СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗАМИ ПОЕЗДОВ ПОВЫШЕННОГО ВЕСА И ДЛИНЫ
LARGE-WEIGHT- AND LARGE-LENGTH-TRAIN BRAKES CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использована на подвижных составах железных дорог для контроля и управления автоматическими тормозами при вождении грузовых поездов повышенного веса и длины с синхронным или асинхронным торможением с головы (локомотива) и хвоста поезда.
Известны «Автотормоза для поездов повышенного веса и длины» См. обзоры ТМЗ ТРАНСМАШ от 11.10.2006 г.
Недостатками этой системы являются:
- недостаточная помехозащищенность передаваемой по радиоканалу кодированной информации;
- отсутствие автоматического определения режима управления пневматическим торможением поезда;
- отсутствие управления тормозами с головы и хвоста поезда по командам, поступающим от локомотивных систем безопасности.
Известно «Устройство для контроля тормозной магистрали поезда». Недостатками этого решения являются:
- утечка воздуха из тормозной магистрали вследствии использования пневмодвигателя;
- не обеспечивается требуемая достоверность передачи служебной информации по радиоканалу с хвоста поезда на локомотив в длинносоставных поездах.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является «Устройство контроля целостности тормозной магистрали поезда по радиоканалу УКТМ» см. статью Крылова В.В. «Автотормоза для поездов повышенного веса и длины: Техническое состояние, проблемы, перспективы». Журнал «ЛОКОМОТИВ». 2006 г. №8 стр.27-29.
Недостатками этой системы являются: не обеспечивается требуемая достоверность при передаче команд и сообщений по радиоканалу, недостаточность сигнальных показаний для оперативного принятия решений. Это неприемлемо для управления торможением с использованием блока хвостового вагона, особенно при экстренном торможении поезда.
Техническим результатом заявленного технического решения является обеспечение необходимой достоверности передачи служебной информации и команд по радиоканалу, автоматическое определение режимов управления пневматическими тормозами поезда и вида торможения, автоматическое управление пневматическими тормозами поезда с головы и хвоста поезда от систем безопасности локомотива.
Указанный технический результат достигается тем, что в данном техническом решении для организации радиоканала используются два радиомодема, работающих в режиме помехоустойчивого кодирования. Блок РЛТ, размещенный на месте штатного редуктора крана машиниста, по изменению давления воздуха автоматически определяет режим управления пневматическими тормозами поезда, т.е. положение ручки крана машиниста. Блок сопряжения сигналов с системой автоматического управления тормозами (БСС САУТ) обеспечивает согласование сигналов, поступающих от приборов безопасности, тем самым обеспечивается возможность торможения с головы и хвоста поезда по сигналам приборов безопасности.
Введение в предлагаемое техническое решение радиомодемов с помехоустойчивым кодированием позволяет обеспечить необходимую достоверность передачи команд по радиоканалу между локомотивным оборудованием и блоком хвостового вагона в условиях реальной эксплуатации системы. Срабатывание приборов безопасности на торможение приводит к
торможению поезда с головы и хвоста без превышения продольно-динамических усилий в поезде.
Сущность заявляемого изобретения состоит в обеспечении нормативных режимов ведения поезда с одним или несколькими действующими локомотивами в голове состава, повышении качества управления автотормозами поездов повышенного веса и длины при уменьшении динамических усилий в поезде при торможениях, сокращении тормозного пути, контроля давления в тормозной магистрали в голове и хвосте поезда:
- на локомотиве контроль давления в уравнительном резервуаре УР и в тормозной магистрали ТМ с отображением на дисплее БИВ;
- в хвосте поезда контроль давления в тормозной магистрали ТМ хвостового вагона с передачей от блока хвостового вагона БХВ на регулятор локомотивного торможения РЛТ по радиоканалу величины давления с отображением на дисплее БИВ;
- в обеспечении синхронного и асинхронного (с задержкой начала торможения в хвосте или в голове) управления торможением в поезде;
- в управлении тормозами поезда по командам, поступающим от локомотивных систем безопасности.
С применением заявляемого технического решения увеличивается провозная способность участков железных дорог за счет вождения длинносоставных и тяжеловесных поездов, высвобождаются локомотивные бригады за счет вождения данных поездов трех- и четырехсекционными локомотивами, уменьшаются эксплуатационные расходы за счет более рационального использования тяговых свойств локомотивов.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию «новизна».
Предложенная система является промышленно применимой и существующими техническими средствами соответствует критерию изобретательский уровень. Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.
Конструктивно система выполнена в виде блоков и содержит соединенные между собой кабелем системного интерфейса оборудование, предназначенное для установки на локомотиве и на свободной автосцепке хвостового вагона.
Оборудование, предназначенное для установки на локомотиве и автосцепке хвостового вагона состава, включает:
- Антенно-фидерное устройство 1 состоит из антенны и фидера и устанавливается на крыше локомотива.
- Дуплексный фильтр 2 - предназначен для обеспечения электромагнитной совместимости радиостанции поездной радиосвязи 3 и радиомодема РМ-Л 5 при работе на одно антенно-фидерное устройство 1.
- Радиостанция поездной радиосвязи 3 предназначена для организации радиосвязи в диапазоне 2 МГц и 160 МГц со стационарными радиостанциями, а также между возимыми радиостанциями.
- Блок индикации и ввода данных (далее пульт) 4.
Пульт устанавливается в кабине локомотива на панели управления перед машинистом. На лицевой стороне пульта имеется индикатор, клавиатура и громкоговоритель. Пульт подключается кабелем с разъемным соединителем к блоку РЛТ 8 и предназначен для:
- ввода данных, необходимых для ведения поезда;
- выдачи машинисту информации и текстовых сообщений;
- выдачи машинисту звуковых сигналов предупреждения;
- индикации команд для машиниста и режимов работы системы;
- индикации данных для машиниста: состояния тормозов, режимов торможения и опробования тормозов и др.
- Радиомодем РМ-Л 5 - радиостанция, предназначенная для организации симплексной (одночастотной) передачи цифровой информации с заданной скоростью между аналогичными радиостанциями, имеющими ту же рабочую частоту, разнос каналов и протоколы передачи информации. Напряжение питания +50 В подается на радиомодем от ИП 6, радиомодем подключается кабелем с разъемным соединителем к блоку РЛТ 8, радиомодем с помощью фидера подключается к дуплексному фильтру 2.
- Источник питания 6 - импульсный преобразователь, предназначен для электрического питания блоков системы СУТП стабилизированным напряжением +50 В и подключается к бортовой сети локомотива.
- Кран машиниста (далее КМ) 7 - прибор торможения, предназначенный для управления пневматическими тормозами локомотива и поезда.
- Регулятор локомотивного торможения РЛТ 8 - устанавливается на КМ 7 вместо штатного редуктора и подключается кабелями с разъемным соединителем к пульту 4, радиомодему 5, блоку согласования с САУТ10 и источнику питания 6.
РЛТ предназначен для:
- поддержания зарядного давления в уравнительном резервуаре УР и формирования темпа ликвидации сверхзарядного давления;
- определения режимов управления автотормозами, задаваемых машинистом от КМ 7;
- управления тормозами поезда с головы согласно алгоритмам системы;
- управление тормозами поезда по командам, поступающим от локомотивных систем безопасности;
- реализации протоколов обмена командами и данными с локомотивными блоками системы БИВ 4, с блоком БХВ 12 по радиоканалу;
- Модуль регистрации (далее МР) 9 - съемный носитель информации, предназначенный для регистрации и хранения параметров управления тормозами;
- БСС-САУТ-ЦМ 10 - блок сопряжения сигналов с системой автоматического управления тормозами.
Блок хвостового вагона (далее БХВ) 12 - съемный блок, устанавливается на конструктивные элементы свободного автосцепного устройства последнего вагона поезда; подключается к соединительному рукаву тормозной магистрали вагона (далее ТМ) 18; питание - автономное, от аккумуляторной батареи (далее АКБ) 15.
БХВ 12 предназначен для:
- реализации протокола обмена командами и данными с РЛТ 8 по радиоканалу;
- контроля величины давления в ТМ 18 хвостового вагона;
- формирования сигналов управления тормозами поезда изменением давления в ТМ хвостового вагона;
- регистрации параметров управления тормозами в ходе поездки во встроенном модуле памяти.
Конструкция БХВ обеспечивает оперативную замену аккумуляторной батареи без снятия БХВ с автосцепки. Антенно-фидерное устройство 13 блока БХВ 12 расположено на верхней части БХВ 12.
- Радиомодем РМ-В 14 - радиостанция, предназначенная для организации симплексной (одночастотной) передачи цифровой информации с заданной скоростью между РМ-Л 5 и РМ-В 14, имеющими ту же рабочую частоту, разнос каналов и протоколы передачи информации. Напряжение питания на РМ-В 14 13,2±2,4 В подается от аккумуляторной батареи (далее АКБ) 15. РМ-В 14 конструктивно расположен внутри БХВ 12.
- Аккумуляторная батарея 15 является автономным источником электрического питания для блоков 14, 16, 17.
- Контроллер управляющий 16 - электронное устройство, производящее обработку информации и вырабатывающее управляющее воздействие на пневмоблок 17, а также обработку сигналов от пневмоблока, формирование ответного пакета информации и передача его через РМ-В 14 на головной локомотив. Питание контроллера управляющего 16 производится от АКБ 15, контроллер управляющий 16 конструктивно расположен внутри корпуса БХВ 12.
- Пневмоблок 17 - электромеханическое устройство, производящее сообщение тормозной магистрали поезда ТМ 18 с атмосферой посредством электропневматических клапанов с калиброванными отверстиями. Управляется контроллером управляющим 16, имеет в своем составе датчик давления для измерения давления в хвосте поезда.
- Тормозная магистраль поезда 18 - трубопровод проходящий по всему составу, служащий для зарядки тормозов вагонов сжатым воздухом и управления ими путем изменения давления в нем с помощью крана машиниста 7.
На чертеже представлена блок-схема «Системы управления тормозами поездов повышенного веса и длины».
Заявленная система выполнена в виде программно-аппаратного комплекса, состоящего из комплекта оборудования, предназначенного для установки на локомотиве 19 и на свободной автосцепке хвостового вагона БХВ12, территориально разнесенные между собой на расстояние длины состава поезда и взаимодействующие между собой по радиоканалу в диапазоне 160 МГц.
Радиостанция поездной радиосвязи 3, кран машиниста 7 являются штатным оборудование локомотива и в комплект системы СУТП не входят.
Система функционирует следующим образом.
При включении источника питания 6 электрическое питание поступило на радиомодем РМ-Л 5 и РЛТ 8. Включившись, РЛТ 8 производит внутренний тест и выводит результат теста на БИВ 4. Машинист локомотива с помощью клавиатуры БИВ 4 вводит в систему СУТП необходимую служебную информацию. РЛТ 8 поддерживает в ТМ 18 давление воздуха, заданное машинистом. Машинист, произведя процедуру регистрации, вводит в БИВ 4 индивидуальный номер БХВ 12, после получения данного номера РЛТ 8 передает на радиомодем РМ-Л 5 пакет информации, содержащий запрос для БХВ 12 с данным индивидуальным номером. Радиомодем РМ-Л 5 преобразует данную информацию в радиосигнал, переходит в режим передачи радиосигнала и через антенно-фидерное устройство 1 передает его в радиоканал. После передачи пакета данных радиомодем РВ-Л 5 переходит в режим приема ответного радиосигнала. Радиомодем РМ-В 14 преобразует радиосигнал, полученный из радиоканала, через антенно-фидерное устройство 13 блока БХВ 12 в цифровой сигнал и передает его контроллеру управляющему 16. В контроллере управляющем 16 происходит сравнение индивидуального номера, поступившего с пакетом информации, с номером данного БХВ 12, записанного в память. Если индивидуальные номера совпадают, то контроллер управляющий 16 исполняет команды, содержащиеся в пакете данных, при необходимости воздействуя на пневмоблок 17. После получения пакета данных и исполнения команд, контроллер исполнительный 16 передает через радиомодем РМ-В 14 и антенно-фидерное устройство 13 в радиоканал ответный пакет данных. После передачи данных радиомодем РМ-В переходит в режим приема сигнала.
РЛТ 8, получив информацию от БХВ 12, через антенно-фидерное устройство 1 дуплексный фильтр 2 и радиомодем РМ-Л 5 сверяет полученный индивидуальный номер с номером, введенным машинистом локомотива, и выводит служебную информацию на БИВ 4. Все переданные и принятые команды регистрируются в модуле регистрации 9.
Блок сопряжения сигналов с системой автоматического управления тормозами (далее БСС-САУТ-ЦМ) 10 обеспечивает срабатывание системы СУТП на торможение при выработке системой САУТ команды на торможение.