Каталог статей /

Поезд :: Оборудование поездов

Поезд · Определение понятия · История поездов · Проектирование и расчёт поездов · Формирование поездов · Организация движения поездов · Разновидности поездов · Оборудование поездов · Поезда в культуре и искусстве · Рекорды среди поездов · Аварии и крушения поездов · Галерея · Примечания · Литература · Близкие статьи ·


Тормоза

Подробнее: Железнодорожный тормоз

Тормозная колодка   паровоза
Тормозная колодка паровоза

В настоящее время на поездах применят самые различные типы тормозов: пневматические и электрические, автоматические и неавтоматические, грузовые и пассажирские, нежёсткие и полужёсткие и т. д.

Самыми распространёнными являются пневматические тормоза, которые приводятся в действие сжатым воздухом. Первый пневматический тормоз был предложен в 1869 году Вестингаузом и с тех пор постоянно совершенствовался. Тормоз Вестингауза имеет только два режима — торможение и отпуск, сегодня он ещё используется в поездах метрополитена. В отличие от него, современные пневматические тормоза дают возможность ещё и регулировать тормозную силу, меняя давление воздуха в тормозных цилиндрах. Машинист управляет тормозами с помощью специального устройства — крана машиниста. С его помощью машинист может добавлять воздух в тормозные цилиндры (служебное торможение) для получения определённой тормозной силы, поддерживать там это давление (перекрыша) и выпускать воздух (отпуск) для отпуска тормозов или некоторого снижения тормозной силы. В тормозные цилиндры воздух поступает из запасных резервуаров, находящихся на каждой единице подвижного состава (вагон, локомотив, дрезина и т. д.). В свою очередь в запасные резервуары воздух поступает из тормозной магистрали, протянутой вдоль всего состава, которую питает воздушный компрессор. Давление в тормозной магистрали зависит от типа поезда, так для пассажирского поезда оно составляет 4,5—5,2 кг/см. Управляет воздушными потоками устройство под названием воздухораспределитель, которое также находится на каждой единице подвижного состава. В случае повреждения тормозной магистрали (в том числе при разрыве поезда) и выходе воздуха из неё в атмосферу, воздухораспределитель напрямую соединяет запасной резервуар с тормозным цилиндром. В этом случае происходит экстренное торможение — воздух поступает в цилиндры под максимальным давлением, благодаря чему реализуется максимальная тормозная сила. Экстренное торможение можно вызвать и принудительно — открытием стоп-крана, либо постановкой ручки крана машиниста в соответствующее положение — в этом случае тормозная магистраль также напрямую соединяется с атмосферой.

Основной недостаток пневматического тормоза заключается в том, что скорость распространения воздушной волны, а следовательно и срабатывания тормозов по составу, равна скорости звука (331 м/с). Неодновременность срабатывания тормозов может привести к продольным толчкам, что в пассажирских поездах приводит к дискомфорту пассажиров, а в длинных грузовых — к разрыву поезда. Поэтому на пассажирских, и, кроме этого, грузовых длинносоставных поездах используют электропневматические тормоза. В этом случае параллельно тормозной магистрали идёт электрический провод, по которому и передаются сигналы на воздухораспределители (последний при том называется электровоздухораспределителем, из-за наличия в конструкции электрической части). Преимущество такого типа тормоза заключается в практически одновременном срабатывании тормозов по всей длине состава, что также даёт возможность сократить тормозной путь.

Кроме тормоза Вестингауза используется тормозная система Матросова. В бывшем СССР на поездах, на грузовых автомобилях и на некоторых типах автобусов. Особенность этой системы в том, что торможение производится при падении давления в тормозной системе. Имеется два вида тормозных систем Матросова: с торможением пружиной, и с торможением воздушным клапаном. В отличие от системы Вестингауза заключается в том, что движение при отсутствии давления в тормозной системе нельзя.

