Frână de șină magnetică ( Frână de șină electromagnetică ) - frână de cale ferată , al cărei efect de frânare este creat datorită interacțiunii sabotului de frână direct cu șina ; presiunea de frânare se formează datorită câmpului magnetic creat de electromagneți și care atrag sabotul de frână și șina unul către celălalt. Frâna pe șină magnetică este adesea distinsă ca un tip de frână magnetică . În comparație cu frânele convenționale, frânele cu șină magnetică se caracterizează printr-o presiune mare de frânare (aproximativ 100 kN) și, ca urmare, un cuplu de frânare ridicat, datorită căruia este utilizat în mod activ pe unitățile de tracțiune de transport industrial , tramvaie și trenuri de mare viteză . Datorită efectului de frânare ridicat, frâna magnetică pe șină este adesea folosită doar pentru frânarea de urgență sau ca frână de parcare.
Frâna pe șină magnetică este formată din doi (câte unul pe fiecare parte) saboți (deseori din fontă gri ), suspendați pe arcuri la o distanță de până la 140-150 mm de șine (pentru a evita deteriorarea elementelor de frână și a căii de rulare ). ). Fiecare pantof este structural o grindă de oțel pe care sunt montate inductori și împreună formează un electromagnet.
La frânare, aer comprimat pătrunde în cilindrii pneumatici speciali ai suspensiei sabotului , depășind astfel rezistența arcurilor suspensiei și saboții sunt apăsați pe șine. În același timp, un curent electric este furnizat inductorilor de la baterie și se formează un flux magnetic în jurul pantofilor, a cărui direcție este transversală pe axa șinei. Ca rezultat, din cauza forțelor de auto-inducție , fiecare sabot de frână este apăsat pe șine. Forța de apăsare a acestora prin forța de frecare este transformată într-o forță de frânare , care este transmisă prin saboți și suporturi speciale de tracțiune către vagon sau boghiu locomotivă și apoi către întregul tren .
Funcționarea unei frâne electromagnetice pe șină necesită putere electrică (până la 6 kW per mașină), ceea ce limitează semnificativ utilizarea acesteia pe materialul rulant autonom ( locomotive diesel , trenuri diesel ), deoarece în acest caz este necesară creșterea capacității bateriilor. , ceea ce duce la o creștere a greutății și a costurilor cu materialul rulant. În plus, pentru a economisi energie, frânele magnetice pe șină sunt adesea decuplate la viteze sub 20 km/h. În comparație cu alte frâne, forța de frânare a frânelor maglev este aproape imposibil de reglat, motiv pentru care la viteze mici efectul de frânare este atât de mare încât poate provoca disconfort serios pasagerilor. Prin urmare, într-o serie de țări, au început să fie utilizate frâne magnetice pe șină realizate cu magneți permanenți , care permit nu numai economisirea de energie electrică, ci și, într-o oarecare măsură, ajustarea coeficientului de frânare .
În același timp, frâna pe șină magnetică pur și simplu nu are egal în ceea ce privește performanța de frânare la viteze medii și mari. Coeficientul său de frânare la viteze medii poate ajunge la 140%, iar la folosirea magneților permanenți - până la 172%. La viteze de peste 160 km/h, coeficientul de frânare poate depăși 200%. Din acest motiv, dacă această frână este folosită și cu frâne convenționale cu saboți, distanța de frânare se reduce cu 30-40%. În plus, frâna magnetică pe șină este relativ simplă și, cel mai important, foarte compactă, deoarece practic ocupă doar spațiu între roți. Acest lucru permite, împreună cu o frână pe șină magnetică, să se utilizeze frâne care ocupă o cantitate relativ mare de spațiu: frâne cu disc și cu curenți turbionari . De asemenea, frânele magnetice pe șine măresc rugozitatea suprafeței de rulare a șinei și chiar curăță suprafața acestora de murdărie, ceea ce îmbunătățește aderența roților la șine.
Frâna pe șină magnetică, datorită performanței sale ridicate de frânare, a devenit larg răspândită în principal în transportul de mare viteză , deoarece frânele de serviciu convenționale sunt ineficiente la viteze mari. Este de remarcat faptul că la trenurile moderne de mare viteză, de exemplu, pe ICE 3 , o frână cu curenți turbionari funcționează în zona de mare viteză , deoarece este mai eficientă, iar frâna magnetică pe șină este activată la viteze medii. Pe căile ferate sovietice, frânele magnetice pentru șine au fost utilizate pentru prima dată pe vagoanele de mare viteză RT200 („Troica rusă”) și trenul electric ER200 . Adesea, o frână magnetică pe șină este folosită ca o urgență atunci când se declanșează autostopul și adesea ca frână de parcare (în special când se folosesc magneți permanenți), adică pentru a asigura compoziția pe o pantă.
Frânele magnetice pe șine sunt utilizate nu mai puțin activ pe tramvaiele convenționale , care, în traficul urban, uneori trebuie să se oprească cât mai repede posibil pentru a evita accidentele , în ciuda faptului că suprafața șinelor este uneori foarte murdară. Trebuie remarcat faptul că, spre deosebire de trenurile convenționale, nu există o acționare pneumatică în antrenarea pantofilor de pe tramvai. Acest lucru se datorează faptului că saboții de frână pe șină magnetică atârnă la o înălțime relativ mică de șine (8–12 mm), astfel încât coborârea lor pe șină în timpul frânării are loc numai datorită autoinducției.
De asemenea, frânele magnetice pe șină sunt utilizate în transportul feroviar de carieră, inclusiv unitățile de tracțiune . În acest caz, locomotivele conduc trenuri grele pe pante de până la 60 de miimi (60 de metri altitudine pentru fiecare 1000 de metri de cale), ceea ce necesită utilizarea unor frâne puternice și fiabile.
| Frânele materialului rulant feroviar | |
|---|---|
| Elemente ale sistemului de frânare | |
| Terminologie | |
| frane | |
| Inventatorii sistemelor de frânare | |