Jak brzdí vlak

U automobilu je brzdění jednoduché, sundáte nohu z plynu a sešlápnete pedál brzdy. V železničním provozu se touto problematikou zabývá samostatný předpis (u Českých drah V15/1).

V začátcích

V začátcích železnice brzdila v soupravě vlaku pouze lokomotiva a to buď mechanickou ruční brzdou, nebo pomocí páry tak, že lokomotiva vlastně zabírala na opačnou stranu. Postupem času, jak se zvětšovala délka a hmotnost vlaku, byly osazovány některé vozy mechanickou brzdou ovládanou brzdařem.

obr.1: vlevo konzoly brzdařské plošiny a klika brzdy, vpravo mechanický převod a celistvé zdrže

Brzdař měl své stanoviště na plošině na čele vozu (obr. 1 vlevo), kde na signál z lokomotivy, který byl dáván píšťalou nebo zvoncem, utáhl kliku brzdy a přes mechanický převod (obr. 1 vpravo) dolehly brzdové špalíky (původně z dubového dřeva, později litinové) na jízdní plochu kol. Později byly brzdařské plošiny vylepšovány na brzdařské budky. Brzdění jednotlivých vagónů pomocí brzdařů nebylo příliš účinné a bylo po délce vlaku značně nerovnoměrné. Docházelo k takovým podélným rázům že neustále hrozilo přetržení vlaku.

Samočinná průběžná brzda

Bylo nutné najít takové řešení, aby byly brzdy na všech vozidlech vlaku při obsluze ovládány jediným člověkem nejlépe strojvedoucím a rovněž zaúčinkovaly při použití záchranné brzdy v kterémkoli místě vlaku, to jsou hlavní požadavky na průběžnou brzdu. Samočinná brzda zajistí zaúčinkování brzd vlaku při jeho roztržení, nebo poškození hlavního potrubí.

Požadavky na průběžnost a samočinnost splňovala provazcová brzda, kde byla k vytvoření brzdící síly využita rotace nápravy vozu. Než se provazcová brzda stihla rozšířit, už se vítězně šířily jiné brzdové systémy. Byla to sací brda, která využívala podtlaku jednoduchého parního ejektoru. Nevýhodou vakuových (sacích brzd) je fakt, že využívají ke své činnosti rozdíl mezi tlakem nulovým a atmosférickým, tedy přibližně 1 bar.

obr.2: vlevo kompresor lokomotivy 423.0, vpravo brzdový rozvaděč soustavy Božič

Sací brzda byla postupně nahrazována brzdou tlakovou, která pracuje s přetlakem vzduchu vyvolaným kompresorem na lokomotivě. Všechna vozidla vlaku jsou obdobně jako u brzdy sací propojena potrubím a brzdovými spojkami. Přes průběžné potrubí vlaku brzděného tlakovou brzdou je v brzdové soustavě na všech vozidlech vytvořen přetlak (provozní tlak, v současné době 5 bar), který umožňuje tlakové brzdě vyvinout větší brzdící sílu než brzdě sací, která pracuje s rozdílem tlaku 1 bar.

Tlaková brzda

S nástupem tlakové brzdy bylo nutné vybavit lokomotivy kompresory (obr. 2 vlevo), jímkami na stlačený vzduch a samozřejmě brzdičem, umožňujícím průběžnou tlakovou brzdu ovládat. Na vozy byly dosazovány jímky (obr. 2 poz. 1) brzdové rozvaděče (obr. 2 poz. 2) a brzdové válce (obr. 3 vpravo).

