5.2.1. За счет чего обеспечена безопасность движения грузовых груженых поездов со скоростью до 90 км/ч без изменения установленной нормы единого наименьшего тормозного нажатия (в пересчете на чугунные тормозные колодки) 33 тс на 100 т массы состава, установленной ранее для максимальной скорости 80 км/ч?

Максимальная скорость 90 км/ч грузовых поездов реализуется на линиях, оборудованных автоблокировкой с трехзначной сигнализацией при зеленом огне локомотивного светофора (АЛСН). В этом случае минимально возможное расстояние до светофора с красным огнем равно длине двух блок-участков без расстояния пути, проходимого поездом за время смены показания АЛСН. Этого расстояния достаточно для остановки поезда у красного сигнала и снижения скорости движения до установленной при проследовании светофора с желтым огнем при служебном торможении ступенью 0,9—1,0 кгс/см².

В случае неисправности АЛСН максимальная скорость движения не должна превышать 80 .км/ч. Максимальная скорость 80 км/ч для грузовых груженых поездов допускается также для линий, оснащенных четырехзначной автоблокировкой, при которой длина блок-участков меньше, чем при трехзначной сигнализации.

В тех случаях, когда при четырехзначной автоблокировке длина двух смежных блок-участков обеспечивает снижение скорости, необходимое при проследовании светофора с желтым огнем, и остановку у светофора с красным огнем служебным торможением, допускается специальным разрешением МПС максимальная скорость грузовых груженых поездов 90 км/ч.

Таким образом, безопасность движения грузовых груженых поездов с расчетным тормозным нажатием 33 тс на 100 т массы состава при скорости движения 90 км/ч обеспечивается использованием АЛСН, благодаря чему расстояние от места получения машинистом информации о красном огне светофора до этого светофора составляет почти два блок-участка и для остановки поезда достаточно служебного торможения.

Расстояния ограждения мест внезапно возникшего препятствия при скорости движения грузовых груженых поездов 90 км увеличены до 1300 и 1500 м соответственно на спусках крутизной до 0,006 и более 0,006 до 0,010.

5.2.2. Как Устанавливается максимальная скорость движения поезда при недостаточном тормозном нажатии?

На каждую недостающую тонну расчетного нажатия на 100 т массы поезда (или состава) по сравнению с едиными наименьшими нормами нажатий максимальные скорости должны уменьшаться на 2 км/ч для грузовых поездов на любом профиле пути, а для пассажирских и рефрижераторных поездов на 1 км/ч для .спусков до 0,006 и 2 км/ч для спусков круче 0,006. Определенную таким образом скорость, если она не кратна 5 км/ч, округляют до кратного 5 км/ч ближайшего меньшего значения. Таким же образом уменьшается и максимально допустимая скорость проследования светофора с желтым огнем.

Такой метод определения максимально допустимой скорости можно использовать для грузовых и рефрижераторных поездов, обращающихся со скоростью до 80 км/ч при тормозном нажатии не менее 28 тс на 100 т массы состава; грузовых поездов с составом из порожних вагонов, обращающихся со скоростями более 90 до 100 км/ч с тормозным нажатием не менее 50 тс на 100 т массы поезда; пассажирского поезда, обращающегося со скоростью до 120 км/ч и более 120 до 160 км/ч, соответственно при тормозном нажатии не менее 55 и 68 тс на 100 т массы поезда; рефрижераторного поезда, обращающегося со скоростями более 90 до 120 км/ч, с тормозным нажатием не менее 50 тс на 100 т массы поезда.

Грузовые груженые поезда, обращающиеся со скоростью до 90 км/ч, должны быть обеспечены тормозным нажатием не менее 33 тс на 100 т массы состава. При меньшем тормозном нажатии скорость движения грузовых груженых поездов устанавливается такой же, как при максимальной скорости 80 км/ч, т. е. путем вычитания поправки из скорости не 90, а 80 км/ч.

