Думаю, ни для кого не секрет, что тормоза придумали трусы существует три режима движения - тяга, выбег и торможение. Во всех этих режимах на поезд ВСЕГДА действуют силы сопротивления движению, способствующие замедлению движения, однако этих сил для остановки может быть недостаточно, особенно на спуске. Поэтому придумали такую штуку как тормоза.

Тормоза – это устройства специально созданные и применяемые для замедления, остановки или удержания подвижных единиц* в неподвижном состоянии.

*Единицей железнодорожного подвижного состава (или же подвижной единицей) считается отдельный локомотив, вагон, моторвагон, дрезина, мотовоз, автомотриса.

Существует несколько видов тормозов:

• пневматический тормоз;
  
• ручной стояночный тормоз;
  
• электрический тормоз;
  
• тормоз-замедлитель;

Классическим способом замедлить, остановить или удержать в неподвижном состоянии подвижную единицу (=затормозить) является фрикционный способ, то есть торможение достигается за счёт трения и преобразования вращения колеса в тепло. Это самое трение возникает в результате прижатия металлических тормозных колодок к такой же металлической (но более твёрдой) поверхности вращающегося колеса.



У фрикционного торможения есть недостаток - тормозные колодки нагреваются, теряя свою эффективность, и нагреваться они могут сильно, вплоть до того, что тормозной эффект вообще пропадёт - такой исход называется потеря тормозов. Обычно перегретое состояние колодок сопровождается металлическим скрежетом и свечением металла тормозных колодок от красного до ярко-жёлтого цвета.



Важную роль в процессе торможения играет коэффициент сцепления. Чем он больше, тем лучше, НО ЕСТЬ ОДИН НЮАНС: колесо в любом случае должно вращаться. Если оно этого не делает (идёт юзом), то тормозной эффект от этого колеса минимальный, что потенциально увеличивает тормозной путь. Исходя из всего этого, можно сделать два вывода:

• в движении прижимать колодки к колёсам до упора не стоит;
  
• в дождь и на сырых рельсах при торможении лучше пользоваться системой подачи песка под колёсные пары локомотива (она же песочница или "песок");

Основным тормозом на 99,9% подвижного состава является пневматический тормоз. Принцип работы для всех видов пневматического тормоза одинаковый и выглядит так: сжатый воздух поступает в тормозные цилиндры* и давит на поршень со штоком, который передаёт усилие сжатого воздуха через тормозную рычажную передачу** на тормозные колодки, прижимая их к колесу.

*Тормозной цилиндр представляет из себя ничто иное, как цилиндр с двумя крышками, внутри которого есть поршень со штоком и пружина...собственно, всё. Основная задача его передача усилия сжатого воздуха, поступающего в него при торможении, тормозной рычажной передаче.

**Тормозная рычажная передача - система тяг и рычагов для передачи усилия от какого-либо привода на тормозные колодки, которые при торможении прижимаются к поверхности катания колёс.

Пневматическому тормозу для работы нужен сжатый воздух. Компрессор - специальный агрегат, устанавливаемый на всех локомотивах и мотор-вагонном подвижном составе и служащий для нагнетания сжатого воздуха в главные резервуары.

Главные резервуары – это сосуды большого объёма, служащие для создания запаса сжатого воздуха. Компрессор автоматически поддерживает давление в главных резервуарах в пределах от 6 до 8 бар. При давлении ниже 6 бар - автоматически включается, при достижении давления 8 бар - автоматически выключается.

Но для того чтобы компрессор работал его надо включить. Если брать тепловозы, то там всё просто: дизель запущен - значит компрессор работает. Если же взять паровозы, то там для включения компрессора (а если правильнее, то паровоздушного насоса) нужно сначала открыть вентиль в передней части паровоза, после чего он уже начинает функционировать.



Да, существует несколько видов пневматического тормоза, все они различаются по назначению, свойствам системы управления и свойствам системы питания тормозных цилиндров, но в этом руководстве для простоты я выделю только присутствующие в Derail Valley виды:

• неавтоматический прямодействующий;
  
• автоматический прямодействующий;

Разница в том, как ведут себя эти тормоза при потере целостности тормозной магистрали*. Всё что имеет в своём названии слово "неавтоматический" в такой ситуации сразу же отпускает, когда "автоматический", наоборот, тормозит. Эти принципиально важные отличия и определили область использования каждого из видов пневматического тормоза.

Прямодействующим тормоз считается потому, что тормозные цилиндры соединяются с источником сжатого воздуха – компрессором, что обеспечивает неистощимость данного тормоза.

