Тормозная рукоятка (далее ТР) имеет «0» -положение (поездное) и 10 тормозных положений: 1А, 1В, 2Т, 3Т, 4Т, 5Т, 6Т, 7Т, ПСТ (полное служебное торможение), ЭТ (экстренное торможение), — а также кнопку «Переключение режимов». Существует четыре режима торможения: нормальный режим, пропорциональный режим, режим «Тупиковый путь», режим «Чистка».

Нормальный режим не предполагает использование кнопки переключения режимов вообще (приоритетное использование системой ЭДТ).

Пропорциональный режим возникает при импульсном нажатии данной кнопки при торможении в нормальном режиме (на скоростях более 10 км/ч). В этом режиме мощность электродинамического торможения (ЭДТ) уменьшается в два раза (например, была 80 % — станет 40 %), а в ТЦ прицепных вагонов поступает необходимое давление воздуха, компенсируя снижающееся замедление (ступень ПТ). При этом суммарный тормозной эффект (замедление) останется прежним. Пропорциональный режим используется для равномерного распределения тормозного эффекта по всем колесным парам поезда (например, при «скользких рельсах»).

Режим «Чистка» активируется при нажатии и удерживании кнопки переключения режимов во время торможения при скорости более 10 км/ч. В данном случае прекращается ЭДТ и торможение всего поезда переводится на пневматическое. Давление в ТЦ здесь зависит, главным образом, от положения ТР.

Режим «Тупиковый путь» (в Германии применяется при следовании в тупиковый путь) возникает при импульсном нажатии кнопки переключения режимов при скоростях 10 км/ч и менее.

В данном случае ЭДТ замещается пневматическим торможением. При активации данного режима без увеличения скорости до значения более 10 км/ч выйти из него невозможно!

При движении со скоростью выше 20 км/ч по умолчанию включен нормальный режим. В случае постановки ТР в одно из тормозных положений система поезда приводит в действие электродинамический тормоз. В нормальном режиме изначально начинается рекуперация, а система отслеживает максимальное напряжение на токоприемнике и при достижении « 3,7 кВ плавно, частично или полностью переводит вырабатываемую энергию на тормозные сопротивления (реостаты) для ее гашения. Процесс перевода — обратимый, т.е. при вновь появившемся потребителе электроэнергии процент энергии, отдаваемой в контактную сеть, увеличивается вплоть до 100 %. Мощность чисто реостатного торможения составляет лишь 45 % от потенциально возможной мощности рекуперативного торможения. Это обусловлено мощностью тормозных реостатов. ЭДТ возможно при скоростях более 10 км/ч. При торможении в нормальном режиме, когда скорость снижается до 20 км/ч, автоматически происходит переключение на пропорциональный режим, который обеспечивает комбинированное торможение в диапазоне скоростей от 20 до 10 км/ч. Максимальная эффективность ЭДТ гарантируется в диапазоне скоростей 80—20 км/ч, когда может достигаться замедление до 48 % (относительно максимально возможного при 4 атм ПТ , т.е. примерный эквивалент 2 атм в ТЦ).

Для усиления тормозного эффекта необходимо перемещать ТР в последующие тормозные положения (вплоть до ПСТ). Сначала система под контролем блока управления торможением использует весь потенциал ЭДТ, затем при недостатке тормозного эффекта (определяемом расчетом некоего системного алгоритма) происходит компенсация этого недостатка соответствующей ступенью электропневматического торможения всех вагонов.

В режиме ЭДТ (актуально при больших тормозных мощностях), если система начинает улавливать скольжение (первые признаки юза) на каком-либо из моторных вагонов, тормозная мощность данного вагона автоматически понижается до величины, обеспечивающей устойчивое сцепление колеса с рельсом. Для компенсации прежнего (суммарного) тормозного эффекта поезда система «догружает» другие моторные вагоны, увеличивая их тормозные токи. Данный процесс автоматического регулирования отчетливо прослеживается на ИЧМ, где на гистограмме тормозных сил можно видеть их дисбаланс. Когда данная автоматическая регулировка по каким-либо причинам не может обеспечить необходимый тормозной эффект (например, рельсы загрязнены и ни один другой вагон не может реализовывать больший тормозной момент), система уменьшает тормозные токи на необходимую величину, а недостающий тормозной эффект компенсирует соответствующей ступенью пневматического торможения. (Применение такого алгоритма обусловлено более высокой скоростью срабатывания противоюзной системы при воздействии на пневматический тормоз. Временное различие в быстродействии в данном случае определяется сотыми долями секунды.) В случаях обнаружения машинистом подобных явлений в процессе торможения целесообразно снижать тормозную силу путем уменьшения позиции ТР (когда это позволяет поездная обстановка) либо переходить на пропорциональный режим торможения, применяя подачу песка.

