Кіріспе

Пойыздардың тежегіш жүйесі

Вакуумдық тежегіш – 1860 жылдардың ортасында пайда болған және пойыздарда қолданылатын тежегіш жүйесі. Оның бір түрі – автоматты вакуумдық тежегіш жүйесі, британдық пойыз жабдықтарында және британдық тәжірибеге ұсқан елдерде кеңінен таралды. Вакуумдық тежегіштер АҚШ-та да қысқа мерзімге қолданысқа енді, көбінесе тар теміржолдарда. Олардың кемшіліктеріне байланысты 1970 жылдардан бастап Ұлыбританияда қысылған ауа жүйелерімен біртіндеп алмастырылды. Вакуумдық тежегіш жүйесі қазір қолданыстан шыққан; Оңтүстік Африкадан басқа әлемнің ешбір жерінде кеңінен қолданылмайды, негізінен ауа тежегіштерімен ауыстырылған.

Кіріспе

Темір жолдың алғашқы күндерінде пойыздар локомотивте және вагондарда қолмен басқарылатын тежегіштерді қолдану арқылы баяулатылып немесе тоқтатылатын, ал кейін локомотивтерде бу күшімен жұмыс істейтін тежегіштер қолданылатын. Бұл жағдай қанағаттандырмайтын еді, себебі реакция уақыты баяу және сенімсіз болды (әрбір тежегішті пойыз жүргізушісінің сигналына жауап ретінде экипаж мүшесі жеке-жеке басқаратын, олар кез келген себеппен сигналды жіберіп алуы мүмкін еді, және тежегіштер экипаж мүшелерінен көп болған жағдайда, барлық тежегіштер бірден емес, тізбектеп басқарылуы керек болды, бұл шұғыл тоқтатуды өте қиын жасайтын), сондай-ақ қолданылатын тежегіш күші өте шектеулі болды (пойыздағы көптеген вагондар тежегішсіз болды, ал локомотивтің өзінің тежегіштерінен басқа барлық тежегіштердің күші, бұрандалы тұтқадағы экипаж мүшесінің күшіне тәуелді болды), бірақ қолданыстағы технология жақсарту мүмкіндігін ұсынбады. Тізбекті тежегіш жүйесі жасалды, ол пойыздағы барлық вагондарға тізбек жалғауды талап етті, бірақ пойыздағы барлық тежегіштерге бірдей күш беру мүмкін болмады. Маңызды жетістік – вакуумдық тежегіш жүйесін енгізу болды, онда пойыздағы барлық вагондар икемді құбырлармен байланыстырылды және әрбір вагондағы тежегіштер локомотивтен басқарылатын. Алғашқы схема қарапайым вакуумдық тежегіш болды, онда локомотивтегі клапанды басқару арқылы вакуум жасалатын, вакуум әрбір вагондағы тежегіш поршеньдерін іске қосатын, ал жүргізуші тежеу дәрежесін арттыра немесе азайта алатын. Вакуум, қысылған ауаның орнына, артық көрілді, себебі бу локомотивтерінде экжекторлар орнатылуы мүмкін – қозғалмалы бөлшектері жоқ вакуум құрайтын құрылғылар. Қарапайым вакуумдық жүйенің басты кемшілігі – вагондарды байланыстыратын шлангтардың бірінің орын ауысуы (поезд кездейсоқ ажырап кеткенде немесе шлангтарды дұрыс жалғамағанда немесе басқа себептермен) жағдайында, пойыздағы барлық вакуумдық тежегіштер пайдасыз болып қалатын. Осы анық кемшілікке жауап ретінде автоматты вакуумдық тежегіш әзірленді. Бұл жүйе пойызда ажырасып кеткенде немесе шланг орын ауысқанда толыққанды жұмыс істеуге арналған. Автоматты вакуумдық тежегіштің жасалуы мен орнатылуы қарапайым жүйеге қарағанда қымбат болды, себебі оған көптеген машиналық бөлшектер қажет болды, сондай-ақ жұмыс істеу шығындары жоғары болды, өйткені экжектор вакуумды сақтау үшін үнемі жұмыс істеуге тиіс болды (бу, отын және су шығындарымен), қарапайым жүйедегідей тек тежеу кезінде ғана емес. Автоматты тежегішті орнатуға қарсылық (әсіресе LNWR және оның төрағасы Ричард Мун, ең ірі британдық компаниялардың бірі ретінде, LNWR автоматты тежегішті қабылдаудан бас тартуы басқа компаниялардың, әсіресе Солтүстік-Батыспен байланыс жасайтын компаниялардың кеңінен қолдануына қарсы күшті фактор болды) 1889 жылы Армағдағы ауыр апаттан кейін ғана заңнамалық актімен автоматты жүйені қабылдауға мәжбүр етті. Армағдағы апатта пойыздың бір бөлігі локомотивтен ажырап, тік беткейден қашып кетіп, 80 адамның өміне қиындық тудырды. Пойызға қарапайым вакуумдық тежегіш орнатылған, ол пойыздан ажыратылған бөлігінде пайдасыз болды. Егер вагондар автоматты үздіксіз тежегішпен жабдықталған болса, апат болмайтын еді, ал апаттың ауқымына байланысты қоғамдық алаңдаушылық барлық жолаушылар пойыздарында үздіксіз автоматты тежегішті міндетті түрде қолдануды көздейтін заңнаманы қабылдауға әкелді. Еуропа континентінде вакуумдық тежегіш кейде Харди тежегіші деп аталды, ол Vacuum Brake Co, 7 Hohenstaufengasse, Вена, Джон Джордж Хардидің есімімен аталған.

