Тормозное и пневматическое оборудование электропоезда предназначено для искусственного увеличения силы сопротивления движению поезда при регулировании скорости движения или для полной остановки поезда при помощи энергии сжатого воздуха (режим автоматического пневматического или электропневматического торможения) или за счет преобразования кинетической энергии поезда в электрическую за счет перевода тяговых двигателей в генераторный режим (электрическое торможение).

Дополнительно, пневматическое оборудование электропоезда обеспечивает функционирование системы пневматического рессорного подвешивания кузова, отпуск стояночного тормоза, работу привода токоприемника, подачу песка под колесные пары головных вагонов, работу звуковых сигналов, очистителя и омывателя лобового стекла.

Классификация тормозов

На электропоезде применены следующие типы тормозов:

• электродинамический тормоз (только на моторных вагонах) -приводится в действие МПСУиД по команде машиниста, при перемещении рукоятки контроллера «Тяга-торможение» в область «2» (служебное торможение). В режиме электродинамического торможения происходит процесс возврата электрической энергии в контактную сеть при условии, что напряжение контактной сети менее ЭДС вырабатываемой тяговыми электродвигателями. Если напряжение контактной сети более ЭДС тяговых электродвигателей, электрическая энергия от тяговых электродвигателей поступает на тормозные резисторы, где преобразуется в тепловую энергию;
• электропневматический тормоз прямодействующего типа (на всех вагонах) – приводится в действие МПСУиД по команде машиниста, при перемещении рукоятки контроллера «Тяга-торможение» в область «2» (служебное торможение);
• автоматический пневматический непрямодействующий тормоз -приводится в действие машинистом перемещением рукоятки контроллера крана машиниста 345 в положения V и VI;
• автоматический электропневматический тормоз (петля экстренного торможения) – экстренное электропневматическое торможение при разрыве одной из петель;
• стояночный пружинный тормоз – предназначен для исключения скатывания поезда или отдельных вагонов. Работает за счет усилия пружин тормозных блоков, при отсутствии давления сжатого воздуха в цилиндрах данных устройств. Отпуск стояночного тормоза возможен дистанционно, путем подачи сжатого воздуха в цилиндры тормозных блоков, либо вручную, путем механического воздействия на устройства тормозного блока.

Стояночные, пневматические и электропневматические тормоза относятся к разряду фрикционных тормозов, сила трения которых создается на поверхности тормозных дисков, жестко связанных с колесными парами.

Электродинамическое торможение – это генераторный режим асинхронных тяговых электродвигателей, при котором обмотка статора отключается от питающего инвертора тягового преобразователя, и за счет собственной индуктивности создает постоянное неподвижное магнитное поле. При вращении ротора в этом магнитном поле изменяется направление его ЭДС. Это приведет к изменению направления электромагнитного момента, то есть он станет тормозным и под действием этого момента происходит уменьшение скорости выражения ротора, а значит и колесной пары. Изменяя величину снимаемого с обмотки статора напряжения, регулируют величину тормозного момента на валу тягового двигателя.

В штатном режиме на электропоезде используются:

• электродинамический тормоз (рекуперативный или реостатный) с приоритетом электродинамического тормоза перед электропневматическим и пневматическим;
• электропневматический тормоз прямодействующего типа.

При служебном торможении наряду с электродинамическим тормозом используется только электропневматический тормоз прямодействующего типа.

В режиме электропневматического торможения разрядки тормозной магистрали не происходит.

Управление тормозом выполняется с помощью электронного контроллера «Тяга-торможение».

Экстренное торможение выполняется автоматическим электропневматическим тормозом (петля безопасности) и автоматическим пневматическим тормозом с одновременным применением электродинамического тормоза (рекуперативного или реостатного).
При экстренном торможении, независимо от режима работы, всегда происходит разрядка тормозной магистрали с максимально возможно реализуемой скоростью распространения тормозной волны, с безусловным учетом обеспечения безюзового торможения и максимальным усилием электрического торможения.

При отказе электродинамического тормоза переходят на резервное управление тормозами электропоезда. При резервном управлении тормозами применяется:

• автоматический пневматический непрямодействующий тормоз;
• автоматический электропневматический тормоз прямодействующего типа (петля безопасности).

Экстренное торможение может осуществляться посредством резервного крана машиниста или по командам от системы обеспечения безопасности движения через клапан автостопа.

Аварийное торможение осуществляется при нажатии аварийной ударной кнопки путем выпуска воздуха из тормозной магистрали. При аварийном торможении выполняется автоматическое электропневматическое торможение (петля безопасности), автоматическое пневматическое торможение и электрическое торможение. Служебное торможение в режиме резервного управления тормозами осуществляется без использования блока управления тормозами, электрического тормоза и электропневматического. Регулирование пневматического тормоза осуществляется посредством изменения давления в тормозной магистрали с помощью резервного тормозного крана машиниста.

