СПОСОБ ЗАРЯДКИ И ОПРОБОВАНИЯ ТОРМОЗОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
METHOD FOR CHARGING AND TESTING BRAKES OF RAILWAY ROLLING STOCK

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается способа и приборов управления зарядкой и опробованием тормозов подвижного состава.
Состояние и действие тормозов поезда проверяют при полном опробовании в соответствии с требованиями (п.9.2.4) Инструкции по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог (ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277, 2002 г.). Эти операции выполняются в пунктах технического осмотра с использованием соответствующих устройств, предназначенных для зарядки и опробования тормозов составов. При этом необходимо совершить действия, аналогичные тем, которые выполняются с локомотива, в том числе посредством крана машиниста: зарядка, проверка плотности тормозной сети и целостности тормозной магистрали, торможение служебное, а также отпуск тормозов. Опробование тормозов должно проводиться только с головы состава.
Поэтому пневматическая часть таких устройств базируется на схеме, подобной этому крану. Для управления используется соответствующая электрическая часть, с самого начала создания ориентированная на автоматизацию этих процессов. Поскольку пневматическая часть практически воспроизводит кран машиниста, это не позволяет расширить возможности схемы управления устройства.
При выполнении подобных испытаний можно выделить такие методики, как:
а) подсоединение источника сжатого воздуха с одной стороны состава (с головы) (А.С. №150122, кл. B60T 17/22, от 13.11. 1961),
б) подсоединение источника сжатого воздуха с двух сторон состава (А.С. №312772, B60T 17/22, от 24.11 1969).
Несовершенство последнего предложения заключается в возможности перезарядки тормозной магистрали (редукционный клапан не используется), особенно при зарядке тормозной сети составов разной длины.
А это снижает эффективность такого решения по ускорению выполнения отдельных операций из единого цикла по испытанию тормозов, например зарядки (нет - пробы тормозов) (А.С. №359181, B61H 11/02, от 12.07.1967).
Кроме выполнения стандартных операций в способы проведения таких испытаний закладываются дополнительные операции, например продувка (проверка целостности ТМ) или измерение расхода воздуха на зарядку и пополнение утечек тормозной магистрали (А.С. №436762, B60T 17/22, от 12.03.73 г.). На сегодня это стандартные операции.
Так же имеются предложения по совмещению операций зарядки, проверки плотности тормозной магистрали по измерению величины расхода и определения объема включенной тормозной магистрали (тормозной сети состава) (А.С. №806506, B60T 17/22, от 03.03.77 г.).
Как вариант, предлагалось решение по зарядке магистрали от стационарного устройства, а проверку тормозов выполнять от локомотива (А.С. №1493517, B60T 17/22, от 13.07.87). Исключается выполнение сокращенного опробования тормозов, но тратится время на ожидание подачи локомотива. Кроме того, метод измерения плотности ТС зависит от состояния локомотива (утечки ПМ-питательная магистраль, ТМ-тормозная магистраль, объем ГР-главного резервуара), а у работников вагонного депо не документируются данные по состоянию тормозов состава.
Известно также устройство управления зарядкой и опробованием тормозов для железнодорожного подвижного состава, содержащее в пневматической части повторитель и расходомер. Данное устройство подает сжатый воздух с головы состава и выполняет стандартный набор операций по зарядке и опробованию тормозов (Руководство по эксплуатации УЗОТ, 1995 г.). При проверке от УЗОТ все составы на всей сети дорог проверяются по одной сертифицированной методике (УЗОТ - средство измерения и подлежит поверке). Данное устройство не предусматривает в способе проведения испытаний тормозов воздействий со стороны хвоста состава, хотя может быть принятым в качестве наиболее близкого аналога предлагаемому.
Для повышения производительности труда на железнодорожном транспорте актуально вождение поездов повышенного веса и длины. Для этих целей предложено несколько систем, обеспечивающих контроль давления и управление торможением с хвостового вагона состава, в том числе система управления тормозами поезда (СУТП). Блок хвостового вагона (БХВ), входящий в эту систему, устанавливается на хвостовой вагон перед началом движения и подключается к тормозной магистрали. В то же время перед присоединением локомотива тормозная система состава проверяется от стационарной установки на предмет целостности и работоспособности. Применение указанного блока может быть использовано и независимо от использования СУТП на составе: в частности, для операций контроля тормозной системы, выполняемой обычно после формирования состава с использованием УЗОТ. За счет этого расширяется потенциал известного способа.
Поэтому предлагается проводить такую проверку совместно с уже присоединенным БХВ, используя заложенные в нем функции. Этим решается вопрос по расширению технических возможностей способа зарядки и опробования тормозов - за счет выполнения дополнительных операции с применением БХВ.
хв
зар
Указанный технический результат достигается тем, что в способе зарядки и опробовании тормозов, включающем зарядку тормозной системы состава от источника (стационарного) сжатого воздуха, проверку плотности, режимов торможения и отпуска дополнительно воздействуют на тормозную систему, в том числе с хвоста состава с использованием БХВ, при операциях технологического цикла (зарядки, проверки целостности и др), а именно: в режиме ЗАРЯДКА при повышении давления в хвосте состава (используя БХВ) до величины Р=Р-ΔР, где величина ΔР устанавливается в зависимости от длины состава, подается команда на начало ликвидации сверхзарядного давления;
ликвидация сверхзарядного давления выполняется темпом, не превышающим темп мягкости воздухораспределителей, и одновременно по расходу воздуха в ТМ головного вагона и давлению воздуха в ТМ хвостового вагона (используя БХВ) контролируется самопроизвольное срабатывание воздухораспределителей, чувствительных к темпу мягкости;
проба на торможение выполняется ступенью, равной максимально допустимой величине дополнительной разрядки воздухораспределителей (не более 0,55-0,6 кгс/см), после чего осмотром выявляются вагоны с самопроизвольным отпуском тормозов и, по давлению воздуха в ТМ хвостового вагона (исп. БХВ), воздухораспределители, имеющие сверхнормативную дополнительную разрядку;
определение реальной скорости распространения тормозной волны от головы до хвоста состава (исп. БХВ) при пробе на торможение с головы, при анализе которой выявляют заужения и перекрытия в тормозной магистрали и другие причины возможного затухания тормозной волны;
определение величины разрядки ТМ хвостового вагона при пробе на торможение с головы, при анализе которой выявляют в составе ВР с увеличенной дополнительной разрядкой, склонных к самопроизвольному отпуску тормозов в хвосте состава;
2
отпуск тормозов выполняется давлением ниже зарядного давления на 0,15-0,5 кгс/см после дополнительной ступени торможения, затем осмотром после регламентированной паузы выявляют ВР, не выполнившие отпуск тормозов (имеющие замедленный отпуск);
определение реальной скорости распространения тормозной волны от хвоста до головы состава при выполнении автоматической продувки ТМ хвостового вагона (исп. БХВ), при анализе которой выявляют наличие заужений, перекрытий ТМ, затухания тормозной волны, случаев обрыва тормозной магистрали и наличия недействующих воздухораспределителей;
ВАГ
cp
сред
с использованием реальных значений скорости распространения тормозной волны от головы и хвоста состава по зависимости N=(1/2+Δt/2t)·n,
ВАГ
где n - количество вагонов и секций локомотива, при этом n≥N≥0;
cp
сред
Δt - разность моментов времени прихода тормозной волны в голову и хвост поезда; t - полусумма времен прохождения тормозной волны с головы и хвоста состава,
с большей точностью определяют места самопроизвольного срабатывания тормозов в составе;
при этом контролируемые параметры передаются на управляющий блок УЗОТ от БХВ посредством доступных средств передачи данных (по радиоканалу, по электрическому или оптическому кабелю и др.);
при этом управляющие команды от компьютера оператора или от переносного пульта осмотрщика вагонов передаются на УЗОТ и БХВ посредством доступных средств передачи данных (по радиоканалу, по электрическому или оптическому кабелю и др.).
Реализовано в УЗОТ установление самопроизвольного срабатывания тормозов (определение аппаратно и программно) и создание условий для выявления воздухораспределителей с замедленным отпуском.
Реализуемо в УЗОТ с БХВ оптимальное управление величиной сверхзарядного давления и длительностью зарядки по давлению в ТМ в хвосте состава.
БХВ с УЗОТ дает: а)контроль давления в ТМ хвостового вагона, б)продувку ТМ, в)определение места (и числа) самопроизвольных срабатываний тормозов, г) величину допразрядки при торможении с головы, д) готовность к отправке поезда с СУТП, в том числе для всех поездов с БХВ.
св.зар
зар
хв
отп
ст
Способ реализуется с помощью устройства УЗОТ при операциях, показанных на приведенной схеме (см.чертеж). Здесь приняты следующие обозначения: Р - сверхзарядное давление, Р - зарядное давление, Р - давление хвостового вагона, Р - давление отпуска, ΔР - ступень по давлению. Осуществляется методика посредством выполнения некоторых добавочных операций с использованием УЗОТ и БХВ. Используемое устройство для зарядки и опробования пневматических автотормозов (УЗОТ) имеет полную регистрацию параметров тормозов при использовании ПЭВМ в схеме управления. При этом контролируемые параметры передаются на управляющий блок УЗОТ от БХВ посредством доступных средств передачи данных (по радиоканалу, по электрическому или оптическому кабелю и др.).
А управляющие команды от компьютера оператора или от переносного пульта осмотрщика вагонов также могут передаваться на УЗОТ и БХВ посредством доступных средств передачи данных (по радиоканалу, по электрическому или оптическому кабелю и др.).
В его пневматической части (УЗОТ) имеется повторитель с расходомером дроссельного (щелевого) типа. Градуировка расхода выполнена аналогично описанной в п.11.4.5 Инструкции по эксплуатации тормозов подвижного состава, то есть по базовым числам осей.
При этом обрабатываемый состав подключен к пневматическому выходу УЗОТ, а питание УЗОТ сжатым воздухом осуществляется от централизованного источника или автономного компрессора с ресивером соответствующего объема.
0
2
1
2
УЗОТ в процессе зарядки (от t до t, см. чертеж) подает в ТМ головного вагона давление, превышающее необходимое зарядное давление на определенную величину (Рсзд>Рзд, см. чертеж), при этом контролирует расход воздуха, поступающего в ТМ. При уменьшении расхода воздуха ниже определенного значения производится ликвидация сверхзарядного давления темпом, при котором не должны срабатывать воздухораспределители (от t до t, см. чертеж, темп мягкости). Указанная несработка определяется тем, насколько быстро по времени выполняется этот процесс, то есть как близко можно приблизиться к ступенчатому изменению давления и обычно задается инструкцией. Наличие расходомера позволяет контролировать расход воздуха в ТМ головного вагона. Этот этап может быть использован для определения самопроизвольного срабатывания на торможение воздухораспределителей, чувствительных к темпу мягкости. Этим выявляются заведомо негодные приборы.
хв
зар
2
При наличии БХВ время зарядки может быть сокращено в силу того, что по изменению давления в хвосте состава определяется оптимальное время для начала ликвидации сверхзарядного давления. При повышении давления в хвосте состава (на входе БХВ) до величины Р=Р-ΔР подается команда на начало ликвидации сверхзарядного давления, где ΔР=1,0-1,5 кгс/см в зависимости от длины состава.
По окончании зарядки БХВ контролирует давление в ТМ хвостового вагона. При отсутствии БХВ это давление должно контролироваться с использованием обычного манометра, но для этого нужен наблюдатель и привязка по времени к окончанию процесса.
3
ст1
2
2
При выполнении проверки тормозов на чувствительность к ступени торможения (t, ступень ΔР, см.чертеж) УЗОТ снижает давление в ТМ с головы состава на 0,55-0,6 кгс/см, равной максимально допустимой величине дополнительной разрядки, хотя действующая инструкция предусматривает для проверки тормозов снижение давления на 0,6-0,7 кгс/см. Этим создаются условия для определения самопроизвольного отпуска воздухораспределителей.
3
ст1
2
При выполнении операции торможения (t, ступень ΔР, см. чертеж) ведется контроль давления в хвосте состава посредством БХВ. Благодаря этому выявляется наличие в составе воздухораспределителей, имеющих сверхнормативную дополнительную разрядку (глубже 0,55-0,6 кгс/см), которая может привести к самопроизвольному отпуску тормозов в хвосте поезда.
3
ст1
Кроме того, важным является определение замедленного отпуска или неотпуска ВР на равнинном режиме. Это делается после проверки состава на торможение (t, ступень ΔР, см. чертеж) и после проверки состава на отсутствие вагонов с самопроизвольно отпустившимися тормозами или не сработавшими на торможение.
2
2
4
ст2
отп
зар
5
Для этого УЗОТ в автоматическом режиме должен сначала выполнить вторую ступень торможения на 0,15-0,5 кгс/см (t, ступень ΔР, см. чертеж) и выдержать паузу 1-3 минуты в зависимости от длины поезда или, при наличии БХВ, до понижения давления на эту величину в хвосте состава. После этого выполнить ступень отпуска повышением давления до величины Р, меньшей величины зарядного давления Р на 0,15-0,5 кгс/см (t, см. чертеж). Через 2…3 минуты осмотрщики проходят вдоль состава для выявления не отпустивших воздухораспределителей.
Применение БХВ расширяет возможности УЗОТ и, кроме указанных выше операций, позволяет реализовать на УЗОТ алгоритмы:
а) определения скорости распространения тормозной волны с головы до хвоста поезда (для выявления заужений и перекрытий в тормозной магистрали и возможного затухания тормозной волны сравнивают характер изменения давления в голове и хвосте состава и судят о наличии указанных неисправностей (например, плавный рост давления будет свидетельствовать о присутствии заужений и т.п., а ступенчатый - об отсутствии таковых)).
б) выполнение автоматической продувки ТМ от БХВ с определением скорости тормозной волны от хвоста до головы состава (для выявления заужений и перекрытий в тормозной магистрали, наличия недействующих воздухораспределителей и возможного затухания тормозной волны сравнивают характер изменения давления в голове и хвосте состава и судят о наличии указанных неисправностей).
Для этого на БХВ подается команда “ПРОДУТЬ ТМ”, в результате открывается электромагнитный вентиль, выполняющий разрядку ТМ с хвоста поезда, что вызывает дополнительную разрядку воздухораспределителей хвостовых вагонов.
Для определения скорости распространения тормозной волны УЗОТ фиксируется время начала разрядки ТМ (с головы или хвоста состава) и время прохождения тормозной волны по ТМ состава. Например, тормозная волна движется в голову состава и, при отсутствии заужений в ТМ, доходит до головы состава, что фиксируется по резкому скачку расхода воздуха. Реальная скорость тормозной волны в данном составе определяется по времени прохождения от момента начала продувки ТМ от БХВ до момента фиксации скачка расхода воздуха на УЗОТ Vт.в.=L/Δt, где L - длина тормозной магистрали состава, V - скорость тормозной волны. Аналогично при торможении с головы состава (от УЗОТ).
300
300
Например, для определения заужений в ТМ необходимо сравнить измеренное время прохождения тормозной волны с временем для идеального состава Δt≤L/V, где V=300 м/с (скорость звука) или с предварительно измеренным временем для этого состава. Если измеренное время значительно больше, то волна затухла из-за заужений в ТМ (пробка, перекрытый концевой кран) или расположенных подряд нескольких не вызвавших дополнительную разрядку воздухораспределителей (неисправных или выключенных).
в) определения места самопроизвольного срабатывания тормозов в составе, которое возможно для данного состава после измерения реальной скорости прохождения тормозной волны при начале торможения с головы и с хвоста состава (алгоритм описан в пат. №2338652,RU B60T 17/22, от 24.07.2006).
ХВ
ХВ.СТ
ХВ.СТ
2
Уменьшается время на сокращенное опробование тормозов, т.к. после полного опробования от УЗОТ для подключения состава к локомотиву перекрываются краны между колонкой УЗОТ и составам, при этом состав разрядится только на величину дополнительной разрядки или вообще не разрядится. После подключения локомотива к составу давление в ТМ повышается сначала в голове, а через 60-90 сек в хвосте состава (на БХВ) до Р=Р+0,2…0,3 кгс/см (где Р - давление в ТМ заторможенного хвостового вагона по показаниям БХВ в момент подключения локомотива), что свидетельствует о целостности ТМ и готовности к движению.
Таким образом, применением предлагаемого способа зарядки и опробования тормозов достигается:
1) На этапе ликвидации сверхзарядного давления определяются воздухораспределители, чувствительные к темпу мягкости, со склонностью к самопроизвольному срабатывание на торможение.
2) На стадии торможения ступенью, равной максимально допустимой величине дополнительной разрядки, выполняют определение чувствительности и возможности самопроизвольного отпуска тормозов.
3) При отпуске устанавливают присутствие в составе воздухораспределителей, имеющих сверхнормативную дополнительную разрядку, а также имеющих замедленный отпуск ВР на равнинном режиме.
4) Определение заужений и перекрытий в тормозной магистрали, а также наличия неисправных или выключенных ВР, приводящих к затуханию тормозной волны, в том числе в случае обрыва тормозной магистрали.
5) Сокращение времени зарядки тормозной сети состава.
6) Определение места самопроизвольного срабатывания тормозов в составе.
Такой способ позволяет провести совмещение процесса зарядки и опробования тормозов с контролем исправности тормозного оборудования и позволяет значительно снизить временные затраты, повысить удобство и простоту использования при диагностировании тормозной системы.