火車制動系統詳細解析

歡迎收看這期超有趣的視頻 這麼重的車身 這麼多節車廂 一公里長的列車怎麼剎車 就像公交車或卡車一樣用的是氣剎 他的剎車系統很不一樣 而且跟其他功能一樣 他不是一個而是有三個獨立的剎車系統 其中兩套是空氣制動系統 然後網個任務餐 一種是電磁製動 那火車頭到底是怎麼控制這一切的 什麼時候該做什麼 到底是怎麼回事 他都有哪些部分組成 所有這些本期視頻都會詳細講解 不僅如此 我們還會開火車 視頻結束時再演示怎麼剎車 開始吧 鑰匙一撞 每期視頻背後都有大量的研究和動畫製作 這就是我堅持每週更新的原因 嘿嘿嘿嘿 你可減4B型內燃機車的操縱控制檯了 這是臺內燃機車 這就是制動的工作原理 但在電力機車上 制動系統99%都是一樣的 你可以看到這裏有四個操縱桿和旋鈕 汽車和巴士都是在這裏手工打造的 油門和剎車都用手來控制 這是方向盤或者說操縱桿 列車有三套獨立的制動系統 右邊這兩個控制的是兩套空氣制動系統 直接制動和自動制動 在左側這個是油門杆 您可以看到它就在這 當把這個杆向前推到這個位置的時候 油門就會逐漸加大 發動機的轉速會跟着提升 然後發電機就會輸出更多的動力 這個油門杆是一級一級往前推的 總共設有10個檔位 也就是10個不同的位置 這是全功率狀態 這是零功率位置也是怠速位置 從這個位置開始它就變成剎車了 這是它的名牌 這個制動器的名字是 一共有三種制動 直接制動 動力制動 還有自動制動 自動制動負責的是機車和所有車廂的制動 每節車廂每個車輪都配有制動裝置 那麼這套至關重要的制動系統 爲什麼會被稱作自動制動呢 我們稍後再說 另外兩種制動系統只用於機車本身 哦 直接制動和動態制動 其他車廂也一樣 自動制動和直接制動靠氣壓工作 動力制動靠的是電能 所以最重要的首先是自動制動 不只是火車頭 連所有車廂所有車輪都會一起剎住 這纔是最關鍵的原因 但這纔是關鍵 耶 即便車廂和車頭不一樣 一旦出問題 要是沒有輔助制動也會單獨施加剎車 獨立的制動器或者說車廂制動器 也就是機車制動 這就是它名字的由來 常規和緊急兩種模式 在緊急模式下 就像它的名字一樣 列車會迅速停下來 常規制動是由機車駕駛員來啓動的 同樣緊急制動也可以由機車司機來操作 但不僅限於緊急情況 列車員或者乘警也可以手動拉剎車 如果制動管路斷裂了 又或者像我前面提到過的 車廂之間脫開了 那剎車系統也會自動啓動 那像我們這樣的人也能拉這個剎車 這就是鏈式制動的原理 嗯 列車停車時 自動制動會進入緊急模式 現在扭 不過這次的啓動方式 跟之前看到的位置完全不一樣 現在操作杆已經撥到了運行檔位 往下是釋放 運行位以上是最小位 最低功率位置就是這個點 把操縱桿往前推就能切到全速狀態 圈制動就是它的完整形態 正常全制動位 最大制動位 旁邊是緊急制動 緊急制動的話拉桿就在那裏 這個我們稍後再看 在此之前 我們先看看手柄推下去會怎樣 機車會壓縮制動系統所需的空氣 儲存在下方兩個或更多儲氣罐裏 壓力爲每平方釐米9公斤 爲此主儲氣罐被稱爲MR 這條紫色關線先是壓縮級 連接至MR和控制態 然後可以看到兩條藍色關線 這些是空氣管路 從一頭連接到另一節機車 從那裏大象的拇指 這是要連接其他車廂的 這樣空氣管會從一端連到另一端 一直通到最後一節車廂 綠色接頭和制動管理的閥門叫BP 白色的那根供風管叫FP 每節車廂都配有專用儲氣罐 好 車廂裏的制動用氣 就是從那個儲氣罐送過來的 