Průběžnou samočinnou tlakovou brzdu musí být možné uvést do činnosti:

• ze stanoviště strojvedoucího
• z oddílů pro cestující
• z míst určených pro obsluhu vlaku
• pomocí vlakového zabezpečovače
• přetržením nebo poškozením hlavního potrubí

Tlaková brzda je připravena k činnosti po naplnění tlakových jímek všech vozidel vlaku stlačeným vzduchem na provozní tlak 5 bar, kdy tlaková brzda všech vozidel vlaku odbrzdí. Brzda je uvedena do činnosti snížením provozního tlaku v hlavním potrubí, kterým jsou brzdy všech vozidel vlaku pomocí hadic a spojek (červené spojky obr.3 vlevo) spojeny s lokomotivou, ze které je plněna ovládána průběžná brzda. Nejvyššího brzdícího účinku je dosaženo při úplném provozním zabrzdění, kdy je tlak v hlavním potrubí snížen o 1,5 baru a tlak v brzdovém válci je v rozmezí od 3,5 do 4 baru podle typu brzdového rozvaděče, který řídí činnost tlakové brzdy na jednotlivých vozidlech vlaku v závislosti na tlaku v hlavním potrubí . Dalším snižováním tlaku v hlavním potrubí se již tlak v brzdovém válci nezvyšuje. Náhlým úplným vyprázdněním hlavního potrubí dojde k rychlejší reakci brzdy, proto se tento stav jmenuje rychločinné brzdění.

obr.3: vlevo tlakové spojky bozu Btn, vpravo brzdový válec a kolo ruční brzdy vozu Eas

Každé vozidlo vlaku, pokud to umožňuje jeho technický stav, musí být jeho tlaková brzda zapnuta. Pokud je nutno na některých vozidlech tlakovou brzdu vypnout, sníží se tím brzdící účinek vlaku. Brzdící účinek každého vlaku musí odpovídat jeho délce, hmotnosti a rychlosti, dále pak zábrzdné vzdálenosti a rozhodnému spádu trati. Brzdící účinek vlaku je určen jeho brzdícím procentem.

Výpočet brzdícího procenta

Brzdící procento vozidla vyjadřuje jeho schopnost zastavit ze smluvené rychlosti na smluvené dráze při rychločinném brzdění z plného provozního tlaku a při splnění dalších podmínek podle UIC. Pro výpočet brzdícího procenta je nutné zjistit potřebné údaje na všech vozidlech.

obr.4: údaje potřebné pro výpočet brzdícího procenta

Na obrázku 4 jsou zřetelné všechny údaje nutné pro výpočet skutečného brzdícího procenta:

• hmotnost vozidla v tunách je u osobních vozů vyznačena tabulkou. Celková hmotnost vozu je označena na obrázku 4 jako pozice 1. Sousední údaj v tabulce (43t) vyjařuje hmotnost prázdného vozu včetně 50% objemu zásoby vody, popřípadě i 50% topné nafty (používá se u soupravových vlaků, tj. vlaků bez cestujících). Spodní řádek v tabulce udává počet míst k sezení.
• brzdící váha vyjadřuje schopnost (mohutnost) brzdy. Mimo přítlačné brzdící síly v sobě zahrnuje i doby plnění brzdových válců a další činitele ovlivňující brzdnou dráhu. Na obrázku 4 je na přestavovači režimu brzdy 2 nastaven režim R (rychlík), platí tedy hodnota brzdící váhy pro režim R 65t (poz. 3)

Skutečné brzdící procento λ vypočítáme podle vzorce:

Vypočítané skutečné brzdící procento je následně porovnáno s předepsanou výměrou brzdících procent (potřebné brzdící procento).

Předepsaná výměra brzdících procent, uvedená v tabelárním jízdním řádu vlaku, je nejnižší hodnota brzdícího procenta vlaku, při které za použití rychločinného brzdění zastaví vlak jedoucí na rozhodném spádu stanovenou rychlostí tak, že se jeho zábrzdná dráha (jen s mírnou rezervou) rovná zábrzdné vzdálenosti.

Je-li hodnota skutečného brzdícího procenta, vypočítaného pro daný vlak, nižší než hodnota potřebného brzdícího procenta, určená pro daný vlak tabelárním jízdním řádem, musí být s ohledem na zábrzdnou vzdálenost a rozhodný spád trati snížena nejvyšší povolená rychlost vlaku.

