Тормоз Вестингауза¶

Тормоз Вестингауза — это тип пневматического тормоза, предназначенный для железнодорожного подвижного состава, в котором тормозное усилие создаётся сжатым воздухом, а торможение происходит при падении давления в магистрали. Разработан американским изобретателем Джорджем Вестингаузом в 1869 году и стал основой для большинства современных систем автоматических пневматических тормозов на железных дорогах мира.

¶История

¶Предпосылки создания

В середине XIX века, с ростом скорости и массы поездов, остро встала проблема эффективного и безопасного торможения. Ручные тормоза, управляемые вручную тормозными кондукторами на каждом вагоне, были медленными, ненадёжными и не позволяли машинисту управлять торможением всего состава из кабины. Это приводило к частым столкновениям и авариям.

¶Изобретение и внедрение

Джордж Вестингауз, наблюдая за последствиями железнодорожной катастрофы, начал работу над пневматической тормозной системой. В 1869 году он получил патент на первый вариант тормоза, который работал по принципу подачи сжатого воздуха в тормозные цилиндры для прижатия колодок к колёсам. Однако эта система имела недостаток — при разрыве поезда или утечке воздуха тормоза отключались.

В 1872 году Вестингауз усовершенствовал конструкцию, создав автоматический тормоз. Ключевым нововведением стало использование трёхпроводной магистрали и запасного резервуара на каждом вагоне. Сжатый воздух постоянно поддерживался в магистрали под давлением. При падении давления (например, при разрыве поезда или действии крана машиниста) специальный клапан (тройной клапан) соединял запасной резервуар с тормозным цилиндром, вызывая торможение. Это сделало систему аварийно-безопасной.

Первые испытания прошли в 1872 году на Питтсбургской железной дороге. К 1875 году тормоз Вестингауза был установлен на многих поездах в США, а затем получил распространение в Европе, включая Российскую империю.

¶Развитие в России

В России тормоз Вестингауза начал применяться с 1880-х годов. В 1882 году на Александровском заводе в Санкт-Петербурге было налажено производство воздушных насосов и тормозного оборудования. Система активно внедрялась на железных дорогах, особенно на пассажирских поездах. В 1890-х годах, после ряда катастроф, связанных с несовершенством ручных тормозов, Министерство путей сообщения Российской империи обязало оборудовать все пассажирские поезда автоматическими тормозами, в основном системы Вестингауза.

¶Устройство и принцип действия

¶Основные компоненты

Система состоит из следующих ключевых элементов, установленных на каждом вагоне и локомотиве:

Компрессор (на локомотиве) — создаёт сжатый воздух.
Главный резервуар (на локомотиве) — накапливает сжатый воздух.
Кран машиниста — устройство, управляющее давлением в магистрали.
Тормозная магистраль — трубопровод, проходящий вдоль всего состава, соединяющий вагоны через рукава.
Запасный резервуар — на каждом вагоне, хранит запас сжатого воздуха для торможения.
Тройной (распределительный) клапан — автоматическое устройство, реагирующее на изменение давления в магистрали.
Тормозной цилиндр — преобразует энергию сжатого воздуха в механическое усилие.
Тормозная рычажная передача — передаёт усилие от цилиндра к тормозным колодкам.

¶Принцип работы

Работа тормоза Вестингауза основана на трёх режимах:

Зарядка и отпуск: Кран машиниста устанавливает в магистрали высокое давление (обычно 5,0–5,5 кгс/см²). Сжатый воздух через тройной клапан поступает в запасной резервуар, заряжая его. Тормозной цилиндр при этом соединён с атмосферой, и колодки отжаты от колёс.
Торможение: Машинист снижает давление в магистрали (например, на 0,5–1,0 кгс/см²). Тройной клапан, реагируя на падение давления, переключается: он перекрывает путь из магистрали в запасной резервуар и открывает путь из запасного резервуара в тормозной цилиндр. Сжатый воздух давит на поршень цилиндра, который через рычажную передачу прижимает колодки к колёсам. Чем сильнее снижено давление в магистрали, тем большее усилие развивается.
Перекрыша: После снижения давления до нужного уровня машинист фиксирует кран в положении, при котором давление в магистрали не меняется. Тройной клапан удерживает достигнутое давление в тормозном цилиндре, не допуская его повышения или понижения.
Экстренное торможение: При резком сбросе давления в магистрали (например, при разрыве поезда или переводе крана в положение экстренного торможения) тройной клапан обеспечивает максимально быстрое и полное наполнение тормозного цилиндра из запасного резервуара, создавая наибольшее тормозное усилие.

