Bezpieczne zatrzymywanie na dużych wysokościach - Próżnia hamuje pociągi nawet w niskiej temperaturze i na zboczach

Bezpieczne zatrzymywanie na dużych wysokościach - Próżnia hamuje pociągi nawet w niskiej temperaturze i na zboczach

W nowoczesnych pociągach do hamowania wykorzystywane jest sprężone powietrze. Jednak w niskich temperaturach skuteczność takiego rozwiązania jest ograniczona. Dlatego w pociągach wąskotorowych jeżdżących w górach na dużych wysokościach stosuje się sprawdzone próżniowe układy hamulcowe.
Vacuum-brakes-trains-1.jpg

Jeżeli napęd pojazdu przestanie działać, dalsza jazda jest niemożliwa. Może to być irytujące, ale zwykle nie zagraża bezpieczeństwu. Z drugiej strony, gdy dojdzie do awarii hamulców, natychmiast muszą uruchomić się systemy ostrzegania, ponieważ hamulce to w pewnym stopniu najważniejszy element każdego pojazdu. Jest to szczególnie istotne w pociągach przewożących setki pasażerów.

Od hamulców ręcznych do nowoczesnych układów hamulcowych

Na początku XIX wieku każdy wagon kolejowy był wyposażony w hamulec ręczny. Z czasem wprowadzono układy hamulcowe sterowane centralnie, działające na całej długości pociągu. Powszechnie stosowano wtedy hamulce próżniowe, natomiast dziś używane są głównie hamulce wykorzystujące sprężone powietrze.

Te dwa sposoby hamowania są w zasadzie bardzo podobne: tłoczki hamulcowe koła są uruchamiane przez siłowniki hamulca. Siłowniki są połączone z modułem sterowania przewodami prowadzącymi od jednostki trakcyjnej do końca pociągu. Maszynista uruchamia zawór, aby rozpocząć hamowanie. W przypadku hamulców na sprężone powietrze do przewodów doprowadzane jest nadciśnienie pochodzące ze sprężarki i zapewniające energię w procesie hamowania. W przypadku hamulców pneumatycznych wykorzystujących próżnię lub powietrze ssące zawór służy do obniżania istniejącego podciśnienia. Podczas jazdy utrzymuje tłoczki hamulcowe z dala od osi. Po uruchomieniu zaworu dochodzące ciśnienie atmosferyczne wywiera nacisk i umożliwia rozpoczęcie hamowania.

Zalety hamulców próżniowych

Hamulce pneumatyczne mają wadę wynikającą z ich konstrukcji: do procesu hamowania potrzebują sprężonego powietrza. W niskiej temperaturze otoczenia wilgoć zawarta w powietrzu może się skraplać. Prowadzi to do spadku ciśnienia, a tym samym do zmniejszenia skuteczności hamowania. Gdy temperatura otoczenia jest bardzo niska, skropliny mogą zamarznąć i zablokować przewody hamulcowe.

Takie niebezpieczeństwo nie występuje w przypadku hamulców próżniowych. Aby przygotować je do działania, po włączeniu modułu sterowania pompa próżniowa wytwarza podciśnienie w przewodach hamulcowych. Zapobiega to przedostawaniu się wilgoci z zewnątrz do układu hamulcowego. Różnica ciśnień między układem hamulcowym a ciśnieniem atmosferycznym, wynosząca około 690 milibarów, utrzymuje hamulce w położeniu zwolnionym. Hamowanie rozpoczyna się, gdy maszynista otworzy zawór. W przypadku awarii systemu następuje to automatycznie.

Zapewnia to bezpieczeństwo działania i to nie tylko w temperaturach poniżej zera. Ponadto próżniowe układy hamulcowe można łatwo regulować. Zachowują swoją pełną skuteczność nawet po wielokrotnym uruchomieniu w krótkich odstępach czasu – to ważna zaleta przy pracy na długich odcinkach zjazdowych i podczas manewrowania. Dlatego próżniowe układy hamulcowe są obecnie nadal stosowane, na przykład w wielu wąskotorowych i małych pociągach, lokomotywach spalinowych do manewrowania lub budowy tuneli, na górskich liniach w Szwajcarii i Austrii, a także w pociągach indyjskich sieci kolejowych oraz w RPA.

Hamowanie długiego potwora złożonego z lokomotywy i dołączonych do niej wagonów to duże wyzwanie techniczne. Z uwagi na rozpędzoną masę należy uwzględnić długą drogę hamowania. W zależności od długości pociągu trzeba zatrzymać od 5 do 25 ton na zestaw kół (dla porównania: dla samochodu osobowego wynosi to średnio 0,7 tony na zestaw kół). Hamulce zestawów kołowych, wykorzystujące sprężone powietrze lub próżnię, to bardzo ważny, ale nie jedyny element. Hamulec silnikowy zamienia silnik elektryczny lokomotywy w generator, a zatem oprócz efektu hamowania wytwarza energię elektryczną. Do hamowania awaryjnego używane są hamulce szynowe: pod podwoziem opuszczane są okładziny hamulcowe przyciągane do szyn przez wbudowane elektromagnesy.

Najbardziej zaawansowana technologia hamowania jest stosowana w hamulcach wykorzystujących prądy wirowe. Zasada ich działania opiera się na rozproszeniu elektromagnetycznym w szynach. Siła hamowania wytwarzana jest bezstykowo i precyzyjnie dozowana między hamulcem, a główką szyny. Jest to jednak zależne od prędkości, dlatego technologia ta jest stosowana tylko jako uzupełnienie.

Należy także pamiętać, że podczas hamowania, jeżeli siła hamowania jest nierówna, na całej długości pociągu mogą wystąpić ściskania i naprężenia. Dzieje się tak na przykład w przypadku hamulców na sprężone powietrze, ponieważ nadciśnienie ze sprężarki, z powodu dużej długości przewodu pneumatycznego, dociera do tylnych wagonów z opóźnieniem. Naciskają one wtedy na już hamowane części pociągu. Z drugiej strony, gdyby hamowanie tylnej części pociągu rozpoczęło się wcześniej lub trwało dłużej niż w przypadku części przedniej, istniałoby niebezpieczeństwo rozerwania pociągu. Aby tego uniknąć, czasy uruchamiania i zwalniania hamulców poszczególnych wagonów są dostosowywane do prędkości jazdy oraz wymaganej siły hamowania za pomocą urządzeń przełączających.


Subskrybuj biuletyn „World of Vacuum"!
Subskrybuj teraz, aby otrzymywać najnowsze ciekawe wiadomości z branży urządzeń próżniowych.

SUBSKRYBUJ