Hamulec próżniowy

Sterowanie hamulcem kierowcy w Black 5

Hamulec próżniowy to układ hamulcowy stosowany w pociągach i wprowadzony w połowie lat sześćdziesiątych XIX wieku. Wariant, automatyczny podciśnieniowy układ hamulcowy, stał się niemal powszechny w wyposażeniu brytyjskich pociągów oraz w krajach, na które wpływ miała brytyjska praktyka. Hamulce próżniowe cieszyły się również krótkim okresem przyjęcia w Stanach Zjednoczonych, głównie na kolejach wąskotorowych . Ich ograniczenia spowodowały, że od lat 70. XX wieku były stopniowo zastępowane sprężonego powietrza , począwszy od Wielkiej Brytanii. Próżniowy układ hamulcowy jest już przestarzały; nie jest używany na dużą skalę nigdzie na świecie, poza Polską Republika Południowej Afryki , w dużej mierze wyparta przez hamulce pneumatyczne .

Wstęp

W najwcześniejszych czasach kolei pociągi zwalniano lub zatrzymywano przez ręczne uruchamianie hamulców lokomotywy oraz w pojazdach z hamulcami przez pociąg, a później przez hamulce parowe w lokomotywach. Było to wyraźnie niezadowalające, biorąc pod uwagę powolne i zawodne czasy reakcji (każdy hamulec był uruchamiany oddzielnie przez członka załogi pociągu w odpowiedzi na sygnały maszynisty, które mogli przegapić z wielu powodów i koniecznie po kolei, a nie wszystkie jednocześnie, gdy było więcej hamulców niż członków załogi, co sprawiało, że hamowanie awaryjne było wyjątkowo przypadkowe) i bardzo ograniczona siła hamowania, jaką można było wywrzeć (większość pojazdów w pociągu była całkowicie niehamowana, a moc wszystkich oprócz własnych hamulców lokomotywy opierając się na sile ramienia konkretnego członka załogi na uchwycie śrubowym), ale istniejąca technologia nie zapewniała poprawy. Opracowano łańcuchowy układ hamulcowy, który wymagał łączenia łańcucha w całym pociągu, ale niemożliwe było zapewnienie równej siły hamowania w całym pociągu.

Dużym postępem było przyjęcie próżniowego układu hamulcowego, w którym elastyczne przewody były połączone między wszystkimi pojazdami pociągu, a hamulce każdego pojazdu mogły być sterowane z lokomotywy. Najwcześniejszym schematem był prosty hamulec próżniowy, w którym próżnia była wytwarzana przez działanie zaworu lokomotywy; tłoki hamulcowe uruchamiane podciśnieniem w każdym pojeździe, a stopień hamowania mógł być zwiększany lub zmniejszany przez kierowcę. Preferowano próżnię zamiast sprężonego powietrza, ponieważ lokomotywy parowe można wyposażyć w eżektory ; urządzenia Venturiego, które wytwarzają próżnię bez ruchomych części.

Prosty system próżniowy miał poważną wadę polegającą na tym, że w przypadku przesunięcia jednego z węży łączących pojazdy (w wyniku przypadkowego podziału pociągu, nieostrożnego połączenia węży lub w inny sposób) hamulec podciśnieniowy całego pociągu był bezużyteczny.

W odpowiedzi na tę oczywistą wadę opracowano następnie automatyczny hamulec podciśnieniowy. Został zaprojektowany tak, aby działał w pełni, jeśli pociąg zostanie podzielony lub jeśli wąż zostanie przesunięty. Automatyczny hamulec podciśnieniowy był nieco droższy w produkcji i instalacji niż prosty system, ponieważ wymagał większej liczby obrabianych części i wiązał się z wyższymi kosztami eksploatacji, ponieważ eżektor pracował w sposób ciągły (kosztem pary, a tym samym paliwa i wody) do utrzymywać podciśnienie, gdy pociąg jedzie, zamiast być używanym tylko podczas hamowania, jak w prostym systemie.

