СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВАГОНОВ/СОСТАВА ДОМКРАТОВИДНЫМИ ЗАМЕДЛИТЕЛЯМИ
RAILWAY CAR/TRAIN SPEED CONTROL SYSTEM BY JACK RELAYS

Изобретение относится к устройствам железнодорожной автоматики, в частности к системам регулирования скорости вагонов/состава домкратовидными замедлителями. Система предназначена для использования на сортировочных горках, на путях железнодорожной станции и т.д.
Известно устройство для дистанционного контроля и управления станционным тормозным упором для закрепления состава, содержащее цепь управления электропривода, шарнирно соединенного с рычажным механизмом стационарного тормозного упора, и модуль контроля и управления, выходом соединенный со светофором и посредством канала связи с напольным контроллером. На внутренней стороне рельса размещены на заданных расстояниях друг от друга путевые датчики для подсчета количества колесных пар подвижного состава, два из которых закреплены перед колодкой тормозного упора, а третий - за колодкой. Выходы датчиков соединены с входами модуля контроля и управления, соответствующий выход которого подключен к цепи управления электропривода. Входы/выходы напольного контроллера подключены к пульту управления дежурного по станции, блок индикации и монитор которого выполнены с возможностью отображения состояния датчиков. Дополнительно устройство может включать видеокамеру, соединенную с соответствующим входом модуля контроля и управления (RU 2399534 C1, B61L 5/00, B61L 7/00, опуб. 20.09.2010 г.).
Известное устройство позволяет снизить эксплуатационные расходы за счет сокращения времени закрепления-раскрепления состава и высвобождения эксплуатационного персонала от участия в процессе закрепления-раскрепления состава.
Недостатком данного устройства является наличие аппаратуры дистанционного и местного управления закрепления/раскрепления составов, что увеличивает эксплуатационные расходы на содержание устройства, а также увеличивает время, необходимое для выполнения технологических операций закрепления/раскрепления составов поездов.
гр
Наиболее близким аналогом является система для закрепления составов на путях железнодорожной станции, содержащая устройства закрепления, выполненные в виде домкратовидных точечных замедлителей и установленные на каждом пути станционного парка группами из не менее семи устройств закрепления на заданном расстоянии друг от друга, путевые датчики фиксации прохода осей подвижного состава, закрепленные на рельсе каждого пути станционного парка в начале и в конце первой группы устройств закрепления, последовательно соединенные блок контроля состояния путевых датчиков и контроллер, выходом соединенный через центральный процессор системы электрической централизации с соответствующим входом аппаратно-программного устройства автоматизированного рабочего места дежурного по станции, при этом выход каждого путевого датчика фиксации прохода осей подвижного состава подключен к соответствующему входу блока контроля состояния путевых датчиков, причем количество N групп устройств закрепления, устанавливаемых на участке пути, рассчитывают по математической формуле (RU 2618656 C1, B61L 3/00, опуб. 05.05.2017 г.).
Известное устройство позволяет дистанционно контролировать работу устройств закрепления и своевременно определять нарушения в их работе, что повышает безопасность и производительность процесса закрепления составов на путях железнодорожной станции.
Недостатком данной системы является отсутствие возможности реализации разгона вагонов/состава, отсутствие возможности дистанционно управлять режимами (торможение, разгон, пропуск, закрепление) замедлителя, а также риск повреждения колеса (наклепа реборды) и ограниченные возможности гидравлической системы с домкратовидными замедлителями.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание автоматизированной пневматической системы регулирования скорости вагонов/состава домкратовидными замедлителями на путях железнодорожной станции.
Технический результат заключается:
- в поддержании оптимально заданной скорости роспуска вагонов, минимально допустимой скорости соударения вагона с другими вагонами на участке формирования железнодорожных составов,
- в слежении за каждым движущимся вагоном, с определением расстояния между вагонами,
- в торможении и разгоне вагонов/составов,
- в компенсации влияния случайных событий таких, как ветер, температура,
- в закреплении вагонов/состава на участке формирования,
- в контролировании заполнения путей,
- в определении весовой категории вагона,
- в диагностировании всей системы, включая прогноз выхода из строя отдельного домкратовидного замедлителя.
Технический результат достигается тем, что система регулирования скорости вагонов/состава домкратовидными замедлителями включает по крайней мере одну пару пневматических домкратовидных замедлителей, выполненных с возможностью установки на пути пропуска с внутренней стороны колеи, соединенных через информационную шину с по меньшей мере одним шлюзовым микроконтроллером, по меньшей мере один блок управления, по меньшей мере два датчика положения штока домкратовидного замедлителя, по меньшей мере два пневматических клапана, при этом блок управления соединен своими входами/выходами с по меньшей мере одним шлюзовым микроконтроллером, с по меньшей мере двумя пневматическими датчиками положения штока домкратовидных замедлителей и по меньшей мере двумя пневматическими клапанами, причем каждый домкратовидный замедлитель соединен пневматическим каналом или каналами с по меньшей мере двумя пневматическими клапанами, соединенными с пневматической линией питания.
Домкратовидный замедлитель содержит направляющий цилиндр с воздушной полостью С, выполненный с возможностью закрепления к рельсу, внешний шток с воздушной полостью А и размещенный в направляющем цилиндре, внутренний шток с пневматическими каналами соединяющий канал подачи сжатого воздуха с полостями А и С, и поршень разделяющий полости А и В.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется на фиг. 1-3.
На фиг. 1 - схема размещения домкратовидных замедлителей на путях железнодорожной станции или сортировочной горки,
на фиг. 2 - структурная схема системы регулирования скорости вагонов/состава домкратовидными замедлителями,
на фиг. 3 - циклограмма работы домкратовидных замедлителей в разных режимах.
Система содержит по крайней мере одну пару пневматических домкратовидных замедлителей 1, установленные на каждом рельсе 2 роспуска с внутренней стороны колеи, группами объединенные через информационную шину 3 шлюзовыми микроконтроллерами 4 (фиг. 1).
Количество пневматических домкратовидных замедлителей 1 определяется на стадии проектирования и зависит от перерабатываемого количества вагонов в сутки, геометрии профиля горки, ветровой нагрузки.
Данная система может использоваться как автономно, так и в составе централизованной системы, расположенной в здании горочного поста или железнодорожной станции.
Каждая пара пневматических домкратовидных замедлителей 1 содержит по крайней мере по одному блоку управления 5 с возможностью обмена со шлюзовыми микроконтроллерами 4 информацией, двумя датчиками (ДП1, ДП2) 6 положения штока домкратовидных замедлителей 1, двумя пневматическими клапанами (K1, K2) 7 для управления домкратовидными замедлителями 1 (фиг. 2).
Пневматический домкратовидный замедлитель 1 в зависимости от команды шлюзового контроллера 4 может работать в четырех режимах:
- пропуск вагона (без торможения),
- торможение вагона,
- разгон вагона,
- удерживание вагона.
Датчики (ДП1, ДП2) 6 положения штока домкратовидного замедлителя 1 выполнены с возможностью передачи в блок управления 5 информации о текущем положении штока домкратовидного замедлителя 1, для контроля скорости и текущей координаты колесной пары вагона.
Пневматический домкратовидный замедлитель 1 содержит направляющий цилиндр 8 с воздушной полостью С, жестко закрепленный к рельсу 2, внешний шток 9 с воздушной полостью А и размещенный в направляющем цилиндре 8, внутренний шток 10 с пневматическими каналами, соединяющими канал подачи сжатого воздуха с полостями А и С, поршень 11, разделяющий полости А и В, с обратным клапаном 12.
Датчики (ДП1, ДП2) 6 положения штока 9, пневматические клапаны (K1, K2) 7, блок управления 5 соединены между собой электрическими линиями питания и передачи информации G, J и Н.
Пневматические домкратовидные замедлители 1 и пневматические клапаны (K1, K2) 7 соединены между собой пневматическими каналами/линиями D, Е и F.
При отсутствии управляющих сигналов с блока управления 5 и наличии сжатого воздуха (не менее 6 Атм) в каналах/линиях D или Е, полости А и С находятся под давлением через клапан K1. В таком состоянии домкратовидный замедлитель 1 готов к работе.
При наезде гребня колесной пары на внешний шток 9 домкратовидного замедлителя 1 и выключенных клапанах (К1, К2) 7, внешний шток 9 вытесняет воздух из полостей А и С в общую линию питания D-E-F, а при сходе колесной пары с внешнего штока 9 домкратовидного замедлителя 1, внешний шток 9 за счет давления в сети возвращается в исходное состояние со скоростью схода колеса. Усилие, действующее на гребень, эквивалентно давлению питания и при наезде кинетическая энергия колесной пары незначительно падает, а при прохождении восполняется за счет этого же усилия, действующего в попутном направлении. Таким образом обеспечивается беспрепятственное прохождение колесной пары или прохождение без потери кинетической энергии вагона (фиг. 3 «пропуск»).
