Войти
Управление тормозом водителя в Черный 5 Вакуумный тормоз - это тормозная система, применяемая на поездах и представленная в середине 1860-х годов. Вариант, система автоматического вакуумного тормоза, стала почти универсальной в британском железнодорожном оборудовании и в странах, на которые повлияла британская практика. Вакуумные тормоза также недолго получили распространение в США, в основном на узкоколейных железных дорогах. Их ограничения привели к тому, что их постепенно вытеснили системами сжатого воздуха, начиная с 1970-х годов в Соединенном Королевстве. Вакуумная тормозная система устарела; он не широко используется нигде в мире, кроме Южной Африки, в основном его заменяют пневматические тормоза.
На заре становления железных дорог движение поездов замедлялось или останавливалось из-за ручного торможения на локомотив и в тормозных вагонах в поезде, а затем в паровых тормозах локомотивов. Это явно неудовлетворительно, учитывая медленное и ненадежное время реакции (каждый тормоз применяется отдельно членом бригады поезда в ответ на сигналы от машиниста, которые они могут пропустить по любому количеству причин и обязательно последовательно, а не все. сразу там, где тормозов было больше, чем членов бригады, что делало экстренное торможение крайне случайным) и чрезвычайно ограниченное тормозное усилие, которое могло быть приложено (большинство транспортных средств в поезде не тормозили полностью, и мощность всех тормозов, кроме собственных тормозов локомотива) полагаясь на силу руки конкретного члена экипажа на винтовой рукоятке), но существующая технология не предлагала никаких улучшений. Была разработана цепная тормозная система, требующая, чтобы цепь была соединена по всему поезду, но было невозможно обеспечить одинаковое тормозное усилие по всему поезду.
Главным достижением стало внедрение вакуумной тормозной системы, в которой гибкие трубы были соединены между всеми вагонами поезда, а тормоза на каждом вагоне могли управляться с локомотива. Самая ранняя схема представляла собой простой вакуумный тормоз, в котором вакуум создавался с помощью клапана на локомотиве; тормозные поршни с вакуумным приводом на каждом транспортном средстве, и водитель может увеличивать или уменьшать степень торможения. Предпочтение было отдано вакуумированию, а не сжатому воздуху, поскольку паровозы могут быть оснащены эжекторами ; устройства Вентури, которые создают вакуум без движущихся частей.
Простая вакуумная система имела главный дефект, заключающийся в том, что в случае смещения одного из шлангов, соединяющих транспортные средства (из-за случайного разделения поезда, или из-за неосторожного соединения шлангов, или иным образом) вакуумный тормоз срабатывал. весь поезд был бесполезен.
В ответ на этот очевидный дефект впоследствии был разработан автоматический вакуумный тормоз. Он был разработан для полного применения в случае разделения поезда или смещения шланга. Противодействие установке автоматического типа тормоза по причине стоимости (в частности, со стороны LNWR и его председателя Ричарда Муна) означало, что в 1889 г. в Армах произошла серьезная авария, прежде чем закон вынудил принять этот автоматическая система. В этой аварии в Арме часть поезда оторвалась от локомотива на крутом спуске и убежала, в результате чего погибли 80 человек. Поезд был оснащен простым вакуумным тормозом, который был бесполезен на отключенной части поезда. Было ясно, что, если бы автомобили были оснащены автоматическим тормозом непрерывного действия, аварии почти наверняка не произошло бы, а обеспокоенность общественности масштабом аварии побудила принять закон, требующий использования постоянного автоматического тормоза на всех пассажирских поездах.
В континентальной Европе вакуумный тормоз иногда называли тормозом Харди, [1] в честь Джона Джорджа Харди из компании Vacuum Brake Co, 7 Hohenstaufengasse, Вена.
