airbrakecompressorΤα αερόφρενα τρένων και τα αερόφρενα φορτηγών είναι και τα δύο πνευματικά συστήματα βασισμένα στην ίδια αρχή ασφάλειας αστοχίας: χάνεις τον αέρα, τα φρένα ενεργοποιούνται μόνα τους. Ο μηχανισμός είναι αυτό που διαφέρει. Σε ένα τρένο, η πτώση της πίεσης του αγωγού φρένων είναι η εντολή που λέει στη βαλβίδα ελέγχου κάθε βαγονιού να αδειάσει τον δικό της αποθηκευμένο αέρα δεξαμενής στον κύλινδρο φρένου. Σε ένα φορτηγό, τα φρένα υπηρεσίας λειτουργούν αντίστροφα — η βαλβίδα πεντάλ προσθέτει πίεση στους θαλάμους φρένων για ενεργοποίηση — οπότε το καθήκον ασφάλειας αστοχίας μεταβιβάζεται σε μηχανικά ελατηριωτά φρένα που σφίγγουν καθώς η πίεση του συστήματος πέφτει.
Δύο συστήματα, ένας πρόγονος
Ο George Westinghouse κατοχύρωσε ευθύγραμμο αερόφρενο για τρένα το 1869, και έλυσε το θανάσιμο ελάττωμά του λίγα χρόνια αργότερα με το αυτόματο αερόφρενο και την τριπλή βαλβίδα του. Η ευθύγραμμη έκδοση οδηγούσε πίεση από τη μηχανή σε κάθε βαγόνι για ενεργοποίηση φρένων· αν το τρένο αποσυνδεόταν ή έσκαγε σωλήνας, τα βαγόνια έχαναν πίεση και δεν είχαν καθόλου φρένα. Ο αυτόματος σχεδιασμός αντέστρεψε τη λογική — φόρτισε τον αγωγό για απελευθέρωση, μείωσε τον για ενεργοποίηση — και τοποθέτησε δεξαμενή και βαλβίδα σε κάθε βαγόνι ώστε κάθε όχημα να έχει το δικό του μέσο ακινητοποίησης.
Τα βαρέα οδικά οχήματα δανείστηκαν το λεξιλόγιο εξοπλισμού δεκαετίες αργότερα: συμπιεστής, ρυθμιστής, δεξαμενές, βαλβίδες ελέγχου και θάλαμος που μετατρέπει την πίεση σε δύναμη ωστήρα. Αυτό που η οδική μηχανική δεν δανείστηκε ήταν το σήμα μείωσης-για-ενεργοποίηση. Τα φορτηγά κράτησαν άμεσο, διαβαθμισμένο κύκλωμα υπηρεσίας και έλυσαν το πρόβλημα αποσύνδεσης μηχανικά. Για την πλήρη ιστορία, δείτε την ιστορία του αερόφρενου Westinghouse.
Πώς ενεργοποιείται το αερόφρενο τρένου
Ο συμπιεστής της μηχανής γεμίζει τις κύριες δεξαμενές, και μια βαλβίδα τροφοδοσίας φορτίζει τον αγωγό φρένων που διατρέχει όλο το τρένο μέσω σωλήνων και στροφίγγων γωνίας. Η βορειοαμερικανική πρακτική εμπορευματικών συνήθως κρατά τον αγωγό φρένων κοντά στα 90 psi· ο επιβατικός εξοπλισμός συχνά λειτουργεί υψηλότερα, γύρω στα 110 psi. Όσο ο αγωγός παραμένει φορτισμένος, η βαλβίδα ελέγχου κάθε βαγονιού κρατά τη βοηθητική δεξαμενή γεμάτη και τον κύλινδρο φρένου εξαερωμένο.
Όταν ο μηχανοδηγός κάνει μείωση υπηρεσίας, η πίεση του αγωγού φρένων πέφτει λίγες μονάδες. Κάθε βαλβίδα ελέγχου αισθάνεται τη διαφορά ανάμεσα στον πεσμένο αγωγό και τη γεμάτη ακόμα δεξαμενή της, και επιτρέπει στον αέρα της δεξαμενής να εισέλθει στον κύλινδρο φρένου. Ο αγωγός φρένων είναι λοιπόν γραμμή σήματος, όχι γραμμή εργασίας — ο αέρας που πραγματικά σφίγγει τα τακάκια ήταν αποθηκευμένος στο ίδιο το βαγόνι. Μια γρήγορη, βαθιά μείωση, είτε από την αυτόματη βαλβίδα φρένου, είτε από σπασμένο σύνδεσμο, σπασμένο σωλήνα ή βαλβίδα έκτακτης ανάγκης του συνοδού, θέτει κάθε βαλβίδα σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης και εφαρμόζει την πλήρη διαθέσιμη πίεση.
Η απελευθέρωση σημαίνει επαναφόρτιση. Στη βορειοαμερικανική εμπορευματική υπηρεσία η απελευθέρωση είναι γενικά άμεση — τα φρένα φεύγουν σε ένα βήμα μόλις αποκατασταθεί ο αγωγός — ενώ η επιβατική και πολλά ευρωπαϊκά συστήματα επιτρέπουν διαβαθμισμένη απελευθέρωση. Αυτό έχει σημασία στις κατηφόρες: επαναλαμβανόμενες ενεργοποιήσεις αδειάζουν τις δεξαμενές των βαγονιών πιο γρήγορα από ό,τι ο αγωγός φρένων τις ξαναγεμίζει, και ένα τρένο μπορεί να μείνει χωρίς φρένο.
Πώς ενεργοποιείται το αερόφρενο φορτηγού
Ένας συμπιεστής κινούμενος από τον κινητήρα φορτίζει μια υγρή δεξαμενή και έπειτα τις κύριες και δευτερεύουσες δεξαμενές. Ο ρυθμιστής διακόπτει τον συμπιεστή γύρω στα 120-135 psi και τον επανενεργοποιεί γύρω στα 100-110 psi, οπότε ένα υγιές σύστημα βρίσκεται πλήρως φορτισμένο κοντά στα 120 psi. Πατώντας το πεντάλ, ο αέρας δοσομετρείται στους θαλάμους φρένων, συνήθως μέσω βαλβίδων αναμετάδοσης ώστε το μακρινό άκρο του οχήματος να μην περιμένει μεγάλη διαδρομή σωλήνα. Αφήνοντας το πεντάλ, ο αέρας του θαλάμου εξαερώνεται. Πλήρεις λεπτομέρειες στην επισκόπησή μας για το πώς λειτουργούν τα συστήματα αερόφρενων.
Αυτό το κύκλωμα είναι fail-open, όχι fail-closed. Αν αδειάσουν οι δεξαμενές, τίποτα δεν σπρώχνει τους ωστήρες. Η προειδοποιητική λυχνία και το βομβητή χαμηλού αέρα ενεργοποιούνται γύρω στα 60 psi για να δώσουν στον οδηγό χρόνο να σταματήσει με έλεγχο, και τα ελατηριωτά φρένα αναλαμβάνουν ως τελευταία γραμμή άμυνας: ένα βαρύ ελατήριο σπείρας συμπιεσμένο από αέρα, το οποίο σπρώχνει τον ωστήρα προς τα έξω μόλις η πίεση πέσει περίπου στην περιοχή 20-45 psi. Σε συνδυασμό ρυμουλκού-ρυμουλκούμενου, η γραμμή τροφοδοσίας του ρυμουλκούμενου κάνει την ίδια δουλειά με τον αγωγό φρένων του τρένου σε μία στενή έννοια — χάνεται πίεση τροφοδοσίας και το ρυμουλκούμενο ενεργοποιείται αυτόματα από τη δική του δεξαμενή.
Συγκριτικός πίνακας
| Πτυχή | Αυτόματο αερόφρενο σιδηροδρόμου | Αερόφρενο φορτηγού |
|---|---|---|
| Τυπική πίεση λειτουργίας | Αγωγός φρένων κοντά στα 90 psi εμπορευματικά, γύρω στα 110 psi επιβατικά· κύριες δεξαμενές υψηλότερα | Πλήρως φορτισμένο κοντά στα 120 psi· διακοπή ρυθμιστή 120-135 psi, επανενεργοποίηση 100-110 psi |
| Σήμα ενεργοποίησης | Μείωση πίεσης αγωγού φρένων | Αύξηση πίεσης θαλάμου από τη βαλβίδα πεντάλ |
| Αέρας που κάνει τη δουλειά | Αποθηκευμένος σε δεξαμενή κάθε βαγονιού | Παρέχεται από δεξαμενές ρυμουλκού ή ρυμουλκούμενου μέσω βαλβίδων αναμετάδοσης |
| Απελευθέρωση | Επαναφόρτιση αγωγού φρένων· εμπορευματική απελευθέρωση συχνά άμεση αντί για διαβαθμισμένη | Εξαέρωση θαλάμων· πλήρως διαβαθμισμένη και στις δύο κατευθύνσεις |
| Συμπεριφορά σε πλήρη απώλεια αέρα | Ενεργοποίηση έκτακτης ανάγκης από δεξαμενές βαγονιών | Το κύκλωμα υπηρεσίας δεν κάνει τίποτα· τα ελατηριωτά φρένα ενεργοποιούνται περίπου στα 20-45 psi |
| Ενεργοποιητής και μηχανισμός | Κύλινδρος φρένου μέσω ράβδων και μοχλών σε τακάκια τροχού ή δίσκους | Θάλαμος φρένου, ωστήρας, ρυθμιστής παιχνιδιού, S-cam και τύμπανο, ή δισκόφρενο αέρα |
