Железная дорога

Продолжаем тему "обуви" на железной дороге.)

Тормозной башмак.

Понятно, что сход магистрального поезда на скорости по различным причинам–это всегда чрезвычайное происшествие, иногда катастрофа.

К счастью, это случается достаточно редко.

Тут нужна работа восстановительного поезда, с мощными кранами и другой специальной техникой.

Однако, на некоторых промышленных железных дорогах или допустим малодеятельных полузаброшенных участках качество путей бывает настолько низкое, что сходы возникают довольно часто и являются практически обычным делом.

Скорости, тут обычно невысокие, повреждения путей и тележек минимальные.

Тут и вступают в дело переносные накатные башмаки.

Накатной башмак–переносное устройство для подъёма подвижного состава сошедшего с рельсов обратно на путь, так сказать "своими силами".

Существует в основном двух видов: «лягушка» и «горбушка» («ракушка»).

Лягушка применяется при более сложных сходах, чем горбушка.

Принцип действия башмаков основан на накатывании сошедшей тележки на основание и скатывание уже на рельсы с помощью направляющих.

Кстати, лягушка это не местечковое прозвище, как я думал, на английском тоже–Rerailing Frog.

Применяется во всём мире, есть просто некоторая разница в конструкции.

Судя по патентам, первыми были немцы (впрочем, как и тормозной башмак), кто именно–не нашёл информации.

Есть специальное место для крепления на локомотиве в северной Америке.

Очевидна разница – в геометрии: у «горбушки» округлые формы, отсюда и название, тогда как силуэт «лягушки» более приближен к V-образному, который уже более универсальный и подходит для разных рельс ( Р-50 и Р-65, и для Р-43), а также не только для деревянных, но и для железобетонных шпал.

"Лягушка" тяжелее, вес обычно чуть больше 200 кг. за пару.

Бывает и литой и сварной.

«Горбушка» тянет всего на 56 кг–пара 113 кг. (при ДхШхВ–820 х 290 х 280 мм), но пусть вас не привлекает её легкость, ведь она используется только на деревянных шпалах и не для всех профилей жд рельсов.

Изготавливается серийно методом литья из стали СТ 20Л-1 по ГОСТ 977-78.

Возможно изготовление "лягушки" из титана марки ТЛ5.

Преимущества:

повышенная коррозионная стойкость;

надежность накатывания вне зависимости от климатических условий;

и самое главное–уменьшение массы комплекта до 154 кг (по сравнению с 213 кг стальной «лягушки»).

Более современные исполнения башмаков.

Башмак стальной сварной накаточный типа "Рыбка".

Комплект башмаков Рыбка 512СС изготовлен из стального листового проката марки 10ХСНД и круглого проката марки 09Г2С методом сварки в среде защитных газов.

Масса 210 кг.

Размер (д/ш/в) 1020х540х270 мм.

В титановом исполнении–масса 138 кг.

Американская "горбушка".

Процесс поднятия лягушкой, причём не с первого раза.

Процесс поднятия горбушкой.

Источник.

Источник.

Источник.

Тупиковый (путевой) энергопоглощающий упор (буфер) — стационарный амортизатор, закрепляемый на торце тупиковой призмы (или тупика) и служащий для предупреждения выезда следующего на небольшой скорости поезда на тупиковую призму, тем самым позволяя избежать повреждения и тупикового упора, и подвижного состава.

Необходимость такого устройства понятна без слов, достаточно взглянуть на первое фото.)

19 августа 2005 года на Ярославском вокзале во время осаживания почтово-багажного поезда № 904 (вес 1100 т.с., 17 вагонов и маневровый локомотив ЧМЭ3) произошёл наезд на скорости 23 км/ч последнего вагона на тупиковую призму.
Призма была оборудована энергопоглощающим упором, который сработал на полный рабочий ход.
Двукратное превышение расчётной скорости привело к деформации вагона, однако находящиеся в поезде люди не пострадали, также не была повреждена призма.
По приблизительным оценкам, в случае отсутствия ПЭУ мог произойти выезд вагона на призму, повреждение им опоры контактной сети и обрыв контактной подвески, что в свою очередь могло привести к обесточиванию всех электрифицированных путей вокзала.

