СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ВАГОННЫМ ЗАМЕДЛИТЕЛЕМ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, к устройствам управления вагонными замедлителями на сортировочной горке, а именно, к устройствам управления потоком сжатого воздуха между компрессором, воздухосборником, вагонным замедлителем и атмосферой.
Широко известны системы управления вагонными замедлителями с использованием электропневматических клапанов, электрически управляемых оператором сортировочной горки из кабины наблюдения.
Так, известен электропневматический клапан для управления вагонным замедлителем по авторскому свидетельству СССР №74480, класс 20h, 4, дата подачи заявки 15.11.1946.
Электропневматический клапан включает впускной и выпускной клапаны, каждый из которых управляется поршнем, находящимся под воздействием воздушного давления, соответственно устанавливаемого электромагнитным вентилем. Особенностью электропневматического клапана является применение в нем двух независящих друг от друга электромагнитных вентилей и двух поршней, один из которых управляет впускным, а другой - выпускным клапаном.
Это обеспечивает возможность ступенчатого повышения и ступенчатого снижения давления в тормозных цилиндрах замедлителя.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: клапанный узел управления вагонным замедлителем, включающий впускной и выпускной клапаны, каждый из которых управляется давлением воздуха, устанавливаемым электромагнитным вентилем.
Данная схема требует больших токов управления электромагнитным вентилем, необходимых для создания усилия, достаточного для открытия вентиля.
Известна также система управления вагонными замедлителями "Воздухосборник с управляющей аппаратурой ВУП3-72", разработка, Гипротранссигналсвязь, Санкт-Петербург, 1972, содержащая воздухосборник, соединенный с пневмомагистралью сжатого воздуха, и два управляемых электропневматических клапана ЭПК-67, расположенных на столе воздухосборника, через которые пневмосеть вагонного замедлителя соединена с воздухосборником.
Общими признаками аналога и заявляемого решения являются: система управления вагонным замедлителем, включающая пневмомагистраль сжатого воздуха, пневмосеть вагонного замедлителя, воздухосборник, соединенный с пневмомагистралью, узел клапанов, через которые пневмосеть вагонного замедлителя соединена с воздухосборником.
Данная система также требует больших токов для управления, что ограничивает дальность действия схемы управления без дублирования жил кабеля.
7
В качестве прототипа выбрана система управления вагонным замедлителем, известная по свидетельству на полезную модель №RU 21763 U1, Российская Федерация, МПК B61L 17/00, В61К 7/02, дата подачи заявки 2001.05.14.
Система управления вагонным замедлителем включает пневмомагистраль для связи с воздушным резервом - компрессорной, воздухосборник, соединенный с пневмомагистралью, для сглаживания колебания давления сжатого воздуха при его отборе из пневмомагистрали, пневмосеть вагонного замедлителя с датчиком давления, соединенная с его тормозными цилиндрами, два блока клапанов (БК) для управления рабочим потоком сжатого воздуха между воздухосборником, пневмосетью вагонозамедлителя и атмосферой, блок управления клапанами (БУК) для одновременного управления двумя блоками клапанов (БК) через электрические входы (вход оттормаживания, вход торможения). Блоки клапанов (БК) соединены с воздухосборником и пневмосетью вагонного замедлителя. Блок управления клапанами (БУК) соединен с пневмомагистралью воздушного резерва и с блоками клапанов (БК). Электрические входы (вход оттормаживания, вход торможения) блока управления клапанами (БУК) выведены на пульт оператора сортировочной горки. Основой блока клапанов (БК) являются пневматические клапаны с пневматическими входами управления - тормозные для подачи сжатого воздуха в пневмосеть вагонозамедлителя из воздухосборника и оттормаживающие для сброса сжатого воздуха из пневмосети вагонозамедлителя. Основой блока управления клапанами (БУК) является трехпозиционный (нейтральное положение, оттормаживание, торможение) пневмораспределитель с электроуправлением (электрический вход оттормаживания, электрический вход торможения). Пневмовыходы пневмораспределителя соединены с пневматическими входами управления блоков клапанов (БК). Элементы системы управления вагонным замедлителем расположены на столе, закрепленном на воздухосборнике, в обогреваемом блоке с электрическими нагревателями.
Устройство работает следующим образом.
При подаче напряжения на электрический вход торможения блока управления клапанами (БУК) происходит переключение распределителя в положение включения тормозных клапанов, и рабочий поток сжатого воздуха поступает в пневмосеть вагоноза-медлителя. При подаче напряжения на электрический вход оттормаживания блока управления клапанами (БУК) происходит переключение распределителя в положение включения оттормаживающих клапанов и рабочий поток сжатого воздуха из пневмосети вагоно-замедлителя уходит в атмосферу. Если напряжение с электрических входов блока управления клапанами (БУК) снимается, происходит возврат распределителя в исходное состояние.
Общими признаками прототипа и заявляемого решения являются: система управления вагонным замедлителем, включающая пневмомагистраль сжатого воздуха, пневмосеть вагонного замедлителя с датчиком давления, воздухосборник, соединенный с пневмомагистралью сжатого воздуха, блоки пневматически управляемых клапанов, через которые пневмосеть вагонного замедлителя соединена с воздухосборником, блок управления клапанами с электрическими входами и пневматическими выходами, соединенными с блоками пневматически управляемых клапанов, а также нагревательные элементы с устройством включения и датчиком температуры.
Использование такой системы позволяет уменьшить величину тока электроуправления и время срабатывания аппаратуры, однако система управления по прототипу не позволяет оперативно изменять параметры управления в зависимости от условий эксплуатации вагонного замедлителя. Кроме того, структура указанной системы управления не обеспечивает возможность оперативного контроля текущих параметров управления вагонным замедлителем.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствования системы управления вагонным замедлителем, в которой за счет выбора структуры системы и ее элементной базы, обеспечивается возможность оперативного изменения параметров системы управления в зависимости от условий эксплуатации вагонного замедлителя, а также оперативный контроль текущих параметров системы.
Поставленная задача решается тем, что в системе управления вагонным замедлителем, включающей пневмомагистраль сжатого воздуха, пневмосеть вагонного замедлителя с датчиком давления, воздухосборник, соединенный с пневмомагистралью сжатого воздуха, блоки пневматически управляемых клапанов, через которые пневмосеть вагонного замедлителя соединена с воздухосборником, блок управления клапанами с электрическими входами и пневматическими выходами, соединенными с блоками пневматически управляемых клапанов, а также нагревательные элементы с устройством включения и датчиком температуры, согласно полезной модели, система включает микропроцессорный блок управления, содержащий устройство ввода информации, связанное с пультом оператора, процессорное устройство, входы которого соединены с устройством ввода информации, с датчиком температуры через аналого-цифровой преобразователь, с датчиком давления воздуха в пневмосети вагонного замедлителя через аналого-цифровой преобразователь и управляемый узел задержки сигнала, а выходы через цифровые компараторы с изменяемым порогом соединены с электрическими входами блока управления клапанами и с устройством включения нагревательных элементов.
Перечисленные признаки составляют сущность полезной модели.
Целесообразно систему управления снабдить блоком индикации текущих параметров системы, связанным с микропроцессорным блоком управления, с расположением световых индикаторов на пульте оператора.
Существенные признаки полезной модели находятся в причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.
Так, отличительные признаки полезной модели (микропроцессорный блок управления, содержащий устройство ввода информации, связанное с пультом оператора, процессорное устройство, входы которого соединены с устройством ввода информации, с датчиком температуры через аналого-цифровой преобразователь, с датчиком давления воздуха в пневмосети вагонного замедлителя через аналого-цифровой преобразователь и управляемый узел задержки сигнала, а выходы через цифровые компараторы с изменяемым порогом соединены с электрическими входами блока управления клапанами и с устройством включения нагревательных элементов) совместно с существенными признаками полезной модели, общими с прототипом, обеспечивают системе управления вагонным замедлителем следующие особенности:
- возможность введения дополнительных функций в процессе эксплуатации путем изменения программного обеспечения, это позволяет быстро и без значительных затрат решать возникающие проблемы при изменении условий эксплуатации вагонного замедлителя;
- возможность выбора (изменения) алгоритма работы клапанов для различных условий эксплуатации, что позволяет оптимизировать режим работы вагонного замедлителя;
- простота настройки уровней порогов торможения, при этом нет необходимости в постоянных подстройках;
- значения настроек сохраняются в энергонезависимой памяти, после настройки системы значения настроек можно легко повторить на других (соседних) замедлителях с аналогичными цепями подачи воздуха;
- узел задержки сигнала (функция «электронного дросселя») позволяет задавать время нарастания давления и нелинейность крутизны характеристики заполнения сжатым воздухом пневмосети вагонного замедлителя, это необходимо при изменении пропускной способности воздухопроводной системы;
- возможность интегрирования с другими системами.
Кроме того, наличие блока индикации текущих параметров системы позволяет визуально контролировать:
- уровни порогов торможения;
- количество включений клапанов (для оценки необходимости проведения профилактических и ремонтных работ);
- температурный порог включения нагревателей;
- фактическую температуру внутри обогреваемого блока и другие параметры системы.
Все выше перечисленное обеспечивает возможность оперативного изменения параметров системы управления, поддерживать оптимальный режим работы вагонного замедлителя при изменении условий его эксплуатации.
Ниже приводится подробное описание заявляемой системы управления вагонным замедлителем со ссылками на чертежи, на которых показано:
Фиг.1 - Система управления вагонным замедлителем, принципиальная схема.
Фиг.2 - Система управления вагонным замедлителем, блочная схема микропроцессорного блока управления.
Фиг.3 - Система управления вагонным замедлителем, компоновка основных узлов системы.
Система управления вагонным замедлителем включает пневмомагистраль 1 сжатого воздуха, пневмосеть 2 вагонного замедлителя с датчиком давления (Р) 3, воздухосборник (ВС) 4, соединенный с пневмомагистралью 1, блоки 5 пневматически управляемых клапанов (БК1, БК2), через которые пневмосеть 2 вагонного замедлителя соединена с воздухосборником 4, блок 6 управления клапанами (БУК) с пневматическими выходами 7, которые соединены с блоками 5 пневматически управляемых клапанов (БК1, БК2), и электрическими входами 8, а также нагревательные элементы (ЭН) 9, датчик температуры (Т) 10, устройство (УВН) 11 включения нагревательных элементов (ЭН) 9.
