СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗАМИ ПОЕЗДА
TRAIN BRAKE CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для дистанционного управления процессами, происходящими в тормозной системе поезда (зарядка и отпуск тормоза, торможение, перекрыша и поддержание зарядного давления в тормозной магистрали) с локомотивной тягой.
Общеизвестно, что для быстрой подготовки тормозной системы к работе современные системы для управления тормозами производят ее зарядку сжатым воздухом в кратчайшие сроки, что обеспечивается подачей воздуха в тормозную систему с давлением, превышающим зарядное давление. Сверхзарядное давление в тормозной системе необходимо только в процессе зарядки и отпуска тормоза и зарядное давление - в остальное время. Для поддержания зарядного давления осуществляется выпуск излишнего сжатого воздуха в атмосферу посредством стабилизатора, который работает постоянно и выпускает сжатый воздух в атмосферу не зависимо от величины давления в тормозной системе, создавая бесполезные утечки воздуха. Бесполезные утечки воздуха создают дополнительный расход воздуха и дополнительную работу компрессора, что вызывает дополнительный расход электроэнергии.
Таким образом, проблемой всех известных систем для управления тормозами поезда является наличие бесполезного расхода электроэнергии на работу компрессора при постоянно работающем стабилизаторе в процессе ведения поезда.
Известна система для управления тормозами поезда, которая содержит кран машиниста, предназначенный для изменения режимов работы тормозной системы, уравнительный резервуар, предназначенный для замедления зарядки крана машиниста, редуктор, предназначенный для поддержания зарядного давления воздуха в уравнительном резервуаре в режиме поездного положения, стабилизатор, предназначенный для снижения давления воздуха в уравнительном резервуаре в режиме поездного положения, тормозную магистраль, предназначенную для управления тормозами поезда, и питательную магистраль, предназначенную для питания тормозной системы сжатым воздухом [(Афонин Г.С. «Автоматические тормоза подвижного состава», Г.С.Афонин, В.Н.Барщенков, Н.В.Кондратьев. - М.: Академия, 2010 г. - 320 с., стр.29-48, 92-99)].
Кран машиниста представляет соединенные между собой управляющий орган, реле давления и обратный клапан.
Редуктор выполнен с питательным клапаном, изготовленным заодно целое со штоком и предназначенным для подачи воздуха из питательной магистрали в уравнительный резервуар, с седлом для установки питательного клапана, с подвижной перегородкой, разделяющей редуктор на питательную и регулируемую части и предназначенной для управления питательным клапаном, и с регулируемой пружиной, предназначенной для регулирования давления воздуха, подаваемого в уравнительный резервуар.
Подвижная перегородка установлена на регулируемой пружине, расположенной в регулируемой части редуктора.
Питательный клапан выполнен заодно целое со штоком и установлен на седле редуктора с возможностью перемещения в питательной части редуктора, при этом шток установлен контактирующим с подвижной перегородкой.
Стабилизатор выполнен с возбудительным клапаном, предназначенным для подачи воздуха из уравнительного резервуара в атмосферу, с подвижной перегородкой, предназначенной для управления возбудительным клапаном, и с регулируемой пружиной, предназначенной для регулирования темпа выпуска воздуха из уравнительного резервуара.
Редуктор и стабилизатор установлены на кране машиниста, который соединен с питательной, тормозной магистралями и уравнительным резервуаром.
Кран машиниста имеет шесть фиксированных положений, соответствующих различным режимам работы тормоза: зарядка и отпуск тормоза, поездное положение, перекрыша без питания тормозной магистрали, перекрыша с питанием тормозной магистрали, служебное торможение и экстренное торможение.
Первое положение крана машиниста обеспечивает соединение тормозной магистрали, уравнительного резервуара и редуктора с питательной магистралью. Второе положение обеспечивает соединение редуктора с уравнительным резервуаром и с питательной магистралью, а также уравнительного резервуара со стабилизатором. Третье положение обеспечивает соединение уравнительного резервуара с тормозной магистралью, четвертое положение - перекрытие связи уравнительного резервуара с тормозной магистралью. Пятое и шестое положения обеспечивают соединение уравнительного резервуара и тормозной магистрали с атмосферой.
