ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а более конкретно, к устройству электропневматической тормозной системы железнодорожных транспортных средств, преимущественно вагонов метрополитена, предназначенной для управления процессами изменения давления в тормозных цилиндрах в зависимости от изменения давления в тормозной магистрали, в зависимости от подачи электрических сигналов при электрическом управлении тормозной системой и в зависимости от загрузки вагона при всех видах торможения.
Известна электропневматическая тормозная система по патенту РФ №2100232 от 19.09.1996 г., МПК В60Т 13/66. Она содержит пневматическую исполнительную часть, выполненную в виде реле давления, связанного с питательным резервуаром и тормозным цилиндром, а также содержит управляющие части. Первая управляющая часть имеет сообщенный с тормозной магистралью пневматический воздухораспределитель жесткого типа, который через автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения связан с питательным резервуаром. Автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения регулирует давление сжатого воздуха в зависимости от загрузки вагона. Вторая управляющая часть имеет два электропневматических вентиля, включенные в электрические цепи электродинамического тормоза и в электрические цепи электропневматического тормоза, а также имеет пневматический преобразователь давления. Входы последнего связаны с автоматическим регулятором давления грузовых режимов торможения, а выход - с одним из электропневматических вентилей, выход которого соединен через переключающее устройство с реле давления исполнительной части. Величина выходного давления пневматического преобразователя меньше величины входного давления в заданной пропорции. Второй электропневматический вентиль своим входом связан с пневматическим воздухораспределителем и с питательным резервуаром через автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения, а выходом - с реле давления через переключающее устройство. Когда процессы торможения осуществляются электропневматическим тормозом, то подают напряжение на первый электропневматический вентиль. Он срабатывает, сжатый воздух от пневматического преобразователя давления поступает в реле давления. Реле осуществляет наполнение сжатым воздухом тормозного цилиндра с его минимальной величиной давления. Если при действии электропневматического тормоза подают напряжение на второй электропневматический вентиль, он осуществляет связь пневматического воздухораспределителя через переключающее устройство с реле давления. Тормозной цилиндр наполняется сжатым воздухом до величины давления, установленной автоматическим регулятором давления грузовых режимов торможения, то есть до максимально возможной при этом виде торможения. Таким образом, снижается управляемость тормозными процессами, особенно при регулировочных торможениях, когда необходимы средние значения величин давлений в тормозных цилиндрах. Кроме того, в этой тормозной системе аварийное экстренное торможение, когда нет подачи электрического тока, возможно только путем снижения давления в тормозной магистрали краном машиниста и срабатывания пневматических воздухораспределителей по мере распространения тормозной волны.
Известна электропневматическая тормозная система по заявке Японии №59-1520, МПК В60Т 13/68 (опубликовано: 13.01.1984 г.) Она содержит пневматическую исполнительную часть и две управляющие части. Пневматическая исполнительная часть имеет реле давления, которое сообщено с питательной магистралью и с тормозными цилиндрами и подключено к управляющим частям через переключающее устройство. Первая управляющая часть снабжена пневматическим воздухораспределителем с подвижными перегородками, ограничивающими полости управляющих давлений. Каждая из этих полостей связана каналом с соответствующим электропневматическим вентилем, сообщенным с питательной магистралью. Первая управляющая часть имеет также двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль. Вторая управляющая часть содержит два электропневматических вентиля, связанных с питательной магистралью и включенные в электрические цепи электродинамического тормоза и в электрические цепи электропневматического тормоза. Двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль выполнен с первой линией, подключенной к пневматическому воздухораспределителю, второй линией, подключенной к переключающему устройству и третьей линией, сообщенной с атмосферой. В этой электропневматической тормозной системе двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль во включенном состоянии соединяет первую и третью линию, а вторая линия при этом перекрыта. Так как это является поездным положением тормоза, то в тормозных цилиндрах возможно накапливание сжатого тормоза, и, как следствие, самопроизвольное торможение. В этой тормозной системе сообщение каналов, подсоединенных к полостям управляющего давления пневматического воздухораспределителя, с питательной магистралью, осуществляется посредством электропневматических вентилей, связанных с электрическими цепями управления тормозной системой и в поездном положении находящихся под напряжением. При возникновении аварийной ситуации, когда происходит нарушение электрической цепи управления, пневматический воздухораспределитель срабатывает на торможение. При этом, исключается возможность дистанционного централизованного отпуска тормоза. Необходимо вручную отпустить тормоз на каждом вагоне поезда метрополитена, что в ряде случаев неосуществимо.