Najlepsze pytania
Chronologia
Czat
Perspektywa
Hamulec zespolony
samoczynny hamulec pneumatyczny używany w taborze kolejowym Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Remove ads
Hamulec zespolony (hamulec pociągowy, hamulec główny, PN[1][2])[3] – hamulec w pociągu, który działa jednocześnie we wszystkich pojazdach pociągu[3][4], a sterowany jest z jednego miejsca[4]. Współcześnie stosowanym rozwiązaniem jest zespolony hamulec pneumatyczny wynaleziony w 1869 przez George’a Westinghouse’a[4], opatentowany w USA.



Remove ads
Na Europejskiej sieci kolejowej
Podsumowanie
Perspektywa
Zawory rozrządcze i systemy hamulca aktualnie eksploatowane na lokomotywach i wagonach sieci kolejowej wspólnoty europejskiej są wzajemnie kompatybilne[6].
Zasada działania
Zasadniczymi częściami hamulca zespolonego są: sprężarka, zbiorniki powietrza (główny i pomocnicze), przewód główny, zawór sterujący i zawory rozrządcze oraz układ wykonawczy (siłowy) hamulca (tarczowy lub klockowy). Sprężarka zasila zbiornik główny powietrza, w którym panuje ciśnienie 0,7–1 MPa, z niego przez zawór sterujący zasilany jest przewód główny ciśnieniem 0,5 MPa[7][8]. Przewód główny biegnie przez całą długość pociągu, w każdym wagonie łącząc się poprzez zawór rozrządczy ze zbiornikiem pomocniczym będącym rezerwuarem powietrza dla siłowników hamulca wagonu. Podczas jazdy ciśnienie w zbiorniku utrzymuje elementy cierne hamulca w odpowiedniej odległości od kół. Podczas hamowania służbowego, ciśnienie w przewodzie głównym jest obniżane o 0,05 do 0,15 MPa[7][8] – wówczas – kiedy ciśnienie w zbiorniku pomocniczym przewyższa ciśnienie przewodu głównego - zawór rozrządczy łączy zbiornik pomocniczy z siłownikiem hamulca, który dociska klocek hamulcowy do koła. Przy hamowaniu nagłym (awaryjnym) ciśnienie jest szybko obniżane aż do ciśnienia atmosferycznego[8], co wzmacnia siłę hamowania. Odblokowanie hamulca następuje po ponownym podwyższeniu ciśnienia w przewodzie głównym do 0,5 MPa, zbiorniki pomocnicze łączą się wówczas ponownie z przewodem głównym i następuje uzupełnienie zużytego na hamowanie powietrza w tych zbiornikach, zaś siłowniki hamulca odciągają klocki hamulcowe od koła. Takie działanie hamulca – inicjowanie hamowania poprzez obniżenie, a nie podwyższenie ciśnienia w przewodzie głównym – sprawia, że hamulec zespolony jest samoczynny - w razie rozszczelnienia instalacji, np. przy rozerwaniu pociągu następuje samoczynne hamowanie[8], umożliwia też prostą realizację hamulca bezpieczeństwa - jest to po prostu zawór, łączący przewód główny z atmosferą.
Wagony i lokomotywy
Podstawa prawna i normy
Wymagania co do systemów hamulca na klasycznych składach złożonych z lokomotyw i wagonów określają wymogi interoperacyjności w TSI LOC&PAS[6]. Wymogi TSI narzucają spełnienie normy "Hamowanie — typ układu hamulcowego, układ hamulcowy UIC" EN 14198:2004[6], która to odwołuje się do normy karty UIC nr 540[9].
W przepisach krajowych w Polsce odpowiednikiem wymogów hamulca w TSI jest punkt 45 w podsystemie "TABOR" na tzw. "Liście Prezesa Urzędu Transportu Kolejowego", w którym to wymaga się spełnienia norm wynikających z kart UIC nr 543 "Hamulec – Przepisy dotyczące wyposażenia wagonów" i 544-1 "Hamulec - Hamowność"[9].
Systemy hamulca
W ramach normy karty UIC 540 (wersja na dzień 24.07.2023) akceptuje się stosowanie systemów hamulca i zaworów rozrządczych z podziałem na grupy[10]

