LOCOMOTIVA - INSTALATIA DE FRANARE

LOCOMOTIVA - INSTALATIA DE FRANARE

1 Franele locomotivei

Frana electrodinamica, recuperativa

Frana pneumatica indirecta, gradata, cu actionare automata

Frana directa, electrica (frana suplimentara)

Frana de stationare (frana de rastare)

1.1 Generalitati

Locomotiva ES64U2 este prevazuta cu o instalatie de franare de tip "HSM" cu robinet,

variabila in functie de pozitie, comandata de microprocesoare si dotata cu automate cu

memorie programabila. Cu ajutorul acesteia se regleaza presiunea din conducta generala si se comanda frana EP a trenului.

1.2 Instalatia de franare cu robinet

Instalatia de franare cu robinet este alcatuita din urmatoarele componente principale:

robinetul de frana,

traductoare analogice,

releu de presiune,

calculator de frana si

diverse ventile electromagnetice.

Instalatia de franare cu robinet se deschide prin punerea inversorului in pozitia "V" resp.

"R". In acest moment ventilul cu releu se conecteaza printr-un ventil electromagnetic la

conducta generala de aer. In caz de urgenta acest lucru se poate face si manual de la

robinetul "Robinet frana deschis manual".

Atentie!!! In caz de urgenta instalatia de frana cu robinet ramane deschisa si atunci cand

comutatorul se afla in pozitia "0" resp. "M".

Conducta generala se poate umple cu aer sau isi poate regla presiunea numai prin releuul

de presiune.

Releul de presiune, resp. conducta generala este comandata electropneumatic.

In functie de pozitia robinetului de frana activat instalatia genereaza un semnal electric care este transmis pentru procesare la cele doua calculatoare de frana (BSG). Calculatorul de frana activ transmite semnalul unui traductor analogic care il transforma intr-o valoare analoaga de referinta (presiunea de referinta A), parametru cu care este actionat apoi releul de presiune. Releul de presiune regleaza la randul lui presiunea din conducta generala in functie de presiunea de referinta "A".

Traductorul analogic si calculatorul de frana sunt executate redundant in vederea cresterii

sigurantei in functionare. Aceasta inseamna ca in cazul caderii unui sistem intra automat in actiune celalalt sistem.

Frana de urgenta a locomotivei poate fi actionata din ambele cabine chiar si in cazul deferctarii complete a echipamentului electronic de control al franei. In acest caz conducta generala se va putea goli direct prin actionarea manuala a robinetului de frana.

Fig. 6-1: Schema pneumatica a instalatiei de frana

Pentru a evita incalzirea excesiva a rotilor, la locomotivele de viteza se folosesc discuri de

frana. Pe fiecare osie se afla cate doua discuri de frana autoventilate si plasate pe arborele de frana.

Fig. 6-2: Saboti de frana

Datorita incalzirii puternice a franelor la o frana rapida actionata la viteze mari (in cazul

defectarii franei electrodinamice), sabotii de frana (garniturile de frana) sunt executati dintr-un aliaj sinterizat.

Reglarea fortei de strangere in functie de uzura a sabotilor de frana se executa automat prin intermediul unui mecanism cu tije.

Cate un cilindru de frana de pe fiecare osie, este prevazut cu un resort pentru frana de rastare.

Fig. 6-3: Cilindrii de frana

Starea in care se afla frana cu disc (stransa sau slabita) se poate citi de pe indicatorul aflat

pe lonjeron.

1.3 Frana electrodinamica

Frana electrodinamica este cea care se va folosi cu prioritate pe locomotiva. Frana nu se

uzeaza, avand in plus si avantajul ca poate recupera in retea energia generata in timpul

franarii. Frana poate fi folosita separat sau in combinatie cu o frana pneumatica.

Forta de franare comandata de la robinetul de frana (servomecanism de frana electrodinamica) este transmisa printr-o magistrala de date la calculatoarele de frana. De acolo, parametrii de franare sunt transmisi printr-o magistrala de date locala la calculatoarele centrale (ZSG). Acolo are loc procesarea parametrilor de frana, din care rezulta un semnal trimis la calculatoarele de tractiune (ASG), care actioneaza la randul lor asupra invertoarelor.

Frana electrodinamica (ED) se actioneaza de la:

Robinetul de frana electrodinamica,

Tempomat (automatul de viteza impusa) (AFB) si

Calculatorul de frana in functie de presiunea din conducta generala (la locomotivele tractate).