Расположение и назначение тормозного и пневматического оборудования электропоезда

При изучении устройства и работы тормозного оборудования, необходимо пользоваться схемами пневматическими принципиальными 32103.1.20.000.000 П3, 32103.2.20.000.000 П3 и 32103.3.20.000.000 П3, приведенными в Приложении А.

Вдоль каждого вагона электропоезда, в подвагонном пространстве, проложены трубопроводы тормозной и питательной магистралей. Питательная магистраль объединяет между собой главные резервуары всех вагонов электропоезда (РС1) и обеспечивает сжатым воздухом все потребители. Тормозная магистраль обеспечивает работу автоматического пневматического тормоза. Для соединения магистралей двух соседних вагонов используются гибкие рукава (РУ1, РУ2) с разобщительными концевыми кранами (КНК3, КНК4). Соединение магистралей двух электропоездов осуществляется при помощи клапанов, расположенных на торцевых поверхностях автоматических сцепок головных вагонов. Подача сжатого воздуха к клапанам автоматической сцепки перекрывается разобщительными концевыми кранами (КНК1, КНК2).

Для обеспечения тормозного и пневматического оборудования электропоезда сжатым воздухом, на вагоне 3, под кузовом, расположены два агрегата компрессорных (МАК1 и МАК2). Каждый агрегат состоит из винтового компрессора (МК), блока осушки и очистки сжатого воздуха (БОСВ), системы охлаждения сжатого воздуха и масла, предохранительных клапанов (КП1 и КП2) и обратного клапана (КО). Все компоненты располагаются в контейнере. Питание агрегатов компрессорных трехфазным напряжением 380 В переменного тока частотой 50 Гц, осуществляется от преобразователя собственных нужд (ПСН), после подъема токоприемника и запуска тягового преобразователя.

В подкузовном пространстве вагона 3 расположен блок пневматического оборудования БПО 425 (МКР) с разобщительными кранами КрРШ1 (КН1) – КрРШ4 (КН4). Для отключения одного из агрегатов компрессорных от питательной магистрали, в блоке БПО 425 перекрывают разобщительный кран КрРШ3 (КН3) или КрРШ4 (КН4). Для сбора схемы пересылки, открывают разобщительный кран КрРШ1 (КН1), сообщая тормозную и питательную магистрали через обратный клапан (КО). При перекрытии разобщительного крана КрРШ2 (КН2) происходит разделение пневматической магистрали электропоезда на две части.

На 2 и 4 вагонах электропоезда установлены токоприемники с электропневматическими модулями управления (МТК). Для обеспечения подъема токоприемников при давлении в питательной магистрали менее 0,4 МПа, в подкузовных контейнерах этих вагонов расположено по одному модулю вспомогательного компрессора (МВК) с агрегатом компрессорным поршневым безмасляным (МК). Электродвигатель агрегата компрессорного получает питание постоянного тока напряжением 110 В от аккумуляторной батареи. Контроль давления сжатого воздуха в магистрали токоприемника, для включения и отключения компрессора, осуществляют пневматические выключатели (ВП1 и ВП2). Датчик давления (ДД) передает в систему управления информацию о величине давления в питательной магистрали. На трубопроводе между агрегатом компрессорным и питательной магистралью расположен предохранительный клапан (КП) и обратный клапан (КО). Для создания запаса воздуха, необходимого для подъема токоприемника служит резервуар (PC) объемом 20 л. Обратный клапан (КО2) препятствует выходу сжатого воздуха от вспомогательного компрессорного модуля в питательную магистраль. Разобщительный кран (КН1) перекрывает доступ сжатого воздуха из питательной магистрали в токоприемнику.

Управление пневматическими тормозами электропоезда и стояночным тормозом осуществляется установленными на каждом вагоне, в подкузовном пространстве, блоками тормозного оборудования 420 (БТО), включающими в себя пневматическую и электрическую части. Пневматическая часть блока выполнена в виде панели с размещенными на ней пневматическими и электропневматическими компонентами и разобщительными кранами. При разрыве петли экстренного торможения прямодействующего типа, установленный на блоке 420 вентиль тормозной безопасности (ВТБ) обеспечивает наполнение цилиндров тормозных блоков сжатым воздухом из питательной магистрали до максимального давления.

Для управления автоматическим пневматическим тормозом в кабине, на пульте управления, установлен кран машиниста 345, состоящий из контроллера крана машиниста (ККМ) и блока исполнительного (БИ). Блок исполнительный включает в себя блокировку тормозов (УБТ) и срывной клапан (КС2) с электропневматическим вентилем (ЭПВН2). При разрыве петли экстренного торможения непрямодействующего типа, снимается питание с вентиля ЭПВН2, и срывной клапан соединяет тормозную магистраль с атмосферой. Для экстренной остановки электропоезда, на пульте управления установлен клапан аварийного экстренного торможения (КАЭТ), при нажатии на который происходит разрядка тормозной магистрали темпом экстренного торможения и разрыв петель экстренного торможения.