Тележка трамвая. Между колёсами виден башмак магниторельсового тормоза
Тележка трамвая. Между колёсами виден башмак магниторельсового тормоза

В случае применения тяговых электрических двигателей (ТЭД), кроме пневматических тормозов используют и электрические, которые преобразуют механическую энергию поезда в электрическую. В этом случае используют обратимость электродвигателя, то есть его возможность работы генератором. Полученная электроэнергия либо преобразуется в тепловую в реостатах (реостатное торможение), либо возвращается в контактную сеть (рекуперативное торможение), также возможно их сочетание (рекуперативно-реостатное торможение). Электрическими тормозами оборудовано большая часть электроподвижного состава (трамвай, метрополитен, электровозы, электропоезда), и, кроме этого, многие тепловозы.

Также существует магниторельсовый тормоз. Он состоит из двух (реже — четырёх) башмаков, каждый из которых подвешен между колёсами и по конструкции представляет собой электромагнит. При торможении башмаки опускаются на рельсы, а на их катушки подаётся электрический ток. Возникшая магнитная сила прижимает башмаки к рельсам, тем самым увеличивая тормозную силу, тормозной путь при том сокращается на 30—35 %. Применяется этот тормоз на трамваях, высокоскоростных поездах и тяговых агрегатах. Их основное преимущество — компактность, что даёт возможность вместе с ними использовать дисковые тормоза, которые занимают относительно большой объём от подвагонного пространства.

Приборы контроля и безопасности

В кабине  электропоезда   ЭР2  (до № 1027). Установлен механический скоростемер, также можно увидеть локомотивный светофор
В кабине электропоезда ЭР2 (до № 1027). Установлен механический скоростемер, также можно увидеть локомотивный светофор

Подробнее: Локомотивные устройства безопасности, Автоматическая локомотивная сигнализация, Автостоп (железная дорога)

Для повышения безопасности поезда оборудуют различными приборами и устройствами, большая часть из которых размещены в кабине машиниста. Для контроля за сигналами светофоров поезд оборудуется АЛС — автоматической локомотивной сигнализацией. Она считывает с пути специальные сигналы, поступающие от находящегося впереди светофора, расшифровывает их и на мини-светофоре (локомотивный светофор), находящегося в кабине, дублирует сигналы впереди стоящего светофора. Для проверки бдительности машиниста служит так называемая рукоятка бдительности (РБ, конструктивно она выполнена в виде кнопки, либо педали). При смене показания на локомотивном светофоре, а также в случае, если машинист длительное время не менял положения органов управления тягой и тормозами, раздаётся звуковой сигнал, который довольно часто дублируется световым (в ряде случаев световой сигнал загорается перед звуковым). Услышав звуковой сигнал (либо увидев световой), машинист должен сразу же нажать на РБ, в противном случае, по истечении некоторого времени (5—10 с), автоматически будет применено экстренное торможение. Периодическая проверка бдительности также осуществляется при подъезде поезда к светофору с запрещающим показанием . Зачастую для контроля за бдительностью машиниста используют датчики, которые измеряют его физиологические данные (пульс, давление, наклон головы).

В  кабине   электропоезда   ЭР2  (с № 1028). В дальнем углу виден  КЛУБ-У , выше которого расположен экран САВПЭ. В красный цвет окрашен  кран машиниста .
В кабине электропоезда ЭР2 (с № 1028). В дальнем углу виден КЛУБ-У, выше которого расположен экран САВПЭ. В красный цвет окрашен кран машиниста.

Для контроля за скоростью в кабине установлен механический скоростемер. АЛС и скоростемер постоянно взаимодействуют друг с другом. Так в случае проезда светофора с красным огнём со скоростью выше 20 км/ч сработает экстренное торможение. Помимо этого локомотивный скоростемер выполняет функцию чёрного ящика. В его верхней части устанавливается бумажная лента, на которую записывается ряд параметров: время, скорость, пройденное расстояние, давление в напорной и тормозной магистралях, а также в тормозном цилиндре, показания локомотивного светофора. В настоящее время на российском подвижном составе происходит замена АЛС и скоростемера на КЛУБ (комплексное локомотивное устройство безопасности). Он выполняет функции скоростемера и АЛС, а также ведёт проверка за скоростью.

