Для чего кран машиниста
Краны машиниста 394 и 395
Краны машиниста усл. № 394 и 395 — основные типы кранов машиниста, используемых в настоящее время на магистральных локомотивах железных дорог СНГ. Краны универсальные с двумя неавтоматическими перекрышами, схожие по конструкции, созданы на основе крана 222 в 1966 году. Кран 395 применяется на пассажирских локомотивах и отличается наличием контроллера ЭПТ, установленного над рукояткой.
Кран машиниста усл. № 394-000-2 состоит из пяти узлов: верхней (золотниковой), средней (промежуточной) и нижней (уравнительной) частей, стабилизатора (дросселирующего выпускного клапана) и редуктора (питательного клапана).
В верхней части крана имеются золотник 12, крышка 11, стержень 17 и ручка 13 с фиксатором 14, которая надета на квадрат стержня и закреплена винтом 16 и гайкой 15.
Стержень 17 уплотнен в крышке манжетой, опирающейся на шайбу 19. Нижним концом стержень надет на выступ золотника 12, который прижимается к зеркалу пружиной 18.
Для смазывания золотника в крышке 11 имеется отверстие, закрываемое пробкой. Смазка трущейся поверхности стержня 17 производится через просверленное в нем осевое отверстие. Средняя часть 10 крана служит зеркалом для золотника, а запрессованная в нее втулка 33 — седлом для обратного клапана 34.
Нижняя часть крана машиниста состоит из корпуса 2, уравнительного поршня 7 с резиновой манжетой 8 и латунным кольцом 9 и выпускного клапана 5, который прижимается пружиной 4 к седлу втулки 6. Хвостовик выпускного клапана уплотнен резиновой манжетой 3, вставленной в цоколь 1.
Верхняя, средняя и нижняя части соединяются через резиновые прокладки на четырех шпильках 20 с гайками. Положение фланца крышки верхней части фиксируется на средней части штифтом 21.
Редуктор крана имеет корпус 26 верхней части с запрессованной втулкой 25 и корпус 29 нижней части. В верхней части находится питательный клапан 24, прижимаемый к седлу пружиной 23, которая вторым концом упирается в заглушку.
Фильтр 22 предохраняет питательный клапан от загрязнения.
На металлическую диафрагму 27 снизу через упорную шайбу 28 давит пружина 30, опирающаяся вторым концом через упор 32 на винт 31. С трубами от питательной и тормозной магистралей кран машиниста соединяется с помощью накидных гаек.
Стабилизатор крана состоит из корпуса 7 с запрессованной в него втулкой 4, крышки 1 и клапана 3, прижимаемого к седлу пружиной 2.
В корпус запрессован также ниппель 5 с калиброванным отверстием 0,45 мм. Между корпусом и втулкой 9 зажата металлическая диафрагма 6. Снизу на диафрагму через шайбу 8 давит пружина 10, сжатие которой регулируется винтом II.
Ручка крана машиниста усл. № 394 имеет семь рабочих положений.
Рассмотрим действие крана при различных положениях его ручки. На рисунках с. 74 и 75 отверстия и выемки в золотнике обозначены цифрами, на зеркале — буквами.
I положение— зарядка и отпуск.
Воздух из питательной магистрали А по каналам ГР, 4, 5 и М поступает в тормозную магистраль и одновременно через отверстие 13, выемку УР, и отверстие УР2 — в полость над уравнительным поршнем, а оттуда через калиброванное отверстие Г диаметром 1,6 мм, по каналу В — в уравнительный резервуар УР.
В полости над уравнительным поршнем давление повышается быстрее, чем в тормозной магистрали. Поршень опускается, отжимает от седла выпускной клапан и сообщает канал А, с магистралью.
Одновременно воздух из питательной магистрали по каналам ГР, 3, Рг и Рз поступает к клапану редуктора.
Полость над уравнительным поршнем через отверстие УР4, выемку 8 и отверстие С сообщается со стабилизатором и далее с атмосферой.
II положение — поездное. Воздух из питательной магистрали А по каналу ГР, через выемки 2 и Р2, отверстие Р3 и открытый клапан редуктора поступает в полость над уравнительным поршнем и в уравнительный резервуар УР. Редуктор автоматически поддерживает установившееся давление в уравнительном резервуаре. Сверхзарядка ликвидируется стабилизатором.
Если давление в тормозной магистрали ниже, чем в полости над уравнительным поршнем, этот поршень переместится вниз и сообщит между собой каналы Д и М.
Полость над уравнительным поршнем через отверстие УРа, выемку 8, отверстие С и отверстие С2 диаметром 0,45 мм сообщается с атмосферой при давлении в полости С, около 0,3—0,5 кгс/см2, установленном пружиной стабилизатора.
