安全停在高海拔地区 - 即使在严寒天气或斜坡上,真空也能制动火车

安全停在高海拔地区 - 即使在严寒天气或斜坡上,真空也能制动火车

在现代铁路交通中,压缩空气被用来助力刹车制动。但是,在低温下,这种技术则会显露出它的局限性。因此,在高山地区行驶的窄轨火车通常使用久经验证的真空制动系统。
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如果车辆的驱动装置停止工作,车辆将无法继续前行。这可能会令人懊恼,但通常并无危险。反过来说,如果制动器出现故障,所有的报警铃都要立刻响起,因为在某种程度上,制动器是任何车辆最重要的部件。对火车而言,尤其如此,因为火车上可能乘载着千百名乘客。

从手动制动器到现代制动技术

19世纪初,首批铁路上运行的每辆火车都要依靠手动刹车技术。随着时间的推移,中央驻车制动系统逐渐成熟,并被运用在整列火车上。当时,真空制动器比较常见,而如今压缩空气制动器则成为主流。

两种制动技术在原理上非常相似:轮轴上的制动活塞由制动缸驱动。制动缸通过牵引单元到火车末端的线路与控制单元相连。火车司机启动阀门即可启动刹车。对于压缩空气制动,超压被引入压缩机的制动管路,为制动过程提供能量。对于真空或吸气式制动器,阀门用于减少现有负压。它在前行途中使制动活塞脱离主轴。当阀门启动时,进入的大气压可以施加压力并启动制动。

真空制动的优点

压缩空气制动在设计上存在不足:在制动过程中需要压缩周围空气。在寒冷天气中,空气中的水分会凝结。这会导致压力下降,进而降低制动性能。如果在严寒天气,冷凝物会冻结并堵塞制动管路。

真空制动并不存在这种危险。为了使之有效地工作,在接通控制单元后,真空泵将在制动管路中形成真空。这可防止水分从外部进入制动系统。制动系统与大气压力之间约690毫巴的压差使制动器处于释放位置。当火车司机打开阀门时,就会触发刹车。当系统出现故障时,也会自动触发刹车。

这将确保操作的安全性,而且不仅仅适用于零度以下的工作条件。此外,真空制动系统还易于调节。即使快速连续的重复启动,此系统仍能保持充分的效能——这是在长下坡行驶和操纵时的重要优势。因此,真空制动系统至今仍在使用,例如许多窄轨和小型火车,用于机动操作或隧道建设的柴油机车,瑞士和奥地利的山地火车,以及南非和印度铁路网的火车。

制动长长的火车及其附属车辆是一项复杂的技术挑战。鉴于加速质量,必须考虑较长的制动距离。根据火车的长度,每个轮组需要5到25吨的制动力(相比之下,一辆客车平均每个轮组需要0.7吨的制动力)才能停止。轮组制动器(如压缩空气和真空制动器)最为重要,但仍然只是一个组件。发动机制动器将火车的电动机变成发电机,从而除制动效果之外,还产生电能。在紧急制动时,采用轨道制动器:制动蹄片下放到底盘下,通过集成的电磁铁将列车掣停在轨道上。

先进的制动技术被应用于涡流制动器中。制动效果基于轨道中的电磁散射。以非接触方式产生制动力,并在制动器和轨道头之间精准分配。但是这种制动取决于车速,因此该技术只是一种辅助方案。

另请谨记,当制动火车时,如果制动力不均匀,沿火车长度方向可能会发生压缩和应变。例如,压缩空气制动就可能会发生这种情况,因为压缩机的超压到达后部车厢时,可能会因为压缩空气管路太长而被延迟。然后制动力将累积在火车的已制动部位上。此外,如果火车的后部比前部刹车更早或更久,火车就会出现纵向断裂的危险。为了防止出现此种情况,列车上各个制动器的应用和释放时间可根据行进速度和所需的制动效果,借助转换装置进行调整。


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