Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЛЬСОВЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ТОРМОЗОМ

Изобретение относится к способу кратковременного прерывания экстренного торможения рельсовой подвижной единицы при движении по стрелочному переводу, в любом случае возникновения перекоса или сползания тормозного башмака относительно рельса.

Известно электроблокировочное устройство, в котором описан способ управления раздельным включением электрического и пневматического торможения (СССР, авт.св. №475299, В 60 Т 7/12, заявлено 03.01.1974), в котором отпуск тормоза при экстренном пневматическом торможении осуществляется от кнопки (8) управления; при включенной электропневматической блокировке при нажатии кнопки (8) сначала подается ток на катушки башмаков и на открытие вентиля (4), через который подается давление воздуха в полость "А" из пневмосистемы (13), перемещающее диафрагму (7) и подпружиненный двусторонний клапан (1) в нижнее положение, при этом перекрывается тормозная магистраль (11) и выпускается воздух из рабочих полостей (9) тормозных цилиндров через отверстие "а" в атмосферу. Такой отпуск тормоза исключает возможность совместного применения электрического и пневматического торможения.

Автоматическое включение прерванного экстренного торможения осуществляется следующим образом: при разрядке тормозной магистрали (11) разрежается и сообщенный с ней трубопровод (12), в результате диафрагменный выключатель (3) разрывает цепь, обесточивая катушку электропневматического вентиля (4), сообщающего полость "А" с атмосферой; двусторонний клапан (1) вместе с диафрагмой (7) под действием пружины (2) поднимается в верхнее положение, перекрывая атмосферное отверстие "а", и сообщает рабочие полости (9) тормозных цилиндров с тормозной магистралью (11).

Для обеспечения срабатывания двустороннего клапана при экстренном пневматическом торможении и для отпуска тормоза электроблокировочное устройство снабжено диафрагменным выключателем (3), сообщенным с полостью тормозной магистрали (12), электрически связанным с нормально открытым электропневматическим вентилем (4) через кнопку (8) управления.

Основной недостаток данного аналога: отсутствует автоматическое прерывание электромагнитного торможения на рельсовой подвижной единице в случае возникновения при торможении сползания башмака с рельса при опасном уменьшении площади их контакта в кривых участках пути или на стрелочных переводах.

Известны системы управления электромагнитным рельсовым тормозом (СССР, авт.св. №1299882, В 61 Н 7/08, заявлено 25.12.1984; Балон Л.В. "Электромагнитные рельсовые тормоза", М., Транспорт, 1979 г., рис.6б, 7г, 10, 11, стр.15), в которых подача сжатого воздуха в цилиндры-подъемники тормозных башмаков и выпуск сжатого воздуха из цилиндров-подъемников обеспечиваются электропневматическим вентилем. Тормозные башмаки имеют возможность при обесточенном вентиле подниматься в транспортное положение, для этого предварительно снижается напряжение самоиндукции в цепях катушек тормозных башмаков.

Основной недостаток известных систем управления: прежде чем осуществить отпуск тормоза предварительно сжатыми пружинами тормозного цилиндра, требуется катушки башмака обесточить и выпустить воздух в атмосферу из рабочих полостей тормозных цилиндров.

За прототип принят способ управления рельсовым электромагнитным тормозом (Л.В.Балон. "Электромагнитные рельсовые тормоза", М., "Транспорт", 1979 г., рис.4а "Схема подвешивания башмаков на двух пневмоцилиндрах", рис.6А "Схема действия ЭМРТ", рис.7А "Схема передачи усилия от башмака ЭМРТ к тележке через упоры и кронштейны" (2), рис.9 "Пневматическая схема ЭМРТ", рис.10 "Электрическая схема управления ЭМРТ вагона поезда РТ 200 с пружинным подъемом башмаков", стр.10-16), включающий этапы: возбуждения вентиля "В", открывающего доступ сжатого воздуха в пневмоцилиндры, опускания тормозного башмака на рельс и одновременного подключения обмоток катушек башмаков к аккумуляторной батарее вагона, сжатия пружин подвесных пневмоцилиндров, исключения при этом совмещения пневматического торможения с реализуемым электромагнитным - посредством передаточных звеньев, отключения пневмомагистрали, сброса воздуха из цилиндров в атмосферу и подъема башмака в транспортное положение.

Основной недостаток прототипа: для того, чтобы поднять тормозной башмак в транспортное положение необходимо катушки тормозного башмака обесточить и одновременно с этим этапом выпустить воздух из пневмоцилиндров в атмосферу, после чего башмак от рельса отводится в верхнее положение: отсутствует возможность автоматического прерывания электромагнитного торможения в местах опасного бокового сползания башмака с рельса.

Задачей предложения является повышение надежности рельсового электромагнитного тормоза путем обеспечения своевременного автоматического прерывания магнитного торможения на опасных участках пути, например, при смещении башмака с рельса.

Для этого предлагаемый способ управления рельсовым электромагнитным тормозом включает этапы: подачи тока на катушки тормозного башмака, сжатия пружин подвесных пневмоцилиндров привода башмака и одновременного опускания посредством штоков на рельс тормозного башмака, отключения пневмомагистрали и сброса из цилиндров воздуха в атмосферу, подъема башмака в транспортное положение.

Новой в данном способе является следующая особенность.

Перевод башмака в магнитный контакт с рельсом (фиг.3) и сжатых пружин привода в рабочий режим электромагнитного торможения (фиг.5) производят последовательно автоматическим переключением электроуправляемых впускного и выпускного клапанов и включает следующие этапы:

- опускания (при закрытом выпускном и открытом впускном электроуправляемых клапанах) посредством штоков и передаточных элементов на рельс тормозного башмака;

- блокирования нагрузки, идущей от штока на башмак при его опускании на рельс посредством передаточных элементов;

- нагружения рамы тележки усилиями сжатых пружин в процессе сброса (при закрытом впускном и открытом выпускном электроуправляемых клапанах) из цилиндров давления воздуха в атмосферу (фиг.5) через распределительную магистраль, после чего торможение выполняют до тех пор, пока тормозной башмак с включенными катушками электромагнитов не поднимется в транспортное положение за счет превышения усилий сжатых пружин над силой притяжения башмака электромагнитами к рельсу при его смещении относительно рельса.

Кроме того, блокирование нагрузки, идущей от штока на башмак в момент его опускания на рельс, осуществляют посредством охватывающей шарнирные оси башмака и штока плавающей серьги.

Технический результат выразится в следующем.

В процессе торможения сползание башмака с рельса сопровождается уменьшением площади магнитного контакта с рельсом. При определенной величине магнитного притяжения, когда оно становится меньше силы сжатых пружин, последними размыкается контакт башмака с рельсом, и башмак без отключения питания с катушек, автоматически поднимается в исходное положение. Это позволяет избежать торможения сползающим с рельса перекошенным башмаком, повысить безопасность проезда стрелочных переводов и кривых пути при экстренном торможении.

Благодаря блокированию посредством передаточных элементов нагрузки, идущей от штока на башмак при его опускании на рельс (один из передаточных элементов выполнен в виде охватывающей шарнирные оси башмака и штока плавающей серьги, вдоль которой оси шарниров имеют возможность перемещаться), силовое воздействие от штоков не передается на тормоз: этим достигается плавность возобновления торможения после его кратковременного прерывания.

На фиг.1...10 показан привод башмака в разных этапах работы, осуществляемых пневмоцилиндрами и расположенными в них силовыми пружинами:

на фиг.1 - привод башмака в исходном положении (башмак поднят, распределительная магистраль, сообщающая рабочие полости пневмоцилиндров между собой, изолирована нормально закрытыми управляемыми клапанами от пневмомагистрали и от выпускного патрубка);

на фиг.2 - вид "А" на фиг.1 в исходном положении, шток посредством передаточных элементов шарнирно соединен с кронштейном башмака;

на фиг.3 - привод башмака при опускании на рельс с включенными катушками электромагнитов и подключенными к пневмомагистрали рабочими полостями цилиндров;

на фиг.4 - вид "Б" на фиг.3, показана плавающая серьга в положении блокирования давления штока на башмак в момент его опускания на рельс (плавающая серьга имеет возможность перемещаться относительно осей башмака и штока и препятствовать нагружению башмака штоком цилиндра при его опускании на рельс);

на фиг.5, 7 - привод башмака в рабочем режиме торможения (пневмомагистраль закрыта, рабочие камеры цилиндров сообщены с атмосферой, а поршни находятся в режиме рабочего торможения), при котором сила "Q" прижатия электромагнитами башмака к рельсу больше усилия "Р" сжатых пружин, отжимающих башмак от рельса; электромагнитное торможение башмаком продолжается до тех пор, пока усилие сжатых пружин меньше, чем сила притяжения электормагнитов к рельсу;

на фиг.6 - серьга в рабочем режиме торможения;

на фиг.8 - смещение на стрелочном переводе тормозного башмака поперек рельса, уменьшающее: площадь его магнитного контакта с рельсом и силу его магнитного притяжения к рельсу;

на фиг.9, 10 - момент прерывания электромагнитного торможения: катушки башмака - без отключения питания, башмак на штоках поднимается в безопасное транспортное положение подпружиненными поршнями;

на фиг.11 - электропневматическая схема управления рельсовым электромагнитным тормозом;

на фиг.2, 4, 6 показан передаточный элемент для осуществления заявляемого способа в различных этапах работы тормоза, выполненный в виде, охватывающей шарнирные оси башмака и штока, плавающей серьги.

Электромагнитный тормоз управляется следующим образом.

Исходное положение: распределительная магистраль 1, сообщающая рабочие полости 2 подвесных пневмоцилиндров привода 3 башмака между собой, изолирована нормально закрытыми электроуправляемыми клапанами 4 и 5 - от пневмомагистрали 6 и от выпускного патрубка 7.

При переводе ручки крана машиниста в положение экстренного торможения посредством впускного клапана 4 включается подача воздуха из пневмомагистрали 6 в пневмоцилиндры привода 3 башмака и подача тока посредством электронного блока 8 на катушки электромагнитов тормозного башмака 10.

При подаче сжатого воздуха в полости пневмоцилиндров привода 3 башмака, в которых установлены подпружиненные поршни 11 (фиг.3), происходит сжатие пружин 12 и одновременно выдвижение к рельсу 13 штоков 14 и соединенного шарнирно с ними посредством передаточных элементов 15...17 тормозного башмака 10. Последний опускается по направляющим 18 рамы 19 (фиг.3) на рельс. Передаточные элементы (серьга 15, оси 16 и 17), соединяющие проушины штоков с проушинами башмака, блокируют передачу давления от штоков на башмак с момента его вхождения в контакт с рельсом. После опускания на рельс башмака впускной клапан 4 сразу закрывается.

В качестве передаточных звеньев, блокирующих передачу давления от пневмоцилиндра на башмак, использованы серьги, охватывающие каждая плавающие в ней параллельные оси 16, 17, одна из которых закреплена в проушинах башмака, а другая - в проушинах штока.

Серьга позволяет с момента опускания башмака на рельс оси башмака и/или оси штока поступательно перемещаться в пределах зазора, предусмотренного внутри серьги между упомянутыми осями привода башмака в его исходном положении (фиг.1, 2). Блокирование передачи давления от штоков на опускаемый башмак в момент его контакта с рельсом обеспечивает экипажу плавное возобновление торможения после его прерывания.

При достижении давления в распределительной магистрали 1 (фиг.1) 2,5 ат (во время опускания башмака) сигнализатор давления 21 воздуха замыкает контакты цепи катушек впускного клапана 4 (клапан закрывается) и обесточивает катушки выпускного клапана 5, открывая его; воздух из цилиндров сбрасывается в атмосферу через выпускной патрубок 7, в результате сжатые пружины 12 переводятся в рабочий режим торможения (фиг.5, распределительная магистраль 1 отключена от пневмомагистрали 6, а рама 19, благодаря притяжению электромагнитов башмака к рельсу, нагружена сжатыми пружинами). Это усилие значительно меньше, чем сила притяжения к рельсу электромагнитов тормозного башмака. С момента перевода сжатых пружин в рабочий режим торможения магнитодвижущая сила башмака не только удерживает пружины в сжатом состоянии, но и одновременно обеспечивает электромагнитное торможение, продолжающееся до тех пор, пока усилия сжатых пружин не превысят силу электромагнитного притяжения башмака к рельсу. Это может произойти при проезде кривых участков пути, стрелочных переводов, при возникновении боковых отклонений рамы тележки относительно рельсовой колеи, когда рабочая поверхность башмака смещается в боковом направлении относительно рабочей поверхности рельса. По мере бокового смещения башмака относительно рельса уменьшаются: площадь его контакта с рельсом и сила электромагнитного прижатия его к рельсу. Она становится меньше усилия, развиваемого сжатыми пружинами и под действием пружин башмак с включенными в электроцепь катушками электромагнитов поднимается над рельсом (фиг.9).

Таким образом, кратковременному прерыванию торможения предшествует предельно допустимое уменьшение площади электромагнитного контакта башмака с рельсом.

Зона кратковременного разрыва магнитного контакта приходится на небольшой участок рельсового пути. За это время тележка пройдет его с поднятым электромагнитным тормозом. Башмак после разрыва магнитного контакта сразу опускается на рельс (фиг.3), после чего пружины привода башмака автоматически переводятся в рабочий режим электромагнитного торможения (на фиг.5 показаны впускной и выпускной клапаны после их переключения).