*Потерей целостности тормозной магистрали считается любой неконтролируемый выход сжатого воздуха в атмосферу. Например, в следствие неисправности винтовой упряжи, часть состава отцепилась, тогда тормозные рукава натянутся и расцепятся – воздух из тормозной магистрали будет выходить в атмосферу неконтролируемо.


Дело в том, что любая пневматическая сеть большой длины – штука не плотная. Сжатый воздух, если оставить его без пополнения (выключить компрессор, например) со временем весь выйдет в атмосферу через различные малозаметные щели в резьбовых соединениях или тормозных цилиндрах. Потому очень важно, чтобы пополнение утечек сжатого воздуха было во всех режимах работы пневматической сети.


Контроль давления в пневматических тормозах осуществляется с помощью манометров тормозной магистрали, тормозных цилиндров и главных резервуаров.

Манометр тормозной магистрали (слева) объединён с манометром тормозных цилиндров. Давление манометры отображают в барах.




При необходимости отпустить пневматические тормоза подвижной единицы без подключения к локомотиву возможно с помощью специальной рукоятки, выпускающей воздух из тормозных цилиндров.

Самый простой, но увы, неавтоматический. Используется только в качестве вспомогательного тормоза локомотива (он же локомотивный тормоз), тормозит только локомотив.



Для управления вспомогательным тормозом на локомотиве присутствует кран вспомогательного тормоза (он же КВТ). На всех локомотивах в Derail Valley он угловой, это значит, что давление в тормозных цилиндрах зависит от угла поворота рукоятки, перекрыша* наступает автоматически и восполняет утечки воздуха из тормозной магистрали.

*Перекрыша – положение или состояние крана машиниста при котором прекращаются все соединения обеспечиваемые положением или состоянием торможения или отпуска.

Для торможения ручку КВТ поворачивают от себя. При меньшем давлении в тормозных цилиндрах, чем заданное рукояткой, кран вспомогательного тормоза соединит главные резервуары с магистралью вспомогательного тормоза, сжатый воздух через неё поступает в тормозные цилиндры и давит на поршень со штоком, который передаёт усилие сжатого воздуха через тормозную рычажную передачу на тормозные колодки, прижимая их к колесу.

После того, как давление в тормозных цилиндрах сравняется с заданным рукояткой, наступит состояние перекрыши. При снижении давления в тормозных цилиндрах из-за утечек воздуха, КВТ автоматически их восполнит.


Для отпуска ручку КВТ поворачивают на себя. При большем давлении в тормозных цилиндрах, чем задаваемое рукояткой, кран вспомогательного тормоза соединит магистраль вспомогательного тормоза с атмосферой. Сжатый воздух из тормозных цилиндров через магистраль вспомогательного тормоза и кран будет выходить в атмосферу. После того, как давление в тормозных цилиндрах сравняется с задаваемым рукояткой, наступит состояние перекрыши.

Автоматический прямодействующий тормоз используется в качестве поездного, то есть тормозит сразу весь поезд.



Любой автоматический тормоз отличается от неавтоматического в следующих моментах:

• кран машиниста напрямую управляет только давлением в тормозной магистрали;
  
• при отпущенных тормозах в тормозной магистрали присутствует постоянное давление;
  
• при торможении в тормозной магистрали снижается давление;
  
• воздухораспределитель (он же ВР) управляет давлением в тормозных цилиндрах
  
• конечное давление давления в тормозных цилиндрах зависит от того на сколько изменилось давление в тормозной магистрали.

Устройство воздухораспределителя автоматического прямодействующего тормоза выглядит так:



Разбирать мы его не будем, просто посмотрим.

Для управления поездным тормозом используется кран машиниста (он же КМ или КРМ). В Derail Valley представлено 2 вида кранов машиниста:

• угловой (DE2, DE6, DH4) - давление в тормозной магистрали зависит от угла поворота, перекрыша автоматическая с питанием утечек
  
  
• временной* (DM3, S282, S060) - снижение давления в тормозной магистрали зависит от времени выдержки рукоятки крана в положении торможения, после снижения до нужной величины кран вручную ставится в положение перекрыши. В перекрыше кран утечки тормозной магистрали не питает.

*ударение на "-ой"

В первую очередь перед использованием поездного тормоза его необходимо зарядить, так как из-за утечек состав у нас, скорее всего, без воздуха. Процесс зарядки начнётся тогда, когда к тормозной магистрали вагонов будет подключена тормозная магистраль локомотива (а если у нас временной кран машиниста, то он должен находиться в положении "поездное"). Воздух из тормозной магистрали локомотива будет переходить в тормозную магистраль вагонов, а из неё уже во все камеры воздухораспределителя и в запасный резервуар. Процесс зарядки закончится тогда когда во всех камерах ВР, в запасном резервуаре и в тормозной магистрали давление сжатого воздуха будет 5 бар (нормальное зарядное давление).

