ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО АВТОСТОПА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО ИЛИ ПУТЕВОГО СРЕДСТВА
ELECTROPNEUMATIC DRIVE OF ROLLING STOCK AUTOMATIC BRAKING GEAR

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, может быть использовано на тяговом подвижном составе и путевых машинах, оборудованных комплексом локомотивных устройств безопасности, и предназначено для подачи предупредительных сигналов и для разрядки тормозной магистрали экстренным темпом без участия машиниста в случае потери им бдительности по наблюдению за запрещающими сигналами.
4
Известно электропневматическое устройство автостопа железнодорожного транспортного средства, содержащее управляющую часть со звуковым сигнализатором и исполнительную часть, имеющую электромагнитные вентили, основной и дополнительный резервуары времени, срывной поршень, распределитель, сообщенный с питательной магистралью, резервуаром времени, атмосферой, клапанами наполнения тормозных цилиндров и отключения питательной магистрали, а также промежуточный орган, сообщенный трубопроводом с управляющей частью, а каналами - с резервуаром времени и электромагнитным вентилем, который соединен с автоматической локомотивной сигнализацией и с устройством периодической проверки бдительности [Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1158418 от 14.12.83, МПК B60T 13/68, опубл. 30.05.1985, Бюл. №20]. Устройство отличается надежностью в работе.
Тем не менее, такое выполнение устройства, учитывающее разветвленную схему взаимодействия элементов пневмоавтоматики, значительно усложняет его конструкцию, а следовательно, снижает надежность работы.
Известно электропневматическое устройство автостопа железнодорожного транспортного средства с комплексом локомотивных устройств безопасности, содержащее срывной орган со срывным поршнем, клапаном, каналами пневматической связи с тормозной магистралью тормоза железнодорожного транспортного средства, на одном из которых установлен разобщительный орган, с возбудительным атмосферным клапаном, задатчик времени выдержки на автостопное торможение, контактную группу, подсоединенную к комплексу локомотивных устройств безопасности, а также содержащее электропневматический вентиль, связанный с задатчиком времени выдержки на автостопное торможение, ключ с контактной группой, звуковой сигнализатор, при этом задатчик времени выдержки на автостопное торможение выполнен в виде электронного блока с заложенной в нем программой, составленной на основе алгоритма срабатывания звукового сигнализатора согласно установленным техническим требованиям на автостопное торможение, и электрически связанного с электропневматическим вентилем, с контактной группой ключа, с комплексом локомотивных устройств безопасности и со звуковым сигнализатором [Описание полезной модели к патенту РФ №50949 от 12.08.2005, МПК B60T 13/68, опубл. 27.01.2006]. Устройство исключает возможность невызова экстренного торможения и проезда запрещающего сигнала железнодорожным транспортным средством в рабочем положении. Также упрощается его конструкция.
Недостатком данного устройства является использование для питания исполнительных механизмов воздуха из тормозной магистрали. Если учесть, что тормозная магистраль периодически разряжается и давление в ней может меняться в достаточно широких пределах, то это, безусловно, требует от электропневматического устройства автостопа высокой точности изготовления, использования особо чувствительных датчиков, и даже в этом случае возможны ситуации, когда устройство может не сработать на экстренное торможение. В дополнение к этому в устройстве отсутствует возможность резервного срабатывания при отказе пневмоавтоматики.
