Тормоза вагонов

Железная дорога - Как устроена ЖД

Перемещаясь от станции к станции, поезду приходится иногда снижать скорость, а то и останавливаться. Для этого локомотивы и вагоны оборудуют тормозами. Посмотрите на колеса локомотивов или вагонов и вы увидите возле каждого из них металлические отливки. Это тормозные колодки. Раньше колодку делали из чугуна, и, случалось, что ее хватало всего на 2—3 поездки. Сейчас тормозные колодки делают композиционными, то есть из двух частей: стального тыльника и тормозящей части из специального материала. Такие колодки и служат значительно дольше и в 3 раза легче чугунных. Чтобы затормозить поезд, надо лишь повернуть кран машиниста, находящийся на пульте управления локомотивом. Тотчас же сжатый воздух откроет клапаны и поступит из специальных резервуаров, которые находятся под вагонами, в тормозные цилиндры, переместит поршни и через систему рычагов с большой силой прижмет колодки к вращающимся колесам. Если надо, чтобы поезд остановился, машинист подольше подержит открытым вход в цилиндр и впустит в него больше воздуха. Если же нужно лишь притормозить поезд, чтобы он снизил скорость, машинист впустит в цилиндр поменьше воздуха.
Как только необходимость в торможении отпала, машинист перекрывает доступ воздуха в тормозные цилиндры, и пружины, находящиеся в цилиндрах, заставляют тормозные колодки отпустить колеса. Поезд может продолжать путь.
Такие тормоза называют пневматическими, потому что и управление ими и торможение осуществляются сжатым воздухом. Пневматические тормоза хороши, но имеют один недостаток: вагоны состава затормаживаются последовательно, по мере того как сжатый воздух, перемещаясь от локомотива по воздухопроводу, открывает клапаны. Так как скорость движения сжатого воздуха сравнительно невелика, то проходит довольно значительное время, прежде чем «тормозная волна» дойдет до последних вагонов и затормозит их.

