С вами интересные вещи и все, что вы хотели знать о трамваях, но боялись спросить (часть 2).
Итак в предыдущей серии (https://zen.yandex.ru/media/vestnik/vse-chto-vy-hoteli-znat-o-tramvaiah-no-boialis-sprosit-chast-1-5b0473931aa80cf17bff5149) мы разобрались с тем, какие токоприемники и системы управления бывают у трамваев и как они им позволяют(или не позволяют) объединяться в трамвайные поезда по Системе Многих Единиц (СМЕ). Однако, решительно не затронули еще много существенных и интересных моментов.Так что давайте срочно исправляться.
Тормоза
Их, как известно, придумали трусы. Однако, в данном случае они думали больше обычного, потому что видов тормозов у трамвая много. Какие в данном конкретном случае будут задействованы зависит от ситуации и главным образом от того, насколько быстро нужно остановиться.
Пневматические
Это, пожалуй, самый древний и тривиальный вид тормозов, он устанавливался еще в мезозое, когда динозавры толпились и спешили на работу. Принцип его работы предельно прост — водитель поворачивает тормозной кран и соединяет баллоны с воздухом высокого давления непосредственно с тормозным механизмом.
Сам «исполнительный» механизм, в свою очередь, тоже может быть разным. Общее у них то, что там будут колодки, которые будут куда-нибудь прижиматься, к колесу, к барабану или диску.
В общем, это разновидность механических тормозов, которая работает по такому же принципу, как и у автомобиля.
Впрочем, у трамвая может и вовсе не быть пневматической системы, а значит и этого вида тормозов, но механические-то по-любому будут, просто приводиться в действие они будут по-другому — электричеством.
Электро-механические
Почти все то же самое, только теперь нет сжатого воздуха, зато есть соленоид.
При подаче на него напряжения 24 В, он разжимает колодки. Да-да именно разжимает, потому что по умолчанию они сжаты пружиной намертво. Сделано это из соображений безопасности - на случай, если вдруг упадет напряжение батареи или вовсе исчезнет колодки под действием пружины прижмутся и трамвай остановится. Поэтому, для его активации достаточно убрать напряжение с соленоида.
В относительно современных вагонах тот или иной вид механических тормозов используется при не экстренном торможении трамвая с малой скорости около 3 км/ч до нуля. Если очень хочется их можно было бы использовать на любой скорости, как это делает автомобиль.
Но это означает потратить кинетическую энергию движения трамвая в пустую в тепло, а это не экономично. А так как социализм — это учет и контроль, а капитализм, это еще больший учет и контроль, то энергию стараются вернуть, а не тратить впустую.
Рекуперативные
Это очень классная штука. Вместо того, чтобы превращать энергию движения вагона в тепло в колодках, как это делают предыдущие виды тормозов, рекуперативные стараются вернуть эту энергию обратно — в контактную сеть. Для этого тяговые электродвигатели включаются в «обратном направлении» и, таким образом работают в режиме генератора.
В идеальном мире сферических трамваев в вакууме все просто — нужна тебе энергия — бери из контактной сети, электродвигатель преобразует электрическую энергию в кинетическую. Нужно остановиться — отдавай обратно, рекуперативные тормоза преобразуют кинетическую энергию обратно в электрическую. А при условии, что трамвай, в отличии от всяких там машин и прочей резиноколесной нечисти, может по инерции двигаться очень и очень долго, то получается супер эффективный вид транспорта.
Разумеется, в реальном мире, рекуперативные тормоза возвращают не 100% энергии, все-таки есть потери в тепло, но очень и очень ощутимую часть. Современные трамваи в обязательном порядке тормозят именно таким способом.
Поэтому, когда водитель трамвая решает затормозить, сначала включаются рекуперативные тормоза, то есть тяговые электродвигатели работают в режиме генератора, а потом, когда скорость вагона падает до 3 км/ч включаются механические тормоза, которые тормозят трамвай до полной остановки. И всё это происходит автоматически, вагоновожатому не требуется думать каким видом тормозов пользоваться сейчас. В общем, это крутые тормоза, дай бог каждому! Данный вид торможения активно используется на железнодорожном транспорте и в метро.
Реостатные
Этот вид торможения очень похож на предыдущий. В нем также тяговые электродвигатели работают в режиме генератора, только подключаются они не к контактной сети, а к специально обученным тормозным реостатам. Ток, создаваемый двигателями трамвая идет через реостаты, они нагреваются и таким образом отбирают энергию движения у трамвая и тормозят его. При этом реостатное торможение штука довольно плавная, простая и не приводящая к износу тормозных колодок. После снижения скорости трамвая до малой (порядка 3 км/ч) также включаются механические тормоза, которые тормозят вагон до полной остановки.
Минус у такого вида торможения только один — он не возвращает энергию в контактную сеть.
Реостатные тормоза появились еще на самых первых трамваях с НСУ (Непосредственной системой управления) и используются до сих пор.
Вероятно, у читателя возникает вопрос, зачем вообще использовать реостатное торможение, если есть рекуперативное?
