Назначение тормозов

Тормозными устройствами оборудуется каждый вагон пассажирского парка. Тормоза необходимы для быстрой остановки поезда независимо от скорости движения, затяжных спусков и неблагоприятных атмосферных условий, а также для регулирования скорости в зависимости от условий движения поезда в каждый данный момент.
Торможение осуществляется нажатием чугунных или неметаллических (композиционных) тормозных колодок на колеса. При этом возникает сила трения, которая затрудняет вращение колес и тем самым уменьшает скорость движения поезда. Эта сила трения называется тормозной силой, которая измеряется в тоннах.
Тормозная сила поезда складывается из тормозных сил, возникающих в результате нажатия колодок на колеса всех вагонов и локомотива. Торможение вагонов будет тем сильнее, чем больше сила нажатия на тормозную колодку. Однако максимально допустимая сила нажатия колодок на каждую ось вагона должна быть несколько меньше веса вагона, приходящегося на эту ось. Если же тормозные колодки вагона прижаты к колесам с силой, равной или большей, чем вес этого вагона, то колеса заклинятся (перестанут вращаться) и будут скользить по рельсам. Это уменьшит общую тормозную силу поезда, вызовет образование ползунов (выбоин) на поверхности катания колес и может привести к разрушению рельсового пути.
Правилами технической эксплуатации железных дорог установлено, что сила тормозного нажатия в поезде должна гарантировать остановку поезда при экстренном торможении на расстоянии, не превышающем установленного тормозного пути. Тормозным путем называется расстояние, которое проходит поезд от начала торможения до полной остановки.
В цельнометаллических пассажирских вагонах величина силы нажатия тормозных колодок на одну ось при автоматическом торможении составляет 10 т. При этом тормоза всех вагонов в поезде должны быть действующими.

В зависимости от способа приведения в действие и управления тормоза разделяются на автоматические и ручные. Первые в свою очередь бывают воздушные (пневматические) и электропневматические. Автоматическими и ручными тормозами оборудованы все пассажирские вагоны.

Автоматические тормоза

Воздушная система автоматического тормоза поезда (рис. 21) имеет компрессор 14 или насос, установленный на локомотиве, служащий для получения сжатого воздуха и нагнетания его в главный резервуар 1. Резервуар предназначен для хранения запаса воздуха, сжатого до 9 кГ/см (ат), необходимого для быстрой зарядки и действия тормозов поезда. При помощи крана машиниста 3,  снижается давление воздуха в тормозной воздушной магистрали 4 поезда. Краном машиниста сжатый воздух перепускается из главного резервуара в магистраль при зарядке тормоза или из магистрали в атмосферу при отпуске. Тормозная воздушная магистраль состоит из трубопроводов, соединенных гибкими между вагонными рукавами 5 с концевыми кранами 6. В тормозной магистрали пассажирского поезда поддерживается давление воздуха 5—5,2 ат.
Под каждым вагоном установлены: запасный резервуар 7 для сжатого воздуха, тормозной цилиндр 11 и тройной клапан (воздухораспределитель) 8, который в процессе зарядки автотормозов перепускает сжатый воздух из магистрали 4 в запасные резервуары 7, при торможении сообщает запасные резервуары с тормозным цилиндром 11, а при отпуске тормоза выпускает воздух из цилиндров в атмосферу и одновременно обеспечивает пополнение воздухом запасного резервуара.
Работа тройного клапана основана на взаимодействии давлений воздуха, действующих на поршень 9. С одной стороны на поршень постоянно действует давление воздуха из магистрали, а с другой — из запасного резервуара. Разность этих давлений заставляет поршень передвигаться в ту сторону, где давление будет меньше. 

Рис. 21. Схема воздушного непрямодействующего автоматического тормоза

Таким образом, при торможении, когда давление воздуха в магистрали снижается, поршень станет в положение, при котором запасный резервуар будет сообщен с тормозным цилиндром, а при отпуске и зарядке тормоза, когда давление воздуха в магистрали повышается, поршень передвинется и сообщит тормозную магистраль с запасным резервуаром, а тормозной цилиндр — с атмосферой.
Каждый вагон оборудован тормозной рычажной передачей 12, передающей усилие поршня тормозного цилиндра на тормозные колодки 13. Тормозная рычажная передача пассажирского ЦМВ показана на рис. 22.
Зарядка тормоза (см. рис. 21, а). Ручка крана машиниста 2 ставится в положение, при котором магистраль 4 и запасный резервуар 7 наполняются сжатым воздухом до установленного давления 5—5,2 ат из главного резервуара 1 через кран машиниста 3.
При этом поршень 9 тройного клапана вместе с золотником 10 под действием сжатого воздуха передвинется в крайнее левое положение и сообщит запасный резервуар с воздушной магистралью, в результате чего в нем установится давление воздуха, равное магистральному. В это время тормозной цилиндр 11 будет сообщен с атмосферой.
Торможение (см. рис. 21, б) осуществляют снижением давления воздуха в магистрали путем выпуска его в атмосферу с помощью крана машиниста 3. При этом тройной клапан 8 приходит в действие, его поршень вместе с золотником становится в крайнее правое положение и разобщает запасный резервуар 7 от магистрали, а тормозной цилиндр II — от атмосферы. В то же время тройной клапан соединяет запасный резервуар с тормозным цилиндром, под давлением сжатого воздуха поршень тормозного цилиндра перемещается, приводит в действие рычажную передачу, в результате чего тормозные колодки прижимаются к колесам и производят торможение.
Для отпуска тормоза воздушная магистраль посредством крана машиниста сообщается с главным резервуаром, при этом давление в магистрали повышается. В результате из-за разности давлений тройной клапан срабатывает, разъединяет запасный резервуар от тормозного цилиндра и соединяет магистраль с запасным резервуаром, а тормозной цилиндр — с атмосферой. Воздух из тормозного цилиндра выходит в атмосферу, а запасный резервуар вновь наполняется сжатым воздухом. Таким образом восстанавливается первоначальное положение и тормозные колодки отходят от колес. Такой тормоз является автоматическим, так как при снижении давления в магистрали, разрыве или разъединении воздухопровода, а также при открытии стоп-крана тормоз автоматически приходит в действие.

