ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
RAILWAY VEHICLE ELECTRO-PNEUMATIC BRAKE

Изобретение относится к тормозному оборудованию железнодорожного подвижного состава, преимущественно пассажирских вагонов.
Общеизвестно, что электропневматический тормоз пассажирского вагона осуществляет торможение независимо от загрузки вагона, что приводит в случае неполной загрузки вагона к заклиниванию и повреждению колесных пар, обусловленному созданием тормозной силы, превышающей необходимую силу для этих условий. Известные тормоза с авторежимом устраняют эти недостатки. Однако при эксплуатации таких тормозов наблюдается завышенный расход электроэнергии локомотива, что является проблемой электропневматических тормозов в настоящее время.
Известен электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства, основанный на пневматическом торможении с электрическим управлением (Афонин Г.С. «Устройство и эксплуатация тормозного оборудования подвижного состава», Г.С.Афонин, В.Н.Барщенков, Н.В.Кондратьев. - М.: Академия, 2006 г. - 304 с.стр.48-49, 178-184).
Электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства содержит электровоздухораспределитель, предназначенный для распределения воздушных потоков, запасный резервуар, предназначенный для накопления воздуха, необходимого для торможения, тормозной цилиндр, предназначенный для создания силы, необходимой для торможения, воздухораспределитель, предназначенный для работы тормоза при отказе электровоздухораспределителя, и блок управления электровоздухораспределителем, находящийся на локомотиве.
Электровоздухораспределитель пневматически связан с запасным резервуаром, тормозным цилиндром и через воздухораспределитель с тормозной воздушной магистралью.
Электровоздухораспределитель содержит пневматическую часть, электрическую часть, разделенные между собой камерой управляющего давления.
Электрическая часть электровоздухораспределителя предназначена для управления распределением воздушных потоков в пневматической части. Она содержит установленные в корпусе электромагнитные вентили торможения и перекрыши с клапанами, предназначенными для подачи воздуха из запасного резервуара в камеру управляющего давления и выпуска из нее воздуха в атмосферу при различных режимах работы тормоза. Электромагнитные вентили торможения и перекрыши электрически связанны между собой и с блоком управления электровоздухораспределителя.
Камера управляющего давления электровоздухораспределителя пневматически соединена с атмосферой при открытом клапане электромагнитного вентиля перекрыши, а также с запасным резервуаром при открытом клапане электромагнитного вентиля торможения.
Пневматическая часть электровоздухораспределителя предназначена для распределения воздушных потоков между тормозным цилиндром, запасным резервуаром и атмосферой. Она представляет собой корпус с подвижной диафрагмой и с впускным и выпускным клапанами.
Электропневматический тормоз работает следующим образом.
При зарядке тормоза электромагнитные вентили электровоздухораспределителя обесточены, при этом клапан электромагнитного вентиля перекрыши открывается, а клапан электромагнитного вентиля торможения закрывается, что обеспечивает поддержание атмосферного давления в камере управляющего давления. Подвижная диафрагма пневматической части электровоздухораспределителя занимает горизонтальное положение.
В пневматической части электровоздухораспределителя впускной и выпускной клапаны закрывают сообщение тормозного цилиндра с запасным резервуаром и с атмосферой. В этом случае запасный резервуар заряжается из тормозной магистрали через воздухораспределитель. В результате зарядки электропневматический тормоз готов к дальнейшей работе.
При торможении на электромагнитные вентили электровоздухораспределителя подается напряжение. При этом клапан электромагнитного вентиля перекрыши закрывается, разобщая камеру управляющего давления с атмосферой, а клапан электромагнитного вентиля торможения открывается, соединяя камеру управляющего давления с запасным резервуаром. Давление воздуха в камере управляющего давления повышается, и подвижная диафрагма пневматической части электровоздухораспределителя опускается в сторону впускного клапана, открывая его.
В пневматической части электровоздухораспределителя сообщение запасного резервуара с тормозным цилиндром открывается, а тормозного цилиндра с атмосферой - закрывается. Сжатый воздух из запасного резервуара поступает в тормозной цилиндр, выравнивая давления в нем с давлением в камере управляющего давления.