Система для управления тормозами поезда работает следующим образом. Машинист поворачивает кран машиниста в одно из положений.
При первом положении крана машиниста (зарядка и отпуск тормоза) воздух из питательной магистрали поступает в редуктор, уравнительный резервуар и тормозную магистраль, повышая в них давление воздуха и обеспечивая зарядку и возможно сверхзарядку тормозной системы. В этом состоянии заряженная тормозная система подготовлена к дальнейшей работе.
При втором положении (поездное положение) кран машиниста соединяет уравнительный резервуар со стабилизатором, питательную магистраль с редуктором и поддерживает давление в тормозной магистрали равным давлению в уравнительном резервуаре.
В стабилизаторе возбудительный клапан в любом состоянии тормозной системы находится в открытом состоянии, пропуская воздух из уравнительного резервуара в атмосферу. При этом перемещение подвижной перегородки и величина открытия возбудительного клапана зависят от силы, создаваемой регулируемой пружиной. Выпуск воздуха в атмосферу обеспечивает ликвидацию сверхзарядного давления в уравнительном резервуаре.
Снижение стабилизатором сверхзарядного давления в уравнительном резервуаре приводит к ликвидации краном машиниста через реле давления сверхзарядного давления в тормозной магистрали.
В редукторе, при давлении в уравнительном резервуаре меньше зарядного, подвижная перегородка под действием регулируемой пружины поднимается и открывает питательный клапан, пропуская воздух из питательной магистрали в уравнительный резервуар до установления в нем зарядного давления, равного заданному давлению регулируемой пружины редуктора.
При третьем положении крана машиниста (перекрыша без питания тормозной магистрали) уравнительный резервуар соединяется с тормозной магистралью через обратный клапан крана машиниста. При отсутствии утечек в тормозной магистрали давление в тормозной магистрали и уравнительном резервуаре остается одинаковым. В случае утечек воздуха из тормозной магистрали он из уравнительного резервуара перетекает в тормозную магистраль, понижая давление в уравнительном резервуаре до давления в тормозной магистрали. Утечки воздуха из тормозной магистрали не восполняются.
При четвертом положении крана машиниста (перекрыша с питанием тормозной магистрали) воздух поступает из питательной магистрали в тормозную магистраль до выравнивания давления в ней с давлением в уравнительном резервуаре, восполняя утечки воздуха из тормозной магистрали.
При пятом положении крана машиниста (служебное торможение) кран машиниста обеспечивает соединение через управляющий орган уравнительного резервуара с атмосферой, а через реле давления тормозной магистрали с атмосферой.
При шестом положении крана машиниста (экстренное торможение) кран машиниста обеспечивает соединение с атмосферой уравнительного резервуара и тормозной магистрали более быстрым темпом, чем при служебном торможении.
Таким образом, достоинства известной системы для управления тормозами поезда заключаются в высокой скорости зарядки тормоза, автоматическом переходе с любого сверхзарядного давления в тормозной магистрали на зарядный уровень регулируемым темпом, сохранении заданного зарядного давления в тормозной магистрали при поездном положении крана машиниста.
Недостаток известной системы для управления тормозами поезда заключается в повышенном расходе электроэнергии при втором положении крана машиниста за счет излишних утечек воздуха из тормозной системы. Это обусловлено тем, что в этом положении крана машиниста воздух через открытый возбудительный клапан стабилизатора вытекает из уравнительного резервуара в атмосферу, как при наличии в нем давления выше зарядного, так и при наличии давления в нем ниже зарядного, что приводит к постоянной подкачке воздуха из питательной магистрали в уравнительный резервуар для поддержания в нем заданного зарядного давления.
Другой недостаток известной системы для управления тормозами поезда заключается в том, что она обеспечивает низкий уровень безопасности движения поезда, обусловленный ручным управлением процессами, происходящими в тормозной системе поезда.