Для контроля за состоянием оборудования предназначены различные датчики и реле (реле боксования, реле перегрузки), сигнальные лампы от которых выведены на пульт машиниста. Пассажирские поезда оборудуют пожарной сигнализацией, извещатели которой располагают в салонах и тамбурах. Для контроля за ходовой частью вагонов и локомотивов, на железнодорожном пути располагают различные датчики. Они дают возможность обнаружить многие дефекты, среди них: перегрев букс, повреждение ходовой части, нарушение габарита. Безопасность движения, за счёт уменьшения нагрузки на машиниста, повышает и САВП — система автоведения поезда (автомашинист). В настоящее время большинство поездов метрополитена управляется автоматикой, на пригородных электропоездах её, в основном, используют для подсказок (предупреждает об ограничениях скорости, показаниях светофоров, а также объявляет остановки).

Сигналы

Свисток паровоза
К сожалению, в вашем браузере отключён JavaScript, или не имеется требуемого проигрывателя.
Вы можете загрузить ролик или загрузить проигрыватель для воспроизведения ролика в браузере.
Тифон тепловоза
К сожалению, в вашем браузере отключён JavaScript, или не имеется требуемого проигрывателя.
Вы можете загрузить ролик или загрузить проигрыватель для воспроизведения ролика в браузере.

Как понятно из определения, одно из свойств поезда — наличие сигналов. Сигналы поезда входят в общую систему сигнализации железнодорожного транспорта, включающую в себя также и путевые сигналы — светофоры, сигнальные знаки, указатели и т. д. Сигналы разделяют на звуковые и видимые.

Для подачи звуковых сигналов служат специальные устройства, устанавливаемые на подвижном составе — свистки, тифоны, колокола. Они предназначены для повышения безопасности, за счёт предупреждения о приближении поезда, а также для подачи команд составителям поездов и осмотрщикам вагонов. Звуковые сигналы в свою очередь разделяются на сигналы большой громкости и сигналы малой громкости. Сигнал большой громкости должен иметь надёжную слышимость в пределах тормозного пути и используется крайне редко, особенно в черте городов и населённых пунктов. Для его подачи служит тифон. На железнодорожных локомотивах уровень громкости звука сигнала тифона на расстоянии 5 метров составляет около 120 дБ при частоте тона в 360—380 Гц. Для подачи сигналов малой громкости на ранних локомотивах использовали колокола, сегодня их сменили свистки. Сигнал свистка на расстоянии 5 метров имеет уровень звука 105 дБ при частоте основного тона около 1200 Гц. Для привода свистка и тифона на паровозах используется пар из котла, на остальных локомотивах — сжатый воздух. На трамваях сигналы подаются с помощью электрического звонка.

Примеры некоторых звуковых сигналов, подаваемых машинистами поездов на российских железных дорогах:
Сигнал Значение Когда подаётся
3 коротких «Стой» При подъезде к запрещающему сигналу.
Сигнал полной остановки Подаётся после полной остановки поезда.
Один длинный «Отправиться поезду» При отправлении поезда.
Оповестительный сигнал При приближении к переездам, тоннелям, пассажирским платформам, кривым, местам проведения путевых работ. При следовании в условиях пониженной видимости (метель, туман и т. д.). Для предупреждения наезда на людей. При встрече поездов на двухпутных участках: первый сигнал — при приближении к встречному поезду, второй — при приближении к его хвостовой части.
Один длинный, один короткий, один длинный Оповестительный при следовании по неправильному пути В тех же случаях, что и обычный оповестительный.
Сигнал бдительности При приёме поезда на станцию по неправильному пути. При приближении к светофору с запрещающим показанием, при наличии разрешения на его проследование. При проследовании светофора с запрещающим, либо непонятным показанием.
Хвост  французского   высокоскоростного поезда   TGV-A
Хвост французского высокоскоростного поезда TGV-A