С точки зрения комфорта для пассажиров, принята максимально допустимая величина ускорения (условно) в продольном направлении — 0,7 м/с². Однако, как показывает практика, если применять в пути следования умеренные тяговые и тормозные силы, при которых величина ускорения/замедления не превышает 0,25 м/с² в продольном направлении, то достигается полный комфорт, причем указанные ускорения/замедления практически не ощущаются пассажирами. Приведенные значения ускорений выполнимы при условии использования:

• тяги режимом не более 75 % мощности при скоростях до 120 км/ч, далее до 100 % мощности;
• ЭДТ с ТР в положении 1В в диапазоне скоростей 220—90 км/ч.

Использование небольших тормозных усилий, соответствующих положению ТР 1В в диапазоне скоростей 90—10 км/ч нецелесообразно, так как подобное «затягивание» уже существенно сказывается на соблюдении графика движения (потеря времени).

Надо заметить, что система управления поездом не контролирует фактическое (реальное) замедление в режиме торможения. Фактическая (реальная) тормозная сила

^Вф = ^Всист + ^Всопр.движ^.

Система управления поездом контролирует лишь слагаемое В_сист, т.е. в процессе торможения на участке со спуском система не увеличивает тормозные усилия, и прежнее замедление не сохраняется в силу изменения воздействия второго слагаемого — В_сопр_движ. Данное обстоятельство необходимо учитывать машинистам при снижении скорости на спусках: не следует полагаться на то, что система торможения поддерживает замедление в соответствии с заданным положением ТР. Необходимо помнить, что даже некоторое видимое увеличение тормозных усилий на гистограмме ИЧМ не обеспечивает прежнего замедления и, как следствие, тормозной путь увеличивается.

При движении на подъем возникает обратная ситуация: при выходе с площадки на подъем система не уменьшает тормозные усилия, что приводит к логическому возрастанию замедления и, следовательно, к уменьшению тормозного пути.

Прохождение кривых участков пути

Из-за воздействия центробежных сил при прохождении кривых возникает непогашенное поперечное ускорение, которое находится в прямой зависимости от скорости движения и в обратной зависимости от радиуса кривой. Верхним пределом данной величины принято значение 0,7 м/с², что является допуском по критериям комфорта для пассажиров и усилий, возникающих в элементах экипажной части подвижного состава. Для уменьшения непогашенного поперечного ускорения следует проходить кривые участки с минимально возможными (для каждой конкретной поездной обстановки) скоростями.

С точки зрения комфорта для пассажиров наибольшая компенсация боковых ускорений при прохождении кривых наблюдается при продольных нагрузках подвижного состава (тяга, торможение); однако использование максимальных значений тяги и особенно торможения создает достаточно высокие напряжения в экипажной части электропоезда, а также имеет место неблагоприятное воздействие на путь. Кроме того, большие тягово-тормозные усилия в кривых участках значительно увеличивают вероятность боксования или юза. Режим «выбега» минимизирует усилия в механической части, исключает боксование и юз, но дает некоторую свободу многовагонному подвижному составу. Абсолютное отсутствие продольных усилий исключает эффект «вытягивания состава», что не способствует повышению комфорта пассажиров. Еще одним из неблагоприятных режимов прохождения кривых является движение с максимальными скоростями при изменяющихся продольных усилиях (резкое увеличение/уменьшение силы тяги). Поперечные и изменяющиеся продольные усилия, возникающие при этом в поезде, способны образовывать реакции, несколько ухудшающие стабильность и равномерность движения состава, что неблагоприятно сказывается на комфорте пассажиров.

С учетом вышеизложенного оптимальный режим при прохождении кривых — следование в режиме тяги или торможения при постоянной продольной нагрузке величиной 25—50 % тяги/торможения (ЭДТ)*.

При необходимости использования значительных тяговых либо тормозных усилий в кривых участках пути целесообразно использовать подачу песка.

Управление пневматическими тормозами

Управление ЭДТ, комбинированными или пневматическими тормозами в штатном режиме осуществляется при помощи тормозной рукоятки FS-41 (=28-К04), расположенной на пульте машиниста. Управление исключительно пневматическими (электропнев-матическими) тормозами возможно после перехода в соответствующий режим, и лишь в следующих вариантах:

• в режиме «Тупиковый путь» (при движении со скоростью не более 10 км/ч);
• в режиме «Чистка» (при движении со скоростью более 10 км/ч);
• на стоянке.

Для получения давления в тормозных цилиндрах поезда необходимо перевести ТР из положения «0» в одно из тормозных положений. Таким образом подается сигнал менеджеру торможения, который в свою очередь воздействует на аналоговый преобразователь и посредством релейного клапана RH2 производит сброс давления ТМ на необходимую величину. Одновременно менеджер торможения посылает сигнал по поездной линии в каждый вагон, где происходит дополнительная разрядка ТМ посредством электромагнитных клапанов 02, 03 (синхронное распределение тормозной волны).

