ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА МНОГОСЕКЦИОННОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
BRAKING SYSTEM OF RAILWAY MULTISECTION VEHICLE

Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам, в частности к их системам управления тормозами, и касается приведения в действие тормозов многосекционных локомотивов и многосекционного самоходного специального подвижного состава при саморасцепе секций.
Известна тормозная система многосекционного железнодорожного тягового средства, содержащая магистрали тормозных цилиндров и питательные магистрали секций, сообщенные между собой соединительными рукавами, воздухораспределители, соединенные с тормозными цилиндрами, которая для повышения надежности работы при саморасцепе секций снабжена установленным между питательной магистралью секции и соединительным рукавом запорным устройством, состоящим из размещенных в корпусе подпружиненной перегородки с клапаном, разделяющей этот корпус на полости, одна из которых сообщена с питательной магистралью, а другая - с атмосферой и подпружиненным обратным клапаном, при этом клапанами ограничена полость, сообщенная с соединительным рукавом питательной магистрали / 1 /.
Недостатком известной тормозной системы является снижение общего уровня надежности из-за наличия разнотипного дополнительного оборудования и зависимости работы устройства, обеспечивающего торможение при саморасцепе секций железнодорожного тягового средства, от состояния питательной магистрали. Кроме того, имеется высокая вероятность замерзания клапанов и подвижных перегородок в составе запорного и блокирующего устройств из-за использования сжатого воздуха непосредственно из питательной магистрали, особенно на многосекционных локомотивах, в которых не предусмотрена установка устройств осушки воздуха.
Известен автоматический тормоз локомотива, содержащий источник питания сжатым воздухом, соединенный с тормозной магистралью через кран машиниста, кран вспомогательного тормоза локомотива, соединенный импульсной магистралью с воздухораспределителем, подключенным к магистрали тормозных цилиндров, обратный клапан и питательный резервуар, запорный клапан, редуктор, пневматический клапан отпуска, переключательный клапан, дополнительный резервуар, причем тормозные цилиндры подключены к выходу переключательного клапана, один из входов которого соединен с магистралью тормозных цилиндров, а другой - с выходом редуктора и с входом пневматического клапана отпуска, вход редуктора соединен с выходом запорного клапана, вход которого соединен с дополнительным резервуаром, подключенным через обратный клапан к питательной магистрали, а входы управления запорного клапана и пневматического клапана отпуска соединены с тормозной магистралью / 2 /.
Недостатками известного автоматического тормоза является снижение общего уровня надежности тормозной системы из-за наличия двух различных типов пневматических клапанов - запорного и клапана отпуска, необходимость применения редуктора, понижающего давление воздуха из дополнительного резервуара к тормозным цилиндрам, невозможность отпуска тормоза после торможения при саморасцепе секций без восстановления величины зарядного давления в тормозной магистрали, что не может быть выполнено в случае механических повреждений межсекционных соединений, установленных в тормозной магистрали.
Известно устройство автоматического торможения секций локомотива при их саморасцепе или одиночном разъединении питательной магистрали, принятое за прототип, содержащее питательную магистраль и магистрали тормозных цилиндров, сообщенные соединительными рукавами, запорно-перепускной клапан, установленный в питательной магистрали секции, сообщенный воздуховодом, содержащим клапан максимального давления и разобщительный кран с запорным клапаном, установленным в магистрали тормозных цилиндров секции / 3 /.
Недостатком известного устройства является снижение общего уровня надежности тормозной системы из-за невозможности обеспечения тормозами ведомых секций с помощью крана вспомогательного тормоза из ведущей секции при отсутствии обрывов в магистралях, невозможности отпуска тормоза ведомых секций с помощью крана вспомогательного тормоза при заторможенном автоматическом тормозе состава, расположения плунжеров и пружин устройства непосредственно в каналах питательной магистрали и магистрали тормозных цилиндров, что приведет к образованию и сбору влаги в полостях, образующих перепускные отверстия, а в зимний период к примерзанию плунжеров к сопрягаемым поверхностям и неработоспособности заявленного устройства.
Другим недостатком является зависимость работы устройства от состояния питательной магистрали, что также снижает уровень надежности тормозной системы.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы тормозной системы многосекционного железнодорожного транспортного средства при саморасцепе секций с применением автоматического независимого торможения каждой секции, исключая самопроизвольный отпуск тормозов. При этом работа тормозной системы не зависит от состояния питательной магистрали, исключается образование ледяных пробок в магистрали тормозных цилиндров, имеется возможность отпуска тормоза после торможения при саморасцепе секций без восстановления величины зарядного давления в тормозной магистрали в случае механических повреждений межсекционных соединений и необходимости транспортировки локомотива для проведения ремонта в деповских условиях.
