СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗОМ ГРУЗОВОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
METHOD OF FREIGHT CAR BRAKE OPERATION CONTROL

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к тормозным системам грузового железнодорожного вагона, и может быть использовано при расформировании составов.
Известен способ управления тормозом железнодорожного грузового вагона, включающий подачу сигнала торможения на электропневматический тормоз вагона [Галай Э.И., Галай Е.Э. Тормозные системы железнодорожного транспорта. Конструкция тормозного оборудования: учеб. пособие; Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. - Гомель: БелГУТ, 2010, С.36].
Такие тормоза позволяют осуществлять дистанционное управление ими, однако они обладают рядом недостатков:
- необходимость наличия в вагоне источника электропитания при управлении тормозом вагона при движении его отдельно от локомотива, например в процессе формирования составов, а также аппаратуры управления, что значительно удорожает конструкцию;
- неудобство и сложность в эксплуатации, обусловленные необходимостью постоянного наблюдения за движением вагона для формирования сигнала торможения в нужный момент времени, что затруднительно делать, сортируя большое количество вагонов.
Прототипом является способ управления тормозом железнодорожного грузового вагона, включающий зарядку тормоза сжатым воздухом, отпуск и торможение посредством повышения и понижения давления воздуха в тормозной магистрали, и фиксирование штока тормозного цилиндра после торможения [Пат. РФ №2129502, МПК В61Н 13/20, 1999].
Недостатками прототипа являются:
- ручной отпуск тормоза, при пропуске состава через сортировочную горку, что вызывает неудобство в эксплуатации при большом количестве вагонов;
- одновременный ручной отпуск стояночного и пневматического тормозов, что не позволяет использовать энергию сжатого воздуха, запасенную в тормозной системе вагона в процессе движения его в составе поезда (с локомотивом), например для выполнения торможения вагона вдоль сортировочных путей. В результате бесполезно теряется большое количество энергии и дополнительно затрачивается еще энергия, применяемая для затормаживания вагонов на сортировочных путях.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, снижение энергетических затрат, повышение удобства, безопасности и сохранности вагонов в процессе эксплуатации.
Задача решается тем, что в способе управления тормозом железнодорожного грузового вагона, включающем зарядку тормоза сжатым воздухом, отпуск и торможение посредством повышения и понижения давления воздуха в тормозной магистрали, и фиксирование штока тормозного цилиндра после торможения, перед независимым от локомотива движением вагона обеспечивают зарядку и отпуск тормоза, перекрывают запорным элементом выход воздуха из тормозной магистрали, сообщают вагону кинетическую энергию для движения, а торможение осуществляют в зоне предполагаемой остановки путем взаимодействия запорного элемента с исполнительным устройством, которое предварительно размещают в этой зоне.
Фиксирование осуществляют за счет самоторможения фиксатора. В зоне перед торможением обрабатывают тормозные колодки и колеса вагона антифрикционным составом. В зоне перед торможением поверхность рельса обдувают воздухом. В антифрикционный состав добавляют моющие присадки. Обдув осуществляют горячим воздухом. В зоне остановки место размещения исполнительного устройства определяют прибавлением к границе между свободным и занятым вагонами участками пути длины движущегося вагона и расстояния, которое он пройдет за временные промежутки, обусловленные срабатыванием тормоза и замедлением, при этом длину и скорость вагона вычисляют на его подходе к зоне. Исполнительное устройство приводят в действие перед подходом вагона и выключают после затормаживания. При перекрывании тормозной магистрали запорным элементом оставляют щель для выхода воздуха, который направляют в свисток. По звуку свистка определяют местоположение запорного элемента на вагоне.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Обеспечение зарядки и отпуска тормоза перед независимым от локомотива движением вагона, а также перекрывание запорным элементом выход воздуха из тормозной магистрали позволяют использовать тормоз вагона при его движении (например в процессе сортировки) для остановки в нужном месте путем взаимодействия запорного элемента с исполнительным устройством, которое предварительно размещают в этой зоне. При этом, если после прибытия состава на сортировку прошло немного времени, и воздух не успел выйти из тормозной системы за счет имеющихся утечек, то энергию этого воздуха можно использовать для торможения на сортировочных путях, что снижает энергетические затраты. Исключается ручной труд, связанный с необходимостью в ручном отключении стояночного тормоза, если таковой имеется на вагоне, что повышает удобство в эксплуатации. Кроме того, отпадает надобность в горочных замедлителях, которые при работе не только затрачивают энергию, но и портят колеса вагонов. Исключаются также соударения вагонов с большой силой, что повышает их сохранность и груза. В настоящее время каждый второй отцеп соударяется со стоящими на пути вагонами со скоростью свыше 5 км/ч.
Фиксирование штока тормозного цилиндра за счет самоторможения фиксатора упрощает конструкцию стояночного тормоза, что повышает удобство в эксплуатации, надежность и безопасность.
Обработка тормозных колодок и колес вагона антифрикционным составом (например водой или мыльной водой) снижает эффективность торможения при прижатии колодок к колесам. В результате этого улучшаются условия для безъюзового торможения (поскольку коэффициент трения между колодками и колесом возрастает при уменьшении скорости движения) и исключается образование ползунов на колесах, что повышает сохранность вагонов. После испарения воды эффективность тормозов восстанавливается.
Обдув воздухом в зоне перед торможением поверхности рельса уменьшает вероятность снижения силы сцепления колеса с рельсом из-за возможного попадания антифрикционного состава на поверхность рельса, в результате чего могло бы ухудшиться нормальное торможение колес. Кроме того, сила сцепления колеса с рельсом повышается при обдуве в ненастную погоду (при дожде), а обдув горячим воздухом позволяет убрать ликвидировать снег и лед на рельсе. Таким образом, обдув рельса улучшает условия правильного затормаживания колес, что повышает сохранность вагонов.
Добавление в антифрикционный состав моющих присадок позволяет очистить колеса и колодки от загрязнений, в результате чего улучшается работа тормозов вагона при последующем движении в составе поезда. Все это повышает надежность и безопасность при эксплуатации. Заметим, что после регенерации антифрикционный состав может использоваться повторно.
Определение в зоне остановки места размещения исполнительного устройства прибавлением к границе между свободным и занятым вагонами участками пути длины движущегося вагона и расстояния, которое он пройдет за временные промежутки, обусловленные срабатыванием тормоза и замедлением, способствует автоматизации процедуры остановки вагона на сортировочном пути в нужном месте. При этом для вычисления длины и скорости вагона на его подходе к зоне, требуется простая аппаратура, что повышает удобство в эксплуатации.
Приведение в действие исполнительного устройства перед подходом вагона и выключение его после затормаживания способствуют снижению энергетических затрат.
Формирование запорным элементом щели для выхода воздуха при перекрывании тормозной магистрали и направление его в свисток дают возможность предупреждать людей (это особенно важно в условиях плохой видимости, например тумана), работающих в сортировочном парке, о приближении вагона, что повышает безопасность.
Определение по звуку свистка местоположения запорного элемента на вагоне повышает точность остановки вагона (без «окон»), что способствует повышению удобств в эксплуатации.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен отцеп в момент обработки колес антифрикционным составом. На фиг.2 изображен железнодорожный состав, предназначенный для расформирования. На фиг.3 изображен железнодорожный состав в момент надвигания на сортировочную горку. На фиг.4 изображен момент начала скатывания отцепа с сортировочной горки. На фиг.5 изображен момент подхода отцепа к месту остановки в сортировочном парке. На фиг.6 изображен момент начала остановки отцепа. На фиг.7 изображена схема фиксатора штока тормозного цилиндра в момент фиксации. На фиг.8 изображена схема фиксатора в момент снятия фиксации. На фиг.9 изображен упругий элемент фиксатора в момент отпуска пневматического тормоза вагона.
Отцеп 1 (вагон) содержит соединительный рукав 2 с наконечником 3, подключенный через концевой кран 4 с рукояткой 5 к тормозной магистрали (ТМ). На рукоятку может быть насажен конец тяги 6, на другом конце которой закреплен якорь 7 (из магнитомягкого материала), имеющий возможность взаимодействия с электромагнитом 8, закрепленным между рельсами 9 с определенным шагом вдоль всего сортировочного пути, который имеет условную подвижную границу 10, разделяющую его на свободный 11 и занятый 12 вагонами участки. Вдоль пути, снаружи рельса, могут быть установлены форсунка 13 для подачи антифрикционного состава 14 на колесо 15 в зону тормозных колодок и сопло 16 для подачи воздуха на поверхность рельса. Шток 17 пневматического тормозного цилиндра 18 может быть установлен с возможностью скольжения в фиксаторе 19, который закреплен на тормозном цилиндре и имеет упругую консольную балку 20 с заклинивающей поверхностью 21, периодически взаимодействующую с телом 22 качения, поджатого к ней и штоку 17 пружиной 23. На неподвижно закрепленной оси 24 с возможностью вращения установлен двуплечий рычаг, одно плечо 25 которого связано с наконечником 26, а другое плечо 27 имеет возможность взаимодействия с консольной балкой и со штоком 28 управляющего пневматического цилиндра 29, закрепленного неподвижно и соединенного с тормозной магистралью.
Способ реализуют следующим образом.
Перед подачей состава на сортировочную горку обеспечивают зарядку и отпуск тормозов, после чего разблокируют замок автосцепки, соединяющей отцеп 1 с составом. Затем перекрывают концевыми кранами 4 тормозные магистрали состава и отцепа, для чего перемещают у них рукоятки 5 в соответствующее (верхнее) положение, сохраняя тем самым в последующем сжатый воздух в их тормозных системах. Навешивают на рукоятку отцепа тягу 6 и надвигают состав с отцепом на сортировочную горку (фиг.2, 3). Заметим, что указанные операции с автосцепкой, кранами и тягой можно проделать сразу со всеми отцепами, а потом производить их последовательный проход через горку.
После того, как отцеп минует горб горки, он начинает самостоятельное движение под уклон за счет силы гравитации. При этом соединительные рукава 2 натягиваются и автоматически разъединяются (фиг.4).
При приближении отцепа к зоне предполагаемой остановки известными методами, например, пат. РФ 2276809, МПК G08G 1/01, 2006, вычисляют скорость и длину отцепа. Отметим, что с помощью описанного в этом патенте способа можно определить и положение границы 10 между свободным 11 и занятым 12 вагонами участками пути.
Затем определяют место размещения электромагнита 8 прибавлением к границе 10 длины движущегося отцепа и расстояния, которое он пройдет за временные промежутки, обусловленные срабатыванием тормоза и замедлением, после чего электромагнит 8 приводят в действие, подавая на него напряжение (на фиг.5 включенный электромагнит обозначен соответствующей позицией).
Сближение электромагнита 8 и якоря 7 вызовет притягивание последнего к электромагниту, в результате чего тяга остановится, и за счет продолжающего движения отцепа рукоятка 5 концевого крана 4 повернется, опускаясь вниз (фиг.6). При этом конец тяги 6 соскочит с рукоятки, и она вместе с якорем останется у электромагнита. Одновременно произойдет выход воздуха из тормозной магистрали отцепа, и он остановится. После этого электромагнит выключают, и якорь с тягой падают на землю между рельсов.
Таким образом, останов происходит в намеченном месте, при этом не требуется никакой переделки существующей тормозной системы грузовых вагонов.
Для уменьшения вероятности образования ползунов (обеспечения безъюзового торможения) в зоне перед торможением обрабатывают тормозные колодки и колеса 15 вагона антифрикционным составом 14, подавая его из форсунок 13. При этом поверхность рельса 9 обдувают обычным или горячим воздухом из сопла 16, увеличивая силу сцепления колеса с рельсом (фиг.1). Для одновременной очистки колес от загрязнений в антифрикционный состав добавляют моющие присадки.
В условиях плохой видимости при перекрывании тормозной магистрали отцепа краном 4 оставляют щель для выхода воздуха, который направляют в свисток, предварительно вставленный в наконечник 3. Тогда движение отцепа будет сопровождаться звуковым сигналом, предупреждающим об опасности. Кроме того, свисток оповещает о наличии воздуха в тормозной магистрали. Надо сказать, что такой свисток может быть выполнен заодно со специальным краном, который срабатывал бы (выпускал воздух) при взаимодействии с электромагнитом. В этом случае надобность в тяге отпала бы, так как ее функцию выполнял бы соединительный рукав.
Следует заметить, что изначально тягу можно было бы повесить на рукоятку переднего крана отцепа, что привело бы к преждевременному срабатыванию тормоза, и в результате этого между отцепом и границей появилось бы «окно». Более того, при длинных отцепах тягу можно навешивать на любом вагоне, т.е. там, где удобнее. Для правильного определения в этом случае местоположения концевого крана (в конечном счете, электромагнита), на который навешивают тягу, в наконечник рукава 2, соединенного с этим краном, вставляют свисток и по звуку свистка узконаправленными микрофонами определяют местоположение этого крана на отцепе.
Шток 17 тормозного цилиндра 18 может быть снабжен фиксатором 19. При подаче воздуха в тормозную магистраль вагона шток 28 цилиндра 29 воздействует на плечо 27 и поворачивает двуплечий рычаг на оси 24 против часовой стрелки (фиг.8). Шток 17 получает возможность двигаться в обе стороны, при отпуске тормоза тело 22 качения, перемещаясь заодно со штоком 17, преодолевает упругую силу балки 20, которая приподнимается, не препятствуя движению штока 17 (фиг.9). При срабатывании тормоза тело качения уходит с заклинивающей поверхности 21, шток 28 утапливается в цилиндре 18, и рычаг (под весом наконечника 26) возвращается в исходное состояние и опирается плечом 27 на консольную балку 20, увеличивая ее жесткость (фиг.7). Теперь, при возврате штока 17 произойдет его заклинивание, поскольку тело качения уже не сможет приподнять консольную балку 20.
Внедрение изобретения позволит при минимальных материальных затратах повысить безопасность и обеспечить сохранность вагонов при эксплуатации.