При наезде гребня колесной пары на внешний шток 9 домкратовидного замедлителя 1 и включенном клапане К1, выключенном клапане К2, шток 9 домкратовидного замедлителя 1 сжимает воздух в полостях А и С до допустимого максимального давления, стабилизирует его, сбрасывая излишки воздуха в линию питания D-E-F до тех пор, пока шток 9 домкратовидного замедлителя 1 не замкнет нижний датчик (ДП1) 6 положения штока. По команде от нижнего датчика положения (ДП1) 6 блок управления 5 снимает сигнал с клапана К1 пока шток 9 находится в зоне работы нижнего датчика положения (ДП1) 6. Клапан К1 возвращается под действием пружины в выключенное состояние, соединяя полости А и С с линией питания D-E-F. Поскольку объемы полостей А и С минимальны, давление в полостях домкратовидного замедлителя 1 быстро выравнивается с давлением питания и после выключения нижнего датчика положения (ДП1) 6, на клапан К1 возобновляется подача электрического сигнала с блока управления 5. В полостях А и С за счет наличия давления происходит выдвижение штока 9. При выдвижении штока 9, объем полостей А и С увеличивается давление в этих полостях снижается ниже уровня давления питания. Таким образом обеспечивается торможение колесной пары или прохождение вагона с потерей кинетической энергии (фиг. 3 «торможение»). Максимальное допустимое давление - давление эквивалентно развиваемому усилию, которое не превышает 2500 кгс на реборду колеса.
При наезде гребня колесной пары на шток 9 домкратовидного замедлителя 1 и включенных клапанах (К1 и K2) 7, шток 9 домкратовидного замедлителя 1 вытесняет сжатый воздух из полостей А и С в атмосферу. При достижении штока 9 нижнего датчика положения (ДП1) 6, клапана (К1 и К2) 7 отключаются, сжатый воздух из линии питания D-E-F поступает в полости А и С домкратовидного замедлителя 1. Таким образом обеспечивается разгон колесной пары (рис. 3 «разгон»).
При наезде гребня колесной пары на внешний шток 9 домкратовидного замедлителя 1 и включенном клапане К1, выключенном клапане К2, шток 9 домкратовидного замедлителя 1 сжимает воздух в полостях А и С до допустимого максимального давления, стабилизирует его, сбрасывая излишки воздуха в линию питания D-E-F и создавая максимально допустимое усилие для удержания колесной пары, до тех пор, пока сигнал с клапана К1 не снимет блок управления 5 по команде от горочного поста или железнодорожной станции. Таким образом обеспечивается удержание колесной пары (фиг. 3 «удержание»).
Система регулирования скорости вагонов/состава домкратовидными замедлителями обеспечивает:
- Возможность реализации разгона вагона, в отличие от других типов замедлителей. Ни один из существующих замедлителей не выполняет данную функцию.
- Риск повреждения колеса (наклепа реборды), ниже по сравнению с аналогичными гидравлическими домкратовидными замедлителями. Данный эффект достигается за счет плавного увеличения давления в домкратовидном замедлителе и соответственно усилия действующего на реборду колеса.
- Повышение производительности роспуска горки за счет непрерывного контроля скорости на всем участке пути, поддержания ее в оптимально максимальном значении, ее плавном изменении на всем протяжении участка пути (по сравнению с балочными ВЗ).
- Меньший уровень шума по сравнению с балочными ВЗ. Нет источника шума, таких как трения тормозной балки о колесо и сброса сжатого воздуха в огромных объемах.
- Экономия сжатого воздуха. При торможении и пропуске колесных пар отсутствует потребление сжатого воздуха. Весь воздух возвращается обратно в питающую магистраль при работе на этих режимах.
- Унификация. Одним устройством заменяются скоростемеры, датчики счета осей, заградительные устройства, устройство закрепления, датчики заполнения путей.
- Надежность. Наличие утечек сжатого воздуха не влияет на работоспособность домкратовидного замедлителя, увеличивается только потребление сжатого воздуха на величину утечки. В гидравлических домкратовидных замедлителях теряется работоспособность.