Давление воздуха в уравнительном резервуаре, несмотря на расход воздуха через отверстие С2 стабилизатора, будет поддерживаться редуктором.
III положение— перекрыша без питания магистрапи.
IV положение — перекрыша с питанием магистрали. Все отверстия и выемки на зеркале перекрыты золотником.
V положение— служебное торможение.
Воздух из уравнительного резервуара и полости над уравнительным поршнем через отверстие УР3, выемку 12, калиброванное отверстие 11 диаметром 2,3 мм и сообщающееся с ним отверстие 7 перетекает в выемку 6, а из нее через отверстия Аг, и Ага — в атмосферу.
Уравнительный поршень переместится вверх и сообщит тормозную магистраль с атмосферой. Выпуск воздуха из магистрали прекратится, когда давления в ней и в уравнительном резервуаре сравняются.
VA положение — служебное торможение длинносоставных поездов. Разрядка уравнительного резервуара происходит тем же путем, что и при V положении, но через отверстие 14 диаметром 0,75 мм темпом 0,5 кгс/см 2 за 15—20 с.
VI положение — экстренное торможение. Воздух из тормозной магистрали через отверстия М, 5, каналы 4 и А г, уходит в атмосферу.
Одновременно через отверстие УР2, выемки УРУ и 6, отверстие Ат2 воздух из полости над уравнительным поршнем также выходит в атмосферу.
Этот поршень перемещается вверх и сообщает тормозную магистраль с атмосферой по второму каналу. Кроме того, уравнительный резервуар каналом УР3 и полость над диафрагмой редуктора каналом Р, также сообщаются через выемки 12 и 6 с атмосферным каналом Ат2.
Индикаторная диаграмма действия крана машиниста усл. № 394. На диаграмме изображены величины «пик» (автоматического завышения давления в магистрали) при зарядке и отпуске тормоза локомотива положением II ручки крана.
Линии М и УР — давления в магистрали и уравнительном резервуаре при зарядке; М, и УР, — при отпуске после ступени торможения; М2 и УРг — при отпуске после полного служебного торможения. Вместо крана машиниста усл. № 394 выпускается кран усл.№ 395-000-3 для грузовых локомотивов с отключением двигателей и включением песочницы в VI положении ручки крана.
Кран машиниста усл. № 395 отличается от крана усл. № 394-000-2 наличием контроллера. Фиксированные положения ручек в обоих кранах одинаковые.
Контроллер крана машиниста усл. № 395—000 состоит из диска 4, двух микропереключателей 5, кулачка 3, надетого на квадрат стержня 1, ручки крана 2 и четырехжильного кабеля 6.
Усилие от кулачка передается на кнопку переключателя 5 через шарикоподшипник, держатель 8 на оси 7 и плоскую пружину 9. Внизу справа изображена схема монтажа проводов переключателей 6 контроллера и вилки 5 штепсельного разъема усл. № 354. Провод 1 немаркированный.
Остальные провода окрашены: 2 — красной краской; 3 — зеленой; 4 — черной. Провода подключаются; 1 — к источнику питания (плюсовый); 2 — к реле срывного клапана (свободный), которое сейчас в системе электропневматического тормоза не используется; 3 — к реле отпускного вентиля (зажим О блока управления); 4 — к реле тормозного вентиля (зажим Т блока управпения).
Применяются следующие модификации крана машиниста усл. № 395, которые отличаются количеством микропереключателей контроллера и схемой их включения:
В положении V3 ручки кранов машиниста усл. № 395—000, 395-000-4 и 395-000-5, которое для крана усл. № 394-000-2 обозначается VA, происходит возбуждение тормозных вентилей электровоздухораспределителей с разрядкой уравнительного резервуара через отверстие диаметром 0,75 мм.
При пневматическом управлении автоматическими тормозами действие крана машиниста усл. № 395 всех модификаций такое же, как крана усл. № 394-000-2.
В. И. Крылов, В. В. Крылов, В. Н. Лобов. Приборы управления тормозами. М., Транспорт, 1982.
Кран машиниста усл. № 395. Назначение и устройство. Действие при поездном положении.
3.1 Устройство и назначение
Краны машиниста предназначен для управления непрямо действующими тормозами подвижного состава. Поездной кран состоит из пяти пневматических частей: корпуса нижней части 1. редуктора зарядного давления 2, средней части 3, крышки 4, стабилизатора темпа ликвидации сверхзарядного давления 8 и электрического контроллера 6.
Конструкция пневматических частей показана на примере крана машиниста усл.№ 394-000-2. В верхней части крана имеется золотник 6, соединенный стержнем 3 с ручкой 2 крана. Ручка крана закреплена контргайкой 1 и имеет на корпусе 7 верхней части семь фиксированных положений. Стержень уплотнен в верхней части крышки манжетой 4.
Средняя часть представляет собой чугунную отливку 9, верхняя часть которой является зеркалом золотника. В корпусе средней части запрессована бронзовая втулка, являющаяся седлом алюминиевого обратного клапана 22. В нижней части корпуса 14 находится пустотелый впускной клапан 16 и уравнительный поршень 11, хвостовик которого образует выпускной клапан. Уравнительный поршень уплотнен резиновой манжетой 13 и латунным кольцом 12. Впускной клапан прижимается к седлу 15 пружиной 17. Хвостовик впускного клапана уплотнен резиновой манжетой 18, установленной в цоколе 19. В нижнюю часть корпуса ввернуты четыре шпильки, которые скрепляют все три части крана через резиновые прокладки 8 и 10, а также сетчатый фильтр 21. Редуктор зарядного давления и стабилизатор темпа ликвидации сверхзарядного давления крепятся к корпусу нижней части крана.
Редуктор предназначен для автоматического поддержания определенного зарядного давления в уравнительном объеме крана при поездном положении ручки. Редуктор состоит из двух частей: верхней 26 и нижней 30, между которыми зажата металлическая диафрагма 28. В верхней части корпуса расположено седло 27 питательного клапана 25, пружина 24 и заглушка 23. В нижнюю часть ввернут регулировочный стакан 32, с помощью которого изменяется усилие регулировочной пружины 31 на опорную шайбу 29.
Стабилизатор темпа ликвидации сверхзарядного давления предназначен для автоматической ликвидации сверхзарядного давления из уравнительного объема крана постоянным темпом при поездном положении ручки. Стабилизатор состоит из крышки 33 с калиброванным отверстием диаметром 0,45 мм, возбудительного клапана 35 с пружиной 34, металлической диафрагмы 36, пластмассовой шайбы 37, корпуса 38, регулировочной пружины 39 и регулировочного винта 40 с контргайкой.
Электрические контроллеры кранов машиниста усл.№ 395
Контроллер крана машиниста № 395-000 крепится к кронштейну 2 крышки. Стержень 1 ручки крана удлинен и на него надета ручка крана и кулачок 13, к которому плоской пружиной прижимаются шарикоподшипники 17, закрепленные в держателях 19. На диске 3 винтами укреплены панели 22 с микропереключателями 20. Через гайку 10, приваренную к диску 3, пропущен кабель, укрепленный резиновым кольцом 11 зажатый втулкой 14. Провода крепятся к диску 3 тремя зажимами. Крышка 6 улаживается тремя винтами. Контроллер соединяется с аппаратурой электропневматического тормоза штепсельным разъемом.
Работа крана машиниста.
Отпуск и зарядка
Рис.1 Действие крана при первом положении ручки
Поездное положение
При этом положении золотник перекрывает прямое сообщение питательной магистрали с тормозной магистралью и с полостью над уравнительным поршнем. Из питательной магистрали через выемки золотника и зеркала и через отверстие диаметром 3 мм воздух поступает к возбудительному клапану редуктора. Камера над диафрагмой редуктора через выемку золотника связана с уравнительным резервуаром. В том случае, если в уравнительном резервуаре и камере над диафрагмой редуктора давление будет ниже величины, на которую отрегулирована пружина редуктора, диафрагма прогнется вверх и откроет возбудительный клапан. Сжатый воздух через отверстие диаметром 3 мм и открытый возбудительный клапан поступает в полость над уравнительным поршнем и далее через отверстие диаметром 1,6 мм в уравнительный резервуар. Полость над уравнительным поршнем при этом положении связана с атмосферой через отверстие 0,45 мм в стабилизаторе. Редуктор будет автоматически поддерживать установившееся давление в уравнительном редукторе в зависимости от регулировки пружины.
Если давление в тормозной магистрали будет ниже, чем давление в полости над уравнительным поршнем, поршень переместится вниз, отожмет от седла впускной двухседельчатый клапан, что обеспечит соединение питательной и тормозной магистралей. Давление в тормозной магистрали будет поддерживаться на уровне давления в уравнительном резервуаре. При переводе ручки крана машиниста во II положение после выдержки ее в I положении обеспечивается автоматический переход с повышенного зарядного давления в уравнительном резервуаре и тормозной магистрали на нормальное зарядное давление постоянным темпом, не зависящим от величины сверхзарядного давления и плотности тормозной магистрали. Этот переход обеспечивается действием стабилизатора. Давление в уравнительном резервуаре, несмотря на расход воздуха через калиброванное отверстие стабилизатора диаметром 0,45 мм, будет поддерживаться редуктором. Так как истечение воздуха через стабилизатор происходит при постоянном давлении в полости над диафрагмой (около 0,1—0,2 кгс/см 2 мин) установленном пружиной стабилизатора, темп снижения давления воздуха в уравнительном резервуаре, а следовательно, и в тормозной магистрали устанавливается постоянным независимо от величины сверхзарядки и утечки в тормозной магистрали. Следовательно, при I и II положениях ручки крана стабилизатор выпускает воздух из уравнительного резервуара постоянным темпом.
Рис.2 Действие крана при поездном положении ручки.
Автоматическое поддержание зарядного давления в тормозной магистрали. Когда давление в уравнительном резервуаре и камере У1, над уравнительным поршнем понизится до зарядного, то несмотря на продолжающееся истечение воздуха в атмосферу через отверстие диаметром 0,45 мм, редуктор будет поддерживать в уравнительном объеме нормальное зарядное давление, величина которого установлена пружиной 31. Снижение давления воздуха в УР ниже зарядного вызовет снижение давления в камере У2, над металлической диафрагмой 28 редуктора. Усилием пружины 31 диафрагма 28 прогибается вверх и поднимает питательный клапан 25. Воздух из главного резервуара через вертикальный канал в золотнике 6. фильтр 21 и открытый питательный клапан 25 поступает в камеру У1 над уравнительным поршнем 11. Из камеры У1, по калиброванному отверстию диаметром 1,6 мм воздух проходит в УР и камеру У2. Когда давление воздуха и пружины 31 на диафрагму 28 выравнивается, она займет горизонтальное положение и питательный клапан 15 будет прижат к седлу пружиной. Если в результате утечек упадет давление в тормозной магистрали, то уравнительный поршень под давлением воздуха уравнительного объема опускается вниз, отжимает от седла впускной клапан 16 и воздух из ГР будет проходить в ТМ. Когда давление в ТМ достигнет зарядного уровня (станет равно давлению в камере У1), пружина поднимет уравнительный поршень и закроет впускной клапан. Питание утечек ТМ прекратится. Отпуск вторым положением ручки крана. Во втором положении ручки крана машиниста золотник сообщает камеру У2 редуктора с уравнительным резервуаром. Если поставить ручку крана во второе положение после торможения, то в камере У2 установится давление ниже зарядного, т.е. тормозное. На металлическую диафрагму 28 снизу будет давить пружина 31 с усилием, соответствующим зарядному давлению, поэтому диафрагма 28 прогнется вверх и откроет питательный клапан 25. Воздух из ГР по вертикальному каналу золотника, через фильтр 21, открытый клапан 15 широким каналом поступает в камеру над уравнительным поршнем У1, а уходит из нее по узкому каналу диаметром 1,6 мм в ЗР и камеру У2. В камере У1 создается повышенное давление. Этим давлением уравнительный поршень сдвинется вниз и своим хвостовиком полностью откроет впускной клапан 16, который пропустит в тормозную магистраль воздух давлением, равным давлению над уравнительным поршнем. Давление в УР и камере У2 постепенно увеличивается, поэтому диафрагма выпрямляется, а питательный клапан 25 прижимается к седлу. С момента, когда давление в камере У1 над уравнительным поршнем выравнивается с давлением в УР, т.е. становится зарядным, воздух из ГР будет проходить в ТМ по впускному клапану только зарядным давлением.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Правда о железнодорожных тормозах: часть 3 — приборы управления
Пришло время поговорить об устройствах, предназначенных для управления тормозами. Эти устройства называются «кранами», хотя долгий путь эволюции увел их достаточно далеко от кранов в привычном нам бытовом смысле, превратив в достаточно сложные устройства пневмоавтоматики.
Старый-добрый золотниковый кран 394 до сих пор используется на подвижном составе
1. Краны машиниста — краткая вводная
Поездной кран машиниста — устройство (или комплекс устройств), предназначенное для управления величиной и темпом изменения давления в тормозной магистрали поезда
Поездные краны машиниста, используемые в настоящее время можно разделить на приборы непосредственного управления, и краны с дистанционным управлением.
Приборы непосредственного управления это классика жанра, установленные на подавляющем большинстве локомотивов, моторвагонных поездов, а так же подвижном составе специального назначения (разные дорожные машины, автомотрисы и прочее) краны машиниста усл. №394 и усл. №395. Первый из них, изображенный на КДПВ, устанавливается на грузовые локомотивы, второй — на пассажирские.
В пневматическом смысле эти краны не отличаются друг от друга вообще никак. То есть абсолютно идентичны. Кран 395 на верхней части имеет, отлитый вместе с ней, прилив с двумя резьбовыми отверстиями, куда устанавливается «банка» контроллера управления электропневматическим тормозом
395-й кран машиниста в естественной среде обитания 
Эти приборы, чаще всего, окрашиваются в ярко-красный цвет, что свидетельствует об их исключительной важности и особому вниманию, которое должна уделять им как локомотивная бригада, так и технологический персонал, обслуживающие локомотив. Еще одно напоминание о том, что тормоза на поезде это всё.
К этим приборам непосредственно подводятся трубопроводы питательной (ПМ) и тормозной магистрали (ТМ) и, посредством поворота рукоятки, осуществляется непосредственное управление потоком воздуха.
В кранах с дистанционным управлением на пульте машиниста установлен не сам кран, а так называемый контроллер управления, передающий по цифровому интерфейсу команды на отдельную электропневмопанель, которая устанавливается в машинном отделении локомотива. На отечественном подвижном составе используется многострадальный кран машиниста усл. №130, довольно долго пробивавший себе дорогу на подвижной состав.
Контроллер крана усл. №130 на пульте электровоза ЭП20 (справа, рядом с панелью манометров) 
Пневмопанель в машинном отделении электровоза ЭП20 
Для чего сделано именно так? Для того, чтобы помимо ручного управления тормозами появилась штатная возможность управления автоматического, например от системы автоведения поезда. На локомотивах, оборудованных 394/395 краном для этого требовалась установка на кран специальной приставки. По задумке, 130-й кран интегрируется в систему управления поездом по шине CAN, которая применяется на отечественном подвижном составе.
Почему я назвал этот прибор многострадальным? Потому, что был непосредственным свидетелем его первого появления на подвижном составе. Такие приборы устанавливались на первые номера новых российских электровозов: 2ЭС5К-001 «Ермак», 2ЭС4К-001 «Дончак» и ЭП2К-001.
В 2007 году я участвовал в сертификационных испытаниях электровоза 2ЭС4К-001. На этой машине устанавливался именно 130-й кран. Однако уже тогда пошли разговоры о его низкой надежности, более того, это чудо техники могло самопроизвольно отпустить тормоза. Поэтому от него очень скоро отказались и «Ермаки», «Дончаки» и ЭП2К пошли в серию с 394-ми и 395-ми кранами. Прогресс был отложен до доработки нового устройства. На новочеркасские локомотивы этот кран вернулся только с началом выпуска электровоза ЭП20 в 2011 году. А «Ермаки», «Дончаки» и ЭП2К новую версию этого крана так и не получили. ЭП2К-001 кстати, со 130-м краном, гниет сейчас на базе запаса, как я узнал недавно из видео одного фаната ж/д заброшки.
Однако, полного доверия подобной системе у железнодорожников нет, поэтому все локомотивы, оснащаемые краном 130 оснащаются так же и кранами резервного управления, позволяющими, в упрощенном режиме, непосредственно управлять давлением в тормозной магистрали.
Кран резервного управления тормозами в кабине ЭП20 
На локомотивах устанавливается так же и второй прибор управления — кран вспомогательного тормоза (КВТ), предназначенный для управления тормозами локомотива, независимо от тормозов состава. Вот он, слева от поездного крана
Кран вспомогательного тормоза усл. №254 
На фото классический кран вспомогательного тормоза, усл. №254. Устанавливается он много где до сих пор, как на пассажирских, так и на грузовых локомотивах. В отличие от тормозов вагона, на локомотиве тормозные цилиндры никогда не наполняются непосредственно из запасного резервуара. Хотя и запасный резервуар, и воздухораспределитель на локомотиве установлены. Вообще, схема тормозов локомотива более сложная, из-за того, что на локомотиве больше тормозных цилиндров. Суммарный их объем существенно выше 8 литров, поэтому наполнить их из запасного резервуара до давления в 0,4 МПа не получится — надо увеличивать объем запасного резервуара, а это увеличит время его зарядки по сравнению с вагонными ЗР.
На локомотиве ТЦ наполняются из главного резервуара, либо через кран вспомогательного тормоза, либо через реле давления, на которое воздействует воздухораспределитель, приводимый в действие от поездного крана машиниста.
Кран 254 имеет ту особенность, что он сам может работать как реле давления, допуская отпуск (ступенчатый!) тормозов локомотива при заторможенном составе. Такая схема называется схемой включения КВТ в качестве повторителя и применяется на грузовых локомотивах.
Кран вспомогательного тормоза используется при маневровых передвижениях локомотива, а так же для закрепления поезда после остановки и во время стоянки. Сразу после остановки поезда этот кран ставят в самое последнее тормозное положение, а тормоза в поезде отпускают. Тормоза локомотива способны удержать и локомотив и состав на достаточно серьезном уклоне.
На современных электровозах, таких как ЭП20, устанавливают другие КВТ, например усл. №224
Кран вспомогательного тормоза усл. №224 (справа на отдельной панели) 
2. Устройство и принцип работы крана машиниста усл. №394/395
Итак, наш герой старый, проверенный временем и миллионами километров пути кран 394 (и 395, но он аналогичен, поэтому я буду говорить об одном из приборов, имея в виду и второй). Почему он, а не современный 130-й? Во-первых, 394 кран более распространен на сегодняшний день. А во-вторых, 130-й кран, вернее его пневмопанель, по принципу своего действия аналогична старичку 394.