Рис. 23. Схема тормоза пассажирского вагона с воздухораспределителем усл. № 292 и электровоздухораспределителем усл. № 305: 1 — ручка переключательной пробки воздухораспределителя; 2 — ручка разобщи тельного крана в положении «Тормоз включен»; 3 — ручка разобщительного кран; в положении «Тормоз выключен»; 4 — электровоздухораспределитель усл. № 305; 5— рабочая камера; 6— клеммная коробка; 7 — воздухораспределитель усл. № 292; 8 — электрическая подвагонная тормозная магистраль; 9— концевая розетка; 10 — междувагонное электрическое соединение; 11— державка тормозного рукава; 12 — тормозной соединительный рукав; 13 — концевой разобщительный кран; 14 —  стоп-кран; 15 —тормозная воздушная магистраль; 16 — тормозная тяга: 17 — горизонтальный рычаг; 18 — тормозной цилиндр; 19 — затяжка горизонтальных рычагов; 20 — регулятор хода поршня тормозного цилиндра; 21— запасный резервуар; 22 — выпускной клапан; 23 — поводок выпускного клапана

Ввиду того что запасные резервуары при торможении разобщены от магистрали, при длительном действии тормозов они истощаются, давление в тормозных цилиндрах постепенно падает, тормозная сила уменьшается. Чтобы подзарядить запасные резервуары для восстановления давления в тормозных цилиндрах, тормоз нужно отпустить. Это является отрицательным качеством тормоза.

Другим существенным недостатком данного тормоза является неодновременность торможения вагонов головной и хвостовой частей поезда. Торможение хвостовых вагонов отстает от головных, в результате чего возникают толчки.
Так называемые скородействующие тройные клапаны применяются на пассажирских вагонах и вагонах-ледниках. В зависимости от диаметра устанавливаемого тормозного цилиндра им присвоены условные номера. Тройные клапаны усл. № 216, 217 и 218 имеются на старотипных вагонах. На цельнометаллических пассажирских вагонах ставились только тройные клапаны усл. № 219.
С 1959 г. цельнометаллические пассажирские вагоны и локомотивы оборудуются усовершенствованным воздухораспределителем усл. № 292 вместо усл. № 219.
Воздухораспределитель усл. № 292 обеспечивает быстрое (примерно в два раза быстрее, чем при воздухораспределителях усл. № 216—219) распространение тормозной 
волны по поезду независимо от длины состава. Кроме того, этот воздухораспределитель допускает в длинносоставных поездах включение всех тормозов вместо 50% при прежних тронных клапанах, а также совместное действие автотормозов при включении пассажирских вагонов в грузовой поезд.

Рис. 25. Положение ручки переключательной пробки воздухораспределителя усл. № 219:
а — при следовании вагона в поезде нормальной длины; б —при выключенном воздухораспределителе

Ручка переключательной пробки воздухораспределителя усл. № 292 (узел 1, рис. 23) служит указателем режима его работы и имеет три положения, которые отмечены отлитыми на корпусе буквами К, Д и УВ.
Д — для следования вагона в длинносоставных и грузовых поездах;
К — для следования в поездах нормальной длины;
УВ — ускоритель выключен.
Пассажирский поезд, состоящий из 12—17 вагонов, называется поездом нормальной длины, а из 26—32 вагонов — сдвоенным поездом.
Положение ручки переключательной пробки в зависимости от режима работы воздухораспределителя показано на рис. 24 и 25. В сдвоенном поезде ручка переключательной пробки устанавливается: у воздухораспределителя усл. № 292 на указатель Д в сторону магистральной трубы под углом 45°; у воздухораспределителя усл. № 219 горизонтально для работы без ускорителя экстренного торможения. При этом воздухораспределители включаются через один вагон.
В зависимости от установленного режима изменяется скорость пополнения тормозного цилиндра воздухом и выпуска воздуха из цилиндра в атмосферу. Эти процессы происходят быстрее при режиме для поезда нормальной длины, значительно медленнее при режиме для длинносоставного поезда и еще медленнее при выключенном ускорителе.
Включение и выключение самого воздухораспределителя производятся при помощи разобщительного крана, установленного на подводящей магистральной трубе.

