УСТРОЙСТВО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РЕЖИМОВ ТОРМОЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к области торможения железнодорожных транспортных средств [B60T15/00, B60T17/00, B60T13/00].
Из уровня техники известна Распределенная система для управления торможением однолокомотивным поездом повышенной длины [RU2388630, опубл. 10.05.2010], содержащая установленные на локомотиве пульт управления машиниста, соединенный с управляющим вычислительным контроллером, к которому подключены радиомодем, блок спутниковой навигации, блок памяти, датчик скорости и пройденного пути и управляющие клапаны, соединенные с краном машиниста, который соединен с тормозной магистралью и датчиками давления, выходы которых подключены к управляющему вычислительному контроллеру, отличающаяся тем, что в нее введены съемные блоки торможения, каждый из которых состоит из управляющего контроллера с подключенными к нему радиомодемом, датчиками давления и управляющими клапанами, связанными с тройником для подключения к тормозной магистрали, блоки торможения установлены на вагонах и подключены к тормозной магистрали, при этом в блок памяти записаны расчетные данные о параметрах временных последовательностей включения и отключения съемных блоков торможения, с привязкой к режимам движения поезда и параметрам пути по маршруту.
Недостатками аналога являются
высокая сложность системы из-за наличия радиомодема и блока спутниковой навигации, что ведет к дополнительным сложностям при изготовлении и эксплуатации аналога;
низкая безопасность из-за того, что при возникновении ошибок в блоках памяти возможно возникновение нештатных опасных ситуаций, связанных с преждевременным или запоздалым торможением;
высокий износ колесных пар железнодорожного вагона из-за того, что контракцией аналога не предусмотрена возможность менять уровень давления, подаваемый в тормозные цилиндры в зависимости от загрузки железнодорожного вагона, также не предусмотрена возможность индикации уровня подаваемого давления.
Также из уровня техники известна Система управления тормозами поездов повышенного веса и длины [RU2385247, опубл. 27.03.2010], состоящая из локомотивного и вагонного полукомплектов оборудования, размещенных соответственно в кабине локомотива и на свободной автосцепке хвостового вагона поезда, включающие в себя антенно-фидерные устройства, фильтр, блок индикации, радиомодем, источник питания, пневмоблок, ЭВМ, при этом радиомодемы предназначены для передачи служебной информации команд по радиоканалу в режиме помехоустойчивого кодирования, отличающаяся тем, что в кабине локомотива установлен регулятор локомотивного торможения, определяющий режим управления тормозами по изменениям давления воздуха в тормозном оборудовании локомотива, при этом регулятор локомотивного торможения посредством кабелей соединен соответственно с пультом, радиомодемом и блоком сопряжения сигналов с системой автоматического управления тормозами.
Недостатками аналога являются
высокая сложность системы из-за наличия радиомодема, ЭВМ и антенно-фидерного устройства, что ведет к дополнительным сложностям при изготовлении и эксплуатации аналога;
низкая безопасность из-за того, что при возникновении ошибок в регуляторе локомотивного торможения возможно возникновение нештатных опасных ситуаций, связанных с преждевременным или запоздалым торможением.
Наиболее близким по технической сущности является Устройство управления тормозной магистралью поезда [RU2311309, опубл. 27.11.2007], содержащее закрепленные на последнем вагоне поезда блоки контроля и управления параметрами давления воздуха в тормозной магистрали и блок приемопередачи контрольной и управляющей информации по радиоканалу на/с локомотива, при этом к блоку контроля и управления параметрами тормозной магистрали выходом подключены датчики давления, при этом вход первого подключен через соединительный рукав последнего вагона к тормозной магистрали поезда до электромагнитного клапана, являющегося исполнительным механизмом блока управления, вход второго подсоединен к расширительному резервуару с дроссельным отверстием, установленным после электромагнитного клапана, отличающееся тем, что дополнительно содержит электромагнитный клапан, сообщающийся с атмосферой в открытом состоянии, используемый в соответствии с требуемым режимом торможения, при этом указанный клапан подсоединен непосредственно к расширительному резервуару.
Основной технической проблемой прототипа является высокий износ колесных пар в процессе передислокации железнодорожных вагонов от производителя к заказчику из-за наличия повышенного давления на тормозные цилиндры блока тормозного оборудования, которое существенно повышает износ колесных пар.
Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом заявленной полезной модели является понижение износа колесных пар.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство переключения режимов торможения железнодорожного состава, характеризующееся тем, что в блоке тормозного оборудования железнодорожного вагона расположен трехходовой кран, на котором расположен датчик положения, выполненный с возможностью передачи информационного сигнала о положении запорного механизма, трехходовой кран  входными патрубками соединен с главной частью блока тормозного оборудования, при этом в одном из входных патрубков встроен делитель давления, а выходным патрубком соединен с тормозными цилиндрами через реле давления и тормозную камеру.
В частности, трехходовой кран выполнен с возможностью подачи полного давления в тормозные цилиндры через входной патрубок, в котором не встроен делитель давления.
В частности, трехходовой кран выполнен с возможностью подачи ограниченного давления в тормозные цилиндры через входной патрубок, в котором встроен делитель давления.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показаны общая схема тормозной системы железнодорожного вагона.
На фиг. 2 показано устройство переключения режимов торможения железнодорожного состава
На фигурах обозначено
1 – тормозная магистраль; 2 – устройство управления; 3 – ускоритель экстренного торможения; 4 – фильтр; 5 – магистральная часть; 6 – главная часть; 7 – клапан стабилизирующий; 8 – клапан ограничительный; 9 – блокировочное клапанное устройство; 10 – запасной резервуар; 11 – золотниковая камера; 12 – рабочая камера; 13 – ограничитель дополнительной разрядки; 14 – камера дополнительной разрядки; 15 – переключатель; 16 – переключательный клапан;  17– редуктор-ограничитель; 18 – тормозная камера; 19 – реле давления; 20 – тормозные цилиндры; 21 – питательная магистраль; 22 – электропневматический тормоз; 23 – датчик положения; 24 - трехходовой кран; 25 - делитель давления; 26 – устройство визуализации; 27 – кран разобщительный шаровой; 28 – питательный резервуар.
Осуществление полезной модели
Устройство переключения режимов торможения железнодорожного состава включает в себя тормозную магистраль 1, на отводе к блоку тормозного оборудования которой расположен кран разобщительный. Тормозная магистраль 1 одним каналом магистрали соединена с ускорителем экстренного торможения 3, а другими каналами магистрали - через фильтр 4 с:
магистральной частью 5, в которой располагается магистральная камера, магистральная диафрагма, плунжер и толкатель (на фигуре не показаны);
главной частью 6;
клапаном стабилизирующим 7;
клапаном ограничительным 8;
блокировочным клапанным устройством 9;
ускорителем экстренного торможения 3.
В главной части 6 располагается обратный клапан, который соединен каналом магистрали с запасным резервуаром 10.
Магистральная часть 5 соединена каналами магистрали с
золотниковой камерой 11;
через клапан, стабилизирующий 7, главную часть 6 и клапан ограничительный 8 с рабочей камерой 12;
с ограничителем дополнительной разрядки 13, который состоит из двух клапанов: один клапан располагается в канал главной части 6, а другой - на дополнительную разрядку, и сообщен с камерой дополнительной разрядки 14, которая связана с атмосферой.
Главная часть 6 имеет две связи с переключателем 15, который соединен
с ускорителем экстренного торможения 3;
с трехходовым краном 24 с делителем давления 25, которые через переключательный клапан 16 и редуктор – ограничитель 17 соединены с тормозной камерой 18 и управляющими полостями реле давления 19 образующими релейную схему; ограничителем дополнительной разрядки 13, через резервуар и калиброванный канал.
Реле давления 19 соединены с тормозными цилиндрами 20. Переключатель 15 имеет два выхода в атмосферу. Электропневматический тормоз 22 соединен с блокировочным клапанным устройством 9 и переключательным клапаном 16.
Также устройство переключения режимов торможения железнодорожного состава включает в себя питательную магистраль 21, на которой последовательно монтированы фильтр 4 и кран разобщительной шаровой 27. Кран разобщительной шаровой 27 соединен со вторым краном разобщительной шаровой 27, который соединен с элементом магистрали с отводами на ускоритель экстренного торможения 3, магистральную часть 5, клапан ограничительный 8 (показано на фиг. 1). Также краны разобщительной шаровой 27 соединены с участком магистрали, в одной оконечной части которой располагается питательный резервуар 28, а в другой части - реле давления 19 и электропневматический тормоз 22. При этом питательный резервуар 28 соединен с реле давления 19 и электропневматическим тормозом 22. При этом электропневматический тормоз 22 также соединен с реле давления 19.
Трехходовой кран 24 представляет собой Т-образную систему патрубков с запорным механизмом. Входные патрубки трехходового крана 24 соединены с главной частью 6, выходной патрубок через переключательный клапан 16 и редуктор-ограничитель 17 соединен с тормозной камерой 18. При этом в одном из входных патрубков располагается делитель давления 25.
Трехходовой кран 24 выполнен с возможностью механической регулировки потока сжатого воздуха, проходящего через патрубки в двух режимах: «Штатный» и «Транспортировочный» при помощи запорного механизма.
Трехходовой кран 24 соединен с электронным устройством управления 2 через датчик положения 23. Датчик положения 23 выполнен с возможностью подачи электрических сигналов на устройство управления 2 о текущем режиме трехходового крана 24. Датчик положения 23 может быть установлен на штоке трехходового крана 24, так, чтобы не мешать его открытию/закрытию. В свою очередь, устройство управления 2 выполнено с возможностью отслеживания положения трехходового крана 24, а именно определения в каком из двух режимах он находится.