Вакуумный тормозной цилиндр в рабочем положении: разрежение одинаково над и под поршнем 
Воздух при атмосферном давлении из магистрали поступает под поршень, который нагнетается вверх В простейшей форме Автоматический вакуумный тормоз состоит из непрерывной трубы - трубы поезда, проходящей по всей длине поезда. При нормальной работе в трубопроводе поезда поддерживается частичный вакуум, и тормоза отпускаются. Когда воздух поступает в трубопровод поезда, воздух атмосферного давления действует на поршни в цилиндрах каждого транспортного средства. На другой стороне поршней поддерживается вакуум, так что прикладывается результирующая сила. Механическая связь передает эту силу на тормозные колодки, которые действуют на ступени колес.
Для этого используются следующие фитинги:
Тормозной цилиндр находится в более крупном корпусе - это дает запас вакуума, поскольку поршень работает. Цилиндр при работе слегка качается, чтобы поддерживать соосность с кривошипами тормозной оснастки, поэтому он опирается на цапфовые подшипники, а соединение вакуумной трубы с ним является гибким. Поршень тормозного цилиндра имеет гибкое поршневое кольцо, которое позволяет воздуху при необходимости проходить из верхней части цилиндра в нижнюю.
Когда автомобили находятся в состоянии покоя, так что тормоз не заряжен, тормозные поршни опустятся в нижнее положение при отсутствии перепада давления (поскольку воздух будет медленно просачиваться в верхнюю часть цилиндра, разрушая вакуум).
Когда локомотив присоединен к транспортным средствам, машинист переводит рычаг управления тормозами в положение «отпускания», и воздух выходит из трубы поезда, создавая частичный вакуум. Воздух в верхней части тормозных цилиндров также выпускается из трубы поезда через обратный клапан.
. Если теперь водитель переводит рычаг управления в положение «тормоз», воздух поступает в трубу поезда.. В соответствии с манипуляциями водителя с элементом управления, в процессе будет уничтожена часть или весь вакуум. Шаровой клапан закрывается, и давление воздуха под тормозными поршнями выше, чем над ним, а перепад давлений толкает поршень вверх, приводя в действие тормоза. Водитель может контролировать величину тормозного усилия, впуская больше или меньше воздуха в трубу поезда.
Описанный автоматический вакуумный тормоз представляет собой значительный технический прогресс в торможении поездов. На практике паровозы имели два эжектора, небольшой эжектор для работы (для поддержания частичного вакуума на нужном уровне против неизбежных незначительных утечек воздуха в трубопроводе поезда и его соединениях) и большой эжектор для отключения тормозов. Небольшой эжектор потреблял гораздо меньше пара, чем большой эжектор, но не мог достаточно быстро создать вакуум в трубопроводе поезда для рабочих целей, особенно в длинном составе. Позже Великая Западная железная дорога использовала вакуумный насос вместо маленького эжектора - насос был установлен на одной из крейцкопфов двигателя , поэтому в нем не использовался пар с недостатком что он работал только тогда, когда локомотив находился в движении. Компания GWR одобрила это из-за использования тормозных систем, работающих с уровнем вакуума выше, чем на других железных дорогах (см. Ниже), для чего потребовался бы относительно большой и «маленький» эжектор, потребляющий пар.
Регулируемый тормозной клапан (справа), а также малый (верхний) и большой краны выталкивателя от локомотива GWR Большинство паровозов того времени использовали прямолинейные паровые тормоза на собственных колесах (где пар давление было впущено в тормозные цилиндры, чтобы задействовать тормоза), при этом вакуумный тормоз использовался исключительно на поезде. В таком случае две системы обычно управлялись пропорционально одним регулятором, в результате чего уменьшение вакуума в тормозной системе поезда открывало бы клапан, подающий пар к моторному тормозу. Было необычно, что любая форма специального управления обеспечивалась исключительно для парового тормоза - даже при движении без поезда водитель управлял паровыми тормозами двигателя, регулируя вакуумную тормозную систему с помощью эжекторов на двигателе и "головной части" двигателя. труба поезда. Это позволяло машинисту ведущего двигателя напрямую управлять тормозами на любом тянущем локомотиве (а также самим поездом), когда на тормозных цилиндрах предусмотрены двойное направление.