Sprzeciw wobec montażu hamulca automatycznego typu ze względu na koszty (zwłaszcza ze strony LNWR i jej prezesa Richarda Moona – jako jednej z największych firm brytyjskich, odmowa LNWR przyjęcia hamulca automatycznego była silnym argumentem przeciwko jej szersze zastosowanie przez inne firmy, zwłaszcza te przesiadkowe z North Western) spowodowały, że doszło do poważnego wypadku w Armagh w 1889 r., zanim ustawodawstwo wymusiło przyjęcie systemu automatycznego. W tym wypadku w Armagh część pociągu została odłączona od lokomotywy na stromym wzniesieniu i uciekła, zabijając 80 osób. Pociąg był wyposażony w prosty hamulec próżniowy, który był bezużyteczny na odłączonej części pociągu. Było jasne, że gdyby pojazdy były wyposażone w automatyczny hamulec ciągły, wypadek prawie na pewno by się nie wydarzył, a zaniepokojenie opinii publicznej skalą wypadku spowodowało wprowadzenie przepisów nakazujących stosowanie ciągłego hamulca automatycznego we wszystkich pociągach pasażerskich.

W Europie kontynentalnej hamulec próżniowy był czasami nazywany hamulcem Hardy, [1] na cześć Johna George'a Hardy'ego z Vacuum Brake Co, 7 Hohenstaufengasse, Wiedeń.

Operacja

Podciśnieniowy cylinder hamulcowy w pozycji roboczej: podciśnienie jest takie samo nad i pod tłokiem
Powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym z rury pociągu jest wpuszczane poniżej tłoka, który jest wypychany do góry

W najprostszej formie automatyczny hamulec podciśnieniowy składa się z ciągłej rury — rury pociągu — biegnącej przez całą długość pociągu. Podczas normalnej jazdy w rurze pociągu utrzymuje się częściowe podciśnienie, a hamulce są zwalniane. Kiedy powietrze jest wpuszczane do rury pociągu, powietrze pod ciśnieniem atmosferycznym działa na tłoki w cylindrach w każdym pojeździe. Podciśnienie jest utrzymywane po drugiej stronie tłoków, tak że przyłożona jest siła wypadkowa. Mechanizm mechaniczny przenosi tę siłę na szczęki hamulcowe, które działają na bieżniki kół.

Okucia do osiągnięcia tego celu to:

  • rura kolejowa: stalowa rura biegnąca wzdłuż każdego pojazdu, z elastycznymi wężami podciśnieniowymi na każdym końcu pojazdów i połączona między sąsiednimi pojazdami; na końcu pociągu końcowy wąż jest osadzony na hermetycznym korku;
  • wyrzutnik na lokomotywie, aby wytworzyć próżnię w rurze pociągu;
  • elementy sterujące dla maszynisty umożliwiające uruchomienie wyrzutnika i wpuszczenie powietrza do rury pociągu; mogą to być oddzielne elementy sterujące lub połączony zawór hamulcowy;
  • cylinder hamulcowy w każdym pojeździe zawierający tłok, połączony za pomocą olinowania ze szczękami hamulcowymi pojazdu; I
  • manometr w lokomotywie wskazujący maszyniście stopień podciśnienia w rurze pociągu.

Cylinder hamulcowy jest umieszczony w większej obudowie — zapewnia to rezerwę podciśnienia podczas pracy tłoka. Cylinder lekko się kołysze podczas pracy, aby zachować wyrównanie z korbami mocowania hamulca, więc jest osadzony na łożyskach czopowych, a połączenie z nim rury próżniowej jest elastyczne. Tłok w cylindrze hamulcowym ma elastyczny pierścień tłokowy, który w razie potrzeby umożliwia przepływ powietrza z górnej części cylindra do dolnej.

Kiedy pojazdy były w spoczynku, a hamulec nie był naładowany, tłoczki hamulcowe opadły do ​​dolnego położenia przy braku różnicy ciśnień (ponieważ powietrze powoli przedostawało się do górnej części cylindra, niszcząc próżnia).

Kiedy lokomotywa jest sprzężona z pojazdami, maszynista przesuwa dźwignię hamulca do pozycji „zwolnienia”, a powietrze jest usuwane z rury pociągu, tworząc częściową próżnię. Powietrze w górnej części cylindrów hamulcowych jest również odprowadzane z przewodu pociągu przez zawór zwrotny .

Jeśli maszynista przesunie teraz dźwignię w położenie „hamulca”, powietrze zostanie wpuszczone do rury pociągu. W zależności od manipulacji sterownika przez kierowcę, część lub całość próżni zostanie zniszczona w trakcie procesu. Zawór kulowy zamyka się i ciśnienie powietrza pod tłokami hamulca jest wyższe niż nad nim, a różnica ciśnień wypycha tłok do góry, uruchamiając hamulce. Kierowca może kontrolować siłę hamowania, wpuszczając mniej lub więcej powietrza do rury pociągu.