В исключительных случаях, когда тормозные нажатия оказываются менее указанных выше, допускаемые скорости устанавливаются начальником дороги с использованием номограмм тормозных путей, причем устанавливаемые скорости движения поездов должны быть на 20% меньше скоростей, определяемых по номограммам. Этот запас учитывает возможные в этом случае недостатки в состоянии тормозного оборудования. При обеспеченности тормозных нажатий менее указанных в номограммах скорости движения поездов устанавливаются опытным путем.

5.2.3. Какое влияние на работу тормозов в грузовых поездах оказывает выход штока тормозных цилиндров?

Выход штока тормозных цилиндров в грузовом поезде оказывает большое влияние на расход сжатого воздуха в процессе торможения и последующую зарядку тормозной сети и готовность тормоза к повторному торможению на равнинном режиме. Время отпуска на равнинном режиме практически от выхода штока тормозного цилиндра почти не зависит. При включении же воздухораспределителей на горный режим от выхода штока в большой мере зависит время отпуска автотормозов и, следовательно, их управляемость.

Время отпуска тормоза хвостового вагона на горном режиме и зарядка запасных резервуаров в составе из 180 осей после ступени торможения снижением давления в магистрали с 5,5 кгс/см² на 1 кгс/см² при различных выходах штоков следующее:

Выход штока тормозного цилиндра, мм……..Время отпуска, с……………	75140	190230
Время зарядки запасного резервуара до давления5,3 кгс/см2, с……………..	158	270

При увеличении выхода штока и большом износе тормозных колодок при следовании поезда по крутому затяжному спуску возможны упор поршня в крышку тормозного цилиндра и резкое уменьшение тормозного нажатия вагона. Поэтому для наиболее крутых затяжных спусков на некоторых участках железных дорог устанавливают уменьшенную против общесетевой норму выхода штока.

Увеличенный против норм выход штока тормозных цилиндров удлиняет тормозные пути поезда в связи с увеличением времени наполнения тормозных цилиндров и снижения в них максимального давления на груженом режиме, а также приводит к ухудшению неистощимости действия автотормозов при частых повторных торможениях на равнинном режиме и требует увеличенного времени на зарядку тормозов к повторному торможению (см. ответ на вопрос 5.2.4).

5.2.4. Как определить расчетное тормозное нажатие поезда при контрольной проверке автотормозов и по скоростемерной ленте?

Расчетные тормозные нажатия на ось (колесную пару), помещенные в таблицах приложения к нормативам по тормозам, реализуются при экстренном торможении, если давление в тормозных цилиндрах и выходы штоков находятся в пределах установленных норм. Так, для грузовых вагонов на груженом режиме установлено давление в тормозных цилиндрах 3,9—4,5, среднем 2,8—3,2, порожнем 1,4—1,8 кгс/см². Выход штока у четырехосных грузовых вагонов установлен 75—125 мм при отправлении поезда при чугунных и 40—100 мм при композиционных колодках (выход штока может увеличиваться на 50 мм в пути следования).

В эксплуатации бывают случаи отправления грузовых поездов с неисправными и выключенными воздухораспределителями, с включением автотормозов груженых вагонов на порожний режим, неотрегулированными тормозными рычажными передачами и увеличенным выходом штока тормозного цилиндра, а также с чугунными тормозными колодками, установленными вместо композиционных. В этих случаях тормозной путь поезда при экстренном торможении может не соответствовать нормам, принятым для тормозного нажатия 33 тс на 100 т массы.

Если машинист установил, что у автотормозов поезда недостаточная эффективность, он должен потребовать контрольную проверку, которая предусмотрена инструкцией, на стоянке и в движении. На стоянке проверяют правильность подсчета тормозного нажатия и массы состава, произведенного при полном опробовании тормозов и записанного в справку формы ВУ-45. Фактическое расчетное тормозное нажатие определяют в пути следования.

