Для торможения электропоезда пневматическими тормозами используется сжатый воздух. Поэтому на поезде установлен ряд приборов, соединённых между собой по определённой схеме, а вдоль состава проложены два трубопровода — тормозная и питательная магистрали. В кабине установлено пневматическое оборудование, позволяющее управлять тормозами, предусмотрена также система электрического управления воздушными тормозами (электропневматические тормоза). Для этого имеется специальное оборудование и пятипроводная электрическая схема. Электропневматические тормоза работают не автономно, а в сочетании с пневматическими тормозами, поскольку не являются автоматическими.
Пневматические тормоза автоматически сработают при открытии стоп-крана или разрыве поезда, а также при отказе электровоздухораспределителей. На каждом вагоне установлен воздухораспределитель № 292 и электровоздухораспределитель № 305, объединённые в один блок. Для управления пневматическими и электропневматическими тормозами (ЭПТ) служит кран машиниста, с помощью которого производится предварительная зарядка тормозной магистрали сжатым воздухом, поддерживается в ней определённое давление и выпускается воздух в атмосферу при торможении.
На рис. 7.1 приведена упрощённая схема, поясняющая принцип действия обоих распределителей. После зарядки тормозной магистрали воздух попадает в магистральную камеру М воздухораспределителя каждого вагона (см. рис. 7.1, а), сдвигает поршень и связанные с ним золотники (для простоты на рисунке показан один золотник) влево до упора. В таком положении для него открывается путь через перепускную канавку (показанную стрелкой) в обход поршня. Таким образом, из магистральной камеры М воздух попадает в золотниковую камеру ЗК и далее — в запасной резервуар ЗР. Давление в нём становится равным давлению в тормозной магистрали. В то же время золотник сообщает тормозной цилиндр с атмосферным отверстием, т.е. одновременно происходит зарядка запасных резервуаров и выпуск сжатого воздуха из тормозных цилиндров.
Рис. 7.1. Упрощенная схема воздухораспределителя и электровоздухораспределителя: а — положение зарядки и отпуска; б — положение торможения; в — работа ВР292 в сочетании с ЭВР305
В поездном положении крана машиниста в тормозной магистрали и запасных резервуарах устанавливается давление 4,5 ат.
Для торможения поезда воздушными тормозами ручку крана машиниста переводят в тормозное положение, снижают давление в магистрали (допустим, на 0,5 ат) и устанавливают ручку в положение перекрыши. Магистральные поршни воздухораспределителей испытывают с обеих сторон разные давления: с левой на поршень действует не изменившееся давление запасного резервуара 4,5 ат; с правой — пониженное давление магистрали 4 ат.
Это заставляет поршень переместиться вправо (см. рис. 7.1,б) и перекрыть перепускную канавку, т.е. отсоединить запасные резервуары от магистрали. Поэтому для наполнения тормозных цилиндров можно рассчитывать только на воздух, имеющийся в запасных резервуарах (тормоз считается истощимым). Одновременно золотник перекрывает атмосферное отверстие, и запасной резервуар сообщается с тормозным цилиндром.
Цилиндр наполняется сжатым воздухом, в то время как давление в запасном резервуаре и золотниковой камере падает. Когда давление в запасном резервуаре станет приблизительно на 0,1…0,15 ат ниже, чем установившееся давление в магистрали, поршень с золотником опять переместится влево, но не до упора, как было при зарядке и отпуске, а на меньшую величину, золотник только перекроет отверстие к тормозному цилиндру. В цилиндре зафиксируется определённое давление, которое зависит от величины разрядки магистрали: чем больше была разряжена магистраль, тем большее давление установится в цилиндрах. Воздухораспределители находятся в положении перекрыши и фиксируют требуемую ступень торможения.
При достаточно глубокой разрядке магистрали в одни приём (на 1,5…1,7 ат) происходит полное служебное торможение с максимальным давлением в тормозных цилиндрах (около 4 ат), так как оно сравнивается с давлением, установившимся в запасных резервуарах.
Чтобы отпустить тормоза, ручку крана машиниста вначале переводят в положение I, а затем — в поездное. Тормозная магистраль вновь начинает пополняться сжатым воздухом, и как только давление в ней превысит давление в запасных резервуарах, магистральные поршни воздухораспределителей переместятся влево до упора в положение зарядки и отпуска. Возможен только полный отпуск (что затрудняет управление тормозами), а торможение может быть как ступенчатым, так и полным.
