A fékberendezések története kapcsán megismertünk már bizonyos alapfogalmakat (önműködő, átmenő fék, fékhatásterjedési sebesség, a fékezés és oldás fokozatossága és fokozhatósága, kimeríthetőség, raksúlyfékezés), azonban a légfékek egyes alkotórészeinek behatóbb vizsgálata előtt szükséges ezen alapfogalmak pontosítása és részletezése, valamint további kérdések tisztázása is.A fékezéstechnika két alapművelete a fékezés és az oldás. Fékezés esetén – a fékhatás mértéke szempontjából – meg kell különböztetnünk a fokozatos és a teljes fékezést. Fokozatos fékezés esetén a fővezetéknyomáshoz (pL) fokozatosan növekvő fékhengernyomások (pc) tartoznak:
A fokozatokban növelt fékhatás beállítására általában a mozdonyvezetői fékezőszelep előre kalibrált fokozatai tartoznak. Ezekhez az egyes fokozatokban konkrétan meghatározott fővezetéknyomás–fékhengernyomás értékpár tartozik, így pl. a harmadik fokozat (ugyanannál a vonatnál) jó eséllyel ugyanazt a fővezeték- és fékhengernyomást állítja be, tetszőleges időpontban történő fékezés esetén.
Nyilvánvaló, hogy – a megcsúszás veszélye miatt – a fékhengernyomás csak bizonyos határig fokozható, e fölött tehát a fővezeték nyomásának további csökkentése nem eredményez magasabb fékhengernyomást. Az egy fokozatban végrehajtott teljes fékezés a fővezeték nyomását kb. 3,5 bar értékre csökkenti, ezzel párhuzamosan, egy fokozatban feltöltődnek a fékhengerek is:
A fékhatás keletkezésének módja alapján megkülönböztethetünk:
- üzemi fékezést (melynek során a fékezőszelep viszonylag szűk keresztmetszeten, bizonyos mértékű késleltetéssel juttatja a fővezeték levegőjét a szabadba; a fővezeték-nyomáscsökkenés üteme [ΔpHL] 0,15–0,25 bar/s),
- gyorsfékezést (melynek során a fékezőszelep nagy keresztmetszeten, relatíve rövid idő alatt kiüríti a fővezetéket; ΔpHL = 0,6–0,8 bar/s),
- vészfékezést (mely hatásában azonos a gyorsfékezéshez, a fékezési parancsot azonban nem a fékezőszelep kezdeményezi, hanem a vonat bármelyik járművén elhelyezett vészfékszelep megnyitása; ΔpHL = 0,5–0,7 bar/s),
- kényszerfékezést (amely hatásában ugyancsak azonos a gyorsfékezéshez, azonban a fékezés vonatszakadás miatt szétnyílt fővezetéki tömlőkapcsolat, vagy az éberségi/vonatbefolyásoló berendezés beavatkozása miatt következik be; ΔpHL = 0,4–0,8 bar/s).
A fékhengerfeltöltési idő az egyes fékberendezések működésére jellemző, másodpercben kifejezett érték: az az idő, amely a fékhengernyomás emelkedésének kezdeti pillanatától a legnagyobb nyomás értéke 95%-ának beálltáig eltelik. A tényleges fékhengerfeltöltési idő ettől némileg hosszabb, azonban fogalmilag nehezebben megragadható, tekintettel arra, hogy tökéletesen tömör levegős rendszer gyakorlatilag nem létezik.
