Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗАМИ ПОЕЗДОВ ПОВЫШЕННОЙ МАССЫ И ДЛИНЫ

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу и устройству для контроля и управления тормозами при вождении грузовых поездов повышенной массы и длины с применением автоматики, телемеханики и связи.

Известно техническое решение, в котором контроль и управление тормозами поезда повышенной массы и длины осуществляется сообщенным с тормозной магистралью оборудованием, смонтированным на локомотиве, а контроль величины давления сжатого воздуха осуществляется датчиками давления и сигнализатором обрыва тормозной магистрали, включенными в электрическую цепь крана машиниста.

Способ заключается в обеспечении торможения с головы состава поезда локомотивным оборудованием, управляемым краном машиниста.

[кн. В.Г. Иноземцев «Тормоза железнодорожного подвижного состава», М.: «Транспорт», 1987 г., стр. 6].

Недостатками известных технического решения и способа является то, что продольно-динамические усилия при торможении грузовых поездов повышенной массы и длины могут достигать предельных значений по условиям прочности автосцепки, что приводит к обрыву и повреждению автосцепок или к сходу порожних и мало груженых вагонов с рельсов.

Наиболее близкой к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является система управления тормозами грузового поезда повышенной массы и длины, содержащая смонтированное в голове и хвосте поезда сообщенное с тормозной магистралью и выполненное с возможностью радиообмена оборудование для контроля и разрядки тормозной магистрали, причем каждый комплект оборудования, размещенный соответственно на локомотиве и на автосцепке хвостового вагона поезда, включает в себя антенно-фидерное устройство, радиомодем, электронный блок, источник питания, блок электропневматических приборов, при этом комплект локомотивного оборудования также включает блоки индикации и регистрации, дуплексный фильтр и радиостанцию, а комплект вагонного оборудования выполнен в виде съемного блока и сообщен с тормозной магистралью посредством соединительного рукава.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ управления тормозами грузового поезда повышенной массы и длины, заключающийся в обеспечении контроля величины давления сжатого воздуха и разрядки тормозной магистрали с головы и хвоста поезда посредством смонтированного на локомотиве и в виде съемного блока на автосцепке хвостового вагона радиоуправляемого оборудования.

[Патент РФ №2385247, МПК B61L 25/04, 23.10.2008 г.].

Недостатками указанных технического решения и способа является то, что не обеспечивается требуемая достоверность при передаче команд и сообщений по радиоканалу в связи с недостаточностью сигнальных показаний для оперативного принятия решений, особенно при экстренном торможении поезда.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение осуществления способа и создания устройства для улучшения качества управления тормозами поезда путем уменьшения продольной динамики в поезде при торможениях, достоверности сообщений по радиоканалу об изменении давления сжатого воздуха и передачи управляющего сигнала без задержек на исполнительные приборы радиоуправляемого оборудования, быстрой замены дополнительного оборудования, установленного на автосцепках вагонов в центральной части и хвосте состава поезда, сокращения тормозного пути поезда.

Техническим результатом заявленных технического решения и способа является повышение надежности путем обеспечения распределенного управления пневматическими тормозами по длине состава поезда, а также достоверности передачи служебной информации и команд по радиоканалу.

Указанный технический результат достигается тем, что система распределенного управления тормозами грузового поезда повышенной массы и длины, содержащая смонтированное в голове и хвосте поезда сообщенное с тормозной магистралью и выполненное с возможностью радиообмена оборудование для контроля и разрядки тормозной магистрали, причем каждый комплект оборудования, размещенный соответственно на локомотиве и на автосцепке хвостового вагона поезда, включает в себя антенно-фидерное устройство, радиомодем, электронный блок, источник питания, блок электропневматических приборов, при этом комплект локомотивного оборудования также включает блоки индикации и регистрации, дуплексный фильтр и радиостанцию, а комплект вагонного оборудования выполнен в виде съемного блока и сообщен с тормозной магистралью посредством соединительного рукава, кроме этого, смонтированный в центральной части состава поезда на автосцепке вагона по меньшей мере один дополнительный съемный блок с комплектом вагонного оборудования и закрепленное на свободном конце соединительного рукава с возможностью фиксации на тормозной магистрали между вагонами быстроразъемное приспособление, выполненное в виде тройника, установленный на локомотиве шлюз CAN, соединенный с локомотивным оборудованием с возможностью приемопередачи управляющих сигналов с пульта управления через радиомодем локомотивного оборудования на радиомодемы блоков вагонного оборудования и формирования информационных пакетов для блоков информации и регистрации, причем радиостанция связана с радиомодемом через распределительную коробку, подключенную к его модему.

