Hamulce pneumatyczne PN oraz hamulce elektropneumatyczne EP

Transkrypt

1 Hamulce pneumatyczne PN oraz hamulce elektropneumatyczne EP

2

3 LEGENDA: 1 SPRĘŻARKA 2 ZBIORNIK GŁÓWNY 3 ZAWÓR ROZRZĄDCZY 4 WYLOT DO ATMOSFERY 5 CYLINDER HAMULCOWY -luzowanie hamulca -Hamowanie - odcięcie układu Schemat działania bezpośredniego hamulca zasilanego sprężonym powietrzem z hamulcem klockowym

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22 Hamulce elektropneumatyczne EP

23 W połowie XX wieku zaczęto stosować hamulec elektropneumatyczny. Istotną różnicą pomiędzy hamulcem elektropneumatycznym, a poprzednim rozwiązaniem jest wyeliminowanie opóźnienia hamowania powodowanego prędkością rozchodzenia się fali hamowania (zjawisko szczególnie niekorzystne w dłuższych składach pociągu, prowadzące m.in. do nabiegania na siebie wagonów). Jest to możliwe dzięki zastosowaniu w układzie hamulcowym elektrozaworów, które pod wpływem impulsów elektrycznych otwierają się powodując przepływ powietrza ze zbiornika dodatkowego do cylindra hamulcowego.

24 Maszynista podczas jazdy ma zazwyczaj do dyspozycji dwa manipulatory umożliwiające wdrożenie hamowania o żądanej sile. Najczęściej stosowany do tego celu jest zadajnik jazdy i hamowania, który poprzez wychylenie do przodu powoduje przyrost siły trakcyjnej (w zależności od kąta wychylenia), natomiast wychylenie do tyłu prowadzi do zadania określonej siły hamowania. Tylko przy użyciu tego manipulatora maszynista ma możliwość załączenia hamowania elektrodynamicznego. Drugim manipulatorem jest zadajnik hamulca pneumatycznego, który pełni głównie rolę zadajnika dodatkowego. Zadajnik ten ma wyższy priorytet od zadajnika jazdy i hamowania, gdyż steruje on bezpośrednio ciśnieniem powietrza w PG. Widok zadajnika jazdy i hamowania (A) oraz zadajnika hamulca pneumatycznego (B)

25 Gdy maszynista przestawi zadajnik hamulca elektropneumatycznego w pozycję luzowania, inny elektrozawór otworzy się, umożliwiając przepływ powietrza z cylindra do atmosfery. Aby hamulec elektropneumatyczny był układem samoczynnym wprowadzony został podwójny zawór zwrotny, który łączy zawór trójdrożny z elektrozaworami. W trakcie pracy hamulca elektropneumatycznego, tłok podwójnego zaworu zwrotnego blokuje przedostanie się powietrza do zaworu trójdrożnego, natomiast gdy ciśnienie w przewodzie głównym spadnie poniżej 5 bar, powietrze ze zbiornika dodatkowego trafia zaworu trójdrożnego do podwójnego zaworu zwrotnego. Na skutek ciśnienia, tłok podwójnego zaworu zwrotnego przesuwa się w drugą pozycję, blokując przepływ powietrza w kierunku elektrozaworów, umożliwiając tym samym napełnienie cylindrów hamulcowych powietrzem o określonej wartości ciśnienia.

26 LEGENDA: LEGENDA: 1 PRZEWÓD GŁÓWNY 2 PRZEWÓD ZASILAJĄCY 3 ZAWÓR JEDNOSTRONNY 4 ZAWÓR TRÓJDROŻNY 5 ZBIORNIK POMOCNICZY 6 ELEKTROZAWÓR STERUJĄCY 1 7 ELEKTROZAWÓR STERUJĄCY 2 8 PODWÓJNY ZAWÓR ZWROTNY 9 CYLINDER HAMULCOWY 1 PRZEWÓD GŁÓWNY 2 PRZEWÓD ZASILAJĄCY 3 ZAWÓR JEDNOSTRONNY 4 ZAWÓR TRÓJDROŻNY 5 ZBIORNIK POMOCNICZY 6 ELEKTROZAWÓR STERUJĄCY 1 7 ELEKTROZAWÓR STERUJĄCY 2 8 PODWÓJNY ZAWÓR ZWROTNY 9 CYLINDER HAMULCOWY Schemat działania hamulca z napędem elektropneumatycznym

27 BLENDING HAMULCA EP+ED Współpraca hamulca elektropneumatycznego bezpośredniego oraz elektrodynamicznego jest możliwa jedynie gdy maszynista wdroży hamowanie przy użyciu zadajnika jazdy i hamowania, a sterowniki hamulca oraz napędu będą sprawne. W przeciwnym wypadku cała siła hamowania zostanie zrealizowana w sposób niekorzystny z punktu widzenia eksploatacyjnego pojazdu, czyli poprzez hamulec elektropneumatyczny.