выпускные клапаны; при использовании, как правило, вручную вытягивая шнур рядом с цилиндром, воздух попадает в верхнюю часть тормозного цилиндра этого транспортного средства. Это необходимо для отпускания тормоза на транспортном средстве, которое было отсоединено от поезда и которое теперь требует перемещения без подключения тормоза к другому локомотиву, например, если он должен быть шунтирован.
В Великобритании до национализации железнодорожные компании стандартизировали системы, работающие в вакууме 21 дюймов ртутного столба (533 Торр ; 71 кПа ), за исключением Great Western Railway, на которой использовалось 25 дюймов рт. Ст. (635 торр; 85 кПа). Абсолютный вакуум составляет около 30 дюймов рт. Ст. (762 торр; 102 кПа) в зависимости от атмосферных условий.
Это различие в стандартах могло вызвать проблемы при поездках на дальние расстояния, когда локомотив GWR был заменен двигателем другой компании, поскольку большой эжектор нового двигателя иногда не мог полностью освободить тормоза на поезд. В этом случае выпускные клапаны на каждом транспортном средстве в поезде придется отпустить вручную, прежде чем тормоз будет перезаряжен на 21 дюйм. Этот трудоемкий процесс часто наблюдался на крупных станциях GWR, таких как Bristol Temple Meads.
Обеспечение железнодорожной трубы, проходящей по всему поезду, позволяло использовать автоматический вакуумный тормоз в аварийной ситуации из любого места в поезде. В каждом отсеке охранника был тормозной клапан, а устройство связи с пассажирами (обычно называемое «коммуникационным шнуром» в непрофессиональной терминологии) также впускало воздух в железнодорожную трубу в конце вагонов, оборудованных таким образом.
Когда локомотив впервые присоединяется к поезду, или если транспортное средство отсоединяется или добавляется, выполняется проверка целостности тормозов, чтобы убедиться, что тормозные магистрали соединены по всей длине поезда.
Прогресс, представленный автоматическим вакуумным тормозом, тем не менее имел некоторые ограничения; главными из них были:
Разработкой, представленной в 1950-х годах, был клапан прямого впуска, установленный на каждом тормозном цилиндре. Эти клапаны реагировали на повышение давления в трубопроводе при включении тормоза и впускали атмосферный воздух непосредственно в нижнюю часть тормозного цилиндра.
Американская и континентальная европейские практики давно предпочитают компрессионные пневматические тормозные системы, ведущей моделью является запатентованная система Westinghouse. Это имеет ряд преимуществ, включая меньшие тормозные цилиндры (поскольку можно использовать более высокое давление воздуха) и несколько более быстрое тормозное усилие. Однако для системы требуется воздушный насос. На паровых машинах это обычно был поршневой компрессор с паровым приводом, который был довольно громоздким, гораздо более сложным и требовал больших затрат на обслуживание, чем вакуумный эжектор, который был компактным и не имел движущихся частей. Отличительная форма компрессора и характерный пыхтящий звук при отпускании тормоза (поскольку трубопровод поезда должен заряжаться воздухом) делают паровозы, оснащенные тормозами Westinghouse, безошибочными. Еще один недостаток более ранних пневматических тормозных систем (который позже был преодолен) заключался в невозможности частичного отпускания. Вакуумный тормоз можно очень просто частично отпустить, восстановив часть (но не всю) вакуума, без необходимости полностью отпускать тормоза. С другой стороны, оригинальные пневматические тормозные системы не позволяли этого, единственный способ частично отпустить тормоз - полностью отпустить его, а затем снова задействовать до желаемой настройки.