Энергопоглощающий упор был разработан и запатентован инженером Францем Роуи из Оснабрюка, который искал способ безопасного торможения поезда после железнодорожной аварии на Центральном вокзале Франкфурта 6 декабря 1901года.

По словам машиниста паровоза, тормоза вышли из строя при въезде на станцию.

Однако в ходе судебного расследования выяснилось, что он забыл пополнить запас сжатого воздуха в тормозную систему во время движения.

В результате своевременно сработавший пневматический тормоз не дал никакого эффекта.

Паровоз пересёк платформу, пробил стену вокзала и остановился лишь в зале ожидания первого и второго классов.

Как пишут многочисленных жертв удалось избежать, потому что было раннее утро.

Центральный вокзал Франкфурта был первым, кто был оборудован такими упорами в 1910 году .

Как пример, одни из первых самодельных энергопоглощающих упоров.

Понятно, что энергопоглощение их было невелико.

Упор конца линии трамвая Гуангу в Ухане (Китай).

Да собственно, и последние аварии, когда в ночь на 1 ноября 2020 года поезд метро без пассажиров в Роттердаме, смог остановиться лишь благодаря поддержке скульптуры китовых плавников, показывают, что необходимы мощные энергопоглощающие упоры.

Есть, всё-таки польза от современного искусства.)

Это замедленное видео, как раз показывает, собственно, работу упора.

Среди выездов за пределы путей и врезания в тупик наиболее распространены выезды на небольших скоростях, когда машинисты недооценивают величину скорости и переоценивают возможности тормозов.

В основном такие выезды наблюдаются среди пассажирских поездов, в том числе и пригородных, тем самым подвергая опасности пассажиров и локомотивную бригаду.

Также столкновение даже на небольшой скорости может привести к сходу подвижного состава с рельс и его повреждению.

В результате в 1999 году на Московской железной дороге приступили к созданию специального защитного устройства, которое бы устанавливалось на плите тормозной призмы и значительно снижало силу удара, а следовательно и возникающего ускорения.

Путевой энергопоглощающий упор на Московском вокзале (Санкт-Петербург), как я понял для Сапсана.

Новый упор был разработан совместно учёными ВНИИЖТа и ЗАО «Ресурс».

Аппарат имел рабочий ход 1 метр, а расчётная энергоёмкость составляла не менее 1400 кДж при усилии срабатывания 1,5—1,7 МН.

Теоретически это должно было обеспечить безопасную остановку 12-вагонного электропоезда со скорости 10 км/ч.

Для широкого применения данного упора на остальных вокзалах страны требовалось провести практические испытания и они были проведены 19 декабря 2002 года на Варшавском вокзале в Санкт-Петербурге.

Так как путь для испытаний не был электрифицирован, то толкал состав тепловоз ТЭП70-0220.

Но что-то пошло не так.)

Данное испытание вышло не совсем удачным — вагон № 36809 сложился пополам.

Позже видео с этим испытанием стало широко известно в интернете под заголовками «Краш-тест электрички», «Испытание ЭР2» и т. д., хотя испытывали упор.

В результате изготовителям было направлено требование по доводке данного защитного устройства.

В декабре уже 2004 года на том же самом вокзале провели повторные испытания, в результате которых был получен нужный эффект — упор сумел остановить 12 вагонный электропоезд без каких-либо повреждений последнего, а полученные параметры полностью соответствовали паспортным характеристикам.

В мире существует большое количество упоров с разным энергопоглощением и для разных видов сцепок.

Это, к примеру, Япония.

Это Индия.

Англия.

Германия.

Цюрих.

Простенький упор для сцепки Джаннея, США,

Упор в конце трамвайной линии, район Ибор-Сити в Тампе, Флорида.

Франция.

