transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Układy hamulcowe > Solenoidowe hamulce tarczowe

Omawiany typ hamulców stosowany był głównie w starszego typu tramwajach. Ich działanie polega na wytworzeniu tarcia przez parę cierną w postaci okładzin ciernych dociskanych do tarczy hamulcowej zamontowanej na osi zestawu kołowego. Siła docisku okładzin ciernych jest generowana przez siłownik solenoidu, czyli elektromechaniczne urządzenie wykonawcze realizujące napęd liniowy. W solenoidzie następuje zamiana energii elektrycznej na energię mechaniczną poprzez wytworzenie pola magnetycznego. Solenoid składa się z cewki zamkniętej w metalowym korpusie, w którego wnętrzu znajduje się rdzeń. Zasilenie cewki energią elektryczną powoduje przepływ prądu. Przepływ ten generuje pole magnetyczne, które oddziałuje na rdzeń przesuwając go liniowo (ruch posuwisty). Ruch rdzenia przenosi siłę na przekładnię mechaniczną, która napędza szczęki okładzin ciernych. 

 
Przykładowa zabudowa hamulców solenoidowych - wózek toczny (opis na pow.)


Przykładowa zabudowa hamulców solenoidowych - wózek napędny (opis na pow.)

 
Przykładowe siłowniki solenoidowe; na drugim zdjeciu widoczna dodatkowo sprężyna powrotna przekładni mechanicznej

   
Tarcze hamulcowe na osiach i szczęki zaciskowe z okładzinami ciernymi


Poniżej znajdują się zdjęcia kabiny motorniczego wagonu typu GT6 produkcji zakładów MAN. Na prawej fotografii wskazany jest przełącznik uruchammiania hamulca solenoidowego (postojowego), z zastrzeżeniem, że nie należy go włączać na dłużej niż 5 minut, ze względu na ryzyko uszkodzenia solenoidu. Przy dłuższych postojach, w tych wagonach, należy zaciągać hamulec ręczny (zobacz opis - tutaj). Druga fotografia przedstawia przycisk nożny do uruchamiania tego samego hamulca. Motornczy naciska go na czas krótkiego postoju, w celu umiejscowienia wagonu, gdyż omawiany hamulec solenoidowy nie działa automatycznie - pojazd nie jest wyposażony w automatyczny hamulec postojowy.

 

Na przykładzie wagonów typu E1 poniżej przedstawiam inną zasadzę działania hamulca solenoidowego. W tych tramwajach hamulec solenoidowy działa automatycznie jako mechaniczny hamulec postojowy, jednak również w trybie aktywnym. Podczas hamowania służbowego, w końcowej fazie hamowania elektrodynamicznego gdy wagon osiągnie prędkość około 7 km/h następuje załączenie hamulca w trybie pierwszego stopnia hamowania. Pojazd zostaje zatrzymany i umiejscowiony.
W momencie uruchomienia rozruchu hamulec zostaje automatycznie zwolniony. O zadziałaniu hamulca solenoidowego informuje lampka sygnalizacyjna na pulpicie motorniczego. Gdy potrzebna jest większa intensywność hamowania prowadzący tramwaj może uruchomić solenoid w trybie drugiego stopnia hamowania przez naciśniecie przycisku nożnego. Lampka sygnalizacyjna na pulpicie świeci w takim przypadku mocniejszym światłem.


Pulpit wagonu E1 z lampką sygnalizacyjną hamulca solenoidowego i przyciskiem nożnym II stopnia hamowania

Dla wagonów E1 siła generowana przez siłownik solenoidu przy pierwszym stopniu wynosi 250 kg, a przy drugim stopniu 500 kg.

Poniżej przykładowy wykaz sytuacji, w których nastąpi uruchomienie hamowania solenoidem:
- nastawnik jazdy na ostatniej pozycji hamowania lub na pozycji hamowania nagłego,
- prędkość jazdy poniżej 7 km/h,
- uruchomiony hamulec bezpieczeństwa,
- zadziałanie czuwaka, gdy prędkość spadła poniżej 7 km/h (500 kg),
- przyciskiem nożnym (500 kg),
- awaria systemu sterowania (500 kg).

Jeżeli z wagonem silnikowy jedzie z przyczepą bierną, to wtedy każde włączenie solenoidu hamulca postojowego zostaje przeniesione na solenoidy hamulcowe przyczepy.

Zastosowany w wagonach E1 hamulec solenoidowy działa w trybie aktywnym, to znaczy tylko przy zapewnieniu zasilania elektrycznego napięciem pokładowym (24 V DC). W przypadku opuszczania pojazdu należy obowiązkowo zaciągnąć hamulec ręczny, który zabezpieczy pojazd przed zbiegnięciem np. w przypadku zaniku zasilania i w efekcie odhamowania solenoidu. Zwolnienie hamulca solenoidowego nastąpi też przy wyłączeniu pojazdu. Dlatego tak ważne jest zaciąganie hamulca ręcznego przy każdym dłuższym postoju, a szczególnie przy opuszczaniu pojazdu. Przyjmuje się, że hamulec ręczny powinien być zaciągany jeżeli postójk ma trwać dłużej niż 5 minut.
Niedoskonalość tego układu (na przygładzie składów E1+c3) sprawia, że może dojść do sytuacji niebezpiecznych. Zanik napięcia, powodujący zanik działania siłownika solenoidu może nastapić np. w przypadku zadziałania wyłącznika nadmiarowo-prądowego. Wyobraźmy sobie, że tramwaj stoi na przystanku, znajdującym się na pochyleniu. Solenoid jest załączony. Motorniczy przed zamknięciem (zablokowaniem drzwi) przestawia nastawnik jazdy na rozruch. W takiej systuacji układ zabezpieczenia przed ruszeniem z otwartymi drzwiami wyłącza wyłacznik nadmiarwo-prądowy. Hamulce solenoidowe przestają działać i wagon zaczyna się staczać przy otwartych drzwiach. W takiej sytuacji motorniczy musi natychmiastowo wdrożyć hamowanie, by załączyć solenoidy, a następnie ponownie załączyć wyłącznik nadmiarowo-prądowy.

W przypadku gdy pojazdy są eksploatowane w układzie: wagon silnikowy i doczepa bierna, można spotkać się z rozwiązaniem, że siłowniki solenoidowe są zailane z energii elektrycznej produkowanej podczas hamowania elektrodynamicznego (ED) wagonu silnikowego. Doczepy bierne (zobacz opis klasyfikacji i konfiguracji tramwajów - tutaj) są nienapędzane więc nie moga hamować elektrodynamicznie. Stąd jedynym sposobem ich hamowania jest uruchomienie hamulców ciernych (np. tarczowych).

W nowobudowanych pojazdach, hamulca działającego jak wyżej opisany solenoid, nie spotkamy. Powszechnie stosuje się automatyczne mechaniczne hamulce postojowe sprężynowe (pasywne), które zapewniają zahamowanie pojazdu nawet przy braku energii zasilającej na pokładzie. Mowa tu o hamulcach tarczowych elektrohydraulicznych - zobacz, ale również tarczowych elektromechanicznych. W tych drugich zasada działania jest podobna do solenoidowych z zasadniczą różnicą, polegającą na tym, że mogą one pracować w trybie pasywnym (sprężynowym), a ich odhamowanie następuje po zasileniu cewki sterującej. Powoduje to odciągniecie od tarcz okładzin ciernych zacisków hamulców.