Следствием этого было то, что стандартная вакуумная тормозная система, которая использовалась между 1860-ми и 1940-ми годами, не могла легко поддерживать постоянный уровень применения. Водитель мог удалить воздух из железнодорожной трубы с помощью эжектора (-ов) или впустить воздух с помощью тормозного клапана, но не было возможности установить тормоз на фиксированный уровень вакуума между «нулем» (атмосферное давление) и максимальным вакуумом. генерирующие способности эжектора (21-25 дюймов рт. ст., см. выше). Единственный способ сделать это - тщательно сбалансировать настройку тормозного клапана и небольшого выталкивателя, что было трудно реализовать на практике и было невозможно даже в некоторых системах, которые объединяли оба в одном элементе управления. Это означало, что торможение происходило с помощью серии контролируемых включений и отпусканий - что вполне достаточно для безопасной остановки поезда, но требует постоянного управления для поддержания скорости на спуске. Напротив, даже самые ранние пневматические тормозные системы Westinghouse могли быть «притертыми» - система поддерживала тормоза на постоянном уровне, установленном водителем. В более поздних вакуумных тормозных системах, установленных на дизельных и электрических локомотивах British Railways, а также на нескольких агрегатах в 1950-х годах использовались вытяжные устройства с механическим приводом или вакуумные насосы, которые включали регулирующие клапаны, позволяющие водителю устанавливать желаемый вакуум в железнодорожной трубе, затем будет поддерживаться системой впуска или выпуска воздуха по мере необходимости.
В Великобритании Great Eastern Railway, North Eastern Railway, London, Chatham and Dover Railway, Лондонская железная дорога Брайтона и Южного побережья и Каледонская железная дорога приняли систему сжатого воздуха Westinghouse. Это также было стандартом на железнодорожной системе острова Уайт. Это привело к проблемам совместимости при обмене трафиком с другими линиями. Можно было предусмотреть сквозные трубопроводы для тормозной системы, не прикрепленной к какому-либо конкретному транспортному средству, чтобы она могла работать в поезде с использованием «другой» системы, позволяющей осуществлять контроль за установленными транспортными средствами позади него, но без собственного тормозного усилия. ; или для автомобилей с обеими тормозными системами. Большая четверка компаний, образованных в 1923 году, все предпочли принять вакуумный тормоз в качестве нового стандарта для большинства подвижного состава с тем же рабочим вакуумом 21 дюйм рт.ст., за исключением GWR (и многих электрических в нескольких устройствах, представленных в этот период, использовались варианты автоматического воздушного тормоза). Большая часть унаследованного оборудования с воздушным тормозом была выведена из эксплуатации или переведена на работу в вакууме с началом Второй мировой войны и с образованием British Railways в 1948 году, 21 InHg вакуумная тормозная система стала новым стандартом. Однако паровой тягач с пневматическим тормозом оставался в эксплуатации на бывших пригородных линиях Great Eastern Railway от лондонской Ливерпуль-стрит до прекращения использования пара на GE в 1962 году.
Управление тормозом водителя на комбинированном управлении и эжекторном. Паровые сопла эжектора, большие и маленькие, находятся под шестигранными латунными заглушками слева. Вакуумные тормоза изначально предпочитались воздушным тормозам из-за легкости создания вакуума. Вакуумный эжектор был более простым и надежным устройством по сравнению с поршневым насосом.
Обычно устанавливаются два эжектора, большой и маленький. Большой эжектор используется для «продувания» тормозов путем создания вакуума, а затем отключается. Небольшой эжектор оставляют работать постоянно, чтобы поддерживать его. Эжектор «Дредноут» Gresham Craven представлял собой комбинированный эжектор с большими и малыми эжекторами в одном корпусе. Произведенный вакуум зависел от общего количества автомобилей в поезде и суммы их различных мелких утечек. Состав запаса, подлежащий техническому обслуживанию, может затруднить поддержание вакуума, даже требуя периодического использования большого эжектора во время работы. Широко используемый эжектор «Супер-Дредноут» сочетал в себе большой эжектор с двумя маленькими эжекторами в одном. При необходимости два сопла меньшего размера могли производить больший вакуум, но при этом более эффективно использовали пар, чем одно сопло большего размера.
Великая Западная железная дорога была известна своими особенностями, в том числе использованием более высокого давления. тормозной вакуум, чем другие линии. Чтобы сохранить это без чрезмерного расхода пара в эжекторе, они также предпочли использовать механический насос с приводом от крейцкопфа .
