АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР РЕЖИМОВ ТОРМОЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
AUTOMATIC BRAKING CONTROLLER OF RAILWAY VEHICLE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается устройств автоматического регулирования режимов торможения транспортного средства.
Известен автоматический регулятор режимов торможения транспортного средства [1], содержащий демпферную часть, в которой установлены подпружиненный демпферный поршень, на штоке которого закреплен сухарь, реле давления, в корпусе которого размешены рычаг, установленный с зазором относительно сухаря демпферной части, подпружиненные силовой и разобщительный поршни, хвостовиками шарнирно соединенные с упомянутым рычагом, и клапан, установленный между полостями реле давления, связанными с тормозным цилиндром и воздухораспределителем.
Недостатком представленного в качестве аналога автоматического регулятора режимов торможения транспортного средства является: невозможность использования для транспортных средств различной грузоподъемности, износ уплотнительных колец поршней демпферной части и реле давления в результате трения с корпусами, что снижает надежность и долговечность его работы, невысокая точность и скорость срабатывания.
В качестве прототипа был выбран автоматический регулятор давления воздуха в тормозном цилиндре [2], состоящий из управляющей части, содержащей корпус, демпферный поршень с дроссельным отверстием, на штоке которого закреплен сухарь и стакан, соединенный с вилкой, между которыми установлена пружина, передающая усилие на стакан через стержень, соединенный со штоком демпферного поршня, и воздушного реле давления, в корпусе которого установлены силовой и разобщительный поршни, хвостовики которых шарнирно соединены с рычагом, поворачивающимся вокруг ребра сухаря, а лепестковый клапан питания, установленный между полостями воздушного реле давления, сообщенного с тормозным цилиндром, опирается на пружину с одной стороны и контактирует с подпружиненным разобщительным поршнем и седлом с другой стороны.
Недостатком представленного прототипа, как и в первом случае, является: отсутствие возможности установки на транспортные средства различной грузоподъемности, невысокая эксплуатационная надежность, обусловленная трением и износом, невысокая точность и скорость срабатывания.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является: максимальная универсальность в использовании на транспортных средствах любой грузоподъемности, повышение надежности и долговечности работы, увеличение скорости и точности срабатывания.
Поставленная задача решается за счет того, что введена вновь система самодиагностики, демпферная часть состоит из датчика загрузки вагона и микроконтроллера, который выполняет математическое усреднение, реле давления состоит из датчиков давления, блока сравнения, исполнительной части.
Сущность изобретения иллюстрируется: фиг.1 - функциональная блок-схема автоматического регулятора режимов торможения; фиг.2 - датчик загрузки вагона; фиг.3 - датчик перемещения; фиг.4 - исполнительная часть; фиг.5 - исполнительная часть, вид сверху; фиг.6 - разрез по осям пневмоуправляемых клапанов и датчиков давления; фиг.7 - разрез по осям электромагнитных клапанов; фиг.8 - общий вид автоматического регулятора режимов торможения.
Датчик загрузки вагона 1, датчик входного давления 2 и датчик давления в тормозном цилиндре 3 подключены к блоку сравнения 4 через общую шину, выход блока сравнения 4 подключен к входу исполнительной части 5, система самодиагностики 6 через сигнальную шину подключена к блоку сравнения 4, а вход подключен к выходу исполнительной части 5. К общей шине и системе самодиагностики возможно подключение внешнего устройства 7. Шток 8 датчика загрузки вагона 1 соединен через вал-шестерню 9 с постоянным магнитом 10, воздействующим на магниторезистивный датчик 11 и датчик Холла 12. Исполнительная часть 5 содержит: электромагнитный клапан отсечки 13, соединенный по управляющему каналу отсечки 14 с пневмоуправляемым клапаном отсечки 15; электромагнитный клапан сброса 16, соединенный по управляющему каналу сброса 17 с пневмоуправляемым клапаном сброса 18; канал воздухораспределителя (ВР) 19, разъединенный с каналом тормозного цилиндра (ТЦ) 20 пневмоуправляемым клапаном отсечки 15; канал сброса 21, разъединенный с каналом тормозного цилиндра (ТЦ) 20 пневмоуправляемым клапаном сброса 18; подводящий канал 22, соединяющий канал ВР 19 с электромагнитными клапанами отсечки 13 и сброса 16. Автоматический регулятор режимов торможения железнодорожного транспортного средства включается в пневматическую систему автотормозного оборудования вагона между воздухораспределителем и тормозным цилиндром.
Устройство работает следующим образом. Датчик перемещения, находящийся в датчике загрузки вагона 1, постоянно преобразует информацию о положении вагона в электрический сигнал, этот сигнал обрабатывается микроконтроллером и демпфируется математическим усреднением за определенный период времени, тем самым, сглаживая все кратковременные колебания вагона. Обработанная информация поступает на общую шину по запросу блока сравнения 4. Таким образом, датчик загрузки вагона преобразует линейное перемещение вагона по вертикали в цифровой сигнал, поступающий на общую шину, и один из вариантов выполнения, где в качестве датчика перемещения используется магниторезистивный элемент, приведен на фиг.2 и фиг.3. Приведенный вариант датчика загрузки вагона 1 работает следующим образом. Шток 8, отслеживая перемещения вагона, через вал-шестерню 9 вращает постоянный магнит 10. Изменения направления и напряженности магнитного поля регистрируются магниторезистивным датчиком 11 с двумя мостами и датчиком Холла 12, сигналы с которых поступают в микроконтроллер и там обрабатываются. По одному магниторезистивному мосту возможно однозначное определение угла поворота не более чем на 90°. При использовании двух мостов, повернутых относительно друг друга на 45°, возможный угол поворота возрастает до 180°. Датчик Холла 12 позволяет увеличить однозначное определение угла до угла менее 360°. Увеличение диапазона угла поворота позволяет пропорционально увеличить разрешающую способность датчика перемещения. Блок сравнения 4 через общую шину постоянно опрашивает датчик входного давления 2 и получает от него информацию о режиме торможения или отпуске. В зависимости от данных датчика загрузки вагона 1, датчика входного давления 2 блок сравнения 4 обрабатывает полученную информацию, учитывая в расчетах режим работы, загруженность, тип вагона, и вырабатывает управляющие сигналы, подаваемые на электропневматические клапаны исполнительной части 5, контролируя давление в тормозном цилиндре с помощью датчика давления в тормозном цилиндре 3. В исходном состоянии исполнительная часть 5 имеет: обесточенный электромагнитный клапан отсечки 13, перекрывающий подачу давления из подводящего канала 22 в управляющий канал отсечки 14 и открывающий пневмоуправляемый клапан отсечки 15; обесточенный электромагнитный клапан сброса 16, открывающий подачу давления из подводящего канала 22 в управляющий канал сброса 17 и закрывающий пневмоуправляемый клапан сброса 18. Таким образом давление из канала ВР 19 через открытый пневмоуправляемый клапан 15 поступает в канал ТЦ 20. В режиме торможения при достижении расчетного давления в тормозном цилиндре подается сигнал управления на электромагнитный клапан отсечки 13, открывающий подачу давления в управляющий канал отсечки 14 и закрывающий пневмоуправляемый клапан отсечки 15. Таким образом подача давления из канала ВР 19 через пневмоуправляемый клапан 15 в канал ТЦ 20 прекращается. В режиме отпуска тормозов подается управляющий сигнал на электромагнитный клапан отсечки 13, закрывающий пневмоуправляемый клапан отсечки 15, и на электромагнитный клапан сброса 16, закрывающий подачу давления в управляющий канал сброса 17 и открывающий пневмоуправляемый клапан сброса 18. Таким образом давление из канала ТЦ 20 через пневмоуправляемый клапан сброса 18 по каналу сброса 21 отводится в атмосферу. Система самодиагностики 6 получает и анализирует данные из блока сравнения 4 о его работе, выставленных управляющих сигналах и срабатывании исполнительных устройств 5, ведет журнал отказов и ошибок. В аварийной ситуации система самодиагностики 6 отключает исполнительную часть, переводя ее в исходное состояние. Для контроля параметров, поиска неисправностей, считывания информации об отказах и ошибках к данной системе возможно подключение внешнего устройства 7 через общую шину или систему самодиагностики 6.
Таким образом, за счет внесения изменений через общую шину в исходные данные, используемые при расчетах давления на тормозных цилиндрах и находящихся в области энегронезависимой памяти микроконтроллера, в автоматическом регуляторе режимов торможения железнодорожного транспортного средства решается задача максимальной универсальности в использовании на транспортных средствах любой грузоподъемности. За счет исключения из конструкции демпферной части демпферного поршня, исключения механических перемещений из реле давления и введения схемы самодиагностики решается задача повышения надежности и долговечности работы, а использование электронных датчиков давления, электропневматических клапанов и микроконтроллерного управления решает задачу увеличения скорости и точности срабатывания.
Литература
1. Авторское свидетельство - Регистрационный номер заявки №3252689/27-11, 1981.02.26, номер публикации №958183, индекс МПК - В60Т 8/18.
2. Патент - Регистрационный номер заявки №2002109763/11, номер публикации №2222444, индекс МПК - В60Т 8/18.