Пути и перспективы развития тормозной техники

/ Литература / Автоматические тормоза подвижного состава / Пути и перспективы развития тормозной техники

Совершенствование тормозной техники в нашей стране, как правило, происходило вследствие изменения условий эксплуатации подвижного состава, что вызывало определенную временную паузу, отделявшую их от создания необходимых по характеристикам тормозных приборов. В силу этого в течение нескольких лет приходилось пользоваться устаревшими тормозными устройствами, что снижало безопасность движения поездов.

Так произошло, например, в 1940-1950-е гг. при переходе с паровой на тепловую и электрическую тяги. У использовавшихся тогда на грузовых паровозах кранах машиниста Казанцева № 183,184 диаметр отверстия питающего ТМ составлял 7 мм, что не позволяло водить поезда длиной более 600-700 м по условиям устойчивого отпуска тормозов. Однако до разработки нового КМ № 222 с высокой питающей способностью и постановки его на серийное производство в 1957 г. вынужденно пользовались предыдущими конструкциями этого прибора. Это снижало управляемость тормозами поездов и затрудняло их эксплуатацию.

Такая же проблема возникла в этот период и с двумя другими важными тормозными устройствами: краном вспомогательного тормоза локомотива 4ВК и ВР № 135. Первый не обладал свойством прямодействия, необходимым для надежного удержания поезда после остановки на спуске, а второй имел невысокую скорость тормозной волны и ограничивал длину составов по допустимым продольно-динамическим усилиям.

Возникла и продолжает существовать ненормальная ситуация, связанная с тормозным оборудованием карьерных поездов, эксплуатируемых на открытых горных разработках со спусками до 50-60 %>. Несмотря на отличающиеся от магистрального транспорта условия торможения, на горно-обогатительных комбинатах использовались те же тормозные устройства, что и на сети дорог: КМ № 222, 394, ВР № 270-002,270-005,483, АР № 265. Поэтому автором с группой специалистов была проведена модернизация тормозного оборудования для карьерного транспорта, направленная на ускорение темпов действия ВР № 270-005,483 и согласованная с заводом-изготовителем АО «Трансмаш». Указанное изменение характеристик ВР используется в настоящее время на большинстве горно-обогатительных комбинатов [28].

Тормозные устройства не разрабатывались заблаговременно, на перспективу, хотя во многих случаях она была достаточно очевидна. Первые электровозы и тепловозы появились в нашей стране еще в 1930-е гг., а разработка тормозных устройств под их тяговые качества произошла только через 20 лет.

Как указывалось выше, в настоящее время некоторые характеристики ВР, в частности скорость тормозной волны (300 м/с), достигли своего физического предела. Это накладывает ограничения на длину грузовых поездов, которая при существующих автосцепках вряд ли может быть более 1400 м.

/Для увеличения длины поезда можно усилить автосцепку и улучшить ее параметры, изменить характеристики тормозных колодок, удлинить приемоотправочные пути и внести ряд других изменений, которые в ближайшей перспективе вряд ли оправданны. Скорее всего, в грузовом движении при наибольшем весе составов 60-80 тыс. кН будет происходить постепенный рост скорости до 100 км/ч и более с широким использованием средств автоматизации процессов, в том числе тормозных, и возможным применением однопроводного ЭПТ.

Такая же перспектива, но с большими темпами роста скорости до 300-400 км/ч ожидает и пассажирские поезда. В них тормозное нажатие на диски должно регулироваться в зависимости от веса вагона, скорости его движения, а ЭТ - сила сцепления колес с рельсами и ее максимальное использование при ЭТ - с применением специальных адаптивных алгоритмов управления скольжением.

Решение этих задач привычными пневмомеханическими средствами при наличии источников электропитания нецелесообразно, поэтому имеющаяся тормозная техника должна претерпеть существенные качественные изменения. Достаточно сказать, что наиболее сложный грузовой ВР № 483 выполняет по существу несколько простейших функций, и дальнейшее совершенствование подобных устройств наращиванием дополнительных элементов, как это происходило в течение последних 150 лет, является тупиковым направлением.