Система управления включает микропроцессорный блок управления (БУМ) 12, содержащий устройство ввода информации 13, процессорное устройство 14, аналого-цифровые преобразователи 15, 16, управляемый узел задержки сигнала 17 (функция «электронного дросселя»), цифровые компараторы 18, 19 с изменяемым порогом. Система управления также включает блок индикации (БИ) 20 текущих параметров системы.
Устройство ввода информации 13 связано с пультом оператора (не показан), входы 21 процессорного устройства 14 соединены с устройством ввода информации 13, с датчиком температуры (Т) 10 через аналого-цифровой преобразователь 15, сдатчиком давления (Р) 3 воздуха в пневмосети 2 вагонного замедлителя через аналого-цифровой преобразователь 16 и управляемый узел задержки сигнала 17, а выходы 22 через цифровые компараторы 18, 19 с изменяемым порогом соединены с электрическими входами 8 блока 6 управления клапанами (БУК) и с устройством (УВН) 11 включения нагревательных элементов (ЭН) 9. Блок индикации (БИ) 20 текущих параметров системы связан с выходом 23 процессорного устройства 14, с расположением световых индикаторов на пульте оператора (не показано).
Элементы системы управления вагонным замедлителем расположены на столе 24, закрепленном на воздухосборнике (ВС) 4, в обогреваемом блоке (не показан) с электрическими нагревателями (ЭН) 9 и датчиком температуры (Т) 10.
Система управления вагонным замедлителем работает следующим образом.
Функциональное назначение основных блоков системы управления:
- воздухосборник (ВС) 4 предназначен для сглаживания колебания давления сжатого воздуха при его отборе из пневмомагистрали 1;
- блоки 5 пневматически управляемых клапанов (БК1, БК2) предназначены для управления рабочим потоком сжатого воздуха между воздухосборником (ВС) 4, пнев-мосетью 2 замедлителя и атмосферой;
- блок 6 управления клапанами (БУК) предназначен для дистанционного электропневматического управления блоками 5 пневматически управляемых клапанов (БК1, БК2);
- блок индикации (БИ) 22 предназначен для оперативного контроля текущих параметров системы, в том числе уровней порогов торможения, количества включений клапанов (для оценки необходимости проведения профилактических и ремонтных работ), температурного порога включения нагревателей, фактической температуры внутри обогреваемого блока и другие параметры системы;
- микропроцессорный блок управления (БУМ) 12 предназначен для управления в целом работой вагонного замедлителя, в том числе для управления блоком 6 (БУК), управления схемой поддержания температуры в обогреваемом блоке с электрическими нагревателями (ЭН) 9 и устройством (УВН) 11 включения нагревательных элементов (ЭН) 9, для управления блоком индикации (БИ) 22 текущих параметров системы.
Параметры системы управления (режимы работы вагонного замедлителя) могут задаваться по командам оператора, тумблерами на микропроцессорном блоке управления (БУМ) 12 или в автоматическом режиме по заданному алгоритму.
Управление блоками 5 пневматически управляемых клапанов (БК1, БК2) производится через блок 6 управления клапанами (БУК) по управляющим сигналам микропроцессорного блока управления (БУМ) 12.
Параметры системы управления, доступные для корректировки:
- алгоритм включения тормозных и оттормаживающих клапанов для каждого из режимов торможения; для управления вагонным замедлителем предусмотрены четыре режима торможения (в принципе их может быть больше четырех, особенно в автоматическом режиме управления, когда режим задает не оператор, а автоматика) и режим оттормаживания;
- уровни порогов торможения; для каждого из режимов торможения предусмотрена установка нижнего и верхнего уровней давления, в пределах которых давление удерживается автоматически путем включения тормозных или оттормаживающих клапанов;
- нелинейность нарастания давления в замедлителе; данный параметр используется при реализации функции «электронного дросселя» и характеризует отношение скорости нарастания давления внизу диапазона к скорости нарастания давления вверху диапазона при открытых тормозных клапанах; данный параметр зависит от конструктивных особенностей системы подачи воздуха в замедлитель;
- время нарастания давления в замедлителе; данный параметр характеризует время, необходимое для нарастания давления в замедлителе от нуля до максимума при открытых тормозных клапанах; при этом автоматически вводятся необходимые задержки при включении - выключении тормозных и оттормаживающих клапанов, т.е. реализовывается функция «электронного дросселя»;
- минимальная температура воздуха в обогреваемом блоке; при снижении температуры ниже установленного значения автоматически включаются электрические обогреватели; при увеличении температуры выше установленного значения обогреватели выключаются, что позволяет экономить электроэнергию;
Указанные особенности системы управления вагонным замедлителем, а также возможность введения дополнительных функций путем изменения программного обеспечения дают возможность оперативного изменения настроек системы управления с обеспечением оптимального режима работы вагонного замедлителя в различных условиях его эксплуатации.