Аналогичным для одной из выполняемых функций вышеописанному устройству является электропневматический клапан автостопа, выполненный в виде пневматического повторителя и средства, выполняющего функцию выдержки времени между моментом получения сигнала от устройства безопасности локомотива, отмечаемого предупредительным сигналом путем прерывания цепи питания электромагнитного вентиля устройства подачи предупредительного сигнала, и моментом срабатывания срывного клапана повторителя на экстренное торможение, причем при экстренном торможении с использованием указанного электромагнитного вентиля для выполнения функции создания указанного временного промежутка после начала подачи предупредительного сигнала использован микроконтроллер, позволяющий задавать необходимую величину этого интервала, кроме того, устройство подачи предупредительного сигнала управляется также указанным микроконтроллером за счет открытия соответствующего электромагнитного вентиля, связанного с устройством подачи предупредительного сигнала и питательной магистралью, а управление пневматическим повторителем осуществляется двумя различными электромагнитными вентилями, управляемыми микроконтроллером, при этом один из вентилей может перекрываться краном и в режиме постоянной подачи напряжения не работает, а другой приводится в действие после подачи соответствующего электрического напряжения для исполнения функция несанкционированного отключения клапана разрядкой управляющей камеры повторителя [Описание изобретения к патенту РФ №2326012 от 24.11.2006, МПК B60T 15/36, B60T 13/68, B60T 7/12, опубл. 10.06.2008]. Особенностью устройства являются наличие у него, помимо функции автостопа, дополнительной функции - ступенчатого служебного (принудительного) торможения. Также благодаря электроавтоматике снизились габариты и вес устройства.
В части использования для питания исполнительных механизмов известного устройства воздуха из тормозной магистрали ему присущи те же недостатки, что и предыдущему техническому решению. Кроме этого, следует учитывать сложность и разветвленность электрической схемы управления клапана и, как следствие, недостаточно высокую степень надежности, когда большие расходные характеристики повторителя зависят от нестабильного давления в управляющей полости повторителя, размеры которой сопоставимы с размерами сбрасывающего срывного клапана. Самым простым примером неадекватной реакции пневмоавтоматики на колебания давления могут служить, например, сезонные и дневные перепады температуры в тормозной магистрали, воздухом которой она питается.
Задача, решаемая изобретением, и достигаемый технический результат заключаются в создании очередного электропневматического устройства автостопа железнодорожного транспортного или путевого средства, отличающегося простотой в исполнении и обслуживании, ремонтопригодного, простого в управлении, а также в повышении надежности его работы и улучшении условий труда обслуживающего персонала.
Для решения поставленной задачи и достижения заявленного технического результата электропневматическое устройство автостопа железнодорожного транспортного или путевого средства содержит блок управления с выключателем машиниста и звуковым сигнализатором и связанный с блоком управления через канал информационного обмена блок исполнительный, при этом блок исполнительный включает установленные в едином корпусе в технологической последовательности разобщительный кран тормозной магистрали, дроссель, установленный параллельно ему срывной клапан и последовательно-переключательный орган, связанный с электропневматическим вентилем взаимодействия с локомотивным устройством безопасности и собственными электропневматическими вентилями включения и выключения, выполненными с возможностью соединения с питающей магистралью через разобщительный кран и дистанционно электрически связанными с выключателем машиниста и через электронную плату блока исполнительного и канал информационного обмена - с локомотивным устройством безопасности.
Кроме этого:
- переключательный орган и выполненные со сдвоенным механическим приводом включения-отключения разобщительные краны тормозной и питающей магистралей снабжены датчиками состояния, а на участке между электропневматическим вентилем взаимодействия с локомотивным устройством безопасности и переключательным органом расположен датчик давления, выполненные с возможностью электрической связи через электронную плату блока исполнительного и канал информационного обмена с локомотивным устройством безопасности и блоком управления;
- блок исполнительный снабжен резервным электропневматическим вентилем, установленным на участке между срывным клапаном и переключательным органом и выполненным с возможностью электрической связи с локомотивным устройством безопасности;
- звуковой сигнализатор выполнен электрическим, связан с электронной платой блока управления и снабжен микрофоном, также связанным с указанной электронной платой;
- блок управления размещен в кабине машиниста, а блок исполнительный расположен в машинном отделении локомотива;
- выключатель машиниста связан с электронной платой блока управления и выполнен с возможностью электрической связи с системой управления локомотивом.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где:
- на фиг.1 показана функциональная схема электропневматического устройства автостопа железнодорожного транспортного или путевого средства;
- на фиг.2 показана схема пневматическая принципиальная исполнительного блока в положении отсутствия электрического питания;
- на фиг.3 - та же самая схема в положении поездного режима и проверки бдительности машиниста;
- на фиг.4 - та же самая схема в положении экстренного торможения в результате потери бдительности машинистом;
- на фиг.5 - та же самая схема в положении экстренного торможения через резервный электропневматический вентиль.
