УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ГРУЗОВОГО ПОЕЗДА И РАБОТЫ ЕГО ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМЫ

Заявленное решение относится к области технических средств инфраструктуры железнодорожного транспорта, предназначенных для проведения ходовых (тормозных и динамико-тормозных) испытаний железнодорожного грузового подвижного состава и является средством измерения, позволяющим регистрировать динамические параметры движения поезда и работы его тормозной системы непосредственно на подвижном составе.
Известно устройство контроля параметров тормозной системы поезда, в том числе и грузового, содержащее датчик давления тормозной магистрали, датчик давления тормозного цилиндра, датчик пути и скорости и датчик температуры окружающей среды (патент РФ №102336, МПК: В60Т 17/22, опубл. 27.02.2011 г.) - прототип.
Недостатком известного решения является:
- отсутствие контроля параметров тормозной системы по всей длине поезда, контроль производится только в голове поезда, так как устройство устанавливается только на локомотиве;
- отсутствие возможности регистрации динамических показателей, таких как продольная сила или продольное ускорение;
- отсутствие возможности регистрации давления в запасном резервуаре.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение надежности и достоверности поездных тормозных испытаний.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство контроля параметров движения грузового поезда и работы его тормозной системы, содержащее датчик давления тормозной магистрали, датчик давления тормозного цилиндра, модуль регистрации и интерфейсный модуль, выполнено с возможностью определения давления сжатого воздуха в тормозной системе и показателей динамических процессов поезда при его движении, для чего содержит датчик давления запасного резервуара, модуль измерения динамических процессов и. модуль синхронизации, причем вход интерфейсного модуля связан с выходами датчиков давления, модуля регистрации, модуля измерения динамических процессов и модуля синхронизации, входы которых связаны с выходом интерфейсного модуля.
Устройство, характеризующееся тем, что показателями динамических процессов являются продольно-динамические силы на автосцепке или продольные ускорения на раме вагона. При определении продольно-динамических сил на автосцепке в качестве модуля измерения продольно-динамических процессов используется тензодатчик, подключаемый к автосцепке, оборудованной тензометрической схемой измерения сил. При определении продольных ускорений в качестве модуля измерения продольно-динамических процессов используется акселерометр, установленный на раме вагона.
Устройство, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью автономной работы, для чего снабжено автономным источником питания.
Заявляемое устройство выполнено с возможностью продольно-динамических сил или продольных ускорений может быть расположено на любых вагонах в любом сечении поезда.
Заявляемое устройство, конкретизировано на фиг. 1 и 2, где на фиг 1 представлена его блок-схема при определении продольно-динамической силы на автосцепке, на фиг. 2 представлена блок схема устройства при определении продольных ускорений на раме вагона.
Устройство контроля параметров движения грузового поезда и работы его тормозной системы содержит датчик давления тормозной магистрали 1 и датчик давления тормозного цилиндра 2 и датчик давления запасного резервуара 3, первичные преобразователи датчиков давления связаны с соответствующими элементами тормозной системы, а выходы каждого из них связаны с входом интерфейсного модуля 4. Вход интерфейсного модуля 4 связан также с выходом модуля измерения динамических процессов 5, выходом модуля синхронизации 6 и модуля регистрации 7. Для обеспечения возможности управления модулями устройства и датчиками тормозной системы, выход интерфейсного модуля 4 связан с входами датчиков 1, 2 и 3, а также с входами модуля измерения динамических процессов 5, модуля синхронизации 6 и модуля регистрации 7. В случае измерения продольно-динамических сил модуль измерения динамических процессов 5 связан с автосцепкой 8, оборудованной тензометрической схемой измерения сил. В случае измерения ускорений модуль измерения динамических процессов 5 (акселерометр), установленный на раме вагона, напрямую связан с интерфейсным модулем.
В соответствии с действующей нормативной базой («Правила технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава», утвержденные 6.05.2014 г.) одним из обязательных условий внедрения новой тормозной техники, разработки и уточнения правил эксплуатации тормозов, разработки технико-распорядительных документов владельца инфраструктуры и подвижного состава, а также контроля за соблюдением требований управления тормозами, на сети железных дорог является проведение опытных поездок первого, второго и третьего родов. Опытные поездки первого рода предназначены для испытаний новой и модернизированной тормозной техники, опытные поездки второго рода предназначены для учета местных условий по управлению тормозной системой, опытные поездки третьего рода осуществляются для контроля состояния тормозного оборудования на подвижном составе.
Заявляемое решение позволяет осуществлять в процессе проведения опытных поездок, контроль параметров движения грузового поезда и работы его тормозной системы, в число которых входят:
- давления сжатого воздуха в трех рабочих полостях тормозной системы вагона: в тормозной магистрали, тормозном цилиндре и запасном резервуаре;
- показатели динамических процессов в поезде при его движении;
- скорость движения поезда.
Принятое за прототип решение, позволяет измерять давление в следующих полостях тормозной системы - тормозной магистрали, в уравнительном резервуаре, в главном резервуаре и в тормозных цилиндрах, при этом контроль данных параметров может быть произведен только на локомотиве и без определения давления в запасном резервуаре и продольно-динамических сил на автосцепке или продольных ускорений на раме вагона. Процесс контроля параметров движения поезда, в том числе и грузового, и работы его тормозной системы только из локомотива и без учета продольно-динамических сил на автосцепке и давления в запасном резервуаре, приводит к низкой надежности и достоверности результатов, так как не позволяет оценить следующие параметры, влияющие на работу тормозной системы в целом:
- скорость тормозной волны;
- разницу давлений в тормозной магистрали в голове и в хвосте поезда, например, до и после торможения;
- давление в запасном резервуаре, например, в хвостовой части вагона;
- продольно-динамическая (квазистатическая) сила или ускорение и сечение поезда, в котором она была диагностирована.
Скорость тормозной волны определяет равномерность срабатывания тормозов по длине поезда, разница давления в тормозной магистрали в голове и в хвосте поезда характеризует «плотность» (наличие утечек сжатого воздуха) тормозной системы. Давление в запасном резервуаре, например, вагона в хвосте поезда позволяет определить обеспеченность сжатым воздухом при частом применении торможений, например, на затяжных уклонах. Продольная сила определяет устойчивость подвижного состава на пути, а ускорения определяют сохранность перевозимого груза и условия работы датчиков давления.
Заявляемое устройство позволяет контролировать пневматические и динамические процессы подвижного грузового состава, в том числе и параметры работы тормозного оборудования непосредственно на подвижном составе, в том числе и опытном, в нескольких сечениях поезда, как при стоянке, так и в процессе движения, так как может быть смонтировано на все типы грузовых вагонов с установкой, например, на лестницу, подножку составителя или корпус автосцепки. Установка возможна в любом сечении поезда и зависит от необходимых измерений и видов испытаний. Например, для оценки пневматических процессов в поезде таких как: глубина разрядки в тормозной магистрали, скорость тормозной волны, разница давления в тормозной магистрали в голове и хвосте поезда до и после торможения, время запуска и т.д. - это головной и хвостовой вагоны, в этом случае, для контроля и измерений достаточно два устройства. Для оценки продольно-динамических сил в поезде целесообразно установить, как минимум, еще один блок в сечении поезда, для оценки продольных ускорений достаточно их контроля в хвосте поезда.
При определении продольно-динамических сил на автосцепке, заявляемое устройство работает следующим образом. С автосцепки 8, оборудованной тензометрической схемой измерения сил, сигнал поступает на модуль измерения динамических процессов 5, который производит измерение и оцифровку усилия на автосцепке. Датчики давления 1, 2 и 3 производят замер и оцифровку избыточного давления, (что снижает потери сигнала и практически исключает помехи) и передают в цифровом виде в интерфейсный модуль 4. Модуль синхронизации 6 получает данные со спутников GPS-ГЛОНАСС (мировое время, скорость) для лучшего приема которого на корпусе устройства возможно размещение.GPS-ГЛОНАСС антенны. Интерфейсный модуль 4 определяет наличие элементов в информационной сети, получает цифровые данные с модуля 5, датчиков давления 1, 2, 3, модуля синхронизации 6 и формирует непрерывные синхронизированные каналы, также через интерфейсный модуль 4 производится управление остальными модулями и датчиками устройства. Модуль (блок) регистрации 7 осуществляет запись цифровых данных на карту памяти типа microSDcard. По окончанию передачи данных, к USB- выходу на корпусе устройства подключается ПК или внешний USB флеш-накопитель и происходит копирование данных с карты памяти модуля на внешнее устройство. При определении ускорения, работа устройства осуществляется аналогично, только модуль измерения динамических процессов 5 (акселерометр), установливается на раме вагона и напрямую связан с интерфейсным модулем.
После считывания данных тормозной системы производится ввод в устройство следующих параметров: составность грузового поезда, с указанием длины по осям автосцепок для каждого типа вагонов, имеющихся в поезде; места установки устройства; карта профиля участка поездки; модели и номера локомотивов. В процессе испытаний заявляемое устройство позволяет определить следующие параметры „ каждого торможения, например: время начала торможения, начальная скорость торможения, координата начала торможения, тип торможения, перепад давления в тормозной магистрали в голове и хвосте поезда до и после торможения, тормозной путь и т.д., которые сравниваются с требованиями нормативной и эксплуатационной документации.
Все датчики давления должны обеспечивать измерения в интервале температур от -30°С до +50°С, при вибрационных и динамических нагрузках, соответствующих грузовому вагону. Возможна автономная работа заявляемого устройства, так как оно снабжено, связанным с вольтметром постоянного тока, аккумулятором, предназначенным для работы в условиях повышенной вибрации и низких температур (на фигурах не показано). На корпусе устройства смонтирована ручка для его переноски и GPS-ГЛОНАСС антенна, выполнены разъемы для подключения датчиков давления, динамометрической автосцепки, разъем для зарядки аккумулятора, USB-выход для считывания информации, вольтметр и кнопка запуска (на фигуре не показаны).