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков заявляемой электропневматической тормозной системе железнодорожного транспортного средства, преимущественно вагонов метрополитена, является электропневматическая тормозная система по патенту РФ №1729858 от 27.06.1990 г., МПК В60Т 13/68. Она содержит пневматическую исполнительную часть и управляющие части. Пневматическая исполнительная часть имеет реле давления, которые сообщены с питательной магистралью и с соответствующими тормозными цилиндрами, и связана через переключающее устройство с управляющими частями. Первая управляющая часть имеет пневматический воздухораспределитель жесткого типа, который связан с тормозной магистралью и через автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения сообщен с питательной магистралью. В первой управляющей части имеется также двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль экстренного пневматического торможения, включенный в электрические цепи управления тормозной системой. Вторая управляющая часть содержит электропневматические вентили, включенные в электрические цепи электродинамического тормоза и в электрические цепи электропневматического тормоза, а также содержит пневматический преобразователь давления. Он соединен с питательной магистралью через автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения и связан с одним из электропневматических вентилей. Электропневматические вентили сообщаются с пневматической исполнительной частью посредством переключающего устройства. Двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль экстренного пневматического торможения связан своей первой линией с пневматическим воздухораспределителем, второй линией - с переключающим устройством, третьей линией - с атмосферой. В этой системе вентиль выполнен с возможностью соединения второй и третьей линий во включенном состоянии. В тормозной магистрали в поездном положении поддерживается давление величиной, соответствующей полному служебному торможению. Пневматический воздухораспределитель, в свою очередь, устанавливает такое же давление, в том числе, и в первой линии. При повреждении электрической цепи управления тормозной системой вентиль обесточивается. Вторая линия разобщается от атмосферы и сообщается с первой линией. На всех вагонах поезда одновременно осуществляется торможение. Для отпуска тормоза краном машиниста повышают давление в тормозной магистрали, пневматический воздухораспределитель сообщает с атмосферой первую и вторую линию. Происходит отпуск тормоза.
Однако, при осуществлении процесса торможения вагонов поезда метрополитена электродинамическим тормозом, на тележках, необорудованных двигателями (немоторных тележках), не создается тормозная сила. Это снижает эффективность торможения, что, в конечном счете, может привести к увеличению тормозного пути, к снижению безопасности движение поездов метрополитена. Кроме того, при электропневматическом торможении, когда подается напряжение на электропневматический вентиль второй управляющей части этой системы, в тормозных цилиндрах создается давление, величина которого ограничивается величиной, установленной пневматическим преобразователем давления. Чтобы получить, при необходимости, более высокое давление в тормозных цилиндрах при электропневматическом торможении, снимают напряжение с двухпозиционного трехлинейного электропневматического вентиля экстренного пневматического торможения. В тормозных цилиндрах устанавливается давление, величина которого соответствует величине давления полного служебного торможения, то есть максимально возможной величине при этом виде торможения. Таким образом, снижается управляемость тормозными процессами, особенно при регулировочных торможениях, когда необходимы средние значения величин давлений в тормозных цилиндрах.
Заявляемая электропневматическая тормозная система железнодорожного транспортного средства, преимущественно вагонов метрополитена, решает задачу повышения ее эффективности и управляемости, обеспечивающего повышение безопасности движения поездов метрополитена.
Технический результат, который будет получен при осуществлении предлагаемой полезной модели, заключается в обеспечении пневматического торможения немоторных тележек вагонов метрополитена при осуществлении процесса электродинамического торможения поезда метрополитена, в обеспечении возможности получения дополнительной ступени торможения при осуществлении процессов торможения вагонов метрополитена электропневматическим тормозом.