¶Особенности

Автоматичность: При любом нарушении целостности магистрали (разрыв, открытие стоп-крана) давление падает, и происходит автоматическое торможение всего состава.
Неистощимость: При длительном торможении (например, на затяжном спуске) тройной клапан может периодически подпитывать тормозной цилиндр из магистрали, компенсируя утечки, если давление в магистрали поддерживается на пониженном уровне.
Управляемость: Машинист может плавно регулировать тормозное усилие в широком диапазоне, изменяя степень снижения давления в магистрали.

¶Классификация и модификации

¶По типу привода

Прямодействующий (неавтоматический): Ранняя версия 1869 года. Тормозное усилие создавалось при подаче воздуха в цилиндр, при разрыве магистрали тормоз отключался. В настоящее время не применяется на магистральных поездах, но может использоваться на некоторых промышленных локомотивах.
Автоматический: Основная версия (с 1872 года). Торможение происходит при падении давления в магистрали. Стандарт для всех современных железных дорог.

¶По типу распределительного клапана

Клапан с двойной диафрагмой: Ранние конструкции, чувствительные к перепадам давления.
Клапан с поршневым приводом: Более современные и надёжные модификации, например, клапан № 5 (США) или клапан усл. № 270 (Россия). Они обеспечивают более точное управление и стабильную работу.

¶По числу проводов (магистралей)

Однопроводная: Используется одна тормозная магистраль, которая одновременно служит для зарядки запасных резервуаров и передачи сигналов на торможение. Это классическая схема Вестингауза.
Двухпроводная: Применяется на некоторых современных системах, где одна магистраль — тормозная, а вторая — питательная (для постоянной подпитки запасных резервуаров). Позволяет быстрее восстанавливать давление после торможения.

¶Применение

¶На железных дорогах

Тормоз Вестингауза (в различных модификациях) является стандартом для грузовых и пассажирских поездов на всех железных дорогах мира, включая Россию, страны СНГ, Европу, США, Китай и Индию. Он используется на поездах с локомотивной тягой, а также на моторвагонном подвижном составе (электропоезда, дизель-поезда), где компрессоры и резервуары размещены на вагонах.

¶В других видах транспорта

Принцип пневматического тормоза с запасным резервуаром и автоматическим срабатыванием при падении давления был адаптирован для:

Городского рельсового транспорта: Трамваи, метрополитен (в некоторых системах).
Карьерных самосвалов: Большегрузные автомобили (например, БелАЗ) используют пневматические тормоза, часто сходные по принципу действия.
Промышленного оборудования: Краны, лебёдки, прессы.

¶Значение и влияние

Изобретение Джорджа Вестингауза произвело революцию в железнодорожном транспорте. Оно позволило:

Резко повысить безопасность: Сократилось количество столкновений и сходов с рельсов из-за неэффективного торможения.
Увеличить скорость и массу поездов: Стало возможным вождение длинных и тяжёлых составов на высоких скоростях.
Улучшить управляемость: Машинист получил возможность контролировать торможение всего поезда из одной кабины.
Снизить трудоёмкость: Отпала необходимость в большом штате тормозных кондукторов.

Тормоз Вестингауза стал основой для развития всех последующих систем пневматических тормозов, включая электропневматические (ЭПТ) и электронные системы управления торможением.

¶Интересные факты

Первый патент Джорджа Вестингауза на тормоз был получен 28 октября 1869 года (патент США № 96,192).
Компания Westinghouse Air Brake Company (WABCO), основанная изобретателем, существует до сих пор и является одним из крупнейших производителей тормозного оборудования для железных дорог.
В России первые поезда с тормозом Вестингауза начали эксплуатироваться на Николаевской (ныне Октябрьской) железной дороге.
Принцип автоматического торможения при падении давления в магистрали используется не только в пневматических, но и в некоторых гидравлических системах.

¶Источники

История железнодорожного транспорта России. Том 1. — СПб., 1994.
Крылов В. И., Крылов В. В. Автоматические тормоза подвижного состава. — М.: Транспорт, 1983.
Патент США № 96,192 от 28 октября 1869 года.
Westinghouse Air Brake Company. Historical overview.
Большая советская энциклопедия. Статья «Тормоз железнодорожный».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →