СПОСОБ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА
METHOD FOR MONITORING THE STATE OF THE BRAKE LINE OF THE RAILWAY COMPOSITION

Изобретение относится к способам контроля состояния тормозной магистрали железнодорожного состава посредством подсчета количества вагонов железнодорожного состава, подключенных к тормозной магистрали [B60T17/22].
Из уровня техники известен СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И РЕЗЕРВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗНОЙ СИСТЕМОЙ ЖЕЛЕХНОДОРОЖНОГО СОСТАВА [CN112776788, опубл. 11.05.2021] где определяют состояние воздухораспределительного клапана, по значению давления в тормозной магистрали, находящейся в открытом состоянии с отключенным воздухораспределителем.
Недостатком данного аналога является сложность реализации заявленного способа, из-за необходимости внесения существенных конструктивных изменений в систему тормозной магистрали железнодорожного состава.
Также из уровня техники известен СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТИЧЕСКОГО ОБЪЕМА ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ПИТАТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ЛОКОМОТИВА [RU2252884, опубл. 27.05.2005] методом сравнения, отличающийся тем, что после определения расхода сжатого воздуха на утечки из пневматических сетей локомотива по расчетному объему главных резервуаров по времени снижения давления на величину установленного перепада к линии постоянного давления на выходе крана машиниста подключают атмосферный дроссель известного диаметра, определяют указанным способом расход сжатого воздуха на утечки из пневматических сетей локомотива при наличии искусственной утечки из атмосферного дросселя и методом сравнения полученных результатов определяют фактический объем пневматических питательных сетей локомотива.
Недостатком данного аналога является высокая длительность проверки состояния фактического объема пневматических питательных сетей локомотива из-за необходимости подключения дополнительного дросселя при каждой проверке.
Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ТОРМОЗНОЙ МАГИСТРАЛИ ПОЕЗДА [RU2775892, опубл. 11.07.2022], основанный на измерении ультразвуковыми датчиками скорости движения воздуха в трубопроводе и определении приведенного массового расхода сжатого воздуха, поступающего от крана машиниста или системы управления тормозами в тормозную магистраль поезда, отличающийся тем, что при измерении скорости движения сжатого воздуха в тормозной магистрали посредством ультразвуковых датчиков вычисление и регистрация показателей объемного и массового расхода сжатого воздуха производится средствами системы управления или безопасности локомотива с использованием показаний датчиков давления и температуры сжатого воздуха, установленных в этой системе, после чего показатель расхода сжатого воздуха сравнивается с предыдущими зарегистрированными значениями и по выявленным изменениям величины расхода делается вывод об изменении плотности тормозной магистрали поезда.
Основной технической проблемой прототипа является низкая точность определения состояния тормозной магистрали железнодорожного состава в ходе ее контроля, из-за того, что показатель расхода сжатого воздуха сравнивается с предыдущими зарегистрированными значениями, а не с эталонными значениями. Помимо этого, контроль производится непрерывно, в таком случае, на значения расхода сжатого воздуха могут влиять посторонние факторы, зависящие как от конкретных условий эксплуатации железнодорожного состава в текущий момент времени, так и от факторов окружающей среды. Данный факт не позволяют провести оценку расхода сжатого воздуха в условиях, близких к одинаковым для всех измерений, что существенно уменьшает достоверность измеренных данных, и как следствие, снижает точность определения того, находится тормозная магистраль в исправном или неисправном состоянии.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения состояния тормозной магистрали железнодорожного состава в ходе ее контроля.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ контроля состояния тормозной магистрали железнодорожного состава, характеризующийся тем, что при стоянке железнодорожного состава при полностью заполненных запасных резервуарах расходометром рассчитывают показатель объема сжатого воздуха, выходящего в атмосферу из выходной части тормозной магистрали локомотива в ходе разрядки тормозной магистрали в замедленном темпе без задействования воздухораспределителей вагонов железнодорожного состава, после чего показатель рассчитанного объема сжатого воздуха сравнивают с эталонными значениями, каждое из которых получено опытным путем для конкретного количества вагонов подключенных к тормозной магистрали железнодорожного состава, по результатам сравнения получают расчетное значение количества вагонов железнодорожного состава подключенных к тормозной магистрали, после чего расчетное значение количества вагонов железнодорожного состава подключенных к тормозной магистрали сравнивают с их фактическим количеством, если расчетное значение количества вагонов железнодорожного состава подключенных к тормозной магистрали совпадают с их фактическим количеством, то результатом контроля является заключение об исправности тормозной магистрали железнодорожного состава, если расчетное значение количества вагонов железнодорожного состава подключенных к тормозной магистрали меньше их фактического количества, то делается вывод о неисправности тормозной магистрали железнодорожного состава.
Краткое описание чертежей:
На фиг. 1 показана общая схема железнодорожного состава с локомотивом, и размещенными функциональными элементами для реализации способа контроля состояния тормозной магистрали железнодорожного состава.
На фигурах обозначено: 1 – тормозная магистраль, 2 – кран машиниста, 3 – уравнительный резервуар, 4 – выходная часть тормозной магистрали, 5 – расходомер, 6 – электронный блок, 7 – устройство визуализации.
Осуществление изобретения.
Функциональные элементы для реализации способа контроля состояния тормозной магистрали железнодорожного состава характеризуются наличием тормозной магистрали 1 железнодорожного состава, оконечная часть которой находится в локомотиве железнодорожного состава и проложена по всем транспортируемым вагонам железнодорожного состава. Оконечная часть тормозной магистрали 1 в локомотиве соединена с первым входом крана машиниста 2. Также в локомотиве железнодорожного состава располагается уравнительный резервуар 3, соединенный одним из своих выходов со вторым входом крана машиниста 2. На выходе крана машиниста 2 располагается выходная часть тормозной магистрали 4 оконечная часть которой имеет выход а атмосферу. В выходной части тормозной магистрали 4 смонтирован расходомер 5 объема воздуха, спускаемого в атмосферу при разрядке тормозной магистрали 1. Расходомер 5 соединен с электронным блоком 6 с возможностью получения электронным блоком 6 показаний с расходомера 5. Соединение расходомера 5 с электронным блоком 6 может быть выполнено как при помощи электрических проводов, так и при помощи беспроводного соединения. Электронный блок 6 выполнен с возможностью получения показателей расхода сжатого воздуха с расходомера 5, загрузки информации для анализа полученных показаний, анализа полученных показаний путем их сравнения с загруженной информацией и передачи результатов анализа (сравнения) на устройство визуализации 7. Электронный блок 6 и устройство визуализации 7 могут быть соединены друг с другом, как посредством проводного соединения, так и при помощи беспроводного соединения. Электронный блок 6 может быть реализован в виде pcd платы в едином корпусе. Устройство визуализации 7, выполнено с возможностью отображения результатов анализа электронного блока 6. Устройство визуализации 7 может располагаться в кабине машиниста локомотива железнодорожного состава рядом краном машиниста 2.
Способ контроля состояния тормозной магистрали железнодорожного состава характеризуется тем, что на предварительном этапе проводят статистические исследования, при которых при нахождении железнодорожного состава в неподвижном состоянии, запасные резервуары вагонов, подключенные к тормозной магистрали 1, полностью заполняют сжатым воздухом. Далее технический персонал, управляя работой крана машиниста 2, который изменяя давление в уравнительном резервуаре 3 осуществляет разрядку тормозной магистрали 1 замедленным темпом. При этом, под разрядкой замедленным темпом подразумевается разрядка тормозной магистрали 1 со сбросом давления до такой величины, при которой не происходит задействования воздухораспределителей в вагонах железнодорожного состава. Таким образом, при разрядке тормозной магистрали 1 замедленным темпом не происходит подключения запасных резервуаров и не осуществляется подача сжатого воздуха на тормозные цилиндры вагонов. После каждого испытания фиксируют показания расходомера 5 сжатого воздуха. Серию статистических испытаний проводят при разрядки замедленным темпом с одинаковыми характеристиками режима сброса давления (на одном и том же оборудовании локомотива железнодорожного состава, с одинаковой длительностью процесса сброса давления, на одинаковую величину), но при различных количествах подключенных к тормозной магистрали 1 вагонов. На основании статистических испытаний, с последующей их статистической обработкой, формируют зависимости показаний расходометра 5 от количества вагонов в составе (подключенных к тормозной магистрали 1). Эти зависимости, в качестве эталонных значений загружают в электронный блок 6.
При реализации заявленного способа во время стоянки железнодорожного состава запасные резервуары вагонов, подключенные к тормозной магистрали 1, полностью заполняют сжатым воздухом. Далее технический персонал, управляя работой крана машиниста 2, который изменяя давление в уравнительном резервуаре 3, осуществляет разрядку тормозной магистрали 1 замедленным темпом. Во время разрядки замедленным темпом сжатый воздух перемещаясь по тормозной магистрали 1 через кран машиниста 2 попадает на выходную часть тормозной магистрали 4, при этом, общий объем выпущенного в атмосферу сжатого воздуха фиксируется расходометром 5. Данные об общем объеме выпущенного в атмосферу сжатого воздуха передаются на электронный блок 6, который анализируя полученные данные, по результатам анализа (сравнения) определят какому количеству вагонов соответствует полученное значение объема сжатого воздуха. Результаты анализа передаются на устройство визуализации 7, где технический персонал сравнивает значение количества вагонов, полученных с электронного блока 6 на основе анализа, с фактическим значением количества вагонов, присоединенных к локомотиву, осуществляя тем самым контроль состояния тормозной магистрали 1 железнодорожного состава. Если данные, полученные с электронного блока 6, совпадает с фактическим количеством вагонов, то результатом контроля является заключение об исправности тормозной магистрали 1 железнодорожного состава. Если данные, полученные с электронного блока 6 меньше фактического количества вагонов, то результатом контроля является заключение об неисправности тормозной магистрали 1 железнодорожного состава и наличия разрыва тормозной магистрали 1 в железнодорожном составе. Если данные, полученные с электронного блока 6 больше фактического количества вагонов, то делается вывод о неисправности диагностического оборудования.
Заявленный технический результат, повышение точности определения состояния тормозной магистрали железнодорожного состава в ходе ее контроля достигается за счет того, что контроль осуществляют только в строго определённые моменты времени, при стоянке железнодорожного состава на его пути следования, перед отправкой. В таком случае, результаты измерения расхода сжатого воздуха будут наиболее объективны, ввиду наличия условий измерения, близких к одинаковым, в частности, используется один режим сброса давления, при этом тормозная магистраль 1 полностью заполнена сжатым воздухом. Также заявленный технический результат достигается за счет того, в отличии от решения прототипа вывод о состоянии тормозной магистрали 1 делается не на основе относительных данных полученных в ходе непосредственной эксплуатации железнодорожного состава а в результате сравниваются данных, полученных с расходомера 5, с эталонными значениями полученными на предварительном этапе реализации заиленного способа. В таком случае точность подсчета количества вагонов железнодорожного состава зависит только от качества и количества проведения статистических испытаний и качества обработки статистических данных. Также заявленный технический результат достигается за счет того, что критерием оценки состояния тормозной магистрали 1 является количество вагонов в железнодорожном составе, что позволяет техническому персоналу, осуществить контроль состояния тормозной магистрали 1 путем сопоставления данных о количестве вагонов, полученных с электронного блока 6 с фактическим количеством вагонов. Данная процедура реализуется быстро, является простой и не требует высокой квалификации технического персонала, вследствие чего существенно сокращается вероятность получения ошибочного результата по результатам контроля. Также заявленный технический результат достигается за счет того, что при реализации заявленного способа используется разрядка тормозной магистрали 1 замедленным темпом, в ходе которой воздухораспределители не подключают запасные резервуары и, таким образом, не осуществляется подача сжатого воздуха на тормозные цилиндры вагонов. Благодаря этому, на интенсивность выходного потока сжатого воздуха не оказывает влияния дополнительный фактор, в виде сброса сжатого воздуха на цилиндры вагонов, из-за чего обеспечивается повышенная точность и повторяемость измерений расходометром 5, что непосредственно влияет на повышение точности определения состояния тормозной магистрали 1 железнодорожного состава в ходе ее контроля.
Заявитель в 2022 году провел исследования и апробацию заявленного способа. Опытная эксплуатация железнодорожных составов с вышеописанной системой контроля состояния тормозной магистрали подтвердила заявленный технический результат.
Пример реализации заявленного способа.
Апробация заявленного способа проходила с краном машиниста 2 КМ-140, установленном на локомотиве 3ЭС8, в качестве вагонов использовались типовые грузовые вагоны с грузоподъемностью 69,7 тонн. На выходной части тормозной магистрали 4 к атмосферному отверстию реле давления плиты крана машиниста 2 был смонтирован расходомер 5 роторного типа. Электронный блок 6 был соединён с расходометром 5 и устройством визуализации 7 размещенном в кабине машиниста локомотива по шине CAN.
На предварительном этапе была проведена серия испытания, в ходе которых полная зарядка запасных цилиндров осуществлялась до величин 5 атм., срабатывание воздухораспределителей происходило при падении давления в тормозной магистрали 1 на величину 0,2-0,25 атм. В таком случае для реализации режима разрядки замедленным темпом при управлении краном машиниста 2 задавался режим, при котором сброс давления в тормозной магистрали 1 осуществляется на величину равную 0,1 атм. в течении двух секунд. По результатам статистических испытаний и результатов их обработки были полученные усреднённые зависимости количества вагонов железнодорожного состава от величины объема, проходящего через выходную часть тормозной магистрали 4 сжатого воздуха. Выдержки вышеописанных зависимостей продемонстрированы в табл. 1.
Таблица 1.
Количество вагонов (шт.)
Объем воздуха (л)
10
2,53
20
7,58
30
11,86
40
15,45
50
20,36
60
24,56
70
28,98
В дальнейшем полученные зависимости были загружены в электронный блок 6, также были запрограммированы алгоритмы его работы. В частности, был реализован алгоритм работы в виде устройства сравнения, на вход электронного блока 6 поступало значение с расходомера 5 после разрядки замедленным темпом, далее был реализован расчет абсолютных значений разности между данных с входа блока и загруженными значениями объема (второй столбец таблицы 1). Далее, на основе сравнения всех значений между собой выбиралось наименьшее, которое однозначно сопоставлялось с количеством вагонов железнодорожного состава (первый столбец из таблицы 1). По результатам сравнения - значение расчетного количества вагонов железнодорожного состава отправлялось на устройство визуализации 7, где сравнивалось с фактическим количеством вагонов железнодорожного состава.
При апробации заявленного способа в условиях эксплуатации при исправности тормозной магистрали 1, выяснилось, что точность определения количества вагонов на основе анализа электронным блоком 6 составила 98%. В остальных 2% случаях расхождение с фактическим количеством вагонов составляло один вагон и обосновывалось малым количеством статистических испытаний для формирования, загружаемых в электронный блок 6 данных.
При апробации заявленного способа в условиях эксплуатации при имитации обрыва тормозной магистрали 1 заключение о ее наличие, по результатам контроля, в соответствии с заявленным способ было дано в 100% случаях, что подтверждает заявленный технический результат.
Стоит также отметить, что в ходе опытной экспликации заявленного решения выяснилось, что для значения количества вагонов менее 10 заявленный способ использовать нецелесообразно из-за того, что ввиду высокого давления в тормозной магистрали 1 происходит срабатывание воздухораспределителей и точность данных, полученных с расходомера 5, падает.
Также по результатом опытной эксплуатации был отмечен ряд преимуществ заявленного технического решения, а именно:
- простота его технической реализации;
- высокая скорость проведения контроля состояния тормозной системы;
- малое время приведения в готовность к движению по маршруту железнодорожного состава благодаря возможности быстрого заполнения запасных резервуаров после проведения контроля;
- высокая наглядность и простота внедрения технического решения для технического персонала;
- возможность реализации заявленного способа на плановых стоянках без дополнительного предоставления времени для реализации контроля тормозной магистрали 1.