Іс жүзіндегі ескертулер

Автоматты вакуумды тежегіш сипатталғандай, пойыз тежегішіндегі маңызды техникалық прогресс болды. Іс жүзінде, бу локомотивтерінде екі эжектор болды: жұмыс үшін кішкентай эжектор (пойыз құбыры мен қосылыстарындағы ауаның сәл шығуына қарсы жартылай вакуумды дұрыс деңгейде ұстап тұру үшін) және тежегіштерді босату үшін үлкен эжектор. Кішкентай эжектор үлкен эжекторға қарағанда аз буды пайдаланды, бірақ ұзын пойызбен, әсіресе, пойыз құбырында жеткілікті жылдамдықпен вакуумды өндіре алмады. Кейінірек, Ұлы Батыс темір жолы кішкентай эжектордың орнына вакуум сорғысын пайдалануға көшті. Сорғы локомотивтің бірімен қиылысына орнатылды, сондықтан буды пайдаланбады, бірақ локомотив қозғалғанда ғана жұмыс істеді. GWR бұған басқа темір жолдарға қарағанда жоғары вакуум деңгейінде жұмыс істейтін тежегіш жүйелерін пайдалануды ұнатты (төменде қараңыз), бұл салыстырмалы түрде үлкен және буға талаптанған "кішкентай" эжекторды қажет еткен болар еді. Осы кезеңде көптеген бу локомотивтері өз дөңгелектерінде тікелей бу тежегіштерін қолданды (тежегіштерді қолдану үшін бу қысымы тежегіш цилиндрлеріне жіберілді), ал вакуумды тежегіш тек пойызға ғана қолданылды. Мұндай жағдайда екі жүйе де бір басқару құрылғысымен пропорционалды түрде жұмыс істеді, онда пойыз тежегіш жүйесіндегі вакуумның төмендеуі локомотив тежегішіне бу жіберу клапанын ашатын. Бу тежегіші үшін ғана арнайы басқару қарастырылмады. Тіпті пойызсыз жүргенде де, жүргізуші эжекторларды пайдаланып, вакуумды тежегіш жүйесін реттеу арқылы локомотивтің бу тежегіштерін басқарды. Бұл екі локомотивпен жүргенде, жетекші локомотивтің жүргізушісіне соңындағы локомотивтердің (сондай-ақ, пойыздың өзінің) тежегіштерін тікелей басқаруға мүмкіндік берді. 1950 жылдардың басында Британ темір жолы дизельді және электрлі локомотивтерді енгізген кезде, осы негізгі құрылым сақталды. 1955 жылғы BR жаңғырту жоспарында жолаушылар және жүк вагондары үшін ауа тежегіштеріне көшу ұзақ мерзімді мақсат ретінде қарастырылды. Стандартты Mark 1 вагондары заманауи сүйреу және ауа тежегіштеріне көшу туралы шешім қабылданғанға дейін жобаланып, сатып алынған, сондықтан көпшілігі дәстүрлі вакуумды тежегіштермен жабдықталған. Ауа тежегіштері бар жүк вагондары 1960 жылдардың ортасынан бастап (жаңа "айналмалы пойыздар" үшін HAA типті бункерлерден бастап) бірте-бірте енгізілді, ал 1967 жылдан бастап Mark 2a вагондары ауа тежегіштерімен жасалды. Дизельді және электрлі локомотивтер бумен жұмыс істейтін эжекторды вакуумды өндіру үшін пайдалана алмады. Кішкентай локомотивтерде тікелей қозғалтқышпен қозғалатын эжекторлар немесе вакуум сорғылары болды, ал үлкен локомотивтерде осыған ұқсас машиналар бөлек орнатылып, арнайы электр қозғалтқыштарымен қозғалды. Басты желілік локомотивтерде екі эжекторды (және ауа тежегіш жүйесі үшін екі ауа компрессорын) қосымша қорғау үшін орнату қалыпты жағдай болды. Бу локомотивтерінде кішкентай және үлкен эжектор болғандай, дизельдік және электрлік локомотивтерде (көбінесе British Westinghouse немесе Davies and Metcalfe компанияларынан жабдықталған) тежегіш басқаруы жүйедегі вакуумды (кішкентай эжекторға ұқсас) өндіру және ұстап тұру үшін бір эжекторды үздіксіз іске қосу үшін орнатылды, ал екіншісі тежегіш тұтқасы "Босату" күйіне орнатылғанда жылдам жауап беру