При отсутствии обрывов в магистралях, в результате саморасцепа секций, работа тормозной системы не ограничивается, в т.ч. из ведущей секции обеспечивается управление торможением и отпуском тормозов ведомых секций с помощью крана вспомогательного тормоза и возможность отпуска тормозов ведомых секций при заторможенном автоматическом тормозе состава.
Указанный технический результат достигается тем, что в тормозной системе многосекционного железнодорожного транспортного средства, содержащей в каждой секции кран машиниста, магистраль питательную, тормозную магистраль и магистраль тормозных цилиндров, сообщенные между собой на каждой секции соединительными рукавами, кран вспомогательного тормоза, соединенный импульсной магистралью с воздухораспределителем и подключенный к магистрали тормозных цилиндров, магистраль тормозных цилиндров каждой секции перед соединительными рукавами снабжена запорными клапанами, подключенными трубопроводами управления к тормозной магистрали, а кран вспомогательного тормоза соединен с отдельным питательным резервуаром, сообщенным через обратный клапан с питательной магистралью, причем объем отдельного питательного резервуара определяется из соотношения
тц
1
2
в
1
мтц
1
2
3
V≥[m·F·h·(p+p)+m·V·p+V·p]/10·(p+pa),
где V - объем отдельного питательного резервуара, л;
m - количество тормозных цилиндров в тормозной системе секции;
тц
2
F - площадь поршня тормозного цилиндра, см;
h - наибольший рабочий ход штока тормозного цилиндра, см;
1
p - наибольшее давление в тормозном цилиндре, обеспечиваемое воздухораспределителем, МПа;
2
p - наименьшее рабочее давление в питательной магистрали, МПа;
a
p- атмосферное давление, МПа;
в
V - объем вредного пространства тормозного цилиндра, л;
мтц
V - объем магистрали тормозных цилиндров секции, л.
Принципиальная схема изобретения показана на чертеже тормозной системы одной из секций многосекционного железнодорожного транспортного средства (например, многосекционного локомотива), представляя единое целое с его общей тормозной системой.
Тормозная система секции (например, ведущей) содержит кран 1 машиниста, подключенный к питательной магистрали 2 и к тормозной магистрали 3. Кран 4 вспомогательного тормоза соединен с отдельным питательным резервуаром 5, сообщенным через обратный клапан 6 с питательной магистралью 2, и соединен импульсной магистралью 7 с воздухораспределителем 8, подключенным к тормозной магистрали 3 и запасному резервуару 9. Магистраль 10 тормозных цилиндров 11 соединена с краном 4 вспомогательного тормоза, тормозными цилиндрами 11 и с входами запорных клапанов 12, подключенных трубопроводами управления 13 к тормозной магистрали 3 и установленных перед соединительными рукавами 14, соединяющих питательную магистраль 2, тормозную магистраль 3, магистраль 10 тормозных цилиндров 11 с соответствующими магистралями между секциями (на чертеже не показаны). Запорный клапан 12 имеет общеизвестную конструкцию, содержащую поршень 15, пружину 16, клапан 17. Возможны другие варианты исполнения запорного клапана 12. К питательной магистрали 2 подключен источник сжатого воздуха 18. Объем отдельного питательного резервуара 5 определен из соотношения
тц
1
2
в
1
мтц
1
2
3
V≥[m·F·h·(p+p)+m·V·p+V·p]/10·(p+pa),
где V - объем отдельного питательного резервуара, л;
m - количество тормозных цилиндров в тормозной системе секции;
тц
2
F - площадь поршня тормозного цилиндра, см;
h - наибольший рабочий ход штока тормозного цилиндра, см;
1
p - наибольшее давление в тормозном цилиндре, обеспечиваемое воздухораспределителем, МПа;
2
p - наименьшее рабочее давление в питательной магистрали, МПа;
а
p - атмосферное давление, МПа;
в
V - объем вредного пространства тормозного цилиндра, л;
мтц
V- объем магистрали тормозных цилиндров секции, л.
Тормозные системы остальных ведомых секций многосекционного железнодорожного транспортного средства аналогичны вышеприведенной.
Тормозная система многосекционного железнодорожного транспортного средства работает следующим образом.
