Hamulec zespolony (hamulec pociągowy, hamulec główny, PN) Część 4.2.4.2.1. załącznika do rozporządzenia Komisji (UE) nr 1302/2014 z dnia 18 listopada 2014 r. w sprawie technicznej specyfikacji interoperacyjności odnoszącej się do podsystemu „Tabor — lokomotywy i tabor pasażerski” systemu kolei w Unii Europejskiej Tekst mający znaczenie dla EOG () – hamulec w pociągu, który działa jednocześnie we wszystkich pojazdach pociągu, a sterowany jest z jednego miejsca. Współcześnie stosowanym rozwiązaniem jest zespolony hamulec pneumatyczny wynaleziony w 1869 przez George’a Westinghouse’a, opatentowany w USA. centruj mały|Część układu hamulcowego wagonu - cylinder hamulcowy, zawór rozrządczy i zbiornik pomocniczy mały|Hamulec klockowy thumb|Zawór maszynisty hamulca zespolonego systemu Oerlikon FV4a Na Europejskiej sieci kolejowej Zawory rozrządcze i systemy hamulca aktualnie eksploatowane na lokomotywach i wagonach sieci kolejowej wspólnoty europejskiej są wzajemnie kompatybilne.
Zasada działania Zasadniczymi częściami hamulca zespolonego są: sprężarka, zbiorniki powietrza (główny i pomocnicze), przewód główny, zawór sterujący i zawory rozrządcze oraz układ wykonawczy (siłowy) hamulca (tarczowy lub klockowy). Sprężarka zasila zbiornik główny powietrza, w którym panuje ciśnienie , z niego przez zawór sterujący zasilany jest przewód główny ciśnieniem . Przewód główny biegnie przez całą długość pociągu, w każdym wagonie łącząc się poprzez zawór rozrządczy ze zbiornikiem pomocniczym będącym rezerwuarem powietrza dla siłowników hamulca wagonu. Podczas jazdy ciśnienie w zbiorniku utrzymuje elementy cierne hamulca w odpowiedniej odległości od kół. Podczas hamowania służbowego, ciśnienie w przewodzie głównym jest obniżane o 0,05 do – wówczas – kiedy ciśnienie w zbiorniku pomocniczym przewyższa ciśnienie przewodu głównego - zawór rozrządczy łączy zbiornik pomocniczy z siłownikiem hamulca, który dociska klocek hamulcowy do koła. Przy hamowaniu nagłym (awaryjnym) ciśnienie jest szybko obniżane aż do ciśnienia atmosferycznego, co wzmacnia siłę hamowania. Odblokowanie hamulca następuje po ponownym podwyższeniu ciśnienia w przewodzie głównym do , zbiorniki pomocnicze łączą się wówczas ponownie z przewodem głównym i następuje uzupełnienie zużytego na hamowanie powietrza w tych zbiornikach, zaś siłowniki hamulca odciągają klocki hamulcowe od koła. Takie działanie hamulca – inicjowanie hamowania poprzez obniżenie, a nie podwyższenie ciśnienia w przewodzie głównym – sprawia, że hamulec zespolony jest samoczynny – w razie rozszczelnienia instalacji, np. przy rozerwaniu pociągu następuje samoczynne hamowanie, umożliwia też prostą realizację hamulca bezpieczeństwa – jest to po prostu zawór, łączący przewód główny z atmosferą.
Wagony i lokomotywy
Podstawa prawna i normy Wymagania co do systemów hamulca na klasycznych składach złożonych z lokomotyw i wagonów określają wymogi interoperacyjności w TSI LOC&PAS. Wymogi TSI narzucają spełnienie normy Hamowanie — typ układu hamulcowego, układ hamulcowy UIC EN 14198:2004, która to odwołuje się do normy karty UIC nr 540.
W przepisach krajowych w Polsce odpowiednikiem wymogów hamulca w TSI jest punkt 45 w podsystemie „TABOR” na tzw. Liście Prezesa Urzędu Transportu Kolejowego, w którym to wymaga się spełnienia norm wynikających z kart UIC nr 543 Hamulec – Przepisy dotyczące wyposażenia wagonów i 544-1 Hamulec – Hamowność.
Systemy hamulca W ramach normy karty UIC 540 (wersja na dzień 24.07.2023) akceptuje się stosowanie systemów hamulca i zaworów rozrządczych z podziałem na grupyUIC 540 Brakes. Air Brakes for freight trains and passenger trains mały|Oznaczenie systemu hamulca Knorr KE z nastawami G/P/R (towarowy/osobowy/pośpieszny) i wyposażonego w hamulec magnetyczny (oznaczenie Mg)
Akceptowalne w ruchu międzynarodowym dla nowych pojazdów od 1 stycznia 2004 (załącznik A1 do UIC 540) Oerlikon „O”: ESG 121, ESG 121-1, ESH 100/200 SAB-WABCO „SW”: SW 4, SW 4C, DE4/3, GF4 SS1, GF4 SS2, GF6 SS1, GF6 SS2 SAB-WABCO „Ch”: C3WR SAB-WABCO „WU”: WU-C Knorr „KE”: KE0dv, KE1dv, KE2dv, KERdv, KEf Knorr „KE-483”: KE0dv-483, KE1d-483, KE2d-483 Knorr „KB”: KKL II Dako „DK”: CV1nD MZT HEPOS „MH”: MH3f / HBG310 / 100 i podobne Bumar-Fablok „FL”: MBF-01A, MBF-01B, MBF-02 Faiveley Transport „SW”: SW4S/3, FT SS1 / FT SS2 Keschwari Electronic Systems „KES”: EDS 300
Dla pojazdów przebudowywanych wyróżnia się inne systemy i zawory wymienione w tabeli A2.