Akceptowalne w ruchu międzynarodowym dla nowych pojazdów od 1 stycznia 2004 (załącznik A1 do UIC 540)
- Oerlikon "O": ESG 121, ESG 121-1, ESH 100/200
- SAB-WABCO "SW": SW 4, SW 4C, DE4/3, GF4 SS1, GF4 SS2, GF6 SS1, GF6 SS2
- SAB-WABCO "Ch": C3WR
- SAB-WABCO "WU": WU-C
- Knorr "KE": KE0dv, KE1dv, KE2dv, KERdv, KEf
- Knorr "KE-483": KE0dv-483, KE1d-483, KE2d-483
- Knorr "KB": KKL II
- Dako "DK": CV1nD
- MZT HEPOS "MH": MH3f / HBG310 / 100 i podobne
- Bumar-Fablok "FL": MBF-01A, MBF-01B, MBF-02
- Faiveley Transport "SW": SW4S/3, FT SS1 / FT SS2
- Keschwari Electronic Systems "KES": EDS 300
Dla pojazdów przebudowywanych wyróżnia się inne systemy i zawory wymienione w tabeli A2[10].
Akceptowalne w ruchu międzynarodowym przed 1 stycznia 1982 (załącznik B do UIC 540)

Historycznie rozróżniamy systemu hamulca stworzone w latach nawet 1927-1932, takie jak[10]:
- Knorrr "K"
- Westinghouse "W", 1927
- Knorr "Kk", 1927
- Kunze-Knorr "Kk"
- Drolshammer "Dr", 1928
- Bozic "Bo", 1928
- Hildebrand-Knorr "Hik", 1932
- Oerlikon Est3 "O", 1950
- Knorr KE "KE", 1954
- DAKO "DK", 1955

Niektóre wymogi wyposażenia wagonów (karta UIC 543)


- Wagony wyposaża się co najmniej w akceptowany międzynarodowo system hamulca, przewód główny, odluźniacz i przestawnik trybu hamulca G/P (Towarowy/Osobowy)[13]
- Wagony pasażerskie wyposaża się w przewód zasilający[13]
- Sprzęgi i zawory przewodów głównych i zasilających maluje się w odpowiednie kolory[13]
- Narzuca się normy związane z jednakowym dla różnych systemów ciśnieniem w cylindrach hamulca i procentem masy hamującej[13]
- Narzuca się normy związane z maksymalnym i minimalnym czasem luzowania i napełniania powietrzem cylindrów hamulcowych odpowiednio dla trybów hamulca G i P (Towarowy/Osobowy)[13]
- W niektórych przypadkach wymaga się specjalnych systemów ważących i przeciwpoślizgowych zmieniających działanie hamulca[13]
- Układ hamulca wagonu musi mieć możliwość odłączenia od sterowania z przewodu głównego w ten sposób, że hamulec pozostaje nieaktywny, a przewód główny pozostaje przelotowy przez wagon, i umożliwia sterowanie dalszymi wagonami[13]
- Układ mechaniczny hamulca pneumatycznego musi samoczynnie kasować luz związany ze ścieraniem się hamulców[13]
- Ogranicza się maksymalną długość i pojemność przewodu głównego w wagonie dla jednego zaworu rozrządczego[13]
- Okładziny cierne hamulca tarczowego i klocki hamulcowe muszą spełniać międzynarodowe normy UIC 541-3 i 541-4[13]
Remove ads
Hamowanie nagłe
Podsumowanie
Perspektywa
Hamowanie nagłe, nazywane również hamulcem/hamowaniem szybkim, awaryjnym, bezpieczeństwa, albo też: nagłe[14] - jest to szczególny rodzaj hamowania[3] który cechuje się szybkim działaniem i maksymalną siłą hamowania[7][15][8]. Hamowanie nagłe wykonuje się przez szybkie i znaczne upuszczenie powietrza z przewodu głównego[7][8]. Inny, szybszy i mocniejszy przebieg hamowania pociągu przy użyciu hamowania nagłego możliwy jest między innymi dzięki zastosowaniu przyśpieszaczy fali hamowania (przyśpieszacza)[16][12][17] lub (w USA) urządzeń End of train device (ETD)[18][19].
Do wdrożenia hamowania nagłego zobowiązani są w Polsce pracownicy drużyny pociągowej (maszynista, kierownik pociągu) w razie zauważenia zagrożenia bezpieczeństwa w ruchu kolejowym któremu można zapobiec poprzez zatrzymanie pociągu[20][21].
Maszynista widząc na torze przeszkodę uruchamia hamowanie nagłe i w celu ochrony własnego życia bardzo często opuszcza kabinę. Nic więcej zrobić nie może.
Maciej Górowski, "Hamulce w pojazdach szynowych. Podstawowa charakterystyka, budowa i eksploatacja". Paragraf na Drodze 2:17-49.
Aktywacja przez maszynistę
W celu wywołania hamowania nagłego należy przestawić zawór główny maszynisty (kran, zadajnik/nastawnik hamulca)[22] w pozycję odpowiednią dla hamowania nagłego[5][8]. W razie braku reakcji maszynista dysponuje w kabinie co najmniej jednym innym urządzeniem wywołującym hamowanie nagłe (np. klapa Ackermanna)[23].
Wymuszone przez system

