Bremser

Bremser

Bremsesystemet

Eksempel: El 16

Lokomotiv El 16 er utstyrt med tre ulike bremsesystemer. Togets hovedbrems, som er et automatisk virkende bremsesystem for hele toget er basert på trykkluft. I tillegg er lokomotivet utstyrt med direktebrems og en elektrisk motstandsbrems. Disse bremser kun selve lokomotivet.

Virksom hovedbrems forutsetter at bremsesystemet er ladet med trykkluft. Trykket i bremsesystemet lades ved hjelp av en kompressor i lokomotivet. Denne ettermater luft etter nedbremsing og under togfremføring, slik at trykket holdes konstant selv om det skulle være mindre lekkasjer i bremsesystemet. Hovedledningstrykket skal ved togfremføring være 5 bar. Ved å senke trykket i hovedledningen vil luften ved hjelp av hjelpeluftbeholdere og styreventiler i hver vogn tilsette bremseklossene. Lokomotivfører regulerer trykksenkingen ved å sette førerbremseventilen i ulike stillinger. Førerbremseventilens stillinger og funksjoner behandles nærmere i avsnittet "Nærmere om førerbremseventilen". Togets hovedbrems kalles automatisk fordi et raskt trykkfall eller brudd i hovedledningen automatisk vil føre til at toget bremses.

Lokomotivets direktebrems virker direkte på lokomotivets ordinære bremser, og tilsettes ved hjelp av en separat bremsespak i førerrommet, den såkalte direktebremsventilen. Direktebremsen virker uavhengig av togets hovedbrems. Ved redusert bremseeffekt eller bremsesvikt i deler av toget kan lokomotivets selvstendige bremseevne være vesentlig. Bruk av direktebremsen vil således kunne gi økt bremseeffekt for toget i en nødssituasjon, selv om den hovedsakelig brukes ved fremføring av lokomotivet alene. I lokomotiv med såkalt lavutbremsing i høye hastigheter, vil bruk av direktebremsen fordoble lokomotivets selvstendige bremseevne. Ulempen med bruk av direktebrems er at den ikke har funksjonelt glidevern, noe som kan føre til at hjulene låser seg.

Lokomotivets elektriske motstandsbrems virker på lokomotivets drivmotorer. Slik brems fungerer gjennom lokomotivets elektriske anlegg og brukes for å redusere slitasje på bremseklossene. Den elektriske bremsen virker bare på lokomotivet og er ingen stoppbrems. Motstandsbremsen kobler uansett ut når togets hovedbrems aktiveres. Den er ingen stoppbrems, men nyttes for å regulere hastigheten.

En egen nødbremseventil vil kunne tilsette togets hovedbrems ved å tømme hovedledningen for luft. Bruk av nødbremseventilen gir raskere tilsetting enn nødbremsestillingen på førerbremseventilen, jf. avsnittet "Nærmere om førerbremseventilen". I tillegg vil nødbremseventilen kunne brukes selv om førerbremseventilen er ute av funksjon.

Lokomotiv av typen El 16 har såkalt lavutbremsing i hastigheter over 55 km/t. For å få en jevn nedbremsing av hele toget er det nødvendig at vognene bremser kraftigere enn lokomotivet. Ved hastigheter over 55 km/t vil lokomotivets bremseeffekt derfor utgjøre rundt halvparten av det normale. Dersom bremsene i toget for øvrig fungerer normalt, vil dette likevel ikke ha særlig betydning for togets samlede bremseevne. Skulle deler av togets øvrige bremser være ute av funksjon kan det at lokomotivet er lavutbremset være uheldig. Lokomotivets bremser vil da utgjøre en langt større andel av togets totale bremseevne. Full bremseevne på et lavutbremset lokomotiv vil først oppnås når hastigheten blir lavere enn 55 km/t.

Beregning av bremseevne – bremseprosent

Krav til materiellets bremseevne og tillatt hastighet på en strekning er avstemt med signal- og baliseavstander. Et tog skal ved framføring i tillatt hastighet kunne stanse ved signal i stopp. Tog i alminnelighet, og lange godstog i særdeleshet, har lang bremsevei. Det er derfor plassert forsignaler som indikerer det signalbildet som lokomotivfører kan forvente inn og ut fra stasjonen. Togets bremsevei vil være et resultat av togets fart og bremseevne, og det enkelte togs bremsevei må ikke overstige avstanden mellom forsignal og hovedsignal. Signalavstanden er normalt 800 meter mellom forsignal og hovedsignal. Siden avstanden mellom signalene er konstant er det nødvendig å kjenne togets bremseevne for å kunne bremse i tide. Gjennom å beregne bremseevnen vil tillatt hastighet for toget kunne fastsettes, slik at det stanser innenfor de fastlagte sikkerhetsmarginer.

I jernbanen opererer man med bremseprosent som mål på togets bremseevne. Bremseprosent kan noe forenklet forklares som bremset vekt (bremsekraft) dividert med bruttovekt multiplisert med 100. Bremseprosenten angir altså togets bremseevne i forhold til togets vekt. Ved uttak av et tog vil lokomotivfører få oppgitt togets bremseprosent. Bremseprosenten som sådan er en «kunstig» størrelse, da et tog kan ha en bremseprosent som overstiger 100. Bremseprosenten er likevel den beregningsstørrelse jernbanen opererer med, og er en viktig forutsetning for en sikker togfremføring. Et togs tillatte hastighet vil være avhengig av bremseprosenten. Jo høyere bremseprosent, desto høyere vil togets maksimalt tillatte hastighet være. Selv om lokomotivfører skal foreta prøvebremsing for å få føling med togets bremser, bør bremseprosenten følgelig reflektere den reelle bremseevnen.

Hastigheten i fall beregnes ut fra bremsetabeller som finnes i lokomotivet. Tabellene er en matrise over bremseprosent og fallinformasjon, og lokomotivfører kan ved hjelp av denne finne den hastighet toget skal holde i fallet. Et eksempel på en bremsetabell er inntatt i figuren nedenfor. Bremsetabellene er lite praktiske til bruk under togfremføring, og det tar lang tid å finne frem riktig data for toget.

Bremsegrupper og ulik tilsettingstid

Et tog kan fremføres i tre ulike bremsegrupper, R, P eller G. Hovedforskjellen mellom de ulike gruppene er tilsettingstiden for bremsene, altså fra bremsene aktiveres til bremseklossene virker med full kraft. Som tabellen nedenfor viser gir bremsegruppe G relativt lang tilsettingstid sammenlignet med bremsegruppe P. Bremsegruppe R brukes bare i persontog.

Bremsegruppe velges separat for lokomotivet og vognene. Et lokomotiv kan således fremføres i en annen bremsegruppe enn resten av togsettet, og i lange godstog anses det hensiktsmessig at lokomotivet har lenger tilsettingstid enn resten av toget, slik at lokomotivet ikke bremser før togsettet for øvrig. Nettopp av denne grunn skal lokomotiv i godstog i henhold til trafikksikkerhetsbestemmelser fremføres i bremsegruppe G, uavhengig av vognenes bremseinnstilling.

Kravene til de ulike bremsegrupper er i hovedsak spesifisert av UIC og nasjonale trafikksikkerhetsbestemmelser. I tabellen nedenfor gjengis kravene til tilsettings- og løsetider ved fullbremsing. Med løsetid forstås den tid som går fra lokomotivfører avslutter bremsingen til bremseklossene ikke lenger virker mot hjulene.

Tabell: Krav til tilsettings- og løsetider ved fullbrems i ulike bremsegrupper

Bremsetype:	Tilsettingstid (sek)	Løsetid (sek)
R-brems:	3-10	10-20
P-brems:	3-10	15-20
G-brems	18-30	40-60

Nærmere om førerbremseventilen

Førerbremseventilen er en bremsespak som benyttes av lokomotivfører ved togfremføring, blant annet til å tilsette og løse bremser. Denne har en rekke ulike trinn og stillinger. De fem hovedstillingene er:

• Midtstilling (nøytralstilling)
• Løse- og ladestilling
• Fartsstilling
• Driftsbrems
• Nødbrems

Midtstillingen brukes ved tetthetsprøve, se nedenfor, og når togets bremser betjenes fra annen førerbremseventil, det vil si når lokomotivet kjøres fra det andre førerhuset.

Tetthetsprøve foretas for å kontrollere lekkasjer i hovedledningen. Det gjøres ved at førerbremseventilen settes i midtstilling, noe som innebærer at ettermating av luft til bremsesystemet blokkeres. Lokomotivfører skal etter ett minutt lese av trykket i hovedledningen på et manometer, og vil da se om lekkasjeraten i hovedledningen er akseptabel. Noe lekkasje vil det normalt være. Det er derfor knyttet følsomhetskrav til bremsenes styreventiler før trykksenking gir bremsetilsetting. Bremsene skal ikke tilsettes ved svært beskjeden trykksenking som typisk vil skyldes mindre lekkasjer i bremsesystemet. I motsatt fall ville bremsene bli tilsatt ved en hver lekkasje. På den annen side er det selvsagt viktig at bremsene tilsettes når lokomotivfører bevisst aktiverer bremsene, eller når det skjer et brudd i hovedledningen.

På grunn av følsomhetskravene i bremsesystemet vil et tog ved fremføring med førerbremseventilen i midtstilling og noe lekkasje i hovedledningen gradvis tømmes for luft. Med blokkert ettermating vil systemet til slutt være helt uten lufttrykk. En slik reduksjon av trykket i hovedledningen vil imidlertid fremgå av manometeret på førerpanelet, se figur. Det er ikke knyttet lys- eller lydindikasjon til en slik situasjon under fremføring.

Førerbremseventilen har en løse-/ladestilling. Denne stillingen brukes til å mate eller lade opp bremsesystemet med luft. Ved nedbremsing hvor den forventede bremseeffekt ikke oppnås på grunn av for lavt trykk, vil det å føre spaken til ladestilling, ta løsestøt, øke lufttrykket i bremsesystemet. Luftfyllingen pågår så lenge håndtaket holdes i løse-/ladestilling. Lokomotivfører vil ved å føre spaken tilbake til driftsbrems kunne forvente økt brems.

For at bremsene skal fungere som forutsatt er det nødvendig med luft i hele bremsesystemet. Manometeret på førerpanelet viser trykket i hovedledningen, men sier ikke noe om trykket i bremsesystemet for øvrig. Dersom ettermating blokkeres reduseres trykket i hovedledningen, og det samme skjer i de såkalte A-kamrene i styreventilene på hver vogn. Hvis lokomotivfører i en kort periode lader et bremsesystem uten luft ved å føre førerbremseventilen til løse-/ladestilling, vil dette gi utslag på manometeret. Trykket i A-kamrene økes imidlertid ikke i særlig grad. Ved å ta løsestøt i 8–13 sekunder vil trykket i hovedledningen øke til over 1,5 bar, som er tilstrekkelig til å få full bremsekraft. Det tar imidlertid 41–42 sekunder å fylle A-kamrene med nok luft til å være sikker på å få bremsevirkning. Dette innebærer at et tog som er tømt for luft ikke vil være sikret bremseeffekt før etter 41–42 sekunders lading, selv om manometeret indikerer over 1,5 bars trykk i hovedledningen.

Under togfremføringen skal spaken stå i fartsstilling. Bremsesystemet vil da, så fremt kompressoren fungerer, ettermates med luft. Lufttrykket vil økes etter bremsing og lufttrykket holdes konstant under fremføring til tross for eventuelle lekkasjer i systemet.

Ved nedbremsing eller hastighetsregulering benyttes driftsbremsen . Denne har ni ulike stillinger på førerbremseventilen, noe som gjør at lokomotivfører kan foreta en gradvis nedbremsing ved hjelp av togets hovedbremsesystem. Fullbrems er betegnelsen på maksimalt klosstrykk mot hjulene, og iverksettes ved å senke trykket i hovedledningen med 1,5 bar.

Det nederste trinnet på førerbremseventilen gir nødbrems som innebærer en fullstendig tømming av lufttrykket i hovedledningen. Nødbrems gir ikke kraftigere brems enn fullbrems, men raskere tilsetting. Ved bruk av nødbrems vil ikke ettermating skje. Bremsevirkningen vil ved lekkasje i bremsesylindrene derfor avta. Foruten nødbremsen på førerbremseventilen finnes en egen nødbremseventil som også tømmer hovedledningen for luft. Den gir en noe raskere bremsetilsetting enn nødbremsen på førerbremseventilen.

Kilder:

(1): NOU 2001-09