Кран машиниста усл. №394: 1 — цоколь хвостовика выпускного клапана; 2 — корпус нижней части; 3 — уплотнительная манжета; 4 — пружина; 5 — выпускной клапан; 6 — втулка с седлом выпускного клапана; 7 — уравнительный поршень; 8 — уплотнительная резиновая манжета; 9 — уплотнительное латунное кольцо; 10 — корпус средней части; 11 — корпус верхней части; 12 — золотник; 13 — рукоятка управления; 14 — фиксатор рукоятки; 15 — гайка; 16 — прижимной винт; 17 — стержень; 18 — пружина золотника; 19 — прижимная шайба; 20 — монтажные шпильки; 21 — штифт-фиксатор; 22 — фильтр; 23 — пружина питательного клапана; 24 — питательный клапан; 25 — втулка с седлом питательного клапана; 26 — диафрагма редуктора; 30 — регулировочная пружина редуктора; 31 — регулировочный стакан редуктора 
Как вам? Серьезный прибор. Этот прибор состоит из верхней (золотниковой) части, средней (промежуточной) части, нижней (уравнительной) части, стабилизатора и редуктора. Редуктор показан справа внизу на рисунке, стабилизатор покажу отдельно
Стабилизатор крана машиниста усл. №394: 1 — пробка; 2 — пружина дроссельного клапана;3 — дроссельный клапан; 4 — седло дроссельного клапана; 5 — калиброванное отверстие диаметром 0,45 мм; 6 — диафрагма; 7 — корпус стабилизатора; 8 — упор; 10 — регулировочная пружина; 11 — регулировочный стакан.
Режим работы крана задается поворотом рукоятки, которая вращает золотник, плотно притертый (и тщательно смазаный!) к зеркалу в средней части крана. Положений семь, их принято обозначать римскими цифрами
Золотник, и зеркало золотника содержат каналы и калиброванные отверстия, через которые, в зависимости от положения рукоятки, воздух перетекает из одной части прибора в другую. Так выглядит золотник и его зеркало
Кроме того, крану машиниста 394 подключают так называемый уравнительный резервуар (УР) объемом 20 литров. Этот резервуар является задатчиком давления в тормозной магистрали (ТМ). То давление, которое установлено в уравнительном резервуаре, будет поддерживаться уравнительной частью крана машиниста и в тормозной магистрали (кроме положений I, III и VI рукоятки).
Давления в уравнительном резервуаре и тормозной магистрали выводятся на контрольные манометры, установленные на приборной панели, обычно рядом с краном машиниста. Часто используют двухстрелочный манометр, например вот такой
Красная стрелка показывает давление в тормозной магистрали, черная — в уравнительном резервуаре 
Итак, когда кран стоит в поездном положении, в уравнительном резервуаре устанавливается и поддерживается так называемое зарядное давление. Для моторвагонного подвижного состава и пассажирских поездов с локомотивной тягой его величина обычно 0,48 — 0,50 МПа, для грузовых поездов 0,50 — 0,52 МПа. Но чаще всего это 0,50 МПа, такое же давление используется на «Сапсане» и «Ласточке».
Устройствами, поддерживающими в УР зарядное давление являются редуктор и стабилизатор крана, работающие совершенно независимо друг от друга. Что делает стабилизатор? Он постоянно выпускает воздух из уравнительного резервуара через калиброванное отверстие диаметром 0,45 мм, имеющееся в его корпусе. Постоянно, не прерывая этот процесс ни на мгновение. Выпуск воздуха через стабилизатор идет строго постоянным темпом, который поддерживается дроссельным клапаном внутри стабилизатора — чем меньше будет давление в уравнительном резервуаре, тем сильнее приоткрывается дроссельный клапан. Этот темп намного ниже темпа служебного торможения, и он может регулироваться поворотом регулировочного стакана на корпусе стабилизатора. Делается это для ликвидации в уравнительном резервуаре сверхзарядного (то есть превышающего зарядное) давления.
Если воздух из уравнительного резервуара постоянно уходит через стабилизатор, то ведь он рано или поздно уйдет весь? Ушел бы, да не даст редуктор. При падении давления в УР ниже зарядного, в редукторе открывается питательный клапан, сообщающий уравнительный резервуар с питательной магистралью, пополняя запас воздуха. Таким образом в уравнительном резервуаре, во II-м положении рукоятки крана постоянно поддерживается давление 0,5 МПа.
