Результат интеллектуальной деятельности: КРАН МАШИНИСТА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к устройству крана машиниста, предназначенного для управления тормозами транспортных средств, например, для управления пневматическими тормозами подвижного состава магистральных железных дорог.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности автоматического срабатывания крана машиниста на торможение от системы безопасности, автоведения и телеуправления железнодорожного транспортного средства.

Известен кран машиниста, содержащий реле давления, связанное с уравнительным резервуаром, редуктор зарядного давления, стабилизатор сверхзарядного давления и управляющий орган с ручным управлением, пневматически связанный с питательной и тормозной магистралями [1]. В этом кране отсутствует возможность автоматического срабатывания его на торможение от воздействия систем безопасности, автоведения и телеуправления железнодорожного транспортного средства.

Известен также кран машиниста, содержащий реле давления, связанное с уравнительным резервуаром, редуктор зарядного давления и стабилизатор сверхзарядного давления, управляющий орган с ручным управлением, пневматически связанный с питательной и тормозной магистралями, подпружиненную подвижную перегородку, размещенную в корпусе и разграничивающую в нем полости, одна из которых связана с редуктором зарядного давления [2]. Для обеспечения дистанционного управления краном он снабжен промежуточным органом - приставкой. Для воздействия пневматических возбудительных клапанов и электропневматических вентилей на уравнительный резервуар в этом кране применена система подвижных перегородок со штоками, двумя клапанами, буферным устройством. Однако такое выполнение крана машиниста усложняет его конструкцию, снижает надежность его действия.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является кран машиниста железнодорожного транспортного средства, содержащий управляющий орган с рукояткой, уравнительный резервуар, дроссельное отверстие, реле давления, обратный клапан, стабилизатор сверхзарядного давления, редуктор и приставку к крану машиниста. При зарядке тормозной сети и отпуске тормозов осуществляется интенсивная подача сжатого воздуха. При отпущенных тормозах в поездном положении крана в тормозной магистрали обеспечивается установленное зарядное давление при наличии в главном резервуаре рабочего давления, а в поездной сети - допускаемых утечек воздуха. Регулирование тормозной силы осуществляется ступенчатым снижением давления в тормозной магистрали и повышением его при отпуске тормозов. При управлении прямодействующими тормозами поддерживается на одном уровне необходимое давление воздуха в тормозной магистрали независимо от допускаемых утечек воздуха из нее и расхода на зарядку истощающихся запасных резервуаров при длительном торможении. При экстренном торможении кран обеспечивает интенсивную разрядку тормозной магистрали прямым сообщением с атмосферой. Приставка к крану машиниста имеет электропневматический вентиль, производящий подключение канала, связывающего управляющий орган через дроссель с атмосферой, либо с электропневматическим вентилем, сообщающим выход редуктора с регулирующим входом редуктора. Кроме того, в приставке к крану машиниста питательная полость редуктора связана через канал с управляющим органом. В приставке размещается, кроме того, датчик давления. В устройство входит устройство управления, состоящее из трехпозиционного элемента сравнения, сумматора и элемента памяти. Обмотки электропневматических вентилей подключены к выходам блока управления, один из входов которого соединен с выходом датчика давления, а его управляющий вход подключается к системе управления тормозами. Реле давления содержит уравнительную полость, подвижную перегородку с атмосферным клапаном, питательный клапан, полость, связанную с тормозной магистралью, и полость, связанную с питательной магистралью. Уравнительная полость сообщена каналом через дроссельное отверстие с уравнительным резервуаром, каналами - с управляющим органом и каналом через обратный клапан - тоже с управляющим органом. Уравнительный резервуар каналом соединен с управляющим органом. Редуктор имеет питательный клапан, подвижную перегородку, регулируемую пружину и неподвижную перегородку. Стабилизатор содержит клапан, подвижную перегородку, дроссельное атмосферное отверстие, регулируемую пружину, две полости, причем одна полость каналом подключена к управляющему органу [3]. Данное устройство, несмотря на свою надежность, также полностью не обеспечивает быстрое срабатывание тормозов при экстренном торможении.

