Pneumatyka podnosi rentowność operatorów kolejowych

Jak osiągnąć cele? Jednym ze sprawdzonych sposobów jest wykorzystanie najnowszych osiągnięć pneumatyki.

Układy pneumatyczne są powszechnie stosowane w kolejnictwie, zarówno w charakterze urządzeń pokładowych, jak i podpokładowych. Jeśli zatem istnieją możliwości wprowadzenia zmian lub uzyskania oszczędności w tych obszarach, mogą one potencjalnie przynieść operatorom znaczące korzyści.

Najnowszą technologię modułową opracowano z myślą o zredukowaniu nieszczelności i związanych z nimi strat energii, zminimalizowaniu gabarytów, zajmowanej powierzchni i ciężaru układów, a także wydłużeniu okresów między przeglądami tych urządzeń, które muszą pracować w warunkach ekstremalnych temperatur, wibracji i udarów. Aby jednak osiągnąć największe korzyści, należy całościowo spojrzeć na całe systemy i zadać sobie pytanie, w jaki sposób można je udoskonalić.

Współpracując z dostawcą kompleksowych rozwiązań, jakim jest m.in. Parker, firmy mogą odkryć nowe, bardziej efektywne sposoby przekonstruowania całych systemów – od sterowania hamulcami i operowania pantografami po uruchamianie drzwi i sprzęganie jednostek taboru szynowego. Wprowadzając do tych układów podzespoły pneumatyczne, odporne na działanie ekstremalnych temperatur i wibracji oraz gwarantujące bezpieczną i niezawodną pracę, operatorzy mogą zredukować koszty w wielu różnych segmentach techniki kolejowej.

Kompaktowe systemy hamulcowe

Bez wątpienia systemy kontroli hamowania w pociągach powinny być lekkie, skuteczne, bezpieczne i powinny zajmować mało miejsca – i tu pneumatyka może odegrać kluczową rolę. Cechy te przyczyniają się do większej niezawodności i sprawności taboru, a co za tym idzie – do obniżenia kosztów eksploatacji.

Jako przykład posłużyć może opracowany przez firmę Parker regulator o kompaktowej modułowej budowie, który eliminuje konieczność sprzęgania przewodów pneumatycznych między jednostkami wyposażonymi w magistralę zasilającą jednego z wiodących producentów. Pozwala to znacznie zmniejszyć gabaryty i ciężar układu. Taki zespół regulacyjny, w którego skład wchodzi zawór kulowy, regulator i dwa bloki zaworowe, skutecznie reguluje ciśnienie powietrza od poziomu panującego w zbiorniku głównym do wartości wymaganej przez układ hamowania. Ponadto zawór kulowy odcina zbiornik główny, co przyśpiesza i upraszcza konserwację, a przyłącza pomiarowe i zawór bezpieczeństwa wbudowano w bloki rozdzielcze.

Podobnie w konstrukcji jednego z najlepszych układów przeciwpoślizgowych znaczącą rolę odgrywają pneumatyczne zawory elektromagnetyczne. Dzięki nowatorskiemu systemowi sterowania technologia ta pozwala w maksymalnym stopniu wykorzystać przyczepność kół do powierzchni szyn, skracając drogę hamowania, zmniejszając zużycie powietrza i redukując stopień zużycia kół w wielu rodzajach pojazdów szynowych. Wszystkie te czynniki pomagają zmniejszyć koszty eksploatacji i konserwacji, jednocześnie utrzymując wymagany poziom bezpieczeństwa. W tym układzie hamulcowym, eliminującym zjawisko blokowania kół, wykorzystano czujniki prędkości obrotowej osi kół, elektryczny sterownik i pneumatyczne zespoły zrzutowe składające się z czterech zaworów elektromagnetycznych, które – sterując przepływem powietrza do i z siłowników hamulców – regulują siłę hamowania hamulców ciernych. Kluczem do powodzenia sukcesu całego systemu było zastosowanie zaworów elektromagnetycznych, charakteryzujących się krótkimi i powtarzalnymi czasami reakcji oraz skutecznością działania w szerokim zakresie temperatury.

Sprzęganie pneumatyczne

Aby wykonać operacje w rodzaju sprzęgania i rozprzęgania w wymaganym czasie, coraz powszechniej stosuje się układy w pełni automatyczne. Jednak konstruktorzy stają w tym przypadku przed pewnym wyzwaniem, ponieważ układ automatycznego sprzęgania musi pozwalać na ręczną obsługę sprzęgu w sytuacjach awaryjnych. Konstruktorzy firmy Parker, ściśle współpracując z producentami i użytkownikami z sektora kolejnictwa, opracowali serię siłowników i zaworów, które można łączyć w zintegrowany system spełniający obydwa te wymagania. To tylko jeden z przykładów świadczących o tym, jak technologia pneumatyczna umożliwia pokonanie specyficznych problemów pojawiających się na etapie konstruowania urządzeń i systemów na potrzeby operatorów kolejowych.

Podobnie w wielu nowatorskich systemach rozłączających, stosowanych w kolejach brytyjskich, istotną rolę odgrywają układy pneumatyczne. Są to kompletne systemy pneumatyczne, w których skład wchodzi wielofunkcyjny elektryczny moduł sterowania zwrotnicą oraz podzespoły sterujące zaworami pneumatycznymi. Układ rozłączający działa w taki sposób, że pozwala na odcięcie elektrycznych i pneumatycznych obwodów przebiegających przez sprzęg. Taka sekwencja operacji umożliwia szybkie i proste zmiany zestawienia wagonów i oddawanie gotowych składów z powrotem do eksploatacji.