Względy praktyczne

Opisany automatyczny hamulec próżniowy stanowił znaczny postęp techniczny w hamowaniu pociągów. W praktyce lokomotywy parowe miały dwa eżektory, mały eżektor do celów eksploatacyjnych (w celu utrzymania częściowej próżni na odpowiednim poziomie przed nieuniknionymi niewielkimi przeciekami powietrza w rurze pociągu i jej połączeniach) oraz duży eżektor do zwalniania hamulców. Mały eżektor zużywał znacznie mniej pary niż duży eżektor, ale nie był w stanie wytworzyć podciśnienia w rurze pociągu wystarczająco szybko do celów operacyjnych, zwłaszcza w długim pociągu. Później Great Western Railway praktyką było stosowanie pompy próżniowej zamiast małej eżektora - pompa była zamontowana na jednej z poprzeczek silnika , a więc nie wykorzystywała pary, z tą wadą, że działała tylko wtedy, gdy lokomotywa była w ruchu. GWR faworyzował to ze względu na zastosowanie układów hamulcowych pracujących na poziomie podciśnienia wyższym niż inne koleje (patrz poniżej), co wymagałoby stosunkowo dużego i żądnego pary „małego” wyrzutnika.

Stopniowany zawór hamulcowy (po prawej) oraz mały (górny) i duży kurek wyrzutnika z lokomotywy GWR

Większość lokomotyw parowych z tamtego okresu wykorzystywała proste hamulce parowe na żywo na własnych kołach (gdzie ciśnienie pary było wpuszczane do cylindrów hamulcowych w celu uruchomienia hamulców), przy czym hamulec próżniowy był używany wyłącznie w pociągu. W takim przypadku obydwa układy sterowane były zwykle proporcjonalnie jednym sterowaniem, przy czym zmniejszenie podciśnienia w układzie hamulcowym pociągu otwierało zawór doprowadzający parę do hamulca silnikowego. Niezwykłe było, aby jakakolwiek forma dedykowanego sterowania była zapewniona wyłącznie dla hamulca parowego - nawet podczas jazdy bez pociągu maszynista sterował hamulcami parowymi silnika, regulując podciśnieniowy układ hamulcowy za pomocą wyrzutników na silniku i „czołowej części” rura pociągu. Umożliwiło to maszyniście lokomotywy prowadzącej bezpośrednią kontrolę nad hamulcami dowolnej lokomotywy jadącej z tyłu (a także samego pociągu), gdy podwójny nagłówek .

Wraz z wprowadzeniem przez British Railways lokomotyw spalinowych i elektrycznych od wczesnych lat pięćdziesiątych XX wieku, ten sam podstawowy układ został przeniesiony. Plan modernizacji BR z 1955 r. Nawoływał między innymi do długoterminowego celu przejścia na hamulce pneumatyczne zarówno dla taboru pasażerskiego, jak i towarowego. Standardowa Mark 1 została zaprojektowana i zakupiona przed podjęciem decyzji o przejściu na nowoczesną trakcję i hamulce pneumatyczne, więc większość kolby była wyposażona w tradycyjne hamulce próżniowe. Wagony towarowe z hamulcami pneumatycznymi były wprowadzane stopniowo od połowy lat 60. karuzeli ) oraz tabor trenerski Mark 2a z hamulcami pneumatycznymi był budowany od 1967 roku. Lokomotywy spalinowe i elektryczne oczywiście nie mogły wykorzystywać tradycyjnego eżektora parowego do generowania podciśnienia. Mniejsze lokomotywy miały wyciągi lub pompy próżniowe napędzane bezpośrednio przez ich główny napęd podczas gdy większe miały podobne maszyny montowane oddzielnie i napędzane dedykowanymi silnikami elektrycznymi. Normalną praktyką w lokomotywach linii głównej było montowanie dwóch wyciągów (i dwóch sprężarek powietrza do pneumatycznego układu hamulcowego) w celu zapewnienia nadmiarowości. Tak jak lokomotywy parowe miały mały i duży wyrzutnik, tak samo silniki wysokoprężne i elektryczne (z których większość miała układ hamulcowy dostarczony przez brytyjski Westinghouse lub Davies and Metcalfe ) miały ustawione sterowanie hamulcami tak, aby jeden wydech działał w sposób ciągły w celu generowania i utrzymywania podciśnienia w układzie (analogicznie do małego eżektora), przy czym drugi był uruchamiany, gdy dźwignia hamulca była ustawiona w pozycji „Zwolnij”, aby zapewnić szybsza reakcja (taka sama funkcja jak duży wyrzutnik). Przełącznik w kabinie lokomotywy pozwalał maszyniście wybrać, który wyciąg będzie spełniał poszczególne funkcje.