Aktywacja hamulca nagłego może nastąpić drogą elektryczną lub pneumatyczną poprzez otwarcie odpowiedniego zaworu hamowania nagłego w pojeździe kolejowym. Elektryczny lub inny sygnał może zostać wysłany poprzez urządzenia alarmu pasażerskiego (PAS)[24], urządzeń zabezpieczenia ruchu pociągów (ABP)[8]: urządzeń czujności[25] (SHP[8][26], czuwak[8], SIFA[25]), RADIO-STOP[27], urządzeń sterowania ruchem pociągów takich jak ERTMS/ETCS[28][29].
Wymuszone przez pasażera lub personel pociągu
W pociągach pasażerskich stosuje się hamulce bezpieczeństwa dwóch typów:
Hamulec bezpieczeństwa starego typu
Które za pomocą prostych mechanicznych zaworów pneumatycznych (kurków[30], klap Ackermana, lub też prostych elektrozaworów) powodują natychmiastowe opróżnienie przewodu głównego i niemożliwe do zatrzymania hamowanie nagłe[12].

Hamulec bezpieczeństwa nowego typu z funkcją mostkowania
Hamulec bezpieczeństwa zgodny z jednym z rozwiązań technicznych eksploatowanych w Europie: System Alarmu Pasażera (PAS), UIC 541-6 NBA lub UIC 541-5 EBO/NBÜ[24] – gdzie poprzez układy elektroniczne możliwe jest wstrzymanie na pewien czas wdrożenia hamowania, a dzięki temu możliwa kontrola maszynisty nad miejscem zatrzymania[31].[24]
Remove ads
Sytuacje szczególne
Podsumowanie
Perspektywa
Wyczerpanie hamulca
Niebezpieczne zjawisko polegające na słabej sile hamowania, lub jej braku. Polega ono na wyczerpaniu się powietrza do hamowania w zbiornikach wagonu. Częste hamowanie i luzowanie w krótkim czasie mogłoby powodować napełniania i opróżniania cylindrów hamulcowych zużywając powietrze ze zbiorników pomocniczych wagonu szybciej, niż są one w stanie przyjąć powietrze z przewodu głównego. Obecnie eksploatowane hamulce, ze względu na stosowane rozwiązania techniczne, uważa się za niewyczerpane[12][4].
Przeładowanie hamulca
Systuacja pożądana (w celu wyrównania ciśniena pozycji "jazda") lub niepożądana[potrzebny przypis], w której to wzrost ciśnienia powyżej normalnego ciśnienia jazdy (normalnie 5 bar) w przewodzie głównym przez dłuższy czas prowadzi do wzrostu ciśnienia w zbiornikach sterujących zaworów rozrządczych, a tym samym - do przeładowania hamulca[12].
W tej sytuacji nagły powrót ciśnienia do 5 bar może prowadzić do zahamowania, lub niepełnego wyluzowania (nieodhamowania) po zadanym hamowaniu. Sytuacja ta występuje szczególnie podczas zmiany lokomotywy prowadzącej lub kabiny sterującej[12], gdy kolejny z kranów/zadajników hamulca jesst wysterowany na wyższe ciśnienie "jazdy" (normalnie 5 bar).
Przeładowanie hamulca, to znaczy zbyt wysokie ciśnienie w zbiornikach pomocnicznych, likwiduje się za pomocą odluźniaczy lub asymilacji[12].