In cazul in care frana ED se defecteaza in timpul unei frane actionate de mecanic, la o viteza v < 50 km/h va intra in functiune frana directa (suplimentara), aceasta actionand la presiunea maxima din cilindrul de frana (3 bar). Aceasta "frana compensatorie" poate fi actionata, resp. slabita de mecanic. Pentru aceasta, maneta pentru frana directa trebuie pusa intai in pozitia din mijloc (de validare) si apoi manipulata in pozitia "slabit frana".

Intrarea in functiune a acestei frane este afisata pe ecran cu mesajul "Frana

compensatoare". Validarea trebuie sa aiba loc in interval de 90 s, in caz contrar urmand sa se declanseaza o frana rapida.

Daca in timpul unei franari (cu tempomatul (viteza impusa) sau cu robinetul de frana ED) se actioneaza butonul de decuplare, frana ED se reduce la zero in 10 secunde. De la calculatorul de frana (BSG) frana ED este compensata atunci cu frana pneumatica (prin reducerea presiunii din conducta generala), lucru care se petrece obligatoriu daca tempomatul (viteza impusa) este pornit sau daca nu este pornit, numai atunci cand a fost dezactivata frana automata a locomotivei.

Frana ED, la locomotivele actionate in comanda multipla, intra in actiune in timpul franarii si daca a fost intrerupta legatura cu locomotiva de pe care se comanda celelalte locomotive. Scaderea presiunii din conducta generala este sesizata de unul din senzori, care transmite apoi un semnal la calculatorul de frana, care la randul lui il transforma intr-o noua forta nominala de franare, valoare care ajunge apoi la calculatorul de tractiune.

Daca alaturi de frana ED se foloseste si frana directa, forta de franare ED va scadea treptat la o valoare data (pentru a limita forta totala de franare).

1.4 Frana indirecta

In cazul scaderii presiunii in conducta generala ventilul de comanda va declansa frana. De

la ventilul de comanda presiunea de comanda (asa-numitul coeficient Cv) va actiona asupra "ventilelor EM de control primar" si a ventilelor duble de retinere pana la traductoarele de presiune. Ca si la presiunea CV acestea vor permite trecerea aerului din rezervorul R prin robinetii de boghiu si ventilele EM de antipatinare pana in cilindrii de frana. In cazul unor frane cuplate frana ED are prioritate fata de frana pneumatica.

Aceasta inseamna ca calculatorul de frana va actiona intai ventilul EM "control primar", impiedicand astfel declansarea concomitenta si a franei pneumatice atunci cand frana ED actioneaza deja asupra unui boghiu.

In cazul in care a fost activata frana automata a locomotivei (panoul 3 din sala masinilor) ventilul EM actionat initial va bloca frana pneumatica a locomotivei pana cand presiunea din conducta generala scade la 3,5 bar, indiferent daca frana ED a fost declansata sau nu. Din acest motiv este obligatorie dezactivarea franei automate a locomotivei daca locomotiva circula fara garnitura (L iz) sau cu o garnitura scurta, resp. in timpul manevrelor.

Reglarea timpilor de franare in functie de tipul trenului precum si controlul fortei de franare se face de la selectorul de frana "G P R" de la peretele din spatele cabinei.

Frana maxima intra in actiune numai in pozitia "R". Datorita caracteristicii de franare a

discurilor de frana acestea au un alt efect decat cel de la franele cu saboti. Frana maxima

intra in actiune in intervalul de viteze mai mici de 160 km/h, cea minima in intervalul de viteze mai mari de 160 km/h.

Presiunea maxima din cilindrii de frana este:

la o frana slaba 1,6 bar

la o frana puternica 3,1 bar

2 Particularitatile automatului de frana

Pentru verificarea etanseitatii sau pentru controlul nivelului de umplere din circuitul de franare inversorul se va pune intai in pozitia "M".

Dupa ce robinetul de frana s-a activat prin manevrarea inversorului in pozitia "V" sau "R", acesta trebuie din nou dezactivat atunci cand locomotiva circula remorcata in fata sau este folosita ca impingatoare, cu conducta generala cuplata. Acest lucru se face prin mutarea comutatorului de la peretele din spate al cabinei in pozitia "Etans" ("Dicht").

