ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ДЛИННОБАЗНОГО ВАГОНА (ВАРИАНТЫ)
BRAKING SYSTEM OF A RAILWAY LONG-WHEELBASE CAR (OPTION)

Изобретение относится к области железнодорожного подвижного состава, в частности к длиннобазным грузовым вагонам с конструкционной скоростью движения свыше 120 км/ч, и касается устройства тормозных систем указанных транспортных средств с пневматическим торможением.
Известна пневматическая система автотормозного оборудования железнодорожного транспортного средства для перевозки грузов со смещённым центром тяжести, содержащая два воздухораспределителя, два запасных резервуара, две подсистемы «авторежим – тормозной цилиндр» для каждой консольной части транспортного средства. Каждая подсистема обеспечивает независимую передачу тормозных усилий на исполнительные механизмы тележек каждой консольной части пропорционально её загруженности / 1 /.
Недостатком данной пневматической системы автотормозного оборудования железнодорожного транспортного средства для перевозки грузов со смещённым центром тяжести является длительное время нарастания удельной тормозной силы, ограниченной техническими характеристиками типового тормозного оборудования, и, как следствие относительно невысокая скорость распространения тормозной волны в составе поезда при всех видах торможения: служебных и экстренных. При этом продольно-динамические усилия на автосцепках в составе могут достигать предельных значений, что снижает надёжность длительной эксплуатации железнодорожного транспортного средства.
Другим недостатком пневматической системы автотормозного оборудования, является снижение тормозной эффективности, заключающееся в зависимости времени нарастания величины давления в тормозных цилиндрах от их количества и изменения их внутренних объёмов при перемещении поршня, объёмов воздухоподводящих трубопроводов, что существенно увеличивает время нарастания силы нажатия тормозных колодок на колёса, и приводит к увеличению длины тормозного пути при выполнении экстренного торможения транспортного средства.
Известна тормозная система грузового железнодорожного вагона с конструкционной скоростью движения свыше 120 км/ч, принятая за прототип, включающая соединённые трубопроводами с тормозной магистралью два воздухораспределителя грузового типа, каждый из которых связан трубопроводом с запасным резервуаром и через гибкие шланги с авторежимом и тормозными цилиндрами, расположенными на тележке, и один или два ускорителя экстренного торможения, выполняющие дополнительный выпуск воздуха из тормозной магистрали при выполнении экстренного торможения, соединённые трубопроводами с тормозной магистралью через разобщительный кран / 2 /.
Основной недостаток данной тормозной системы заключается в применении ускорителей экстренного торможения, способствующих увеличению скорости распространения тормозной волны в составе поезда и сокращению длины тормозного пути только при одном виде торможения – экстренном, применяемом в чрезвычайных случаях, требующих немедленной остановки поезда путём применения максимальной тормозной силы. Увеличение скорости распространения тормозной волны и повышение тормозной эффективности при основных видах торможения – служебных в тормозной системе с ускорителями экстренного торможения не обеспечивается. Кроме того, при служебном торможении, чтобы не вызвать срабатывания ускорителей на экстренное торможение поезда, необходимо применять слабый темп снижения давления воздуха в тормозной магистрали, но при этом снижается скорость распространения тормозной волны и увеличиваются длины тормозных путей.
Другим недостатком тормозной системы с ускорителями экстренного торможения является существенное усложнение обслуживания автотормозов поезда в эксплуатации. При необходимости перекрытия концевых кранов вагонов для устранения утечки, продувке тормозной магистрали, прицепке или отцепке вагона ускорители всего поезда сработают и произведут снижение давления воздуха (разрядку) в тормозной магистрали ниже нормативного зарядного давления. Одновременно с разрядкой тормозной магистрали происходит разрядка запасных резервуаров и рабочих камер воздухораспределителей. В результате необходимо вновь заряжать тормозную систему поезда до нормативного зарядного давления, неоправданно затрачивая сжатый воздух и время, что задержит отправление поездов и затруднит маневровые работы.
Кроме того, тормозная система с ускорителями экстренного торможения требует дополнительной трудоёмкости и затрат времени на необходимую проверку функционирования ускорителей в поезде на экстренное торможение в пунктах технических осмотров, поскольку возможная неисправность хотя бы одного ускорителя в поезде приведет к тому, что автотормоза поезда вместо служебных торможений будут срабатывать только на экстренные торможения, что снизит безопасность эксплуатации вагонов с конструкционной скоростью движения свыше 120 км/ч.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надёжности работы тормозной системы железнодорожного длиннобазного вагона при всех видах торможения – служебных и экстренных из-за повышения скорости распространения тормозной волны при снижении продольно-динамических сил на автосцепках в составе поезда и уменьшении длины тормозного пути в результате сокращения времени нарастания удельной тормозной силы вагона, которое не зависит от количества тормозных цилиндров и изменения их внутренних объёмов при перемещении поршня и объёмов подводящих трубопроводов.
Указанный технический результат достигается тем, что в тормозной системе железнодорожного длиннобазного вагона, выполненной по первому варианту, состоящей из тормозной магистрали, сообщённой с двумя комплектами тормозного оборудования, каждый из которых включает воздухораспределитель грузового типа, соединённый отводящим воздухопроводом и разобщительным краном с тормозной магистралью, подводящим воздухопроводом – с запасным резервуаром, а управляющим воздухопроводом – с управляющей полостью реле давления, подключенного через авторежим к воздухопроводу тормозных цилиндров, расположенных на раме тележки и приводящих в действие тормозную рычажную передачу, в каждом комплекте тормозного оборудования воздухораспределитель грузового типа и реле давления закреплены на съёмном кронштейне, установленном на раме длиннобазного вагона с образованием съёмного модуля, канал наполнения тормозных цилиндров реле давления подключен посредством гибкого рукава через авторежим к воздухопроводу тормозных цилиндров, расположенных на раме тележки, а питательный клапан реле давлениясоединен подводящим воздухопроводом с запасным резервуаром.
Также технический результат достигается тем, что в тормозной системе железнодорожного длиннобазного вагона, выполненной по второму варианту, состоящей из тормозной магистрали, сообщённой с двумя комплектами тормозного оборудования, каждый из которых включает воздухораспределитель грузового типа, соединённый отводящим воздухопроводом и разобщительным краном с тормозной магистралью, подводящим воздухопроводом – с запасным резервуаром, а управляющим воздухопроводом – с управляющей полостью реле давления, подключенного через авторежим к воздухопроводу тормозных цилиндров, расположенных на раме тележки и приводящих в действие тормозную рычажную передачу, в каждом комплекте тормозного оборудования дополнительно установлен питательный резервуар, подключенный через дроссель и обратный клапан к тормозной магистрали, а подводящим воздухопроводом сообщенный с питательным клапаном реле давления, воздухораспределитель грузового типа и реле давления закреплены на съёмном кронштейне, установленном на раме длиннобазного вагона с образованием съёмного модуля, канал наполнения тормозных цилиндров реле давления подключен посредством гибкого рукава через авторежим к воздухопроводу тормозных цилиндров, расположенных на раме тележки.
Также технический результат достигается тем, что в тормозной системе железнодорожного длиннобазного вагона, выполненной по третьему варианту, состоящей из тормозной магистрали, сообщённой с двумя комплектами тормозного оборудования, каждый из которых включает воздухораспределитель грузового типа, соединённый отводящим воздухопроводом и разобщительным краном с тормозной магистралью, подводящим воздухопроводом – с запасным резервуаром, управляющим воздухопроводом – с управляющей полостью реле давления, подключенного через авторежим к воздухопроводу тормозных цилиндров, расположенных на раме тележки и приводящих в действие тормозную рычажную передачу, питательный клапан реле давления каждого комплекта тормозного оборудования соединён подводящими воздухопроводами с одним общим питательным резервуаром, объём которого не менее суммарного объёма всех тормозных цилиндров на вагоне при максимальном выходе штока, установленным на раме вагона и подключенным через дроссель и обратный клапан к тормозной магистрали,в каждом комплекте тормозного оборудования воздухораспределитель грузового типа и реле давления закреплены на съёмном кронштейне, установленном на раме длиннобазного вагона с образованием съёмного модуля, канал наполнения тормозных цилиндров реле давления подключен посредством гибкого рукава через авторежим к воздухопроводу тормозных цилиндров, расположенных на раме тележки.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами:
- на фиг. 1 показано расположение тормозной системы на железнодорожном длиннобазном вагоне;
- на фиг. 2 показан комплект тормозного оборудования по первому варианту;
-  на фиг. 3 показан комплект тормозного оборудования по второму варианту;
- на фиг. 4 показаны комплекты тормозного оборудования по третьему варианту.
Тормозная система железнодорожного длиннобазного вагона 1 (далее по тексту – тормозная система), выполненная по первому варианту (фиг.1, 2) содержит тормозную магистраль 2, сообщённую с двумя комплектами 3 тормозного оборудования, каждый из которых включает воздухораспределитель 4 грузового типа, соединённый отводящим воздухопроводом 5 и разобщительным краном 6 с тормозной магистралью 2, подводящим воздухопроводом 7 – с запасным резервуаром 8, управляющим воздухопроводом 9 – с управляющей полостью реле 10 давления, подключенного через авторежим 11 к воздухопроводу 12 тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14 и приводящих в действие тормозную рычажную передачу 15. Воздухораспределитель 4 грузового типа и реле 10 давления закреплены на съёмном кронштейне 16, установленном на раме длиннобазного вагона 1 с образованием съёмного модуля. Канал наполнения тормозных цилиндров реле 10 давления подключен посредством гибкого рукава 17 через авторежим 11 к воздухопроводу 12 тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14. Питательный клапан реле 10 давлениясоединен подводящим воздухопроводом 18 с запасным резервуаром 8.
В тормозную систему, выполненную по второму варианту (фиг.1, 3), содержащую тормозную магистраль 2, сообщённую с двумя комплектами 3 тормозного оборудования, каждый из которых включает воздухораспределитель 4 грузового типа, соединённый отводящим воздухопроводом 5 и разобщительным краном 6 с тормозной магистралью 2, подводящим воздухопроводом 7 – с запасным резервуаром 8, а управляющим воздухопроводом 9 – с управляющей полостью реле 10 давления, подключенного через авторежим 11 к воздухопроводу 12 тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14 и приводящих в действие тормозную рычажную передачу 15 дополнительно установлен питательный резервуар 19, подключенный через дроссель 20 и обратный клапан 21 к тормозной магистрали 2, а подводящим воздухопроводом 22 сообщенный с питательным клапаном реле 10 давления. Воздухораспределитель 4 грузового типа и реле 10 давления закреплены на съёмном кронштейне 16, установленном на раме длиннобазного вагона 1 с образованием съёмного модуля. Канал наполнения тормозных цилиндров реле 10 давления подключен посредством гибкого рукава 17 через авторежим 11 к воздухопроводу 12 тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14.
Тормозная система, выполненная по третьему варианту (фиг.1, 4), содержит тормозную магистраль 2, сообщённую с двумя комплектами 3 тормозного оборудования, каждый из которых включает воздухораспределитель 4 грузового типа, соединённый отводящим воздухопроводом 5 и разобщительным краном 6 с тормозной магистралью 2, подводящим воздухопроводом 7 – с запасным резервуаром 8, управляющим воздухопроводом 9 – с управляющей полостью реле 10 давления, подключенного через авторежим 11 к воздухопроводу 12 тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14 и приводящих в действие тормозную рычажную передачу 15. Питательный клапан реле 10 давления каждого комплекта 3 тормозного оборудования соединён подводящими воздухопроводами 23 с одним общим питательным резервуаром 24, объём которого не менее суммарного объёма всех тормозных цилиндров 13 на вагоне 1 при максимальном выходе штока, установленным на раме вагона и подключенным через дроссель 20 и обратный клапан 21 к тормозной магистрали 2. Воздухораспределитель 4 грузового типа и реле 10 давления закреплены на съёмном кронштейне 16, установленном на раме длиннобазного вагона 1 с образованием съёмного модуля. Канал наполнения тормозных цилиндров реле 10 давления подключен посредством гибкого рукава 17 через авторежим 11 к воздухопроводу 12 тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14.
Тормозная система работает следующим образом.
В каждом из трёх вариантов тормозной системы при наличии зарядного давления сжатого воздуха в тормозной магистрали 2 по подключенному к ней отводящему воздухопроводу 5 и открытому разобщительному крану 6 каждого комплекта 3 тормозного оборудования посредством воздухораспределителя 4 грузового типа происходит наполнение сжатым воздухом запасного резервуара 8.
Во втором варианте тормозной системы для каждого комплекта 3 тормозного оборудования одновременно с наполнением запасного резервуара 8 осуществляется наполнение сжатым воздухом питательного резервуара 19 из тормозной магистрали 2 через дроссель 20 и обратный клапан 21.
В третьем варианте тормозной системы одновременно с наполнением запасного резервуара 8 каждого комплекта 3 тормозного оборудования осуществляется наполнение сжатым воздухом через дроссель 20 и обратный клапан 21 одного общего для обоих комплектов 3 тормозного оборудования питательного резервуара 24, объём которого не менее суммарного объёма всех тормозных цилиндров 13 на вагоне 1 при максимальном выходе штока.
При торможении автоматическим тормозом сжатый воздух от воздухораспределителя 4 грузового типа, величина давления которого соответствует виду торможения, поступает по управляющему воздухопроводу 9 в управляющую полость реле 10 давления. Наполнение сжатым воздухом тормозных цилиндров 13 производится через питательный клапан реле 10 давления и при этом обеспечивается величина давления, не зависящая от количества тормозных цилиндров 13 и изменения их внутренних объёмов при перемещении поршня.
В первом варианте тормозной системы наполнение тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14 и приводящих в действие тормозную рычажную передачу 15 производится сжатым воздухом из запасного резервуара 8 каждого комплекта 3 тормозного оборудования по подводящему воздухопроводу 18 через питательный клапан реле 10 давления, соединённого гибким рукавом 17 посредством авторежима 11 с воздухопроводом 12 тормозных цилиндров 13.
Во втором варианте тормозной системы наполнение тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14 и приводящих в действие тормозную рычажную передачу 15 производится сжатым воздухом из питательного резервуара 19 каждого комплекта 3 тормозного оборудования по подводящему воздухопроводу 22 через питательный клапан реле 10 давления, соединённого гибким рукавом 17 посредством авторежима 11 с воздухопроводом 12 тормозных цилиндров 13.
В третьем варианте тормозной системы наполнение тормозных цилиндров 13, расположенных на раме тележки 14 и приводящих в действие тормозную рычажную передачу 15 производится сжатым воздухом из общего питательного резервуара 24 для каждого из двух комплектов 3 тормозного оборудования по подводящим воздухопроводам 23 через питательный клапан реле 10 давления, соединённого гибким рукавом 17 посредством авторежима 11 с воздухопроводом 12 тормозных цилиндров 13.
При отпуске автоматического тормоза сжатый воздух из управляющего воздухопровода 9 через воздухораспределитель 4 грузового типа в каждом комплекте 3 тормозного оборудования выпускается в атмосферу. При этом питательный клапан реле 10 давления в первом варианте тормозной системы разобщает соединение подводящего воздухопровода 18 с запасным резервуаром 8, во втором варианте тормозной системы – соединение подводящего воздухопровода 22 с питательным резервуаром 19, в третьем варианте тормозной системы –соединение подводящих воздухопроводов 23 с общим отдельным питательным резервуаром 24 от канала наполнения тормозных цилиндров реле 10 давлений. Сжатый воздух из тормозных цилиндров 13 через осевой канал питательного клапана реле 10 давлений выпускается в атмосферу и под действием отпускных пружин тормозных цилиндров 13 элементы тормозной рычажной передачи 15 тележки 14 железнодорожного длиннобазного вагона возвращаются в исходное положение.
Тормозная система включает в себя независимо работающие комплекты 3 тормозного оборудования, что позволяет разместить их на раме длиннобазного вагона 1 в непосредственной близости к воздухопроводам 12 тормозных цилиндров 13, расположенных на рамах тележек 14 и избавится от вредных внутренних объёмов длинных воздухоподводящих трубопроводов вагона, заменив их сравнительно короткими гибкими рукавами 17, соединяющими реле давления 10 через авторежимы 11 с воздухопроводами 12 тормозных цилиндров 13.
Такое расположение тормозного оборудования сводит до минимума сопротивление воздухопроводов, предназначенных для наполнения тормозных цилиндров 13, а применение реле 10 давления сокращает время наполнения тормозных цилиндров 13 сжатым воздухом и, соответственно, время нарастания силы нажатия тормозных колодок вагона, что повысит скорость распространения тормозной волны в поезде, сформированном из железнодорожных длиннобазных вагонов и уменьшит длину тормозного пути.
Закрепление воздухораспределителя 4 грузового типа и реле 10 давления на съёмном кронштейне 16 с образованием съёмного модуля, позволит разместить съёмные модули на ограниченном пространстве под кузовом вагона 1 с возможностью быстрой замены при необходимости, что снизит потери времени при плановых ремонтах железнодорожных длиннобазных вагонов.
Таким образом, предложенное техническое решение тормозной системы железнодорожного длиннобазного вагона позволит повысить эффективность и надёжность работы автотормозов, уменьшить время и затраты на плановые ремонты, и повысить в целом уровень безопасной эксплуатации составов поездов железнодорожных длиннобазных вагонов.
Источники  информации:
1. RU, патент на полезную модель № 152272 U1 «Пневматическая система автотормозного оборудования железнодорожного транспортного средства для перевозки грузов со смещённым центром тяжести», МПК В60Т 13/26, В60Т 15/18, опубл. 20.05.2015г.
2. RU, патент на изобретение № 2762463 С1«Тормозная система грузового железнодорожного вагона с конструкционной скоростью движения свыше 120 км/ч», МПК В61Н 13/00, В60Т 13/26, опубл. 21.12.2021г.