Asymilacja
Proces wyrównywania ciśnienia pracy przy pozycji "jazda/odhamowanie" zaworów rozrządczych, w którym to następuje przeładowanie przewodu głównego do najwyższego dopuszczalnego ciśnienia dla pozycji "jazda", do 5,5 bara, a następnie powolne upuszczanie powietrza, wolniej niż granica nieczułości zaworów rozrządczych, prowadzi do wyrównania ciśnienia "jazdy" w zbiornikach sterujących do poziomu 5,0 bar[12],
Rozerwanie pociągu
Urwanie sprzęgu prowadzi do rozerwania pociągu. W sytuacji w której skład podzielił się na części następuje również odpięcie lub rozerwanie gumowych sprzęgów hamulcowych przewodu głównego. W tej sytuacji luźno zwisające główki sprzęgu hamulcowego łączą przewód główny z atmosferą doprowadzając do hamowania nagłego. Doprowadza to do samoistnego zatrzymania wszystkich jadących części pociągu[8][12][4].
Rozerwanie pociągu może zdarzyć się z powodu nieprawidłowej techniki jazdy maszynisty, np. jeżeli maszynista długiego pociągu towarowego nie weźmie pod uwagę, że przód pociągu odhamowuje dużo szybciej niż koniec, i zacznie rozpędzać się, to mogą powstać naprężenia przekraczające wytrzymałość sprzęgów[32].
Remove ads
Elementy układu hamulca zespolonego
Podsumowanie
Perspektywa
Zawór rozrządczy


Głównym elementem sterującym w układzie hamulcowym wagonu jest zawór rozrządczy. Podstawową funkcją zaworu jest sterowanie ciśnieniem w cylindrach hamulcowych zgodnie z sygnałami odbieranymi z przewodu głównego[33][12].
Zawory rozrządcze powinny spełniać następujące wyzwania[33]:
- Niezawodność
- Niewyczerpalność, to znaczy posiadanie stałego zapasu powietrza potrzebnego do hamowania[33][12][4]
- Odporność na zakłócenia, jednoczeście wysoka czułość na odbierane sygnały i stała powtarzalność działania
- Odporność na pracę w trudnych warunkach atmosferycznych, wilgoć, rdzę, starzenie się elementów, zanieczyszczenie powietrza
Początkowo zawory były budowane jako proste przełączniki trójdrożne napędzane siłą różnicy ciśnień w układach pneumatycznych[potrzebny przypis]. Dziś zawory rozrządcze to skomplikowane układy[33], często modułowe[34][35], składające się z wielu elementów mechanicznych, pneumatycznych i elektrycznych, realizujących inne funkcje i cele[33].
Głównym elementem zaworu rozrządczego jest tzw. "główny przyrząd rozrządczy", który reaguje na zmiany ciśnienia w przewodzie głównym, i wysyła sygnały hamowania lub luzowania do elementów wykonawczych hamulca[33] (dzisiaj jest to realizowane przez przekładniki ciśnienia[36]). Oprócz tego przy zaworach rozrządczych montuje się:
- Przestawnik G/P (Towarowy/Osobowy) - umożliwiający zmianę szybkości hamowania i luzowania cylindrów hamulcowych[33]
- Przyśpieszacz hamowania – przyśpieszający sygnał hamowania w przewodzie głównym[33][17][12]
- Elementy napełnienia i regulacji ciśnienia zbiorników pomocniczych[33]
- Zawór wstępnego ciśnienia[33] – powodujący szybkie rozpoczęcie hamowania, i "usztywnienie" układu hamulcowego[potrzebny przypis]
- Przekładnik ciśnienia – wysterowujący ciśnienie na cylindrze hamulcowym[36][33] bez względu na jego wielkość[33]
- Odluźniacz – do doraźnego odhamowania i likwidacji przeładowania zbiorników sterujących[12][33]
- Zawór odcinający – wyłączający zawór i hamulec z działania[12]
Zawór główny maszynisty, zadajnik hamulca, kran hamulca
Zadajnik hamulca zespolonego, nazywany również zaworem głównym lub kranem, zaopatruje skład pociągu w powietrze, oraz wysyła sygnały sterujące hamowaniem[12]. W starszym taborze (np. EU07 - Oerlikon FV4a[5]) kran maszynisty bezpośrednio zasila i steruje powietrzem w przewodzie głównym. W nowszym taborze regulacja ciśnienia w przewodzie głównym odbywa się pośrednio przez zawory elektropneumatyczne[12] i przekładniki ciśnienia[36].
- Kran hamulca Knorr H14K1
- Kran hamulca Knorr D2
- Elektroniczny zadajnik hamulca DAKO BSE
- Zadajnik hamulca stosowany na zmodernizowanych EN57
Przewody pneumatyczne