Видимые сигналы поездов предназначены для обозначения головы и хвоста состава, что повышает безопасность для путевых работников. К видимым сигналам также относится и прожектор. Примеры некоторых видимых сигналов, используемых на российских железных дорогах:

  • Голова всех поездов при следовании по правильному пути обозначается прожектором и двумя прозрачно-белыми огнями, включёнными у буферного бруса (буферные огни), причём моторвагонному поезду в этом случае разрешатся следовать с погашенными буферными огнями;
  • При следовании поезда по неправильному пути, его голова обозначается красным огнём фонаря с левой стороны, и прозрачно-белым огнём фонаря — с правой стороны;
  • Хвост грузовых и грузопассажирских поездов обозначается одним красным диском со светоотражателем у буферного бруса с правой стороны;
  • Хвост пассажирских и почтово-багажных поездов обозначается тремя красными огнями, а в случае прицепки в хвост грузового вагона — одним красным;
  • Хвост локомотива, едущего в хвосте поезда, либо вовсе без вагонов, обозначается одним красным огнём с правой стороны;
  • При маневровых передвижениях (в том числе и следование в депо), локомотив и моторвагонный подвижной состав обозначаются по одному буферному огню впереди и сзади, включённых со стороны основного пульта управления (на обычных магистральных локомотивах и моторвагонных поездах — левый буферный фонарь впереди и правый буферный фонарь сзади).

Связь

Для обмена информации машинистов поездов с дежурными по станциям, поездными диспетчерами, составителями поездов, а также между собой, поезда оборудуются устройствами радиосвязи. В зависимости от типа работ, на метрополитене и магистральных железных дорогах используют два типа радиосвязи — поездная и маневровая. Первая используется для обмена информацией машинистов поездов с поездными диспетчерами, а также между собой, вторая — для обмена информацией дежурного по посту централизации с машинистом поезда и составителями поездов при проведении манёвров.

Радиосвязь работает в симплексном режиме с групповым вызовом в наиболее распространённом гектометровом (~ 2 МГц) и метровом (~ 151—156 МГц) диапазонах. Так как в гектометровом диапазоне уровень помех довольно высок, то для получения хорошего сигнала вдоль железнодорожного пути протягивают направляющие провода, которые могут быть размещены на опорах контактной сети, либо на опорах воздушных линий связи. На магистральных железных дорогах радиосвязь машинистов поездов с поездными диспетчерами осуществляется по диспетчерской поездной радиосвязи на дециметровом диапазоне (330 МГц, за рубежом — до 450 МГц), поездная же служит для связи машинистов поездов между собой, с дежурными по станциями, а также с начальником поезда (на пассажирских поездах). Локомотивные радиостанции устанавливаются в кабине управления, довольно часто с двумя пультами (отдельно для машиниста и для его помощника).

На пассажирских моторвагонных поездах устанавливается система внутренней связи, которая осуществляется по проводной линии. Данная система предназначена для передачи сообщений пассажирам в салоне, а также для обмена информации между членами локомотивной бригады (машиниста с помощником или кондуктором), находящихся в разных кабинах. Для экстренной связи пассажиров с машинистом предназначена система связи «пассажир-машинист», переговорные устройства которой расположены в пассажирских салонах. Часто системы связи «машинист-пассажир» и «пассажир-машинист» объединяют в одну.

