БЛОК АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗОМ ТЕЛЕЖКИ
TRUCK BRAKE ADAPTIVE CONTROL UNIT

Изобретение относится к области изготовления локомотивов, в частности, предназначено для управления процессами наполнения и выпуска сжатого воздуха из тормозных цилиндров в зависимости от управляющего сигнала.
7
Известно изобретение «Система для управления тормозами поезда с локомотивной тягой» (патент №RU 2232692, Опубликовано: 20.07.2004, МПК  В61Н 11/02, В60Т 7/12), содержит кран машиниста, соединенный с тормозной магистралью и сообщенный через измерительный и первый питательный каналы с редуктором, питательную магистраль, уравнительный резервуар, сообщенный через магистраль с краном машиниста, и стабилизатор. Питательная магистраль подключена к крану машиниста через первый электромагнитный клапан. В канал, сообщающий кран машиниста со стабилизатором, установлен второй электромагнитный клапан. Магистраль, сообщающая кран машиниста с уравнительным резервуаром, через первый разобщительный кран и первый электропневматический вентиль соединена с атмосферным каналом. Во второй питательный канал, соединяющий кран машиниста с редуктором, установлен второй электропневматический вентиль. Питательная магистраль через второй разобщительный кран и третий электромагнитный клапан соединена с первым питательным каналом, сообщающим редуктор с краном машиниста. Между питательной магистралью и тормозной магистралью включены четвертый электромагнитный клапан и третий разобщительный кран. Цепи управления электромагнитными клапанами и электропневматическими вентилями соединены с контроллером машиниста. Дополнительно на уравнительный резервуар устанавливается датчик давления, выход которого предназначен для подключения к блоку дистанционного управления системы автоведения поезда. Технический результат заключается в обеспечении возможности дистанционного управления процессами, происходящими в тормозной системе поезда (торможение, отпуск, перекрыша и поддержанием зарядного давления в тормозной магистрали) с локомотивной тягой как в составе системы автоведения без участия машиниста, так и от отдельных органов дистанционного управления, и повышении надежности за счет снижения механического износа золотника крана машиниста.
Недостатками данного изобретения являются невысокая управляемость при электропневматическом и автоматическом торможении, невысокая надежность.
Известна полезная модель «Устройство для управления электропневматическим тормозом железнодорожного транспортного средства» (патент RU №109711, опубликовано: 27.10.2011, МПК В60Т 13/68 (2006.01)), содержащее контроллер крана машиниста, который через переключатель режимов ЭПТ связан с блоком управления ЭПТ, одни выходы которого подключены к рабочему проводу с подключенными к нему электромагнитными вентилями торможения и перекрыши воздухораспределителей локомотива и вагонов поезда и к контрольному проводу, другие выходы - к сигнализаторам и к одним входам блока управления переключателем режимов ЭПТ, отличающееся тем, что оно снабжено реле давления, установленным на выходе воздухораспределителя локомотива, выход которого связан с другим входом переключателя режимов ЭПТ и таймером, входы которого связаны с выходами переключателя режимов ЭПТ, а выход - с другим входом переключателя режимов ЭПТ.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является гарантированное исключение возможности заклинивания колесных пар локомотива и вагонов поезда при электропневматическом торможении.
Недостатком данного изобретения является невысокая управляемость при электропневматическом и автоматическом торможении.
Известна полезная модель «Устройство для управления электропневматическим тормозом железнодорожного транспортного средства» (патент №RU 78154, опубликовано: 20.11.2008, МПК В60Т 13/68 (2006.01)), содержащее связанный с контроллером крана машиниста блок управления, к которому подключены рабочий и контрольный провода, лампы сигнализации работы электропневматического тормоза и через рабочий провод электромагнитные вентили торможения и перекрыши воздухораспределителей, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком давления, установленным на выходе воздухораспределителя, двумя элементами ИЛИ, тремя элементами НЕ и тремя элементами И, причем входы первого элемента ИЛИ подключены к цепям включения ламп сигнализации торможения и перекрыши, а выход - к одному из входов первого элемента И, другой вход которого подключен к датчику давления, а третий - к выходу первого элемента НЕ, вход которого связан с выходом контроллера крана машиниста в положении перекрыши, выход первого элемента И подключен к входам второго и третьего элементов НЕ и одному из входов второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к входу управления перекрышей блока управления, входы второго элемента И подключены к выходу второго элемента НЕ и выходу контроллера крана машиниста в положении торможения, а выход второго элемента И подключен к входу управления торможением блока управления, входы третьего элемента И подключены к выходу третьего элемента НЕ и выходу контроллера крана машиниста в положении перекрыши, а выход третьего элемента И подключен к другому входу второго элемента ИЛИ.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является исключение возможности повышения давления в тормозных цилиндрах выше допустимого уровня, а следовательно, исключение возможности заклинивания колесных пар при электропневматическом торможении, что обеспечивает повышение безопасности движения подвижного состава. Недостатками данного изобретения являются невысокая управляемость при электропневматическом и автоматическом торможении, невысокая надежность.
7
Известна полезная модель «Система для управления тормозами поезда с локомотивной тягой» (патент №RU 40976, опубликовано: 10.10.2004, МПК  В61Н 11/02), технический результат которой заключается в повышении надежности и упрощении конструкции. Система для управления тормозами поезда с локомотивной тягой содержит кран машиниста, соединенный с тормозной магистралью, напорную магистраль, уравнительный резервуар, сообщенный через магистраль с краном машиниста, который соединен со стабилизатором и сообщен через измерительный, питательный и напорный каналы пневмомодуля с редуктором, в напорном канале пневмомодуля установлен первый электропневматический вентель, второй электропневматический вентель пневмомодуля соединен с атмосферным каналом, третий электропневматический вентиль установлен между напорным и питательным каналами пневмомодуля, измерительный канал через второй электропневматический вентель сообщен с атмосферным каналом, напорная магистраль соединена с краном машиниста непосредственно, цепи управления электропневматическими вентелями соединены с контроллером машиниста.
Недостатками данного изобретения являются невысокая управляемость при электропневматическом и автоматическом торможении, невысокая надежность.
7
Известно изобретение «Устройство для управления тормозной системой» (патент №RU 2238199, Опубликовано: 20.10.2004, МПК  В60Т 13/66, В61Н 11/00), в котором тормозная система работает с использованием подвода воздуха для железнодорожного состава, в котором, по меньшей мере, один из вагонов имеет устройство для управления тормозной системой. Устройство содержит средства электронного управления распределением воздуха и средства пневмоэлектрического преобразования для генерирования электрической энергии, питающей средства электронного управления, с использованием сжатого воздуха от указанного подвода воздуха. Управление распределением воздуха осуществляется или на основании измеренного давления в магистрали пневматического управления тормозами, или на основании сигнала электронного управления тормозами. Фрикционная тормозная система железнодорожного состава приводится в действие подводимым воздухом. Уровень тормозного усилия обычно регулируется вагонным клапаном управления (распределительным клапаном), который воспринимает давление воздуха в магистрали пневматического управления тормозами; давление в этой магистрали задает текущее тормозное усилие.
Согласно данному изобретению предлагается устройство для управления тормозной системой, работающей с использованием подвода воздуха, которое содержит средства электронного управления для управления распределением воздуха и средства пневмоэлектрического преобразования, которые служат для генерирования электроэнергии, необходимой для питания средств электронного управления, и которые используют сжатый воздух от упомянутого подвода воздуха.
Подвод воздуха может обеспечиваться от различных источников, включая, например, магистраль пневматического управления тормозами состава или магистраль подачи воздуха для тормозов состава.
Средства пневмоэлектрического преобразования могут снабжаться сжатым воздухом непосредственно от упомянутого подвода воздуха.
Устройство может содержать распределительный клапан, соединенный с подводом воздуха, управляемый средствами электронного управления и распределяющий воздух, по меньшей мере, в один привод тормоза этого устройства через подводящий патрубок.
В этом случае средства пневмоэлектрического преобразования могут снабжаться сжатым воздухом из выпускного канала распределительного клапана и/или из упомянутого подводящего патрубка.
Средства электронного управления могут управлять распределением воздуха или на основании давления, измеряемого или в магистрали пневматического управления тормозами, или на основании сигнала электронного управления тормозами. Такой сигнал может подаваться по сигнальной линии и/или с помощью блока радиоуправления (причем этот блок радиоуправления может обеспечиваться электропитанием от упомянутых средств пневмоэлектрического преобразования).
Технический результат - возможность использования систем пневматического управления тормозами для торможения железнодорожного состава.
Недостатками данного изобретения являются невысокая управляемость при электропневматическом и автоматическом торможении, невысокая надежность.
Данная полезная модель является наиболее близкой по совокупности существенных признаков заявляемому изобретению, т.е. прототипом.
Задачей данного изобретения является повышение надежности и управляемости при электропневматическом и автоматическом торможении.
Задача решается созданием блока адаптивного управления тормозом тележки, содержащего пневматические исполнительную и управляющую части, электронную часть, включающую устройство управления, которое выполнено с возможностью управления процессами наполнения и выпуска сжатого воздуха из тормозных цилиндров либо на основании измеряемого давления в магистрали пневматического управления тормозами, либо на основании сигнала электронного управления тормозами, и устройство информационных сообщений, в котором пневматическая исполнительная часть включает вентиль тормоза, вентиль отпуска, первый электропневматический вентиль, второй электропневматический вентиль, переключательный клапан, датчик давления, а пневматическая управляющая часть включает два датчика давления и реле давления, при этом устройство управления выполнено с возможностью управления ступенями торможения по информации, поступающей на соответствующие входы устройства управления от устройства информационных сообщений, при этом вентиль тормоза первой линией сообщен с редуктором, второй линией - с вентилем отпуска и первой линией первого электропневматического вентиля, связанным с краном резервного управления и второй линией с переключательным клапаном, который связан с первым и вторым датчиками давления, с первой линией второго электропневматического вентиля и с реле давления, причем второй электропневматический вентиль второй линией сообщен с воздухораспределителем, а реле давления сообщено первой линией с питательной магистралью, второй линией с тормозными цилиндрами и третьим датчиком давления, а через переключательный клапан со второй линией первого электропневматического вентиля и с первой линией второго электропневматического вентиля пневматической исполнительной части, при этом вентиль тормоза и вентиль отпуска соединены с соответствующими выходами управляющего устройства управления, входы которого соединены с устройством информационных сообщений, причем выходы всех трех датчиков давления связаны с соответствующими входами управляющего устройства.
Кроме того, реле давления выполнено с диафрагмой, над которой размещена управляющая полость реле давления, причем в крышке реле давления установлена манжета для изоляции управляющей полости над диафрагмой от атмосферы, при этом полость над диафрагмой связана с наполняемым объемом, к которому поступает сжатый воздух по питательным клапанам из канала, связанного с питательной магистралью.
Кроме того, он выполнен одним блоком.
Кроме того, он установлен на каждую тормозную тележку локомотива.
На фиг.1 дана схема блока адаптивного управления тормозом тележки.
Блок адаптивного управления тормозом тележки (фиг.1) содержит пневматические исполнительную 1 и управляющую 2 части, электронную часть 3, включающую устройство управления 4, которое выполнено с возможностью управления процессами наполнения и выпуска сжатого воздуха из тормозных цилиндров либо на основании измеряемого давления в магистрали пневматического управления тормозами, либо на основании сигнала электронного управления тормозами, и устройство информационных сообщений 5, пневматическая исполнительная часть включает вентиль тормоза ВТ 6, вентиль отпуска ВО 7, первый электропневматический вентиль ЭПР1 8, второй электропневматический вентиль ЭПР2 9, переключательный клапан 10, датчик давления ДД1 11, а пневматическая управляющая часть 2 включает два датчика давления ДД2 12, ДД3 13, реле давления 14, при этом устройство управления 4 выполнено с возможностью управления ступенями торможения по информации, поступающей на соответствующие входы устройства управления 4 от устройства информационных сообщений 5, при этом вентиль тормоза первой линией сообщен с редуктором (на фиг. не указан), второй линией - с вентилем отпуска ВО 7 и первой линией первого электропневматического вентиля ЭПР1 8, связанным с краном резервного управления (на фиг. не указан) и второй линией с переключательным клапаном 10, который связан с первым и вторым датчиками давления ДД1 11, ДД2 12, с первой линией второго электропневматического вентиля ЭПР2 9 и с реле давления 14, причем второй электропневматический вентиль ЭПР2 9 второй линией связан с воздухораспределителем (на фиг. не указан), а реле давления 14 сообщен первой линией с питательной магистралью (на фиг. не указана), второй линией с тормозными цилиндрами (на фиг. не указаны) и третьим датчиком давления ДД3 13, а через переключательный клапан 10 с первой линией первого электропневматического вентиля ЭПР1 8 и с первой линией второго электропневматического вентиля ЭПР2 9 пневматической исполнительной части, при этом вентиль тормоза ВТ 6 и вентиль отпуска ВО 7 соединены с соответствующими выходами управляющего устройства управления 4, входы которого соединены с устройством информационных сообщений 5, причем выходы датчиков давления связаны с соответствующими входами управляющего устройства 4.
Кроме того, реле давления 14 выполнено с диафрагмой, над которой размещена управляющая полость реле давления, причем в крышке реле давления установлена манжета для изоляции управляющей полости над диафрагмой от атмосферы, при этом полость над диафрагмой связана с наполняемым объемом, к которому поступает сжатый воздух по питательным клапанам из канала, связанного с питательной магистралью.
Устройство работает следующим образом.
Блок адаптивного управления тормозом тележки (БАУТТ) конструктивно выполнен в одном блоке, который устанавливают на каждую тормозную тележку локомотива. Устройство имеет три датчика давления, которые измеряют давление в тормозном цилиндре (ТЦ), управляющей полости реле давления 14 и в полости от воздухораспределителя (BP).
БАУТТ управляет давлением в тормозном цилиндре тележки с помощью двух электропневматических вентилей:
- Вентиль тормоза ВТ 6, при включении которого давление в ТЦ повышается.
- Вентиль отпуска ВО 7, при включении которого давление в ТЦ понижается (происходит сброс воздуха из ТЦ в атмосферу).
Управление осуществляется или с помощью ручки крана вспомогательного тормоза, находящейся в кабине машиниста, при этом каждая позиция ручки соответствует определенному давлению в тормозном цилиндре тележки, или с помощью автоматических средств управления, при этом установка определенного давления в тормозном цилиндре производится по командам от внешних систем управления локомотива; включение/выключение электропневматических вентилей по командам от внешних систем управления локомотива.
Управление с помощью автоматических средств управления осуществляется для каждого блока БАУТТ на каждой тормозной тележке отдельно. Таким образом, возможно создание разного тормозного усилия на разных тормозных тележках. Алгоритм работы электронной части 3 включает:
кквт
1. Определение положения позиционной ручки управления через устройство информационных сообщений 5 (далее - ККВТ). С каждой позицией ручки ассоциировано определенное значение давления (далее Р).
2. Определение наличия внешних команд по интерфейсу CAN на установку давления:
авто
a. Давление, устанавливаемое командой дистанционного управления ККВТ - Р;
зам
b. Давление, устанавливаемое командой замещения - Р.
уп
3. Определение текущего давления в управляющей полости - Р.
кквт
авто
зам
ц
4. Устройство выбирает целевое давление, равное максимальному давлению из Р, Р, Р, которое необходимо поддерживать в управляющей полости реле давления 14 Р в соответствии с выражением:
ц
кквт
авто
зам
Р=max(Р,Р,Р).
ц
уп
ц
уп
5. Если давления Р, Р различаются более, чем на определенную величину, устройство с помощью включения и выключения вентилей отпуска и тормоза, устанавливает Р=Р.
Нормально открытый электропневматический вентиль ЭПР1 8 предназначен для исключения совместной работы электропневматического и резервного тормоза. Под напряжением ЭПР1 8 пропускает пневматический сигнал от вентиля тормоза ВТ 6 и вентиля отпуска ВО 7, без приложенного напряжения от пневматического крана резервного управления вентиль тормоза ВТ 6 и вентиль отпуска ВО 7 отвечают за наполнение и выпуск воздуха из управляющей полости реле давления 14 в зависимости от управляющего сигнала устройства управления 4. Электропневматический вентиль ЭПР2 9 выполняет функцию электроблокировочного клапана, при этом без подачи напряжения от устройства управления 4 он пропускает через себя сжатый воздух, поступающий от воздухораспределителя, при подаче напряжения прекращает пропуск воздуха от воздухораспределителя к управляющей полости реле давления РД 14 с одновременным выпуском сжатого воздуха из управляющей полости реле давления 14. Переключательный клапан 10 предназначен для исключения совместного действия воздухораспределителя и электропневматического тормоза на управляющую полость реле давления 14. При подаче сжатого воздуха в полость над диафрагмой реле давления 14, связанной с управляющим объемом и являющейся управляющей полостью, последняя прогибается вниз, открывая питательные клапана. Сжатый воздух от источника питания по каналу А поступает к питательным клапанам и далее в наполняемый объем В. Объемы будут наполняться сжатым воздухом до тех пор, пока не сравняются давления над и под диафрагмой реле давления 14. Полость под диафрагмой связана с наполняемым объемом отверстием диаметром от 1-2 мм. Как только давления выравниваются, диафрагма поднимется, питательные клапана закроются. При снижении давления над диафрагмой, последняя прогнется вверх и откроет атмосферный клапан, сообщая наполняемый объем с атмосферой до выравнивания давлений над и под диафрагмой.
БАУТТ имеет три отдельные дублирующие устройства информационных сообщений 5 для приема команд и передачи диагностической информации. Информация устройств информационных сообщений 5 обрабатывается по принципу мажорирования, т.е. выбора решения по большинству идентичных данных, что позволяет повысить надежность устройства.
Каждое устройство осуществляет самодиагностику и отправляет по информационным каналам показания датчиков давления, информацию об исправности вентилей и датчиков.
Электронная часть 3 может быть выполнена на основе микроконтроллера Microchip dsPIC, SPI-CAN преобразователя MCP2515.
В случае если было осуществлено торможение с помощью основного крана машиниста, во избежание конфликта, происходит программная блокировка.
Таким образом, данное изобретение дает возможность повышения управляемости процессами торможения, повышения надежности.