Собственно, принцип действия этих упоров один–поглотить как можно больше энергии, тем самым уменьшая деформацию кузовов подвижного состава и деформацию пассажиров.)

Был проект применить в качестве амортизатора резино-металлический поглощающий аппарат, устанавливаемый на пассажирских вагонах.

Однако расчётная энергоёмкость стационарного амортизатора должна была составлять около 2200 кДж, тогда как у поглощающего аппарата этот показатель почти в 15 раз меньше.

Учитывая их относительно высокую стоимость, а также то, что путевой амортизатор из-за особенностей своей работы является практически одноразовым, от этого проекта были вынуждены отказаться.

В настоящее время конструкция и внешний вид тупикового упора регламентирована Приказом МПС РФ № 9-ЦЗ от 03.07.1991 О конструкции типовых постоянных дисков уменьшения скорости, переносных сигналов, сигнальных и путевых знаков.

И кстати, на основании европейского стандарта EN 15227:2008+А1:2010 был принят ГОСТ 32410-2013 "Крэш-системы аварийные железнодорожного подвижного состава для пассажирских перевозок", который узаконил наличие крэш-системы на подвижном составе.

Пассивная защита поезда.

И ещё, от себя скажу, что по моему мнению наш упор не выглядит достаточно надёжным, если судить по фото.

Удар не может быть абсолютно перпендикулярным, обязательно будет и изгибающий момент, который просто сломает длинную консоль и не даст буферу сработать, нужны промежуточные  опоры хотя бы на рельсы.

По этому поводу есть виртуальные испытания, размещаю их в комментарии, так как пост максимально большой.)

Источник.

Источник.

Источник.

Источник.

Источник.

Продолжим тему Тормозной башмак, поговорим про стационарные вагонные замедлители.

Вагонный замедлитель — смонтированное на железнодорожном пути тормозное устройство для снижения скорости движения вагонов (отцепов).

Вагонный замедлитель обеспечивает механизированное торможение движущихся отцепов, позволяет исключить на этой операции непроизводительный и опасный ручной труд.

Вагонные замедлители устанавливают главным образом на путях сортировочных горок, а также на наклонных железнодорожных подъездных путях промышленных предприятий.

Нажимной точечный вагонный замедлитель.

Когда колёса вагонов катятся по нажимным замедлителям, те вдавливаются, а затем вновь поднимаются.

Колесо при этом вынуждено расходовать свою потенциальную энергию на нажатие, в результате чего возникает сопротивление движению, заставляющее притормаживать вагон.

В зависимости от конкретного места его установки на пути движения вагонов каждый точечный вагонный замедлитель в заводских условиях настраивается на требуемую (граничную) скорость, при превышении которой скатывающимся вагоном начинает проявляться тормозящий эффект.  Если эта скорость ниже граничной, тормозящий эффект не проявляется.

На сортировочных горках некоторых стран (в том числе Германии, Венгрии, Китая) эксплуатируются точечные вагонные замедлители двух принципиально различных

конструктивных решений — газонаполненные (типа « Даути », TDJ ) и с тарельчатыми пружинами («Тиссен», « Элин-Тиссен »).

"Грибное место" на центральной сортировочной станции Вена-Клединг.

Особенность работы точечного вагонного замедлителя требует установки большого количества замедлителей по длине пути скатывания вагонов для создания необходимого суммарного тормозного эффекта.

Как правило, на каждом подгорочном пути устанавливается несколько сот единиц этого замедлителя.

Стоимость одного устройства составляет, примерно, 200–400 USD.

Дальнейшее развитие замедлителя Даути-ретардер - это так называемый Даути-бустер-ретардер, который также позволяет ускоряться с помощью активного управления.

Сразу после прохождения колеса гидроцилиндр поднимается, тем самым толкая колесо.

На горках России технология с использованием точечного замедлителя не получила широкого распространения, однако была экспериментально внедрена и успешно эксплуатируется на пограничной станции Забайкальск в сортировочном парке «Б».

В качестве замедлителей на горке используется семейство замедлителей производства КНР – TDJ.

