Система управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта и блок защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта этой системы
RAILWAY TRANSPORT AUTOMATIC BRAKE CONTROL SYSTEM AND PROTECTION UNIT FOR DISABLING THE EMERGENCY AUTOMATIC RAILWAY TRANSPORT BRAKE OF THIS SYSTEM

Группа изобретений относится к устройствам управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта и может быть использована в транспортной промышленности.
Известна система управления тормозом железнодорожного транспорта, которая включает модуль управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, выполненный с возможностью активации экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта, подключенный к тормозной магистрали железнодорожного транспорта и к модулю контроля бдительности машиниста, при этом его входы подключены к выходу крана машиниста, к кнопке контроля бдительности машиниста и к педальному выключателю в кабине машиниста, а выходы подключены к модулю управления тормозом железнодорожного транспорта [US 6371575, дата публикации: 16.04.2002 г., МПК: В60Т 7/12, В60Т 7/14].
Известна система управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, которая включает модуль управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, выполненный с возможностью активации экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта и подключенный к тормозной магистрали железнодорожного транспорта, при этом система содержит автономный модуль принудительного сброса экстренного автоматического торможения железнодорожного транспорта, подключенный к тормозной магистрали железнодорожного транспорта [CN 203126827, дата публикации: 14.08.2013 г., МПК: В60Т 13/68].
В качестве прототипа выбрана система управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, которая включает модуль управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, выполненный с возможностью активации экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта и подключенный к датчику скорости вращения колесной пары железнодорожного транспорта, при этом система снабжена модулем защиты от блокировки колесной пары железнодорожного транспорта при активации экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта, вход которого подключен к выходу датчика скорости вращения колесной пары железнодорожного транспорта [US9499150, дата публикации: 22.11.2016 г. МПК: В60Т 13/26, В60Т 13/66, В60Т 13/68].
Рассмотренные системы управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта в той или иной степени имеют свои преимущества, заключающиеся в обеспечении высокой безопасности передвижения железнодорожного транспорта за счет применения в первой системе модуля контроля бдительности машиниста, обеспечивающего активацию тормозной системы в случае отсутствия подтверждающих сигналов от машиниста, либо за счет применения автономного модуля сброса экстренного автоматического торможения железнодорожного транспорта во второй системе, что дает возможность при выходе из строя всех систем управления локомотивом прекратить начавшееся экстренное торможение железнодорожного транспорта, либо за счет применения в прототипе модуля защиты от блокировки колесной пары железнодорожного транспорта, обеспечивающего проскальзывание колеса при начавшемся экстренном торможении, способствуя тем самым сокращению тормозного пути железнодорожного транспорта.
Однако недостатком всех известных технических решений, в том числе прототипа, является то, что при инициированном с модуля управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта экстренном торможении сохраняется возможность его принудительного прекращения устройствами и органами управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта: краном машиниста, электропневматическим клапаном автостопа, электропневматическим вентилем блока несанкционированного отключения электропневматического клапана или клапаном аварийного экстренного торможения. Все эти устройства могут быть активированы при начавшемся экстренном торможении железнодорожного транспорта коротким замыканием - вследствие электрической неисправности оборудования, или машинистом - вследствие допущения им ошибки ввиду возникновения чрезвычайной ситуации, или случайным образом, что может привести к резкому прекращению начавшегося экстренного торможения или к периодической активации экстренного торможения железнодорожного транспорта. Указанный недостаток не только снижает эффективность повторного экстренного торможения из-за недостаточной зарядки тормозной магистрали и запасных резервуаров воздухораспределителей автоматического тормоза, но и приводит к значительному повышению усилия на автосцепках вагонов и локомотива, что совокупно может привести к расцеплению вагонов и локомотива или к срыву гребней колес железнодорожного транспорта и их смещению относительно рельса, а также к излому рельс, вследствие чего может произойти крупное транспортное происшествие на железной дороге.
Техническая проблема, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в необходимости повышения безопасности движения железнодорожного транспорта.
Технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в исключении возможности прекращения экстренного торможения модулем управления автоматическим тормозом до остановки железнодорожного транспорта.
Сущность первого изобретения из группы изобретений заключается в следующем.