При контрольной пробе тормозов на станции определяют установленные режимы тормозного нажатия. Проверяют также срабатывание воздухораспределителей вагонов, правильность постановки композиционных и чугунных тормозных колодок в соответствии с рычажной передачей, производя ступень торможения с разрядкой магистрали на 0,6—0,7 кгс/см². Затем по таблицам подсчитывают общее расчетное тормозное нажатие поезда с учетом установленного режима и типа вагона, а также количества сработавших на торможение воздухораспредителей.

Чтобы уже при расчете учесть влияние на тормозную эффективность допущенных отступлений от правил содержания тормозного оборудования, расчетное тормозное нажатие чугунной колодки (половина от расчетного нажатия на ось на грузовом и четверть — на пассажирском вагоне), установленной на рычажную передачу композиционной, следует принимать 0,7 для грузовых и 0,6 для пассажирских вагонов от нормативного тормозного нажатия при соответствующем режиме включения воздухораспределителя; при выходе штока тормозного цилиндра грузового вагона 180—230 мм расчетное тормозное нажатие уменьшают на 30%, а вагоны с выходом штока 230 мм и более в тормозном нажатии вообще не учитывают.

Контрольную проверку тормозов в пути следования производят на скорости 60—70 км/ч, применяя экстренное торможение. При этом по пикетным столбикам устанавливают пройденный путь, а по тормозным номограммам или расчетом определяют фактическое расчетное тормозное нажатие с учетом профиля пути. Это нажатие также может быть определено и по скоростемерной ленте, если в пути следования поезда производилось экстренное торможение. При этом по ленте устанавливают начальную скорость торможения и тормозной путь и с учетом профиля пройденного пути по номограммам находят фактическое расчетное тормозное нажатие.

Пользоваться данными скоростемерной ленты можно в случаях, если от предшествующего отпуска автотормозов до экстренного торможения прошло не менее 2/5 мин после ступени торможения и 4/10 мин после полного торможения в поездах соответственно длиной до 200 осей (цифра перед чертой) и более 200 до 350 осей (цифра за чертой). Это время необходимо для нормальной зарядки автотормозов.

5.2.5. Как обеспечить необходимые условия безопасного движения поездов по условиям работы тормозного оборудования при организации их движения на наиболее сложных горных участках железных дорог, карьерах, угольных разрезах, при постройке временных обходов тоннелей (например, на Байкало-Амурской магистрали) с крутыми затяжными спусками более 0,030?

Условия и нормативы эксплуатации тормозов на крутых затяжных спусках более 0,030 устанавливают экспериментально на основании опытных поездок и регламентируют местными инструктивными указаниями. Однако ряд нормативов до начала опытных поездок определяют расчетом, которые используют при проектировании участков с крутыми затяжными спусками.

Максимальную скорость движения устанавливают исходя из наличия не менее 20% запаса тормозной силы поезда в сравнении с ускоряющим усилием уклона:

при чугунных тормозных колодках:

при композиционных тормозных колодках Установленную скорость необходимо проверять по условиям нагрева колодок и колес. Средняя скорость υ_ср поезда за время проследования спуска должна быть не более чем вычисленная по формуле

При композиционных колодках максимальная расчетная скорость на спусках обычно тормозами не ограничена.

Из выражений (11), (12), (13) по известной скорости также можно рассчитать максимальный уклон или норматив допускаемого наименьшего расчетного тормозного нажатия.

Если на спуске обращается подвижной состав с обычным тормозным оборудованием (тормозом нежесткого типа), продолжительность непрерывного торможения не должна превышать 35 мин исходя из условий возможной в эксплуатации утечки из рабочих камер воздухораспределителей, не выявляемой опробованием с выдержкой 10 мин в заторможенном положении на ступени. Если время следования должно быть более 35 мин, необходимо пропорционально ему увеличить время выдержки при опробовании автотормозов.