Электропневматическое устройство автостопа железнодорожного транспортного или путевого средства содержит размещенный в кабине машиниста (условно не показан) блок управления (БУ) 1 с выключателем (Вык. ЭПК) 2 машиниста и звуковым сигнализатором (Св) 3 и связанный с блоком управления 1 через канал информационного обмена 4 блок исполнительный (БИ) 5, включающий установленные в едином корпусе (та же поз.5) в технологической последовательности разобщительный кран (Кр) 6 тормозной магистрали (ТМ) 7, дроссель 8, установленный параллельно ему срывной клапан (СК) 9 и установленный последовательно-переключательный орган (ПО) 10, связанный с электропневматическим вентилем (ЭПВН ЭПК) 11 взаимодействия с локомотивным устройством безопасности 12 и собственными электропневматическими вентилями включения (ЭПВН вкл.) 13 и выключения (ЭПВН выкл.) 14, выполненными с возможностью соединения с питающей магистралью (ПМ) 15 через разобщительный кран (Кр) 16 и дистанционно электрически связанными с выключателем 2 машиниста и через электронную плату 17 блока исполнительного 5 и канал 4 информационного обмена - с локомотивным устройством безопасности 12. Переключательный орган 10 и выполненные со сдвоенным механическим приводом включения-отключения 18 разобщительные краны 6 и 16 тормозной 7 и питающей 15 магистралей снабжены датчиками состояния (ДХ - датчики Холла) 19, 20 и 21, а на участке между электропневматическим вентилем 11 взаимодействия с локомотивным устройством безопасности 12 и переключательным органом 10 расположен датчик давления (ДД) 22, выполненные с возможностью электрической связи через электронную плату 17 блока исполнительного 5 и канал информационного обмена 4 с локомотивным устройством безопасности 12 и блоком управления 1.
Блок исполнительный 5 снабжен резервным электропневматическим вентилем (РЭВ) 23, установленным на участке между срывным клапаном 9 и переключательным органом 10 и выполненным с возможностью электрической связи с локомотивным устройством безопасности 12.
Звуковой сигнализатор 3 выполнен электрическим, например в виде электронного свистка, связан с электронной платой 24 блока управления 1 и снабжен микрофоном (Мк) 25, также связанным с электронной платой 24.
Блок управления 1 размещен в кабине машиниста, а блок исполнительный 5 расположен в машинном отделении локомотива (условно не показано).
Выключатель 2 машиниста связан с электронной платой 24 блока управления 1 и выполнен с возможностью электрической связи с системой управления локомотивом 26.
Проанализируем более подробно признаки изобретений.
Особенностью электропневматического устройства автостопа является то, что оно функционально разделено на два характерных блока - блок управления 1 и блок исполнительный 5. Блок управления 1 имеет всего лишь один элемент с механическим приводом - выключатель 2 машиниста, все остальные элементы, включая звуковой сигнализатор 3 и контролирующий его работу микрофон 25, являются электрическими устройствами. Вся механическая работа выполняется блоком исполнительным 5. Благодаря разделению устройства на два характерных блока 1 и 5 появилась возможность упростить его механическую часть, повысив тем самым ее надежность, а сами блоки разнести на приемлемое удаление друг от друга - «бесшумный» блок управления 1 размещают в кабине машиниста, а «шумный» блок исполнительный 5 - в машинном отделении локомотива. В результате исключения специфических шумов от работы пневматического оборудования серьезно улучшились условия труда локомотивной бригады.
Для повышения надежности на участке между срывным клапаном 9 и электропневматическим вентилем 11 электропневматическое устройство автостопа оснащено переключательным органом 10 с собственными электропневматическими вентилями включения 13 и выключения 14, соединенными не с тормозной 7, а непосредственно с питающей 15 магистралью сжатого воздуха через собственный разобщительный кран 16, что обеспечило более качественное исполнение управляющих команд от выключателя 2 машиниста и локомотивного устройства безопасности 12.