Лучше всего этот процесс иллюстрируется такой схемой
Действие крана машиниста во II (поездном) положении: ГР — главный резервуар; ТМ — тормозная магистраль; УР — уравнительный резервуар; Ат — атмосфера
А что же тормозная магистраль? Давление в ней поддерживается равным давлению в уравнительном резервуаре с помощью уравнительной части крана, которая состоит из уравнительного поршня (в центре схемы), питательного и выпускного клапана, приводимых в действие поршнем. Полость над поршнем сообщается с уравнительным резервуаром (желтая область) а под поршнем — с тормозной магистралью (красная область). При повышении давления в УР поршень опускается вниз, сообщая тормозную магистраль с питательной, вызывая повышение давление в ней, до тех пор, пока давление в ТМ и давление в УР не станут равны.
При снижении давления в уравнительном резервуаре, поршень перемещается вверх, открывая выпускной клапан, через который воздух из тормозной магистрали выходит в атмосферу, до тех пор, опять таки, когда давления над поршнем и под ним не уравняются.
Таким образом, в поездном положении давление в тормозной магистрали поддерживается равным зарядному. При этом питаются и утечки из неё, так как, и я постоянно об этом говорю, в ней однозначно и всегда имеются неплотности. Такое же давление устанавливается и в запасных резервуарах вагонов и локомотива, так же с отпиткой утечек.
Для того, чтобы привести в действие тормоза, машинист ставит ручку крана в V положение — торможение служебным темпом. При этом происходит выпуск воздуха из уравнительного резервуара через калиброванное отверстие, обеспечивающее темп падения давления 0,01 — 0,04 МПа в секунду. Процесс контролируется машинистом по манометру уравнительного резервуара. Пока рукоятка крана стоит в V положении, воздух выходит из уравнительного резервуара. Срабатывает уравнительный поршень, поднимаясь вверх и открывая выпускной клапан, сбрасывая давление из тормозной магистрали.
Чтобы прекратить процесс выпуска воздуха из уравнительного резервуара, машинист ставит ручку крана в положение перекрыши — III или IV. Процесс выпуска воздуха из уравнительного резервуара, а следовательно и из тормозной магистрали прекращается. Так выполняется ступень служебного торможения. При недостаточной эффективности тормозов выполняется еще одна ступень, для этого ручка крана машиниста снова переводится в положение V.
При штатном, служебном торможении максимальная глубина разрядки тормозной магистрали не должна превышать 0,15 МПа. Почему? Во-первых, глубже разряжать бессмысленно — из-за соотношения объемов запасного резервуара и тормозного цилиндра (ТЦ) на вагонах в ТЦ не наберется давление более 0,4 МПа. А разрядке на 0,15 МПа как раз соответствует давление в 0,4 МПа в тормозных цилиндрах. Во-вторых, глубже разряжать просто опасно — при низком давлении в тормозной магистрали увеличится время зарядки запасных резервуаров при отпуске тормоза, ведь они заряжаются именно от тормозной магистрали. То есть подобные действия чреваты истощением тормоза.
Пытливый читатель спросит — а чем отличаются перекрыши в положениях III и IV?
В положении IV золотник крана перекрывает абсолютно все отверстия в зеркале. Редуктор не отпитывает уравнительный резервуар и давление в нем держится довольно стабильно, ибо утечки из УР крайне малы. Уравнительный поршень при этом продолжает работать, пополняя утечки из тормозной магистрали, поддерживая в ней то давление, которое установилось в уравнительном резервуаре после последнего торможения. Поэтому это положение носит название «перекрыша с питанием утечек из тормозной магистрали»
В III положении золотник крана сообщает между собой полости над и под уравнительным поршнем, что блокирует работу уравнительного органа — давления в обоих полостях падают одновременно темпом утечки. Подпитка этой утечки уравнительным органом не происходит. Поэтому III положение крана носит название «перекрыша без питания утечек из тормозной магистрали»
Почему таких положений два и какую перекрышу использует машинист? Обе, в зависимости от ситуации и рода службы локомотива.
При управлении пассажирскими тормозами, по инструкции, машинист обязан ставить кран в III положение (перекрыша без питания) в следующих случаях:
А теперь представим себе, что мы тормознули и поставили в IV положение, когда кран питает утечки из тормозной магистрали. И в это время какой-то идиот в тамбуре приоткрывает, а потом закрывает стоп-кран — балуется мерзавец. Кран машиниста отпитывает эту утечку, что приводит к повышению давления в тормозной магистрали, а чувствительный к этому пассажирский воздухораспределитель дает полный отпуск.
На грузовых используется главным образом IV положение — грузовой ВР не так чувствителен к повышению давления в ТМ и обладает более жестким отпуском. В III положение ставят только при подозрении о недопустимой неплотности тормозной магистрали.