Уменьшение давления в ТМ приводит к срабатыванию воздухораспределителей вагонов на торможение. Величина давления в тормозных цилиндрах зависит от глубины разрядки ТМ. Необходимую глубину разрядки определяет менеджер торможения (БУТ-мастер), руководствуясь несколькими параметрами, один из которых определяется положением ТР.

При экстренном торможении, кроме электрических сигналов в БУТ, происходит прямой выброс воздуха ТМ в атмосферу посредством соответствующих клапанов.

Данная информация приводится с учетом имеющегося опыта эксплуатации высокоскоростного подвижного состава как в процессе испытаний, так и при обслуживании поездов с пассажирами и имеет сугубо эмпирический характер.

Экстренное торможение с разрядкой ТМ до «0» возникает:

• от разрыва ТМ;
• от воздействия петли экстренного торможения, которая срабатывает по сигналу, полученному:
  • от ЭПК КЛУБ-У;
  • аварийного ударного выключателя в кабине;
  • аварийного ударного выключателя в купе начальника поезда;
  • положения экстренного торможения ТР;
  • петли № 2 (FUS);
  • петли № 5 (DUS).

Как таковых электропневматических тормозов на поезде нет. Существует лишь функция синхронного распределения тормозной волны. В обычных условиях она включена и поддерживает необходимый алгоритм работы электромагнитных клапанов 02 и 03 преобразователей давления в каждом вагоне, которые обеспечивают одновременную раз-рядку/зарядку ТМ (Р_нз = 5,0—5,2 атм).

При управлении тормозами необходимо помнить, что при скоростях свыше 190 км/ч максимально возможное давление в ТЦ автоматически ограничивается до 3 атм. Это связано с необходимостью защиты от перегрева тормозных дисков, а также с уменьшением сцепления колеса с рельсом при увеличении скорости движения.

Резервный кран

В случае отказа основной тормозной рукоятки или связанных с ней электронных систем, а также при движении в аварийном режиме машинист пользуется резервным тормозным краном после его активации. Данный кран управляет только пневматическими тормозами поезда, изменяя давление ТМ, и имеет пять положений:

1. Зарядка и отпуск (с поддержанием зарядного давления в ТМ).
2. Ступень отпуска (положение без фиксации).
3. Перекрыша (нейтральное).
4. Ступень торможения (разрядка УР и ТМ) без фиксации.
5. Полное служебное торможение.

При управлении резервным тормозным краном следует иметь в виду, что УР достаточно мал, поэтому во избежание больших величин давлений в ТЦ ступени разрядки нужно делать небольшой величины.

Особенности управления тормозами в зимних условиях

Низкие температуры не оказывает существенного влияния на ЭДТ. Исключением является лишь ухудшение токопередачи между токоприемником и контактным проводом при рекуперативном торможении в случае сильного обледенения контактного провода. Однако данный вопрос не является актуальным, поскольку использование рекуперативного торможения электропоездов «Сапсан» имеет место лишь на путях главного хода, где сильное обледенение контактного провода — явление крайне редкое.

Иначе обстоит дело с фрикционными тормозами. Тормозные колодки изготавливаются из специального композиционного материала, коэффициент трения которого зависит от температуры. С уменьшением температуры он также уменьшается, следовательно эффективность торможения снижается. Результаты испытаний показали, что величины тормозных путей при одинаковых торможениях с начальной скорости 200 км/ч при t = + 15 °C и t = —15 °С имеют разницу до 1000 м. Кроме того, огромное влияние на тормозные пути оказывает обледенение тормозных дисков и колодок. Поэтому в пути следования необходимо периодически применять фрикционные тормоза с целью очистки дисков и колодок. С увеличением снежного покрова на пути ускоряется процесс обледенения и, следовательно, сокращается период времени, после которого необходимо производить очистку торможением. Машинист должен сам определять периодичность таких очисток в соответствии с метеоусловиями и фактической поездной обстановкой для поддержания тормозов поезда в постоянной готовности. Помимо этого, устанавливаются определенные места зимней проверки действия тормозов в пути следования. Такая проверка выполняется с использованием 5Т-положения ТР в режиме «Чистка» (удерживается кнопка переключения режимов на ТР). Перед станциями графиковых остановок, перед другими ответственными местами, требующими гарантированной остановки, необходимо дополнительно производить торможения для устранения обледенения тормозных элементов и прогрева тормозных дисков. Как показала практика, очистку и прогрев тормозных дисков необходимо производить, используя положение ТР не менее 3Т вплоть до ПСТ. Низкие положения ТР необходимого результата не дают. Недопустимо выполнение формальных очисток и прогрева, поскольку это создает реальную угрозу безопасности движения. Указанные торможения должны выполняться до получения желаемого тормозного эффекта, т.е. до тех пор, пока фактическое замедление поезда не начнет существенно возрастать.