Przewód główny
Przewód główny (PG, BP)[12] nazywany również przewodem hamulcowym – jest elementem przekazującym pneumatyczne sygnały hamowania i luzowania poprzez zmianę ciśnienia wzdłuż całego pociągu (wszystkich pojazdów połączonych przewodem głównym)[37][12]. Główki i zawory sprzęgów przewodu głównego są malowane na kolor czerwony[12].
Przewód zasilający
Przewód zasilający (PZ, MRP)[12] - jest elementem zasilającym cały pociąg w sprężone powietrze. Poza zasilaniem innych urządzeń jego ważną funkcją jest przyśpieszanie uzupełnienia powietrza w układzie hamulcowym wagonu. Zapobiega to zjawisku wyczerpania hamulca. Główki i zawory sprzęgów przewodu zasilającego malowane są na kolor żółty[12].
Zawory nagłego hamowania
Kurek nagłego hamowania
Wagony wyposażano w kurek nagłego hamowania - zawór trójdrożny połączony z przewodem głównym. Kurek ten w położeniu zasadniczym jest zamknięty. W przypadku wystąpienia niebezpieczeństwa lub potrzeby zatrzymania pociągu pasażer, lub drużyna pociągowa, ciągnąc za rączkę kurka, albo cięgło prowadzące do kurka, łączy przewód główny z atmosferą. Z przewodu głównego ucieka szybko całe powietrze powodując hamowanie nagłe[30].
- Kurek hamowania nagłego z widocznym ujściem powietrza do atmosfery
- Kurek hamowania nagłego w metrze rosyjskim
- Kurek hamowania nagłego z informacją o karze za nieuprawnione użycie
Klapa Ackermanna
Jest to prosty zawór powietrzny zamontowany na przewodzie głównym. W stanie normalnym zamknięty, jednorazowe pociągnięcie za rączkę (ręcznie lub za pomocą cięgieł) powoduje stałe i pełne otwarcie całego przekroju zaworu. Połączenie przewodu głównego z atmosferą powoduje szybki i całkowity spadek powietrza, a w konsekwencji: hamowanie nagłe[12]. Stosowana jako hamulec bezpieczeństwa[31] lub w razie usterki zaworu głównego maszynisty[23] w starszych pojazdach.
- Klapa Ackermanna wraz z cięgłem - linką stalową
- Rączka uruchamiająca klapę Ackermanna przez układ cięgieł
- Rączka uruchamiająca wraz z układem cięgieł
- Czerwona klapa Ackermanna widoczna pod pulpitem maszynisty lokomotywy EP07
Elektryczne
W nowoczesnych pojazdach sterowniki mikroprocesorowe sterują pracą przewodu głównego[4]. Sterownik pojazdu zbiera dane od systemów zamontowanych na pojeździe, w szczególności odbiera żądanie hamowania nagłego od urządzeń pokładowych i realizuje je poprzez elektrozawory hamowania nagłego na odpowiednich tablicach hamulcowych[38][4][12]. W systemie SHP i czuwaka (CA) brak reakcji maszynisty powoduje przerwanie zasilania elektrozaworów SHP/CA i wypuszczenie powietrza z przewodu głównego (nagłe)[12].
Remove ads
Hamulec bezpieczeństwa z funkcją mostkowania
Podsumowanie
Perspektywa


