2014. 07. 19.

Vasúti fékezés LIII. – A tárcsás fékek

Látszólag jogosan vetődhet fel a kérdés, hogy miért érdemes a tárcsás fékekkel külön foglalkozni, a válasz pedig prózai: eltérő anyaguk és szerkezeti felépítésük miatt különbözik a tuskós fékektől a lassítóképességük, illetve kezelésükben és karbantartásukban is lényeges eltérések mutatkoznak.


A világ (szerencsésebb felén lévő országok) vasútjai személyforgalmi üzemben már régen elmozdultak a tárcsafékek használata felé, a tehervonati üzemben azonban a mai napig szinte kizárólagos a valamilyen anyagú féktuskókkal szerelt fékrendszerek használata. A tuskós fékezés esetében a kerék és a féktuskó között sugárirányú féktuskóerő ébred, érintőirányban pedig felületeik között súrlódás lép fel, ennek nyomán fékezőerő keletkezik. Leegyszerűsítve ezen alapul az a típusú fékezés, melynek lényege, hogy egy mozgó testet (kerék) egy stacioner (álló) test (féktuskó, féktárcsa) által indukált súrlódás lassítson le, illetőleg állítson meg.


A dolog eddig egyszerű, azonban a fékezőerő nagysága több más, változó tényezőtől is függ: a két test közötti súrlódás mértékét a csúszósurlódási tényező jellemzi. Alapesetben arról beszélhetünk, hogy fékezés közben acélabroncson súrlódik öntöttvas féktuskó, ilyenkor a csúszósurlódási tényező értéke viszonylag széles határok között mozog (0,06 … 0,30). Nyilvánvaló, hogy az értékét az abroncs minősége és állapota, a féktuskó textúrája, állapota, az öntvény összetétele (metallográfiája, elsősorban foszfortartalma), szerkezeti kivitele, geometriája, elrendezése, stb. is befolyásolja. Emellett az sem mindegy, hogy a féktuskó milyen hőmérsékletű, ugyanis a hagyományos, öntöttvas féktuskók esetében azzal kell számolni, hogy azok minél melegebbek, annál drámaibb mértékben esik a csúszósurlódási tényező értéke.

Arról van tehát szó, hogy magasabb sebességről, illetve felhevült féktuskóval történő fékezéskor sokkal kisebb mértékű fékhatás keletkezik, illetve a sebesség csökkenésekor (illetve hideg féktuskóval) könnyebb a vonatot túlfékezni, és lökésszerű megállást produkálni, mert a csúszósurlódási tényező értéke fékezés közben is állandóan változik, s jellemzően alacsony sebességnél, illetve hideg féktuskók esetében a legmagasabb.

A fenti, rendes üzemben jelentkező, kellemetlen „mellékhatások” kiküszöbölésének egyik módja a sebességfüggő fékezés: a csúszósurlódási tényező értékének csökkenését magasabb sebességtartományban megnövelt féktuskóerővel lehet ellensúlyozni, ez praktikusan magasabb (4 bar) fékhengernyomást jelent. A gyakorlatban az ilyen, a gyorsműködésű fékek egyik fajtáját képviselő nagyteljesítményű fékkel („rapid fékkel”) felszerelt kocsi magasabb sebességtartományban magasabb fékhengernyomással fékez, alacsonyabb sebességtartományban pedig a magas fékhengernyomást „elengedi” és így fékez tovább a megállásig.


A másik lehetséges megoldás olyan fékrendszerek konstruálását jelenti, melyekben a közvetlen, abroncsra történő erőátadást ki lehet küszöbölni, illetőleg olyan fékbetétet alkalmaznak a féktuskók helyett, melyek lassítóképessége nem (vagy csak kis mértékben) sebesség, illetve hőmérsékletfüggő. Ez a konstrukció a tárcsás fék, amelynél a fékbetétek nem az abroncsra, hanem egy kisebb sugarú féktárcsára hatnak, és amelyek fékhatását elsősorban a víz vagy hó, illetve a szélsőséges hideg rontja le (valamint a határ alá kopott fékbetétek használata, illetve az elszennyeződött féktárcsa és kerék-futófelület).


(forrás: Jürgen Janicki – Fahrzeugtechnik Teil 1., Eisenbahn-Fachverlag Mainz, 2000)

A fékbetétek élettartama a féktuskókhoz képest többszörös, bár a féktuskóknál drágábbak, és cseréjük is bonyolultabb (műhelyi körülmények kellenek hozzá). A tárcsás fék további előnyös tulajdonsága, hogy mivel a csúszósurlódási tényező értéke a fékbetét és a féktárcsa között a sebességtől és hőterheléstől függetlenül gyakorlatilag állandó, fékezéskor a megállás előtti lökés elmarad (még akkor is, ha a kocsi féken marad), így utaskényelmi és rakományterhelési szempontból is előnyösebb a használata. A tárcsás fékek beszerzése és karbantartása azonban sokkal drágább, és nagyobb körültekintést igényel, mint a tuskós fékek esetében.