үшін іске қосылды (үлкен эжектордың функциясы). Локомотив кабинасындағы қосқыш қай эжекторды әр функция үшін пайдалануға мүмкіндік берді. Тежегіш цилиндрлерінде босату клапандары бар; олар жұмыс істегенде, әдетте, цилиндрдің жанындағы арқанды қолмен тартып, ауа сол көліктің тежегіш цилиндрінің жоғарғы бөлігіне жіберіледі. Бұл пойыздан ажыратылған және енді басқа локомотивке тежегіш қосылысы жоқ қозғалуы қажет көлік құралының тежегішін босату үшін қажет, мысалы, оны ауыстыру қажет болса. Ұлыбританияда ұлттандыру алдындағы теміржол компаниялары атмосфералық жағдайларға байланысты теңіз деңгейіндегі ауа қысымын шамамен , атмосфералық жағдайларға байланысты , пайдаланатын Great Western Railway-ді қоспағанда, вакуумда жұмыс істейтін жүйелер бойынша стандартталған. Стандарттардың осы айырмашылығы GWR локомотивін басқа компанияның локомотивімен ауыстырған кезде алыс қашықтықтағы трансұлттық қызметтерде қиындықтар тудырды, өйткені жаңа локомотивтің үлкен эжекторлары кейде пойыздың тежегіштерін толық босата алмады. Мұндай жағдайда пойыздың әрбір вагонындағы босату клапандарын қолмен босату қажет болар еді, содан кейін тежегіштер 21 дюймге дейін қайта зарядталатын. Бұл уақытты қажет ететін процеске жиі ірі GWR стансаларында, мысалы, Бристоль Темпл Мидсте күшінде болды. Пойыздың бойымен жүргізілетін пойыз құбыры автоматты вакуумды тежегіштің пойыздағы кез келген жерден төтенше жағдайда жұмыс істеуіне мүмкіндік берді. Әрбір күзетшінің бөлімінде тежегіш клапаны болды, ал жолаушылармен байланыс құралы (әдетте "коммуникациялық арқан" деп аталады) жабдықталған вагондардың соңындағы пойыз құбырына да ауа жіберді. Локомотив алғаш рет пойызға қосылғанда немесе вагондар ажыратылғанда немесе қосылғанда, тежегіштің үздіксіздігін тексеру жүргізіледі, бұл тежегіш құбырларының пойыздың бүкіл ұзындығы бойынша қосылғанын қамтамасыз етеді.

Шығарушылар

Бастапқыда вакуумды тежегіштер ауа тежегіштеріне қарағанда артықшылыққа ие болды, себебі вакуумды жасау оңайырақ еді. Вакуумды эжектор, поршенді сорғымен салыстырғанда, қарапайым және сенімді құрылғы болды. Әдетте екі эжектор орнатылады: үлкен және кішкентай. Үлкен эжектор вакуумды жасау арқылы тежегіштерді "босатуға" (ауыруға) қолданылады, содан кейін өшіріледі. Кішкентай эжектор оны сақтап тұру үшін үздіксіз жұмыс істей береді. Грэшам мен Крейвеннің "Дредноут" эжекторлары – бір корпуста үлкен және кішкентай эжекторлары бар біріктірілген эжекторлар. Екі құбырлы вакуум жүйелері 1960 жылдары көптеген тармақтық және екінші деңгейдегі жолдарда бу локомотивтерімен жүретін жолаушылар пойыздарын алмастырған Британдық теміржолының бірінші буын дизельдік көп бірліктерінде стандартты болды. Екінші "жоғары вакуум" құбыры және оған байланысты резервуарлар мен клапандар тежегішті босату жылдамдығын арттыру үшін пайдаланылды. Бұл бірліктердегі вакуумды сорғыштар қозғалтқышпен механикалық түрде қозғалды; қозғалтқыш әдетте тежегішті босату қажет болған кезде ғана бос жүрісте жұмыс істейтін болғандықтан, егер дәстүрлі бір құбырлы жүйе қолданылса, босату өте баяу болар еді. Бұл мәселе BR дизельдік локомотивтерінде туындамады, өйткені олардың сорғыштары электрмен жұмыс істеді, сондықтан қозғалтқыштың айналу жылдамдығына қарамастан, тежегішті босату үшін жоғары жылдамдықта жұмыс істей алатын еді.