Functia de egalizare

Functia de egalizare - adica marirea intentionata a presiunii din conducta generala peste cea de serviciu de 5,0 bar - intra in actiune la comanda calculatorului de frana care transmite releului de presiune valoarea de referinta a presiunii A. Astfel, dupa slabirea completa a franelor, presiunea A si deci si presiunea din conducta generala creste la 5,2 bar, urmand apoi sa scada incet la valoarea presiunii de serviciu. In plus, de la butonul "A" aflat pe panoul de comanda, mecanicul mai are si posibilitatea de a mari presiunea din conducta generala la 5 bar (presiunea max. admisibila momentan este de 5,5 bar). Si aceasta depasire a presiunii din conducta generala este reglata incet de calculatorul de frana la presiunea de referinta, astfel incat ventilele de comanda sa nu intre in actiune. Actionarea egalizarii de presiune este posibila numai daca frana a fost slabita.

Daca ciclul de autoreglare a presiunii nu s-a incheiat inainte de a actiona frana, acesta va

continua imediat dupa slabirea franei (adaptor cu memorie nevolatila).

Socul de umplere

Socul de umplere se da de la robinetul de frana in pozitia "FÜ". Pentru aceasta, in releul

de presiune se deschide o sectiune mare de trecere intre rezervorul principal si conducta

generala. In acelasi timp, calculatorul de frana mareste presiunea de reglaj A a releului de

presiune pana la max. 5 bar, in functie de durata de actionare. Dupa executarea socului de umplere presiunea din conducta generala va scadea incet ca in faza de egalizare pana la presiunea de serviciu.

2.1 Frana directa (suplimentara)

Frana directa (suplimentara) dispune de o maneta separata, care poate fi pusa in

urmatoarele pozitii:

VLÖ Slabit complet (maneta blocata)

LÖ Slabit (maneta deblocata)

0 presiunea din cilindrii de frana ramane constanta

BR Frana (maneta deblocata)

VBR Frana maxima (maneta blocata)

Franarea

In aceasta pozitie este deconectat unul din ventilele EM. Astfel, aerul comprimat poate iesi

acum din rezervorul principal, trecand printr-un reductor de presiune (3,8 bar), robinetul de

inchidere "Frana directa" si doua ventile duble de retinere, dupa care ajunge la traductoarele de presiune ale celor doua boghiuri. Acestea vor permite in functie de presiunea de comanda golirea aerului comprimat din rezervoarele auxiliare R in cilindrii de frana. Valoarea presiunii din cilindrii de frana depinde de durata actionarii franei, fiind de max. 3 bar.

Pozitia finala

Dupa ce maneta este adusa in pozitia finala verticala, ventilul EM se inchide din nou. Presiunea reglata in acel moment va ramane constanta.

Slabirea franei

Frana poate fi slabita numai in prezenta mecanicului. In acest caz se va deschide un alt

ventil EM, care va permite scaderea presiunii de comanda. Traductoarele de presiune vor

declansa golirea cilindrilor de frana. Presiunea din cilindrii de frana va scadea in functie de

durata actionarii manetei de slabire a franei.

Frana directa este folosita cu precadere in timpul manevrelor sau ca frana de stationare a

locomotivei. Daca aceasta frana este actionata in timpul mersului (daca se muta maneta din pozitia "VLÖ") si daca viteza locomotivei este de:

peste 60 km / h, va aparea un mesaj de eroare dupa 45 secunde

sub 60 km /h, va aparea un mesaj de eroare dupa 700 m

Frana directa poate fi comandata din alta locomotiva prin intermediul magistralei de date WTB. In cazul in care locomotiva circula rotasa, frana va fi activata de la calculatorul central de un ventil EM separat.

Frana directa mai este folosita si ca:

frana de oprire tempomat (dipozitiv de viteza impusa) (AFB) si

frana de rezerva in cazul defectarii franei ED (v < 50 km/h).

2.2 Frana de rastare (cu resort) ( in locul franei de mana)

Frana de stationare sau de rastare (cu resort) serveste ca o frana de mana dupa "remizarea" locomotivei. Frana functioneaza exact invers ca frana pneumatica. Frana de rastare slabeste la o presiune de minim 4 bar in cilindrii cu resort si se declanseaza in momentul evacuarii aerului comprimat din cilindrii de frana.

Frana poate fi deservita de la butonul luminos "Frana de rastare" si de la butonul "Slabit frana de rastare" de la panoul de pe peretele din spatele cabinei. Frana mai poate fi actionata si de pe lonjeronul de sub cabina 1. Frana poate fi declansata de acolo in orice situatie. Slabirea franei este posibila de acolo numai daca selectorul cilindrului franei cu resort aflat la panoul 1 se afla in pozitia "Interior si exterior". O a treia posibilitate de deservire a franei de rastare la locomotiva cuplata in tractiune multipla este prin intermediul unei comenzi trimise de la locomotiva conducatoare.