Указанный технический результат достигается тем, что известная электропневматическая тормозная система железнодорожного транспортного средства, преимущественно вагонов метрополитена, содержащая пневматическую исполнительную часть, имеющую реле давления, сообщенные с питательной магистралью и с соответствующими тормозными цилиндрами, и связанную через переключающее устройство с управляющими частями электропневматической тормозной системы, одна из которых имеет сообщенный с тормозной магистралью пневматический воздухораспределитель, соединенный с питательной магистралью через автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения, а также имеет двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль экстренного пневматического торможения, связанный первой линией с пневматическим воздухораспределителем, второй линией - с переключающим устройством, третьей линией - с атмосферой, а вторая управляющая часть содержит электропневматические вентили, включенные в электрические цепи электродинамического тормоза и в электрические цепи электропневматического тормоза, и пневматический преобразователь давления, соединенный с питательной магистралью через автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения и с одним из электропневматических вентилей, при этом электропневматические вентили связаны с пневматической исполнительной частью посредством переключающего устройства, снабжена дополнительной управляющей частью, содержащую электропневматический вентиль, включенный на немоторной тележке вагона в электрическую цепь электродинамического тормоза в его действующем состоянии, и пневматический преобразователь давления, соединенный с питательной магистралью через автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения и с соответствующим реле давления пневматической исполнительной части посредством указанного электропневматического вентиля и дополнительного переключательного клапана, связанного с переключающим устройством, а во второй управляющей части электропневматической тормозной системы установлен второй преобразователь давления, сообщенный с питательной магистралью через автоматический регулятор давления грузовых режимов торможения и соединенный со вторым электропневматическим вентилем, при этом, электропневматические вентили второй управляющей части электропневматической тормозной системы связаны с переключающим устройством через переключательный клапан.
Кроме того, в заявляемой электропневматической тормозной системе железнодорожного транспортного средства, преимущественно вагонов метрополитена, пневматический преобразователь давления дополнительной управляющей части выполнен в виде пневматического реле с двумя подвижными перегородками большего и меньшего диаметра с величиной выходного давления меньшей, чем величина входного давления, в заданной пропорции.
Кроме того, во второй управляющей части заявляемой электропневматической тормозной системы один из пневматических преобразователей давления, соединенный с первым электропневматическим вентилем, выполнен в виде редуктора давления с установленной в соответствии с заданным усилием регулировочной пружины величиной выходного давления, при этом, второй пневматический преобразователь давления, связанный со вторым электропневматическим вентилем, выполнен в виде пневматического реле с двумя подвижными перегородками большего и меньшего диаметра с величиной выходного давления меньшей, чем величина входного давления, в заданной пропорции.
Такое выполнение предлагаемой электропневматической тормозной системы железнодорожного транспортного средства, преимущественно вагонов метрополитена, обеспечивает пневматическое торможение немоторных тележек вагонов метрополитена при осуществлении процесса электродинамического торможения поезда метрополитена, что обеспечивает повышение эффективности торможения поезда в целом. Такое выполнение предлагаемой системы обеспечивает также получение дополнительной ступени торможения при осуществлении процесса торможения вагонов метрополитена электропневматическим тормозом, что повышает управляемость тормозом, особенно при регулировочных торможениях, когда требуется ряд ступеней торможения только для необходимого снижения скорости движения поезда.
Это объясняется следующим образом. Основным тормозом вагонов метрополитена является электродинамический тормоз. При его истощении или отказе автоматически вступает в действие электропневматический тормоз, являющийся резервным тормозом. При отсутствии электрического питания на вагонах, а, следовательно, и отсутствия напряжения на двухпозиционном трехлинейном электропневматическом вентиле, происходит экстренное аварийное пневматическое торможение.
При осуществлении торможения электродинамическим тормозом одновременно производится подача напряжения на электропневматический вентиль дополнительной управляющей части электропневматической тормозной системы. Вентиль срабатывает, сжатый воздух от пневматического преобразователя давления дополнительной управляющей части поступает через дополнительный переключательный клапан в реле давления пневматической исполнительной части, установленное на немоторной тележке вагона. Тормозные цилиндры тележки наполняются сжатым воздухом до величины давления, установленной пневматическим преобразователем давления. Происходит пневматическое торможение немоторной тележки совместно с электродинамическим торможением моторных тележек. Общая эффективность торможения увеличивается.
При осуществлении процесса торможения резервным электропневматическим тормозом подают напряжение на первый электропневматический вентиль второй управляющей части заявляемой электропневматической тормозной системы. Вентиль срабатывает. Сжатый воздух от первого пневматического преобразователя давления второй управляющей части через переключательный клапан и переключающее устройство поступает в реле давления пневматической исполнительной части системы. Реле давления производят наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров до величины давления, установленной первым пневматическим преобразователем давления. Чтобы получить следующую необходимую величину давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах при электропневматическом торможении, подают напряжение на второй электропневматический вентиль второй управляющей части системы. Вентиль срабатывает. В реле давления поступает сжатый воздух от второго пневматического преобразователя давления. Реле давления наполняют сжатым воздухом тормозные цилиндры до величины давления, установленной вторым пневматическим преобразователем давления. Для получения максимального давления в тормозных цилиндрах при электропневматическом торможении, снимают напряжение с двухпозиционного трехлинейного электропневматического вентиля экстренного пневматического торможения. Тормозные цилиндры наполняются сжатым воздухом до величины давления, устанавливаемого пневматическим воздухораспределителем.
На приведенном чертеже схематично изображен общий вид предлагаемой электропневматической тормозной системы железнодорожного транспортного средства, преимущественно вагонов метрополитена (пример выполнения).
Электропневматическая тормозная система железнодорожного транспортного средства, преимущественно вагонов метрополитена, содержит пневматическую исполнительную часть 1, первую управляющую часть 2, вторую управляющую часть 3, дополнительную управляющую часть 4. Пневматическая исполнительная часть 1 имеет реле давления 5. 6, 7, каждое из которых сообщено с питательной магистралью 8 соответственно каналами 9, 10, 11, а с тормозными цилиндрами (на чертеже не изображены) соответственно каналами 12, 13, 14. Первая управляющая часть 2 имеет пневматический воздухораспределитель 15 жесткого типа и двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль 16 экстренного пневматического торможения. Пневматический воздухораспределитель 15 сообщен с тормозной магистралью 17 каналом 18, а с питательной магистралью 8 сообщен через автоматический регулятор давления 19 грузовых режимов торможения (авторежим). Авторежим 19 устанавливает на выходе давление сжатого воздуха в зависимости от загрузки вагона, определяемой величиной наибольшего давления в одной из двух пневморессор (на чертеже не показаны) вагона, размещенных по его диагонали. Сжатый воздух от пневморессор поступает по каналам 20, 21. Двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль 16 связан первой линией с пневматическим воздухораспределителем 15, второй линией связан с переключающим устройством 22, третьей линией - с атмосферой. Во включенном состоянии вентиль 16 сообщает вторую и третью линии, разобщая их от первой линии. Вторая управляющая часть 3 содержит первый электропневматический вентиль 23, второй электропневматический вентиль 24, пневматические преобразователи давления 25 и 26. Пневматический преобразователь давления 25 выполнен в виде редуктора давления с установленной в соответствии с заданным усилием его регулировочной пружины величиной выходного давления для получения в тормозных цилиндрах требуемого минимального значения давления сжатого воздуха. Пневматический преобразователь давления 25 соединен с питательной магистралью 8 через авторежим 19, а через вентиль 23, переключательный клапан 27, переключающее устройство 22 связан с пневматической исполнительной частью 1. Пневматический преобразователь давления 26 выполнен в виде пневматического реле с двумя подвижными перегородками большего и меньшего диаметра с величиной выходного давления меньшей, чем величина входного давления, в заданной пропорции для получения в тормозных цилиндрах требуемого среднего значения давления сжатого воздуха. Пневматический преобразователь давления 26 соединен с питательной магистралью 8 через авторежим 19, а через вентиль 24, переключательный клапан 27, переключающее устройство 22 связан с пневматической исполнительной частью 1. Дополнительная управляющая часть 4 имеет электропневматический вентиль 28, пневматический преобразователь давления 29, дополнительный переключательный клапан 30. Электропневматический вентиль 28 включен в электрическую цепь электродинамического тормоза вагонов при его действии, то есть, когда осуществляется электродинамическое торможение. Пневматический преобразователь давления 29 выполнен в виде пневматического реле с двумя подвижными перегородками большего и меньшего диаметра с величиной выходного давления меньшей, чем величина входного давления, в заданной пропорции для получения в тормозных цилиндрах немоторной тележки требуемой величины давления сжатого воздуха. Пневматический преобразователь давления 29 соединен с питательной магистралью 8 через авторежим 19, а через вентиль 28 и дополнительный переключательный клапан 30 связан с установленном на немоторной тележке реле давления 5 пневматической исполнительной части 1.
Электропневматическая тормозная система действует следующим образом.
В поездном положении в тормозной магистрали 17 устанавливается давление сжатого воздуха, соответствующее полному служебному торможению. Двухпозиционный трехлинейный электропневматический вентиль 16 находится под напряжением. Пневматический воздухораспределитель 15 устанавливает давление сжатого воздуха, соответствующее полному служебному торможению и загрузке вагона. Вентили 23, 24, 28 обесточены, перекрывая сообщение соответственно пневматических преобразователей давления 25, 26, 29 с пневматической исполнительной частью 1. Когда производят электродинамическое торможение поезда метрополитена, одновременно на немоторных тележках вагонов на электропневматический вентиль 28 подается напряжение. Вентиль срабатывает, открывая сообщение пневматического преобразователя давления 29 через дополнительный переключательный клапан 30 с реле давления 5. Тормозные цилиндры тележки наполняются сжатым воздухом до величины давления, установленной преобразователем давления 29. Осуществляется пневматическое торможение немоторной тележки совместно с электродинамическим торможением моторных тележек. Тем самым увеличивается эффективность торможения поезда метрополитена в целом. Когда происходит истощение электродинамического тормоза, то есть сила торможения, создаваемая этим тормозом становится недостаточной для остановки поезда, автоматически подается напряжение на электропневматический вентиль 23. Вентиль срабатывает и соединяет пневматический преобразователь давления 25 с реле давления пневматической исполнительной части 1. Происходит пневматическое дотормаживание вагонов. Если во время электродинамического торможения произойдет отказ электродинамического тормоза (например, разрыв его электрических цепей и т.п.), то автоматически подается напряжение на электропневматический вентиль 24. Вентиль сообщает пневматический преобразователь давления 26 с реле давления пневматической исполнительной части 1. Осуществляется пневматическое торможение вагонов. При торможении резервным электропневматическим тормозом подают напряжение на электропневматический вентиль 23. Сжатый воздух от пневматического преобразователя давления 25 поступает в реле давления 5, 6, 7. Они производят наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров до давления, величина которого установлена пневматическим преобразователем 25. При необходимости получения при электропневматическом торможении большего давления в тормозных цилиндрах подают напряжение на электропневматический вентиль 24. Реле давления 5, 6, 7 наполняют сжатым воздухом тормозные цилиндры до величины давления, установленной пневматическим преобразователем давления 26. Чтобы получить в тормозных цилиндрах максимальное давление при электропневматическом торможении, снимают напряжение с двухпозиционного трехлинейного электропневматического вентиля 16. Тормозные цилиндры наполняются сжатым воздухом до величины давления, устанавливаемого пневматическим воздухораспределителем 15 одновременно на всех вагонах поезда метрополитена. Таким же образом происходит экстренное пневматическое торможение одновременно всех вагонов поезда при аварийной потере электрического питания. Вентиль 16 обесточивается, в тормозных цилиндрах устанавливается давление полного служебного торможения. Если восстановление электрического питания невозможно, то отпуск тормоза производят повышением давления в тормозной магистрали 17 до зарядного краном машиниста. Пневматический воздухораспределитель 15 сообщает с атмосферой реле давления 5, 6, 7. Осуществляется отпуск тормоза.