28 BLENDING HAMULCA EP+ED Blending (mieszanie) jednoczesne użycie różnych hamulców

29

30 W momencie wdrożenia przez maszynistę dowolnej siły hamowania (za wyjątkiem hamowania nagłego) następuje zapamiętanie masy pojazdu przez sterownik hamulca, której wartość wyznacza się na bieżąco na podstawie odczytanego ciśnienia w poduszkach pneumatycznych pełniących we współczesnym taborze funkcję zawieszenia drugiego stopnia wózków napędowych oraz tocznych.

31

32 W taborze nie wyposażonym w czujniki ciśnienia w poduszkach lub wyposażonym w inny rodzaj usprężynowania II stopnia, masa pojazdu ma najczęściej wartość stałą i jest wprowadzana przez maszynistę podczas uruchamiania pojazdu lub zapisana na stałe w pamięci komputera nadrzędnego. Na podstawie danych jakie docierają do sterownika hamulca czyli m.in. masy pojazdu, aktualnej prędkości, zadanego przez maszynistę stopnia hamowania ma miejsce obliczenie zadanej siły hamowania oraz maksymalnej siły hamowania pojazdu.

33 W pierwszych chwilach hamowania rośnie ciśnienie w cylindrach hamulcowych wszystkich wózków, gdyż wartość siły hamowania elektrodynamicznego wynosi 0. Po chwili, wraz ze wzrostem dostępnej siły hamowania ED następuje stopniowy spadek ciśnienia w cylindrach hamulcowych wózków napędowych i przejęcie części siły hamowania przez hamulec ED w taki sposób, aby wykorzystanie hamulca PN było ograniczone do minimum. Gdyby zadana siła hamowania była większa niż dostępna siła hamowania ED nastąpiłby blending hamulca EP oraz ED. ED brake

34 Drugi przypadek zakłada, że siła hamowania byłaby mniejsza od dostępnej siły hamowania ED. W tej sytuacji całe hamowanie odbywałoby się z wykorzystaniem hamulca ED. Taka sytuacja jest jednak trudna do spełnienia z uwagi na spadek dostępnej siły hamowania ED wraz ze zmniejszeniem się prędkości pojazdu. Z tego też względu w końcowym etapie pojazd dohamowywany jest hamulcem ciernym załączonym poprzez wzrost ciśnienia w cylindrach hamulcowych na wszystkich wózkach. Z uwagi na spadek dostępnej siły hamowania ED wraz ze spadkiem prędkości pojazdu dobór proporcji sił hamowania pomiędzy hamulcem elektropneumatycznym i elektrodynamicznym musi odbywać się na bieżąco.

35 Sterownik napędu w trakcie hamowania elektrodynamicznego monitoruje, czy warunki infrastrukturalne są korzystne do przeprowadzenia rekuperacji energii. Aby było to możliwe napięcie obecne na odbieraku prądu musi być większe od napięcia na odbieraku pojazdu dla którego zostałaby oddana energia. Pojazd ten musiałby dodatkowo znajdować się w zasięgu obsługi tej samej podstacji co pojazd przekazujący energię. W przypadku nie spełnienia powyższych wymagań hamowanie elektrodynamiczne również jest możliwe, jednakże energia byłaby wytracana w postaci ciepła w rezystorach hamowania.

36 Wdrożenie hamowania zadajnikiem jazdy i hamowania Zapamiętanie przez sterownik mas odczytanych w chwili wdrożenia hamowania Odczyt zadanego stopnia hamowania Analiza zadanej siły hamowania hamulcem elektrodynamicznym Brak realizowanej siły hamowania hamulcem ED NIE Zadana siła hamowania większa od realizowanej siły hamowania ED NIE Wykluczenie hamulca EP z hamowania, hamowanie wyłącznie elektrodynamiczne TAK TAK Realizacja pełnej siły hamowania przez hamulec EP Obliczenie brakującej siły hamowania EP do zrealizowania zadanej siły hamowania Obliczenie minimalnej siły hamowania EP do zrealizowania zadanej siły hamowania, blending hamulca EP oraz ED Uproszczony algorytm sterowania blendingiem hamulca EP+ED

37 Teoretycznie hamulec elektrodynamiczny jest hamulcem niewyczerpywalnym jednakże w sytuacji, gdy na danym odcinku zasilania nie znajduje się żaden pojazd pobierający energię, a pojazd wyposażony w hamulec elektrodynamiczny zmuszony jest do częstych hamowań, może zaistnieć sytuacja w której rezystory hamowania mimo umieszczenia ich na dachu celem naturalnego chłodzenia przepływającym strumieniem powietrza nie będą w stanie rozproszyć energii przeznaczonej do wytracenia, przez co sterownik napędu wyśle sygnał do sterownika nadrzędnego oraz sterownika hamulca o konieczności czasowego zaprzestania hamowania elektrodynamicznego (cała siła hamowania nie możliwa do wytracenia w rezystorze zostanie zrealizowana przez hamulec elektropneumatyczny).