Рабочий режим электромагнитного торможения включает следующие этапы:

- опускания (при закрытом выпускном и открытом впускном электроуправляемых клапанах) посредством штоков и передаточных звеньев на рельс тормозного башмака;

- блокирования нагрузки, идущей от штока на башмак при его опускании на рельс за счет двух передаточных звеньев, каждое из которых выполнено в виде, охватывающей шарнирные оси башмака и штока, плавающей серьги;

- нагружения рамы тележки усилиями сжатых пружин путем сброса (при закрытом впускном и открытом выпускном электроуправляемых клапанах) из цилиндров привода 3 башмака давления воздуха в атмосферу (фиг.5) через патрубок 7 распределительной магистрали, сообщающей цилиндры привода между собой. С этого момента башмак переводится в режим рабочего торможения. Этот режим обеспечивается притяжением к рельсу рамы тележки сжатыми пружинами подвесных пневмоцилиндров при включенных в электроцепь катушках башмака.

Управление включением и отключением распределительной магистрали осуществляется посредством реле давления 24 с впускным клапаном 4, электропневматического вентиля 25 с выпускным клапаном 5. Электропневматический вентиль 25 включен в электронный блок 8.

Впускной клапан 4 изолирует пневмомагистраль 6 от привода 3 башмака в его транспортном положении (фиг.1) и в режиме рабочего торможения (фиг.5).

Процесс опускания башмака и управление работой рельсового электромагнитного тормоза осуществляется от двух независимых сигнализаторов 21, 22 давления сжатого воздуха. Сигнализатор 21, подключенный патрубком к пневмомагистрали и электрической цепью 23 к электронному блоку 8, обеспечивающему: управление закрытием выпускного клапана 5 (фиг.9) и открытием впускного клапана 4 с приведением (опусканием) тормозных башмаков в состояние экстренного торможения.

Сигнализатор 22 (фиг.11) является повторителем выработки сигнала на открытие (фиг.9) впускного клапана 4, при подъеме башмака в верхнее положение в продолжающемся режиме экстренного торможения (например, во время смещения башмака (фиг.8) при проезде стрелочного перевода). Впускной клапан 4 входит в реле давления 24 и связан с электропневматическим вентилем 25, в который входит выпускной клапан 5.

Реле давления 24 (фиг.11) имеет возможность посредством электропневматического вентиля 25 соединять пневмомагистраль 6 с приводом 3 башмака (фиг.11).

Функции сигнализаторов 21 и 22 различаются тем, что первый из них стремится закрыть выпускной клапан 5, а второй - наоборот его открыть.

В случае нарушения работы сигнализатора 22, подключается реле времени и дублирует отпуск тормозных башмаков по истечении определенного времени, подобно сигнализатору 22.

Срабатывание сигнализатора 21 по давлению в тормозной магистрали происходит таким образом, что обеспечивается только опускание подпружиненных башмаков до контакта с рельсами. Подъем и опускание тормозных башмаков может происходить до тех пор, пока не обеспечится необходимое притяжение их к рельсам и описанный рабочий режим электромагнитного торможения.

Пример реализации заявляемого изобретения в вагоностроении.

На пневматической магистрали 6 от вентиля 25 до пневмоцилиндров привода 3 башмака 10 установлен сигнализатор-повторитель 22 давления сжатого воздуха, в пульте управления установлены реле времени С 564 и промежуточное реле, которые обеспечивают следующий алгоритм работы тормоза:

- при снижении давления в тормозной магистрали происходит замыкание нормально разомкнутых контактов сигнализатора давления 21. При скорости движения выше 100 км/ч включается реле и нормально разомкнутым контактом включает контактор, вторым нормально разомкнутым контактом реле удерживает свою катушку под напряжением независимо от изменения давления в тормозной магистрали;

- контактор подает питание на обмотки магниторельсового тормоза. При достижении током в цепи обмоток башмака заданной величины срабатывает токовое реле и нормально разомкнутыми контактами включает цепь опускания башмака;

- через нормально замкнутые контакты реле времени и контакты промежуточного реле подается питание на вентиль 25, который, в свою очередь, открывает впускной клапан 4 и воздух подается в цилиндры привода 3, и тормозные башмаки опускаются на рельсы;

- после опускания башмака происходит повышение давления в цилиндрах привода 3 башмака, что приводит к срабатыванию сигнализатора-повторителя 22, который своими нормально разомкнутыми контактами включает промежуточное реле. Нормально замкнутые контакты промежуточного реле отключают питание вентиля 25, т.е. прекращается подача воздуха в цилиндры опускания башмака (фиг.5). Нормально разомкнутые контакты обеспечивают удержание промежуточного реле во включенном состоянии. Через 3 с реле времени отключается;

- по истечении 3 с происходит повторное включение реле времени. Данный режим работы продолжается с периодичностью 6 с.