Заявляемое устройство содержит управляющий орган 1 с рукояткой 2, уравнительный резервуар (УР) 3, дроссельное отверстие 4, реле давления 5, обратный клапан 6, стабилизатор сверхзарядного давления 7 и приставку 9. Приставка 9 имеет электропневматический вентиль 10, производящий подключение канала 11, связанного с управляющим органом 1, и канала 12, соединенного через дроссель 13 с каналом 14, либо через дроссель 15 с атмосферой, либо через канал 16 с электропневматическим вентилем 17, который каналом 20 соединен с управляющим органом 1. Датчик давления 18 подключен к каналу 11, связанному с уравнительным резервуаром 3. Обмотка 8 электропневматического вентиля 10, обмотка 24 вентиля 17 и обмотка 21 вентиля 19 подключены к выходам блока управления 48. В блок управления 48 входят трехпозиционный элемент сравнения, сумматор и элемент памяти. Блок управления 48 связан с датчиками давления 23 и 18 через трехпозиционный датчик сравнения и информационные элементы памяти. Вентиль 17 через дроссельное отверстие 47 питающего канала 22 связан с управляющим органом 1. Реле давления 5 содержит уравнительную полость 27, подвижную перегородку 28 с атмосферным клапаном 29, питательный клапан 30, полость 31, связанную с тормозной магистралью 32, и полость 33, связанную с питательной магистралью 34. Уравнительная полость 27 сообщена каналом 35 через дроссельное отверстие 4 с уравнительным резервуаром 3, каналами 36, 37 и каналом 38 через обратный клапан 6 с управляющим органом 1. Уравнительный резервуар 3 каналом 39 соединен с управляющим органом 1. Стабилизатор 7 содержит клапан 40, подвижную перегородку 41, дроссельное атмосферное отверстие 42, регулируемую пружину 43, полости 44 и 45, причем полость 44 каналом 46 подключена к управляющему органу 1. Приставка имеет электропневматический вентиль 19, который сообщается каналом 25 через канал 14 с уравнительной полостью 27 и каналом 26 - с атмосферой. Управляющая обмотка 21 подсоединена к блоку управления 48. Обмотки вентилей 10, 17 и 19 подключены к выходам трехпозиционного элемента сравнения, соединенного с выходами датчиков давления 18, 23 и сумматора. Сумматор подключен к системе управления тормозами. Управляющий орган 1 имеет несколько фиксированных положений: зарядки и отпуска, поездного, перекрыши без питания, перекрыши с питанием, служебного торможения и экстренного торможения. Положением перекрыши в тормозной технике принято называть положение крана машиниста, при котором отсутствует воздушная связь между тормозной магистралью и уравнительным резервуаром. В положении зарядки и отпуска управляющий орган 1 связывает между собой магистрали 32 и 34 и каналы 36, 37 и 46. Каналы 11, 22, 38 и 39 перекрыты. В поездном положении управляющий орган 1 сообщает между собой каналы 11 и 39, канал 22 и магистраль 34, каналы 37 и 46, а магистраль 32 и каналы 36 и 38 перекрыты. В положении перекрыши без питания магистраль 32 сообщается через обратный клапан 6 с каналом 38. В положении перекрыши с питанием управляющий орган 1 перекрывает все каналы 11, 22, 26-35, 36, 37, 38, 39 и 46 и магистрали 32 и 34. При экстренном торможении магистраль 32 сообщается с атмосферой и каналом 36, остальные каналы перекрыты.

Кран машиниста работает следующим образом.

При управлении поезда машинистом электропневматические вентили 10 и 17 находятся под током, при этом канал 11 отключается от атмосферы и сообщается через канал 16 через дроссельное отверстие 47 с датчиком давления 18. Машинист с помощью рукоятки 2 переключает управляющий орган 1 в различные положения. Для зарядки тормозной магистрали управляющий орган переводится в положение зарядки и отпуска; для ликвидации сверхзарядного давления и поддержания поездного давления - в поездное положение. Для служебного торможения, получения режимов: перекрыши без питания, перекрыши с питанием и вызова экстренного торможения - управляющий орган переводится в соответствующие положения. Если требуется срочное автоматическое снижение скорости или остановка транспортного средства (при срабатывании систем безопасности в автоматической локомотивной сигнализации, системе автоведения или телеуправления транспортным средством), а управляющий орган 1 находится в поездном положении, то от системы управления тормозами подаются два сигнала: один отрицательной величины, пропорциональной ступени торможения, другой, запрещающий отпуск, - на блок управления. Когда первый входной сигнал меньше второго входного сигнала, блок управления 48 вырабатывает сигналы на обесточивание электропневматических вентилей 10 и 17. При этом канал 11 отключается от канала 16, а сообщается через дроссель 15 с атмосферой, и воздух из уравнительного резервуара 3 через каналы 39 и 11 и дроссель 15 вытекает в атмосферу. Одновременно понижается давление и в уравнительной полости 27. Это вызывает открытие атмосферного клапана 29 реле давления 5 и понижение давления воздуха в тормозной магистрали 32.

После снижения давления в уравнительной полости 27 на заданную величину при разнице между входными сигналами (первым - с выхода блока управления 24 и вторым - с выхода датчика давления 23) на величину, равную зоне нечувствительности, блок управления 48 вырабатывает сигнал на включение электропневматического вентиля 10, который отключает канал 11 от атмосферы и подключает его к каналу 16. Электропневматический вентиль 17 остается в обесточенном состоянии и разобщает канал 16 от каналов 20 и 22 и от датчика давления 18. Давление воздуха в уравнительном резервуаре 3 и уравнительной полости 27 реле давления 5 будет некоторое время оставаться близким к постоянному значению за счет термодинамических процессов воздуха, происходящих в уравнительном резервуаре.