Электропневматические тормоза

Электропневматический тормоз является более совершенным по сравнению с пневматическим и обеспечивает эффективное торможение пассажирских поездов при скоростях движения 140—160 км/ч.
Применение электропневматических тормозов позволяет сократить длину тормозного пути, увеличить среднетехническую скорость следования поездов и обеспечить плавное торможение. Длина тормозного пути сокращается при служебном торможении на 35—40%, при экстренном торможении — на 10—12% по сравнению с пневматическими тормозами.
Быстродействующее ступенчатое торможение и ступенчатый отпуск при одновременном срабатывании всех тормозов в поезде позволяют с большой точностью регулировать скорость движения поезда.
В случае повреждения электрического оборудования тормоз автоматически переключается на пневматическое управление и торможение происходит как при обычных автоматических воздушных тормозах.
Управление тормозами осуществляется при помощи электрического тока или сжатого воздуха.  Электровоздухораспределитель усл. № 305, соединенный с воздухораспределителем усл. № 292 в один прибор, устанавливается на локомотивах и вагонах.
При оснащении вагона электропневматическим тормозом в дополнение к существующему тормозному оборудованию устанавливаются, кроме электровоздухораспределителя усл. № 305 (см. рис. 23), электрическая подвагонная проводка, концевые и средние клеммные коробки и междувагонные соединения. На локомотиве дополнительно устанавливается генератор электрического тока, выключатель тормоза, приборы управления и регулирования электропневматического тормоза, ламповый сигнализатор, уведомляющий машиниста о исправности цепи управления тормоза, а также указывающий на действие тормоза и электровоздухораспределителя.
Зарядка сжатым воздухом  тормоза происходит как обычно из главного запасного резервуара и магистрали через воздухораспределитель. Процессы торможения и отпуска осуществляются двумя электромагнитными вентилями, которые являются основной частью электровоздухораспределителя.
При торможении ручка крана машиниста ставится в такое положение, при котором электрический ток поступает в оба электромагнитных вентиля, в результате электромагнитный вентиль перекрыши, возбуждаясь, закрывает атмосферное отверстие, а тормозной вентиль посредством промежуточных устройств обеспечивает поступление сжатого воздуха из запасного резервуара в тормозной цилиндр. Для отпуска тормоза ручка крана машиниста ставится в такое положение, при котором оба электромагнитных вентиля обесточиваются. При этом якорь вентили перекрыши под действием пружины опустится и через промежуточные устройства обеспечит сообщение тормозного цилиндра с атмосферой и отпуск тормоза.
В пути следования поезда необходимо следить, чтобы междувагонные электрические шланги были соединены и штепсельные соединительные головки заперты накидными пружинами.

Ручные тормоза

На подвижном составе железных дорог ручные тормоза применяются как резервное средство для остановки поезда в случае порчи автоматических тормозов.
Ручной тормоз приводится в действие вращением рукоятки 14 (см. рис. 22), закрепленной на винте. Винт при вращении поднимает или опускает гайку, которая увлекает за собой кривой рычаг и всю систему рычажной передачи, в результате чего тормозные колодки прижимаются к колесам или отходят от них.
Для нормальной работы ручного тормоза запас резьбы на винте при прижатых к колесам колодках должен быть не менее 75 мм.

Регуляторы хода поршня тормозного цилиндра

При износе тормозных колодок увеличивается выход штока тормозного цилиндра. Это приводит к снижению давления в тормозном цилиндре и уменьшению силы нажатия тормозных колодок; при неодинаковых выходах штока у всех вагонов поезда происходит неодновременный отпуск тормозов. Чтобы это не происходило, установлено, что выход штока тормозного цилиндра пассажирских вагонов в эксплуатации должен находиться в пределах 130— 160 мм. Поэтому вагоны оборудуются регулятором хода поршня тормозного цилиндра, который независимо от износа колодок автоматически поддерживает необходимую величину выхода штока.

Ревизия тормозов

Для обеспечения исправного состояния и безотказного действия тормоза установлен порядок производства их периодической ревизии.
В связи с введением в 1964 г. единой шестимесячной технической ревизии отдельных узлов пассажирских вагонов ревизия тормоза производится также через шесть месяцев при выполнении единой ревизии. О времени производства ревизии под трафаретом периодического ремонта вагона на торцовой стене наносится трафарет «Рев», а также месяц, гол, условный номер ВЧД и дорога.
При ревизии тормоза тщательно проверяется действие приборов, заменяются неисправные детали, продуваются и очищаются трубы и резервуары, испытывается тормоз.
Кроме того, при заводском и деповском ремонте производится периодический ремонт тормозов, о чем на тормозном цилиндре также ставится трафарет.