這個罐子我們管它叫輔助風缸 容量是200升 給氣罐的壓力單位是千克每平方釐米 主儲氣罐 但是經過調壓閥之後只剩6公斤了 再說一遍 到達的氣壓是每平方釐米5公斤 既然壓力單位反稱了平方釐米 我們就不再按公斤來算了 我們按平方釐米算 控制管路的壓力有差異 正常壓力是5公斤 分配閥簡稱DV已經連接好了 它的中間位置有一個活塞 這個活塞是裝在一個壓縮空氣缸裏的 另外還有控制儲氣罐 也就是CV或者叫CR 這是一個9升的儲氣罐 壓力也是5公斤 也就是說在基準壓力側這邊 它的工作壓力是5公斤 這個DV沒有這兩個接頭 一根是連接AR的 第二個是到制動缸 第三路是制動缸裏的排氣制動 這個排氣口或者說排氣孔 在DV的設計中被簡化了 所以這就是它的基本功能 制動缸和制動快 制動快直接壓在車輪上 這就是印度鐵路 你看這個是舊式結構 這個是盤式制動器用來夾住制動盤 這一整套制動系統呢 印度鐵路之所以到現在 還在用這種老式設計 主要是因爲上世紀50年代 這些車廂是從瑞士引進到印度的 然後在京奈的整體車廂廠生產製造 在ICF 這是印度最早規模最大的客車製造廠 很多優質鐵路車廂都是在這裏生產的 ICF客車在50年代時 制動系統還很不成熟 但現在情況變化很快 這種生產已經完全停止了 德國的新技術生產線就在那邊運轉着 LHB減霍夫曼減佈施 這是一家德國公司 2009年被阿爾斯通收購 成立了阿爾斯通德國運輸公司 這些LHB車廂採用的是盤式制動系統 靠氣壓驅動剎車盤 這節車廂的制動系統比老式客車先進的多 不過既然要講解原理 我們正好可以藉此瞭解老式車廂的結構 那個抱住車輪的制動塊 就是靠氣壓推動的 還有一根連桿固定着活塞 這個部件就叫制動缸 剎車片就是制動塊里加入車輪的那個部件 以前這種剎車片也是主導力 但現在複合制動閘瓦被用在了 現在氣壓抵達活塞內部 在三個端口中只有兩個處於開啓狀態 在這個位置上制動缸端口是打開的 而排氣口則處於關閉狀態 所以制動缸裏沒有氣壓 剎車就不會起作用 當活塞移動時排氣口會先關閉 接着進氣口和剎車缸接口就會連通 活塞必須保持敞開 原因就在於兩側的氣壓 如果兩邊壓力相同 它就會停在這個位置不動 此時制動管與控制儲氣罐的壓力已趨於一致 關鍵在於制動管壓力 自動駕駛將自動自動器前推自動時 壓縮的制動管會釋放機車 完全釋放了 5公斤降到4.6公斤 我們來看看壓力錶的差別 這是制動管壓力 已經達到4.6公斤 所以這是制動缸 0.8公斤 制動保持在最小功率 制動管壓力隨之降低 所以壓力會把活塞推向一側 那裏有氣口通向制動缸 制動缸裏就有了壓力 制動活塞被推向一側 閘瓦緊貼車輪 施加最小制動力 自動駕駛將自動自動杆前推時 制動管壓力降低 因此在常用全制動位 制動管壓力降至3.4公斤 這就是最大壓力值 屆時制動缸壓力將達到3.8公斤 這是制動缸的最大氣壓 這樣最大制動壓力就會傳遞到車輪 列車便會停下 簡單來說這就是解決方案 這裏面5公斤的壓力還沒完全傳到制動缸 這個分配法裏有一個壓力調節器 減壓後的BP壓力是多少 只有分配法允許的壓力才能進入 也就是它給制動缸供壓 而且最大是3.8公斤 此時壓縮空氣已降至5公斤 空氣淨料管壓力會再次平衡 淨料管裏有6公斤壓力對吧 這時候有點低 在標記淨料管裏 所以主風缸的壓力會 那麼剎車已經踩下了 現在正在釋放 如果制動釋放 這個活塞必須回到中心位置 所以制動缸管路會打開排氣口 掃一掃 剎車就是這麼鬆開的 所以機車司機會把自動制動手柄拉回緩解位 仿似每根空氣自動管 所以隨着壓力增加 活塞DV會移動 制動缸口會打開排氣口 這樣一來空氣壓力就會釋放出去 制動也會隨之解除 從開始到完全鬆開 大概需要等上15到20秒 您明白爲什麼要用這麼長的計量單位嗎 管徑是英寸的 所以壓力必須達到5公斤 否則DV活塞會穿到公路車輛那邊去 當MR接通制動管時 你會看到MR壓力也跟着下降了 然後壓縮機會把它蹦回去 喂 這就是整場的制動和緩解過程 制動缸把壓力穿到車輪 但實際上氣缸的壓力會通過兩側的車軸 傳遞到轉向駕輪隊 再經過彈簧最終作用在閘瓦上 一節車廂底下 通常裝有兩個這樣的轉向架 在機車上通常有六個車輪 制動缸是常規配置 通過它制動連桿連接到四個車輪上 這就是轉向架安裝式制動缸 簡稱BMBC 現在我們來看緊急制動 這些必要的系統部分 顧名思義就是自動制動系統 但它的制動激活速度非常快 火車司機將自動制動手柄推到全制動位 並移向側面來激活它 BB壓力錶完全降到零了 制動管這邊再大量排氣 DB活塞快速向右移動 壓力空氣幾乎一瞬間就衝進了制動缸 制動馬上就生效了 不過就像我之前講過的 最大氣壓是38公斤 不止這些 不過制動系統能瞬間達到最大壓力 不過因爲金屬車輪尺寸大份量也重 所以它能迅速剎停 制動已施加列車滑行一公里 當司機把制動手柄拉回緩解位時 跟之前一樣 排氣口關閉開始充氣 但這次因爲壓力已經降到零 需要好幾分鐘 才能讓列車管恢復到5公斤壓力 然後制動就解除了 務必記住剛纔提到的長度 不只是司機 乘客也能啓動它 2 4 藉助輔助鏈 所有車廂都有這個裝置 雖然我們叫它拉鍊 但正式名稱是乘客緊急報警罰 它直接連在制動管上 趕緊撕 所以像剛纔看到的 你拉它壓縮空氣 就會從它下面的排氣口排出去 如前所述制動會突然施加 啊去不只是那些車廂 所有車廂和車頭都剎車了 但是復位 當機車駕駛員啓動緊急制動時 機車會執行相應操作 他拉着的任何車廂都得自己復位 媽 火車司機和副司機一共兩個人 這位是副駕駛 最後列車長通過無線電保持聯絡 他倆去的是拉了緊急制動的哪家車廂 副駕駛往後走 列車長往前走 所有車廂都裝有PEAV信號裝置 旗子和信號燈 旗杆被拉到了就這樣平躺在地上 燈也會亮起來 就算燈壞了 其餘系統也能用 如果這兩眼都不行 那就會停到起溜聲 早到後列車員會拉下安全環 然後重新設置PEAV 在此之前 空氣MR和壓縮機都會從那裏泄漏 復位完成後空氣會開始進入 當壓力達到指定公斤數時 自動就會鬆開 列車就可以重新運行了 但現在不需要了 這種系統是給其他乘客和列車員用的 這種系統是爲普通乘客設計的 但下層車廂呢 PEAV是沒用的 要是錯過了 那可是重罪判刑一千年 而且年年在加重 但在印度 那趟列車正被 他就這麼跑着 活着晚點 這就是原因之一 疑是這會讓其他列車也晚點 那什麼算緊急情況 當有人或小孩在列車開動時還沒上車 如果列車已經駛離 我們可以拉下緊急鏈 讓車停下 或者當老人正在上車時 如果列車突然啓動 這能救命 如果車廂着火 有乘客突然不適 或者列車需要緊急制動 這些都屬於緊急情況 這種情況下拉閘不會被罰款 現在我們來介紹兩種特殊的制動方式 第一種是直接制動 有一種啓動方式 如果制動是壓力制動管 它作爲分配閥 將壓力儲氣罐的氣壓傳遞給制動器 在直接制動中 高壓空氣會直接進入制動缸 當直接制動杆向前推時 主風缸的空氣會直接進入制動缸 機車配備的這種制動裝置 自動制動也用於這個功能 空氣壓力直接到達指定位置 爲此需要一套專門的設備 自動制動和直接制動 雙指回閥 這個就是我們說的雙指回閥 簡稱DCV 這是通往制動缸的雙重閥 DCV的一側是來自制動管的空氣 另一側是來自總風缸的空氣 經過控制系統 現在裏面沒有空氣 處於緩解位 就是個單向閥 氣壓從哪邊過來 活塞就往另一邊推 這股氣就進到制動缸裏了 如果是自動制動就是這樣 AV OK 或者如果機車司機 把直接制動杆推到這裏 就是這樣 現在如果兩個制動同時激活 哪邊的氣壓更大 就用哪邊來制動 舉個例子 如果直接制動沒有用全力 只是部分施加 在這種情況下 如果緊急制動被快速觸發 它的壓力就會更高 所以DCV的活塞就會移向這邊 把高壓空氣送去制動 這樣兩個制動系統通過DCV 共用一個制動缸 列車即將出發時 司機鬆開自動制動 並施加直接制動 因爲自動制動我之前說過 需要20秒 鬆開手柄時 制動會立刻解除 那麼直接制動就結束了 現在這是動力制動 在車輛上發動機制動時 車輛無法安全行駛 制動也無法及時生效 而在火車上 無論是內燃電力機車 還是電力機車 車輪都由電動機驅動 所以當油門減小的時候 這裏就能實現類似發動機制動的效果 所以就像電動汽車一樣 這列火車也配備了再生制動 用電動機來代替發動機制動 這就是動態制動 當油門杆向前推時 動態制動就會啓動 油門在這個位置被推倒了 牽引電機的驅動功率隨之增加 同時 發電機爲發動機轉速提供的功率也會增加 柴油機車的動力隨之提升 油門拉回這裏時 動力電機就會歸零 回到怠速位置 從這開始 同一個電機會變成發電機 所以當油門回到怠速位置時 它會意外進入制動狀態 這裏有一個擋塊和一個卡槽 控制桿向右扳住 往前推 推到位的時候 制動就完成了 當它向前移動時 電機就開始發電 它發電 電流更強 制動功率隨之提升 油門減慢 油門減小 電機切換至動態制動 油門減小 手柄推到制動位 首先 部分施加自動制動 接着 動力制動開始施加 與此同時 自動制動也同步緩解 動力制動在機車上啓用 所以 車廂之間的間隙 應該會拉緊 後方的車廂會稍微慢一點 動態制動啓動後 大概十秒鐘 自動制動就會完全鬆開 到那時 一切都會平穩些 如果發出的電被用掉 負載就會出現 制動力也就來了 因爲沒有氣打負載 所以在大功率情況下 機車會使用一些大型電阻 這也是一種牽引控制電流器 電阻把電能轉化成熱能 然後通過冷卻風扇釋放出去 但在電力機車裏頭 這些電機運轉的時候 會通過這種方式 把電流重新送回上方的加工線裏 這樣產生的電能 就可以被其他列車使用 不會白白浪費掉 電力機車通過這種方式 能回收16%的電能 實際上 這種再生制動 或者說動態制動 對列車來說非常實用 因爲它能讓列車更早地停下來 所以這確實是最佳方案 不僅如此 動態制動是一種電磁製動方式 跟普通制動靠摩擦來減速完全不同 所以不會有零件因此受損 因爲它是讓列車慢慢降速的 這種動態制動會在列車減速時啓動 電機的轉速也會隨之降下來 而且發電量也會隨之下降 所以制動力也會降低 車速不會低於20公里 在那之前 機車司機會先使用自動制動 不過動態制動的作用是 每當列車需要減速時 主要用的就是動態制動 那麼現在我們來練習駕駛和停車 就只剩下理論部分了 實踐部分就剩這些了 不過如果點子不錯 我也就滿意了 又一隻乾貨視頻 非常感謝大家的觀看