Трехходовые краны 24 монтированы в тормозную систему на каждом вагоне грузового состава, и через устройства управления 2 соединены с устройством визуализации 26. В варианте реализации устройство визуализации 26 располагается в локомотиве состава. Устройство визуализации 26 выполнено с возможностью индикации установленных режимов трехходовых кранов 24 на всех вагонах железнодорожного состава.
Необходимость размещения трехходовых кранов 24 на каждом вагоне обосновывается тем, что реализация выбора режимов «Штатный» либо «Транспортировочный» реализуется на каждом вагоне грузового железнодорожного состава отдельно.
Устройство функционирует следующим образом.
В случае, когда запорный механизм трехходового крана 24 находится в первом положении, реализуется режим «Штатный», в таком случае, при торможении, на тормозные цилиндры 20 через переключатель 15 по первому патрубку подают полное давление. Далее в ходе работы функциональных элементов блока тормозного оборудования - давление в тормозной магистрали 1 понижается, давление в золотниковой камере 11 уменьшается, давление в тормозной камере 18 и далее в тормозных цилиндрах 20 увеличиваются.
В случае, когда трехходовой кран 24 находится во втором положении, реализуется режим «Транспортировочный»,  на тормозные цилиндры 20 через переключатель 15 подают пониженное давление через делитель давления 25, далее реализуется работа функциональных элементов тормозной системы вагона аналогичная режиму «Штатный», при этом, давление в тормозной камере 18 и далее в тормозных цилиндрах 20 будет увеличиваться на меньшее значение.
Переключение режимов «Штатный» и «Транспортировочный», реализуется механическим путем, при помощи обслуживающего персонала железнодорожного состава. При этом информация о выбранном режиме крана трехходового крана 24 передается датчиком положения 23 крана с каждого вагона на устройство управления 2 и далее на устройство визуализации 26, на котором отображается режимы трехходовых кранов 24 всех вагонов железнодорожного состава.
Технический результат полезной модели понижение износа колесных пар достигается за счет того, что главная часть 6 блока тормозного оборудования вагона имеет две связи с переключателем 15, который соединен с трехходовым краном 24 с делителем давления 25, которые через переключательный клапан 16 и редуктор-ограничитель 17 соединены с тормозной камерой 18 и управляющими полостями реле давления 19 образующими релейную схему. Реле давления 19 соединены с тормозными цилиндрами 20. В случае, когда запорный механизм трехходового крана 24 находится в первом положении, реализуется режим «Штатный», в таком случае, на тормозные цилиндры 20 через переключатель 15 по первому патрубку подают полное давление. В случае, когда трехходовой кран 24 находится во втором положении, реализуется режим «Транспортировочный», на тормозные цилиндры 20 через переключатель 15 подают пониженное давление через делитель давления 25. При этом информация о выбранном режиме крана трехходового крана 24 передается датчиком положения 23 крана с каждого вагона на устройство управления 2 и далее на устройство визуализации 26, на котором отображается режимы трехходовых кранов 24 всех вагонов железнодорожного состава. Таким образом, осуществляется постоянный контроль режимов торможения каждого вагона железнодорожного состава. При этом благодаря возможности подавать пониженные значения давления на тормозные цилиндры 20 блока тормозного оборудования в «Транспортировочном» режиме, существенно уменьшается механическое воздействие на колесные пары, что понижает их износ.
Рассмотрим пример достижения технического результата.
Пусть имеется один незагруженный вагон платформа, который необходимо передислоцировать от производителя к заказчику. Данный вагон прицепляют к попутно следующему железнодорожному составу. Далее трёхходовой кран 24 незагруженного вагона платформы переключают в режим «Транспортировочный». В таком режиме максимальное давление в тормозных цилиндрах уменьшается с 0,40-0,43 Мпа до 0,24±0,2 Мпа. Благодаря пониженному давлению в тормозных цилиндрах существенно уменьшается механическое воздействие на колесные пары незагруженного вагона, что существенно снижает их износ.
Заявленное устройство изготавливается на предприятии и является единым изделием, состоящем из трёхходового крана с делителем давления, датчика положения 23, электрического устройства управления 2 и устройства визуализации 26, объединенных конструктивными связями, а именно механического монтажа - трёхходового крана 24  и делителя давления 25 в канал магистрали, датчика положения 23 крана в трехходовой кран 24; электрического соединения - трёхходового крана 24 с устройством управления 2 с устройством визуализации 26. Все операции по реализации конструктивных связей реализуются на предприятии по сборке (модернизации) тормозного оборудования железнодорожного состава.
Заявитель в 2021 году изготовил промышленный и коммерческий образец заявленного устройства.