(forrás: Jürgen Janicki – Fahrzeugtechnik Teil 1., Eisenbahn-Fachverlag Mainz, 2000)

Mivel a fékbetétek és a tárcsa közötti hézag oldott fék esetében normálisan kb. 3–4 mm, ezért a fékpróba során a fék állapota rátekintéssel, vagy ráütéssel nem ellenőrizhető. A pontos ellenőrzés érdekében a jármű mindkét oldalán ellenőrző berendezés található, melynek visszajelentő ablakai színekkel adnak felvilágosítást arról, hogy a fékberendezés(nek melyik része) működőképes. Az E2. sz. Fékutasítás a tárcsás fék vizsgálatát természetesen a fentiekkel összhangban teszi kötelezővé: „A féket vizsgáló dolgozó a vonat járműveinek befékezettségét köteles megvizsgálni. A vizsgálatnak ki kell terjednie a légfékhez tartozó összes berendezésre. Külön meg kell győződni arról, hogy valamennyi vizsgálandó jármű kerekeihez a féktuskók szorosan hozzásimulnak-e (kalapácsütés), illetve tárcsás fékberendezés esetén a befékezés megtörtént-e (fékkijelzők vizsgálata).

A feliratok jelentései: gelöst – old; angelegt – fékez
(forrás: Jürgen Janicki – Fahrzeugtechnik Teil 1., Eisenbahn-Fachverlag Mainz, 2000)

A menetszolgálat során a tárcsás fékberendezésekre a téli időjárásban történő közlekedés esetén vonatkoznak külön előírások. Ezeknél a járműveknél 15 percenként az önműködő fék fékezőszelepének teljes üzemi fék állásában ellenőrző fékezést kell végezni (akkor is, ha egyébként fékezésre okot adó más körülmény nem merül fel), és megfigyelni, hogy a lassulás mértéke megfelelő-e. Ha nem, akkor a fékbetétek, illetve műanyag féktuskók eljegesedésével kell számolni, ezért gyorsfékezéssel meg kell állni. Ezt követően az újbóli elindulás után vontatva fékezéssel (max. 40 km/h sebességgel) kell újramelegíteni a tárcsákat (vagy féktuskókat), mindaddig, amíg a megfelelő fékhatás újból nem észlelhető. Emellett tárcsás fékbetéteket nyílt lánggal kiolvasztani („fáklyázni”) természetesen nem szabad. A tárcsás fékberendezést – a fékfeliratok között – a jármű oldalára festett, bekarikázott „D” betű jelöli.

A máshogyan nem jelölt ábrák forrása: Heller-Rosta: Vasúti fékberendezések szerkezete, üzeme, Budapest, 1983

Nánási Zoltán

Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.

8 megjegyzés:

  1. Jó cikk!
    Viszont egy kérdésem lenne.
    Pl egy 120km/h-val közlekedő vonatnál a megállításkor melyik fékezési mód a kímélőbb? (kopás szempontjából/élettartam)
    A kicsi vagy nagyhatású fékezés? (a fékút hossza most teljesen mindegy)

    VálaszTörlés
    Válaszok
    1. Ha jól értem, a kérdés az, hogy kell-e nagy sebesség mellett nagyobb fékhengernyomás?

      Törlés
    2. Nem.
      Pl. az az elvárás, hogy a műhely minél tovább tudja nyújtani a csereciklust.
      Állat módjára fékezzek, sor-oldással, vagy csak ép meg meg csípve. A fékút mindegy.

      Törlés
    3. A kérdésben rejlő ellentmondás az, hogy pontosan a fékút hossza a nem mindegy. Ha az lenne, akkor nem kell fékezni, mert a tehetetlenség valahol majd úgyis megállít. Ha nem fékezel, nem kopik semmi, nem kell cserélni sem, ez a legolcsóbb.

      Ha meg nem mindegy a fékút, akkor ahhoz képest kell fékezni, hogy mennyi lehet a maximális fékúttávolság (visszaesett a kijárat? akkor állat módjára; csökkentett sebességű bejáratra? akkor 40-ig éppen csak, hogy az EVM ne vinnyogjon, utána meg alig, stb.)

      A harmadik opció az, hogy még mindig nem értem a kérdést.

      Törlés
    4. Annyival kiegészíteném, hogy nem vagyok sem az állat módjára hajtás, sem az állat módjára fékezés híve, sem forgalmi, sem gazdaságossági szempontból. Ha a csereciklus nyújtása a cél, akkor nyilván kímélni kell, amit lehet, ehhez viszont nem az "utolsó pillanatban nagyot fékezés" a legjobb eszköz.

      Törlés
    5. F=ma^2, tehát a gyorsulással (lassulással) négyzetesen arányos a szükséges erő, gondolom ez sokkal jobban igénybe veszi az alkatrészeket mint amit a rövidebb fékidővel megspórolnánk.

      Törlés
  2. igen, jó cikk.
    Nekem is lenne egy kérdésem: a regeneratív (áramvisszatermelő) fékezés mennyire van alkalmazva?

    VálaszTörlés
    Válaszok
    1. A rövid válasz: ma már gyakorlatilag minden ágazatban, minden korszerű jármű így fékez.

      Törlés

Figyelem!

Oldalunkon bizonyos esetben, elsősorban régebbi írások esetén vagy időszakosan valamennyi írás esetén előzetesen moderáljuk a hozzászólásokat vagy a hozzászólások lehetőségének időszakos vagy tartós felfüggesztését. Amennyiben erre nem kerül sor, úgy fenntartjuk az utólagos moderáció jogát. Moderációs alapelveinkről részletesebben az Impresszumban olvashatnak.