Brzdy

Brzdové zariadenia

Každé hnacie koľajové vozidlo je vybavené minimálne mechanickou brzdou a pneumatickou brzdou. Novšie (alebo technicky dokonalejšie vozidlá disponujú ešte elektrickou brzdou. Tieto tri typy brzdových zariadení sú iba základné a ďalej sa delia na viac poddruhov (napr. priamočinná brzda, elektrodynamická brzda...).

Samotné zariadenie zabezpečujúce prenos brzdnej sily na kolesá se nazýva mechanická časť brzdy. Mechanickú časť teda majú tak mechanické, ako aj pneumatické a niektoré elektrické brzdy. Vo väčšine sú tieto brzdy klátikové, tzn. že na jazdnú plochu dvojkolesia priliehajú brzdové klátiky spojené tiahlami až s piestom brzdového valca, prípadne k reťaziam ručnej (zaisťovacej) brzdy. Pri novších vozidlách sú klátikové brzdy nahradené kotúčovými, fungujúcimi na rovnakom princípe ako kotúčové brzdy automobilov. Kotúčové brzdy sú síce účinnejšie, ale i toto riešenie má svoje nevýhody: jazdná plocha dvojkolesia nie je klátikmi čistená a preto sa na nej zhromažďujú železné piliny z podvozkov a koľajníc, ktoré môžu spôsobiť zvýšenú náchylnosť k prekĺzovaniu. Preto bývajú kolesá s kotúčovými brzdami doplnné čistiacimi klátikmi s malým prítlakom na dvojkolesie.

Prenos brzdiacej sily od brzdového valca na klátiky bŕzd

Popis jednotlivých druhov bŕzd:

Mechanická brzda

Mechanická brzda pôsobí na kolesá iba mechanickými prostriedkami - napr reťazami. Nevyužívajú se tu pneumatické ani elektrické prvky.

Ručná brzda

Ručná brzda je tzv. zaisťovacou brzdou, tzn. že zabezpečuje odstavený rušeň proti samovoľnému pohybu. Ovláda sa zo stanovišťa rušňovodiča. Funguje tak, že otáčaním páky spojenej s reťazou sa brzdové klátiky pritlačia ku kolesu. Touto alebo stradačovou brzdou disponujú všetky hnacie vozidlá.

Stradačová brzda

Stradačová brzda nie je klasickou mechanickou brzdou,  pretože využíva i elektrinu a pneumatické zariadenie. Ide zároveň o zaisťovaciu brzdu. Stradačová brzda je kombináciou tlakovzdušnej a pružinovej brzdy. Ovláda sa elektricky, tlačidlami pre odbrzdenie se využíva tlak vzduchu. Stradačová brzda se nachádza na moderných vozidlách (Taurus, Desiro, Pendolino a pod.).

Pneumatická brzda

Pneumatická brzda využíva k svojej činnosti stlačený vzduch. Až na výnimky sú pneumatickou brzdou vybavené všetky rady hnacích vozidiel. Z prevádzkového hľadiska ide o najčastejšie používanú brzdu.

Priamočinná brzda

Priamočinná brzda (rušňová, prídavná) je určená iba pre brzdenie samotného rušňa alebo hnacieho vozidla. Na rozdiel od samočinnej tlakovej brzdy umožňuje okamžite zvyšovať a znižovať tlak v brzdových valcoch rušňa. Maximálny tlak v brzdových valcoch rušňa, ktorý táto brzda vyvinie, je obvykle 5 bar. Najčastejšie používaným brzdičom (ovládačom brzdy) je typ DAKO BP (Brzda Priamočinná). Na každom stanovišti je jeden tento brzdič. V minulosti se namiesto nej používali kohúty. Tie boli z výroby i na niektorých Škodovkách I. genéracie, dnes však už boli nahradené spomínanými brzdičmi DAKO BP. Novším typom brzdiča priamočinnej brzdy je typ DAKO BPE (Brzda Priamočinná Elektrická).  Ide o elektrický brzdič, ktorý sa na našich hnacích vozidlách nedočkal širšieho uplatnenia. Rušeň má iba jeden tento brzdič, pričom ten je ovládaný ovládačom (na každom stanovišti jeden).

Samočinná tlaková brzda

Samočinná tlaková brzda (vlaková, priebežná, nepriamočinná) je najdôležitejším typom pneumatickej brzdy. Každé hnacie vozidlo určené na riadenie vlakov musí byť vybavené touto brzdou. Táto brzda je určená na brzdenie celého vlaku vrátane rušňa. Samočinná tlaková brzda se skladá z hlavných vzduchojemov, priebežného potrubia, pomocného vzduchojemu, brzdového rozvádzača a brzdových valcov.

Funguje nasledujúcim spôsobom:

Najprv naplnia kompresory na rušni stlačeným vzduchom hlavné vzduchojemy, čo sú obvykle valcovité nádoby viditeľné i zvonku a umiestnené najčastejšie za pluhmi rušňa alebo pozdĺžne pod rámom rušňa.

Po zostavení vlaku a pripojení k hnaciemu vozidlu dôjde k naplneniu priebežného potrubia stlačeným vzduchom na hodnotu 5 bar. Pred odchodom súpravy vykoná vozmajster skúšku brzdy. Samotný proces brzdenia funguje tak, že brzdičom (alebo ovládačom brzdiča) na stanovišti rušňovodič postupne znižuje tlak v hlavnom potrubí podľa požadovaného brzdného účinku až na hodnotu 3,5 bar, čo je úplné prevádzkové zabrzdenie. Znížením tlaku v priebežnom potrubí zareagujú brzdové rozvádzače, ktoré prepustia vzduch z pomocných vzduchojemov do brzdových valcov.

Zvýšením tlaku v priebežnom potrubí sa dosiahne zníženej intenzity brzdenia opäť pomocou rozvádzačov, ktoré čiastočne alebo úplne odvetrajú brzdové valce.

Ak dôjde k roztrhnutiu vlaku, rozpoja sa pneumatické hadice spojujúce jednotlivé vozidlá, čím dôjde k strate tlaku v potrubí a brzdové rozvádzače prepustia všetok vzduch do brzdových valcov (5 bar v brzdovom valci). Práve nastalo rýchločinné brzdenie. Rovnaká situácia nastáva pri zatiahnutí záchrannej brzdy alebo odpadnutiu lektromagnetického ventilu vlakového zabezpečovača. V týchto situáciách brzda reaguje samočinne, preto ju nazývame samočinnou brzdou. Rýchlobrzdu (rýchločinné brzdenie) môže v prípade hroziaceho nebezpečenstva spustiť i rušňovodič prestavením páky brzdiča do poslednej polohy. Brzdiaci účinok je rovnaký ako účinok prevádzkového brzdenia, v prípade rýchlobrzdy je ale doba potrebná k jeho vyvinutiu kratšia.

Prebitie brzdy

Prebitie brzdy je nežiadúci stav, ktorý je charakterizovaný naplnením bŕzd tlakom vyšším ako 5 bar, čo je prevádzkový tlak. Pri prestavení brzdiča do jazdnej polohy nedôjde k odbrzdeniu vlaku. K prebitiu brzdy dôjde v prípade, ak bol brzdiť dlho v polohe vysokotlakého švihu, ktorým sa plní potrubie vlaku. Prebitie sa rieši prestavením brzdiča do polohy nízkotlakého prebitia, ktorá zaistí zvýšenie tlaku v potrubí na 5,4 bar. Rozdiel 0,4 bar medzi hodnotou pri nízkotlakom prebití a hodnotou prevádzkového tlaku sa postupne znižuje, až úplne zanikne. Toto zaistí ústrojenstvu lineárne odvetrávanie, ktoré tlak zníži v rámci necitlivosti bŕzd tak, aby nedošlo k zabrzdeniu. Proces trvá cca 3 minúty.

Brzdiče

Najrozšírenejšími brzdičmi sú DAKO BS2 a DAKO BSE. V 50. - 70. rokoch sa používal brzdič ŠKODA N/O, ten ale na prevádzkovaných rušňoch prakticky nenájdeme z dôvodu jeho neskoršej výmeny za DAKO BS2. Výnimočne dožíva na niektorých starých rušňoch (radu 121, 141, 181). Oveľa používanejším je brzdič je DAKO BS2 (Brzda Samočinná). Je vzduchom ovládaný a okrem najnovších vozidiel, škodováckych rušňov II. generácie a niektorých novších motorových rušňoch se vyskytuje v podstate na všetkých vozidlách. Ovládanie samočinnej tlakovej brzdy vyžaduje určitou zručnosť, a to vďaka časové odozve medzi prestavením rukoväte brzdiča a začiatkom brzdenia (alebo odbrzdia). Plnenie brzdy sa vykonáva v polohe vysokotlakého švihu.

Prevádzkové režimy brzdiča DAKO BSE

1. Vysokotlaký švih
2. Plniaci
3. Záver
4. Odbrzďovací - nearetovaná poloha
5. Jazdný - aretovaná poloha, v tomto režime je stupeň brzdenia (odbrzdenia) udržiavaný tak, ako bol predtým nastavený v nearetovaných polohách
6. Brzdiaci - nearetovaná poloha, potrebný brzdný účinok závisí na dobe podržania v tomto režime, rovnako tak i odbrzdenie
7. Rýchlobrzda - pre úplné vyprázdnenie priebežného potrubia a docielenie maximálneho zabrzdenia jediný mechanický režim tohoto inak elektrického brzdiča

Doplnková brzda

Doplnkovou brzdou (stále ide o pneumatickú brzdu) sú vybavené novšie hnacie vozidlá (114.5, 380, 470, 471, 680, 843). Táto brzda slúži k doplneniu brzdného účinku EDB v prípadě poklesu rýchlosti alebo indispozícii EDB tak, aby zostal zachovaný pôvodný požadovaný brzdný účinok.

Parkovacia brzda

Rovnako ako doplnková brzda je i parkovací brzda doménou novších hnacích vozidiel (radu 380, 470, 471, 680, 843). Táto brzda automaticky pri zastavení vozidla privedie do brzdových valcov tlak 2 bar a zaistí tak stojacu súpravu proti pohybu. Táto brzda ušetrí rušňovodičovi dosť práce, pretože často používanou technikou zastavovania tesne pred samotným zastavením odbrzdiť samočinnou tlakovou brzdu a zabrzdiť priamočinnou brzdou, čo vyžaduje (kvôli dlhšej časovej odozve samočinnej brzdy) určitú praxi a cit.

Elektrická brzda

Tieto brzdy sú obľúbené hlavne z dôvodu vysokého výkonu a úspore klasických brzdových zdrží. No zďaleka nie všetky hnacie vozidlá sú týmto typom brzdy vybavené.

Elektrodynamická brzda (EDB)

Najrozšírenejší typ elektrickej brzdy. táto brzda pomocou prepojovačov trakčných motorov (jazda - brzda) nastaví režim práce budeného dynama. Elektrická energia generovaná trakčnými motormi vďaka kinetickej energii vlaku sa tlmí na streche rušňa vo ventilátormi chladených odporníkoch. Tým je rušeň brzdený. Ventilátory sú napájané práve úbytkom napätia na brzdových odporoch - čím väčšia energia je tlmená, tým je väčší úbytok a tiež väčšie otáčky a výkon chladiacich ventilátorov.

Elektrodynamická brzda sa ovláda pomocou prevodníka, čo je nádrž plnená alebo vyprázdňovaná stlačeným vzduchom. Tlak vzduchu je prevedený na elektrickú veličinu, ktorá je potom vstupným signálom pre zariadenie regulujúce výkon EDB.

Elektrorekuperačná brzda (ERB)

V podstate ide tiež o elektrodynamickú brzdu s tým rozdielom, že ERB pracujú v režime rekuperácie, čiže trakčnými eletromotormi generovaná energia sa neničí v odporníkoch, ale je prostredníctvom zberača vrátená naspäť do trolejového vedenia. Tým dochádza k značným úsporám. Upravenou rekuperačnou brzdou môžu byť vybavené i akumulátorové rušne, u ktorých je generovaná energia využitá na opätovné dobíjanie akumulátorov.

Elektromagnetická brzda

Elektromagnetickú alebo tiež koľajnicovú brzdu poznáme okrem iného z prevádzky električiek. Koľajnicovou brzdou sú vybavené niektoré elektrické rušne a jednotky. Elektromagnetická koľajnicová brzda se používa ako doplnok k núdzovej brzde. Samotnú brzdu tvorí trám s elektromagnetmi umiestnený medzi dvojkolesím nad koľajnicami. Brzdenie touto brzdou sa vykonáva pritiahnutím trámu s magnetmi až k hlave koľajnice, kde dôjde ku kontaktu a silnému treniu. Táto brzda významne skracuje brzdiacu dráhu.

Odbrzďovač

Väčšina rušňov je vybavená odbrzďovačom, ktorý je zväčša typu DAKO OL2. Toto zariadenie sa ovláda jednoducho tlačidlom a slúži na vypustenie tlakového vzduchu z brzdových valcov rušňa, zatiaľ čo súprava za rušňom zostáva i naďalej zabrzdená.

Kompresory

Dôležitým článkom brzdovej sústavy každého rušňa s pneumatickou brzdou je kompresor. Rušňový kompresory slúži nielen k výrobe stlačeného vzduchu pre pneumatickú brzdu, ale i pre ovládanie zberačov, stieračov, prevodoviek a prípadne pneumotorov kontrolerov.

Na rušňoch je inštalovaný spravidla hlavný a pomocný kompresor, prípadne dva hlavné kompresory. Pomocný kompresor je poháňaný elektromotorom napájaným z rušňovej batérie a slúži k výrobe stlačeného vzduchu potrebného pre zdvih zberačov. Až potom môže začať pracovať hlavný kompresor. V prípade, že batéria nemá dostatok napätia, musí sa vzduch stlačiť ručne pomocou ručnej pumpy, aby mohlo dôjsť k zdvihnutiu zberačov.

Kompresory tiež delíme na jednostupňové, dvojstupňové atď. podľa toho, v koľkých stupňoch prebieha stlačovanie vzduchu.

Dokonalejšie kompresory sú vybavené medzichladičom stlačeného vzduchu.

Vzduchojemy

Z kompresorov je stlačený vzduch potrubím odvádzaný do viacerých vzduchojemov. Ich druhy a spôsob použitia je je uvedený nižšie.

Hlavné vzduchojemy

Sú spravidla dva a slúžia potrebám pneumatickej brzdy. Prevádzkový tlak v nich dosahuje spravidla 8 až 10 bar (podľa typu rušňa).  Ich objem sa líši v závislosti od typu a určenia hnacieho vozidla. Rušne nasadzované na traťové výkony majú vzduchojemy s objemom najčastejšie 450 až 500 l. Zvyčajne sú hlavné vzduchojemy umiestnené pod rámom rušňa.

Pomocný vzduchojem

Je obvykle jeden, prípadne dva. Z pomocného vzduchojemu je tlakový vzduch pprepúšťaný do brzdových valcov. Objem pomocného vzduchojemu je niekoľkonásobne menší, než objem hlavného vzduchojemu. Tento vzduchojem býva umiestnený v strojovni.

Prístrojové jímky (nádrže)

Rušeň má viacero tzv. prístrojových jímek (nádrží), slúžiacich na uchovanie stlačeného vzduchu pre pohon kontroléra, hlavného vypínača, štieračov, dopravu piesku pod kolesá, ovládanie žalúzií a pod. Tieto vzduchojemy pracujú spravidla s nižšími tlakmi, dosahujú menších objemov a sú umiestnené v strojovni.