СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗАМИ ГРУЗОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА
METHOD OF CONTROLLING FREIGHT TRAIN

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тормозным системам грузового железнодорожного состава.
Известен способ управления тормозами железнодорожного грузового состава, включающий подачу по проводам сигналов торможения на электропневматические тормоза вагонов состава [Галай Э.И., Галай Е.Э. Тормозные системы железнодорожного траспорта. Конструкция тормозного оборудования: учеб. пособие; Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. - Гомель: БелГУТ, 2010, С.199].
Недостатком такого способа являются:
- необходимость прокладки дополнительной электрической магистрали по всей длине поезда, что усложняет модернизацию существующей системы и затрудняет внедрение электропневматических тормозов на грузовых вагонах;
- общее увеличение стоимости тормозной системы, особенно ощутимое при массовом внедрении таких тормозов;
- электропневматические тормоза требуют обеспечения электрического питания исполнительных устройств и значительно усложняют и удорожают конструкцию тормоза.
Прототипом является способ управления тормозами железнодорожного грузового состава, включающий экстренное затормаживание головы состава, одновременную подачу из кабины машиниста команды экстренного торможения на исполнительные органы последнего вагона состава и получение отклика о выполнении этой команды [Пат. РФ 2384443, МПК В61Н, 13/00, 2010].
Недостатками прототипа являются:
- необходимость прокладки дополнительной электрической магистрали по всей длине поезда;
- ограниченные функциональные возможности, связанные с тем, что система, реализующая способ, по существу предназначена только для выполнения одной функции - экстренного торможения, что ухудшает эксплуатационные показатели, связанные с управлением;
- сложность конструкции устройств, реализующих способ, что удорожает конструкцию тормозной системы, повышает эксплуатационные расходы, а также снижает надежность;
- сложность в эксплуатации, обусловленная подготовкой к работе большого числа различных устройств перед рейсом.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение эксплуатационных характеристик тормозов, удобства управления ими, надежности и расширение функциональных возможностей.
Задача решается тем, что в способе управления тормозами грузового железнодорожного состава, включающем экстренное затормаживание головы состава, одновременную подачу из кабины машиниста команды экстренного торможения на исполнительные органы последнего вагона и получение отклика о выполнении этой команды, на последнем вагоне энергию сжатого воздуха тормозной магистрали преобразуют в электрическую, которую подают исполнительным органом по команде на электромагнитный клапан и снижают последним давление воздуха в тормозной магистрали.
Команду подают в виде электромагнитного излучения. Из кабины машиниста подают команду и на служебное торможение, по которой электромагнитным клапаном снижают давление воздуха в тормозной магистрали медленным темпом. Электромагнитный клапан используют в качестве датчика давления воздуха в тормозной магистрали последнего вагона. Отклик формируют посредством излучателя электромагнитного излучения, при этом электрическую энергию подают и на излучатель. Электромагнитное излучение отклика формируют в видимой части спектра. Формируют отклик посредством излучателя электромагнитного и видимого излучений. По появлению излучения судят о наличии воздуха, а по исчезновению излучения - об отсутствии воздуха в тормозной системе. Излучение формируют по сигналу с датчика давления при достижении сжатым воздухом значения давления, контролируемого в процессе эксплуатации тормозов, и блокирование этого излучения при давлении ниже этого значения. Излучение формируют и в качестве отклика и по сигналу датчика давления, при этом соответственно выполняют параметры излучения отличительными друг от друга.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Преобразование на последнем вагоне энергии сжатого воздуха тормозной магистрали в электрическую, подача ее исполнительным органом по команде на электромагнитный клапан и снижение последним давления воздуха в тормозной магистрали дают возможность упростить конструкцию тормозной системы поезда и повысить ее надежность. Кроме того, уменьшается время прихода тормозной волны к середине состава, что улучшает эксплуатационные характеристики тормозов.
Подача команды в виде электромагнитного излучения упрощает конструкцию тормозной системы и повышает эксплуатационные характеристики тормозов, поскольку позволяет отказаться от проходящих по всему составу проводов, которые требуют соединений между вагонами при формировании состава.
Подача команды из кабины машиниста на служебное торможение, по которой электромагнитным клапаном снижают давление воздуха в тормозной магистрали медленным темпом, повышает удобства в управлении тормозами и расширяет функциональные возможности.
Использование электромагнитного клапана в качестве датчика давления воздуха в тормозной магистрали последнего вагона расширяет функциональные возможности, поскольку позволяет обойтись без манометра, которым обычно проверяют давление в тормозной магистрали хвостового вагона при проверке тормозов поезда.
Формирование отклика посредством излучателя электромагнитного излучения, при котором электрическую энергию подают и на излучатель, повышает удобства в управлении тормозами, так как сокращает время между моментами подачи команды и отклика.
Формирование электромагнитного излучения отклика в видимой части спектра упрощает конструкцию тормозов и расширяет функциональные возможности, поскольку позволяет непосредственно без приборов наблюдать за откликом, в том числе, и лицам, задействованным в подготовке поезда к рейсу, например осмотрщикам.
Формирование отклика посредством излучателя электромагнитного и видимого излучений способствует повышению удобства в управлении тормозами, так как позволяет получать машинисту информацию непосредственно в кабине локомотива, и расширяет функциональные возможности, способствуя приему этой информации заинтересованным лицами, находящимися около поезда.
Суждение по появлению излучения о наличии воздуха, а по исчезновению излучения - об отсутствии воздуха в тормозной системе дает возможность контролировать поступление воздуха в тормозную систему хвостовой части поезда, также выход воздуха из этой системы. Все это повышает удобства в управлении и расширяет функциональные возможности.
Формирование излучения по сигналу с датчика давления при достижении сжатым воздухом значения давления, контролируемого в процессе эксплуатации тормозов, и блокирование этого излучения при давлении ниже этого значения позволяют проверять величину давления сжатого воздуха в тормозной магистрали последнего вагона непосредственно из кабины локомотива, что повышает удобства в эксплуатации и расширяет функциональные возможности.
Формирование излучения в качестве отклика и по сигналу датчика давления и выполнение при этом соответствующих параметров излучения отличительными друг от друга позволяют расширить функциональные возможности и повысить удобства в управлении тормозами. Благодаря этому проверка давления может осуществляться на нескольких этапах - начальном, когда сжатый воздух заполняет тормозную магистраль хвостовой части состава, конечном, когда давление в последнем вагоне должно быть не ниже определенной величины, а также промежуточном, когда при служебном торможении давление снижается на некоторую величину.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена задняя сторона грузового хвостового вагона.
На фиг.2 изображена схема электромагнитного клапана.
На фиг.3 изображена схема электромагнитного клапана с датчиком давления.
На фиг.4 изображена схема агрегата и вариант его подключения.
На фиг.5 изображен излучатель с источниками излучения нескольких цветов.
На хвостовом вагоне 1 размещен агрегат 2, пневматическая линия 3 которого соединена с рукавом 4 тормозной магистрали (ТМ) вагона, а электрическая - посредством провода 5 с излучателем 6, размещенным в зоне буфера 7 вагона. Агрегат имеет кинематически связанные между собой пневматический двигатель (турбину) 8 и генератор 9, электромагнитный клапан 10 с датчиком давления (пневматическим реле) 11, электрически соединенный через исполнительный орган 12 с генератором, а пневматически - по входу с линией 3 и с атмосферой по выходу. При этом исполнительный орган имеет возможность подачи на электромагнитный клапан при командах «экстренное торможение» и «служебное торможение» соответственно напряжений разной полярности.
Электромагнитный клапан содержит корпус 13 с входным 14 и выходным 15 патрубками, между которыми установлен запорный орган 16 с отверстием 17, закрытым заглушкой 18, неподвижно установленной вместе с магнитом 19 на пружине 20, консольно закрепленной на конце 21 двуплечего рычага, связывающем запорный орган с мембраной 22, другой конец 23 которого прижат к опоре 24. Запорный орган и магнит размещены в электромагнитном поле, создаваемом катушкой 25. Опора может быть выполнена в виде упругого элемента 26 с контактом 27, взаимодействующим с неподвижным контактом 28. Излучатель содержит излучающие элементы одного 29 и другого 30 цветов. Запорный орган имеет осевую намагниченность, противоположную магниту.
Способ реализуют следующим образом.
Пред отправкой грузового поезда в рейс на хвостовом вагоне 1 закрепляют с помощью универсального (или типового) крепления агрегат 2 и соединяют его посредством пневматической линии 3 с рукавом 4 тормозной системы вагона (фиг.1). Также с помощью универсального или типового крепления в зоне буфера 7 вагона размещают излучатель 6, один излучающий элемент 29 которого, например, желтого (Ж), а другой синего (С) цвета.
Для отпуска тормозов поезда подают в тормозную систему состава сжатый воздух, который через рукав 4 поступает в пневматическую линию 3 агрегата 2. При этом турбина 8 и генератор 9 начинают вращаться, в результате чего последний вырабатывает напряжение, которое поступает на элемент 29 излучателя и вызывает свечение желтого сигнального огня, информирующего машиниста (осмотрщиков) о том, что отпускная волна дошла до хвостового вагона, и происходит зарядка тормозов. Одновременно воздух поступает во входной патрубок 14 электромагнитного клапана 10 (фиг.2). Через некоторое время поезд может отправляться в рейс.
При получении исполнительным органом 12 команды экстренного торможения на катушку 25 поступает напряжение, при котором на ближнем к запорному органу 16 конце образуется северный (N) полюс. В результате этого запорный орган притягивается к катушке, поворачиваясь вместе с концом 23 двуплечего рычага на опоре 24, деформируя (изгибая) мембрану 22. Патрубок 15 открывается для выхода воздуха из линии 3 и, следовательно, из хвостовой части тормозной системы поезда, что приводит к одновременному торможению головных и хвостовых вагонов, способствует предотвращению сжатия состава и чрезмерных нагрузок на силовые элементы вагонов. Заметим, что поскольку воздух из тормозной системы выходит теперь через два отверстия (с головы и хвоста состава), то тормозная волна достигнет средних вагонов значительно быстрее, чем при обычном способе торможения.
Для выполнения служебного торможения из кабины локомотива подают команду, при которой исполнительный орган 12 формирует на катушке 25 напряжение, образующее на конце южный (S) полюс. При этом возникает сила, прижимающая запорный орган 16 к внутренней стенке корпуса 13 и притягивающая к катушке магнит 19 вместе с заглушкой 18. Воздух начинает выходить из линии 3 и тормозной системы хвостового вагона через небольшое отверстие 17 (прижатого к стенке запорного органа 16) и патрубок 15 в атмосферу. Благодаря этому поддерживается низкий темп падения давления в тормозной системе, вызывающий служебное торможение поезда. Следует заметить, что выход воздуха из отверстия 17 можно организовать не в атмосферу, а в турбину 8, в результате чего на генераторе 9 будет компенсироваться нагрузка, вызванная работой катушки 25, т.е. увеличится КПД агрегата. После прекращения команды заглушка 18 вместе с магнитом 19 возвращаются в исходное состояние под действием пружины 20, и выход воздуха прекращается. Изменяя частоту (длительность) командных импульсов, можно регулировать темп понижения давления в тормозной системе.
2
Для повышения информативности отклика электромагнитный клапан используют в качестве датчика давления воздуха в тормозной магистрали последнего вагона (фиг.3, 4). При отпуске тормозов поезда подают в тормозную систему состава сжатый воздух, турбина 8 и генератор 9 начинают вращаться, в результате чего загорается желтый сигнальный огонь (фиг.5), информирующий машиниста о том, что отпускная волна дошла до хвостового вагона. Одновременно воздух поступает во входной патрубок 14, воздействуя на мембрану 22. По мере роста давления мембрана начинает подниматься, преодолевая силу упругости элемента 26. При достижении давлением минимально допустимой для эксплуатации тормозов величины, например 4 кг/см, замыкаются контакты 27 и 28, соединяя излучатель 30 с «землей» и вызывая свечение синего сигнального огня. Одновременная работа желтого и синего сигнальных огней (фиг.5) вызывает у машиниста впечатление зеленого огня, свидетельствующего о достижении воздухом в хвостовой части поезда необходимой величины давления. В случае снижения по какой-либо причине давления воздуха в тормозной системе конца состава меньше указанной величины контакты размыкаются, синий огонь гаснет, и излучатель горит желтым огнем. Тем самым излучение формируют в качестве отклика и по сигналу датчика давления, выполняя при этом соответственно параметры излучения отличительными друг от друга (излучение посылают на разных длинах волн). Изменяя по высоте положение контакта 28, можно регулировать порог срабатывания датчика давления. При необходимости используют указанные сигналы в невидимой части спектра электромагнитного излучения.
После окончания рейса агрегат 2 и излучатель 6 демонтируют и устанавливают на хвостовой вагон другого поезда, отправляющегося в очередной рейс.
Внедрение изобретения позволит при минимальных материальных затратах облегчить управление тормозной системой грузового поезда, улучшить эксплуатационные характеристики тормозов и повысить безопасность движения без вмешательства в существующую тормозную систему вагонов.