С учетом максимальной продолжительности непрерывного торможения должно выбираться расположение раздельных пунктов. Если поезд спускается с использованием электрического торможения локомотива, упомянутые раздельные пункты можно проследовать безостановочно, так как при этом нет, как правило, ограничений по условиям нагрева тормозных колодок и истощения автотормозов.

Автоматические тормоза при следовании по спуску машинист должен приводить в действие при достижении поездом скорости меньше, чем установленная максимальная, на 0,4/ (км/ч) с учетом ее возрастания под действием уклона в процессе наполнения тормозных цилиндров.

Нормативы выхода штока тормозных цилиндров h (мм) грузовых вагонов с чугунными тормозными колодками при отправлении с ПТО должны обеспечивать нормальный процесс торможения на всем спуске без упора поршня тормозного цилиндра в крышку вследствие износа чугунных тормозных колодок. Из этого условия

Из выражения (14) может вытекать ограничение расстояния безостановочного следования поезда по условиям износа чугунных тормозных колодок. Этого ограничения при композиционных колодках не существует, так как они обладают высокой износостойкостью.

Чтобы не происходил полный износ чугунных тормозных колодок (до башмака с его «заваром»), их наименьшая допустимая толщина при отправлении поезда на спуск должна составлять

Важнейшим вопросом безопасности движения на таких спусках является обеспечение удержания поезда иа месте при вынужденной остановке. Использование тормозных башмаков на крутых затяжных спусках обычно связано с трудностями последующего приведения поезда в движение, а ручные тормоза в силу их состояния не во всех случаях обеспечивают необходимую эффективность. Поэтому остановленный на спуске поезд в особо сложных профильных условиях целесообразно удерживать локомотивным тормозом. В аварийной ситуации используют специальные съемные штокодержатели, устанавливаемые на рычажную передачу, т. е. когда необходима длительная стоянка поезда или отсутствует питание сжатым воздухом пневматического тормоза.

Массу состава брутто Q_бр(т), приходящуюся на одну ось локомотива, которую можно удерживать на спуске, определяют по формуле

гдеΣК_р — расчетное нажатие тормозных колодок на одну ось локомотива, тс; q_л — масса локомотива, т, приходящаяся на одну его ось.

Независимо от возможности удержания поезда на месте локомотивным тормозом он должен быть обеспечен средствами закрепления на случай остановки компрессоров и отсутствия в тормозной магистрали и главных резервуарах сжатого воздуха. Суммарную наименьшую допустимую расчетную силу нажатия (в тс) закрепляемых штокодержателями вагонов определяют из выражения

Пример расчета. Установить условия движения грузовых поездов на спуске крутизной i=40‰ протяженностью L=8 км. На максимальную допустимую скорость движения поезда влияет тип тормозных колодок. С чугунными колодками при расчетном тормозном коэффициенте υ_р = 0,33 упомянутая скорость из выражения (11) составит

При композиционных колодках и достаточном тормозном нажатии разносного движения обычно не бывает, так как их коэффициент трения слабо зависит от скорости. Поэтому для композиционных колодок интерес представляет определение норматива Ор из выражения (12) по известным скорости υ_мах и уклону (при υ_мах=30 км/ч):

Отсюда υ_р = 0,162 (округленно 0,17) (без пересчета на чугунные тормозные колодки).

Оценим максимально допустимую среднюю на спуске скорость по условиям возникающей температуры на поверхности трения колодок и колес (принимаем с учетом .возможных перегрузок q = 25 т/ось) из выражения (13):

т. е. время проследования спуска длиной 8 км должно быть не менее

Скорость, при которой машинист должен начинать первое торможение при следовании по спуску, должна быть не более:

при чугунных колодках 24,3—0,4-40 = 8,3 км/ч;
при композиционных колодках 30—0,4-40=14 км/ч.