Наличие сжатого воздуха в тормозном цилиндре создает тормозную силу, величина которой определяет тормозной путь.
При перекрыше электромагнитный вентиль торможения обесточивается, и его клапан закрывает сообщение запасного резервуара с камерой управляющего давления. Электромагнитный вентиль перекрыши остается под напряжением, и его клапан остается закрытым, разобщая камеру управляющего давления с атмосферой.
В корпус пневматической части электровоздухораспределителя воздух из запасного резервуара продолжает поступать, повышая давление в тормозном цилиндре до выравнивания давления с давлением в камере управляющего давления. При этом подвижная диафрагма поднимается, занимая горизонтальное положение, и впускной клапан прекращает сообщение тормозного цилиндра с запасным резервуаром. Тормозной цилиндр остается разобщенным с атмосферой.
Наступает режим перекрыши, при котором величина тормозной силы сохраняется на всем протяжении тормозного пути.
При отпуске тормоза подача напряжения в цепи управления обоих электромагнитных вентилей прекращается. Клапан электромагнитного вентиля перекрыши открывается, и воздух из камеры управляющего давления уходит в атмосферу, понижая в ней давление. Подвижная диафрагма электровоздухораспределителя под усилием сжатого воздуха со стороны тормозного цилиндра поднимается вверх, выпускной клапан открывается, выпуская воздух из тормозного цилиндра в атмосферу, что приводит к понижению в нем давления. Тормозная сила при этом уменьшается, прекращая торможение.
Достоинство известного электропневматического тормоза железнодорожного транспортного средства заключается в обеспечении тормозного пути в соответствии с требованиями безопасности.
Недостатком известного электропневматического тормоза железнодорожного транспортного средства является нарушение безопасности движения вследствие повреждения колесных пар. Это обусловлено тем, что при полной загрузке вагона и при длительной выдержке в тормозном состоянии электромагнитных вентилей торможения и перекрыши электровоздухораспределителя происходит завышение давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах при торможении, что в свою очередь приводит к повышению тормозной силы, приводящей к заклиниванию колесных пар и их повреждению.
В случае неполной загрузки вагона при торможении вероятность заклинивания и повреждения колесных пар повышается, что обусловлено созданием тормозной силы, превышающей необходимую силу для этих условий.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства, основанный на пневматическом торможении с электрическим управлением, описанный в учебном пособии В.Р.Асадченко (В.Р.Асадченко. Автоматические тормоза подвижного состава: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. - М.: Маршрут, 2006. - С.13, 194-210).
Электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства содержит электровоздухораспределитель, предназначенный для распределения воздушных потоков, запасный резервуар, предназначенный для накопления воздуха необходимого для торможения, тормозной цилиндр, предназначенный для создания силы, необходимой для торможения, воздухораспределитель, предназначенный для работы тормоза при отказе электровоздухораспределителя, блок управления электровоздухораспределителем, находящийся на локомотиве, и авторежим.
Электровоздухораспределитель пневматически связан с запасным резервуаром, через авторежим с тормозным цилиндром и через воздухораспределитель с тормозной воздушной магистралью.
Электровоздухораспределитель содержит пневматическую часть, электрическую часть, разделенные между собой камерой управляющего давления.
Электрическая часть электровоздухораспределителя предназначена для управления распределением воздушных потоков в пневматической части. Она содержит установленные в корпусе электромагнитные вентили торможения и перекрыши с клапанами, предназначенными для подачи воздуха из запасного резервуара в камеру управляющего давления и выпуска из нее воздуха в атмосферу при различных режимах работы тормоза. Электромагнитные вентили торможения и перекрыши электрически связанны между собой и с блоком управления электровоздухораспределителя.
Камера управляющего давления электровоздухораспределителя пневматически соединена с атмосферой при открытом клапане электромагнитного вентиля перекрыши, а также с запасным резервуаром при открытом клапане электромагнитного вентиля торможения.
Пневматическая часть электровоздухораспределителя предназначена для распределения воздушных потоков между авторежимом, запасным резервуаром и атмосферой. Она представляет собой корпус с подвижной диафрагмой и с впускным и выпускным клапанами.
Авторежим содержит измерительный блок и регулирующий блок.