Тепловозы были представлены одновременно когда вакуумные тормоза были еще широко распространены. Эжекторы не практичны, поэтому вместо них используются механические насосы или «вытяжные устройства». Это небольшой роторный лопастной насос, похожий на некоторые разновидности вакуумного насоса. Корпус представляет собой цилиндрическую металлическую отливку с цилиндрическим ротором внутри, но две оси смещены. Ротор содержит несколько скользящих лопаток, обычно шесть. При вращении ротора лопатки упираются в стенки цилиндрического корпуса. Входные и выходные отверстия в верхней и нижней части цилиндра, где ротор наиболее удален от стенки и ближе всего к ней, обеспечивают эффект вакуумной откачки. Лопатки удерживаются напротив цилиндра внутренним кулачковым кольцом или пружинами. Они смазываются подачей масла в дымосос. Поскольку выхлопной газ смазывается маслом, отработанный воздух полон капель масла и, таким образом, проходит через них, прежде чем выбрасывается в атмосферу. Простой обратный клапан на входе предотвращает обратную утечку, если вытяжной вентилятор останавливается.
По сравнению с компрессором пневматического тормоза, вытяжной вентилятор проще и удобнее. надежное устройство. В нем нет клапанов, поэтому движущихся частей меньше. Регулировка давления отсутствует, так как вакуумная откачка самоограничивается. Вытяжной вентилятор охлаждается, поскольку сжатие перекачиваемого воздуха мало. Уплотнения насоса проще из-за более низкого давления, а также отсутствуют поршневые кольца, которые могут заедать.
Выхлопные системы обычно приводятся в движение двигателем и работают непрерывно. Если в локомотиве или железнодорожном вагоне два двигателя, обычно устанавливаются два вытяжных вентилятора. Это дешевые устройства, дополнительная насосная мощность может помочь быстрее отпускать тормоза, а их резервирование снижает риск отказа, приводящего к отказу поезда. На электровозах вытяжки имеют электрический привод.
Некоторые из первых автобусов с дизельным двигателем в период между 1930-ми и 1950-ми годами также использовали выхлопные системы с приводом от двигателя. Они были разработаны с вакуумными тормозными системами или сервоуправляемыми тормозами на основе более ранних моделей с бензиновыми двигателями. Поскольку бензиновые двигатели создают вакуум в коллекторе, легко добавлять вакуумные системы. Дизельные двигатели не имеют дроссельной заслонки или коллектора Вентури, поэтому они не обеспечивают пригодный источник вакуума. В грузовиках и более поздних автобусах вместо этого использовались пневматические тормоза с приводом от компрессора.
Транспортные средства могут быть оснащены двойными тормозами, вакуумным и воздушным, при условии, что есть место для установки дублированного оборудования. В транспортном средстве с двойным оснащением должны быть как вакуумный цилиндр, так и один или несколько пневматических тормозных цилиндров, работающих на одном и том же наборе такелажа, чтобы задействовать тормоза на колесах транспортного средства. Некоторые из вагонов BR Mk1 были построены с двойными тормозами (все они имели вакуум в стандартной комплектации), а большая часть остального автопарка была оснащена двойными к 1980-м годам, так что они могли работать с помощью локомотивов с воздушной или вакуумной системой в качестве перехода с вакуума на воздух проходил между 1970 и началом 1990-х годов.
На меньшем транспортном средстве, таком как традиционный четырехколесный товарный вагон, гораздо проще установить только один вид тормоза с трубкой для обеспечения непрерывности работы другого. Бригаде поезда необходимо принять во внимание, что неправильно подогнанные вагоны не влияют на тормозное усилие, и сделать поправку на уклоны в соответствии с требованиями. Многие из более ранних классов тепловозов , используемых на British Railways (и электровозы до класса 86 включительно), были оснащены двойными системами, позволяющими полностью использовать подвижной состав BR, унаследованный от частных компаний, которые различные системы в зависимости от того, из какой компании поступили акции.