Вакуумды тежегіштерді қазіргі уақытта пайдалану

Бүгінгі таңда вакуумды тежегіштермен жабдықталған пойыздардың ең ірі операторлары – Үндістан темір жолы және Spoornet (Оңтүстік Африка), алайда ауа тежегіштері және екі түрлі тежегіштермен жабдықталған пойыздар да қолданыста бар. Оңтүстік Африка темір жолы (Spoornet) 1000-нан астам электрлік көп бірлік вагондарын пайдаланады, олар қысылған ауамен тежегіштермен жабдықталған. Электр-вакуумдық жүйеде пойыз құбыры және негізгі автоматты вакуумдық тежегіш жүйесі қолданылады, сонымен қатар әрбір вагонның ішінде электрмен басқарылатын ашу және жабу клапандары орнатылған. Ашу және жабу клапандары пойыз құбырындағы вакуумның жойылу және құрылу жылдамдығын едәуір арттырады. Бұл өз кезегінде тежегішті қолдану және босату жылдамдығын арттырады. SAR EMU-дағы электр-вакуумдық тежегіштердің өнімділігі ұқсас жастағы электр-пневматикалық тежегіштерге тең келеді. Африканың басқа темір жолдары да вакуумдық тежегіштерді пайдалануды жалғастырып жатыр деп есептеледі. Вакуумдық тежегіштерді пайдаланатын басқа операторлар – Еуропадағы тар темір жолдары, олардың ішіндегі ең ірісі – Ретиан темір жолы. Ұлыбританиядағы Ұлттық темір жол жүйесінде вакуумдық тежегіштер толығымен алмастырылды (Британдық темір жолының 121-сыныптағы "bubble cars" 2017 жылы қызметін аяқтаған вакуумдық тежегіштерге ие соңғы басты магистральдық пойыздар болды), бірақ олар әлі де стандартты кеңдіктегі мұражайлық темір жолдарында қолданылады. Сондай-ақ, олардың саны азайып бара жатқан басты магистральдық винтаждық арнайы пойыздардың құрамында да кездеседі. Iarnród Éireann (Ирландия Республикасының ұлттық темір жол операторы) 2008 жылдың наурыз айына дейін жолаушылар пойыздарында British Railways Mark 2 вакуумдық тежегішпен жабдықталған вагондарды пайдаланды және әлі де вакуумдық тежегішпен жүк тасымалын жүзеге асыруда (кем дегенде Tara Mines кен тасымалында). Барлық басты магистральдық мұражайлық пойыздар вакуумдық тежегіштермен жүреді – Iarnród Éireann-нің қазіргі локомотив паркінің барлығында ауа және вакуумдық пойыз тежегіштері орнатылған. Isle of Man Railway барлық вагондары мен вагонды вагондарына, сондай-ақ Ffestiniog және Welsh Highland Railways сияқты вакуумдық тежегіштерді қолданады. Ұлыбританияның көптеген басқа тар темір жолдары ауа тежегішін пайдаланады: себебі бұл темір жолдар 20 ғасырдың соңғы тоқсанына дейін үздіксіз тежегішті орнатуды міндетті етпеді, сол кезде вакуумдық тежегіш жабдықтары енді өндірілмеді және оларды алу қиын болды.

Биіктігі жоғары

Ауаның биіктігі жоғарылағанда вакуумды тежегіштердің тиімділігі азаяды. Бұл себебі олар қысымның айырмашылығын жасауға негізделген, ал атмосфералық қысым биіктеп көтерілгенде төмендейді, сондықтан максималды айырмашылық та азаяды.