Способ распределенного управления тормозами грузового поезда повышенной массы и длины, заключающийся в обеспечении контроля величины давления сжатого воздуха и разрядки тормозной магистрали с головы и хвоста поезда посредством смонтированного на локомотиве и в виде съемного блока на автосцепке хвостового вагона радиоуправляемого оборудования, в то же время в осуществлении управления путем обеспечения контроля величины давления сжатого воздуха и разрядки тормозной магистрали дополнительно в центральной части поезда посредством радиоуправляемого оборудования, размещенного в съемных блоках, смонтированных на автосцепках вагонов, и передачи управляющего сигнала без задержек на исполнительные приборы распределенного по длине состава поезда радиоуправляемого оборудования.

На фиг. 1 представлена блок-схема осуществления способа и элементы системы распределенного управления тормозами поезда.

На фиг. 2 представлен график переходных процессов в тормозной магистрали поезда в зависимости от количества установленных на поезде комплектов радиоуправляемого оборудования.

На фиг. 3 представлен съемный блок с комплектом вагонного оборудования и быстроразъемным приспособлением.

Система распределенного управления тормозами поезда содержит смонтированные с возможностью радиообмена на локомотиве 1 и на автосцепках вагонов в блоках 2, 3 комплекты оборудования, сообщенные с тормозной магистралью 4.

Комплект локомотивного оборудования содержит:

- контроллер 5 крана машиниста (ККМ), предназначенный для управления пневматическими тормозами локомотива 1 и поезда;

- блок 6 электропневматических приборов (БЭП) тормозного оборудования;

- блок 7 индикации ввода данных (БИВ) - для введения и отображения на дисплее значений основных параметров тормозной системы локомотива и поезда, индикации команд для машиниста, текстовых сообщений и т.д.;

- регистратор 8 - для регистрации и хранения параметров управления тормозами в модуле памяти;

- шлюз 9 - для формирования информационных пакетов о давлении в тормозной магистрали 4, положении контроллера 5 и режиме работы для блока 7 индикации ввода данных, приема данных от крана машиниста и передачи команд на блоки 2, 3 вагонного оборудования;

- модем 10 позволяет направлять команды на торможение в отсутствии связи по основному радиоканалу;

- распределительная коробка 11 - для подсоединения радиостанции 12 к модему 10;

- радиостанция 12 поездной радиосвязи - для организации радиосвязи в диапазоне 2 МГц и 160 МГц;

- блок 13 питания - для питания аппаратуры связи, рассчитанной на номинальное напряжение 12 В, от сети с номинальным напряжением 45-75 В постоянного тока;

- радиомодем 14 - для приема пакета данных от шлюза 9 и организации приема и передачи цифровой информации аналогичными радиомодемами, в данном случае, размещенными в блоках 2, 3 с вагонным оборудованием; при этом для осуществления разрядки тормозной магистрали, либо получения диагностической информации радиомодемы взаимодействуют между собой по радиоканалу в диапазоне 160 МГц;

- дуплексный фильтр 15 - для обеспечения электромагнитной совместимости радиостанции 12 поездной радиосвязи и радиомодема 14 при работе на одно антенно-фидерное устройство 16;

- антенно-фидерное устройство 16 состоит из антенны и фидера и устанавливается на крыше локомотива.

Вагонное оборудование содержит:

- блоки 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью 4, установленные на автосцепках вагонов в центральной части поезда и на его хвостовом вагоне и подсоединенные к тормозной магистрали 4 при помощи соединительных рукавов (не показано), при этом блоки 2, 3 выполнены идентичными и каждый из них содержит:

- пневмоблок 17, 18, управляемый электропневматическими клапанами, и предназначенный для сообщения тормозной магистрали 4 поезда с атмосферой;

- электронный блок 19, 20 (ЭБ) - для формирования сигналов управления тормозами поезда путем изменения давления в тормозной магистрали 4 посредством блоков 17, 18 электропневматических приборов, а также формирования ответного пакета информации;

- радиомодем 21, 22 - для приема и передачи радиосигналов с/на локомотивное оборудование;

- аккумуляторную батарею 23, 24 - для обеспечения автономного электрического питания соответствующих блоков 17, 18 электропневматических приборов, электронных блоков 19, 20, радиомодемов 21, 22;

- антенно-фидерное устройство 25, 26, содержащее антенну и фидер, установленные на крыше локомотива;

- быстроразъемное приспособление 27 - для сообщения блоков 2, 3 вагонного оборудования с тормозной магистралью 4, выполненное в виде тройника и закрепленное на свободном конце соединительного рукава с возможностью фиксации на тормозной магистрали между вагонами.

Система работает следующим образом.

На первом этапе блоки 2, 3 вагонного оборудования закрепляются на автосцепках вагонов и соединяются соединительным рукавом с тормозной магистралью 4, причем в центральной части поезда посредством быстроразъемного приспособления 27, и проверяется готовность всех элементов системы к работе. Для этого машинист подает электропитание на приборы локомотивного оборудования, с помощью клавиатуры блока 7 индикации ввода данных вводит в систему необходимую служебную информацию, осуществляет процедуру регистрации в модуле памяти регистратора 8. Далее - вводит в блок индикации ввода данных индивидуальные номера блоков 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью, размещенных в центральной части поезда и на его хвостовом вагоне, и через шлюз 9 передает на радиомодем 14 информацию с запросом о подтверждении готовности к работе блоков 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью.

Радиомодем 14 преобразует данную информацию в радиосигналы и через антенно-фидерное устройство 16 передает их в радиоканал поочередно на радиомодемы 21, 23 блоков 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью с индивидуальными номерами и переходит в режим приема ответного радиосигнала.

Радиомодемы 21, 22 блоков 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью преобразуют радиосигналы, полученные из радиоканала через антенно-фидерные устройства 25, 26 блоков 2, 3, и передают их на электронные блоки 19, 20, в каждом из которых происходит сравнение индивидуального номера, поступившего с пакетом информации, с номером данного блока 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью, записанного в память. Если индивидуальные номера совпадают, то электронный блок 19, 20 исполняет команды.

После исполнения команд каждый электронный блок 19, 20 передает через радиомодем 21, 22 и антенно-фидерное устройство 25, 26 в радиоканал ответный пакет данных. После передачи данных радиомодемы 21, 22 блоков 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью переходят в режим приема сигнала.

Информация от соответствующего блока 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью передается на локомотивное оборудование через антенно-фидерное устройство 16, дуплексный фильтр 15 и радиомодем 14 поступает на шлюз 9, сверяется полученный индивидуальный номер с номером, введенным машинистом локомотива, и выводится на блок 7 индикации ввода данных. Все переданные и принятые команды регистрируются в блоке регистрации 8.

На втором этапе машинист после проверки готовности системы при работающих приборах связи контролирует давление в тормозной магистрали 4 посредством размещенных в блоках 2, 3 датчиков давления (не показано) и радиоуправляемого оборудования, смонтированного в центральной части и в хвостовой части поезда. После того как показание давления в тормозной магистрали 4 в конце поезда повысится более 0,3 кгс/см², что соответствует отпуску тормозов по длине поезда, машинист начинает движение.

Для обеспечения торможения темпом служебного или экстренного торможения в местах установки блоков 2, 3 с пульта управления локомотивом сформированная контроллером 5 крана машиниста команда «торможение» передается через шлюз 9, радиомодем 14, дуплексный фильтр 15, антенно-фидерное устройство 16 на блоки 2, 3 вагонного оборудования.

Одновременно поступивший радиосигнал с командой «торможение» на антенно-фидерные устройства 25, 26 блоков 2, 3 вагонного оборудования через радиомодемы 21, 22 передается на электронные блоки 19, 20. Эти сигналы осуществляют синхронное воздействие на пневмоблоки 17, 18 блоков электропневматических приборов, сообщая тормозную магистраль 4 с атмосферой в местах установки блоков 2, 3. В результате тормозные цилиндры срабатывают без задержек, что и обеспечивает распределенное по длине поезда управление торможением.

Предлагаемый способ управления автоматическими тормозами осуществляется путем распределенного изменения давления воздуха в тормозной магистрали с головы, хвоста, а также и в центральной части поезда посредством радиоуправляемого оборудования.

В случае проведения служебного или экстренного торможения на блоки 2, 3 контроля и управления тормозной магистралью поступает команда «торможение», пневмоблоки 17, 18 блоков электропневматических приборов осуществляют одновременную разрядку тормозной магистрали 4 в местах их установки.

Эффективность предложенного способа подтверждает график переходных процессов в тормозной магистрали поезда в зависимости от количества установленных на составе поезда комплектов радиоуправляемого оборудования:

1 - торможение осуществляется только локомотивным оборудованием, время торможения 6,6 с;

2 - торможение осуществляют локомотивным оборудованием и оборудованием, смонтированным на хвостовом вагоне, время торможения 3,7 с;

3 - торможение осуществляют локомотивным оборудованием и оборудованием, смонтированным на хвостовом вагоне и в центральной части состава поезда, время торможения 2,0 с.

Таким образом, время переходного процесса при осуществлении торможения с распределенным управлением тормозами по длине состава поезда сократилось с 6,6 с до 2,0 с.

Предлагаемое техническое решение позволит исключить обрывы автосцепных устройств как в начале, так и в конце движения поезда за счет обеспечения диагностики и уменьшения продольно-динамических усилий при торможении, увеличить количество и грузоподъемность единиц состава поезда, уменьшить эксплуатационные расходы за счет более рационального использования тяговых свойств локомотивов, а также обслуживающих локомотивных бригад и осмотрщиков вагонов, что в целом повышает надежность и безопасность при вождении грузовых поездов повышенного веса и длины.