Система управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта включает модуль управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, выполненный с возможностью активации экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта и подключенный к тормозной магистрали железнодорожного транспорта и к элементу измерения скорости движения железнодорожного транспорта. В отличие от прототипа система содержит блок защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта, один вход и выход которого подключены к выходу и входу модуля управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, а другой вход подключен к выходу элемента измерения скорости движения железнодорожного транспорта, при этом блок выполнен с возможностью отключения экстренного тормоза железнодорожного транспорта при регистрации нулевого значения скорости движения железнодорожного транспорта, полученного от элемента измерения скорости движения железнодорожного транспорта.
Сущность второго изобретения из группы изобретений заключается в следующем.
Блок защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта системы управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта содержит контроллер с входом и выходом для подключения к входу и выходу модуля управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта и входом для подключения к выходу элемента измерения скорости движения железнодорожного транспорта и выполнен с возможностью отключения экстренного тормоза железнодорожного транспорта при регистрации нулевого значения скорости движения железнодорожного транспорта, полученного от элемента измерения скорости движения железнодорожного транспорта.
Тормозная магистраль обеспечивает подвод воздуха от компрессора до резервуаров и/или к тормозным механизмам, разобщительным или концевым кранам и пр. и может включать основную тормозную, напорную, питательную, импульсную магистраль вспомогательного тормоза, магистраль управления тормозными цилиндрами и другие аналогичные воздуховоды железнодорожного транспорта. Тормозная магистраль может быть выполнена из металлических трубок, разъемно и/или неразъемно соединенных между собой посредством муфт и/или рукавов.
Элемент измерения скорости движения железнодорожного транспорта может быть представлен измерителем скорости и/или скоростемером (КПДЗ иди 3СЛ2М), датчиком вращения колесной пары железнодорожного транспорта и др.
Модуль управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта обеспечивает регулирование давления воздуха в тормозной магистрали и может включать систему обеспечения безопасности движения железнодорожного транспорта, краны управления автоматическим тормозом, подключенные к устройству блокировки тормозов, клапаны управления автоматическим тормозом, а также воздухораспределители и тормозные цилиндры, подключенные и соединенные между собой через тормозную магистраль.
Система обеспечения безопасности движения железнодорожного транспорта может быть представлена в виде устройства автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН), и/или системы автоматического управления тормозами (САУТ), и/или комплексной локомотивной универсальной системой безопасности (КЛУБ-У), и/или системой автоведения железнодорожного транспорта, и/или системой контроля бдительности машиниста, подключенным к выходу элемента измерения скорости движения железнодорожного транспорта, а также к клапанам управления автоматическим тормозом. Краны управления автоматическим тормозом могут быть представлены краном машиниста, краном вспомогательного тормоза, стоп-краном и др. Кран машиниста может быть подключен к основной тормозной и питательной магистралям. Кран машиниста может содержать контроллер, обеспечивающий регистрацию положения крана машиниста, и приставку электропневматическую, подключенную к тормозной магистрали, для изменения режимов работы тормоза железнодорожного транспорта (служебное торможение, перекрыша и отпуск). При этом приставка электропневматическая может быть подключена к системам обеспечения безопасности движения железнодорожного транспорта, в том числе к системе САУТ, и/или АЛСН, и/или автоведения. Кран вспомогательного тормоза может быть подключен к питательной магистрали и магистрали управления тормозными цилиндрами и обеспечивает отпуск тормозных цилиндров локомотива. Кран вспомогательного тормоза может быть также снабжен контроллером или содержать концевой выключатель, подключенный к контроллеру крана машиниста.
Воздухораспределители приводятся в действие краном машиниста и обеспечивают наполнение или разрядку тормозных цилиндров на вагоне и локомотиве, при этом на локомотиве они подключены к тормозной магистрали через кран вспомогательного тормоза. Клапаны управления автоматическим тормозом могут включать электропневматический клапан автостопа, электропневматические клапаны торможения и отпуска тормозов локомотива, обеспечивающие в том числе дистанционное управление тормозами локомотива, переключательный клапан и клапан аварийного экстренного торможения, которые могут быть подключены к основной тормозной и питательной магистралям. При этом электропневматический клапан автостопа может содержать блок несанкционированного отключения электропневматического клапана автостопа с электропневматическим вентилем, который также может быть подключен к основной тормозной и питательной магистралям.
Модуль управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта выполнен с возможностью активации экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта, что может обеспечиваться за счет электропневматического клапана автостопа, подключенного к тормозным и питательным магистралям и к системе автоматической локомотивной сигнализации, и/или комплексной локомотивной универсальной системе безопасности с измерителем скорости (КЛУБ-У), и/или системе автоматического управления тормозами (САУТ).
