transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Opis wybranych układów i zespołów w tramwajach > Układy hamulcowe

Hamulce to układy pojazdów szynowych bezpośrednio odpowiedzialne za bezpieczeństwo jazdy.
Działanie hamulców polega na wytwarzaniu siły tarcia przeciwnej do kierunku jazdy, która powoduje wytracanie prędkości. Siłą tą są opory ruchu mechaniczne powstałe na skutek tarcia jednych elementów o drugie (np. przykład przez dociskanie elementów ciernych do tarcz / bębnów) lub na drodze elektrodynamicznej przez hamowanie silnikami trakcyjnymi, pracującymi w trybie prądnicowym.

Zgodnie z Rozporządzeniem w sprawie warunków technicznych tramwajów i trolejbusów oraz zakresu ich niezbędnego wyposażenia Dz.U. z 2011 nr 65 poz. 344 tramwaj musi być wyposażony w następujące rodzaje systemów hamowania (rodzaje hamulców):

1) Hamulec roboczy — służący do zmniejszania prędkości tramwaju i zatrzymania go w sposób niezawodny, szybki i skuteczny, niezależnie od prędkości i obciążenia oraz pochylenia nawierzchni torowej. Ten rodzaj hamowania zapewnia płynną regulację intensywności hamowania. Najczęściej stosowanym hamulcem służbowym (roboczym) w tramwajach jest hamulec elektrodynamiczny, gdzie opory ruchu powstają na drodze elektrycznej przez zmianę energii energii kinetycznej poruszającego się pojazdu na energię elektryczną. W końcowej fazie hamowania służbowego uruchomiony zostaje hamulec mechaniczny postojowy.


2) Hamulec awaryjny — służący do zatrzymania tramwaju w razie awarii hamulca roboczego. Hamulec ten powinien wykorzystywać hamowanie niezależne od przyczepności między kołem i szyną.Dlatego do tego rodzaju hamowania stosuje się elektromagnetyczne hamulce szynowe.


3) Hamulec postojowy mechaniczny — służący do unieruchamiania tramwaju podczas postoju. Dopuszcza się zastąpienie tego hamulca innym urządzeniem pozwalającym na trwałe i niezawodne unieruchomienie tramwaju po jego zatrzymaniu, również bez energii dostępnej na pokładzie. Hamulec ten powinien być tak skonstruowany, aby niemożliwe było jego samoczynne zwolnienie, oraz mieć wyraźne oznakowanie kierunku uruchamiania w przypadku napędu ręcznego. W starszych konstrukcjach był to hamulec ręczny zaciągany siłą mięśni. W nowoczesnych tramwajach hamulec ten załącza się automatycznie przy prędkości ok. 7-5 km/h, czyli w końcowej fazie hamowania służbowego (elektrodynamicznego) przy każdym zatrzymaniu. Zacisk par ciernych jest generowany przez siłę sprężyny (tzw. hamulec pasywny). Odhamowanie następuje natomiast w momencie uruchomienia rozruchu.


Lampka hamulca postojowego na pulpicie



4) Hamulec bezpieczeństwa — służący do zatrzymywania tramwaju przez pasażera w razie zagrożenia bezpieczeństwa. Tramwaje w części pasażerskiej wyposaża się w rączki hamulców bezpieczeństwa. Pociągnięcie za rączkę hamulca powoduje uruchomienie hamulców, które zapewniają uzyskanie właściwego opóźnienia i długości drogi hamowania. Uruchomienie hamulca bezpieczeństwa nie wdraża największej możliwej do uzyskania przez tramwaj siły (opoźnienia) hamowania (zobacz dalej).


Hamulec bezpieczeństwa pasażerski

Niektóre tramwaje są wyposażone w funkcję mostkowania hamulca bezpieczeństwa. Dzięki niej, motorniczy może przerwać wdrożone przez pasażera hamowanie w celu np. kontynuowania jazdy do bezpiecznego miejsca zatrzymania. Nie jest to funkcja obowiązkowa dla tramwaju. W nowobudowanych pojazdach kolejowych rozwiązanie takie jest obowiązkowe.

 
Przycisk mostkowania pasażerskiego hamulca bezpieczeństwa i meldunek o użyciu hamulca



5) Hamulec nagły
— służący do zatrzymywania tramwaju z największym możliwym do uzyskania opóźnieniem hamowania w sytuacji wystąpienia zagrożenia. Uruchomienie tego rodzaju hamowania jest możliwe tylko przez prowadzącego pojazd. Uruchamiane w takiej sytuacji są najczęściej wszystkie hamulce jakie znajdują się na wyposażeniu tramwaju.  