Дело в том, что оно проще, и до появления ТИСУ (тиристорно-импульстной системы управления) применять рекуперативное торможение в качестве основного было не очень просто.
Этот вид торможения также любят применять и на железной дороге.
Магниторельсовый тормоз
Все, наверное, слышали пужающее предостережение, что «поезд мгновенно остановить невозможно». И это чистая правда — тормозной путь у поезда озвереть какой здоровый, несоизмеримый с длиной торможения у транспорта, который катается по асфальту на шинах. Даже если на трамвай установить сверхбожественную АБС, которая будет обеспечивать максимально эффективное торможение на грани блокировки колес, и вагон никогда не будет тормозить юзом, все равно его тормозной путь будет значительно больше, чем скажем у троллейбуса. И всему виной низкой коэффициент трения сталь по стали.
В случае поезда это вполне простительно — все переезды оснащены шлагбаумами и барьерами-автоматами (ну, кроме конечно тех, которые не оснащены).
Ну а если кто-то всё-таки забрался на машине туда и не смог выехать — что ж, такова жизнь. Винить поезд в том, что он не успел остановиться никто не будет (хотя несмотря на это машинисты будут очень стараться).
Но если для поезда такая ситуация допустима, то в городе, где куча аутистов на каких-нибудь юрких БМВ и им подобных подрезают всех и суются куда только могут и куда только не могут (впрочем пешеходы от них тоже не отстают по способности внезапно появляться на рельсах), это недопустимо.
Трамвай должен быть способен остановиться также резко, как и его шинокопытные собратья. Специально для этого придумали магниторельсовый тормоз. Он применяется в экстренных ситуациях, когда затормозить нужно очень резко.
Магниторельсовый тормоз представляет собой здоровенную колобаху, которая болтается у трамвая между колес — это электромагнит. Когда нужно резко затормозить он прижимается к рельсу и примагничивается к нему с усилием в несколько тонн.
Тормозной эффект магниторельсового тормоза создаётся за счёт взаимодействия тормозной колодки непосредственно с рельсом. Тормозное усилие магниторельсового тормоза не поддается регулировке, и при его активации трамвай должен встать как вкопанный, поэтому им пользуются только в экстренных случаях.
Пока применение тормоза не требуется он висит на пружинах на некотором расстоянии от рельса, чтобы не повредить рельсовое полотно в процессе движения.
В нашем изложении следует отметить, что магниторельсовый тормоз применяется не только на трамваях, но и на железнодорожном транспорте. Например, на картинке выше как раз магниторельсовый тормоз немецкого дизель-поезда Siemens Desiro Classic. Однако, далеко не каждый поезд имеет тормоза такого типа, я бы даже сказал мало какой.
После того в результате теракта под откос был пущен «Невский эксперсс», причем целых 2 раза, его оснастили магниторельсовым тормозом. Причем он стал одним из немногих, и единственным которого я лично видел, представителем железнодорожного транспорта, счастливым или наоборот несчастным, обладателем магниторельсового тормоза. Больше лично я не видел такого.
На этом, пожалуй, и так чрезвычайно богатый список трамвайных тормозов подошел к концу. Во всяком случае пока. На сегодняшний день конструкторы еще недостаточно решительны и не дерзнули оснастить трамвай тормозным парашютом, спойлерами, реверсом реактивной тяги или морским якорем. Будем наедятся, что в будущем…
Трамвайная песочница
Возможно, для кого-то будет сюрпризом, но в трамваях и даже железнодорожном локомотиве есть песок. И причина этому такая же, как и появлению магниторельсового тормоза — низкий коэффициент трения сталь по стали. Засыпка песка под колеса позволяет повысить эффективность, как торможения (хотя если очень-очень надо, то для этого есть и электромагнитный тормоз), так и разгона.
Песок в вагоне хранится в специально обученных бункерах, расположенных под сидениями.
Так что, если вы едите в трамвае, осмотрите внимательно кресло, на котором вы сидите, не исключено что под ним песок.
Впрочем, данная технология появилась еще раньше, чем сами трамваи — ею пользовались еще паравозы. Подача песка на рельс осуществляется при помощи сжатого воздуха (если конечно на этом типе трамвая есть пневмооборудование). Песок попадает из песочницы через рукав прямо в зону контакта колёс с рельсами.
Если пневмооборудованя нет, как, например, на Татре Т-3М, то это делается при помощи электропривода.
Как уже было сказано, таким балуются не только трамваи. Электровозы, которые возят тяжеленные составы, тоже очень любят подсыпать песка под колеса. Правда на железной дороге к этому более серьезный подход, ибо там песок подается через специально обученные форсунки под действием сжатого воздуха.
У трамвая в этом все более лайтово. Тем не менее, все эти хитрые, а может и наоборот, бесхитростные технические решения позволяют трамваю чувствовать себя в городе, как рыба в воде. А если вы дочитали до этого места, спасибо вам огромное и увидимся в новых выпусках!
Если что предыдущая часть тут — https://vk.com/@agregatowrite-kak-ustroen-tramvai-ili-vozvraschenie-v-elektrotehniku