Układy i urządzenia hamulcowe > Regulacja siły hamowania w stosunku do obciążenia pojazdu

Regulacja siły hamowania w stosunku do aktualnego obciążenia pojazdu kolejowego to bardzo ważna funkcja w układzie hamulcowym zwiększająca skuteczność i poprawność działania hamulca w celu osiągnięcia optymalnych parametrów hamowania pojazdu.
Masa składu pociągu zmienia się w zależności od stanu napełnienia pasażerami lub ładunkiem. Przykładowo:

WAGON WĘGLARKA w stanie:
- próżnym waży około: 20 t (masa własna),
- ładownym waży około: 80 t (masa całkowita).

   
Wagon węglarka serii Eaos

czy też:

ELEKTRYCZNY ZESPÓŁ TRAKCYJNY w stanie:
- próżnym waży około: 135 t (masa własna),
- ładownym waży około: 170 t (masa całkowita).

   
EZT 31WE

Różnice mas pojazdów kolejowych w stanie próżnym i ładownym wymuszają konieczność dostosowywania siły hamowania dla zapewnienia optymalnych i bezpiecznych długości dróg hamowania niezależnie od stanu załadowania wagonów. Hamowanie lekkiego składu zbyt dużą siłą może doprowadzić na przykład do zablokowania zestawów kołowych i powstania na powierzchniach tocznych kół (na skutek zaistniałego poślizgu), płaskich miejsc, zwanych potocznie podkuciami. Podkucie zestawu kołowego charakteryzuje stukot zestawu kołowego podczas jazdy o częstotliwości zgodnej z aktualną prędkością. Z kolei zbyt słaba siła hamowania ciężkiego pociągu wydłuża jego drogę hamowania, co może doprowadzić do sytuacji niebezpiecznych.

Aby maksymalnie zbliżyć parametry hamowania składu próżnego i ładownego pojazdy kolejowe wyposaża się w układy regulacji siły hamowania w stosunku do obciążenia. Układy te mogą regulować pracę hamulca w sposób dwustopniowy lub ciągły.

Najprostszym rozwiązaniem jest stosowana w wagonach towarowych tablica przestawcza siły hamowania, w której poprzez przestawienie dźwigni przestawczej zmienia się przełożenie przekładni hamulcowej, zmieniając tym samym siłę hamowania. Na tablicy przestawczej podane są masy hamujące dla obu pozycji oraz masa przestawcza, czyli graniczna masa wagonu, po osiągnięciu której należy zmienić nastawę obciążenia.
Na przykładzie poniższego zdjęcia masa przestawcza wynosi 40 t, czyli jeżeli masa brutto wagonu jest mniejsza niż ta wartość to dźwignia przestawiacza powinna być w pozycji PRÓŻNY, a gdy masa brutto wagonu jest większa od podanej wartości, to dźwignia przestawiacza powinna być w pozycji ŁADOWNY.

   
Tablica przestawcza PRÓŻNY / ŁADOWNY (opis na powiększeniu)

W taborze kolejowym stosowane są również automatyczne układy regulacji siły hamowania w stosunku do aktualnego obciążenia. W takim przypadku stosuje się tzw. układy ważące, czyli urządzenia wytwarzające sygnał pneumatyczny lub mechaniczny odzwierciedlający stan obciążenia pojazdu, a wiec wielkość jego załadunku. Sygnał ten wykorzystywany jest do samoczynnego dopasowania siły hamowania do załadunku pojazdu. Na podstawie pomiarów obciążenia układ hamulcowy może być przesterowany w sposób dwustopniowy, czyli w stan próżny lub ładowny na podstawie osiągniętej granicznej masy przestawczej, albo regulacja siły hamowania odbywa się w sposób ciągły w funkcji ładunku. Drugie rozwiązanie stosowane jest przede wszystkim w pojazdach pasażerskich, gdzie masa zmienia się w trakcie jazdy w zależności od aktualnej liczby przewożonych pasażerów na pokładzie. W takim przypadku siła hamowania jest zawsze dostosowana do bieżącego obciążenia pojazdu. Uklady automatycznego dostosowania siły hamowania stosueje się równeż w nowobudowanych wagonach towarowych.

       
Zawory ważące na wózkach EZT do regulacji ciągłej (pneumatycznej) - pomiar obciążenia w ramach drugiego stopnia usprężynowania (opis na 2 powiększeniu)

Regulacja układu hamulcowego ze względu na obciążenie pojazdu może odbywać się na drodze mechanicznej lub pneumatycznej.
W pierwszym przypadku następuje zmiana przełożenia przekładni mechanicznej hamulca wyłącznie w sposób dwustopniowy (próżny / ładowny) poprzez zastosowanie w niej tzw. przestawiacza mechanicznego, który działa na podstawie ustawienia ręcznej dźwigni przestawiacza lub na podstawie automatycznego pomiaru masy realizowanego przez układ ważący.
Regulacja na drodze pneumatycznej może być dwustopniowa lub ciągła. W tym systemie regulacji nie ingeruje się w przełożenie przekładni mechanicznej. Poprzez zastosowany przekładnik ciśnienia, regulowana jest wartość ciśnienia wtłaczanego do cylindrów hamulcowych, dostosowując ją do aktualnego obciążenia pojazdu i zadanego przez maszynistę reżimu hamowania.

W przypadku regulacji pneumatycznej dwustopniowej stosowany jest dwustopniowy przekładnik ciśnienia, a w rozwiązaniu z ciągłą regulacją siły hamowania stosuje się bezstopniowy przekładnik ciśnienia.

Jeżeli pojazd jest wyposażony w układ automatycznego dostosowana siły hamowania do aktualnego obciążenia, to na nadwoziu nanoszone jest oznaczenie "A".


Wskazane oznaczenie wyposażenia pojazdu w automatyczny układ ważący

W poajzdach, w których drugi stopień usprężynowania jest realizwoany przez sprężyny pneumatyczne, układ ważący wykorzystywany jest również do regulacji ciśienia w tych sprężynach, w celu utrzymania wysokości nadwozia pojazdu na jednakowym poziomie w stosunku do poziomu główki szyny, niezależnie od zmian obciążenia pojazdu. Zobacz opis uprężynowania - tutaj.