ТОРМОЗ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ГРУЗОВОГО ВАГОНА (ВАРИАНТЫ)
ELECTRIC-PNEUMATIC BRAKE FOR CARGO CAR (OPTIONS)

Заявляемое изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к тормозу электропневматическому грузового вагона.
Важной характеристикой тормозной системы грузового вагона является его способность максимально использовать коэффициент сцепления колес с рельсами. Неполное сцепление возможно при использовании не оптимальных режимов торможения, не учитывающих условия эксплуатации грузового вагона. Для осуществления эффективного безюзового торможения необходимо соответствие между весом грузового вагона, скоростью его движения и режимами наполнения сжатым воздухом тормозных цилиндров, к которым относятся темп наполнения сжатым воздухом полости тормозного цилиндра, а также давление или объём поданного в тормозные цилиндры воздуха.
Известен тормоз электропневматический грузового вагона, содержащий тормозную магистраль, пневматически сообщённую с запасным воздушным резервуаром и с тормозными цилиндрами, блок управления, связанный линиями связи с кабиной локомотива, и исполнительными электромагнитными вентилями, см. RU 2756017, В60Т 13/68, опубл. 24.09.2021 (прототип).
Технической проблемой данного тормоза электропневматического грузового вагона является недостаточная эффективность его работы, обусловленная использованием пневмомеханического воздухораспределителя и устройства авторежима, не обладающих достаточно высоким быстродействием, а также отсутствием средств оптимизации режимов наполнения сжатым воздухом непосредственно на входах тормозных цилиндров, определяемых условиями эксплуатации грузового вагона.
Техническим результатом заявляемой группы изобретений является увеличение эффективности работы тормоза электропневматического грузового вагона, полученное за счёт увеличения быстродействия его срабатывания и за счёт выбора оптимальных режимов торможения.
Указанный технический результат достигается тормозом электропневматическим грузового вагона, по первому варианту, содержащим тормозную магистраль, пневматически сообщённую с запасным воздушным резервуаром и с тормозными цилиндрами, блок управления, связанный линиями связи с кабиной локомотива, и исполнительными электромагнитными вентилями, тормозная магистраль пневматически сообщена с запасным воздушным резервуаром и тормозными цилиндрами через распределительное электромагнитное пневматическое устройство, связанное линией связи с блоком управления, при этом между указанным распределительным электромагнитным пневматическим устройством и соответствующим тормозным цилиндром последовательно установлены электромагнитный клапан, подключенный линией связи к блоку управления, и электромагнитный дроссель с изменяемым поперечным проходным сечением, также подключенный соответствующей линией связи к блоку управления, к которому также подключен датчик веса кузова грузового вагона, при этом к блоку управления может быть подключен датчик частоты вращения колеса, запасной воздушный резервуар может быть снабжён датчиком давления воздуха, подключенным линией связи к блоку управления.
По второму варианту заявляемый технический результат достигается тормозом электрическим, содержащим тормозную магистраль, пневматически сообщённую с запасным воздушным резервуаром и с тормозными цилиндрами, блок управления, связанный линиями связи с кабиной локомотива и с электромагнитными вентилями, тормозная магистраль пневматически сообщена с запасным воздушным резервуаром и тормозными цилиндрами через распределительное электромагнитное пневматическое устройство, связанное линией связи с блоком управления, при этом пневматическая связь между указанным распределительным электромагнитным пневматическим устройством и соответствующим тормозным цилиндром выполнена в виде двух параллельных воздуховодов, каждый из которых снабжён последовательно размещёнными электромагнитным клапаном, подключенным соответствующей линией связи к блоку управления, и пневмодросселем с неизменным поперечным проходным сечением, причём один из пневмодросселей настроен на режим работы тормозного цилиндра - «порожний грузовой вагон», другой - на режим «гружёный грузовой вагон», при этом также как и в первом варианте к блоку управления может быть подключен датчик частоты колеса, запасной воздушный резервуар может быть снабжён датчиком давления воздуха, подключенным линией связи к блоку управления.
По первому варианту заявляемый тормоз электропневматический, отличается от прототипа тем, что тормозная магистраль пневматически сообщена с запасным воздушным резервуаром и тормозными цилиндрами через распределительное электромагнитное пневматическое устройство, связанное линией связи с блоком управления, при этом между указанным распределительным электромагнитным пневматическим устройством и соответствующим тормозным цилиндром последовательно установлены электромагнитный клапан, подключенный линией связи к блоку управления, и электромагнитный дроссель с изменяемым поперечным проходным сечением, также подключенный соответствующей линией связи к блоку управления, к которому также подключен датчик веса кузова грузового вагона, при этом к блоку управления подключен датчик частоты колеса.
По второму варианту заявляемый тормоз электропневматический, отличается от прототипа тем, что тормозная магистраль пневматически сообщена с запасным воздушным резервуаром и тормозными цилиндрами через распределительное электромагнитное пневматическое устройство, связанное линией связи с блоком управления, при этом пневматическая связь между указанным распределительным электромагнитным пневматическим устройством и соответствующим тормозным цилиндром выполнена в виде двух параллельных воздуховодов, каждый из которых снабжён последовательно размещёнными электромагнитным клапаном, подключенным соответствующей линией связи к блоку управления, и пневмодросселем с неизменным поперечным проходным сечением, причём один из пневмодросселей настроен на режим работы тормозного цилиндра - «порожний грузовой вагон», другой - на режим «гружёный грузовой вагон», при этом также как и в первом варианте к блоку управления подключен датчик частоты вращения колеса, запасной воздушный резервуар может быть снабжён датчиком давления воздуха, подключенным линией связи к блоку управления.
Такие отличия от прототипа предложенных вариантов дают основание утверждать о соответствии предлагаемых технических решений критерию патентоспособности изобретения – «новизна». Сравнение предлагаемых устройств не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не выявило в них признаки, аналогичные отличительным признакам, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности изобретения – «изобретательский уровень».
Изобретения представлено на чертежах, где:
- на Фиг. 1 – тормоз электропневматический грузового вагона, условная электропневматическая блок-схема по первому варианту;
- на Фиг. 2 – то же самое, по второму варианту.
Согласно первому варианту, тормоз электропневматический грузового вагона содержит тормозную магистраль 1 (Фиг. 1), пневматически сообщённую с запасным воздушным резервуаром 2 и с тормозными цилиндрами 3. Также тормоз электропневматический содержит блок управления 4, связанный линией связи 4.1 с кабиной локомотива. Тормозная магистраль 1 пневматически сообщена с запасным воздушным резервуаром 2 и тормозными цилиндрами 3 через распределительное электромагнитное пневматическое устройство 5, связанное линией связи 5.1 с блоком управления 4. Между распределительным электромагнитным пневматическим устройством 5 и соответствующим тормозным цилиндром 3, связанными между собой пневматической связью, выполненной в виде воздухопровода 6, последовательно установлены электромагнитный клапан 6.1, подключенный линией связи 6.2 к блоку управления 4, и электромагнитный дроссель 6.3 с изменяемым поперечным проходным сечением, подключенный своей линией связи 6.4 к блоку управления 4. Также к блоку управления 4 подключен датчик 7 веса кузова грузового вагона.
К блоку управления 4 может быть подключен датчик 8 частоты вращения колеса, запасной воздушный резервуар 2 может быть снабжён датчиком 9 давления воздуха, подключенным линией связи к блоку управления 4.
Согласно второму варианту (Фиг. 2), тормоз электропневматический грузового вагона также содержит частично перечисленные для первого варианта элементы, такие как тормозную магистраль 1, запасной воздушный резервуар 2, тормозные цилиндры 3, распределительное электромагнитное пневматическое устройство 5, блок управления 4. Воздухопровод 6 разветвлён на две параллельные ветви в виде воздуховодов 6.5 и 6.6. Каждый из двух параллельных воздуховодов 6.5 и 6.6 снабжены последовательно размещёнными электромагнитными клапанами 6.7, 6.8, подключенными соответствующими линиями связи 6.9, 6.10 к блоку управления 4, и пневмодросселями 6.11 и 6.12, установленными между указанными электромагнитными клапанами 6.7, 6.8 и тормозным цилиндром 3. Поперечное проходное сечения одного из пневмодросселей 6.11, 6.12 выполнено постоянным и настроено на режим работы тормоза «порожний грузовой вагон», другого пневмодросселя – на режим «гружёный грузовой вагон». Также, как и для первого варианта, для улучшения работы системы к блоку управления 4 может быть подключен датчик 8 вращения колеса, запасной воздушный резервуар 2 может быть снабжён датчиком 9 давления воздуха, подключенным линией связи к блоку управления 4.
Предлагаемое изобретение по первому варианту используют следующим образом.
Перед началом торможения по команде машиниста из кабины локомотива по линии связи 4.1, например, по радиоканалу, управляющий сигнал поступает в блок управления 4. Блок управления 4 по каналу связи 5.1 подключает через распределительное электромагнитное пневматическое устройство 5 предварительно заряженный воздушный резервуар 2 к воздухопроводу 6. По воздухопроводу 6 сжатый воздух направляется из запасного воздушного резервуара 2 к электромагнитному клапану 6.1. Блок управления 4, получая сигналы от датчика 7 веса кузова грузового вагона, датчика 8 частоты вращения колеса, датчика давления воздуха 9 в запасном воздушном резервуаре 2, оперативно обрабатывает полученную информацию, по итогам обработки которой блок управления 4 выдаёт итоговый управляющий сигнал, учитывающий скорость движений грузового вагона, вес кузова с грузом, давление сжатого воздуха. Итоговый управляющий сигнал поступает по линии связи 6.4 на электромагнитный дроссель 6.3. Электромагнитный дроссель 6.3 открывает свое поперечное проходное сечение на заданную итоговым управляющим сигналом величину, которая определяет темп наполнения сжатым воздухом тормозного цилиндра 3, предопределяющего скорость нарастания тормозного усилия. Одновременно с этим электромагнитный клапан 6.1 по линии связи 6.2 получает от блока управления 4 электропитание для своего открытия и пропуска сжатого воздуха к уже настроенному электромагнитному дросселю 6.3. Электромагнитный клапан 6.1 открывается на заданный блоком управления 4 период времени, который определяет объём подаваемого в тормозной цилиндр 3 сжатого воздуха, предопределяющего тормозное усилие, развиваемое тормозным цилиндром 3.
Для надёжной работы тормоза в качестве обратной связи в предлагаемой системе используют датчик 8 частоты вращения колеса. В случае юза колеса, информация об этом от датчика 8 частоты вращения колеса поступает на блок управления 4, обработав которую, по линии связи 10.1 блок 4 управления даёт команду электромагнитному клапану 10 на стравливание из тормозного цилиндра 3 излишне закаченного объёма сжатого воздуха, возвращая работу тормоза грузового вагона в оптимальный режим.
После завершения торможения по команде из кабины локомотива блок управления 4 даёт команду электромагнитному клапану 10 на отпуск тормоза, также подключает через распределительное электромагнитное пневматическое устройство 5 разряженный воздушный резервуар 2 к тормозной магистрали 1, заряжая его до штатного давления, величину которого контролируют с помощь информации с датчика давления воздуха 9.
Тормоз электропневматический грузового вагона по второму варианту представлен более простой схемой, не требующей для своей работы использования датчиков веса кузова и электромагнитных дросселей, и представляет из себя систему, заранее настроенную на два режима торможения: режим «порожний грузовой вагон» и режим «гружёный грузовой вагон», которые определяются использованием в системе различных, с заранее отрегулированными поперечными проходными сечениями пневмодросселей 6.11 и 6.12.
Тормоз электропневматический по второму варианту используют следующим образом.
Для начала торможения машинист выбирает режим торможения: «порожний грузовой вагон» или «гружёный грузовой вагон», определённый степенью загрузки грузового вагона. Управляющий сигнал по линии связи 4.1 поступает в блок управления 4.
Также, как и по первому варианту, блок 4 управления суммирует сигналы от датчика 8 частоты вращения колеса, датчика давления воздуха 9 в запасном воздушном резервуаре 2, по результатам обработки которых определяет итоговый управляющий сигнал, который по выбранной линии связи 6.9 или 6.10 подаёт электропитание на соответствующий электромагнитный клапан 6.7 или 6.8. Соответствующий электромагнитный клапан 6.7 или 6.8 открывается, пропуская сжатый воздух к последовательно подключенному к нему соответствующему пневмодросселю 6.11 или 6.12. Время открытия одного из указанных электромагнитных клапанов 6.7 или 6.8 задаётся итоговым управляющим сигналом от блока 4 управления. Заданный период времени на открытие одного из электромагнитных клапанов 6.7 или 6.8 обуславливает объём подаваемого в тормозной цилиндр 3 сжатого воздуха, определяющего его тормозное усилие. Отрегулированные поперечные проходные сечения пневмодросселей 6.11 и 6.12 определяют темп наполнения сжатым воздухом тормозного цилиндра 3, определяющего скорость нарастания тормозного усилия. Также, как и в первом варианте, контроль процесса торможения осуществляется обратной связью - по показаниям датчика 8 частоты вращения колеса.
В отличие от прототипа, в котором использованы пневмомеханические элементы тормозной системы, такие как воздухораспределитель и устройство авторежима, не обладающие высоким быстродействием, в предлагаемой схеме использованы быстро работающие электромагнитное пневматическое устройство 5, электромагнитный клапаны 6.1, 6.7, 6.8, электромагнитный дроссель 6.3, а также не требующие настройки пневмодроссели 6.11 или 6.12, позволяющие существенно увеличить скорость срабатывания тормоза электропневматического грузового вагона. Кроме того, быстрый учёт изменений условий движений грузового вагона и оперативная корректировка работы всей системы увеличивает эффективности работы тормоза как одного грузового вагона, так и железнодорожного поезда, сформированного из грузовых вагонов, оснащённых предлагаемыми тормозами, уменьшая растягивающий или сжимающие усилия между грузовыми вагонами.
Таким образом, предложенные варианты выполнения тормоза электропневматического грузового вагона, обеспечивают получение заявленного технического результата – увеличение эффективности работы тормоза электропневматического грузового вагона.