Alarm dla pasażerów[39], System Alarmu Pasażera (PAS, Passenger Alarm System, EN 16334)[24], NBA (UIC 541-6)[24][40], EBO/NBÜ (UIC 541-5)[24][41] - to rodzaj rozwijanych od 1997 r. rozwiązań technicznych hamulców bezpieczeństwa, w których pasażer wysyła do maszynisty żądanie wdrożenia hamulca, a maszyniście umożliwiono zignorowanie przez pewien czas żądania poprzez załączenie mostkowania hamulca[24]. Ma to na celu zapobiegnięcie zatrzymania pociągu w miejscu niedozwolonym, z utrudnioną ewakuacją, takim jak: tunel, most, wiadukt[31][24]. Celem rozwoju systemów jest ograniczenie wpływu pasażera na bieg pociągu[24].
Założenia Systemu Alarm Pasażera (PAS) zgodnego z normą EN 16334 są następujące[24]:
- W sytuacji zagrożenia pasażer ma umożliwione wysłanie alarmu - żądania wdrożenia hamulca.
- Maszynista ma określony czas na reakcję, może wstrzymać hamowanie kontrolując dzięki temu miejsce zatrzymania pociągu.
- Gdy pociąg rusza z peronu - hamowanie jest wdrażane natychmiastowo.
Urządzenia wchodzące w skład systemu[24]:
- Interfejs pasażera PAI (Passenger Alarm Interface), składający się z:
- Urządzenie PAD – odpowiednio oznaczona rękojeść służąca do wysłania alarmu
- Interkom / Interfejs CFA (Call for Aid) - umożliwiający rozmowę z obsługą pociągu niezależnie czy został wysłany alarm poprzez urządzenie PAD
- Moduł kabinowy PAS – urządzenie sterujące pracą systemu, posiada interfejs komunikacyjny umożliwiający komunikację z nadawcą alarmu/sygnału CFA, przycisk reakcji (mostkowania), sygnał audiowizualny otrzymania alarmu, może wywołać hamowanie nagłe poprzez powiązanie z pojazdem trakcyjnym.
Instalacja systemu różni się w zależności od przyjętych założeń. System można zbudować na zasadzie przerywania pętli bezpieczeństwa lub doraźnym mostkowaniu zaworów nagłego hamowania[24].
Remove ads
Hamulec elektropneumatyczny
Podsumowanie
Perspektywa

Hamulec elektropneumatyczny (EP[1][2]) to hamulec działający na sprężone powietrze uruchamiany (sterowany) przez sygnały elektryczne[42].

Tabor kolejowy prawie zawsze posiada niesamoczynne układy hamulca EP[42], które są niezdolne do samodzielnego zahamowania wszystkich pojazdów pociągu w przypadku przerwania ciągłości przewodu sterującego (rozerwania pociągu)[43]. W tej sytuacji podstawowym hamulcem, to znaczy takim, który musi być zawsze sprawny[12], jest zespolony samoczynny hamulec pneumatyczny[12][42] (nazywany dalej PN). Jednakże hamulce EP projektowane są jako układy ściśle współdziałające z hamulcem PN.[42] Tworzą one podwójne układy, w których w normalnych warunkach do hamowania używany jest hamulec EP, a hamulec PN stanowi rezerwę zwiększającą bezpieczeństwo gdy hamowanie EP zawiedzie[42]. Obydwa układy mogą być uruchamiane jednym zaworem maszynisty (kranem, zadajnikiem), a praca obydwu układów ze względów bezpieczeństwa jest tak daleko sprzężona, że uszkodzenie hamulca EP w trakcie hamowania często powoduje automatyczne uruchomienie hamulca PN[42].
- niesamoczynny – elektryczne sygnały sterujące oddziałują bezpośrednio na zawory rozrządcze, bez obniżania ciśnienia w przewodzie głównym, przy zachowanej możliwości hamowania czysto pneumatycznego. Na PKP jest stosowany w elektrycznych zespołach trakcyjnych.
- samoczynny – elektryczne sygnały sterujące oddziałują na dodatkowe elektrozawory, które powodują zmiany ciśnienia w przewodzie głównym i dalsze działanie hamulca jak przy hamowaniu pneumatycznym. Wspomaga to działanie zaworu maszynisty poprzez przyspieszenie zmian ciśnienia w przewodzie głównym oraz wyrównanie profilu ciśnienia wzdłuż długości pociągu. Na PKP jest zamontowany w części wagonów standardu Z.
Remove ads
Przypisy
Bibliografia
Linki zewnętrzne
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads
