Brzdy s pružinovým tlakem: přehled, principy a používání v hnacích vozidlech

Každé hnací drážní vozidlo je vybaveno minimálně mechanickou brzdou a pneumatickou brzdou. Novější (nebo technicky dokonalejší) vozidla disponují ještě elektrickou brzdou. Tyto tři typy brzdových zařízení jsou pouze základní a dále se dělí na více poddruhů (např. Samotné zařízení realizující přenos brzdné síly na kola se nazývá mechanická část brzdy. Mechanickou část tedy mají jak mechanické, tak pneumatické a některé elektrické brzdy.

Většinou jsou tyto brzdy špalíkové, tzn. že na jízdní plochu dvojkolí přiléhají brzdové špalíky, spojené táhly až s pístem brzdového válce, případně k řetězům ruční (zajišťovací) brzdy. U novějších vozidel jsou špalíkové brzdy nahrazeny kotoučovými, fungujícími na stejném principu jako kotoučové brzdy známé z automobilů. Kotoučové brzdy jsou sice účinnější, ale i toto řešení má své nevýhody: jízdní plocha dvojkolí není špalíky čistína, a proto se na ní shromažďují železné piliny z podvozků a kolejnic, které mohou způsobit zvýšenou náchylnost k prokluzu. Proto bývají Kola s kotoučovými brzdami doplněna čistícími špalíky s malým přítlakem na dvojkolí.

Mechanická brzda působí na kola pouze mechanickými prostředky - např. řetězy. Ruční brzda je tzv. zajišťovací brzdou, tzn. že zabezpečuje stojící lokomotivu proti samovolnému pohybu. Ovládá se vratidly umístěnými na stanovištích strojvedoucího. Funguje tak, že otáčením vratidla spojeného s řetězy se brzdové špalíky přitlačí ke kolu. Střadačová brzda není klasickou mechanickou brzdou, neboť využívá i elektřiny a pneumatického zařízení. Jedná se rovněž o zajišťovací brzdu. Střadačová brzda je kombinací tlakovzdušné a pružinové brzdy. Ovládá se elektricky tlačítky, pro odbrzdění se využívá tlaku vzduchu.

Pneumatická brzda využívá ke své činnosti stlačeného vzduchu. Až na výjimky (lokotraktory 799) jsou pneumatickou brzdou vybaveny všechny řady hnacích vozidel ČD. Přímočinná brzda (lokomotivní, přídavná) je určena pouze pro brzdění samotné lokomotivy nebo hnacího vozu. Narozdíl od samočinné tlakové brzdy umožňuje okamžitě zvyšovat a snižovat tlak v brzdových válcích lokomotivy. Maximální tlak v brzdových válcích lokomotivy, který tato brzda vyvine, je obvykle 5 bar. Nejčastějším brzdičem (tj. ovladačem brzdy) je typ DAKO BP (Brzda Přímočinná). Na každém stanovišti je jeden tento brzdič. V minulosti se místo něj používaly kohouty. Ty byly z výroby i na některých Škodovkách I. generace, dnes však již byly nahrazeny zmiňovanými brzdiči DAKO BP. Novějším typem brzdiče přímočinné brzdy je typ DAKO BPE (Brzda Přímočinná Elektrická). Jedná se o elektrický brzdič, který se na našich lokomotivách nedočkal širšího uplatnění.

Samočinná tlaková brzda (vlaková, průběžná, nepřímočinná) je nejdůležitějším typem pneumatické brzdy. Každá lokomotiva určená k vedení vlaků musí být vybavena touto brzdou. Tato brzda je určena k brzdění celého vlaku včetně lokomotivy. Funguje následujícím způsobem: Nejprve kompresory na lokomotivě naplní stlačeným vzduchem hlavní vzduchojemy. Poté, co je sestaven vlak a je připojen k lokomotivě, dojde k naplnění průběžného potrubí stlačeným vzduchem na hodnotu 5 bar. Před odjezdem soupravy vozmistr vykoná zkoušku brzdy. Samotný proces brzdění funguje tak, že brzdičem na stanovišti strojvedoucí postupně snižuje tlak v hlavním potrubí podle požadovaného brzdného účinku až na hodnotu 3,5 bar, což je úplné provozní zabrzdění.

Snížením tlaku v průběžném potrubí dojde k zareagování brzdových rozváděčů, které přepustí vzduch z pomocných vzduchojemů do brzdových válců. Zvýšením tlaku v průběžném potrubí se dosáhne snížení intenzity brzdění opět pomocí rozváděčů, které částečně, případně zcela odvětrají brzdové válce. Pokud dojde k roztržení vlaku, rozpojí se i pneumatické hadice spojující jednotlivé vozy, čímž dojde ke ztrátě tlaku v potrubí a brzdové rozváděče přepustí veškerý vzduch do brzdových válců (5 bar v brzdovém válci). Právě došlo k rychlostnímu brzdění. Stejná situace nastává při stržení záchranné brzdy nebo odpadu elektromagnetického ventilu vlakového zabezpečovače. V těchto situacích brzda reaguje samočinně, proto se označuje jako samočinná brzda.

Rychlobrzdu (rychločinné brzdění) může v případě nebezpečí spustit i strojvedoucí, a to přestavením páky brzdiče do poslední polohy. Brzdicí účinek je shodný jako účinek úplného provozního zabrzdění, v případě rychlobrzdy je ale doba potřebná k jeho vyvinutí kratší. Na tratích vybavených traťovým rádiovým systémem (TRS) může rychlobrzdu aktivovat i výpravčí pomocí dálkového STOPu. Některé rychlobrzdy jsou vybaveny funkcí tzv. přemostění účinku, tj. že strojvedoucí může ovlivnit cílové zastavení vlaku (pro případy, že by vlak jinak zastavil např. Přebití brzdy je nežádoucí stav, který je charakterizován naplněním brzd vyšším tlakem než 5 bar, což je provozní tlak. Při přestavení brzdiče do jízdní polohy nedojde k odbrzdění vlaku. K přebití brzdy dojde v případě, že brzdič byl dlouho v poloze vysokotlakého švihu, kterým se plní potrubí vlaku. Přebití brzdy se řeší přestavením brzdiče do polohy nízkotlakého přebití, která zajistí zvýšení tlaku v potrubí na 5,4 bar. Rozdíl 0,4 bar mezi hodnotou při nízkotlakém přebití a hodnotou provozního tlaku se postupně zmenšuje, až zcela zanikne. Toto zajišťuje ústrojí lineárního odvětrávání, které tlak sníží v rámci necitlivosti brzd tak, aby nedošlo k zabrzdění. Nejrozšířenějšími brzdiči jsou brzdiče DAKO BS2 a DAKO BSE. V 50. - 70. letech se používal brzdič ŠKODA N/O, ten ale na provozních lokomotivách prakticky nenajdeme z důvodu jeho pozdější výměny za DAKO BS2. Výjimečně dožívá na některých starých lokomotivách (řady 121, 141, 181).

Nízkotlaké přebití (max. 5,4 bar v potrubí) - pro rychlejší odbrzdění soupravy, kde nehrozí přebití brzdy vlaku (nesmí dojít ke zvýšení tlaku v pomocných vzduchojemech nad 5 bar), speciální ústrojí si ohlídá potřebné srovnání tlakové diference v rámci tzv.

Modernějším a dodnes používaným brzdičem je typ DAKO BSE (Brzda Samočinná Elektrická). Jak je patrné z názvu, jedná se o elektricky ovládaný brzdič, umístěný obvykle ve strojovně. Na stanovištích jsou tedy pouze jeho ovladače (na fotografii je nejrozšířenější ovládač DAKO OBE1). Brzdičem DAKO BSE jsou vybaveny lokomotivy ŠKODA II. Doplňkovou brzdou (stále se jedná o pneumatickou brzdu) jsou vybavena novější hnací vozidla (114.5, 380, 470, 471, 680, 843). Stejně jako doplňková brzda je i parkovací brzda doménou novějších hnacích vozidel (řad 380, 470, 471, 680, 843).

Tato brzda automaticky při zastavení vozidla přivede do brzdových válců tlak 2 bar a zajistí tak stojící soupravu proti pohybu. Tyto brzdy jsou oblíbené zejména z důvodu vysokého výkonu a úspory klasických brzdových zdrží. Nejrozšířenější typ elektrické brzdy. Tato brzda pomocí přepojovačů trakčních motorů (jízda-brzda) nastaví režim práce cize buzeného dynama. Elektrická energie generovaná trakčními motory díky kinetické energii vlaku se pak maří na střeše lokomotivy ve ventilátory chlazených brzdových odpornících (tím je lokomotiva brzděna).

Elektrodynamickou brzdu se ovládá pomocí převodníku, což je nádrž plněná či vyprazdňovaná stlačeným vzduchem. Tlak vzduchu je převáděn na elektrickou veličinu, které je poté vstupním signálem pro zařízení regulující výkon EDB. Elektrodynamickou brzdou jsou vybaveny všechny elektrické lokomotivy ŠKODA II. a III. Vpodstatě se jedná také o elektrodynamickou brzdu, s tím rozdílem, že ERB pracují v režimu rekuperace, tj. že trakčními elektromotory generovaná energie se neničí v odpornících, ale je prostřednictvím sběrače vracena zpět do troleje, čímž dochází ke značným úsporám. Upravenou rekuperační brzdou mohou být ale vybaveny i akumulátorové lokomotivy, kdy je generovaná energie využita pro dobíjení akumulátorů.

Elektromagnetická neboli kolejnicová brzda je známá mimo jiné i z tramvají. Kolejnicovou brzdou jsou vybaveny řady 471, 680 a 799. Elektromagnetická kolejnicová brzda se používá jako doplněk k nouzové brzdě. Tuto brzdu tvoří trámek, umístěný mezi dvojkolími nad kolejnicemi a osazený elektromagnety. Brzdění touto brzdou se zahajuje přitažením trámku s magnety až k hlavám kolejnic, kdy dojde ke kontaktu a značnému tření.

Většina lokomotiv je vybavena odbrzďovačem, který je většinou typu DAKO OL2 (Odbrzďovač Lokomotivní). Důležitým článkem v brzdové soustavě každé lokomotivy s pneumatickou brzdou je kompresor. Na lokomotivách je instalován zpravidla hlavní a pomocný kompresor (případně dva hlavní kompresory). Pomocný kompresor je poháněn elektromotorem napájeným z lokomotivní baterie a slouží k výrobě stlačeného vzduchu potřebného pro zdvižení sběračů. Teprve poté může začít pracovat hlavní kompresor.

Nejčastěji používaným typem kompresoru je pístový kompresor. Dále se používají šroubové kompresory. Kompresory se dále dělí na jednostupňové, dvoustupňové atd. podle toho, v kolika stupních probíhá stlačování vzduchu. Na lokomotivách elektrické trakce jsou kompresory poháněny zpravidla elektricky - klínovým řemenem od elektromotoru, který je napájen přes předřadné odpory přímo z troleje nebo je napájen z měniče pomocných pohonů. Kompresor je spínán buďto strojvedoucím nebo automaticky v případě, že tlak klesne pod stanovenou hranici.

U dieselových lokomotiv je obvyklý pohon spalovacím motorem lokomotivy přes rozvodovku a spojku. Takto řešený pohon kompresoru ale znemožňuje zapínání kompresoru pouze v případě potřeby - kompresor je poháněn po celou dobu, jakou je v chodu spalovací motor. Přebytečný tlakový vzduch je přitom vypouštěn. Pomocí kompresorů stlačený vzduch je potrubím odváděn do řady vzduchojemů. Jsou zpravidla dva a slouží potřebám pneumatické brzdy. Provozní tlak v nich dosahuje zpravidla 8 až 10 bar (podle typu lokomotivy). Jejich objem se liší v závislosti na typu a určení lokomotivy, u traťových lokomotiv dosahuje objem hlavního vzduchojemu nejčastěji 450 až 500 l. Je obvykle jeden, případně dva.

Z pomocného vzduchojemu je tlakový vzduch přepouštěn do brzdových válců. Objem pomocného vzduchojemu je několikanásobně menší, než objem hlavního vzduchojemu. Lokomotiva má dále řadu tzv. přístrojových jímek, sloužících pro uchování stlačeného vzduchu pro pohon kontroléru, hlavního vypínače, sběračů, stěračů, dopravu písku pod kola, ovládání žaluzií apod.

Speciálně pro tuto elektromagneticky odbrzďovanou brzdu byla vytvořena nová páka ručního odbrzdění, která splňuje především vysoké požadavky na stupeň krytí (IP 66). Díky modulární konstrukci je možné tuto brzdu flexibilně použít s jedním rotorem nebo také ve dvourotorovém provedení. Provedení se dvěma rotory generuje dvojnásobný brzdný moment v porovnání s pružinovými brzdami s jedním rotorem. Tato brzda je elektricky odbrzďovaná pružinová brzda s otáčejícím se rotorem, který je na obou stranách opatřen třecím obložením. Rotor je v beznapěťovém stavu sevřen mezi kotevní deskou a protilehlou třecí plochou brzdnou silou, vyvíjenou tlačnými pružinami na kotevní desku. Funkce odpovídá Fail-Save principu (bezpečné proti selhání).

Brzdová technika zahrnuje také odbrzdovače a parkovací brzdy. Důležitým článkem v brzdové soustavě je kompresor a jeho řízení. Objem hlavního vzduchojemu u traťových lokomotiv dosahuje zpravidla 450-500 l, objem pomocného vzduchojemu je menší a tlak v něm dosahuje obvykle 8-10 bar. Parkovací brzda, doplňková brzda a elektromagnetické brzdy se používají na různých řadách a typech vozidel podle jejich koncepce a věku.

Klíčové součásti a jejich funkce

• Mechanická brzda - působí na kola mechanickými prostředky (řetězy, špalíky).
• Pneumatická brzda - využívá stlačený vzduch; nejdůležitější typ pro celý vlak je Samočinná tlaková brzda.
• Elektrická brzda - řídí se pomocí elektrických brzdových dílů a v různých variantách zahrnuje dynamické a rekuperační prvky.
• Střadačová brzda - kombinace tlakovzdušné a pružinové brzdy s elektrickým ovládáním.
• Kompresory a vzduchojemy - zásadní pro dodávku stlačeného vzduchu do brzdových systémů a provoz pneumatických částí.

Různé brzdiče a jejich historický vývoj

1. DAKO BP - Brzda Přímočinná, nejčastější na stanovištích.
2. DAKO BPE - Brzda Přímočinná Elektrická, novější typ.
3. DAKO BS2 - Brzda Samočinná, nejrozšířenější pro starší i novější vozy.
4. DAKO BSE - Brzda Samočinná Elektrická, moderní a částečně elektricky řízená.
5. ODBRZDOVAČ OL2 - Odbrzďovač Lokomotivní pro odbrzdění.

tags: #brzda #s #pruzinovym #tlakem