Способ ускоренного замера плотности тормозной сети поезда и устройство для его реализации

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам замера плотности тормозной сети поезда, и может использоваться на локомотивах всех марок и серий, осуществляющих тягу пассажирских и грузовых поездов.

Известно устройство для контроля плотности тормозной магистрали поезда [1], содержащее кран машиниста с контроллером, установленным между тормозной и питательной магистралями, блок измерения плотности тормозной магистрали, один из входов которой соединен с переключателем осей поезда, блок сигнализации, блок управления тягой и тормозами, временной селектор с регулируемой установкой, аналоговый ключ и логический элемент «И». Блок измерения плотности тормозной магистрали выполнен в виде датчика расхода воздуха, на который воздействует подвижная перегородка повторителя.

Недостатками устройства являются сложность конструктивного увязывания устройства с краном машиниста, наличие сложных дорогостоящих датчиков расхода воздуха, отсутствие визуального контроля за состоянием тормозной магистрали.

Известно устройство для контроля плотности тормозной магистрали поезда [2], содержащее датчик давления в тормозной магистрали выходом соединенный с управляющим входом ключевого элемента, имеющего реле, выводами обмотки которого образован упомянутый управляющий вход, генератор импульсов, соединенный одним выходом с информационным входом ключевого элемента, информационный выход которого соединен с входом счетчика импульсов, соединенного с индикатором, задатчик давления в тормозной магистрали и исполнительный блок.

В устройстве после достижения минимальной величины давления включается компрессор, прекращается отсчет импульсов, запускается делитель, который выполняет операцию деления задаваемой пневматической характеристики на число отсчитанных импульсов, и полученный результат в виде числа вагонов выдается на индикатор. Эта информация используется для вычисления исправности тормозной сети поезда и используется при формировании поезда на стоянке.

Однако эта информация недостоверна в условиях эксплуатации при движении поезда, т.к. исходные данные берутся по паспорту вагона, а в реальных условиях утечки на каждом вагоне индивидуальны и существенно отличаются друг от друга (один вагон имеет нулевые утечки, а другой максимальные, граничащие с неисправностью, угрожающей безопасности движения). Кроме того, результат, выраженный в количестве вагонов, не несет информации о месте повреждения поезда.

Другой недостаток заключается в том, что устройство работает кратковременно лишь в момент включения компрессора и не позволяет судить о работе компрессора. Время индикации измеряется так быстро (1-2 с), что машинист может и не заметить показания индикатора, и в случае перекрытия концевых кранов при создавшейся аварийной ситуации машинист для подтверждения информации будет ждать следующего цикла индикации до 5 мин, а за это время поезд может стать неуправляемым.

Известно «Устройства для контроля и испытания тормозных систем; сигнальные устройства» [3].

Недостатком данного устройства является высокая сложность конструкции из-за большого количества элементов, и как следствие низкая надежность в целом; условность аварийного сигнала, не дающая конкретной величины отклонения параметра плотности от нормального значения при неисправности тормозной магистрали; затрудненное применения устройства в эксплуатации поездов из-за ложных срабатываний аварийного сигнала при использовании свистка, тифона, песочниц, вспомогательного тормоза локомотива и т.д.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является «Устройство контроля плотности тормозной магистрали УКПТМ» [4].

Недостатком данного устройства является относительно большая продолжительность времени замера, отсутствие учета кратковременных утечек из тормозной и питательной магистрали.

Целью изобретения является повышение безопасности движения поездов и увеличение участковой скорости за счет сокращения длительности обязательных технологических операций замера плотности.

Цель достигается тем, что замер плотности тормозной сети поезда производится ускорено при помощи датчиков давления и микроконтроллера, фиксирующего время падения давления на заданный минимальный шаг давления с последующим вычислением плотности тормозной сети поезда (времени падения давления в главных резервуарах локомотива с 8,5 кгс/см² до 8,0 кгс/ см²) [5].

Задачей изобретения является сокращение времени замера плотности тормозной сети поезда с нескольких минут до нескольких секунд и непрерывное обеспечение машиниста информацией о плотности тормозной сети поезда посредством вывода ее на дисплее.

Решение предлагаемой задачи достигается тем, что во время работы локомотива с поездом независимо от давления в главных резервуарах устройство ускоренного замера плотности тормозной сети поезда осуществляет непрерывный замер времени снижения давления на заданный минимальный интервал, например с 8,95 кгс/см² до 8,85 кгс/см² т.е. заданным шагом в 0,1 кгс/см², после чего, при помощи дискретной обработки кривой снижения давления в главных резервуарах от времени под воздействием утечек тормозной сети поезда посредством математической модели, вычисляется ее плотность и осуществляет вывод информации на дисплей. Плотность тормозной сети поезда - время снижения давления в главных резервуарах с 8,5 кгс/см2 до 8 кгс/см2 (на 0,5 кгс/см2) в секундах [5].

Функциональная схема устройства ускоренного замера плотности тормозной сети поезда представлена на рисунке 1.

На рис. 1 показаны: БП - блок питания; МК - микроконтроллер; БИ - блок интерфейса; ДДПМ - измеритель давления питательной магистрали; Д - дисплей.

Устройство ускоренного замера плотности тормозной сети поезда работает следующим образом: с ДДПМ на МК поступает сигнал (рис. 1), характеризующий величину давления в главных резервуарах. Далее, МК вычисляет время падения давления на заданный минимальный шаг 0,1 кгс/см². Далее при помощи итерационного коэффициента приведения делающего, поправку на экспспоненциальность кривой снижения давления в ГР от утечек, вычисляется инструкционная плотность, являющаяся регламентированной (Правилами по эксплуатации и обслуживанию тормозного оборудования подвижного состава) понятной машинисту величиной. Итерационные коэффициенты вычисляются для каждого интервала и хранятся в табличном виде в памяти устройства. Для вычисления данных коэффициентов необходимо определить границы интервала эквивалентного инструкционному по наклону кривой падения давления (рис. 2) к оси характеризующему интенсивность утечек. Т.е. по формуле (1) вычисляется эквивалентный итерационный интервал Р_х. Для вычисления необходимо задаться следующими значениями:

Р₀ - максимальное давление в главных резервуарах;

P_u1 - верхняя граница интервала замера плотности согласно инструкции;

P_u2 - нижняя граница интервала замера плотности согласно инструкции;

ΔP_i - заданный минимальный шаг измерения падения давления;

Формула 1 при регламентированных инструкцией [5] максимальном давлении в главных резервуарах 9,0 кгс/см², верхней границе интервала замера плотности 8,5 кгс/см², нижней границе интервала замера плотности 8,0 кгс/см², заданном минимальном шаге измерения падения давления 0,1 кгс/см² принимает упрошенный вид, представленный формулой 2

Из которой вычисляется нижняя граница эквивалентного итерационного интервала Р_х=8,1499≈8,15 кгс/см². Это означает, что отношение времени падения давления с 8,5 до 8,0 к величине интервала давления (т.е. 0,5), будет равно отношению, будет равно отношению времени падения давления с 8,25 до 8,15. Данное отношение характеризует величину утечек тормозной сети поезда.

Общий вид таблицы коэффициентов приведения для каждого i-го итерационного интервала представлена в таблице 1.

Каждом интервалу давления с заданным шагом соответствует определенная величина утечки, однако при этом состояние целостности ТМ и ПМ не изменяется, таким образом, коэффициент приведения позволяет для каждого интервала вычислить постоянный показатель целостности тормозной сети а, и вычислить инструкционную плотность на время снижения на минимальный шаг в любом интервале давления.

В результате применения способа ускоренного замера плотности тормозной сети поезда и устройства для его реализации существенно повышается безопасность движения поезда за счет своевременного непрерывного обеспечения машиниста информацией о целостности и исправности ТМ. После вычислений на Д выводиться информация о плотности тормозной сети поезда. БП служит для питания всех элементов устройства. БИ предназначен для Включения/Выключения устройства, сброса данных.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №432024 кл. В60Т 17\22, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР №432024 кл. В60Т 17\22, 1970.

3. Шитов В.А., Шевяков А.В., Морозов С.В. «устройства для контроля и испытания тормозных систем; сигнальные устройства», патент РФ № В60Т 17/22.

4. Венцевич Л.Е. Локомотивные устройства обеспечения безопасности движения поездов и расшифровка информационных данных их работы: учебник. - [2-е стер. Изд.]. - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 328 с.

5. Правила технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава. - М.: ООО «Техинформ», 2014. - 224 стр.