładni dźwigniowych i cięgieł, połączonych odpowiednio z tłoczyskiem cylindra hamulcowego (siłownika).

Kliknij aby powiększyć    Klocek hamulcowy dwuwstawkowy (EU07)


Cylindry hamulcowe
To elementy układu pneumatycznego, do których odpowiednio jest wtłaczane / wypuszczane powietrze podczas czynności hamowania. W każdym cylindrze znajduje się tłok, które pod wpływem napierającego sprężonego powietrza jest wypychany, a po wypuszczeniu powietrza zastosowana w cylindrze sprężyna powrotna cofa tłok, powodując w efekcie odciąganie wstawek hamulcowych od kół.

Kliknij aby powiększyć    Cylinder hamulcowy - siłownik (EU07)



Lokomotywy serii EP09 i EM10 posiadają dodatkowo możliwość hamowania prądnicowego zwanego też hamowaniem elektrodynamicznym. Polega ono na zmianie biegunowości uzwojeń silników trakcyjnych co powoduje, że obroty wirnika zamiast napędzać powodują wytwarzanie prądu przez co występuje opór obrotowy lokomotywa hamuje. Zasada działania hamulca elektrodynamicznego polega na przetworzeniu energii kinetycznej jadącego pojazdu na energię elektryczną poprzez silniki trakcyjne pracujące jako prądnice. Jest to możliwe dzięki tzw. odwrotności działania maszyn elektrycznych. Silnik może być prądnicą, a prądnica silnikiem.
Produkowana podczas hamowania ED energia elektryczna wytracana jest na opornikach hamowania w postaci ciepła - EP09, a w przypadku lokomotyw serii EM10 może być rekuperowana do sieci trakcyjnej.

Aby było możliwe hamowanie elektrodynamiczne silniki szeregowe muszą być wzbudzone z obcego źródła zasilania, którym w przypadku elektrowozu serii EP09 jest druga w kierunku jazdy przetwornica pokładowa (pierwsza ładuje baterie akumulatorów). Silniki w takim przypadku podczas hamowania ED, pracują jako prądnice obcowzbudne.
Za hamowanie ED w EP09 odpowiada sterownik TUHEX natomiast w EM10 hamowanie elektrodynamiczne sterowane jest w technologii IGBT przez przekształtniki trakcyjne.


Dokładne informacje na temat rodzajów hamulców i hamowania znajdują się tutaj.