Как отмечалось выше, в одном блоке с воздухораспределителем № 292 работает электровоздухораспределитель № 305, который состоит из двух электромагнитных вентилей (отпуска ВО и торможения ВТ) и пневматической части (реле давления). Тормозной вентиль ВТ управляет наполнением тормозного цилиндра из запасного резервуара, отпускной вентиль ВО — выпуском воздуха из тормозного цилиндра. Каждый вентиль состоит из катушки, сердечника и якоря. Якоря управляют клапанами 1 и 2 (см. рис. 7.1, в): при обесточенных катушках клапан 1 будет открыт, клапан 2 — закрыт. Резиновая диафрагма разделяет полость в корпусе распределителя на две части: рабочую камеру РК (над диафрагмой) и камеру тормозного цилиндра ТЦ (под диафрагмой). Диафрагма вместе с клапанами 3 и 4 образует пневматическое реле.
Его можно представить в виде полой трубки, на которой жестко укреплён подпружиненный клапан 4, поджимаемый пружиной к своему седлу. Полая трубка сверху может закрываться имеющимся на диафрагме клапаном 3, когда диафрагма изгибается вниз. Нижний конец трубки служит атмосферным отверстием.
Если под действием сжатого воздуха в рабочей камере РК диафрагма прогнется ещё больше, она отожмёт полую трубку, преодолев усилие пружины, и откроет клапан 4, отжав его от седла. Камера под диафрагмой начнёт наполняться сжатым воздухом из запасного резервуара ЗР.
В поездном положении ручки крана машиниста катушки обоих вентилей обесточены, резиновая диафрагма занимает промежуточное положение. Клапан 1 открыт, и рабочая камера РК сообщена с атмосферным отверстием диаметром 2 мм вентиля ВО. Клапаны 2 и 4 закрыты, клапан 3 открыт, тормозной цилиндр через него сообщён с атмосферой, т.е. давление под диафрагмой и над ней равно атмосферному. Чтобы начать торможение, ручку крана машиниста переводят сначала в положение перекрыши и запитывают поездной провод 49, от которого на каждом вагоне срабатывает вентиль ВО. Его якорь притягивается к сердечнику и закрывает клапан 1. Рабочая камера РК перестаёт сообщаться с атмосферой и, как говорят, “запирается”, т.е. подготавливается к работе. Затем переводят ручку крана в тормозное положение, запитывая провод 47. Провод 49 остаётся под напряжением. У каждого электровоздухораспределителя сработает тормозной вентиль ВТ. При ступенчатом торможении это срабатывание проходит кратковременно: якорь ВТ на 2…3 с смещается вверх и открывает клапан 2, подавая порцию воздуха из запасного резервуара в рабочую камеру РК.
Диафрагма прогибается вниз, и клапан 3 закрывает полую трубку сверху. Сообщение тормозного цилиндра с атмосферой прекращается. Диафрагма продолжает прогибаться и открывает клапан 4. Сжатый воздух начинает заполнять полость под диафрагмой, а значит — тормозной цилиндр. Воздух будет поступать до тех пор, пока давление под диафрагмой не сравняется с давлением в рабочей камере (на самом деле давление в РК немного выше, чем давление в ТЦ), поэтому пружина подожмёт клапан 4 к седлу.
Величина давления воздуха в камере РК и в тормозном цилиндре будет определяться временем, в течение которого выдерживали в тормозном положении ручку крана машиниста. Давление в рабочей камере можно повышать ступенями или в один приём, задержав ручку крана в тормозном положении на большее время.
В нижней части блока с распределителями установлен переключательный клапан. При торможении он перемещается в левое или правое положение в зависимости от того, какой именно распределитель срабатывает и наполняет тормозной цилиндр. Например, при торможении электровоздухораспределителем № 305 переключательный клапан смещается влево до упора и перекрывает канал тормозного цилиндра воздухораспределителя № 292 (см. рис.7.1, в). Если такой клапан не поставить, то при торможении одним из распределителей воздух не будет попадать в тормозной цилиндр, а выйдет в атмосферу через другой распределитель.
Для отпуска тормоза катушки вентилей ВО и ВТ обесточивают, их якоря занимают нижнее положение. Клапан 1 открыт, клапан 2 закрыт, давление над диафрагмой снижается. Под избыточным давлением со стороны тормозного цилиндра диафрагма прогибается вверх, открывая клапан 3. Сжатый воздух из тормозного цилиндра через полость переключательного клапана, затем через открытый диафрагмой клапан 3 выходит в атмосферу, происходит отпуск тормоза. В то же время через воздухораспределитель № 292, который находится в положении отпуска, происходит постоянное пополнение сжатым воздухом запасного резервуара.
Для получения ступенчатого отпуска вентиль ВО кратковременно обесточивают, выпуская порцию воздуха из камеры РК. Воздух из тормозного цилиндра при этом будет уходить в атмосферу до тех пор, пока давление в нём не снизится до давления, оставшегося в камере РК. В этот момент диафрагма выпрямляется, закрывает клапан 3 и выпуск воздуха из тормозного цилиндра прекращается. Такой! процесс можно повторить необходимое число раз, что делает тормоз удобным в управлении. Таким образом, длительность времени обесточивания катушки вентиля ВО определяет величину ступени отпуска тормоза.
Электропневматические тормоза (ЭПТ) позволяют выполнять чёткие ступени торможения и отпуска, с большой точностью регулировать скорость поезда, выполняя прицельное торможение, останавливать поезд в требуемом месте, чего гораздо труднее добиться при управлении пневматическими тормозами, которые не имеют ступенчатого отпуска.
Кроме того, электрическое управление тормозами обеспечивает одновременность срабатывания всех тормозов поезда, одно и то же давление в тормозных цилиндрах, несмотря на имеющуюся разницу в их объёмах, неизбежную в эксплуатации из-за отличающихся друг от друга выходов штоков тормозных цилиндров. Причём время наполнения тормозных цилиндров в этих случаях также будет примерно одинаковым на всех вагонах, что положительно сказывается на плавности тормозного процесса.
При торможении электропневматическими тормозами пневматические воздухораспределители находятся в положении зарядки и отпуска, поэтому происходит постоянное пополнение запасных резервуаров сжатым воздухом из тормозной магистрали, т.е. сочетание двух видов тормозов делает систему неистощимой.
Если в процессе торможения электропневматическими тормозами на одном из вагонов откажет электровоздухораспределитель № 305, за него автоматически сработает воздушный распределитель № 292 и тормозной эффект поезда сохранится, потому что торможение ЭПТ вызывает понижение давления в запасных резервуарах и тормозной магистрали вследствие наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом. На вагоне с неисправным электровоздухораспределителем давление в запасном резервуаре остаётся неизменным, что приведёт к срабатыванию на торможение воздушного распределителя.
На экстренное торможение электровоздухораспределитель не срабатывает, в этом режиме он действует как при полном служебном торможении, обеспечивая максимальное давление в тормозных цилиндрах. Если при включённых ЭПТ применили экстренное торможение, то раньше срабатывают воздухораспределители № 305 и наполняют тормозные цилиндры. Воздушные распределители № 292 тоже придут в действие (произойдёт холостое срабатывание), но их ускорители экстренного торможения при этом не сработают вследствие быстрой разрядки запасных резервуаров в тормозные цилиндры через электровоздухораспределители. В начальный момент на магистральных поршнях воздухораспределителей не будет создана разность давлений, необходимая для их резкого перемещения в крайнее положение экстренного торможения: произошло понижение давления в запасных резервуарах из-за срабатывания электровоздухораспределителей.
Отпуск тормозов после такого торможения начнётся также через электровоздухораспределители. Затем по мере повышения давления в тормозной магистрали поршни воздухораспределителей вместе с золотниками перемещаются в положение отпуска. После снижения давления в тормозных цилиндрах переключательные клапаны перемещаются в противоположное положение (по рис.7.1, в — в крайнее правое положение), блокируя электровоздухораспределители. Окончательный выпуск воздуха из тормозных цилиндров происходит через воздухораспределитель № 292, что подтверждается более долгим свечением сигнальной лампы отпуска тормозов.