Az oldás esetében, a fékezéshez hasonlóan megkülönböztetünk fokozatos és teljes oldást. A fokozatos oldás esetében fokozatonként csökkentjük a fékhengernyomást azzal, hogy a fékezőszelep segítségével fokozatosan emelkedő fővezetéknyomást állítunk be:
Az oldás – a fékezéshez hasonlóan – egyetlen fokozatban is megvalósulhat:
Az időtartam, amely alatt a teljes fékezés után a „magánosan” álló (vonatba nem sorozott) jármű fékhengere kiürül, a fék működése szempontjából szintén jellemző érték: az a – másodpercben kifejezett – idő, mely a fékhengernyomás csökkenésének megkezdődésétől addig telik el, amíg a fékhengernyomás értéke 0,3 bar-ra csökken (oldási idő). (Érdemes megjegyezni, hogy – a fékezéssel szemben – az oldás fokozatossága a vasúti vontató- és vontatott járművekkel szemben hosszú ideig nem volt alapkövetelmény.)
Fékhatásterjedési sebesség alatt a vonat fővezetéke hosszának, valamint a fékezőszeleppel történő gyorsfékezés megkezdésének időpontjától a vonat utolsó kocsija kormányszelepének működésbe lépéséig eltelt időnek a hányadosát értjük (m/s). Az érték a kormányszelepek érzékenysége függvényében 100–290 m/s között változik, legnagyobb (elméleti) sebessége kb. 333 m/s. A nagyobb értékek (nagyobb sebesség) a korszerű kormányszelepekre jellemzők. (A fékhatásterjedési sebesség helyi csapolóberendezések, valamint fékhatásgyorsítók segítségével jelentősen növelhető.)
Érdemes megemlíteni, hogy az Európai Bizottságnak a hagyományos transzeurópai vasúti rendszer „mozdonyok és személyszállító járművek” járműalrendszerére vonatkozó átjárhatósági műszaki előírásokról szóló, 2011. április 26-án kelt 2011/291/EU sz. határozata a vészfék vezérlése kapcsán minimális fékhatásterjedési sebességet ír elő: „(…) a vészfék működtetésének tartósan, automatikusan és 0,25 másodpercen belül a következő eredményre kell vezetnie: a vészfékvezérlésnek a fékvezérlővezetéken keresztül meghatározott, 250 m/s sebességnél gyorsabb átviteli sebességgel való továbbítása a vonat teljes hosszán (…)” (4.2.4.4.1. pont).
A fokozatos fékezés, de különösen a fokozatos oldás kapcsán említést kell tennünk a kormányszelepek működésének egyik jellegzetességéről: attól függően, hogy a szelep működtetésében hány ún. vezérlőnyomás működik közre, megkülönböztethetünk két- és háromnyomásos kormányszelepeket. A fontosabb eltéréseket a későbbiekben tárgyaljuk, az eddigiek megértéséhez – durva egyszerűsítésként – egyelőre elégedjünk meg annyival, hogy amíg a háromnyomásos szelep képes fokozatos oldásra, a kétnyomásos nem: az egyszer oldó állásba került kormányszelep a fékberendezést teljesen feloldja. (Ez egyébként szorosan összefügg a szintén a későbbiekben ismertetett kimeríthetőség problematikájával.)
A raksúlyfékezésről a kézifék kapcsán már említést tettünk: ez a gyakorlatban a rakomány tömegéhez igazodó fékezést jelenti, praktikusan tehát azt, hogy a rakomány tömegének változása esetén az adott fővezeték-nyomáscsökkenés értékéhez tartozó féktuskóerő választható (beállítható) legyen. Ez történhet önműködően, vagy raksúlyváltó használatával, megvalósítására pedig a fékrudazat-áttétel megváltoztatásával (mechanikus raksúlyváltók), vagy a fékhengernyomás módosításával, esetleg további fékhengerek közbeiktatásával is van lehetőség (pneumatikus raksúlyváltók; a részletekkel később foglalkozunk).
Sorozatunk következő részében az érzékenység-érzéketlenség, kimeríthetőség-kimeríthetetlenség problémakörét, valamint az egyes vonatnemeknek megfelelő féknemek kérdéseit vizsgáljuk meg.
(Az ábrák forrása: Heller–Rosta: Vasúti fékberendezések szerkezete, üzeme, Budapest, 1983)
Nánási Zoltán
Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.