obr.5: zařízení pro nastavení a kontrolu brzdy vozu řady Bmz

Režim brzdění

Režim brzdění je u průběžné brzdy charakterizován dobou plnění, za kterou se po úplném provozním zabrzdění (tlak 3,5 bar v hlavním potrubí) nebo rychločinném zabrzdění (odvětrané hlavní potrubí) z provozního tlaku (tlak 5 bar v hlavním potrubí - odbrzděno) naplní brzdové válce na 95% maximálního tlaku (maximální tlak v brzdovém válci 3,5 až 4 baru). Každému režimu brzdění odpovídá i doba vyprazdňování, za kterou se při jednorázovém úplném odbrzdění z úplného provozního zabrzdění vyprázdní brzdový válec natolik, že tlak v něm není větší než 0,4 bar. Pro nově dodávané vozy jsou doby plnění a vyprazdňování předepsány vyhláškami UIC 540 až 549 viz tab. 1. Žlutá páka na obr. 5 je přestavovač režimu brzdy P - R - R+Mg na voze řady Bmz s hodnotami brzdících vah pro jednotlivé režimy. Červená páka vpravo od přestavovače režimu je vypínací ústrojí brzdy. Tlaková brzda je vypnuta z činnosti přestavením této páky do vodorovné polohy.

režim brzdění doba plnění (sekundy) doba vyprazdňování (sekundy) G 18 až 30 45 až 60 P 6 až 10 15 až 20 R 3 až 5 15 až 20

tab. 1: doby plnění a vyprázdnění brzdových válců s ohledem na nastavený režim brzdy

Způsob brzdění

S ohledem na použitý režim brzdění rozeznáváme dva způsoby brzdění:

• I. způsob brzdění zahrnuje brzdy s rychlým vývinem brzdného účinku, jsou to režimy brzdění:
  • režim P - osobní
  • režim R - rychlík (má navíc větší přítlak brzdových špalíků na kola)
  • režim R+Mg - rychlík + magnetická kolejnicová brzda
• II. způsob brzdění - brzdy s pomalým vývinem brzdění
  • režim G nákladní

Průběžné brzdění vlaku neprobíhá vzhledem k jeho délce rovnoměrně. Tlak v hlavním potrubí je při obsluze brzdy strojvedoucím snižován pouze pomocí brzdiče na lokomotivě. Pokles tlaku v hlavním potrubí postupuje ke konci vlaku takzvanou průraznou rychlostí, která se pohybuje v rozmezí 250 až 280 m/s. II. způsob brzdění - režim G je díky delší době plnění brzdových válců (tab. 1) výhodný pro dlouhé nákladní vlaky, kde by vzhledem k průrazné ryhlosti mohlo dojít k situaci, kdy přední vozy již brzdí plným účinkem, zatímco konec vlaku ještě brzdit nezačal.

Zpráva o brzdění

Strojvedoucí lokomotivy, ze které bude ovládána průběžná brzda, se o brzdícím účinku vlaku dozví ze zprávy o brzdění, která mu před jízdou musí být doručena na stanoviště. Zpráva o brzdění strojvedoucího informuje o:

• režimu brzdění vlaku
• vypočteném skutečném brzdícím procentu
• potřebném brzdícím procentu
• přítomnosti vozů s kotoučovou brzdou a nekovovými brzdovými špalíky
• počtu vozů se zapnutou brzdou v jednotlivých režimech brzdění
• vypnutých tlakových brzdách na jednotlivých vozech
• vozech s vyzkoušenou ruční brzdou
• nejvyšší rychlosti soupravy

Zkouška brzdy

Po sesavení vlaku musí být ještě před jeho vyjetím z výchozí stanice provedena úplná zkouška brzdy, kdy je nejprve tlak v hlavním potrubí snížen o 0,5 baru a vozmistr ověří:

• správné svěšení vlaku
• správné nastavení režimů brzdy
• technický stav zařízení brzdy
• funkci brzdy na všech vozidlech včetně přídavných zařízení brzdy

Následně je v brzdovém potrubí nastaven na provozní tlak 5 barů a vozmistr ověří odbrzdění tlakové brzdy všech vozidel vlaku. Vykonání úplné zkoušky vlaku následně vozmistr potvrdí svým podpisem ve zprávě o brzdění.

Dále si části brzdy rozdělíme na:

• mechanickou část
• pneumatickou část

vagony. cz / pojezdy / brzda