Этот недостаток стал особенно ощутим с введением электрической и тепловозной тяги, когда длина состава поездов, особенно грузовых, увеличилась. Следовательно, и путь прохождения «тормозной волны» значительно возрос.
Поэтому конструкторы решили на помощь сжатому воздуху привлечь электричество. Они создали электропневматический тормоз, в котором, как и в пневматическом, для торможения используется сжатый воздух. Но управляет работой такого тормоза электрический ток. Проходя от вагона к вагону со скоростью 300 тысяч метров в секунду, он мгновенно открывает клапаны, и все вагоны затормаживаются одновременно, каким бы длинным ни был состав. А это очень важно: сокращается тормозной путь, то есть путь, проходимый поездом от начала торможения до полной его остановки; в составе не возникает усилий, стремящихся разорвать или сжать поезд. Машинисты могут водить длинносоставные поезда с более высокими скоростями, не опасаясь, что тормозной путь окажется недостаточным.
Тормозами снабжали, конечно, и самые первые поезда, но они мало чем отличались от тормозов обыкновенных экипажей. Над колёсами прикреплялась тормозная колодка, которую механически прижимали в нужный момент к колесу. В каждом вагоне у тормоза стоял человек. О том, что надо пустить тормоза в ход, машинист оповещал тормозилыциков условным свистком. Такие ручные механические тормоза имеются и теперь на всех вагонах, но употребляются они только в случае порчи автотормоза и для удержания поезда на месте при остановке.
О надёжности торможения и об автоматичности тормоза заботились ещё первые паровозостроители. Они пытались приводить в действие тормозные колодки давлением пара, но такой способ не дал успеха. Вскоре после этих опытов был предложен вакуумный тормоз, получивший значительное распространение. Суть его заключалась в том, что установленный на паровоз воздушный насо4 выкачивает воздух из тормозных цилиндров и соединяющих их труб. Стоит машинисту несколько повысить давление в трубах, как одна половина цилиндра сейчас же сообщается с наружным воздухом, и атмосферное давление, действуя на поршень и его передаточный механизм, прижимает колодки к колёсам.
Достоинство такого вакуум-тормоза не только в простоте, но и в том, что торможение сосредоточивается в руках самого машиниста. Тормоз этот, кроме того, автоматически действует в случае разрыва состава или порчи системы, так как каждое повреждение магистральных труб вызывает естественное повышение давления в магистрали и приводит к тем же результатам.
Вакуумный тормоз был вытеснен воздушным тормозом Вестингауза.
Джордж Вестингауз — американец, изобретатель, а впоследствии владелец большого промышленного предприятия, снабжавшего весь мир тормозами. Сначала в 1868 году Вестингауз разработал систему прямодействующего неавтоматического воздушного тормоза. Для торможения поезда машинист пускал из главного резервуара через трубопровод сжатый воздух в тормозные цилиндры и, действуя на поршни, заставлял их прижимать тормозные колодки к колёсам. Всё это очень просто и хорошо, но приводить в действие такой тормоз может только машинист, а значит, в случае порчи труб и разрыва состава тормоз, естественно, бездействует. Важно не только самоторможение состава в случае разрыва, каковым свойством обладал вакуумный тормоз, но и то, чтобы в случае возникшей необходимости, не известной машинисту, — падения кого-либо из вагона, пожара и т. п. могли привести в действие тормоза прямо из вагонов проводники и любой пассажир, заметивший беду. Только такой тормоз и может вполне обеспечить безопасное следование поезда.
Через несколько лет был предложен другой вариант воздушного тормоза. Автоматичность действия в нём достигается изменением давления в тормозном воздухопроводе, проходящем вдоль всего поезда. Повышение давления ведёт к отпуску тормозов, а. понижение, наоборот, вызывает торможение. При таком принципе всякое разъединение воздухопровода, скажем, при разрыве состава, сопровождается быстрым понижением в нём давления до атмосферного и вызывает обязательное самоторможение. Такая автоматичность действия достигается тем, что каждый вагон, как и локомотив, имеет запас сжатого воздуха, накопляемого в запасных резервуарах во время отпуска тормозов. Запасный воздух при торможении проходит в тормозной цилиндр, где воздействует на рабочую сторону поршня. Привести в действие тормоз можно из каждого вагона, для чего в них устроены особые краны. Повернув рукоятку, мы выпускаем воздух из трубопровода и, понизив таким образом давление в нём, заставляем тормоз действовать.
Такая система тормоза, действующего сжатым воздухом, была бы безукоризненной, если бы при её помощи можно было осуществлять постепенно торможение и, главное, если бы не истощался запас воздуха при повторных или длительных торможениях. С этими недостатками, и прежде всего с истощимостью запаса воздуха, конструкторы боролись упорно и долго и в последнее время добились успеха. Самыми выдающимися из них являются советские изобретатели Флорентий Пименович Казанцев и Иван Константинович Матросов, бывшие машинисты, отлично изучившие на практике все недостатки воздушного тормоза и сумевшие их преодолеть.
Благодаря значительным преимуществам воздушных тормозов системы Казанцева и особенно Матросова перед заграничными советская тормозная техника признана передовой.
Тормоза Казанцева и в особенности Матросова обладают неистощимостью и плавностью торможения. Это достигнуто благодаря новому принципу в их устройстве, заключаюшемуся в том, что действие тормоза происходит в результате уравновешивания трёх давлений: в воздухопроводе, в тормозном цилиндре и в особой камере постоянного давления. В прежних же системах тормоз действовал под влиянием равновесия только двух давлений — в воздухопроводе и в запасном резервуаре.
Торможением в большинстве случаев, разумеется, управляет машинист. В его распоряжении имеется кран, которым он регулирует выпуск сжатого воздуха. Благодаря этому машинист может тормозить состав так, как это требуется обстоятельствами.
В общем железнодорожное хозяйство в настоящее время располагает достаточной техникой безопасности, которая может в полной мере предотвращать катастрофы и аварии. Бороться сейчас приходится не столько с природой, материалом и несовершенством технических средств, сколько с небрежностью, легкомыслием, незнанием, с технической отсталостью некоторых работников железнодорожного транспорта.