В то же время развитие на железнодорожном транспорте многоуровневой системы безопасности на основе устройств, выполненных на базе микропроцессорной техники, требует соответствующих решений и в области тормозостроения. Перспективным в этом плане видится широкое применение в тормозных приборах электроники, аналогичной серийно выпускаемым системам САУТ, УЗОТ, КЛУБ, УКВР и т.д. С учетом этого на каждом локомотиве или пассажирском вагоне должен быть установлен специализированный комплекс безопасности, включающий определенный набор тормозных и других устройств, обеспечивающих возможность его расширения в зависимости от условий эксплуатации. В частности, на пассажирских локомотивах этот комплекс должен выполняться на базе современных высоконадежных микропроцессоров с включением электронных поездного и вспомогательного КМ, электронных автостопа, противоюзно-противобоксовочного устройства, скоростного регулятора тормозного нажатия, сигнализатора обрыва и закупорки ТМ на базе расходомера, скоростемера с регистрацией всех интересующих процессов, встроенной диагностики, систем САУТ, КЛУБ и т.д. Эти устройства должны быть выполнены по единой технологии, увязаны между собой в общем блоке и размещены на локомотиве так, чтобы на начальных этапах их применения оставалась возможность перейти на ручной способ управления тормозами через КМ № 395, 254.

На пассажирских вагонах в комплекс безопасности могут включаться ЭПТ, электронные противоюзные, скоростные и авторежимные регуляторы, датчики нагрева букс, пожарная сигнализация, регуляторы температуры и влажности, встроенная диагностика и т.д. При этом каждое устройство, являясь автономным, должно в сочетании с другими реализовывать оптимальные зависимости управления соответствующим процессом с возможностью адаптации с ним. Важнейшей особенностью и отличием таких приборов от существующих является способность подстройки и оптимизация регулируемого процесса, информация о котором накапливается в их электронной памяти при эксплуатации подвижного состава.

На ТМ при этом остаются возложенными две важные функции: доставка сжатого воздуха в ЗР каждого вагона и реализация свойства автоматичности тормозов при возможном обрыве поезда. Последнее может обеспечить простой прибор, выполненный, например, в виде ускорителя ЭТ.

В зависимости от категории поезда локомотивы и вагоны могут оснащаться различным набором устройств, которые должны легко стыковаться через специальные разъемы и иметь индивидуальный источник электрического питания или алгоритмов их использования в комплексе безопасности. Кроме оптимальных зависимостей между различными параметрами, позволяющих регулировать процессы на движущемся средстве, хранящихся в памяти электронных устройств, должен быть предусмотрен контроль их исправного состояния с автоматической выдачей команд на замену вышедших из строя узлов для обеспечения высокой надежности комплексов.

Каждый вагон грузовых поездов, как и пассажирских, в перспективе должен быть электрифицирован (от локомотива), что сделает возможным использование на них рассмотренных комплексов безопасности, позволяющих оценивать состояние ходовых частей, автосцепок, тормозного оборудования и управлять важнейшими процессами.

Применение электронной техники на подвижном составе, в особенности на пассажирских и грузовых вагонах, принципиально меняет привычные способы конструирования и внешний вид тормозных приборов, таких, как ВР, АР, противоюзные устройства и т.д. Воспринимающая, т.е. измерительная, часть в них должна состоять из электрических датчиков, логическая или обрабатывающая - из миниатюрного микропроцессора, а исполнительная - из электропневматических вентилей, резервуара и реле давления (повторителя). Быстродействие и точность, а также компактность и надежность таких устройств должны быть весьма высокими, что существенно улучшит качество процессов регулирования. Проблемы защиты электроники от дестабилизирующих воздействий, в частности перепадов температур, особенно на грузовых вагонах, со временем будут решены схемотехническими способами.

⇐ | Новые разработки для повышения безопасности, производительности и качества ремонта тормозной техники | | Автоматические тормоза подвижного состава | | Рекомендуемая литература | ⇒