Annak a körülménynek, hogy a fővezeték levegője fékezéskor és oldáskor szinte teljes egészében egy, a fővezeték nyomását vezérlő szerkezeten (nevezzük az egyszerűség kedvéért fékezőszelepnek) keresztül távozik, számos gyakorlati következménye van. Sorozatunk újabb részében ezeket vizsgáljuk meg közelebbről.
A legfontosabb talán az a tény, hogy a fékezőszelep mindig a vonat valamelyik szélső pontján helyezkedik el, ennek megfelelően a fékezési és oldási parancsok a fővezetékben csak korlátozott ütemben terjednek. A fékhatás terjedésének leromlásához hozzájárul az a körülmény is, hogy a fővezeték alapvetően egy szűk csővezeték, mely áramlástani szempontból közel sem mondható ideálisnak: a hosszához képest keskeny, számos elágazással, iránytöréssel rendelkezik, szennyeződések lehetnek benne, ráadásul összességében akár 6–700 méter hosszú is lehet.
A fentiek alapján adódik, hogy a fékezőszelep által kezdeményezett fékezési és oldási folyamatokat célszerű a fékezendő vonat nemének megfelelően szabályozni.
Könnyen belátható, hogy egy hosszabb vonatban (kb. 6–700 m) kezdeményezett gyorsfékezés alkalmával az első, egy tetszőleges közbenső, valamint az utolsó kocsi fékhengere feltöltésének kezdete és időtartama egymástól lényegesen eltér. Az első kocsi esetében a fővezetéknyomás csökkenésének mértéke még kellően konkrét, a vonat vége felé egyre lassabb. A fékhenger feltöltése tehát nem csak a fékhatásterjedés késedelme miatt lassú, hanem azért is, mert a kormányszelep a lassabb nyomáscsökkenés miatt lassabb ütemben tölti fel a fékhengereket (vagyis lassabban, mint akkor, ha a kocsi előrébb lenne).
Ezt a két együttes, kedvezőtlen körülményt (vagyis a lassú nyomáscsökkenést és az emiatti lassabb fékhengerfeltöltést) diagramtorzulásnak nevezzük.
De miért lényeges a diagramtorzulás vizsgálata? Azért, mert egy, a fentiekhez hasonló vonat minden egyes kocsija más időpontban és eltérő fékhengernyomással kezd fékezni, emiatt a vonat gyengébben fékező része rátorlódik a vonat elejére, oldáskor pedig üzemveszélyes rángatások keletkeznek, szélsőséges esetben a vonat szétszakadhat.
A fentiek alapján az is belátható, hogy a már diagramtorzulást okozó vonathossz elsősorban a kormányszelepekre jellemző fékhengerfeltöltési időtől függ: minél rövidebb a fékhenger feltöltésének ideje, annál rövidebb vonatban lép fel diagramtorzulás.
A fentiek alapján az önműködő, légnyomásos fékberendezéseket alapvetően kétféle alaptípusú fékezésre kellett alkalmassá tenni. Ezek a
- gyorsműködésű fékezés (a fékhengerfeltöltési idő 3–5 s), valamint,
- lassúműködésű fékezés (a fékhengerfeltöltési idő a fenti érték legalább 3–4-szerese).
A gyorsműködésű fékezést – nem egészen szabatosan – személyvonati (P), a lassúműködésűt pedig tehervonati (G) fékezésnek is nevezik, ezek az elnevezések azonban önmagukban nem utalnak arra a körülményre, hogy a döntő momentum a fékhengerek feltöltésének időtartamában rejlik. A lassúműködésű fékezés esetében az elnyújtott feltöltés melletti másik jellegzetesség az ún. elsőfokozati nyomáslökés: erre azért van szükség, hogy a féktuskók közel azonos időpontban feküdjenek föl a kerekekre. A fékhengerek feltöltése így viszonylag gyorsan kezdődik és lassan folytatódik, ezzel a torlódások és rángatások gyakorlatilag teljesen kivédhetők.
Minthogy az öntöttvas féktuskók és a kerék közötti csúszósurlódási tényező értéke a sebesség növelésével csökken, a fékút tűrhetetlen mértékben megnövekedne. Ezt a magasabb sebességtartományban megnövelt féktuskóerővel lehet ellensúlyozni (vagy tárcsásfék, ill. sínfék alkalmazásával). 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 „személyvonati” fékezéssel fékez tovább a megállásig.
Az eddig leírtakhoz hasonlóak azok a folyamatok, melyek a vonatban az oldás alkalmával játszódnak le, azonban nyilvánvalóan a fékezéssel ellentétes értelemben. Az egyes kormányszelepek oldási ideje hosszabb, mint töltési idejük, és a lassú- és gyorsműködésű fékezés esetén ugyancsak eltérnek (utóbbi lényegesen hosszabb).
A gyakorlatban egy „személyvonati” fékezésű, 6–7 kocsiból álló elővárosi ingavonat maximális fékhengernyomásról kb. 13–20 s alatt old teljesen, egy hosszabb tehervonatnak (6–700 m) ehhez akár egy perc is kellhet. Logikus, hogy a vonat fékje akkor tekinthető oldottnak, ha a vonat vége feloldott, hiszen a töltés iránya a vonat eleje (a fékezőszelep) felől tekintendő. A példabeli hosszabb tehervonat első kocsijai 15–20 s után már gyakorlatilag nem fékeznek, a vonat vége azonban még bőven féken van. A vontatás újbóli megkezdése ilyen esetben jó eséllyel vonatszakadáshoz vezet.
Összességében elmondható tehát, hogy a rövid, egyenletes terhelésű vonatok rövid, a hosszú, egyenetlenül eloszló rakománysúlyú vonatok hosszú (hosszabb) fékhengerfeltöltési (és oldási) időket igényelnek, a gyakorlat pedig ezekhez igazította a tehervonati („G”, lassúműködésű), személyvonati („P”, gyorsműködésű), valamint nagyteljesítményű („R”, rapid) fékezés követelményeit.
Azt a körülményt, hogy egy vonat ezek közül melyik féknemben közlekedtethető, több tényező együttesen határozza meg melyekről a későbbiekben szó lesz majd. Hogy miért nem pontosak a „teher-” és „személyvonati” megnevezések, arra az is kitűnően rávilágít, hogy ma már alig van olyan tehervonat, amely ne „P-ben fékezne”, illetve számos teherkocsit (pl. autószállító kocsikat) ellátnak nagyteljesítményű fékkel, sőt akár sínfékkel is:
(fotó: Magyarics Zoltán)
Nánási Zoltán
Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.