Измерительный блок предназначен для определения загрузки (веса) вагона.
Измерительный блок представляет собой пневматический демпфер, шток которого является измерителем величины прогиба пружин вагона. Шток выполнен с указателем прогиба пружин.
Измерительный блок установлен на обрессоренной части вагона, при этом шток демпфера опирается на необрессоренную часть вагона.
Регулирующий блок представляет собой пневматическое реле давления, предназначенное для регулирования давления воздуха в тормозном цилиндре. Регулирующий блок авторежима пневматически соединен с тормозным цилиндром и электровоздухораспределителем.
В качестве регулирующего блока может быть выбрано любое известное пневматическое реле давления, основанное на регулировании подачи воздуха в тормозной цилиндр в зависимости от загрузки вагона. Пневматическое реле давления содержит корпус, в котором размещены два поршня, рычаг и клапан. Поршни закреплены на концах рычага. Разобщительный поршень выполнен с возможностью контакта с клапаном и расположен в камере, пневматически связанной с тормозным цилиндром. Силовой поршень расположен в камере, пневматически связанной с электровоздухораспределителем.
Указатель прогиба пружин пневматического демпфера измерительного блока контактирует с рычагом регулирующего блока, являясь его средней опорой. При неравенстве моментов сил от поршней на рычаге относительно указателя клапан занимает открытое положение, а при равенстве - закрытое положение.
Электропневматический тормоз работает следующим образом.
При зарядке тормоза электромагнитные вентили электровоздухораспределителя обесточены, при этом клапан электромагнитного вентиля перекрыши открывается, а клапан электромагнитного вентиля торможения закрывается, что обеспечивает поддержание атмосферного давления в камере управляющего давления. Подвижная диафрагма пневматической части электровоздухораспределителя занимает горизонтальное положение.
В пневматической части электровоздухораспределителя сообщение регулирующего блока авторежима с запасным резервуаром и с атмосферой закрыто, а тормозной цилиндр через регулирующий блок авторежима соединен с атмосферой. В этом случае запасный резервуар заряжается из тормозной магистрали через воздухораспределитель.
В результате зарядки электропневматический тормоз готов к дальнейшей работе.
Независимо от режимов работы тормозной системы указатель прогиба пружин пневматического демпфера авторежима занимает определенное положение относительно рычага регулирующего блока авторежима в зависимости от загрузки вагона.
При торможении на электромагнитные вентили электровоздухораспределителя подается напряжение. Клапан электромагнитного вентиля перекрыши закрывается, разобщая камеру управляющего давления с атмосферой, а клапан электромагнитного вентиля торможения открывается, соединяя камеру управляющего давления с запасным резервуаром. Давление воздуха в камере управляющего давления повышается, и подвижная диафрагма пневматической части электровоздухораспределителя опускается в сторону впускного клапана. В результате сообщение регулирующего блока авторежима с запасным резервуаром открывается, а с атмосферой - закрывается. Сжатый воздух из запасного резервуара поступает в регулирующий блок авторежима до выравнивания давления в нем с давлением в камере управляющего давления.
Повышение давления в регулирующем блоке авторежима приводит к открытию его клапана, и сжатый воздух из регулирующего блока начинает поступать в тормозной цилиндр, создавая тормозную силу, которая повышается до перевода тормоза в режим перекрыши.
Созданная сжатым воздухом в тормозном цилиндре тормозная сила определяет тормозной путь.
При перекрыше в электровоздухораспределителе электромагнитный вентиль торможения обесточивается и его клапан закрывает сообщение запасного резервуара с камерой управляющего давления. Электромагнитный вентиль перекрыши остается под напряжением и его клапан остается закрытым, разобщая камеру управляющего давления с атмосферой. Давление в камере управляющего давления поддерживается постоянным.
В корпус пневматической части электровоздухораспределителя воздух из запасного резервуара продолжает поступать, при этом подвижная диафрагма поднимается, занимая горизонтальное положение, прекращая сообщение регулирующего блока авторежима с запасным резервуаром и с атмосферой.
Давление в регулирующем блоке авторежима выравнивается с давлением в камере управляющего давления. Воздух из регулирующего блока авторежима продолжает поступать в тормозной цилиндр, повышая в нем давление. Это в свою очередь приводит к увеличению силы давления разобщительного поршня на рычаг, изменяя соотношения моментов сил на рычаге. Давление воздуха в тормозном цилиндре повышается до выравнивания моментов сил на рычаге. При этом клапан регулирующего блока авторежима закрывается, прекращая подачу воздуха в тормозной цилиндр.
Наступает режим перекрыши, при котором величина тормозной силы сохраняется на всем протяжении тормозного пути.
При отпуске тормоза подача напряжения в цепи управления обоих электромагнитных вентилей электровоздухораспределителя прекращается. Клапан электромагнитного вентиля перекрыши открывается, и воздух из камеры управляющего давления уходит в атмосферу, понижая в ней давление. Подвижная диафрагма электровоздухораспределителя под действием сжатого воздуха со стороны регулирующего блока авторежима поднимается вверх, выпуская воздух из регулирующего блока авторежима в атмосферу, что приводит к понижению в нем давления и уменьшению силы давления силового поршня авторежима на рычаг, изменяя соотношения моментов сил на рычаге. Клапан регулирующего блока авторежима открывается, сообщая тормозной цилиндр с атмосферой. Тормозная сила при этом уменьшается, прекращая торможение.
Достоинство известного электропневматического тормоза железнодорожного транспортного средства заключается в обеспечении тормозного пути в соответствии с установленными скоростями движения.
Другим достоинством известного электропневматического тормоза железнодорожного транспортного средства является повышение безопасности его движения как при полной, так и частичной загрузке вагона за счет устранения заклинивания колес. Это обусловлено созданием тормозной силы, соответствующей загрузке вагона, вследствие того, что при торможении воздух поступает из регулирующего блока авторежима в тормозной цилиндр в количестве, соответствующем загрузке вагона.
Недостатком известного электропневматического тормоза железнодорожного транспортного средства является завышенный расход электроэнергии локомотива за счет излишнего (избыточного) расхода воздуха при торможении. Это обусловлено тем, что при торможении воздух поступает из электровоздухораспределителя дополнительно в авторежим и соединительные трубопроводы между авторежимом электровоздухораспределителем и тормозным цилиндром как при полной загрузке вагона, так и частичной его загрузке.
Другой недостаток известного электропневматического тормоза заключается в увеличении тормозного пути, обусловленного увеличением времени подготовки тормоза к торможению, что приводит к ограничению скорости движения транспортного средства в пути следования.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке электропневматического тормоза железнодорожного транспортного средства, в котором обеспечивается снижение расхода электроэнергии локомотива при торможении за счет оптимального расхода тормозной системой вагона воздуха, соответствующего его загрузке, и увеличение скорости движения транспортного средства в пути следования за счет уменьшения тормозного пути.
Для решения поставленной задачи электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства, содержащий предназначенный для распределения воздушных потоков электровоздухораспределитель, пневматически связанный с запасным резервуаром, предназначенным для накопления воздуха, необходимого для торможения, через предназначенный для регулирования давления воздуха в тормозном цилиндре в зависимости от загрузки вагона авторежим - с тормозным цилиндром, предназначенным для создания силы, необходимой для торможения, и через предназначенный для работы тормоза при отказе электровоздухораспределителя воздухораспределитель - с тормозной воздушной магистралью, и блок управления электровоздухораспределителем, находящийся на локомотиве, при этом электровоздухораспределитель содержит разделенные между собой камерой управляющего давления пневматическую часть и электрическую часть с электромагнитными вентилями торможения, перекрыши, электрически связанными между собой и с блоком управления электровоздухораспределителя, авторежим выполнен с измерительным блоком, предназначенным для измерения загрузки вагона, содержащим пневматический демпфер, шток которого является измерителем величины прогиба пружин вагона, и регулирующий блок, предназначенный для подачи воздуха в тормозной цилиндр в зависимости от загрузки вагона и взаимодействующий со штоком измерительного блока, он дополнительно снабжен измерителем давления, предназначенным для измерения давления в камере управляющего давления электровоздухораспределителя, выполненным в виде цилиндра и подпружиненного поршня со штоком, при этом регулирующий блок авторежима выполнен в виде электрических контактов и разъединителя электрических контактов, имеющих возможность перемещения относительно друг друга, цилиндр измерителя давления пневматически связан с камерой управляющего давления, шток поршня измерителя давления жестко соединен с электрическими контактами, разъединитель электрических контактов жестко соединен со штоком измерительного блока авторежима, электрические контакты последовательно включены в электрическую цепь электромагнитного вентиля торможения электровоздухораспределителя.
Кроме того, в регулирующем блоке авторежима электрические контакты выполнены в виде геркона, а разъединитель электрических контактов выполнен в виде магнита.
Введение в электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства измерителя давления, выполненного в виде цилиндра и подпружиненного поршня со штоком, выполнение регулирующего блока авторежима в виде электрических контактов и разъединителя электрических контактов, имеющих возможность перемещения относительно друг друга, приводящие к новым взаимосвязям узлов устройства, отличает заявляемый электропневматический тормоз от прототипа. Наличие существенных отличительных признаков заявляемого решения свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности изобретения «новизна».
Наличие существенных отличительных признаков в совокупности с известными признаками электропневматического тормоза приводит к снижению расхода электроэнергии локомотива при торможении вагона.
Это обусловлено тем, что в зависимости от загрузки вагона компрессор вырабатывает количество сжатого воздуха, необходимого только для подачи его в тормозной цилиндр, минуя авторежим и соединительные трубопроводы между ним и электровоздухораспределителем. В результате расход электроэнергии локомотива при торможении вагона снижается.
Причинно-следственная связь «Введение в электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства измерителя давления, выполненного в виде цилиндра и подпружиненного поршня со штоком, выполнение регулирующего блока авторежима в виде электрических контактов и разъединителя электрических контактов, имеющих возможность перемещения относительно друг друга, с новыми взаимосвязями узлов устройства приводит к снижению расхода электроэнергии локомотива» логически следует из уровня техники.
Кроме того, наличие существенных отличительных признаков в совокупности с известными признаками электропневматического тормоза приводит к увеличению скорости движения транспортного средства в пути следования. Это обусловлено тем, что при непосредственном поступлении в тормозной цилиндр воздуха из электровоздухораспределителя момент срабатывания тормоза совпадает с моментом срабатывания электровоздухораспределителя. Одновременное срабатывание работы электровоздухораспределителя и тормозного цилиндра сокращает время до начала поступления воздуха в тормозной цилиндр, что сокращает время подготовки тормозов к торможению и, как следствие, тормозной путь. Уменьшение тормозного пути позволяет увеличить скорость движения транспортного средства в пути следования.
Причинно-следственная связь «Введение в электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства измерителя давления, выполненного в виде цилиндра и подпружиненного поршня со штоком, выполнение регулирующего блока авторежима в виде электрических контактов и разъединителя электрических контактов, имеющих возможность перемещения относительно друг друга, с новыми взаимосвязями узлов устройства приводит к увеличению скорости движения транспортного средства в пути следования» не известна в уровне техники и явным образом не следует из него.
Наличие новой причинно-следственной связи свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».
На фигуре представлена схема электропневматического тормоза железнодорожного транспортного средства.
Электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства содержит электровоздухораспределитель 1, предназначенный для распределения воздушных потоков, запасный резервуар 2, предназначенный для накопления воздуха, необходимого для торможения, тормозной цилиндр 3, предназначенный для создания силы, необходимой для торможения, воздухораспределитель 4, предназначенный для работы тормоза при отказе электровоздухораспределителя 1, блок управления электровоздухораспределителем, находящийся на локомотиве (на фиг.не показан), авторежим 5, предназначенный для регулирования давления воздуха в тормозном цилиндре 3 в зависимости от загрузки вагона, и измеритель давления 6, предназначенный для измерения давления в камере управляющего давления 7 электровоздухораспределителя 1.
Электровоздухораспределитель 1 пневматически связан с запасным резервуаром 2, с тормозным цилиндром 3 и через воздухораспределитель 4 с тормозной воздушной магистралью 8.
Электровоздухораспределитель 1 содержит пневматическую часть 9, электрическую часть 10, разделенные между собой камерой управляющего давления 7.
Электрическая часть 10 электровоздухораспределителя 1 предназначена для управления распределением воздушных потоков в пневматической части 9. Она содержит электромагнитные вентили торможения 11 и перекрыши 12 с клапанами, предназначенными для подачи воздуха из запасного резервуара 2 в камеру управляющего давления 7 и выпуска из нее воздуха в атмосферу при различных режимах работы тормоза. Электромагнитные вентили торможения 11 и перекрыши 12 электрически связанны между собой и с блоком управления электровоздухораспределителя 1.
Камера управляющего давления 7 электровоздухораспределителя 1 пневматически соединена с атмосферой при открытом клапане электромагнитного вентиля перекрыши 12, с запасным резервуаром 2 при открытом клапане электромагнитного вентиля торможения 11 и с измерителем давления 6.
Пневматическая часть 9 электровоздухораспределителя 1 предназначена для распределения воздушных потоков между тормозным цилиндром 3, запасным резервуаром 2 и атмосферой. Она содержит подвижную диафрагму 13 с впускным 14 и выпускным 15 клапанами.
Измеритель давления 6 содержит цилиндр 16 с расположенным в нем подпружиненным поршнем 17 со штоком 18. Цилиндр 16 измерителя давления 6 пневматически связан с камерой управляющего давления 7 электровоздухораспределителя 1.
Авторежим 5 содержит измерительный блок 19 и регулирующий блок 20.
Измерительный блок 19 предназначен для определения загрузки (веса) вагона. В качестве измерительного блока может быть выбран любой известный измерительный блок, основанный на измерении деформации пружин вагона в зависимости от его загрузки. Например, измерительный блок 19 представляет собой пневматический демпфер 21, шток 22 которого является измерителем величины прогиба пружин 23 вагона. Измерительный блок 19 установлен на обрессоренной части вагона 24, при этом шток 22 демпфера 21 опирается на необрессоренную часть вагона 25.
Регулирующий блок 20 авторежима 5 выполнен в виде электрических контактов 26 и разъединителя 27 электрических контактов. Электрические контакты 26 и разъединитель 27 выполнены с возможностью перемещения их относительно друг друга. Электрические контакты 26 жестко соединены со штоком 18 поршня 17 измерителя давления 6, а разъединитель 27 жестко соединен со штоком 22 измерительного блока 19 авторежима 5. Электрические контакты 26 последовательно подключены в электрическую цепь электромагнитного вентиля торможения 11 электровоздухараспределителя 1.
Вариант выполнения регулирующего блока 20 авторежима 5 представляет собой, например, геркон в качестве электрических контактов 26 и магнит в качестве разъединителя 27.
Электропневматический тормоз работает следующим образом.
В зависимости от загрузки вагона и сжатия пружины 23 при всех режимах работы тормозной системы шток 22 измерительного блока 19 авторежима 5 занимает определенное положение относительно обрессоренной части вагона 24, перемещая разъединитель (магнит) 27 регулирующего блока 20 авторежима 5 на величину прогиба пружин 23 вагона. При этом разъединитель (магнит) 27 занимает определенное положение относительно электрических контактов (геркона) 26.
При зарядке тормоза электромагнитные вентили торможения 11 и перекрыши 12 электровоздухораспределителя 1 обесточены, при этом клапан электромагнитного вентиля перекрыши 12 открывается, а клапан электромагнитного вентиля торможения 11 закрывается, что обеспечивает поддержание атмосферного давления в камере управляющего давления 7. Подвижная диафрагма 13 пневматической части 9 электровоздухораспределителя 1 занимает горизонтальное положение.
В пневматической части 9 электровоздухораспределителя 1 сообщение тормозного цилиндра 3 с запасным резервуаром 2 и с атмосферой закрыто. Запасный резервуар 2 заряжается из тормозной магистрали 8 через воздухораспределитель 4.
В камере управляющего давления 7 и в измерителе давления 6 поддерживается атмосферное давление. При этом поршень 17 со штоком 18 измерителя давления 6 и электрические контакты 26 (геркон) регулирующего блока 20 авторежима 5 находятся в исходном положении.
Независимо от загрузки вагона разъединитель 27 (магнит) и электрические контакты 26 (геркон) регулирующего блока 20 авторежима 5 находятся на расстоянии друг от друга. При этом электрические контакты 26 (геркона) регулирующего блока 20 остаются замкнутыми, оставляя замкнутой электрическую цепь электромагнитного вентиля торможения 11.
В результате зарядки электропневматический тормоз готов к дальнейшей работе.
При торможении на электромагнитные вентили электровоздухораспределителя 1 подается напряжение. Клапан электромагнитного вентиля перекрыши 12 закрывается, разобщая камеру управляющего давления 7 с атмосферой, а клапан электромагнитного вентиля торможения 11 открывается, соединяя камеру управляющего давления 7 с запасным резервуаром 2. Давление воздуха в камере управляющего давления 7 повышается. Подвижная диафрагма 13 пневматической части 9 электровоздухораспределителя 1 прогибается в сторону впускного клапана 14. Впускной клапан 14 открывается, сообщая тормозной цилиндр 3 с запасным резервуаром 2, а выпускной клапан 15 остается закрытым, разобщая тормозной цилиндр 3 с атмосферой. Сжатый воздух из запасного резервуара 2 непосредственно поступает в тормозной цилиндр 3, минуя авторежим 5, повышая в нем давление и уменьшая время подготовки тормозов к торможению.
С повышением давления воздуха в камере управляющего давления 7 давление в цилиндре 16 измерителя давления 6 повышается.
Поршень 17 со штоком 18 измерителя давления 6 начинает перемещаться, приводя в движение электрические контакты 26 (геркон) регулирующего блока 20 авторежима 5, приближая их к разъединителю 27 (магниту). При этом перемещение поршеня 17 со штоком 18 измерителя давления 6 и электрических контактов 26 (геркона) пропорционально давлению воздуха в камере управляющего давления 7.
Когда давление воздуха в цилиндре 16 измерителя давления 6 достигнет величины, соответствующей загрузке вагона, поршень 17 со штоком 18 измерителя давления 6 займет положение, при котором электрические контакты 26 (геркона) и разъединитель 27 (магнит) регулирующего блока 20 авторежима 5 совместятся относительно друг друга.
В регулирующем блоке 20 авторежима 5 разъединитель 27 (магнит) разъединяет электрические контакты 26 (геркона) и электрическую цепь электромагнитного вентиля торможения 11. Клапан электромагнитного вентиля торможения 11 закрывает сообщение камеры управляющего давления 7 с запасным резервуаром 2. Повышение давления воздуха в камере управляющего давления 7 прекращается, установившись на уровне, соответствующем загрузке вагона, сохраняя совмещенное положение электрических контактов 26 (геркона) и разъединителя 27 (магнита).
При этом давление воздуха в тормозном цилиндре 3 продолжает повышаться до выравнивания в нем давления с давлением в камере управляющего давления 7. После выравнивания давления в камере управляющего давления 7 и в тормозном цилиндре 3 подвижная диафрагма 13 занимает горизонтальное положение, впускной клапан 14 закрывается, разобщая тормозной цилиндр 3 с запасным резервуаром 2, а выпускной клапан 15 остается закрытым, разобщая тормозной цилиндр 3 с атмосферой. Давление воздуха в тормозном цилиндре 3 продолжает оставаться постоянным, соответствующим загрузке вагона.
В этом случае режим перекрыши наступает автоматически. Однако режим перекрыши может быть включен машинистом.
При перекрыше в случае включения ее машинистом тормоз работает следующим образом. Электромагнитный вентиль торможения 11 обесточивается и его клапан закрывает сообщение запасного резервуара с камерой управляющего давления. Электромагнитный вентиль перекрыши 12 остается под напряжением и его клапан остается закрытым, разобщая камеру управляющего давления 7 с атмосферой. Давление в камере управляющего давления 7 поддерживается постоянным.
Установившееся равное давление воздуха в камере управляющего давления 7 и в цилиндре 16 измерителя давления 6 приводит к тому, что перемещение поршеня 17 со штоком 18 измерителя давления 6 и электрических контактов 26 (геркона) регулирующего блока 20 авторежима 5 прекращается.
При этом электрические контакты 26 (геркона) не совмещаются с разъединителем 27 (магнитом) и остаются замкнутыми.
В тормозном цилиндре 3 и в камере управляющего давления 7 электровоздухараспределителя 1 давление выравнивается, и подвижная диафрагма 13 пневматической части 9 электровоздухораспределителя 1 поднимается, занимая горизонтальное положение. При этом сообщение тормозного цилиндра 3 с запасным резервуаром 2 и с атмосферой прекращается. В тормозном цилиндре 3 сохраняется постоянное давление.
Наступает перекрыша, при этом величина тормозной силы сохраняется на всем протяжении тормозного пути. При этом постоянная тормозная сила обеспечивает торможение без заклинивания колесных пар.
Быстрое и непосредственное поступление сжатого воздуха в тормозной цилиндр 3 сокращает время подготовки тормозов к торможению, что в свою очередь сокращает тормозной путь. Сокращение тормозного пути позволяет увеличить скорость транспортного средства в пути следования.
При отпуске тормоза подача напряжения в цепи управления электромагнитных вентилей торможения 11 и перекрыши 12 прекращается. Клапан электромагнитного вентиля перекрыши 12 открывается, и воздух из камеры управляющего давления 7 уходит в атмосферу, понижая в ней давление.
При понижении давления воздуха в камере управляющего давления 7 понижается давление воздуха в измерителе давления 6, его поршень 17 вместе с электрическими контактами 26 (герконом) под действием пружины перемещается в исходное положение. При этом электрические контакты 26 (геркона) и разъединитель 27 (магнит) отходят друг от друга и электрические контакты 26 (геркона) замыкаются, восстанавливая электрическую цепь электромагнитного вентиля торможения 11.
При понижении давления воздуха в камере управляющего давления 7 подвижная диафрагма 13 электровоздухораспределителя 1 под действием сжатого воздуха со стороны тормозного цилиндра 3 поднимается, открывая выпускной клапан 15 пневматической части 9 электровоздухораспределителя 1, выпуская воздух из тормозного цилиндра 3 в атмосферу. Тормозная сила при этом уменьшается, прекращая торможение.
В процессе отпуска выпуск воздуха в атмосферу осуществляется только из тормозного цилиндра 3. Это приводит к сокращению расхода сжатого воздуха при торможении и, как следствие, к уменьшению расхода электроэнергии на создание сжатого воздуха для работы тормозного цилиндра 3.
Лабораторные испытания разработанного электропневматического тормоза проводились на универсальном испытательном стенде лаборатории автотормозов кафедры «Вагоны» ДВГУПС.
В качестве электровоздухораспределителя выбран электровоздухораспределитель (1) условный №305, тормозной цилиндр (3) №501 Б, запасный резервуар (2) типа Р7-78 объемом 78 литров, воздухораспределитель (4) условный №292 и в качестве измерительного блока (19) авторежима (5) использован авторежим (5) №265 со снятым пневматическим реле давления. Измеритель давления (6) в камере управляющего давления изготовлен в мастерских ДВГУПС. В качестве электрических контактов (геркона) (26) использован геркон типа МКА-36201 с нормально замкнутыми контактами, а в качестве размыкателя (27) - постоянный магнит кольцевой формы, установленный на направляющий стержень круглого сечения.
При испытании загрузка вагона на стенде имитируется перемещением опорной регулировочной гайки демпферной части авторежима вручную с помощью винтового толкателя. Измеритель давления с герконом был закреплен на рабочей камере электровоздухораспределителя. Направляющий стержень магнита был закреплен также на рабочей камере электровоздухораспределителя. При этом оси цилиндра измерителя давления и направляющего стержня магнита располагались параллельно друг другу.
Технические результаты испытаний приведены в таблице
Результаты лабораторных испытаний разработанного электропневматического тормоза подтверждают его работоспособность и показывают, что по сравнению с прототипом расход электроэнергии сокращается за счет сокращения на 20%-38% расхода воздуха на одно торможение. Кроме того, возможно увеличение скорости движения транспортного средства в пути следования за счет уменьшения тормозного пути на 8% при сокращении времени на подготовку к торможению и наполнение воздухом тормозного цилиндра на 28-35%.