Akceptowalne w ruchu międzynarodowym przed 1 stycznia 1982 (załącznik B do UIC 540) mały|Urządzenia systemu hamulca Kunze-Knorr "Kk" Historycznie rozróżniamy systemu hamulca stworzone w latach nawet 1927–1932, takie jak:
Knorrr „K” Westinghouse „W” (1927) Knorr „Kk”, 1927 Kunze-Knorr „Kk” Drolshammer „Dr” (1928) Bozic „Bo” (1928) Hildebrand-Knorr „Hik” (1932) Oerlikon Est3 „O” (1950) Knorr KE „KE” (1954) DAKO „DK” (1955)
mały|Niektóre typy klocków hamulcowych
Niektóre wymogi wyposażenia wagonów (karta UIC 543) mały|Samoczynny nastawiacz skoku cylindra hamulcowego SAB-DRV mały|Dźwignia odłączająca
wagony wyposaża się co najmniej w akceptowany międzynarodowo system hamulca, przewód główny, odluźniacz i przestawnik trybu hamulca G/P (Towarowy/Osobowy)UIC 543 Brake. Regulations Governing The Equipment of Trailing Stock wagony pasażerskie wyposaża się w przewód zasilający sprzęgi i zawory przewodów głównych i zasilających maluje się w odpowiednie kolory narzuca się normy związane z jednakowym dla różnych systemów ciśnieniem w cylindrach hamulca i procentem masy hamującej narzuca się normy związane z maksymalnym i minimalnym czasem luzowania i napełniania powietrzem cylindrów hamulcowych odpowiednio dla trybów hamulca G i P (Towarowy / Osobowy) w niektórych przypadkach wymaga się specjalnych systemów ważących i przeciwpoślizgowych zmieniających działanie hamulca układ hamulca wagonu musi mieć możliwość odłączenia od sterowania z przewodu głównego w ten sposób, że hamulec pozostaje nieaktywny, a przewód główny pozostaje przelotowy przez wagon, i umożliwia sterowanie dalszymi wagonami układ mechaniczny hamulca pneumatycznego musi samoczynnie kasować luz związany ze ścieraniem się hamulców ogranicza się maksymalną długość i pojemność przewodu głównego w wagonie dla jednego zaworu rozrządczego okładziny cierne hamulca tarczowego i klocki hamulcowe muszą spełniać międzynarodowe normy UIC 541-3 i 541-4
Hamowanie nagłe Hamowanie nagłe, nazywane również hamulcem / hamowaniem szybkim, awaryjnym, bezpieczeństwa, albo też: nagłe – jest to szczególny rodzaj hamowania który cechuje się szybkim działaniem i maksymalną siłą hamowania. Hamowanie nagłe wykonuje się przez szybkie i znaczne upuszczenie powietrza z przewodu głównego. Inny, szybszy i mocniejszy przebieg hamowania pociągu przy użyciu hamowania nagłego możliwy jest między innymi dzięki zastosowaniu przyśpieszaczy fali hamowania (przyśpieszacza) lub (w USA) urządzeń End of train device (ETD).
Do wdrożenia hamowania nagłego zobowiązani są w Polsce pracownicy drużyny pociągowej (maszynista, kierownik pociągu) w razie zauważenia zagrożenia bezpieczeństwa w ruchu kolejowym któremu można zapobiec poprzez zatrzymanie pociągu Dział II rozdział 3 § 26 ust. 2 rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 18 lipca 2005 r. w sprawie ogólnych warunków prowadzenia ruchu kolejowego i sygnalizacji, t.j. z dnia 23 stycznia 2015 r. ()Rozdział 10. § 69 ust. 5 Instrukcji o prowadzeniu ruchu pociągów Ir-1, tekst ujednolicony z dnia 19 listopada 2024 r., PKP Polskie Linie Kolejowe.
Aktywacja przez maszynistę W celu wywołania hamowania nagłego należy przestawić zawór główny maszynisty (kran, zadajnik / nastawnik hamulca) w pozycję odpowiednią dla hamowania nagłego. W razie braku reakcji maszynista dysponuje w kabinie co najmniej jednym innym urządzeniem wywołującym hamowanie nagłe (np. klapa Ackermanna).