 
Nastawnik jazdy na pozycji hamowania nagłego i wskazana pozycja hamowania nagłego


Warto zwrócić uwagę na powyższą nomenklaturę, że hamowanie awaryjne to inny rodzaj hamowania niż hamowanie bezpieczeństwa, czy nagłe. Często można się spotkać, że błędnie używa się tych określeń jako synonimów.


Zasadniczo do hamowania służbowego wykorzystywany jest hamulec elektrodynamiczny. Jeżeli opóźnienie hamowania ED jest zbyt małe w stosunku do zadanego przez motorniczego reżimu, to hamowanie to może być uzupełnione hamowaniem realizowanym przez hamulce cierne. Nowoczesne tramwaje są wyposażone, analogicznie jak pojazdy kolejowe, w układy ważenia, w celu dostosowania siły hamowania i rodzaju używanych hamulców do aktualnego obciążenia. Układy sterowania odpowiednio sterują pracą poszczególnych układów hamulcowych tak, by uzyskać wymaganą skuteczność hamowania, zgodną z aktualnymi potrzebami eksploatacyjnymi.


    Hamulec elektrodynamiczny (oporowy / rekuperacyjny)



Hamulce cierne są wykorzystywane w tramwajach do wspomagania hamowania elektrodynamicznego, dohamowywania i umiejscawiania pojazdów (hamulec postojowy) oraz do hamowania nagłego, awaryjnego i bezpieczeństwa.
Wyróżnia się hamulce cierne: szczękowo - bębnowe, tarczowe i szynowe. W tramwajach produkowanych mniej więcej do połowy XX wieku stosowane były jeszcze znane z kolejnictwa hamulce klockowe owmówione w ramach opisu hamulców ręcznych.

  Hamulce szczękowo - bębnowe

  Elektrohydrauliczne hamulce tarczowe


  Solenoidowe hamulce tarczowe


  Hamulce szynowe


  Hamulce ręczne


Wymienione na początku rozporządzenie określa wymagania długości dróg hamowania oraz opóźnień jakie muszą być spełnione, aby pojazd tramwajowy mógł być eksploatowany. Badania skuteczności hamowania wykonuje się podczas dopuszczania nowego tramwaju do ruchu (proces homologacji) oraz później, w okresie eksploatacji, w ramach cyklicznych badań technicznych. Poniższa tabela prezentuje wymagania dla długości dróg hamowania (i opóźnień) dla nieobciążonego tramwaju (masa własna) z prędkości 30 km/h do zatrzymania na prostym, poziomym i suchym odcinku toru. Na podstawie tych wymagań, warto zwrócić uwagę, że mowa o badaniu pustego tramwaju przy dobrych warunkach atmosferycznych. Przy pełnym obciążeniu tramwajów pasażerami, oraz niekorzystnych warunkach atmosferycznych (śliskie szyny), czy jeszcze dodatkowo nachyleniu terenu, drogi hamowania znacznie i nieproporcjonalnie się wydłużają.

Prosze zauważyć, że hamulce szynowe wbrew często spotykanej opinii, nie wytwarzają największej możliwej siły hamowania, ani tym bardizej zmiennej siły hamowania. Wymagana dla nich skuteczność hamowania (hamowanie awaryjne) jest analogiczna jak dla hamowania służbowego. Hamulce szynowe mogą być uruchamiane samodzielnie lub mogą stanowić dopełnienie innych rodzajów hamowania. Ich podstawowa zaleta to uniezależnienie skuteczności hamowania od przyczepności kół do szyn. Ewentualne różnice w efektywności hamowania tym hamulcem wynikać mogą z aktualnej wartości napięcia baterii akumulatorów pokładowych, z których hamulce szynowe są zasilane. 

Badanie długości dróg hamowania dla poszczególnych rodzajów hamowania (służbowe, robocze, bezpieczeństwa, nagłe) wykonuje się na specjalnym torze testowym. Po rozpędzeniu wagonu lub składu do prędkości 30 km/h, w określonym miejscu, uruchamia się dany rodzaj hamowania, a następnie po zatrzymaniu, odmierza przebytą drogę. Opóźnienia hamowania mierzy się przyrządem pomiarowym - akcelerometrem.


Autor strony podczas jazd sprawdzających drogi hamowania