Без должного  технического обслуживания эти замедлители быстро ломаются, особенно китайские, а для восстановления их работоспособности необходим капитальный ремонт в условиях заводов-изготовителей.

На путях, предусмотренных для роспуска отцепов с опасными грузами, одной из самой нашей  "продвинутой" сортировочной горки станции Лужская-Сортировочная дополнительно используются управляемые комплекты точечных замедлителей TKG16, обеспечивающие точное регулирование скорости.

При этом для снижения скорости используется сила сопротивления надавливанию на поршень замедлителей, а не трения (как для самых распространённых боковых замедлителей), что повышает безопасность, допустим при загрязнении мазутом колёсных пар.

Данное оборудование позволяет гарантированно снижать скорость подхода отцепов с опасными грузами к впереди стоящим вагонам.

По форме тормозного органа различают вагонные замедлители балочные и не балочные; по принципу действия — весовые, нажимные и специализированные; по типу привода — пневматические, гидравлические, электрические; по месту работы — горочные и парковые; по числу рабочих рельсов — одно- и двухрельсовые.

Наиболее часто у нас применяются двухрельсовые балочные вагонные замедлители с пневмо - и гидроприводом.

Тормозной эффект вагонного замедлителя достигается воздействием его силовых узлов на колёсные пары вагонов с боков.

Есть достаточно много разных конструкций таких замедлителей со своими плюсами и минусами, не будем их подробно разбирать, смысл и так понятен.)

Конструктивная схема замедлителя РНЗ-2.

Работа замедлителей сопровождается большими динамическими нагрузками, имеющими пикообразный характер.

Если в статическом режиме максимальные усилия нажатия шин у горочных замедлителей достигают 12—15 тс, то с учетом динамики нагрузка на их рабочие элементы возрастает в 1,5—2 раза.

Схема замедлителя типа КНЗ-5.

Недостатки–сложность и громоздкость конструкции, низкая допустимая скорость входа отцепов на замедлитель, значительный удельный расход энергоресурсов, большая инерционность срабатывания и нестабильность тормозных характеристик.

Конструктивная схема замедлителя ВЗПГ-5.

Есть и довольно экстравагантные типы замедлителей, например шнековые.

Внутри цилиндра находится гидравлическое устройство, которое позволяет шнеку вращаться с определенной скоростью.

Если тележка катится с большей скоростью, шнек будет сопротивляться и тормозить тележку.

Тут часть рельса заменена резиной, которая опять же поглощает энергию вагона.

Ну и напоследок магнитные замедлители.

Среди них различают тормозные средства на постоянных магнитах и электродинамические вихретоковые.

Хотя этот класс замедлителей относится к перспективному, на сегодняшний день такие тормозные средства не имеют широкого распространения.

Первый вихретоковый вагонный замедлитель был установлен в Германии ещё в 1924 г.

Несмотря на достоинства таких замедлителей: плавность торможения, простота регулирования тормозного усилия, исключение выдавливания вагонов, практически полное отсутствие влияния внешних погодных факторов, отсутствие износа колёс, они не получили распространения. Главными причинами этого являются чрезвычайно высокая энергоемкость, сложность коммутирующих устройств и очень невысокая удельная тормозная мощность, а также то, что отклонение диаметра и ширины колес железнодорожных вагонов приводит к разнице в тормозящем усилии.

Как пример, замедлитель железнодорожных вагонов электромагнитный–патент RU.

Следует иметь в виду, что тормозные характеристики электродинамических замедлителей зависят от скорости движения отцепов.

При скоростях движения отцепов до 15 км/ч замедлитель с магнитными шинами уступает механическим по тормозным характеристикам.

Однако при скоростях выше 20 км/ч магнитные замедлители начинают превосходить некоторые замедлители других классов.

Регулировщик скорости управляет работой вагонных замедлителей. (Чикаго. 1943 год).

Система MSR32. Станция Лужская-Сортировочная.

Источник.

Источник.

Источник.

Источник.