УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЗАПРАВКИ ВОДОЙ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к устройствам вспомогательного железнодорожного оборудования и может быть использована для контроля уровня воды в баке холодного водоснабжения пассажирского вагона, исключения перелива воды на железнодорожные пути и деформации бака в процессе заправки.
Известно автоматическое устройство контроля уровня воды типа АУВ-50(110)/4-Ш, выпускаемое по ТУ 3184-001-00212280-98. Устройство представляет собой: датчики давления с их монтажом в заправочной трубе и на стенке корпуса бака с автоматическим подключением к исполнительным цепям вторичного прибора (блоку преобразователя) во время заправки вагона водой и выдачи электрического сигнала на перекрытие заправочных труб загона при достижении порогового давления в баке, датчики уровня воды с креплением на стенке корпуса бака с выдачей электрического сигнала на блок преобразователя при достижении расчетных уровней воды в баке, элементы световой бортовой сигнализации и индикации о наличии воды в баке (на пульте управления вагона), включающиеся по команде вторичного прибора при уровне воды в баке 25, 50, 75 и 100%. [Автоматическое устройство контроля уровня воды АУВ - 50(110)/4-Ш. Руководство по эксплуатации 06.6086.00.01 РЭ - Тверь. 2008 г].
Недостатком этого устройства является то, что уровень воды в баке определяют пять контактных датчиков с креплением к стенкам бака, что усложняет конструкцию бака и нарушает герметичность бака, со временем в местах монтажа этих датчиков могут образовываться течи. Кроме того, на работу контактных датчиков оказывают влияние примеси и отложения, которые образуются в системе водоснабжения, что приводит к сбоям в работе датчиков (залипание, окисление контактов).
Известно устройство контроля заправки водой пассажирских вагонов, включающее бак вагона с трубой подачи воды и клапан перекрытия подачи воды, датчик давления воды в баке вагона и микропроцессорный блок управления, при этом клапан перекрытия подачи воды, установленный в разрыв трубы подачи воды, и датчик давления воды в баке вагона, установленный в сливной трубе, размещены снаружи под баком и электрически подсоединены к микропроцессорному блоку управления, установленному в купе проводников пассажирского вагона или рядом с водяным баком, причем клапан перекрытия подачи воды выполнен электромагнитным. [RU, патент на полезную модель №102927, МПК В61К 11/02, опубл. 20.03.2011, авторы Рахманов Л.А. и др. «Устройство контроля заправки водой пассажирских вагонов»].
Недостатком этого устройства является то, что датчик давления воды определяет только верхний уровень наполненности бака в момент перелива воды из сливной трубы, т.е. отсутствуют промежуточные отсечки контроля уровня воды в баке, что снижает управляемость процесса заправки. Кроме того, результаты контроля заправки не отображаются на пульте управления, что снижает информативность заправки вагона водой.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является повышение информативности, за счет улучшения контроля управления и достоверности процесса заправки пассажирских вагонов водой.
Технический результат достигается тем, что в устройство контроля заправки водой бака пассажирского вагона, состоящее из микропроцессорного блока управления и электроуправляемого клапана для трубы подачи воды, дополнительно введены акустическая система со звуководом, который выполнен в форме трубы, ультразвуковой уровнемер, состоящий из передающего и приемного датчиков, в микропроцессорный блок введен измерительно-вычислительный блок в виде микроконтроллера, блок индикации уровня воды и блок питания, который соединен через микропроцессорный блок управления с ультразвуковым уровнемером, выходы с датчиков которого соединены с микроконтроллером микропроцессорного блока управления и с блоком индикации уровня воды в баке, который в свою очередь размещен на пульте управления проводника.
Введение звуковода, выполненного в форме трубы, позволяет уменьшить волнение воды, возникающее от струи воды при заправке. Применение ультразвукового уровнемера, состоящего из передающего и приемного датчиков, обеспечивает определение текущих значений дистанции до границы раздела сред, уровня и объема жидкости в баке вагона. Измерительно-вычислительный блок обеспечивает формирование релейных выходных сигналов при достижении соответствующего заданного значения уровня и индикацию измеренных, расчетных и установочных параметров.
Измерение объема воды при помощи ультразвукового уровнемера - не требует создания дополнительных контрольных отсечек уровней в баке, что надежно обеспечивает целостность конструкции бака.
На фиг. 1 - устройство контроля заправки водой бака пассажирского вагона, общий вид.
Устройство контроля заправки водой пассажирского вагона состоит из бака - 1, трубы подачи воды - 2, электроуправляемого клапана - 3, микропроцессорного блока управления с микроконтроллером - 4, звуковода - 5, ультразвукового уровнемера состоящего из передающего датчика - 6 и принимающего датчика - 7, блока питания - 8, блока индикации воды в баке -9.
Устройство работает следующим образом:
При проведении заправки вагона водой через трубу подачи 2 она поступает в бак 1 и в звуковод 5, который выполнен в форме трубы для уменьшения волнения воды, возникающие от струи при заполнении из трубы подачи 2.
Уровень воды контролируется с помощью передающего датчика 6 и принимающего датчика 7 в виде пьезоэлементов и микропроцессорного блока 4 с микроконтроллером. Передающий датчик 6 сначала излучает
импульсный ультразвуковой сигнал по направлению к поверхности раздела сред, а затем принимается отраженный эхо-сигнал на приемный датчик 7. По измеренному значению времени прохождения ультразвукового сигнала в прямом и обратном направлении T=t1+t2 и величине скорости распространения ультразвуковых колебаний в газовой среде рассчитывается расстояние L от излучающей поверхности преобразователя до поверхности раздела сред по формуле:
L=T⋅C/2,
где Т - время в секундах
С - скорость распространения ультразвуковых колебаний
L - измеренная дистанция в метрах
При необходимости определения текущего значения объема жидкости в контролируемом баке в уровнемер вводится объемно-уровневая характеристика бака. Функция «объем-уровень» рассчитывается исходя из параметров бака, или определяется экспериментально и после ввода в микропроцессорную систему сохраняется в его энергонезависимой памяти.
Поскольку скорость распространения ультразвукового сигнала зависит от параметров среды (температуры, влажности, давления), то для обеспечения заданной точности измерения в уровнемере предусмотрены различные возможности корректировки значения скорости ультразвукового сигнала. Режимы контроля задаются на пульте управления автоматически и корректируются вручную.
При наполнении бака 1 пассажирского вагона, на блоке индикации воды в баке 9 в купе проводника отображается объем воды в литрах. Малое время отклика ультразвукового сигнала в сочетании с высокой скоростью его передачи позволяет контролировать процесс заправки бака водой непрерывно в реальном времени. При заполнении бака до уровня (100%) микропроцессорный блок управления с микроконтроллером 4 дает электроуправляемому клапану 3 команду перекрытия подачи воды и клапан 3 перекрывает дальнейшую подачу воды в бак. Питание
исполнительных цепей при проведении заправки бака пассажирского вагона водой осуществляется от блока питания 8.
Предлагаемое устройство обеспечивает:
- достоверность контроля уровня воды в баке;
- управление подачей воды;
- повышенную информативность;
- исключение перелива воды на железнодорожные пути и подвагонное оборудование и ее расхода.