Кран машиниста железнодорожного транспортного средства

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, преимущественно к кранам машиниста пассажирского электропоезда, а более конкретно, к устройству кранов машиниста электропоездов типа ЭР2Г «Ласточка» с автоматическим управлением.
Известен кран машиниста железнодорожного транспортного средства, содержащий дистанционный контроллер с ручным управлением, блок исполнительный, включающий, закрепленные на кронштейн-плите, реле давления, питательная и тормозная полости которого сообщены каналами с соответствующими магистралями, подведенными к блоку исполнительному, его управляющая полость сообщена с резервуаром, редуктор, сообщенный с питательной магистралью, контроллером, резервуаром и управляющей полостью реле давления, клапан срывной, полости которого сообщены с тормозной магистралью и атмосферой, блок электропневматических вентилей, датчики давления, блок управления /Патент РФ №2635732, 28.06.2016, В60Т 15/04/.
К недостаткам известного крана машиниста железнодорожного транспортного средства можно отнести то, что он применяется для управления и пассажирскими и грузовыми поездами, имеет сложное конструктивное выполнение, а входящие в его состав пневматические и электропневматические приборы не предназначены для управления тормозами скоростного электропоезда типа ЭР2Г.
Известен кран машиниста железнодорожного транспортного средства, преимущественно пассажирского электропоезда, содержащий дистанционный пневматический контроллер с ручным управлением, в корпусе которого размещены питательный и атмосферный клапана, первый и второй возбудительные клапана, блок исполнительный, включающий, закрепленные на кронштейн-плите, реле давления, питательная и тормозная полости которого сообщены каналами с соответствующими магистралями, подведенными к блоку исполнительному, его управляющая полость сообщена с дополнительным резервуаром с датчиком и со вторым клапаном возбудительным, с питательным и атмосферным клапанами контроллера, также указанные полости реле давления сообщены с атмосферой, редуктор, сообщенный с питательной магистралью и через питательный клапан контроллера с дополнительным резервуаром и управляющей полостью реле давления, клапан срывной, полости которого сообщены с первым клапаном возбудительным, тормозной магистралью и атмосферой, датчики давления, блок управления /Патент РФ №176567, 07.04.2017, В60Т 15/04/.
Основным недостатком известного крана машиниста является невозможность управления тормозами электропоезда типа ЭР2Г «Ласточка» без участия машиниста при полностью автоматическом режиме GOA4, так как в данной конструкции крана машиниста отсутствует необходимое для управления давлением сжатого воздуха в тормозной магистрали электронное и электропневматическое оборудование, выполняющее команды системы верхнего уровня управления и диагностики электропоезда, не обеспечена стабилизация термодинамических процессов в дополнительном резервуаре, отсутствует возможность передачи диагностических данных в систему управления электропоездом.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение управления электропоездом типа ЭР2Г в автоматическом режиме G0A4 без участия машиниста на высокоинтенсивных участках пассажирских перевозок, а именно на московском центральном кольце.
Для реализации этой задачи предлагаемый кран машиниста выполнен с двумя режимами управления с основным электронным и пневматическим. Для обеспечения основного электронного управления давлением сжатого воздуха в тормозной магистрали электропоезда в данной конструкции применены, выполняющие команды системы управления верхнего уровня электропоезда, блок электропневматических вентилей, орган активации тормозов, датчики, блок управления, который обеспечивают сбор и передачу диагностической информации о значениях давления в пневматических контурах, о состоянии органа активации и положении ручек запорной арматуры, о всех положениях рукояти контроллера в систему управления верхнего уровня электропоезда.
Технический результат, который будет получен при осуществлении предлагаемой полезной модели, заключается в повышении надежности и безопасности за счет исключения человеческого фактора.