Zawory zwalniające znajdują się na cylindrach hamulcowych; podczas obsługi, zwykle poprzez ręczne pociągnięcie linki w pobliżu cylindra, powietrze jest wpuszczane do górnej części cylindra hamulcowego w tym pojeździe. Jest to konieczne do zwolnienia hamulca w pojeździe, który został odłączony od pociągu i teraz wymaga przemieszczenia bez połączenia hamulca z inną lokomotywą, na przykład jeśli ma być manewrowany.

W Wielkiej Brytanii firmy kolejowe przed nacjonalizacją ustandaryzowały systemy działające w próżni 21 cali słupa rtęci (533 Torr ; 71 kPa ), z wyjątkiem kolei Great Western Railway , która wykorzystywała 25 inHg (635 Torr; 85 kPa). Próżnia bezwzględna wynosi około 30 inHg (762 Torr; 102 kPa), w zależności od warunków atmosferycznych.

Ta różnica w standardach może powodować problemy w dalekobieżnych usługach terenowych, gdy lokomotywa GWR została zastąpiona silnikiem innej firmy, ponieważ duży wyrzutnik nowego silnika czasami nie był w stanie całkowicie zwolnić hamulców pociągu. W takim przypadku zawory zwalniające w każdym pojeździe w pociągu musiałyby zostać zwolnione ręcznie, zanim hamulec został ponownie naładowany na 21 cali. Ten czasochłonny proces był często obserwowany na dużych stacjach GWR, takich jak Bristol Temple Meads .

Zapewnienie rurociągu pociągu biegnącego przez cały pociąg umożliwiło awaryjne uruchamianie automatycznego hamulca podciśnieniowego z dowolnego miejsca w pociągu. Każdy przedział strażnika miał zawór hamulcowy, a urządzenie komunikacji pasażerskiej (zwykle nazywane „przewodem komunikacyjnym” w terminologii świeckiej) również wpuszczało powietrze do rury pociągu na końcu tak wyposażonych wagonów.

Kiedy lokomotywa jest po raz pierwszy dołączana do pociągu lub gdy pojazd jest odłączany lub dodawany, przeprowadza się test ciągłości hamulca, aby upewnić się, że przewody hamulcowe są połączone na całej długości pociągu.

Ograniczenia

Postęp reprezentowany przez automatyczny hamulec próżniowy miał jednak pewne ograniczenia; głównymi z nich byli:

  • praktyczne ograniczenie osiągalnego stopnia podciśnienia oznacza, że ​​do wytworzenia niezbędnej siły na klockach hamulcowych wymagany jest bardzo duży tłok i cylinder hamulca; kiedy część brytyjskiej floty zwykłych wagonów była wyposażona w hamulce próżniowe w latach pięćdziesiątych XX wieku, fizyczne wymiary cylindra hamulcowego uniemożliwiały wagonom poruszanie się po niektórych prywatnych bocznicach, które miały ciasne prześwity;
  • z tego samego powodu w przypadku bardzo długiego pociągu do przewodu pociągu musi zostać wpuszczona znaczna ilość powietrza, aby wykonać pełne hamowanie, a znaczna objętość musi zostać wypuszczona, aby zwolnić hamulec (jeśli na przykład sygnał niebezpieczeństwo zostało nagle usunięte, a kierowca musi wznowić prędkość); podczas gdy powietrze przemieszcza się wzdłuż rury pociągu, tłoki hamulca na czele pociągu zareagowały na uruchomienie lub zwolnienie hamulca, ale te na ogonie zareagują znacznie później, prowadząc do niepożądanych sił wzdłużnych w pociągu. W skrajnych przypadkach prowadziło to do zerwania sprzęgów i podziału pociągu.
  • istnienie próżni w rurze pociągu może powodować zasysanie zanieczyszczeń. W pobliżu Ilford w latach pięćdziesiątych XX wieku miał miejsce wypadek z powodu niewystarczającej siły hamowania pociągu. W rurze pociągu odkryto zwiniętą gazetę, skutecznie izolującą tylną część pociągu od kontroli maszynisty. Blokada powinna była zostać wykryta, gdyby przed rozpoczęciem jazdy pociągu przeprowadzono odpowiednią próbę ciągłości hamulca.

Nowością wprowadzoną w latach pięćdziesiątych XX wieku był bezpośredni zawór dolotowy , montowany na każdym cylindrze hamulcowym. Zawory te reagowały na wzrost ciśnienia w przewodach pociągu po uruchomieniu hamulca i wpuszczały powietrze atmosferyczne bezpośrednio do dolnej części cylindra hamulcowego.

Amerykańska i kontynentalna praktyka europejska od dawna faworyzowała pneumatyczne układy hamulcowe , przy czym wiodącym wzorcem był zastrzeżony system Westinghouse . Ma to wiele zalet, w tym mniejsze cylindry hamulcowe (ponieważ można zastosować wyższe ciśnienie powietrza) i nieco bardziej responsywną siłę hamowania. Jednak system wymaga pompy powietrza. W silnikach parowych była to zwykle tłokowa sprężarka napędzana parą, która była dość nieporęczna, znacznie bardziej skomplikowana i wymagająca konserwacji niż eżektor próżniowy, który był zwarty i nie miał ruchomych części. Charakterystyczny kształt sprężarki i charakterystyczny dźwięk sapania po zwolnieniu hamulca (ponieważ rura pociągu musi być ponownie napełniona powietrzem) sprawiają, że lokomotywy parowe wyposażone w hamulec Westinghouse są niepowtarzalne. Inną wadą wcześniejszych pneumatycznych układów hamulcowych (choć później przezwyciężoną) była niemożność częściowego zwolnienia. Hamulec próżniowy można bardzo łatwo częściowo zwolnić, przywracając część (ale nie całość) próżni, bez konieczności całkowitego zwolnienia hamulców. Z drugiej strony oryginalne pneumatyczne układy hamulcowe na to nie pozwalały, a jedynym sposobem częściowego zwolnienia hamulca było całkowite zwolnienie go, a następnie ponowne zaciągnięcie do pożądanego ustawienia.

Następstwem tego było to, że standardowy podciśnieniowy układ hamulcowy, używany w latach 1860-1940, nie mógł łatwo utrzymać stałego poziomu zastosowania. Maszynista mógł usunąć powietrze z rury pociągu za pomocą eżektora (eżektorów) lub wpuścić powietrze za pomocą zaworu hamulcowego, ale nie było możliwości ustawienia hamulca na ustalony poziom podciśnienia między „zerem” (ciśnienie atmosferyczne) a maksymalnym podciśnieniem- możliwości generowania wyrzutnika (21-25inHg, patrz wyżej). Jedynym sposobem na to było staranne zrównoważenie ustawienia zaworu hamulcowego i małego wyrzutnika, co było trudne do osiągnięcia w praktyce, a nawet nie było możliwe w niektórych systemach, które łączyły oba w jednym sterowaniu. Oznaczało to, że hamowanie odbywało się poprzez serię kontrolowanych uruchomień i zwolnień – całkowicie wystarczających do bezpiecznego zatrzymania pociągu, ale wymagających ciągłego zarządzania w celu utrzymania prędkości na zboczu. Dla kontrastu, nawet najwcześniejsze pneumatyczne układy hamulcowe Westinghouse można było „docierać” - system utrzymywałby hamulce na stałym poziomie ustawionym przez kierowcę. Późniejsze podciśnieniowe układy hamulcowe zgodnie z wyposażeniem Kolei Brytyjskich oraz zespoły trakcyjne w latach pięćdziesiątych XX wieku wykorzystywały napędzane mechanicznie wydechy lub pompy próżniowe, które zawierały zawory regulacyjne umożliwiające maszyniście ustawienie pożądanego podciśnienia w rurze pociągu, które byłoby następnie utrzymywane przez system wpuszczany lub odprowadzane powietrze zgodnie z wymaganiami .

W Wielkiej Brytanii Great Eastern Railway , North Eastern Railway , London, Chatham and Dover Railway , London Brighton and South Coast Railway oraz Caledonian Railway przyjęły system sprężonego powietrza Westinghouse. Był również standardem w systemie kolejowym Isle of Wight. Doprowadziło to do problemów ze zgodnością w wymianie ruchu z innymi liniami. Możliwe było wykonanie przewodów przelotowych dla układu hamulcowego, który nie był montowany w żadnym konkretnym pojeździe, tak aby mógł on pracować w pociągu korzystającym z „innego” układu, umożliwiając poprzez kontrolę zamontowanych za nim pojazdów, ale bez własnej siły hamowania ; lub do montażu pojazdów z obydwoma układami hamulcowymi. The Wielkiej Czwórki utworzone w 1923 roku zdecydowały się przyjąć hamulec próżniowy jako nowy standard dla większości taboru, z tą samą próżnią roboczą 21 InHg z ciągłym wyjątkiem GWR (a wiele elektrycznych zespołów trakcyjnych wprowadzonych w tym okresie wykorzystywało wariacje na temat automatyczny hamulec pneumatyczny). Duża część odziedziczonych kolb z hamulcami pneumatycznymi została wycofana z eksploatacji lub przestawiona na działanie próżniowe przed wybuchem drugiej wojny światowej i utworzeniem Kolei Brytyjskich w 1948 roku nowym standardem stał się próżniowy układ hamulcowy 21 InHg. Jednak pojazdy parowe z hamulcami pneumatycznymi pozostawały w służbie na dawnych Great Eastern Railway od London Liverpool Street do końca pary na GE w 1962 roku.

Wytwarzanie próżni

Wyrzutniki

Sterowanie hamulcem kierowcy na połączonym sterowaniu i wyrzutniku. Dysze wyrzutnika pary, duże i małe, znajdują się pod sześciokątnymi mosiężnymi korkami po lewej stronie.

Hamulce próżniowe były początkowo preferowane w stosunku do hamulców pneumatycznych ze względu na łatwość wytwarzania próżni. Eżektor próżniowy był prostszym i bardziej niezawodnym urządzeniem w porównaniu z pompą tłokową.

Zwykle montowane są dwa eżektory, duży i mały. Duży wyrzutnik służy do „zdmuchiwania” hamulców poprzez wytwarzanie podciśnienia, a następnie jest wyłączany. Mały wyrzutnik pozostaje włączony w sposób ciągły, aby go utrzymać. Wyrzutnik Gresham & Craven „Dreadnought” był wyrzutnikiem kombinowanym, z dużymi i małymi wyrzutnikami w tym samym korpusie. Wytwarzana próżnia zależała od całkowitej liczby pojazdów w pociągu i sumy ich różnych drobnych wycieków. Zestaw zapasów przeznaczonych do konserwacji może utrudniać utrzymanie próżni, nawet wymagając sporadycznego używania dużego wyrzutnika podczas pracy. Powszechnie stosowany wyrzutnik Super-Dreadnought łączył duży wyrzutnik z dwoma małymi wyrzutnikami w jednym. W razie potrzeby dwie mniejsze dysze mogły wytwarzać większe podciśnienie, ale były bardziej wydajne w wykorzystaniu pary niż pojedyncza większa dysza.

Great Western Railway była znana ze swoich dziwactw, w tym ze stosowania wyższego podciśnienia hamulca niż inne linie. Aby utrzymać to bez nadmiernego zużycia pary w eżektorze, preferowano również użycie poprzeczką .

Wyciągi

Lokomotywy spalinowe zostały wprowadzone w czasie, gdy hamulce próżniowe były nadal szeroko rozpowszechnione. Eżektory nie są praktyczne, dlatego zamiast nich stosuje się pompy mechaniczne lub „wyciągi”. Są to małe rotacyjne pompy łopatkowe , podobne do niektórych typów pomp próżniowych . Korpus jest cylindrycznym metalowym odlewem z cylindrycznym wirnikiem w środku, ale dwie osie są przesunięte. Wirnik zawiera pewną liczbę przesuwnych łopatek, zwykle sześć. Podczas obracania wirnika łopatki są dociskane do ścianek cylindrycznego korpusu. Otwory wejściowe i wyjściowe na górze i na dole cylindra, gdzie wirnik znajduje się najdalej i najbliżej ściany, zapewniają efekt pompowania próżniowego. Łopatki są utrzymywane na cylindrze za pomocą wewnętrznego pierścienia krzywkowego lub sprężyn. Smarowane są przez dopływ oleju do odciągu. Ponieważ wyciąg jest smarowany olejem, powietrze wylotowe jest pełne kropelek oleju i przed odprowadzeniem do atmosfery przechodzi przez separator oleju. Prosty zawór zwrotny na wlocie zapobiega wyciekom wstecznym w przypadku zatrzymania wyciągu.