При размещении двух разобщительных кранов 6 и 16 в одном корпусе 5 появилась возможность сдвоить их и организовать механический привод включения-отключения 18 от одной рукоятки 27. Это исключает возможность при включении-отключении кранов 6 и 16 случайно разобщить их действие. В итоге локомотивное устройство безопасности 12 оперирует лишь двумя сигналами «да» («включено») и «нет» («выключено»), поступающими от датчиков состояния 19, 20 и 21 и датчика давления 22. Информация с них оперативно отслеживается на мониторе (условно не показан) в кабине машиниста.
Управление вентилями включения 13 и выключения 14 переключательного органа 10 осуществляется машинистом через выключатель 2. Устройство безопасности 12 (что отражено в его названии) отслеживает безопасность движения поезда или путевой машины, получая непрерывную информацию от светофоров на пути их следования через специальную систему напольных индукторов. Оно функционально не зависит ни от каких управляющих систем локомотива. В случае неадекватной реакции машиниста на предупреждающие сигналы путевого оборудования или ее отсутствия в течение определенного времени при проверке бдительности машиниста устройство безопасности 12 подает команду на электропневматический вентиль 11 или, в случае попытки его отключения машинистом, в том числе, в технологически неустановленном порядке, на резервный электропневматический вентиль 23 для полной остановки поезда.
Наличие в электропневматическом клапане автостопа резервного электропневматического вентиля 23, имеющего прямую связь со срывным клапаном 9 и управляемого непосредственно и исключительно локомотивным устройством безопасности 12, дополнительно увеличивает надежность электропневматического устройства автостопа. Резервный вентиль 23 срабатывает в чрезвычайных ситуациях, когда предшествующие системы по ряду причин не выполнили свои функции или были предприняты попытки помешать их выполнению.
Наличие датчиков состояния 19, 20 и 21 и датчика давления 22 обеспечивает локомотивному устройству безопасности 12 возможность осуществления оперативного контроля текущего состояния систем и механизмов электропневматического устройства автостопа. Оперативный контроль осуществляется независимо от плановых проверок работоспособности и ресурса работы упомянутых устройств. Таким образом обеспечивается максимальная надежность их работы. В случае если какой-либо из органов или механизмов блока исполнительного 5 начинает хуже выполнять свою функцию или преждевременно выходит из строя, то информация об этом высвечивается на мониторе в кабине машиниста и отражается в бортовом журнале локомотива, поэтому всегда существует возможность оперативно произвести адресный внеплановый ремонт с минимальными затратами. Отпадает необходимость снятия блока исполнительного 5 и производить его полный осмотр с разборкой - достаточно вскрыть корпус в нужном месте и устранить неисправность, например заменить резиновую манжету и т.д. Это существенно упрощает ремонтное обслуживание блока исполнительного 5 и дополнительно увеличивает надежность устройства.
В результате специализации блоков электропневматического устройства автостопа на «чистые» функции управления 1 и исполнения 5 существенно упростилась их конструкция, а следовательно, повысилась надежность, упростились возможности обслуживания и управления ими локомотивным устройством безопасности 12. Кроме этого, за счет существенного снижения шумовой нагрузки в кабине машиниста улучшились условия труда поездной бригады и обслуживающего персонала.
Выполнение звукового сигнализатора 3 электрическим в отличие от «традиционных» пневмоакустических сигнализаторов позволяет избавиться от сложной пневматической схемы, заменив ее на компактную электрическую, а дополнение сигнализатора 3 микрофоном 25 позволяет получить доступную и качественную обратную связь для оперативного контроля его функционирования.
В остальном в конструкции электропневматического устройства автостопа использованы типовые технические решения, которые проявляют свои положительные качества исключительно для заявленной совокупности существенных признаков.
Функциональные возможности и использование электропневматического устройства автостопа железнодорожного транспортного или путевого средства рассмотрим на следующих примерах.
Пример 1. Соответствует состоянию устройства в положении отсутствия электрического питания (исходное состояние).