Указанный результат достигается тем, что кран машиниста железнодорожного транспортного средства, преимущественно пассажирского электропоезда, содержит для управления в пневматическом режиме дистанционный контроллер с ручным управлением, в корпусе которого размещены питательный и атмосферный клапана, первый и второй возбудительные клапана, блок исполнительный, включающий, закрепленные на кронштейн-плите, реле давления, питательная и тормозная полости которого сообщены каналами с соответствующими магистралями, подведенными к блоку исполнительному, его управляющая полость сообщена с дополнительным резервуаром с датчиком и со вторым клапаном возбудительным, с питательным и атмосферным клапанами контроллера, также указанные полости сообщены с атмосферой, редуктор, сообщенный с питательной магистралью и через питательный клапан контроллера с дополнительным резервуаром и управляющей полостью реле давления, клапан срывной, полости которого сообщены с первым клапаном возбудительным, тормозной магистралью и атмосферой, датчики давления, для управления в электронном режиме смонтированными на кронштейн-плите блок электропневматических вентилей, который включает, сообщенные каналом с управляющей полостью реле давления, два электропневматических вентиля тормоза и два электропневматических вентиля отпуска, при этом электропневматические вентили отпуска связаны через редуктор и питательный клапан контроллера с питательной магистралью, соединенный через кран разобщительный с питательной магистралью орган активации тормозов, состоящий из первого и второго клапанов, двух вентилей электропневматических, связанного с ними органа переключательного и датчика давления сжатого воздуха, причем первый клапан сообщен с редуктором и питательным клапаном реле давления, а второй клапан с питательным клапаном реле давления и тормозной магистралью с датчиком давления, при этом плунжер органа переключательного выполнен с возможностью ручного управлением, кроме того, закрепленные на канале управляющей полости реле давления кран переключения режимов с двумя положениям рукояти «электронный» и «пневматический» и два датчика давления сжатого воздуха при указанных режимах, а также блок управления краном машиниста с электронным оборудованием, которое служит для передачи сигналов системы управления электропоезда на вентили блока электропневматических вентилей и органа активации тормозов, а также сбора и передачи диагностической информации о давлениях в контурах и состоянии приборов крана машиниста.
На фиг. 1 дана схема пневматическая принципиальная.
Кран 1 машиниста железнодорожного транспортного средства содержит дистанционный пневматический контроллер 2 и блок исполнительный 3. Крана 1 машиниста обеспечивает работу в электронном (штатном) и в пневматическом (при отсутствии штатного) режимах. Основным режимом является электронный.
Для обеспечения работы крана 1 машиниста в пневматическом режиме предназначен контроллер 2, который содержит рукоять 4, питательный клапан 5, атмосферный клапан 6, два клапана возбудительных 7, 8. Контроллер 2 осуществляет управление величиной давления сжатого воздуха в управляющей полости реле 9 давления, закрепленного на кронштейн-плите 10 блока 3 исполнительного, путем разрядки его управляющей полости через открытый атмосферный клапан 6 или наполнения ее сжатым воздухом от редуктора 11 через открытый питательный клапан 7. Рукоять 4 контроллера 2 имеет четыре положения II - «Поездное», IV - «Перекрыша с питанием», V - «Служебное торможение», VI - «Экстренное торможение. Состояние клапанов контроллера 2 крана 1 машиниста - открыт или закрыт, зависит от положения его рукояти 4.
Для обеспечения работы крана 1 машиниста в штатном режиме предназначен, смонтированный на кронштейн-плите 10, блок 12 электропневматических вентилей, включение и отключение которых обеспечивает блок управления краном машиниста (не показан) по командам системы управления электропоезда. Блок 12 электропневматических вентилей состоит из двух вентилей 13, 14 тормоза, которые обеспечивают разрядку управляющей полости реле 9 давления в атмосферу 15 и двух вентилей 16, 17 отпуска, обеспечивающих наполнение указанной полости реле 9 давления сжатым воздухом от редуктора 11.
На канале управляющей полости реле 9 давления закреплен кран 18 переключения режимов. Рукоять крана 18 в соответствии с режимами имеет два положения - «электронный» или «пневматический». В положении рукояти крана 18 переключения режимов «электронный» сообщаются управляющая полость реле 9 давления с блоком 12 электропневматических вентилей каналом 19 с датчиком 20. При переводе рукояти крана 18 переключения режимов в положение «пневматический» управляющая полость реле 9 давления сообщается с питательным клапаном 5 контроллера 2 крана 1 машиниста каналом 21 с датчиком 22.
Также на кронштейн-плите 10 блока 3 исполнительного смонтированы дополнительный резервуар 23 с датчиком 24, соединенный каналом 25 с реле 9 давления, клапан 26 срывной, сообщенный клапаном с 7 возбудительным, с атмосферой 27, магистралью 28 тормозной с датчиком 29, а также орган 30 активации тормозов, связанный с питательной магистралью 31 с краном 32 шаровым разобщительным. Орган 30 активации тормозов включает клапаны 33, 34, сообщенные соответственно с питательной и тормозной магистралями 31, 28, электропневматические вентили 35, 36 и соединенный с ними орган 37 переключательный, плунжер которого выполнен с возможностью ручного управления, датчик 38 давления.
Работа крана машиниста в штатном режиме
Для включения крана 1 машиниста система управления электропоезда подает команду «блокировка тормозов «Разблокирована» на блок управления краном машиниста. При этом рукоять крана 18 переключения режимов находится в положении «Электронный», в результате чего сжатый воздух от редуктора 11, проходящий через контроллер 2 крана 1 машиниста изолирован от управляющей полости реле 9 давления.
Сжатый воздух из питательной магистрали 31 через открытый кран 32 разобщительный поступает к органу 30 активации тормозов, далее по каналам органа 30 активации тормозов к органу 37 переключательному и клапану 33, а по каналам органа 37 переключательного - к его плунжеру и нормально закрытым вентилям 35 и 36.
По сигналу от системы управления электропоезда блок управления краном 1 машиниста подает напряжение на вентиль 35 органа 30 активации тормозов, в результате чего, клапан вентиля 35 открывается, сжатый поступает в соответствующую полость органа 37 переключательного и перемещает его плунжер в положение, при котором управляющие полости клапанов 33 и 34 сообщаются с питательной магистралью 31 и, преодолевая усилие возвратных пружин, открываются.
Сжатый воздух из питательной магистрали 31 через открытый клапан 33 органа 30 активации тормозов поступает к редуктору 11 и питательному клапану реле 9 давления.
Проходя через редуктор 11, давление сжатого воздуха питательной магистрали 31, редуцируется и далее поступает к питательному клапану 5 контроллера 2 и нормально закрытым вентилям 16 и 17 блока 12 электропневматических вентилей.
Зарядка тормозной магистрали, отпуск
По сигналу системы управления подается напряжение на электропневмовентили 16, 17, 13 и 14 блока 12 электропневматических вентилей, при этом клапана вентилей 16 и 17 отпуска открываются, а вентили 13 и 14 тормоза закрываются. Через открытые клапана вентилей 16 и 17 отпуска сжатый воздух от редуктора 11 редуцированным давлением поступает в управляющую полость реле 9 давления и дополнительный резервуар 23, происходит их наполнение сжатым воздухом до зарядного давления, установленного редуктором 11.
Под действием давления сжатого воздуха в управляющей полости реле 9 давления его поршень перемещается вниз и открывает питательный клапан реле 9 давления. Через открытый питательный клапан реле 9 давления и открытый клапан 34 органа 30 активации тормозов сжатый воздух от редуктора 11 поступает в тормозную магистраль 28. Наполнение тормозной магистрали 28 будет происходить до тех пор, пока величина давления в ней не станет равной величине давления в управляющей полости реле 9 давления, после чего, поршень реле 9 давления вернется в исходное положение и закроет питательный клапан.
По команде системы управления электропоезда происходит автоматическое поддержание зарядного давления в тормозной магистрали 28.
Служебное торможение и перекрыша
По сигналу системы управления снимается напряжение с вентилей 16 и 17 отпуска блока 12 электропневматических вентилей. Клапана 16 и 17 вентилей закрываются, в результате чего сообщение редуктора 11 с управляющей полостью реле 9 давления прекращается. Одновременно снимается напряжение с нормально закрытых вентилей 13 и 14 тормоза, клапана вентилей открываются. Через открытые клапана вентилей 13 и 14 управляющая полость реле 9 давления и дополнительный резервуар 23 начинают разряжаться в атмосферу 15, что приводит к снижению величины давления сжатого воздуха. Вентиля 13 и 14 тормоза будут находиться без напряжения и разряжать управляющую полость реле 9 давления и дополнительный резервуар 23 в атмосферу 15 до тех пор, пока не будет достигнута заданная величина давления в них, контролируемая датчиками давления 22 и 24 и установленная системой управления. После достижения необходимого давления подается напряжение на вентили 13 и 14 тормоза, а вентили 16 и 17 отпуска остаются без напряжения.
В результате снижения давления в управляющей полости реле 9 давления и под действием силы давления воздуха тормозной магистрали 28, поршень реле 9 давления перемещается вверх и открывает атмосферный клапан реле 9 давления. Тормозная магистраль 28 через открытый атмосферный клапан реле 9 давления разряжается в атмосферу 15.
Снижение давления будет происходить до тех пор, пока его величина не станет равной величине давления сжатого воздуха в управляющей полости реле 9 давления, после чего, поршень реле 9 давления вернется в исходное положение и закроет его атмосферный клапан, тем самым прекратив разрядку тормозной магистрали 28 в атмосферу 15.
Таким образом, изменение давления в управляющей полости реле 9 давления приводит к равному изменению давления в тормозной магистрали 28.
После выравнивания давлений в управляющей полости реле 9 давления и тормозной магистрали 28, наступает состояние перекрыши, при котором происходит автоматическое поддержание давления в тормозной магистрали 28 на уровне давления в управляющей полости реле 9 давления, которое, в свою очередь, задается системой управления.
Изменение давления в управляющей полости реле 9 давления приводит к равному изменению давления в тормозной магистрали 28. В результате происходит служебное торможение подвижного состава и наступает состояние перекрыши.
Для компенсации термодинамических процессов в дополнительном резервуаре 23, после осуществления служебного торможения, система управления может импульсно и на короткий срок снимать напряжение с вентилей тормоза 13 и 14 для выпуска избыточного давления из дополнительного резервуара 23 до тех пор, пока давление не достигнет значения, установленного системой управления электропоезда.
Экстренное торможение
При работе в штатном режиме и положении рукояти крана 18 переключения режимов «Электронный» экстренное торможение реализуется за счет другого оборудования, входящего в состав тормозной системы электропоезда.
Выключение крана машиниста
По сигналу системы управления «блокировка тормозов «Заблокирована» блок управления краном машиниста, подает напряжение на вентиль 36 органа 30 активации тормозов. Клапан вентиля 36 открывается, в результате чего, сжатый воздух из питательной магистрали 31, через открытый клапан вентиля 36, поступает в соответствующую полость органа 37 переключательного и перемещает его плунжер в положение, при котором управляющие полости клапанов 33 и 34 органа 30 активации тормозов, сообщаясь с атмосферой, разобщаются с питательной магистралью 31. Под действием возвратных пружин клапана 33 и 34 закрываются. Таким образом, питательная магистраль 31 и тормозная магистраль 28 разобщаются с исполнительными элементами блока 3 исполнительного.
Работа крана машиниста в ручном режиме
Ручной режим работы крана 1 машиниста осуществляется контроллером 2 при отсутствии напряжения на блоке 12 электропневматических вентилей или при управлении электропоезда машинистом.
В таблице 1 представлены состояния элементов контроллера при соответствующих положениях рукояти 4.
Для включения крана 1 машиниста система управления подает команду «блокировка тормозов «Разблокирована» на блок управления краном машиниста. При этом рукоять крана 18 переключения режимов находится в положении «Пневматический», сжатый воздух из питательной магистрали 31 через контроллер 2 крана 1 машиниста поступает в управляющую полостью реле 9 давления и дополнительный резервуар 23.
Зарядка ТМ, отпуск
Рукоять 4 контроллера 2 крана 1 машиниста находится в положении II «Поездное», в результате чего сжатый воздух из сообщенного с питательной магистралью 31 редуктора 11, через контроллер 2 редуцированным давлением поступает в управляющую полость реле 9 давления и дополнительный резервуар 23. Происходит их наполнение сжатым воздухом до редуцированного давления, установленного редуктором 11. Под действием давления сжатого воздуха в управляющей полости реле 9 давления его поршень перемещается вниз и открывает питательный клапан реле 9 давления. Через открытый питательный клапан реле 9 давления и открытый клапан 34 органа 30 активации тормозов сжатый воздух от редуктора 11 поступает в тормозную магистраль 28, которая будет заряжаться до тех пор, пока величина давления в ней не станет равной величине давления в управляющей полости реле 9 давления. После чего питательный клапан реле 9 давления закроется, наполнение тормозной магистрали 28 прекращается.
При нахождении рукояти 4 в положении II «Поездное» происходит автоматическое поддержание зарядного давления в тормозной магистрали 28. Регулировка величины зарядного давления осуществляется редуктором 11.
Служебное торможение и перекрыша
При постановке рукояти 4 в положение V «Служебное торможение» его атмосферный клапан 6 открывается, а питательный клапан 5 при этом закрыт.
Через открытый атмосферный клапан 6 контроллера 2 управляющая полость реле 9 давления и дополнительный резервуар 23 разряжаются в атмосферу.
В результате снижения давления в управляющей полости реле 9 давления и под действием давления сжатого воздуха тормозной магистрали 28, поршень реле 9 давления перемещается вверх и открывает его атмосферный клапан. Тормозная магистраль 9 через открытый атмосферный клапан реле 9 давления разряжается в атмосферу 15, в результате чего, величина давления сжатого воздуха в ней снижается.
При достижении необходимой величины давления в тормозной магистрали 28, рукоять 4 контроллера 2 крана 1 машиниста необходимо перевести в положение IV «Перекрыша с питанием», в результате чего атмосферный клапан 6 контроллера 2 закроется и прекратит разрядку управляющей полости реле 9 давления и дополнительного резервуара 23 в атмосферу. Вместе с этим прекратится и снижение давления в тормозной магистрали 28, так как снижающееся давление в ней достигнет установившейся величины давления в управляющей полости реле 9 давления, в результате чего поршень реле 9 давления вернется в исходное положение и закроет атмосферный клапан, тем самым, прекратив разрядку тормозной магистрали 28 в атмосферу 15.
Таким образом, изменение давления в управляющей полости реле 9 давления приводит к равному изменению давления в тормозной магистрали 28.
В положении IV рукояти 4 «Перекрыша с питанием» происходит автоматическое поддержание давления в тормозной магистрали 28 на уровне давления в управляющей полости реле 9 давления.
Экстренное торможение
При постановке рукояти 4 контроллера 2 в положение VI «Экстренное торможение», открываются его атмосферный 6 и возбудительные клапана 7, 8.
Через открытые возбудительные клапана 7, 8 контроллера 2 полость над поршнем клапана 26 срывного разряжается в атмосферу 27. Давление в ней экстренным темпом снижается, так как разрядка в атмосферу 27 происходит быстрее, чем наполнение сжатым воздухом из тормозной магистрали 28 через дроссельное отверстие поршня. Под действием давления сжатого воздуха тормозной магистрали 28, поршень, перемещаясь вверх, открывает атмосферный клапан 6. Тормозная магистраль 28, через открытый клапан клапана 26 срывного, большим сечением разряжается в атмосферу 27. Одновременно управляющая полость реле 9 давления и дополнительный резервуар 23 разряжаются в атмосферу, что приводит к разрядке тормозной магистрали 28 в атмосферу 15 через открытый атмосферный клапан реле 9 давления.
Таким образом, разрядка тормозной магистрали 28 в атмосферу происходит двумя путями, что приводит к снижению давления в ней темпом экстренного торможения.
Выключение крана машиниста
Выключение крана 1 машиниста в ручном режиме осуществляется аналогично выключению крана 1 машиниста штатном режиме, а именно, по сигналу системы управления «блокировка тормозов «Заблокирована» блок управления краном машиниста, подает напряжение на вентиль 36 органа 30 активации тормозов, в результате клапана 33 и 34 закрываются, при этом питательная магистраль 31 и тормозная магистраль 28 разобщаются с исполнительными элементами блока 3 исполнительного.
Данная конструкция крана машиниста обеспечивает управление электропоездом типа ЭР2Г «Ласточка» в автоматическом режиме G0A4 без участия машиниста, что гарантирует безопасность и увеличение пропускной способности на высокоинтенсивных участках пассажирских перевозок.