Pentru a nu suprasolicita timoneria franei atunci cand au fost actionate ambele frane (resort tensionat si cilindru de frana sub presiune) frana de rastare a fost prevazuta cu un

dispozitiv de descarcare. Acesta are rolul de a permite patrunderea aerului comprimat atat in cilindrul de frana cat si in cilindrul franei cu resort in momentul in care a fost actionata atat frana cu resort cat si cea pneumatica. Cilindrii de rastare vor fi detensionati proportional cu cresterea fortei exercitate de frana pneumatica.

In acest fel, forta exercitata de cilindrul cu resort scade odata cu cresterea presiunii din

cilindrul de frana. In aceasta situatie butonul luminos "Actionat frana de rastare" incepe sa se aprinda intermitent, iar indicatorul de pe lonjeron are culoarea "rosu/verde".

Starea in care se afla cilindrii de la frana de rastare este semnalata in plus si de indicatorul de pe lonjeron.

Indicator  Buton luminos in Semnificatie

pe lonjeron cabina

exterior

Fig. 6-4: Deservirea franei de rastare

Pentru a exista permanent o presiune suficienta pentru slabirea franei de rastare aceasta este alimentata de la un rezervor propriu de 40 l.

In caz unei defectiuni la echipamentul electronic de control, frana de rastare poate fi slabita manual si de la ventilul de impuls din blocul pneumatic:

Fig. 6-5: Ventilul de impulsuri de la frana de rastare

In cazul in care frana de rastare se activeaza in timpul mersului (v > 10 km/h) (din cauza unor defectiuni, neetanseitati, etc.) locomotiva va fi franata rapid.

Frana de rastare defecta va putea fi dezactivata cu comanda "Eliberare fortata". Cilindrul franei de rastare de la grupul pneumatic si cilindrul de frana de la frana pneumatica trebuie intai izolate si apoi golite. Dupa aceea se va declansa frana de rastare tragand puternic de doua ori de cablul montat la fiecare din cei patru cilindri cu resort.

Fig. 6-6: Actionarea in caz de avarie a franei de rastare

2.3 Frana electropneumatica (frana EP)

La trenurile cu frana EP calculatorul de frana EP din vagoane poate fi deservit de pe cablul IS (sistem DB, denumire veche: cablu UIC). Instalatia se porneste de la un selector aflat pe peretele din spatele cabinei, care trebuie pus in pozitia "DB" (pozitia "UIC" nu are nici un efect).

Presiunea de referinta transmisa de la robinetul de frana la calculatoarele de frana este

folosita de acestea la reglarea atat a presiunii A si deci si a presiunii din conducta generala

cat si la controlul franei EP. Toate franele EP existente in tren sunt comandate de pe cablul IS, lucru care permite micsorarea sau marirea uniforma a presiunii din conducta generala pe intreaga lungime a garniturii trenului. Reglajul fin al presiunii din conducta generala se face in final de la releul de presiune din locomotiva.

Locomotiva nu dispune de un calculator separat de frana EP.

2.4 Evitarea franarii de urgenta (NBÜ)

Pentru ca trenul cu semnalul de alarma tras sa nu se opreasca intr-un tunel, anumite

tronsoane de cale au fost echipate cu sunturi de frana, iar locomotiva si vagoanele trenului

au fost prevazute cu instalatii de evitare a franei de urgenta. Anularea acestor franari se activeaza prin mutarea in pozitia "DB" a selectorului "NBÜ/ep" aflat pe peretele din spate al cabinei. In acel moment va porni si frana EP, iar robinetul de frana va fi folosit in pozitia de umplere ca element de comanda. Din aceasta cauza, dupa activarea evitarii de frana (NBÜ) nu mai este posibil socul de umplere.

Semnalizatorul "Semnal de alarma" de pe afisajul modular din cabina (MFA) va indica optic mecanicului ca a fost tras un semnal de alarma, mesaj care va fi insotit si de unul sonor, cu textul "Frana de urgenta". Mecanicul va trebui atunci sa suplimenteze semnalul de alarma tras cu o frana rapida. Daca trenul se afla insa pe un tronson de cale pe care este instalat un sistem de evitare pentru semnalul de alarma, mecanicul va trebui sa aduca robinetul de frana pentru scurt timp in pozitia de umplere. In acel moment robinetul semnalului de alarma tras din vagon se va inchide, dupa care conducta generala se va putea umple repede la presiunea de serviciu slabind pentru aceasta frana EP. Se va opri atunci si mesajul sonor si semnalul de alarma tras de calatori.