6
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому решению является система для управления тормозами поезда, описанная в изобретении по патенту РФ [Патент 2232692 РФ, МПК  B61H 11/02, B60T 7/12. Система для управления тормозами поезда с локомотивной тягой/ В.П.Егоров, Е.Л.Емельяненков, Е.Е.Завьялов (РФ). - №2003108286/11; заявлено 26.03.2003; опубл. 20,07,2004.]
Система для управления тормозами поезда содержит кран машиниста, предназначенный для изменения режимов работы тормозной системы, уравнительный резервуар, предназначенный для замедления зарядки крана машиниста, редуктор, предназначенный для поддержания зарядного давления воздуха в уравнительном резервуаре в режиме поездного положения, стабилизатор, предназначенный для снижения давления воздуха в уравнительном резервуаре в режиме поездного положения, блок для дистанционного управления тормозом, тормозную магистраль, предназначенную для управления тормозами поезда, и питательную магистраль, предназначенную для питания тормозной системы сжатым воздухом
Кран машиниста представляет соединенные между собой управляющий орган, реле давления и обратный клапан.
Редуктор выполнен с питательным клапаном, изготовленным заодно целое со штоком и предназначенным для подачи воздуха из питательной магистрали в уравнительный резервуар, с седлом для установки питательного клапана, с подвижной перегородкой, разделяющей редуктор на питательную и регулируемую части и предназначенной для управления питательным клапаном, и с регулируемой пружиной, предназначенной для регулирования давления воздуха, подаваемого в уравнительный резервуар.
Подвижная перегородка установлена на регулируемой пружине, расположенной в регулируемой части редуктора.
Питательный клапан выполнен заодно целое со штоком и установлен на седле редуктора с возможностью перемещения в питательной части редуктора, при этом шток установлен контактирующим с подвижной перегородкой.
Стабилизатор выполнен с возбудительным клапаном, предназначенным для подачи воздуха из уравнительного резервуара в атмосферу, с подвижной перегородкой, предназначенной для управления клапаном, и с регулируемой пружиной, предназначенной для регулирования темпа выпуска воздуха из уравнительного резервуара.
Редуктор и стабилизатор установлены на кране машиниста, который соединен с питательной, тормозной магистралями и уравнительным резервуаром.
Блок для дистанционного управления тормозом представляет собой систему из электропневматических вентилей и электромагнитных клапанов, связывающих кран машиниста с питательной и тормозной магистралями, с уравнительным резервуаром, редуктором и стабилизатором.
Цепи управления двух электропневматических вентилей и четырех электромагнитных клапанов соединены с системой дистанционного управления поезда.
Кран машиниста имеет шесть фиксированных положений, соответствующих различным режимам работы тормоза: зарядка и отпуск тормоза, поездное положение, перекрыша без питания тормозной магистрали, перекрыша с питанием тормозной магистрали, служебное торможение и экстренное торможение.
Первое положение крана машиниста обеспечивает соединение тормозной магистрали, уравнительного резервуара и редуктора с питательной магистралью. Второе положение обеспечивает соединение редуктора с уравнительным резервуаром и с питательной магистралью, а также уравнительного резервуара со стабилизатором. Третье положение обеспечивает соединение уравнительного резервуара с тормозной магистралью, четвертое положение - перекрытие связи уравнительного резервуара с тормозной магистралью. Пятое и шестое положения обеспечивают соединение уравнительного резервуара и тормозной магистрали с атмосферой.
Система для управления тормозами поезда работает следующим образом. Машинист поворачивает кран машиниста в одно из положений.
При первом положении крана машиниста (зарядка и отпуск тормоза) блок для дистанционного управления тормозом обеспечивает поступление воздуха из питательной магистрали в кран машиниста, из которого воздух подается в редуктор, уравнительный резервуар и тормозную магистраль, повышая в них давление воздуха и обеспечивая зарядку и возможно сверхзарядку тормозной системы. В этом состоянии заряженная тормозная система подготовлена к дальнейшей работе.
При втором положении крана машиниста (поездное положение) блок для дистанционного управления тормозом продолжает обеспечивать поступление воздуха из питательной магистрали в кран машиниста, который соединяет уравнительный резервуар со стабилизатором, питательную магистраль с редуктором и поддерживает давление в тормозной магистрали равным давлению в уравнительном резервуаре. Одновременно блок для дистанционного управления тормозом отключает уравнительный резервуар от атмосферы и подключает редуктор и стабилизатор к крану машиниста.
В стабилизаторе возбудительный клапан в любом состоянии тормозной системы находится в открытом состоянии, пропуская воздух из уравнительного резервуара в атмосферу. При этом перемещение подвижной перегородки и величина открытия возбудительного клапана зависят от силы, создаваемой регулируемой пружиной. Выпуск воздуха в атмосферу обеспечивает ликвидацию сверхзарядного давления в уравнительном резервуаре. Снижение стабилизатором сверхзарядного давления в уравнительном резервуаре приводит к ликвидации краном машиниста через реле давления сверхзарядного давления в тормозной магистрали.
В редукторе, при давлении в уравнительном резервуаре меньше зарядного, подвижная перегородка под действием регулируемой пружины поднимается и открывает питательный клапан, пропуская воздух из питательной магистрали в уравнительный резервуар до установления в нем зарядного давления, равного заданному давлению регулируемой пружины редуктора.
При этом стабилизатор и редуктор разделены между собой и, следовательно, информация о величине зарядного давления в уравнительном резервуаре в стабилизаторе отсутствует. Отсутствие такой информации в стабилизаторе приводит к тому, что воздух из уравнительного резервуара в атмосферу выпускается при любом давлении воздуха в нем.
Для поддержания зарядного давления в уравнительном резервуаре редуктор постоянно подпитывает его из питательной магистрали. Таким образом, при втором положении крана машиниста система для управления тормозами поезда беспрерывно потребляет сжатый воздух из питательной магистрали для восполнения утечек его через стабилизатор. При этом бесполезные утечки происходят, как показывает анализ работы локомотива, в течение 96% времени работы тормозной системы. В свою очередь увеличение расхода сжатого воздуха приводит к увеличению времени работы компрессора и дополнительному расходу электроэнергии на его работу.
При третьем положении крана машиниста (перекрыша без питания тормозной магистрали) блок для дистанционного управления тормозом отключает поступление воздуха из питательной магистрали в кран машиниста. Редуктор находится в отключенном состоянии, а стабилизатор - во включенном,
Уравнительный резервуар через обратный клапан крана машиниста соединяется с тормозной магистралью. При отсутствии утечек в тормозной магистрали давление в тормозной магистрали и уравнительном резервуаре остается одинаковым. В случае утечек воздуха из тормозной магистрали он из уравнительного резервуара перетекает в тормозную магистраль, понижая давление в уравнительном резервуаре до давления в тормозной магистрали. Утечки воздуха из тормозной магистрали не восполняются.
При четвертом положении крана машиниста (перекрыша с питанием тормозной магистрали) блок для дистанционного управления тормозом вновь подключает поступление воздуха из питательной магистрали в кран машиниста, из которого воздух поступает в тормозную магистраль до выравнивания давления в ней с давлением в уравнительном резервуаре, восполняя утечки из тормозной магистрали. Редуктор и стабилизатор находятся в отключенном состоянии.
При пятом положении крана машиниста (служебное торможение) блок для дистанционного управления тормозом обеспечивает соединение уравнительного резервуара с атмосферой. Кроме того, кран машиниста также обеспечивает соединение уравнительного резервуара с атмосферой через управляющий орган, а тормозной магистрали - с атмосферой через реле давления.
Редуктор и стабилизатор находятся в отключенном состоянии.
При шестом положении крана машиниста (экстренное торможение) кран машиниста обеспечивает соединение с атмосферой уравнительного резервуара и тормозной магистрали более быстрым темпом, чем при служебном торможении.