Wymuszone przez system alt=Hamowanie wymuszone przez system na ekranie DMI|mały|Hamowanie wymuszone przez system na ekranie DMI Aktywacja hamulca nagłego może nastąpić drogą elektryczną lub pneumatyczną poprzez otwarcie odpowiedniego zaworu hamowania nagłego w pojeździe kolejowym. Elektryczny lub inny sygnał może zostać wysłany poprzez urządzenia alarmu pasażerskiego (PAS), urządzeń zabezpieczenia ruchu pociągów (ABP): urządzeń czujności (SHP, czuwak, SIFA), RADIO-STOP, urządzeń sterowania ruchem pociągów takich jak ERTMS/ETCS.
Wymuszone przez pasażera lub personel pociągu W pociągach pasażerskich stosuje się hamulce bezpieczeństwa dwóch typów:
Hamulec bezpieczeństwa starego typu Które za pomocą prostych mechanicznych zaworów pneumatycznych (kurków, klap Ackermana, lub też prostych elektrozaworów) powodują natychmiastowe opróżnienie przewodu głównego i niemożliwe do zatrzymania hamowanie nagłe. alt=Bok lokomotywy. Oznaczenie taboru zgodnego z danym typem hamulca bezpieczeństwa lub hamulca elektropneumetycznego|mały|Oznaczenie taboru zgodnego z danym typem hamulca bezpieczeństwa lub hamulca elektropneumetycznego Hamulec bezpieczeństwa nowego typu z funkcją mostkowania Hamulec bezpieczeństwa zgodny z jednym z rozwiązań technicznych eksploatowanych w Europie: System Alarmu Pasażera (PAS), UIC 541-6 NBA lub UIC 541-5 EBO/NBÜ – gdzie poprzez układy elektroniczne możliwe jest wstrzymanie na pewien czas wdrożenia hamowania, a dzięki temu możliwa kontrola maszynisty nad miejscem zatrzymania.
Sytuacje szczególne
Wyczerpanie hamulca Niebezpieczne zjawisko polegające na słabej sile hamowania, lub jej braku. Polega ono na wyczerpaniu się powietrza do hamowania w zbiornikach wagonu. Częste hamowanie i luzowanie w krótkim czasie mogłoby powodować napełniania i opróżniania cylindrów hamulcowych zużywając powietrze ze zbiorników pomocniczych wagonu szybciej, niż są one w stanie przyjąć powietrze z przewodu głównego. Obecnie eksploatowane hamulce, ze względu na stosowane rozwiązania techniczne, uważa się za niewyczerpywalne.
Przeładowanie hamulca Sytuacja pożądana (w celu wyrównania ciśnienia pozycji „jazda”) lub niepożądana, w której to wzrost ciśnienia powyżej normalnego ciśnienia jazdy (normalnie ) w przewodzie głównym przez dłuższy czas prowadzi do wzrostu ciśnienia w zbiornikach sterujących zaworów rozrządczych, a tym samym – do przeładowania hamulca.
W tej sytuacji nagły powrót ciśnienia do może prowadzić do zahamowania, lub niepełnego wyluzowania (nieodhamowania) po zadanym hamowaniu. Sytuacja ta występuje szczególnie podczas zmiany lokomotywy prowadzącej lub kabiny sterującej, gdy kolejny z kranów (zadajników) hamulca jest wysterowany na niższe ciśnienie „jazdy” (normalnie ).
Przeładowanie hamulca, to znaczy zbyt wysokie ciśnienie w zbiornikach pomocniczych, likwiduje się za pomocą odluźniaczy lub asymilacji. mały|Spadek ciśnienia w przewodzie głównym do poziomu wywołuje hamowanie pełne w cylindrach hamulcowych. Następnie odhamowanie pełne, początkowo z wysokim ciśnieniem "fala", a następnie z przeładowaniem przewodu głównego do ciśnienia , z powolnym wyrównaniem ciśnienia do poziomu (spadek poniżej granicy nieczułości zaworu nie wywołuje hamowania).
Asymilacja Proces wyrównywania ciśnienia pracy przy pozycji „jazda” / odhamowanie zaworów rozrządczych, w którym to następuje przeładowanie przewodu głównego do najwyższego dopuszczalnego ciśnienia dla pozycji „jazda”, do , a następnie powolne upuszczanie powietrza, wolniej niż granica nieczułości zaworów rozrządczych, prowadzi do wyrównania ciśnienia „jazdy” w zbiornikach sterujących do poziomu ,
Rozerwanie pociągu Urwanie sprzęgu prowadzi do rozerwania pociągu. W sytuacji w której skład podzielił się na części następuje również odpięcie lub rozerwanie gumowych sprzęgów hamulcowych przewodu głównego. W tej sytuacji luźno zwisające główki sprzęgu hamulcowego łączą przewód główny z atmosferą doprowadzając do hamowania nagłego. Doprowadza to do samoistnego zatrzymania wszystkich jadących części pociągu.