Пневматические тормоза нуждаются в кране для герметизации шланга на концах поезда. Если эти краны закрыты неправильно, может произойти потеря тормозного усилия, что приведет к опасному разгону. С помощью вакуумных тормозов конец шланга можно вставить в пробку, которая герметизирует шланг за счет всасывания. Заблокировать шланговую трубу намного сложнее по сравнению с пневматическими тормозами.
Вакуумные тормоза могут работать в двухтрубном режиме для ускорения применения и отпускания. Двухтрубные вакуумные системы были стандартными на дизельных многоканальных двигателях British Rail 1-го поколения, которые заменили пассажирские поезда на паровозах на многих ответвлениях и второстепенных линиях в 1960-х годах. Вторая труба «высокого вакуума» и связанные с ней резервуары и клапаны использовались как средство для увеличения скорости отпускания тормоза. Вакуумные вытяжные устройства на этих установках приводились в движение механическим двигателем; поскольку двигатель обычно работал бы на холостом ходу только тогда, когда требовалось отпускание тормоза, отпускание было бы чрезвычайно медленным, если бы использовалась обычная однотрубная система. Эта проблема не возникала на тепловозах BR, так как их выхлопные трубы имели электрический привод и поэтому могли работать на высокой скорости для отпускания тормоза независимо от частоты вращения двигателя.
Сегодня крупнейшими операторами поездов, оснащенных вакуумными тормозами, являются Indian Railways и Spoornet (Южная Африка) Однако есть также поезда с воздушными тормозами и двойными тормозами. Южноафриканские железные дороги (Spoornet) эксплуатируют более 1 000 электровагонов, которые оснащены пневматическими тормозами. Электровакуумная система использует 2-дюймовую (51 мм) трубу поезда и базовую автоматическую вакуумную тормозную систему с добавлением электрически управляемых исполнительных и выпускных клапанов в каждом автомобиле. Клапаны подачи и выпуска значительно увеличивают скорость разрушения и создания вакуума в железнодорожных трубах. Это, в свою очередь, значительно увеличивает скорость включения и выключения тормоза. Электровакуумные тормоза на SAR EMU эквивалентны электропневматическим тормозам EMU того же возраста.
Считается, что другие африканские железные дороги продолжают использовать вакуумный тормоз. Другими операторами вакуумных тормозов являются узкоколейные железные дороги в Европе, крупнейшей из которых является Ретийская железная дорога.
Вакуумные тормоза полностью вытеснены в национальной железнодорожной системе в Великобритании (с британским железнодорожным классом 121 «вагоны-пузыри» - последние магистральные поезда с вакуумными тормозами - они закончили работу в 2017 году), хотя они все еще используются на большинстве железных дорог со стандартной шириной колеи традиционных железных дорог. Их также можно найти в уменьшающемся количестве старинных специальных поездов на основных линиях.
Iarnród Éireann (национальный железнодорожный оператор в Республике Ирландия) до конца марта 2008 года эксплуатировал запасы пассажирских поездов с вакуумным тормозом British Railways Mark 2 и по-прежнему имеет выручку с вакуумным тормозом фрахт (по крайней мере, в случае перевозки руды Tara Mines ). Все основные исторические поезда работают с вакуумными тормозами - весь нынешний парк локомотивов Ярнрода Эйрианна оснащен как воздушными, так и вакуумными тормозами.
Железная дорога острова Мэн использует вакуумные тормоза, установленные на всех вагонах и вагонах, так же как и Ffestiniog и Валлийские железные дороги Хайленд. Большинство других британских узкоколейных линий используют пневматические тормоза: это связано с тем, что эти железные дороги не требовали постоянного торможения до последней четверти 20-го века, когда вакуумное тормозное оборудование уже не производилось и его было трудно получить.
Вакуумные тормоза менее эффективны на большой высоте. Это потому, что они зависят от создания перепада давления; атмосферное давление ниже на больших высотах, поэтому и максимальный перепад также меньше.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с железнодорожным вакуумным тормозом. |