От источника сжатого воздуха 18 посредством питательной магистрали 2 через обратный клапан 6 происходит питание отдельного питательного резервуара 5, а через кран 1 машиниста в поездном или зарядном положении последнего происходит питание тормозной магистрали 3, от которой через воздухораспределитель 8 происходит зарядка запасного резервуара 9. Одновременно воздух из тормозной магистрали 3 поступает через трубопровод управления 13 в полость А над поршнем 15 каждого запорного клапана 12. При заданном уровне давления воздуха (например, 0,25 МПа), устанавливаемом подбором усилия пружины 16, поршень 15 перемещает клапан 17 и сжимает пружину 16, полости Б и В сообщаются, при этом через соединительные рукава 14 сообщаются магистрали 10 тормозных цилиндров 11 других секций многосекционного железнодорожного транспортного средства и образуют единую магистраль, по которой из ведущей секции с помощью крана 4 вспомогательного тормоза производится торможение и отпуск тормозов ведомых секций, включая и отпуск тормозов ведомых секций при заторможенном автоматическом тормозе состава.
При саморасцепе одной или нескольких секций многосекционного железнодорожного транспортного средства происходит разрыв соединительных рукавов 14, соединяющих соответствующие магистрали секций с падением давления воздуха в них до нуля. После снижения давления воздуха в полости А запорного клапана 12 каждой секции ниже заданного уровня под воздействием пружины 16 клапан 17 разобщает полости Б и В, изолируя магистрали 10 тормозных цилиндров 11 секций от сообщения с атмосферой через разорванные соединительные рукава 14. После срабатывания воздухораспределителя 8 каждой секции на торможение и подачи по импульсной магистрали 7 воздушного тормозного импульса из запасного резервуара 9 на кран 4 вспомогательного тормоза питание тормозных цилиндров 11 происходит от отдельного питательного резервуара 5, посредством крана 4 вспомогательного тормоза, повторяющего воздушный тормозной импульс от воздухораспределителя 8. Обратный клапан 6 исключает разрядку отдельного питательного резервуара 5 в атмосферу через разъединенную при саморасцепе секций питательную магистраль 2.
тц
1
2
в
1
мтц
1
2
3
Для получения наибольшей величины давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах 11, равной наибольшей величине давления воздушного тормозного импульса от воздухораспределителя 8 при торможении при саморасцепе, минимальный объем отдельного питательного резервуара 5 устанавливается не менее суммы объемов рабочих полостей тормозных цилиндров 11 при наибольших рабочих ходах их штоков, объема магистрали 10 тормозных цилиндров 11 и определяется из соотношения V≥[m·F·h·(p+p)+m·V·p+V·p]/10·(p+pa), где V - объем отдельного питательного резервуара, л;
m - количество тормозных цилиндров в тормозной системе секции;
тц
2
F - площадь поршня тормозного цилиндра, см;
h - наибольший рабочий ход штока тормозного цилиндра, см;
1
p - наибольшее давление в тормозном цилиндре, обеспечиваемое воздухораспределителем, МПа;
2
p - наименьшее рабочее давление в питательной магистрали, МПа;
a
p- атмосферное давление, МПа;
в
V - объем вредного пространства тормозного цилиндра, л;
мтц
V- объем магистрали тормозных цилиндров секции, л.
При этом для повышения надежности и безопасности в эксплуатации, связанных в данном случае с необходимым получением наибольшей величины давления в тормозных цилиндрах, равного наибольшей величине давления воздушного тормозного импульса от воздухораспределителя 8 при торможении при саморасцепе, соотношение устанавливает обратно пропорциональную зависимость объема отдельного питательного резервуара 5 от величины наименьшего допускаемого в эксплуатации рабочего давления в питательной магистрали 2.
В случае механических повреждений межсекционных соединений, включая соединительные рукава 14, требующих транспортировки секций многосекционного железнодорожного транспортного средства для проведения ремонта в деповских условиях, и невозможности при этом отпуска тормозов при помощи воздухораспределителя 8 восстановлением величины зарядного давления в тормозной магистрали 3 отпуск тормозов производится краном 4 вспомогательного тормоза.
Таким образом, предлагаемый тормоз многосекционного железнодорожного транспортного средства обеспечивает автоматическое независимое торможение каждой секции многосекционного железнодорожного транспортного средства при их саморасцепе, исключая при этом самопроизвольный отпуск тормозов секций, что повышает безопасную эксплуатацию железнодорожного транспорта.
Источники информации
1. SU, авт. свид. №610700, кл. B60T 15/60, опубл. 15.06.78.
2. SU, авт. свид. №1054151, кл. B60T 15/60, опубл. 15.11.83.
3. RU, патент №2129500, кл. B60T 15/60, опубл. 27.04.99.