W porównaniu ze sprężarką hamulca pneumatycznego, wyciąg jest prostszym i bardziej niezawodnym urządzeniem. Nie ma zaworów, więc mniej ruchomych części. Nie ma kontroli ciśnienia, ponieważ pompowanie próżniowe jest samoograniczające. Wyciąg działa chłodniej, ponieważ sprężanie pompowanego powietrza jest niewielkie. Uszczelnienia pompy są prostsze dzięki niższemu ciśnieniu i nie ma pierścieni tłokowych, które groziłyby zakleszczaniem.

Wydechy są zwykle napędzane silnikiem i pracują w sposób ciągły. Jeśli w lokomotywie lub wagonie są dwa silniki, zwykle montuje się dwa wydechy. Są to tanie urządzenia, dodatkowa wydajność pompowania może pomóc w szybszym zwolnieniu hamulców, a ich redundancja zmniejsza ryzyko awarii powodującej awarię pociągu. W lokomotywach elektrycznych wyciągi są napędzane elektrycznie.

Niektóre z pierwszych autobusów i autokarów z silnikiem Diesla w latach 30. i 50. XX wieku również wykorzystywały wydechy napędzane silnikiem. Zaprojektowano je z podciśnieniowymi układami hamulcowymi lub hamulcami ze wspomaganiem , wzorując się na wcześniejszych modelach z silnikami benzynowymi . Ponieważ silniki benzynowe wytwarzają podciśnienie w kolektorze , można łatwo dodać układy podciśnieniowe. Silniki Diesla nie mają zwężki Venturiego w przepustnicy ani kolektorze, dlatego nie zapewniają użytecznego źródła podciśnienia. Ciężarówki, a później autobusy, zamiast tego używały hamulców pneumatycznych napędzanych sprężarką.

Podwójne hamulce

Pojazdy mogą być wyposażone w podwójne hamulce, podciśnieniowe i pneumatyczne, pod warunkiem, że jest miejsce na zamontowanie zduplikowanego wyposażenia. W podwójnie wyposażonym pojeździe byłby zarówno cylinder podciśnieniowy, jak i jeden lub więcej cylindrów hamulca pneumatycznego, wszystkie działające na tym samym zestawie olinowania w celu uruchomienia hamulców na kołach pojazdu. Niektóre autokary BR Mk1 zostały zbudowane z podwójnymi hamulcami (wszystkie miały próżnię w standardzie), a większość pozostałej floty była podwójnie montowana do lat 80. miało miejsce w latach 1970-1990.

W mniejszym pojeździe, takim jak tradycyjny czterokołowy wagon towarowy, znacznie łatwiej jest zamontować tylko jeden rodzaj hamulca z przewodem zapewniającym ciągłość drugiego. Załoga pociągu musi wziąć pod uwagę, że źle zamontowane wagony nie przyczyniają się do siły hamowania i odpowiednio dostosować niższe poziomy. Wiele wcześniejszych klas lokomotyw spalinowych używanych na kolei brytyjskich (i lokomotyw elektrycznych do klasy 86 włącznie) było wyposażonych w podwójne systemy, aby umożliwić pełne wykorzystanie taboru BR odziedziczonego po firmach prywatnych, które miały różne systemy w zależności od firmy zapas pochodził z.

Hamulce pneumatyczne wymagają kurka do uszczelnienia węża na końcach pociągu. Jeśli te kurki zostaną nieprawidłowo zamknięte, może wystąpić utrata siły hamowania, prowadząca do niebezpiecznej ucieczki. W przypadku hamulców próżniowych koniec węża można podłączyć do zatyczki, która uszczelnia wąż przez zasysanie. Zablokowanie przewodu elastycznego jest znacznie trudniejsze niż w przypadku hamulców pneumatycznych.

Systemy dwururowe

Hamulce próżniowe mogą działać w trybie dwururowym, aby przyspieszyć uruchamianie i zwalnianie. Dwururowe układy próżniowe były standardem w zespołach trakcyjnych British Rail Diesel Multiple Unit pierwszej generacji, które zastąpiły pociągi pasażerskie ciągnięte przez lokomotywy parowe na wielu odgałęzieniach i drugorzędnych liniach w latach sześćdziesiątych. Druga rura „wysokiej próżni” i związane z nią zbiorniki i zawory zostały wykorzystane jako środek do zwiększenia prędkości zwalniania hamulca. Wyciągi próżniowe w tych jednostkach były napędzane mechanicznie przez silnik; ponieważ normalnie silnik pracowałby na biegu jałowym tylko wtedy, gdy wymagane było zwolnienie hamulca, zwolnienie byłoby bardzo powolne, gdyby zastosowano konwencjonalny system jednorurowy. Ten problem nie występował w lokomotywach spalinowych BR, ponieważ ich wydechy były napędzane elektrycznie, dzięki czemu można było jeździć z dużą prędkością, aby zwolnić hamulec niezależnie od prędkości obrotowej silnika.