Норматив максимального выхода штока тормозных цилиндров грузовых вагонов с чугунными тормозными колодками (на груженом режиме) из выражения (14)

а наименьшая допустимая при отправлении толщина чугунных тормозных колодок по выражению (15)

Суммарная расчетная сила нажатия вагонов, закрепляемых штокодержателями, из выражения (17) составит

При установке штокодержателей на груженые вагоны количество закрепляемых вагонов, учитывая расчетное нажатие одного вагона 28 тс, составит

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как Вам представляется дальнейшая перспектива развития автотормозов на железнодорожном транспорте?

В нашем кратком ответе мы коснемся перспективы ближайших 10—15 лет.

В области локомотивного оборудования и на моторвагонных поездах еще более широкое применение получит автоматический электрический (рекуперативный, реостатный) тормоз, улучшающий условия ведения поезда, работу фрикционных тормозов. Будет введена система автоматического управления тормозами поезда на основе показаний путевых сигналов. Краны машиниста будут дополнены приставкой, включаемой в уравнительный резервуар, обеспечивающей автоматизацию торможения и отпуска, возможность управления по радио при вождении поездов особо большой массы (до 25—30 тыс.т) при расположении локомотивов не только в голове, но и в составе поезда.

Будут созданы новые, более производительные и надежные компрессорные установки, в системе которых будет обязательным применение устройства, обеспечивающего подачу осушенного сжатого воздуха, что исключит случаи замораживания пневматической системы поезда.

Для уплотнителей тормозов найдут применение резины и смазки, гарантирующие нормальную работу при температурах ±60°С в течение 5—6 лет, что будет определять межремонтный срок тормозных приборов. Закончится оснащение всего грузового подвижного состава воздухораспределителями № 483. Это резко повысит надежность и эффективность автотормозов. Будут исключены случаи самопроизвольного отпуска тормозов поезда по причине «дутья», срабатывания при переходе с повышенного на нормальное зарядное давление из-за недостаточной мягкости, появится возможность вождения поездов большой массы и длины, а в сочетании с управляемыми по радио кранами машиниста — практически без ограничения массы по тормозам.

Плотность тормозных сетей будет повышена введением сварных воздухопроводов и более надежных соединительных рукавов, автоматически расцепляемых на сортировочных горках без нарушения герметичности пневматических соединений.

Завершится перевод подвижного состава на более совершенные тормозные колодки (для вагонов — композиционные из усовершенствованных материалов), обеспечивающие стабильную работу в любых климатических условиях и минимальное воздействие на поверхность катания колес. Срок службы этих колодок будет не менее года, что в сочетании с оснащением всех вагонов авторегуляторами рычажных передач № 574Б обеспечит минимальный объем работ по ПТО по подготовке тормозного оборудования с гарантированным сохранением тормозных характеристик поездов в условиях эксплуатации.

На тяговом подвижном составе найдут применение тормозные колодки с содержанием фосфора 3—4%, обеспечивающие сокращение тормозных путей и вдвое большую износостойкость, особенно при высоких скоростях движения, гребневые тормозные колодки будут заменены безгребневыми (либо с зацепами), не оказывающими интенсивного термического воздействия на гребень колеса. Для автоматического регулирования рычажных передач локомотивов будут применяться тормозные цилиндры со встроенными авторегуляторами выхода штока (монтаж в локомотивной рычажной передаче авторегулятора № 574Б затруднителен) .

На пассажирских вагонах будет повышена надежность электропневматических тормозов с введением новых методов контроля цепи управления и усовершенствованием междувагонных соединений; двухпроводная система ЭПТ будет модернизирована в однопроводную. На смену воздухораспределителю № 292 и электровоздухораспределителю № 305 придет унифицированный электровоздухораспределитель, не имеющий металлических притираемых уплотнительных деталей. Для вагонов с конструкционной скоростью 200—250 км/ч найдет применение магниторельсовый тормоз, действие которого дополняет при экстренном торможении обычный фрикционный тормоз и не зависит от сцепления колес с рельсами, а также колодочнодисковый тормоз повышенной мощности.

Пассажирский подвижной состав будет оборудован противогазными устройствами.