Trenul trebuie apoi oprit la capatul tronsonului cu sistemul de evitare a franarilor de urgenta. Conductorii aflati in tren trebuie informati folosind apelul urmator: "Atentie insotitori de bord: cititi indicatorul din panoul electric!"

In cazul in care se mai trage inca un semnal de alarma, acesta se face remarcat numai prin scaderea de presiune din conducta generala. Pentru aceasta frana nu se mai declanseaza nici un mesaj sonor. Si aceasta frana poate fi suntata de la robinetul de frana pus in pozitia de umplere.

Semnalizatorul "Semnal de alarma" de la indicatorul modular MFA se stinge in momentul in care semnalul de alarma tras din vagon este ridicat la loc.

2.5 Protectia antipatinare

Locomotivele sunt prevazute cu un dispozitiv de antipatinare selectiv si comandat de un

microprocesor. Dispozitivul actioneaza atat cu frana directa cat si cu cea indirecta.

Dispozitivul nu actioneaza dupa ce a fost apasat butonul frana de avarie.

In cazul franarii pneumatice presiunea din cilindrii de frana se adapteaza la forta de aderenta dintre roata si sina, folosind pentru aceasta ventilele antipatinare.

In cazul in care a fost actionata atat frana pneumatica cat si cea electrica dispozitivul antipatinare intervine si in mecanismul de reglare a tractiunii.

2.6 Sabotul de curatat suprafata de rulare

Locomotivele sunt prevazute cu saboti de curatat suprafata de rulare. Datorita franelor cu disc folosite, in timpul franarii nu mai apar frecari mecanice, ceea ce impiedica formarea unei suprafete rugoase pe bandajul rotii.

Sabotii sunt actionati exclusiv de la modulul de control tractiune (ASG) in momentul in

care acesta constata o transmisie deficitara a fortei de tractiune. Este posibil ca sabotii de curatat sa nu fie activi in acest moment.

Fig. 6-7: Sabot de curatat suprafata de rulare a rotii

2.7 Instalatia de ungere buza bandaj (roata)

Instalatia de ungere a buzei bandajului (a rotii) porneste timp de 3 secunde o data la 300 de metri, ungand buza bandajului de la osiile 1 si 4. Sistemul de distributie este alimentat cu aerul comprimat din rezervorul principal. Supravegherea instalatiei este asigurata de calculatorul central.

Instalatia de ungere a buzei bandajului se afla afara, in partea stanga a transformatorului,

intre cele doua grupuri de baterii.

2.8 Oglinzile exterioare

Pentru supravegherea trenului si a peronului, fiecare cabina este dotata cu oglinzi exterioare incalzite, montate de ambele parti ale locomotivei. Oglinzile sunt actionate pneumatic de la pedala din stanga aflata in nisa pentru picioare din cabina mecanicului. In sistemul "DB" oglinzile exterioare se inchid automat in momentul in care viteza depaseste 5 km/h. In sistemul "ÖBB" oglinzile exterioare pot ramane deschise pana la o viteza de 120 km/h.

2.9 Senzorii de presiune

Pentru anumite functii de comanda si control exista urmatoarele tipuri de presiuni:

Presiunea din rezervorul principal

Presiunea din conducta generala

Presiunea din cilindrul de frana DG1 (boghiul 1) si

Presiunea din cilindrul de frana DG2 (boghiul 2)

sunt transmise de senzorii de presiune la calculatorul de frana (BSG) si la calculatorul central (ZSG).

Presiunile de mai jos sunt transmise de presostatele din grupul pneumatic la calculatorul de frana si la calculatorul central:

Frana directa __________ ______ ____ ______   E: 0,4 bar A: 0,2 bar

Frana de rastare slabita _____ _______ ______ ______________ E: 4 bar A: 4,5 bar

Frana de rastare declansata  ______ _______ ______ _________ E: 0,8 bar A: 1,2 bar

Sabot de curatat bandaj _____ _______ ______ ______________ E: 0,4 bar A: 0,2 bar

Rezervor special de aer (automat de punere in stare de miscare, compresor auxiliar HiK)

__________ ______ ____ ________________E: 5 bar A: 8,0 bar