А как производится отпуск тормозов? Для полного отпуска рукоятку крана машиниста ставят в положение I — отпуск и зарядка. При этом как уравнительный резервуар, так и тормозная магистраль соединяются непосредственно с питательной магистралью. Только наполнение уравнительного резервуара идет через калиброванное отверстие, быстрым, но достаточно умеренным темпом, позволяющим контролировать давление по манометру. А наполнение тормозной магистрали производится более широким каналом, так что давление там подскакивает сразу до 0,7 — 0,9 МПа (в зависимости от длины поезда) и держится таковым до того, как ручку крана не поставят во второе положение. Почему так?
Делается это для того, чтобы протолкнуть большое количества воздуха в тормозную магистраль, резко завысить в ней давление, что позволит отпускной волне гарантированно достичь последнего вагона. Этот эффект носит название импульсная сверхзарядка. Она позволяет как ускорить сам отпуск, так и обеспечить более быструю зарядку запасных резервуаров по всему поезду.
Наполнение уравнительного резервуара заданным темпом позволяет процесс отпуска контролировать. По достижении давления в нем зарядного (на пассажирских поездах) или с некоторым завышением, в зависимости от длины состава (на грузовых) рукоятку крана машиниста ставят во II поездное положение. Стабилизатор ликвидирует перезарядку уравнительного резервуара, а уравнительный поршень довольно быстро делает давление в тормозной магистрали равным давлению в уравнительном резервуаре. Вот как выгладит процесс полного отпуска тормозов до зарядного давления с точки зрения машиниста
Ступенчатый отпуск, в случае управления ЭПТ или на грузовых поездах при горном режиме работы воздухораспределителя выполняется постановкой рукоятки крана во II поездное положение, с последующим переводом в перекрышу.
А как происходит управление электропневматическим тормозом? ЭПТ управляют с того же крана машиниста, только 395-го, который оснащен контроллером ЭПТ. В этой «банке», одеваемой сверху на вал рукоятки, расположены контакты, которые через блок управления управляют подачей в провод ЭПТ положительного или отрицательного, относительно рельс, потенциала, а так же снимают этот потенциал, для отпуска тормозов.
При включенном ЭПТ торможение производится постановкой крана машиниста в положение Va — торможение замедленным темпом. При этом происходит наполнение тормозных цилиндров непосредственно от электровоздухораспределителя темпом 0,1 МПа в секунду. Контроль за процессом выполняется по манометру давления в тормозных цилиндрах. Разрядка уравнительного резервуара при этом происходит, но довольно медленно.
Отпуск ЭПТ может производится как ступенчато, постановкой крана в положение II, так и полностью, с постановкой в I положение и завышением давления в УР на 0,02 МПа над уровнем зарядного давления. Примерно так все выглядит с точки зрения машиниста
Как производится экстренное торможение? При постановке ручки крана машиниста в VI положение, золотник крана открывает широким каналом, напрямую, тормозную магистраль в атмосферу. Давление падает от зарядного до нуля за 3-4 секунды. Давление в уравнительном резервуаре так же снижается, но медленнее. При этом на воздухораспределителях срабатывают ускорители экстренного торможения — каждый ВР открывает тормозную магистраль в атмосферу.
Экстренное торможение применяется в любой ситуации, угрожающей безопасности движения, что само по себе является стрессом для машиниста. Поэтому, если вы выходите на рельсы, проскакиваете под закрывающийся шлагбаум на переезд на автомобиле, помните о том, что за вашу ошибку, дурость, блажь и браваду, в конечном счете несет ответственность живой человек, машинист поезда. И те люди, которым потом придется сматывать кишки с осей колесных пар, снимать отрубленные головы с тяговых редукторов…
Не очень хочется кого-то пугать, но это правда — правда написанная кровью и колоссальным материальным ущербом. Поэтому и тормоза поезда не так просты, как могло бы показаться.
Работу крана вспомогательного тормоза я не буду рассматривать в этой статье. По двум причинам. Во-первых, данная статья перенасыщена терминологией и сухой инженерией и еле-еле укладывается в рамки научно-популярной. Второе — рассмотрение работы КВТ требует привлечения описания нюансов пневмосхемы тормозов локомотива, а это тема отдельного разговора.
Надеюсь, этой статьей я внушил читателям суеверный ужас… нет-нет, я шучу конечно. Без шуток же, думаю стало понятно, что тормозные системы поездов это целый комплекс взаимосвязанных и чрезвычайно сложных устройств, конструкция которых направлена на оперативное и безопасное управление подвижным составом. Кроме того, очень надеюсь, что отбил охоту прикалываться над локомотивной бригадой игрой со стоп-краном. По крайней мере у кого-нибудь…
В комментариях меня просят рассказать про «Сапсан». Будет «Сапсан», и будет он отдельной, хорошей и большой статьей, с очень тонкими подробностями. Этот электропоезд дал мне короткий, но очень насыщенный в творческом плане период в жизни, так что рассказать о нем я очень хочу, и обязательно исполню свое обещание.
Хочу выразить свою благодарность следующим людям и организациям: