СПОСОБ ОСТАНОВКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ГРУЗОВОГО ВАГОНА НА ПОДГОРОЧНЫХ ПУТЯХ СОРТИРОВОЧНОЙ СТАНЦИИ
METHOD FOR STOPPING RAILWAY WAGON ON SORTING TRACKS OF MARSHALLING YARD

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к формированию грузовых составов на сортировочных станциях.
Известен способ управления тормозом железнодорожного грузового вагона, включающий подачу сигнала торможения на электропневматический тормоз вагона [Галай Э.И., Галай Е.Э. Тормозные системы железнодорожного транспорта. Конструкция тормозного оборудования: учеб. пособие; Беларусь, Белорус, гос. ун-т трансп.- Гомель: БелГУТ, 2010, С. 36].
Такие тормоза позволяют осуществлять дистанционное управление ими, однако они обладают рядом недостатков:
- необходимость наличия в вагоне источника электропитания при управлении тормозом вагона при движении его отдельно от локомотива, например в процессе формирования составов, а также аппаратуры управления, что значительно удорожает конструкцию;
- неудобство и сложность в эксплуатации, обусловленные необходимостью постоянного наблюдения за движением вагона для формирования сигнала торможения в нужный момент времени, что затруднительно делать, сортируя большое количество вагонов.
Прототипом является способ остановки железнодорожного грузового вагона, включающий обеспечение зарядки сжатым воздухом и отпуска тормоза вагона перед его независимым от локомотива движением, перекрытие запорным элементом выхода воздуха из тормозной магистрали, сообщение вагону кинетической энергии для движения, торможение в зоне предполагаемой остановки путем взаимодействия запорного элемента с исполнительным устройством, предварительно размещенным в этой зоне [пат. РФ №2476340, МПК В61Н 11/02, В61К 7/02, В61Н 13/00, 2013].
Недостатками прототипа являются:
- неудобство в эксплуатации, вызванное необходимостью навешивания тяги на концевой кран тормозной системы вагона и последующий сбор тяг в сортировочном парке после останова вагонов на подгорочных путях;
- невозможность изменения темпа снижения давления в тормозной магистрали вагона для варьирования усилия прижима тормозных колодок к колесу вагона, что снижает точность остановки вагона;
- отсутствие возможности определения параметров движущихся вагонов по подгорочным путям, требуемых для нормальной работы сортировочной станции.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение точности остановки и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в способе остановки железнодорожного грузового вагона на подгорочных путях сортировочной станции, включающем обеспечение зарядки сжатым воздухом и отпуска тормоза вагона перед его независимым от локомотива движением, перекрытие запорным элементом выхода воздуха из тормозной магистрали, сообщение вагону кинетической энергии для движения, торможение в зоне предполагаемой остановки путем взаимодействия запорного элемента с исполнительным устройством, предварительно размещенным в этой зоне, взаимодействие запорного элемента с исполнительным устройством осуществляют через электромагнитный привод, на который подают импульс тока от исполнительного устройства после соприкосновения с ним соединительного рукава, часть которого выполняют электропроводным.
Часть электрической цепи импульса тока формируют через «массу» вагона и рельсовый путь. Часть тормозного рукава выполняют из магнитного материала. Посредством исполнительного устройства, электромагнитного привода и запорного элемента изменяют темп снижения давления в тормозной магистрали. Импульс тока исполнительным устройством формируют разной полярности. Моменты соприкосновения регистрируют во времени, величину которого используют для определения скорости движения вагона. Моменты соприкосновения регистрируют во времени, величину которого используют и для определения длины вагона. Исполнительное устройство периодически нагревают. Электромагнитный привод выполняют в виде шагового двигателя. По соприкосновению определяют границу занятости вагонами подгорочного пути. Моменты соприкосновения регистрируют на протяжении всего пути движения вагона. По соприкосновению определяют величину «окон» на подгорочного пути между вагонами.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Осуществление взаимодействия запорного элемента с исполнительным устройством через электромагнитный привод, на который подают импульс тока от исполнительного устройства после соприкосновения с ним соединительного рукава, часть которого выполняют электропроводным, дает возможность измерять необходимые параметры (скорость движения вагона, длину отцепа, границу занятости вагонами подгорочного пути и даже величину и число «окон») с применением значительно меньшего количества аппаратурных средств, чем используется для этих целей в настоящее время. Все это повышает эксплуатационные характеристики.
Формирование части электрической цепи импульса тока через «массу» вагона и рельсовый путь упрощает конструкцию контрольно-измерительной аппаратуры, что, в конечном счете, улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение части соединительного рукава из магнитного материала повышает надежность управления запорным элементом тормозной магистрали вагона путем исключения возможного дребезга электрического контакта.
Изменение посредством исполнительного устройства, электромагнитного привода и запорного элемента темпа снижения давления в тормозной магистрали позволяет повысить точность остановки вагона за счет регулировки усилия прижима тормозных колодок к колесу.
Формирование импульса тока исполнительным устройством разной полярности повышает надежность контрольно-измерительной аппаратуры за счет исключения ложного срабатывания при повторном контакте, который может иметь место, например после скольжения соединительного рукава по обледеневшему участку, разделяющему контактирующую поверхность на два участка.
Регистрация моментов соприкосновения во времени, величину которого используют для определения скорости движения вагона, дает возможность вычислить скорость вагона путем измерения времени между касаниями соединительным рукавом поочередно двух исполнительных устройств, находящихся на фиксированном заранее известном расстоянии друг от друга, и последующего деления этого расстояние на полученное время. Это уменьшает аппаратурные затраты и повышает эксплуатационные характеристики.
Регистрация моментов соприкосновения во времени, величину которого используют и для определения длины вагона, позволяет вычислить длину вагона (отцепа) путем измерения времени между касаниями соединительных рукавов обоих концов вагона (отцепа) исполнительного устройства и последующего умножения его на величину скорости движения. Это также уменьшает аппаратурные затраты и повышает эксплуатационные характеристики.
Периодическое нагревание исполнительного устройства повышает надежность работы электрического контакта при возможном обледенении его и исполнительного устройства.
Выполнение электромагнитного привода в виде шагового двигателя упрощает конструкцию запорного устройства и повышает его надежность.
Определение по соприкосновению границы занятости вагонами подгорочного пути упрощает конструкцию контрольно-измерительной аппаратуры, что повышает эксплуатационные характеристики.
Регистрация моментов соприкосновения на протяжении всего пути движения вагона позволяет постоянно отслеживать изменяющиеся параметры движения вагонов и уточнять благодаря этому место их остановки на подгорочных путях.
Определение по соприкосновению величины «окон» на подгорочном пути между вагонами повышает эксплуатационные характеристики.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена тележка вагона с тормозным рукавом перед началом взаимодействия с исполнительным устройством. На фиг. 2 изображен момент начала скатывания вагона с сортировочной горки. На фиг. 3 изображен момент подхода отцепа к месту остановки в сортировочном парке. На фиг. 4 изображен момент начала остановки отцепа. На фиг. 5 изображена схема взаимодействия электромагнитного привода.
Вагон (отцеп) 1 содержит соединительный рукав 2 с электропроводным участком (оплеткой, пружиной) 3 и наконечником 4, подключенный через концевой кран к тормозной магистрали вагона (ТМ). Соединительный рукав имеет возможность взаимодействия с исполнительным устройством 5, закрепленным между рельсами 6 с определенным шагом вдоль всего подгорочного пути, который имеет условную подвижную границу 7, разделяющую его на свободный 8 и занятый 9 вагонами участки, и имеющим электропроводную поверхность 10, которая может быть намагничена и подогреваться. Ось 11 поворота концевого крана скреплена с шестерней 12, сопряженной с зубчатым колесом 13 ротора 14 шагового двигателя 15, имеющего обмотку 16, соединенную одним концом с «массой» вагона, а другим - с электропроводным участком 3 соединительного рукава.
Способ реализуют следующим образом.
Перед подачей состава на сортировочную горку обеспечивают (или сохраняют в ТМ давление, если состав прибыл в разборку) зарядку и отпуск тормозов, после чего разблокируют замок автосцепки, соединяющей вагон 1 с составом. Затем перекрывают концевыми кранами ТМ состава и вагона, для чего перемещают у них рукоятки в соответствующее положение, сохраняя тем самым в последующем сжатый воздух в их тормозных системах. При этом посредством оси 11 концевого крана через шестерню 12 и зубчатое колесо 13 происходит поворот ротора 14 шагового двигателя 15, причем, в случае управления шаговым двигателем импульсами разной полярности, ротор устанавливается в положение, обеспечивающее работу от первого поступившего импульса, например положительного (фиг. 5). Заметим, что указанные операции с автосцепкой, кранами и тягой можно проделать сразу со всеми отцепами, а потом производить их последовательный проход через горку.
После того, как вагон (отцеп) минует горб горки, он начинает самостоятельное движение под уклон за счет силы гравитации. При этом соединительные рукава 2 натягиваются и автоматически разъединяются (фиг. 2). В процессе движения измеряют скорость и длину вагона. Для измерения скорости выбирают два исполнительных устройства 5, расстояние между которыми известно заранее, и подают от источника на их электропроводную поверхность 10 напряжение или меньшее по величине, чем требуется для работы шагового двигателя, или/и подключают балластный резистор, выполняющий роль ограничителя тока. При касании оплеткой 3 переднего соединительного рукава 2 вагона электропроводной поверхности 10 первого (по ходу) исполнительного устройства происходит замыкание электрической цепи - источник напряжения, электропроводная поверхность 10, оплетка 3, обмотка 16 шагового двигателя, «масса» вагона, подгорочный путь (рельс) и источник напряжения (фиг. 1, 3). Возникновение в этой цепи тока (величина которого мала для работы шагового двигателя) является началом измерения двух временных интервалов. После касания оплеткой 3 заднего соединительного рукава вагона электропроводной поверхности первого исполнительного устройства заканчивают измерение первого временного интервала, а после соприкосновения переднего соединительного рукава со вторым исполнительным устройством - второго временного интервала. Деля расстояние между исполнительными устройствами на значение второго временного интервала, получают скорость движения вагона, а умножая полученную скорость на величину первого временного интервала, определяют длину вагона. Такие вычисления можно проводить автоматически на протяжении всего пути следования вагона, выявляя динамику его движения. Заметим, что для упрощения аппаратурных затрат измерение указанных временных промежутков можно проводить путем подачи на электропроводную поверхность напряжения, величина которого достаточна для срабатывания шагового двигателя, а полярность не соответствует нужной. Например, если для срабатывания в данный момент шагового двигателя на него нужно подать положительный потенциал, то для измерения, наоборот, подают на электропроводную поверхность отрицательный потенциал. Тогда при касании (возникновении электрической цепи) ротор поворачиваться не будет, а идущий по цепи ток можно использовать для измерения временных интервалов.
В зависимости от скорости движения вагона и места его предполагаемой остановки выбирают соответствующее для выполнения торможения исполнительное устройство 5 (фиг. 4). При этом учитывают расстояние, которое вагон пройдет за временные промежутки, обусловленные срабатыванием тормоза и замедлением, после чего на это исполнительное устройство подают напряжение, достаточное для срабатывания шагового двигателя 15. При касании оплеткой 3 переднего соединительного рукава 2 вагона электропроводной поверхности 10 указанного исполнительного устройства произойдет замыкание электрической цепи (аналогично описанной ранее), что вызовет срабатывание шагового двигателя 15, поворот ротора 14, зубчатого колеса 13, шестерни 12 и оси 11 концевого крана, выход сжатого воздуха из ТМ через последний и прижим тормозных колодок к колесу. Если после поворота ротора на электропроводную поверхность 10 этого исполнительного устройства подать потенциал другого знака, то ротор повернется еще раз, приоткрывая концевой кран еще больше и увеличивая усилие прижима тормозных колодок. За время скольжения оплетки 3 по электропроводной поверхности можно при необходимости сообщить шаговому двигателю несколько импульсов, обеспечивая нужную степень торможения вагона. Однако можно также задействовать для работы концевой кран задней части вагона, подавая на его шаговый двигатель импульсы аналогичным образом. Заметим, что импульс тока через шаговый двигатель может быть использован для измерения скорости (длины) вагона, т.е. процедура торможения может быть совмещена с измерением временных промежутков.
Для плавного торможения можно задействовать несколько исполнительных устройств, осуществляя каждым постепенное открывание концевого крана. В этом случае необходимо запоминать полярность предыдущего импульса, поданного на шаговый двигатель данного концевого крана.
Условную границу 7, разделяющую подгорочный путь на свободный 8 и занятый 9 вагонами участки, вычисляют следующим образом. При выполнении торможения фиксируют последнее исполнительное устройство, участвующее в соприкосновении с оплеткой 3 соединительного рукава 2 передней части вагона (отцепа), вычитают из расстояния (между началом подгорочного пути и места установки этого исполнительного устройства) длину вагона (отцепа) и получают условную границу, за которой располагаются вагоны (фиг. 3, 4). Чем чаще расположены исполнительные устройства вдоль подгорочного пути, тем точнее можно определить положение условной границы.
Вычитая длину вагона из расстояния между бывшей и установленной условными границами, получают величину «окна» между отцепами.
В плохих погодных условиях, например при обледенении, подогревают электропроводную поверхность 10 для обеспечения хорошего контакта.
Внедрение изобретения позволит после минимальной доработки концевого крана и соединительного рукава грузового вагона создать автоматическую систему, обеспечивающую остановку вагона на подгорочном пути в нужном месте.