Торможение с угловым краном: для торможения ручку КМ поворачивают от себя. Давление в тормозной магистрали становится больше заданного и потому кран соединяет её с атмосферой, вызывая снижение давления. После того как давление в тормозной магистрали сравняется с заданным рукояткой наступит состояние перекрыши.

Торможение с временным краном: для торможения ручку КМ поворачивают в положение "служебное торможение" (толкать от себя). Тормозная магистраль соединяется с атмосферой, от чего в ней происходит снижение давления. После того как давление в тормозной магистрали снизилось до нужной величины, кран необходимо поставить в положение «перекрыша» (тянуть на себя). Происходит прерывание всех соединений, воздух из тормозной магистрали не выходит и туда не поступает.

Результат: при снижении давления в тормозной магистрали воздухораспределитель срабатывает на торможение, соединяя запасный резервуар с тормозными цилиндрами. Конечное давление в тормозных цилиндрах будет зависеть от того на сколько сильно упало давление в тормозной магистрали (чем меньше в ТМ – тем больше в ТЦ). После того как конечное давление в тормозных цилиндрах установится воздухораспределитель перейдёт в состояние перекрыши.

Пополнение утечек при торможении: при снижении давления в тормозных цилиндрах из-за утечек воздуха, ВР автоматически их восполнит из запасного резервуара. Если в запасном резервуаре давление будет меньше, чем в тормозной магистрали, то воздух из тормозной магистрали пополнит его до текущего давления ТМ. Из-за этого поезда с локомотивами, у которых краны не способны питать тормозную магистраль в перекрыше, не могут удерживать на тормозах длительное время. Однако, во время нормального движения это вряд ли скажется, но будьте бдительны.

Отпуск с угловым краном: для отпуска ручку ручку КМ поворачивают на себя до упора. Давление в тормозной магистрали становится меньше заданного и потому кран соединяет её с главными резервуарами, вызывая повышение давления. После того как давление в тормозной магистрали сравняется с заданным рукояткой наступит состояние перекрыши.

Отпуск с временным краном: для отпуска ручку КМ поворачивают в положение "Поездное" (тянуть на себя). Тормозная магистраль соединяется с главными резервуарами, от чего происходит повышение давления до величины в 5 бар. После достижения этого давления, оно будет постоянно поддерживаться.

Результат: при повышении давления в тормозной магистрали воздухораспределитель срабатывает на отпуск, соединяя тормозные цилиндры с атмосферой. Так как воздухораспределитель умеет ступенчато отпускать, конечное давление в тормозных цилиндрах будет зависеть от того на сколько сильно поднялось давление в тормозной магистрали (чем больше в ТМ – тем меньше в ТЦ, вплоть до полного отпуска, если давление в ТМ на 0.3 меньше зарядного). После того как конечное давление в тормозных цилиндрах установится воздухораспределитель перейдёт в состояние перекрыши.

Ручной тормоз был самым первым тормозом на железной дороге. В современности же он служит только для удержания подвижных единиц на месте в обход пневматических тормозов.

Приводом ручного тормоза является штурвал ручного тормоза.

Принцип работы максимально прост. Крутим штурвал ручного тормоза по часовой стрелке - колодки прижимаются механизмом ручного тормоза, крутим против часовой стрелки - колодки освобождаются и отходят от колеса.


Единственная подвижная единица, на которой ручной тормоз - единственный способ затормозить: ручная дрезина

Мы уже определились, что торможение с помощью сил трения - это классика, но вот долго не потормозить, а иногда надо...Для этого умные люди придумали вспомогательные тормоза, не использующие колодки.

Начнём издалека. При работе генератора с подключенным потребителем в проводах обмотки якоря (вращающаяся часть электрической машины) появляется ток, который, взаимодействуя с магнитным полем обмоток возбуждения (неподвижная часть электрической машины), создает на якоре электромагнитный момент, направленный встречно вра­щающему моменту приводного двигателя, то есть этот электромагнитный момент является тормозящим. Только из-за наличия такого эффекта и возможно электрическое торможение.

Реостатный тормоз - вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая тяговыми электродвигателями, работающими в генераторном режиме, поглощается в тормозных резисторах.

Надеюсь, не надо объяснять, что реостатный тормоз есть только на тепловозах с электрической передачей...

В Derail Valley реостатным тормозом оборудован только тепловоз DE6. Управляется он специальной тормозной рукояткой, подписанной как "динамический тормоз" и имеющей 8 положений, включая положение "выкл.". Перемещение тормозной рукоятки возможно только при контроллере тяги в положении "0".


Для реостатного тормоза справедливы следующие зависимости:

• больше позиция тормозной рукоятки => больше тормозной ток => больше тормозное усилие
  
• больше скорость => больше тормозной ток => больше тормозное усилие

Вывод из этого простой: на большой скорости может быть достаточно малых позиций тормозной рукоятки. Если скорость падает, можно увеличивать позиции.

Эффективное реостатное торможение на тепловозе DE6 возможно в пределах скоростей от 120 до 10 км/ч. При скорости ниже 10 км/ч тормозные токи падают до совсем незначительных (меньше 50 ампер, до остановки не затормозить :( ).


В тепловозах с гидравлической передачей по понятным причинам электрический тормоз невозможен, но там есть свой, достаточно интересный, способ торможения - гидродинамический тормоз.

Посмотрим сначала на то, как выглядит внутри обычная гидропередача (слегка посмотрим).


У нас есть гидротрансформаторы, гидромуфта и много шестерёнок. Что гидротрансформатор, что гидромуфта состоят из корпуса и двух не связанных механически колёс - насосного и турбинного. Принцип действия этих аппаратов похож на процесс размешивания сахара в чае. Вращая ложкой, мы создаём поток, похожий на водоворот, а сахар на дне этим самым "водоворотом" начинает раскручиваться. Тоже самое происходит и в гидродаппаратах, только вместо ложки - насосное колесо, вместо чая - трансмиссионое масло, а вместо сахара - турбинное колесо.

Так а что там с гидродинамическим тормозом...Гидродинамический тормоз по сути - обычная гидромуфта, только турбинное колесо намертво прикреплено к корпусу гидропередачи и вращаться не способно, а насосное - через шестерню жёстко соединяется с турбинным валом первой ступени и во время движения тепловоза вращается всегда.

Когда мы тормозим, пространство между колёсами тормоза заполняется маслом, насосное колесо изо всех сил пытается повернуть турбинное, но у него не выходит, от чего насосное колесо замедляется, замедляя и всё остальное, что с ним связано и как итог, замедляется вращение колёс тепловоза, а масло нагревается.

Управление гидродинамическим тормозом на тепловозе DH4 осуществляется с помощью тормозной рукоятки, подписанной как "динамический тормоз" и имеющей 8 положений, включая положение "0". Перемещение тормозной рукоятки возможно только при контроллере тяги в положении "0".


Для гидродинамического тормоза также справедливы следующие зависимости:

• больше положение тормозной рукоятки => больше масла => больше тормозное усилие
  
• больше скорость => больше тормозное усилие
  
• больше тормозное усилие => больше нагрев масла

Отсюда можно сделать вывод, что на высокой скорости длительное торможение с большим тормозным усилием будет сопровождаться перегревом масла. Но такое произойдёт только в том случае, если тормозного усилия не будет хватать для замедления состава из-за его большого веса.

Эффективное торможение гидродинамическим тормозом на тепловозе DH4 возможно в пределах скоростей от 90 до 30 км/ч. При скорости ниже тормозной эффект заметно падает. На скорости 10 км/ч торможение прекращается.


Тепловоз DM3 с механической передачей тоже не остался обделён. На нём установлен так называемый декомпрессионный тормоз-замедлитель. Суть такого тормоза в выпуске воздуха из цилиндра дизеля сразу после такта сжатия, таким образом воздух не используется для сжигания топлива, двигатель не производит полезной работы, а работает как компрессор. Это отсутствие полезной работы и приводит к замедлению движения тепловоза.

Изменение тормозного усилия производится с помощью тормозной рукоятки на панели управления подписанной как "торможение двигателем".


Так как на DM3 механическая передача, то есть ряд особенностей в управлении торможением:

• торможение происходит при контроллере тяги в положении "0", но на последней выбранной комбинации передач
  
• при достижении оборотов двигателя ниже 400 об/мин тормоз теряет свою эффективность, для повышения эффективности необходимо изменить комбинацию передач в низшую сторону, делать это надо при тормозной рукоятке поставленной в "0"
  
• в результате мы имеем достаточно большой диапазон скоростей эффективного торможения: от 65 до 10 км/ч.

Ну вот и всё. Надеюсь было понятно.
Руководство будет поддерживаться в дальнейшем, дополняться при появлении новых данных, исправляться, при обнаружении ошибок.

Руководство полностью переписывалось: 1 раз
Правок: 36

Спасибо за внимание! Удачи на перегонах Derail Valley!