Тяга поездов

Подробнее: Теория тяги поездов

Тепловоз  EMD F9  во главе поездаКалифорнийский Зефир ( англ.     California Zephyr   )
Тепловоз EMD F9 во главе поезда
Калифорнийский Зефир (англ. California Zephyr)

Для приведения поезда в движение на первых рельсовых дорогах использовали мускульную силу животных, в основном лошадей. В первой половине XIX века им на смену пришёл локомотив — передвигающееся по рельсам тяговое транспортное средство. Принцип его работы заключается на взаимодействии колеса и рельса — от двигателя на колесо передаётся тяговое усилие, а колесо, за счёт силы трения о рельс, приводит локомотив, а с ним и весь поезд, в движение. Первым типом локомотивов был паровоз — транспортное средство, двигателем которого являлась паровая машина. Пар в паровую машину поступал из парового котла, который находился на локомотиве. Несмотря на такое преимущество, как «всеядность» (топливом для паровоза могли служить нефть, уголь, дрова, торф), у таких локомотивов был весьма существенный недостаток — очень низкий КПД, который составлял порядка 5—7 %. Поэтому в настоящее время паровозы почти не используются в поездной работе.

У современных локомотивов в качестве первичного двигателя используются двигатели внутреннего сгорания — дизель (тепловозы) либо газовая турбина (газотурбовозы). Так как такие двигатели могут работать в ограниченном диапазоне частот вращения, то для передачи вращения на движущие колёса требуется промежуточная передача — электрическая, либо гидравлическая. Электрическая передача состоит из генератора и электродвигателей, гидравлическая — из гидромуфт, гидротрансформаторов и гидронасосов. Гидравлическая передача легче и более дешёвая, но электрическая передача более надёжна и экономичней. На маломощных тепловозах в некоторых случаях используется механическая передача. Из автономных локомотивов наибольшее распространение получили тепловозы с электрической передачей.

Первичный двигатель можно и вовсе убрать с локомотива, а энергию на локомотив передавать извне — по контактной сети. Именно на таком принципе работает электровоз — неавтономный локомотив, приводимый в движение электродвигателями. Электровоз через токоприёмник получает из контактной сети электроэнергию, которая после передаётся на тяговые электродвигатели, которые через зубчатую передачу приводят во вращение движущие оси. Основным преимущество электровоза, перед автономными локомотивами, заключается в практическом отсутствии вредных выбросов в атмосферу (если, конечно, не считать выбросов от электростанций), что позволило перевести на электрическую тягу весь городской рельсовый транспорт — трамвай и метрополитен, а также монорельсовые поезда. Помимо перечисленных типов локомотивов, встречаются и их сочетания: электротепловоз, электропаровоз, теплопаровоз и так далее.

Линейный двигатель  ( индуктор  сверху)
Линейный двигатель (индуктор сверху)

Поезд может приводиться в движение и без передачи тяги от двигателя на колесо и далее на рельс. Так в линейном двигателе электроэнергия напрямую преобразуется в энергию поступательного движения — поезд движется за счёт взаимодействия магнитных полей индуктора и металлической полосы. Индуктор может располагаться, как в путепроводе, так и на подвижном составе. Такой двигатель используется на поездах на магнитном подвешивании (маглев), а также в монорельсовом транспорте. Помимо этого, в двадцатом веке проводились опыты с применением для тяги поездов авиационных двигателей (воздушный винт, реактивный двигатель), но они, в основном, предназначались для исследования взаимодействия подвижного состава и рельсов при высоких скоростях.

Энергетика вагонов

Преобразователь ДК-604, устанавливаемый на  электропоездах   ЭР1  и  ЭР2 . Левая часть —  динамотор , правая —  электрический генератор
Преобразователь ДК-604, устанавливаемый на электропоездах ЭР1 и ЭР2. Левая часть — динамотор, правая — электрический генератор

В пассажирских поездах есть множество вспомогательных систем, предназначенных для обеспечения комфорта пассажиров. Для работы большинства из них (освещение, отопление, вентиляция, приготовление пищи в вагонах-ресторанах) используется электричество. Одним из её источников является система автономного электроснабжения, которая включает в себя электрический генератор и аккумуляторную батарею. Генератор постоянного тока приводится во вращение от оси колёсной пары через ременную либо карданную передачу. Напряжение на генераторе составляет 50 В, а его мощность — около 10 кВт.