В данном состоянии локомотив стоит и не работает, блок исполнительный 5 электропневматического устройства автостопа обесточен. Разобщительные краны 6 и 16 тормозной 7 и питающей 15 магистралей могут быть как перекрыты, так и открыты. Срывной клапан 9 перекрыт, переключательный орган 10 открыт на проход воздуха, электропневматический вентиль 11 взаимодействия с локомотивным устройством безопасности 12 сообщается с атмосферой, электропневматические вентили включения 13 и выключения 14 переключательного органа 10 сообщаются с атмосферой. Резервный электропневматический вентиль 23 закрыт.
Пример 2. Соответствует состоянию устройства в положении поездного режима и проверки бдительности машиниста.
В данном состоянии локомотив работает, блок исполнительный 5 электропневматического устройства автостопа подключен к питающему напряжению и находится в состоянии готовности. При этом разобщительные краны тормозной 7 и питающей 15 магистралей открыты. Срывной клапан 9 перекрыт, переключательный орган 10 открыт на проход воздуха, электропневматический вентиль 11 взаимодействия с локомотивным устройством безопасности 12 перекрыт, электропневматический вентиль включения 13 соединяет управляющую полость переключательного органа 10 с питающей магистралью 15. Электропневматический вентиль выключения 14 переключательного органа 10 сообщается с атмосферой. Резервный электропневматический вентиль 23 закрыт.
Локомотивное устройство безопасности через канал 4 информационного обмена получает оперативную информацию с датчиков состояния 19, 20 и 21 и датчика давления 22.
В случае, например, переезда некодированных участков дороги машинист имеет возможность отключить электропневматический вентиль 11 взаимодействия с локомотивным устройством безопасности 12, для этого машинист поворачивает выключатель 2 в соответствующее положение. При этом снимается напряжение с электропневматического вентиля включения 13, он срабатывает на соединение с атмосферой и подается напряжение на электропневматический вентиль выключения 14 переключательного органа 10, который перекрывает управляющую магистраль соединения срывного клапана 9 с электропневматическим вентилем 11. В бортовом журнале локомотива делается соответствующая запись. При возврате в обычный режим следования машинист поворачивает выключатель 2 в нужное положение и поезд продолжает дальнейшее движение.
При проверке бдительности машиниста локомотивное устройство безопасности 12 подает сигнал на звуковой сигнализатор 3, микрофон 25 фиксирует наличие сигнала (свистка) и передает информацию об этом устройству безопасности 12. В течение установленного времени машинист отключает звуковой сигнал, и локомотивное устройство безопасности 12 получает информацию о работоспособности систем локомотива в обычном (штатном, безопасном) режиме.
Пример 3. Соответствует состоянию устройства в положении экстренного торможения в результате потери бдительности машинистом.
В случае потери бдительности машинист по ряду причин не отключает звуковой сигнал в течение установленного промежутка времени и локомотивное устройство безопасности 12 включает электропневматический вентиль 11 на сообщение с атмосферой. Происходит разрядка тормозной магистрали 7 в экстренном режиме. Поезд останавливается. В бортовом журнале локомотива делается соответствующая запись.
Пример 4. Соответствует состоянию устройства в положении экстренного торможения через резервный электропневматический вентиль 23.
Этот режим является чрезвычайным и применяется, например, в случае выхода из строя электропневматического вентиля 11 взаимодействия с локомотивным устройством безопасности 12. Электропневматический вентиль включения 13 соединяет управляющую полость переключательного органа 10 с атмосферой, происходит разрыв связи срывного клапана 9 с электропневматическим вентилем 11. В этом случае резервный электропневматический вентиль 23 включается на соединение управляющей полости срывного клапана 9 на сообщение с атмосферой. Происходит разрядка тормозной магистрали в экстренном режиме. Поезд останавливается. В бортовом журнале локомотива также делается соответствующая запись.
Таким образом, в результате использования изобретения создано очередное электропневматическое устройства автостопа железнодорожного транспортного или путевого средства, отличающееся простотой в исполнении и обслуживании, ремонтопригодное, простое в управлении и надежное в работе. Также улучшились условия труда обслуживающего персонала.