| Πλεονασμός | Κάθε όχημα ανεξάρτητα βαλβιδωμένο· χειρόφρενα στα βαγόνια | Διαχωρισμένα κύρια και δευτερεύοντα κυκλώματα συν ελατηριωτά φρένα |
| Συμπληρωματική επιβράδυνση | Δυναμική πέδηση στη μηχανή | Επιβραδυντής κινητήρα, εξάτμισης ή συστήματος μετάδοσης |
Γιατί και τα δύο είναι ασφαλή σε αστοχία, αλλά όχι με τον ίδιο τρόπο
Η σιδηροδρομική λύση είναι πνευματική και αυτο-οπλιζόμενη: το σήμα που λέει "ενεργοποίησε" είναι η απουσία πίεσης, οπότε οποιαδήποτε ρήξη οπουδήποτε στο τρένο παράγει την ισχυρότερη δυνατή ενεργοποίηση. Η λύση του φορτηγού είναι μηχανική: ενέργεια αποθηκευμένη σε ελατήριο, που απελευθερώνεται όταν ο αέρας δεν μπορεί πια να το συγκρατήσει. Και οι δύο ικανοποιούν την ίδια απαίτηση, γι' αυτό οι ρυθμιστικές αρχές και στις δύο πλευρές επιμένουν ότι η λειτουργία στάθμευσης και έκτακτης ανάγκης δεν πρέπει να εξαρτάται από την παρουσία αέρα.
Η πρακτική συνέπεια για έναν οδικό τεχνικό είναι ότι ένα ελατηριωτό φρένο είναι συσκευή αποθηκευμένης ενέργειας. Η ασφάλεια αστοχίας ενός τρένου δεν μπορεί να σε τραυματίσει όταν αποσυνδέεις ένα σωλήνα· ένα κλειδωμένο ή σκουριασμένο ελατηριωτό φρένο μπορεί. Κλείδωσέ το σωστά πριν αφαιρέσεις έναν θάλαμο, και ποτέ μην υποθέτεις ότι ένας θάλαμος χωρίς αέρα είναι αδρανής.
Σε τι είναι βελτιστοποιημένος κάθε σχεδιασμός
Ένα τρένο είναι μακρύ, και οι αλλαγές πίεσης ταξιδεύουν κάτω στον αγωγό φρένων με την ταχύτητα που κινείται ο αέρας, οπότε η κεφαλή ενεργοποιείται αισθητά πριν την ουρά. Ο χειρισμός τρένου — συσσώρευση, τέντωμα, σταδιακές μειώσεις — υπάρχει σε μεγάλο βαθμό για να διαχειριστεί αυτή την καθυστέρηση. Τα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα πνευματικά συστήματα το αντιμετωπίζουν στέλνοντας την εντολή ηλεκτρικά σε κάθε βαγόνι ταυτόχρονα, με τον αέρα να κάνει ακόμα το πραγματικό σφίξιμο.
Ένα φορτηγό είναι κοντό, οπότε η καθυστέρηση σωληνώσεων μετριέται σε κλάσματα δευτερολέπτου και περικόπτεται ακόμα περισσότερο με βαλβίδες αναμετάδοσης και ταχείας απελευθέρωσης. Αυτό που αντιμετωπίζει ένα φορτηγό αντ' αυτού είναι η μόλυνση: συμπιεστής που λειτουργεί συνεχώς, υγρασία και λάδι που μεταφέρονται στις δεξαμενές, και βαλβίδες που ζουν μέσα σε ψεκασμό δρόμου και χειμερινό αλάτι. Γι' αυτό ο αφυγραντήρας αέρα, η αποστράγγιση δεξαμενής και οι έλεγχοι διαδρομής ρυθμιστή παιχνιδιού κυριαρχούν στη συντήρηση φρένων οδικού οχήματος, ενώ η βαλβίδα ελέγχου ενός σιδηροδρομικού βαγονιού επισκευάζεται σε προγραμματισμένο κύκλο σε συνεργείο. Ίδια φυσική, διαφορετικό πρόβλημα διάρκειας ζωής υπηρεσίας.
Χρειάζεστε το ανταλλακτικό, όχι μόνο την απάντηση;
Συμπιεστές και κιτ επισκευής αέρος φρένων ποιότητας OE, κατασκευασμένα και δοκιμασμένα σύμφωνα με τα πρότυπα επαγγελματικών οχημάτων.
Αγοράστε ανταλλακτικά VADENΔημοσιεύεται από τη VADEN Original. Οι σύνδεσμοι προϊόντων οδηγούν στον επίσημο κατάλογο του κατασκευαστή. Οι προδιαγραφές είναι γενικές — πάντα επιβεβαιώνετε τα νούμερα με το εγχειρίδιο σέρβις του οχήματός σας.