Для экстренного торможения по команде от приборов безопасности, в каждой кабине управления установлен электропневматический клапан автостопа (ЭПК).

Для управления стеклоочистителем, стеклоомывателем, устройством подачи и сушки песка и клапаном подачи сжатого воздуха к расцепному цилиндру автоматической сцепки (ЭПВН3), в пульте управления в кабине установлен блок пневматического оборудования 422 (БПО2). Сжатый воздух из питательной магистрали к устройству подачи и сушки песка подается через разобщительный кран (КрРШ5) и редуктор (Ред). Разобщительный кран (КрРШ1) перекрывает подачу сжатого воздуха к креслам машиниста и помощника машиниста, разобщительный кран (КрРШ2) отключает питание клапана автоматической сцепки и педали звуковых сигналов, разобщительные краны (КрРШ3, КрРШ4) отключают питание стеклоочистителя и стеклоомывателя в случае неисправности данных приборов.

Для управления звуковыми сигналами, в кабине управления установлен блок пневматического оборудования 419 (БПО1). Дополнительно, для подачи звуковых сигналов, на рабочем месте машиниста установлена ножная педаль (П). Для отключения неисправных пневмораспределителей ПР1 и ПР2 служат разобщительные краны КрРШ1 и КрРШ2. Контроль давления в тормозной и питательной магистрали осуществляется по установленному на пульте управления двухстрелочному манометру (МН1) и по монитору МПСУиД. Для контроля давления сжатого воздуха в цилиндрах тормозных блоков, в кабине управления установлен двухстрелочный манометр (МН2). Контроль давления сжатого воздуха в цилиндрах тормозных блоков также возможен по монитору МПСУиД.

Каждая тележка оборудована двумя пневматическими рессорами, адаптеры которых соединены меду собой трубопроводом большого сечения. Подача сжатого воздуха в пневматическую рессору или выпуск воздуха из нее, для обеспечения постоянной высоты кузова вагона независимо от изменяющейся нагрузки, осуществляется регуляторами положения кузова 003ММ (РПК1 – РПК4). Для защиты пневморессор от избыточного внутреннего давления, на адаптере каждой пневматической рессоры установлен предохранительный клапан (КП1, КП2). Для выпуска сжатого воздуха из пневматической рессоры, на адаптерах установлены разобщительные краны (КН5, КН6).

Для создания тормозной силы на каждой колесной паре установлены тормозные диски, на моторных парах по два тормозных колесных диска, на немоторных по три осевых тормозных диска. На тележках установлены тормозные блоки с клещевыми механизмами и фрикционными накладками. На каждой колесной паре один тормозной блок оборудован стояночным пружинным тормозом.

Для исключения юза колесных пар при пневматическом и электропневматическом торможении, для каждой колесной пары предусмотрен клапан сбрасывающий трехпозиционный КСТ-182 (КСТ1 -КСТ4) управляемый системой противоюза. В каждом вагоне электропоезда находится по четыре пассажирских стоп-крана. Пассажирский стоп-кран является электрическим прибором, его блокировочные контакты включены в цепь контактора МПСУиД 3.01.К03 «Вмешательство в тормоз».

На вагонах 1, 3 и 5 сжатый воздух из питательной магистрали, при помощи трубопровода, подводится к санитарным модулям. Для перекрытия подачи сжатого воздуха к санитарным узлам, в подвагонном пространстве, установлены разобщительные краны КН7.

Петли экстренного торможения

Для повышения безопасности движения, на электропоезде применены две петли экстренного торможения – прямодействующего и непрямодействующего типа. Каждая петля экстренного торможения представляет собой электрическую цепь (петлю), состоящую из последовательно соединенных аппаратов, проходящую через все вагоны электропоезда (сдвоенного поезда) и замкнутую в нормальном (рабочем) состоянии. Целостность петель экстренного торможения контролируется системой управления. При разрыве любой петли происходит разрядка тормозной магистрали.

В петлю экстренного торможения прямодействующего типа включены электромагнитные вентили блоков тормозного оборудования (ВТБ) каждого вагона, осуществляющие принудительную подачу сжатого воздуха из питательной магистрали в цилиндры тормозных блоков. В петлю экстренного торможения непрямодействующего типа включены электропневматические вентили исполнительных блоков крана машиниста (ЭПВН2), соединяющие тормозную магистраль с атмосферой.

Пассажирский стоп-кран предназначен для запуска процесса экстренного торможения электропоезда через МПСУиД по запросу на экстренное торможение от пассажира. На мониторе пульта в кабине появляется сообщение о срабатывании пассажирского стоп-крана. При скорости свыше 15 км/ч машинист может в течение времени, не более 5 секунд отменить срабатывание экстренного торможения, при скорости менее 15 км/ч экстренное торможение от пассажирского стоп-крана выполняется сразу. При этом, на каждом вагоне, снимается питание с контактора МПСУиД 3.01.К03 «Вмешательство в тормоз» и происходит разрыв петли экстренного торможения прямодействующего типа.