Блок защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта исключает возможность прекращения начавшегося экстренного торможения железнодорожного транспорта до получения от элемента измерения скорости движения железнодорожного транспорта данных, свидетельствующих об остановке железнодорожного транспорта. Для этого блок содержит контроллер с загруженным в него алгоритмом, который при получении сигнала о начале экстренного торможения с выхода модуля управления автоматическим тормозом генерирует сигнал и посылает его на выход блока до тех пор, пока на другой вход контроллера не поступит сигнал от элемента измерения скорости движения железнодорожного транспорта, свидетельствующий о достижении железнодорожным транспортом нулевой скорости, тем самым исключая возможность прекращения начавшегося экстренного торможения. Для получения сигнала о начале экстренного торможения вход блока может быть подключен к соответствующим выходам контроллера крана машиниста, и/или контроллера крана вспомогательного тормоза, и/или электропневматическому клапану автостопа, и/или выходу его блока несанкционированного отключения. В наиболее предпочтительном варианте вход блока защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта может быть подключен к концевому выключателю клапана аварийного экстренного торможения и/или к выходу электропневматического клапана автостопа, что позволяет получить наиболее актуальные данные о начале экстренного торможения железнодорожного транспорта. Также вход блока защиты отключения экстренного автоматического тормоза может быть подключен к выходу электропневматического вентиля блока несанкционированного отключения электропневматического клапана автостопа. Для регистрации сигнала достижения подвижным составом нулевой скорости вход блока может быть подключен к соответствующим выходам измерителя скорости, и/или скоростемера, и/или АЛСН, и/или САУТ. Для исключения возможности прекращения начавшегося экстренного торможения до достижения подвижным составом нулевой скорости выход блока может быть подключен к соответствующим входам приставки электропневматической крана машиниста. Также для дополнительного снижения риска прекращения начавшегося экстренного торможения железнодорожного транспорта дополнительный выход блока может быть подключен к входу электропневматического вентиля блока контроля несанкционированного отключения электропневматического клапана автостопа. При этом для дополнительного снижения риска прекращения начавшегося экстренного торможения железнодорожного транспорта дополнительный выход блока может быть подключен к входу электропневматического клапана торможения, обеспечивая наполнение воздухом тормозных цилиндров локомотива. Подключение блока к компонентам системы может обеспечиваться любыми разъемными и/или неразъемными способами при помощи любых известных средств электрической связи или беспроводной передачи данных.
Группа изобретений может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Группа изобретений характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что система содержит блок защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта, при этом:
- один вход блока подключен к выходу модуля управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, что позволяет получить сигнал о начале экстренного торможения железнодорожного транспорта от органов или устройств управления подвижным составом;
- другой вход блока подключен к выходу элемента измерения скорости движения железнодорожного транспорта, что позволяет получать сигнал о скорости движения железнодорожного транспорта во время совершения им экстренного торможения;
- выход блока подключен к входу модуля управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, что позволяет передавать сигнал, запрещающий прекращение экстренного торможения с использованием органов и устройств модуля управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта;
- блок выполнен с возможностью отключения экстренного тормоза железнодорожного транспорта при регистрации его остановки, что позволяет прекратить начавшееся экстренное торможение железнодорожного транспорта.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в исключении возможности прекращения экстренного торможения модулем управления автоматическим тормозом до регистрации остановки железнодорожного транспорта, тем самым повышается безопасность движения железнодорожного транспорта.
Группа изобретений обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Система управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, в которой бы применялся блок защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта, ровно также, как и сам блок, неизвестны из уровня техники. Технический результат, заключающийся в исключении возможности прекращения экстренного торможения модулем управления автоматическим тормозом до остановки железнодорожного транспорта от применения такого устройства из уровня техники также не известен. Ввиду этого группа изобретений соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Блок защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта является частью системы управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, что свидетельствует о соответствии группы изобретений критерию патентоспособности «единство изобретения».
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути группы изобретений ниже представлен вариант ее осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящая группа изобретений ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Фиг. 1 - Система управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта с блоком защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта.
Система управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта включает модуль управления автоматическим тормозом железнодорожного транспорта, содержащий кран 1 машиниста с контролером 2 положения крана машиниста и приставкой 3 электропневматической, подключенный через устройство 4 блокировки тормозов к тормозной магистрали 5 и питательной магистрали 6; кран 7 вспомогательного тормоза железнодорожного транспорта, который подключен через устройство 4 блокировки тормозов железнодорожного транспорта к питательной магистрали 6 и к магистрали 8 управления тормозными цилиндрами железнодорожного транспорта через переключательный клапан 9; электропневматический клапан (ЭПК) 10 автостопа, подключенный к тормозной и питательным магистралям 5 и 6 и связанный с блоком 11 контроля несанкционированного отключения ЭПК, снабженным электропневматическим вентилем (не показан на фигуре); клапан 12 аварийного экстренного торможения с кнопкой, который подключен к тормозной магистрали 5; электропневматический клапан 13 торможения железнодорожного транспорта, который подключен к питательной магистрали 6 через редуктор 14 давления воздуха, а к магистрали 8 управления тормозными цилиндрами железнодорожного транспорта через переключательный клапан 9; устройство 15 обеспечения безопасности железнодорожного транспорта, подключенное к ЭПК 10 и представленное в виде устройства автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН) с подключенными к нему элементом измерения скорости движения железнодорожного транспорта в виде скоростемера (КПДЗ) 16.
Блок 17 защиты отключения экстренного автоматического тормоза железнодорожного транспорта содержит контроллер (не показан на фигуре), который подключен отдельными входами к соответствующим выходам: контроллера 2, кнопки клапана 12 экстренного торможения, блока 11 контроля несанкционированного отключения ЭПК через его электропневматический вентиль, электропневматического клапана 10 и скоростемера 16. Выходами контроллер блока 17 подключен к входам: приставки 3 электропневматической крана машиниста, блока 11 контроля несанкционированного отключения ЭПК через его электропневматический вентиль, а также к электропневматическому клапану 13 торможения.
Группа изобретений работает следующим образом.
Посредством перевода крана 1 машиниста в положение «рабочего торможения» осуществляется изменение давления воздуха в тормозной магистрали 5, за счет чего происходит срабатывание воздухораспределителей железнодорожного транспорта (не показаны на фигуре), при этом через магистраль 8 обеспечивается наполнение или разрядка тормозных цилиндров на локомотиве.
При переводе крана 1 машиниста в положение «экстренного торможения», либо в результате срабатывания электропневматического клапана (ЭПК) 10, либо в результате попытки отключения ЭПК 10 ключом при начавшемся экстренном торможении железнодорожного транспорта, либо в результате срабатывания клапана 12 аварийного торможения на соответствующий вход блока 17 защиты отключения экстренного тормоза железнодорожного транспорта поступает сигнал о начале экстренного торможения. Если при этом с выхода скоростемера 16 на вход блока 17 поступает сигнал о наличии скорости железнодорожного транспорта, превышающей «нулевое значение», то контроллер на один из выходов блока 17 отправляет сигнал, под действием которого отключаются электропневматические вентили приставки 3 электропневматической крана машиниста. На другой выход контроллер блока 17 отправляет сигнал, поступающий на вход блока 11 контроля несанкционированного отключения ЭПК через его электропневматический вентиль.
При этом контроллером с выхода блока 17 подается сигнал на электропневматический клапан 13 торможения железнодорожного транспорта, обеспечивающий наполнение тормозных цилиндров локомотива сжатым воздухом, поступающим из питательной магистрали 6 через редуктор 14 давления и переключательный клапан 9 в магистраль 8 управления тормозными цилиндрами. Сигналы на выходах блока 17 сохраняются контроллером до появления на выходе скоростемера 16 сигнала, фиксирующего остановку, независимо от наличия сигналов на остальных входах блока 17.
Таким образом, при попытке прерывания начавшегося экстренного торможения краном 1 машиниста (переводе управляющего органа крана машиниста из положения экстренного торможения в положение отпуска), или при прерывании начавшегося экстренного торможения автостопом (кратковременным выключением ЭПК 10 ключом), или при прерывании начавшегося экстренного торможения блоком 11 контроля несанкционированного отключения электропневматического клапана автостопа (обратным включением ключа) за счет сигналов, которые посылает контроллер блока 17 защиты отключения экстренного тормоза железнодорожного транспорта, сохраняется продолжение начавшегося экстренного торможения до полной остановки железнодорожного транспорта.
Таким образом группой изобретений достигается технический результат, заключающийся в исключении возможности прекращения экстренного торможения модулем управления автоматическим тормозом до остановки железнодорожного транспорта, тем самым повышается безопасность движения железнодорожного транспорта.