В конструктиве любой самоходной техники должна быть реализована возможность изменения направления движения. В автомобиле, тракторе, автобусе, мотоцикле (при наличии нужного вала и шестерней в коробке передач). И даже в турбореактивном пассажирском лайнере есть возможность реверсировать работу двигателя и изменить направление струи газов, особенно активно это используется при посадке самолета совместно с торможением шасси.
Равно как и в тепловозах тяговая схема может реверсироваться, вследствие чего подвижной состав меняет направление движения. Так как существует два принципиально разных типа тяговых передач - электрическая и гидравлическая, то и реверсирование происходит разными способами.
Тепловозы с гидропередачей
Для простоты понимания, на данном локомотиве установлена по аналогии с автомобилем большая «автоматическая коробка передач». В зависимости от конструктива данного узла, реверсирование осуществляется путем изменения направления движения валов и шестеренок внутри гидропередачи, а затем по кинематической схеме момент передается на тяговые редукторы и колесные пары.
Обязательными условиями является полный останов тепловоза, то есть нулевая скорость. И переход гидропередачи в режим выбранного направления движения, регулируемый автоматикой самого устройства и системой локомотива. Кстати, особо нерадивые машинисты на некоторых сериях тепловозов с релейной логикой использовали в качестве торможения состава реверсирование гидропередачи. Таким образом в движении включали «заднюю» передачу и уменьшали и без того малый ресурс гидропередачи. Здесь в первую очередь возникает вопрос к разработчику схемотехнике релейной логики - «как?» , а во вторую к «наезднику» - «зачем?».
Таким образом при необходимости изменить направление движения, машинист останавливает тепловоз. Создает необходимые условия для возможности реверсирования гидропередачи, например, сброс позиции в нулевое положение или определенное давление в тормозных цилиндрах. Соответствующим органом управления выбирает направление движение на инверсное. Автоматика гидропередачи, система управления или релейная логика тепловоза контролирует процесс реверсирования главного узла и дает разрешение на движение.
Тепловозы с электрической передачей
Тяговый привод данных локомотивов может быть выполнен на асинхронных или коллекторных тяговых электродвигателях. В зависимости от этого будет различная схема реализации реверса. Но суть остается едина - необходимо изменить направление вращения тягового двигателя, а соответственно и колесной пары.
Тепловозы с асинхронным приводом
Здесь все очень «просто», но в то же время и очень сложно в плане реализации компонентной базы. Для изменения вращения тягового двигателя достаточно поменять местами фазы двух обмоток. Делает данную работу тяговый преобразователь по команде системы управления тепловоза, получаемой от машиниста.
Здесь так же как и с гидропередачей в зависимости от видения разработчиков алгоритмов управления, машинисту необходимо выполнить ряд каких-то условий. Затем системы сами проделают и проконтролируют все процессы и «подмигнут» машинисту о возможности начать движение в противоположную сторону.
Основная сложность в данных типах локомотивов выбрать качественные и надежные узлы. Написать корректный алгоритм, подружить систему управления тепловоза с тяговым преобразователем.
Тепловозы с двигателями постоянного тока
На сегодняшний день при проектировании новых серий тепловозов с электрической тяговой передачей все больший приоритет отдается асинхронному приводу, как более тяговитому и энергоэффективному варианту.
Но полностью перейти на асинхронный привод получится еще очень не скоро. К тому же серийные тепловозы с коллекторными тяговыми двигателями до сих пор выпускаются, да и мелкосерийно разрабатываются новые модели, а если учесть, что срок службы тепловозов 40+ лет. То колесить данные типы локомотивов будут по просторам нашей страны еще минимум пол века. А значит оборудование и запасные части для данного типа техники будут производиться еще очень долго, в том числе и громоздкие линейные контакторы и переключатели необходимые для реверсирования подвижного состава.
В тепловозах данного типа для изменения направления движения есть минимум два обязательных условия - нулевая скорость и минимально допустимое давление в цепях управления. Если с первым все понятно, то второе требование необходимо для работы коммутационной аппаратуры.
Все тяговое контакторное электрооборудование на советских тепловозах коммутировалось от воздействия сжатого воздуха. На сегодняшний день иностранные поставщики могут предложить электромагнитные реверсоры и контакторы, но ценник на них будет в несколько раз выше электропневматических советских и российских функциональных аналогов. На текущий момент мелкосерийно отечественные предприятия (например, "Пензинский завод Телема Гино" и ООО "Каменский завод транспортного машиностроения") внедряют электромагнитные коммутационные аппараты, но до серийного применения пройдет еще ни одна пятилетка. Все же предприятиям выгодно строить дешевые тепловозы, а сервисным службам и депо ремонтировать технику дешево и быстро.
Если вернуться к реверсированию тяговой схемы, то конструкторы могут обязательными сделать еще некоторые условия. Далее, поездные контакторы размыкают тяговую цепь, а реверсивный переключатель меняет полярность обмотки возбуждения тяговых электродвигателей. По факту завершения коммутаций, система управления тепловозов или релейная логика получает обратную связь от реверсивного переключателя об успешном завершении операции. Затем при соблюдении всех дополнительных обязательных условий, машинист может задать позицию контроллера больше нулевой и начать движение по маршруту.
В зависимости от количества подмоторенных осей тепловоза сборка реверсивных переключателей может отличаться. В советские времена предусмотрели всевозможные модификации данных аппаратов. Используемые серии переключателей ППК-8000, ППК-9000, ППК-12000.