Współczesne zastosowanie hamulców próżniowych

Obecnie największymi operatorami pociągów wyposażonych w hamulce próżniowe są Koleje Indyjskie i Spoornet (Republika Południowej Afryki), jednak w użyciu są również pociągi z hamulcami pneumatycznymi i hamulcami podwójnymi. Koleje Południowoafrykańskie (Spoornet) obsługują ponad 1000 elektrycznych wagonów trakcyjnych, które są wyposażone w hamulce pneumatyczne. Układ elektro-próżniowy wykorzystuje 2-calową (51 mm) rurę pociągową i podstawowy automatyczny układ hamulcowy podciśnieniowy, z dodatkiem sterowanych elektrycznie zaworów uruchamiających i zwalniających w każdym pojeździe. Zawory aplikacyjne i spustowe znacznie zwiększają szybkość niszczenia i tworzenia podciśnienia w przewodach pociągu. To z kolei znacznie zwiększa szybkość uruchamiania i zwalniania hamulca. Skuteczność hamulców elektropróżniowych w EZT SAR jest równoważna z EZT z hamulcami elektropneumatycznymi w podobnym wieku.

Uważa się, że inne afrykańskie koleje nadal używają hamulca próżniowego. Innymi operatorami hamulców próżniowych są koleje wąskotorowe w Europie, z których największą jest Kolej Retycka .

Hamulce próżniowe zostały całkowicie zastąpione w systemie National Rail w Wielkiej Brytanii (przy czym „bańkowe wagony” British Rail Class 121 były ostatnimi głównymi pociągami wyposażonymi w hamulce próżniowe - zakończyły służbę w 2017 r.), Chociaż nadal są używane w większości koleje zabytkowe o standardowym rozstawie torów . Można je również znaleźć w coraz mniejszej liczbie zabytkowych pociągów specjalnych linii głównych.

Iarnród Éireann (krajowy operator kolejowy w Republice Irlandii) prowadził tabor British Railways Mark 2 z hamulcem próżniowym w pociągach pasażerskich do końca marca 2008 r. ). Wszystkie pociągi zabytkowe na głównej linii są wyposażone w hamulce próżniowe - cała obecna flota lokomotyw Iarnród Éireann jest wyposażona zarówno w hamulce pneumatyczne, jak i próżniowe.

Isle of Man Railway używa hamulców próżniowych montowanych we wszystkich wagonach i wagonach, podobnie jak Ffestiniog i Welsh Highland Railways . Większość innych brytyjskich linii wąskotorowych wykorzystuje hamulec pneumatyczny: dzieje się tak, ponieważ koleje te nie musiały montować ciągłego hamowania aż do ostatniej ćwierci XX wieku, kiedy to nie produkowano już próżniowego sprzętu hamulcowego i był on trudny do zdobycia.

Wysoki pułap

Hamulce próżniowe są mniej skuteczne na dużych wysokościach. Dzieje się tak, ponieważ zależą one od powstania różnicy ciśnień; ciśnienie atmosferyczne jest niższe na dużych wysokościach, więc maksymalna różnica jest również mniejsza.

Zobacz też

  • Brytyjska Komisja Transportu , Londyn (1957:142). Podręcznik dla maszynistów parowozów kolejowych .
  • Podręcznik trakcji z silnikiem wysokoprężnym dla mechaników . Koleje Brytyjskie. 1962.
  • Bell, A. Morton (1948). Lokomotywy . Tom. 1 (wyd. 6). Cnota.
  •   Hollingsworth, Brian (1979). Jak prowadzić lokomotywę parową . Astragal. ISBN 0-906525-03-9 .

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

  • Winchester, Clarence, wyd. (1936). „Automatyczny hamulec próżniowy”. Kolejowe cuda świata . s. 386–391. ilustrowany opis automatycznego hamulca próżniowego
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Vacuum_brake&oldid=1135900302 ”