Niezależne zawieszenie

Najnowsza generacja układów pneumatycznych oznacza również nową jakość w kontroli przechyłów składu oraz w sterowaniu pantografami, podnosząc sprawność energetyczną i redukując koszty. Przykładem mogą być najnowsze przechylne pociągi Pendolino, w których zastosowano układy elektrohydrauliczne i elektropneumatyczne do kontroli ruchu każdego wagonu po wejściu w łuk. Siłowniki pneumatyczne zapewniają utrzymanie wagonu w poziomie, niezależnie od położenia wózków jezdnych. Każdy siłownik pneumatyczny obsługują dwa regulatory elektropneumatyczne, z których jeden steruje dopływem, a drugi odpływem powietrza z siłownika. Siłowniki i regulatory można zamówić w postaci jednego kompletnego układu, a dzięki ich zastosowaniu konstrukcja może być zwarta i lekka, co podnosi sprawność energetyczną pociągu.

Podobnie do skutecznego równoważenia systemu pantografów pociągu można zastosować pneumatyczne wyspy, tworząc całkowicie zintegrowany i lekki zespół. Tablice sterowania pantografami, stosowane w całej Wielkiej Brytanii, umożliwiają podłączenie do będących w użyciu linii napowietrznych. System ten, opracowany w odpowiedzi na określone wymagania odbiorcy z sektora kolejnictwa, jest dobrym przykładem kompleksowego rozwiązania konstrukcyjnego, wykorzystującego technologie pneumatyczne. Jak dowiodła praktyka, systemy te są niezawodne i bezpieczne w działaniu oraz spełniają wymagania rygorystycznych norm obowiązujących w kolejnictwie.

Automatyzacja poprzez pneumatykę

Układy pneumatyczne pojawiają się w wielu systemach i instalacjach kabiny pociągu – od automatycznych drzwi po systemy spłukiwania toalet. Konstrukcja tych wewnętrznych systemów może w znacznym stopniu wpływać na niezawodność i sprawność energetyczną pociągu.

Możliwe jest wykonanie kompletnych układów drzwi wewnętrznych z napędem pneumatycznym, zawierających wszystkie niezbędne podzespoły, jak np. specjalne siłowniki z rozbudowaną amortyzacją do drzwi kolejowych na prowadnicach szynowych, panel sterowania realizujący funkcje automatyczne, zawór detekcji przeszkód oraz różne podzespoły zewnętrzne. Wraz ze zmniejszaniem ciężaru i gabarytów układów realna staje się automatyzacja całego wagonu, zapewniająca bezpieczeństwo i komfort pasażerów w najbardziej efektywny sposób.

Technologie pneumatyczne wykorzystano do skonstruowania kompletnego bloku sterowania drzwiami dla potrzeb włoskich kolei dużej prędkości. Blok ten umożliwia realizację szeregu funkcji za pomocą pojedynczego, kompaktowego układu, w tym funkcji otwierania i zamykania drzwi, manewrowania, regulacji ciśnienia, wykrywania nieszczelności uszczelek drzwiowych, jak również funkcji związanych z bezpieczeństwem, jak np. funkcji automatycznego odblokowywania drzwi w przypadku spadku ciśnienia poniżej zadanego poziomu oraz funkcji otwierania awaryjnego. Tego rodzaju zespoły, wykonywane na zamówienie odbiorcy, znakomicie upraszczają projektowanie i konstrukcję automatycznych systemów pokładowych, a wszystkie elementy i podzespoły można zakupić u jednego dostawcy.

Systemy pokładowe

Pneumatyka okazuje się pomocna nie tylko w automatyzacji systemów drzwiowych. Opracowano już układy regulacji foteli ze wspomaganiem pochylania. Oryginalny system z dwoma siłownikami – olejowym i powietrznym – umożliwia precyzyjną, bezstopniową regulację położenia, a fotel można regulować za pomocą niewielkiego, lekkiego zaworu wbudowanego w podłokietnik. W wagonach klasy luksusowej zastosowano już autonomiczne agregaty pneumatyczne do regulacji kąta pochylenia oparć i siedzeń za pomocą przełącznika kołyskowego w podłokietniku fotela.

Pneumatyczne zawory i siłowniki pojawiają się również jako integralne elementy układów ogrzewania i wentylacji oraz jako urządzenia stosowane w toaletach i instalacjach wodnych. Przykładowo najnowsze technologie elektropneumatyczne znalazły zastosowanie w konstrukcji zintegrowanych, energooszczędnych systemów toalet, które skutecznie oszczędzają wodę i kontrolują użycie sprężonego powietrza, podciśnienia i odpowietrzenia. W niektórych pociągach dużej prędkości pokładowymi systemami spłukiwania toalet i umywalek sterują bloki układów pneumatycznych, na których zamontowano zawory sterujące i pneumatyczne układy regulatorów czasowych. Taki system reguluje zużycie wody i oszczędza ją, przyczyniając się do redukcji kosztów i zmniejszenia częstotliwości regularnych czynności obsługowych.

Podsumowanie

Chociaż technologie pneumatyczne stosowane są już w kolejnictwie od pewnego czasu, dopiero najnowsza generacja specjalnie skonstruowanych zaworów, siłowników oraz urządzeń filtracyjnych i regulacyjnych pozwoliła operatorom kolejowym spełnić specyficzne wymogi projektowe oraz zwiększyć efektywność i niezawodność taboru. Poprzez współpracę z dostawcami kompleksowych rozwiązań technicznych, łączących pneumatykę z innymi technologiami – np. hydrauliką i elektromechaniką – operatorzy kolejowi są w stanie znacząco zwiększyć dochodowość, pozyskując kompleksowe układy automatyki i sterowania od jednego dostawcy

source: "Automatyka" 9/2015