Таким образом, достоинство известной системы для управления тормозами поезда заключается в повышении уровня безопасности движения поезда, обусловленное автоматическим управлением процессами, происходящими в тормозной системе поезда.
Недостаток известной системы для управления тормозами поезда остается таким же, как и в аналоге, и заключается в повышенном расходе электроэнергии при втором положении крана машиниста за счет бесполезных утечек воздуха из тормозной системы. Это обусловлено тем, что в этом положении крана машиниста воздух через открытый возбудительный клапан стабилизатора вытекает из уравнительного резервуара в атмосферу, как при наличии в нем давления выше зарядного, требующего выпуска воздуха в атмосферу, так и при наличии давления в нем ниже зарядного, при котором не требуется выпуск воздуха в атмосферу.
Это приводит к тому, что выпуск воздуха в атмосферу в случае отсутствия в уравнительном резервуаре сверхзарядного давления является бесполезным и ненужным, который происходит в течение 96% времени работы тормозной системы.
Расход сжатого воздуха на бесполезный выпуск воздуха в атмосферу требует дополнительный работы компрессора и, соответственно, дополнительного бесполезного расхода электроэнергии на подкачку воздуха из питательной магистрали в уравнительный резервуар при наличии в нем давления ниже зарядного.
На восполнение бесполезных утечек воздуха расходуется электроэнергия на работу компрессора, которая увеличивает ее расход.
Задача, решаемая изобретением, заключается в разработке системы для управления тормозами поезда, позволяющей снизить расход электроэнергии при втором положении крана машиниста за счет ликвидации бесполезных утечек воздуха из тормозной системы благодаря выпуску воздуха из тормозной системы в атмосферу только в случае сверхзарядного давления в уравнительном резервуаре.
Для решения поставленной задачи в системе для управления тормозами поезда, представляющей собой кран машиниста, предназначенный для изменения режимов работы тормозной системы, с установленными на нем редуктором, предназначенным для поддержания давления воздуха в кране машиниста в режиме поездного положения, и стабилизатором, предназначенным для снижения давления воздуха в уравнительном резервуаре в режиме поездного положения, соединенный с тормозной магистралью, предназначенной для управления тормозами поезда, с питательной магистралью, предназначенной для питания тормозной системы сжатым воздухом, с уравнительным резервуаром, предназначенным для замедления зарядки крана машиниста, и блоком для дистанционного управления тормозом, при этом редуктор выполнен с подвижной перегородкой, разделяющей редуктор на питательную и регулируемую части, установленной на регулируемой пружине, расположенной в регулируемой части редуктора, и со штоком с питательным клапаном, размещенным на седле для установки питательного клапана в питательной части редуктора с возможностью перемещения, в редукторе питательный клапан со штоком выполнены раздельными, шток выполнен с осевым отверстием и жестко связан с подвижной перегородкой, подвижная перегородка выполнена с отверстием, стабилизатор выполнен в виде шайбы с конусным отверстием и установленной в нем с возможностью перемещения конусной иглой, при этом шайба стабилизатора жестко установлена в отверстии штока редуктора, а конусная игла стабилизатора жестко соединена с питательным клапаном редуктора.
Заявляемое решение отличается от прототипа новым выполнением конструктивных элементов системы, их новыми взаимосвязями и расположением относительно друг друга, а именно питательный клапан со штоком выполнены в редукторе раздельными, шток выполнен с осевым отверстием и жестко связан с подвижной перегородкой, подвижная перегородка выполнена с отверстием, стабилизатор выполнен в виде шайбы с конусным отверстием и конусной иглой, при этом шайба стабилизатора жестко установлена в отверстии штока редуктора, конусная игла стабилизатора жестко соединена с питательным клапаном редуктора и установлена в конусном отверстии шайбы стабилизатора с возможностью перемещения внутри него. Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».
Новое выполнение конструктивных элементов системы и их новые взаимосвязи и расположение относительно друг друга приводят к снижению расхода электроэнергии при втором положении крана машиниста.
Это обусловлено тем, что в этом положении крана машиниста воздух вытекает из уравнительного резервуара в атмосферу через стабилизатор только в случае сверхзарядного давления в уравнительном резервуаре.
При превышении зарядного давления воздуха в уравнительном резервуаре он соединен с атмосферой посредством осевого отверстия в штоке редуктора и конусного отверстия в шайбе стабилизатора, чем обеспечивается выпуск воздуха из уравнительного резервуара в атмосферу, что является необходимым условием работы системы управления тормозами при поездном положении крана машиниста.
При достижении в уравнительном резервуаре зарядного давления дальнейший бесполезный выпуск воздуха в атмосферу прекращается вследствие разъединения уравнительного резервуара с осевым отверстием в штоке редуктора и конусным отверстием в шайбе стабилизатора, чем ликвидируется бесполезный расход воздуха при втором положении крана машиниста и, соответственно, снижается расход электроэнергии на работу компрессора.
Причинно-следственная связь «Выполнение питательного клапана со штоком в редукторе раздельными, выполнение штока с осевым отверстием и жестко связанным с подвижной перегородкой, выполнение подвижной перегородки с отверстием, стабилизатора в виде шайбы с конусным отверстием и конусной иглой, жесткое установление шайбы стабилизатора в отверстии штока редуктора, жесткое соединение конусной иглы стабилизатора с питательным клапаном редуктора и установление ее в конусном отверстии шайбы стабилизатора с возможностью перемещения внутри него приводит к снижению расхода электроэнергии при втором положении крана машиниста» не обнаружена в уровне техники и явным образом не следует из него. Наличие новой причинно-следственной связи свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».
На фигуре показана схема системы для управления тормозами поезда, иллюстрирующая и подтверждающая «промышленную применимость» заявляемой системы.
Система для управления тормозами поезда содержит кран машиниста 1, предназначенный для изменения режимов работы тормозной системы, уравнительный резервуар 2, предназначенный для замедления зарядки крана машиниста 1, редуктор 3, предназначенный для поддержания давления воздуха в уравнительном резервуаре 2 в режиме поездного положения, стабилизатор 4, предназначенный для снижения давления воздуха в уравнительном резервуаре 2 в режиме поездного положения, блок для дистанционного управления тормозом 5, тормозную магистраль 6, предназначенную для управления тормозами поезда, и питательную магистраль 7, предназначенную для питания тормозной системы сжатым воздухом
Кран машиниста 1 представляет соединенные между собой управляющий орган 8, реле давления 9 и обратный клапан 10.
Редуктор 3 содержит подпружиненный питательный клапан 11, предназначенный для подачи воздуха из питательной магистрали 7 в уравнительный резервуар 2, подвижную перегородку 12, предназначенную для управления питательным клапаном 11, и регулируемую пружину 13, предназначенную для регулирования давления воздуха, подаваемого в уравнительный резервуар 2, шток 14 редуктора 3 и седло 15 для установки клапана 11.
Подвижная перегородка 12 выполнена с отверстием 16 и разделяет редуктор 3 на питательную 17 и регулируемую 18 части.
В регулируемой 18 части редуктора 3 расположена регулируемая пружина 13, на которую установлена подвижная перегородка 12.
В питательной части 17 расположены подпружиненный питательный клапан 11, шток 14, выполненный с осевым отверстием 16 и седло 15. Шток 14 жестко связан с подвижной перегородкой 12. Питательный клапан 11 нижней плоскостью установлен на штоке 14 и седле 15, а сверху подпружинен.
Стабилизатор 4 содержит шайбу 19, выполненную с конусным отверстием, и конусную иглу 20. Шайба 19 стабилизатора 4 жестко установлена в отверстии 16 штока 14 редуктора 3. Конусная игла 20 стабилизатора 4 жестко соединена с питательным клапаном 10 редуктора 3 и установлена в конусном отверстии шайбы 19 стабилизатора 4 с возможностью перемещения внутри конического отверстия шайбы 19.
Редуктор 3 и стабилизатор 4 установлены на кране машиниста 1, который соединен с питательной 7, тормозной 6 магистралями и уравнительным резервуаром 2.
Блок для дистанционного управления тормозом 5 представляет собой систему из электропневматических вентилей 21 и электромагнитных клапанов 22, которые связывают между собой кран машиниста 1, питательную 7, тормозную 6 магистрали, уравнительный резервуар 2, редуктор 3 и атмосферу.
Электрические цепи управления электропневматических вентилей 21 и электромагнитных клапанов 22 соединены с краном машиниста 1.
Кран машиниста 1 имеет шесть фиксированных положений, соответствующих различным режимам работы тормоза: зарядка и отпуск тормоза, поездное положение, перекрыша без питания тормозной магистрали 6, перекрыша с питанием тормозной магистрали 6, служебное торможение и экстренное торможение.
Первое положение крана машиниста 1 обеспечивает соединение тормозной магистрали 6, уравнительного резервуара 2 и редуктора 3 с питательной магистралью 7. Второе положение обеспечивает соединение редуктора 3 с уравнительным резервуаром 2 и с питательной магистралью 7, уравнительного резервуара 2 со стабилизатором 4, а также тормозной магистрали 6 с питательной магистралью 7 или с атмосферой.
Третье положение обеспечивает соединение уравнительного резервуара 2 с тормозной магистралью 6, а четвертое положение - перекрытие связи уравнительного резервуара 2 с тормозной магистралью 6. Пятое и шестое положения обеспечивают соединение уравнительного резервуара 2 и тормозной магистрали 6 с атмосферой.
Система для управления тормозами поезда работает следующим образом.
Машинист поворачивает кран машиниста 1 в одно из положений.
При первом положении крана машиниста 1 (зарядка и отпуск тормоза) блок для дистанционного управления тормозом 5 обеспечивает поступление воздуха из питательной магистрали 7 в кран машиниста 1. В свою очередь кран машиниста подает воздух в редуктор 3, уравнительный резервуар 2 и тормозную магистраль 6, повышая в них давление воздуха и обеспечивая зарядку и возможно сверхзарядку тормозной системы. В этом состоянии заряженная тормозная система подготовлена к дальнейшей работе.
При втором положении крана машиниста 1 (поездное положение) блок для дистанционного управления тормозом 5 продолжает обеспечивать поступление воздуха из питательной магистрали 7 в кран машиниста 1, а также отключает уравнительный резервуар 2 от атмосферы и подключает редуктор 3 и стабилизатор 4 к крану машиниста 1.
Кран машиниста 1 поддерживает давление воздуха в тормозной магистрали 6 равным давлению воздуха в уравнительном резервуаре 2.
При давлении в редукторе 3 ниже зарядного, подвижная перегородка 12 под действием регулируемой пружины 13 поднимается вместе со штоком 14 и поднимает питательный клапан 11 над седлом 15. Воздух из питательной магистрали 7 поступает в уравнительный резервуар 2 до повышения в нем давления, равного заданному давлению регулируемой пружины 13 редуктора 3. После чего подвижная перегородка 12 уравновешивается и занимает горизонтальное положение, питательный клапан 11 опускается на седло 15, и подача воздуха в уравнительный резервуар 2 прекращается.
Реле давления 9 крана машиниста 1 при повышении давления воздуха в уравнительном резервуаре 2 обеспечивает повышение давления воздуха в тормозной магистрали 6.
В стабилизаторе 4 коническая игла 20 в любом состоянии тормозной системы пропускет воздух из отверстия 16 штока 14 в атмосферу.
При сверхзарядном давлении в уравнительном резервуаре 2 подвижная перегородка 12 со штоком 14 редуктора 3 опускается вниз, сжимая регулируемую пружину 13. Шток 14 отходит от питательного клапана 11 и соединяет уравнительный резервуар 2 с атмосферой. Через коническое отверстие в шайбе 19 стабилизатора 4 воздух выходит в атмосферу, давление в редукторе 3 и в в уравнительном резервуаре 2 снижается до зарядного давления. При этом сверхзарядное давление в уравнительном резервуаре 2 ликвидируется.
Подвижная перегородка 12 снова поднимается, шток 14 редуктора 3 прижимается к питательному клапану 11 редуктора 3, и выход воздуха в атмосферу перекрывается, что приводит к прекращению бесполезных утечек воздуха в атмосферу. При этом зарядное давление в уравнительном резервуаре 2 сохраняется.
Необходимый темп ликвидации сверхзарядного давления обеспечивается изменением зазора между конической иглой 20 и коническим отверстием шайбы 19 стабилизатора 4.
При перемещении подвижной перегородки 12 зазор между конической иглой 20 и коническим отверстием шайбы 19 изменяется: при движении вниз - уменьшается, при движении вверх - увеличивается. Величина перемещения подвижной перегородки 12 вниз определяется величиной сверхзарядного давления.
Таким образом, изменение сверхзарядного давления в уравнительном резервуаре 2 регулирует величину зазора в шайбе 19 стабилизатора 4 и, соответственно, поддерживает необходимый темп ликвидации сверхзарядного давления.
Реле давления 9 крана машиниста 1 при снижении давления воздуха в уравнительном резервуаре 2 обеспечивает снижение давления воздуха в тормозной магистрали 6.
Таким образом, при втором положении крана машиниста 1 система для управления тормозами поезда выпускает воздух из уравнительного резервуара 2 только при наличии в нем сверхзарядного давления, полностью ликвидируя бесполезные утечки сжатого воздуха, что тем самым уменьшает расход сжатого воздуха и расход электроэнергии на работу компрессора.
При третьем положении крана машиниста 1 (перекрыша без питания тормозной магистрали 6) блок для дистанционного управления тормозом 5 отключает поступление воздуха из питательной магистрали в кран машиниста. Кран машиниста 1 отключает редуктор 3 и стабилизатор 4. Уравнительный резервуар 2 через обратный клапан 10 крана машиниста 1 соединяется с тормозной магистралью 6. При отсутствии утечек в тормозной магистрали 6 давление в тормозной магистрали 6 и уравнительном резервуаре 2 остается одинаковым. В случае утечек воздуха из тормозной магистрали 6 он из уравнительного резервуара 2 перетекает в тормозную магистраль 6, понижая давление в уравнительном резервуаре 2 до давления в тормозной магистрали 6. Утечки воздуха из тормозной магистрали 6 не восполняются.
При четвертом положении крана машиниста 1 (перекрыша с питанием тормозной магистрали 6) блок для дистанционного управления тормозом 5 вновь подключает поступление воздуха из питательной магистрали 7 в кран машиниста 1, из которого воздух поступает в тормозную магистраль 6 до выравнивания давления в ней с давлением в уравнительном резервуаре 2. Утечки из тормозной магистрали 6 восполняются, редуктор 3 и стабилизатор 4 остаются в отключенном состоянии.
При пятом положении крана машиниста 1 (служебное торможение) блок для дистанционного управления тормозом 5 обеспечивает соединение уравнительного резервуара 2 с атмосферой. Кроме того, кран машиниста 1 также обеспечивает соединение уравнительного резервуара 2 с атмосферой через управляющий орган 8, а тормозной магистрали 6 - с атмосферой через реле давления 9.
Редуктор 3 и стабилизатор 4 находятся в отключенном состоянии.
При шестом положении крана машиниста 1 (экстренное торможение) кран машиниста 1 обеспечивает соединение с атмосферой уравнительного резервуара 2 и тормозной магистрали 6 более быстрым темпом, чем при служебном торможении. Редуктор 3 и стабилизатор 4 находятся в отключенном состоянии.
Использование заявляемой системы для управления тормозами поезда по сравнению с прототипом позволяет сократить время бесполезного выпуска воздуха в атмосферу из уравнительного резервуара с 96% времени работы тормозной системы до 0%, что приводит по результатам математического моделирования к снижению расхода электроэнергии на работу компрессора на 5%.