В случае, если вагон оборудован системой кондиционирования, напряжение на генераторе составляет 110 В, а его мощность может достигать 30 кВт. В этом случае чаще применяют генератор переменного тока и выпрямитель. Для получения переменного тока (для питания ламп дневного света, радиоаппаратуры, розеток для подключения электробритв и других маломощных приборов) применяют машинные, либо полупроводниковые преобразователи постоянного тока в переменный. Аккумуляторная батарея предназначена для резервирования генератора при малых скоростях движения, а также воспринимает пики нагрузки. Основной недостаток такой системы — увеличение сопротивления движению до 10 %.

Электровоз  ВЛ10 , модернизированный для вождения пассажирских поездов в зимний период — добавлен кабель высоковольтной цепи отопления.
Электровоз ВЛ10, модернизированный для вождения пассажирских поездов в зимний период — добавлен кабель высоковольтной цепи отопления.

На скоростных и высокоскоростных поездах для электроснабжения поезда используется вагон-электростанция. Он оборудован дизель-генераторной установкой и, в основном, устанавливается в передней части поезда, сразу за локомотивом (на скоростных поездах «Аврора» и «Невский экспресс» он установлен в хвосте поезда). На дизель-поездах для получения низкого напряжения используются вспомогательные генераторы, которые приводятся во вращение от дизель-генераторной установки. На электропоездах постоянного тока генератор находится на одном валу с динамотором, расположенного под вагоном, также нередко применяют высоковольтные полупроводниковые преобразователи. На электропоездах переменного тока низкое напряжение получают от тягового трансформатора, где напряжение контактной сети снижается до необходимого уровня (порядка 220 В). Далее однофазный ток в машинном преобразователе преобразуется в трёхфазный. Для получения из переменного тока постоянного, используются выпрямители. На вагонах метрополитена цепи управления и освещения получают питание от аккумуляторной батареи (она же заряжается от контактного рельса через набор резисторов), либо от статического преобразователя.

Для питания цепей отопления требуется высокое напряжение (на магистральных железных дорогах — порядка 3000 В) которое поступает от локомотива. На электровозе постоянного тока питание в цепи отопления поезда поступает напрямую из контактной сети, на электровозе переменного тока — напряжение контактной сети (25 кВ), при помощи дополнительной обмотки на тяговом трансформаторе, снижается до 3 кВ, после чего поступает в цепи отопления. На тепловозе может располагаться специальный генератор, вырабатывающий напряжение в 3 кВ, в противном случае — на пассажирских вагонах предусмотрено отопление с помощью топлива (уголь, дрова, торф). В вагонах метрополитена, работающих на открытых участках (к примеру Филёвская линия московского метрополитена), а также в вагонах трамвая электрические печи подключаются напрямую к контактной сети (либо к контактному рельсу). Высокое напряжение также может поступать не только от локомотива, но и от вагона-электростанции. Зачастую от локомотива на вагоны может подаваться и низкое напряжение — для питания цепей освещения, вентиляции и т. д., что позволяет не использовать систему автономного электроснабжения.

На рефрижераторных вагонах для работы холодильных установок также необходима электроэнергия. Для её получения используются дизель-генераторные установки, которые располагаются либо на самом вагоне, либо на отдельном вагоне-электростанции, причём зачастую на вагон-электростанцию переносят и холодильные установки.

  • Russian to English Russian to German Russian to French Russian to Spanish Russian to Italian Russian to Japanese

Информация на сайте из открытых источников. Основа ВикипедиЯ. | Пожалуйста, внимательно прочитайте эту страницу!