Если машинист не переведет управляющий орган 1 в положение перекрыши, то после выравнивания температуры воздуха в уравнительном резервуаре 3 с температурой окружающей среды давление будет понижаться за счет утечки воздуха через каналы 37, 46 и стабилизатор сверхзарядного давления в атмосферу. При этом будет уменьшаться сигнал с датчика давления 23. Когда он станет меньше сигнала с блока управления 48, то на выходе блока управления 48, управляющего электропневматическим вентилем 17, появится сигнал, электропневматический вентиль 17 включится и сообщит датчик давления 18 с уравнительным резервуаром 3 и блоком управления 48. Давление в уравнительном резервуаре 3 начнет повышаться. Это вызовет повышение сигнала с датчика давления 23. Когда он превысит сигнал с блока управления 48, то снимется сигнал с электропневматического вентиля 17. Он перекроет сообщение датчика давления 18 с уравнительным резервуаром 3. Потом давление за счет утечки воздуха через стабилизатор сверхзарядного давления будет понижаться, а блок управления 48 будет опять включать электропневматический вентиль 17 для поддержания заданного значения давления.

Если в момент подачи сигнала торможения от системы управления тормозами управляющий орган 1 будет в положении перекрыши, то после обесточивания электропневматических вентилей 10 и 17 воздух из уравнительного резервуара будет вытекать в атмосферу следующим образом: через дроссельное отверстие 4, канал 35, уравнительную полость 27, канал 14, дроссель 13, каналы 12 и 11, электропневматический вентиль 10 и дроссель 15. После понижения давления в уравнительной полости 27 реле давления 5 на необходимую величину, контролируемую по сигналу с датчика давления 23, сигнал с датчика давления 23 подается на блок управления 48. Потом от блока управления 48 подается сигнал на включение электропневматического вентиля 10, который отключает канал 11 от атмосферы и подключает его к каналу 16. Величина давления в уравнительном резервуаре 3 будет поддерживаться только за счет его плотности, поскольку уравнительный резервуар 3 отключен от питательной магистрали 34.

Для отпуска тормозов от системы управления тормозами исчезнет сигнал на блок управления 48, запрещающий отпуск, а на его вход вместо отрицательного сигнала о величине ступени торможения подается сигнал противоположной полярности величиной, превышающей зону нечувствительности в блоке управления 48. При этом сигнал на выходе блока управления 48 станет равным сигналу с выхода датчика давления 23, а на выходе блока управления 48 появится сигнал, который в режиме отпуска всегда больше сигнала с датчика 23. В связи с этим на выходах блока управления 48 в этом режиме всегда будут сигналы, возбуждающие обмотки электропневматических вентилей 10 и 17. При этом канал 11 через канал 16 сообщается с датчиком давления 18 и блоком управления 48. Если в этот момент управляющий орган 1 находится в положении перекрыши или торможения, то каналы 20 и 22 отключены от питательной магистрали 34 и давление в уравнительном резервуаре 3 и уравнительной полости 27 реле 5 давления не повышается. Только после перевода машинистом рукоятки 2 крана машиниста в поездное положение управляющий орган 1 подключит питательную магистраль 34 через каналы 20 и 22 к датчику давления 18 и блоку управления 48. Далее через электропневматические вентили 10 и 17 воздух поступает в уравнительный резервуар 3 и уравнительную полость 27 реле давления 5. Давление в них будет повышаться до заданного и будет поддерживаться на этом уровне.

При необходимости получения сверхзарядного давления после повышения давления в уравнительном резервуаре машинист рукояткой 2 переводит управляющий орган 1 в положение зарядки и наполняет уравнительный резервуар 3 до необходимого значения. Потом он перемещает управляющий орган 1 в положение поездное, и, через стабилизатор сверхзарядного давления 7, происходит понижение давления воздуха в тормозной магистрали 32 до заданного значения. Наличие электропневматического вентиля 19, позволяет при любом положении ручки крана машиниста разряжать тормозную магистраль и производить торможение, приближенное к экстренному, при аварийных ситуациях (обрыве поезда, больших утечках воздуха из тормозной магистрали). Электропневматический вентиль 19 подсоединен к уравнительной полости 27 каналами 14 и 25, который выпускает воздух в атмосферу через отверстие 26. Этот электропневматический вентиль 19 управляется через обмотку 21 от блока управления 48 (БУ).

Такое выполнение крана машиниста позволяет производить торможение железнодорожных составов независимо друг от друга как машинисту, так и системе управления тормозами, а отпуск тормозов, не считая положения зарядки, выполнять при совпадении команд отпуска тормозов, поступающих от системы управления тормозами и от машиниста.

Источники информации

1. Иноземцев В.Г., Казаринов В.М., Ясенцев В.Ф. Автоматические тормоза, М., 1981, с.120-127.

2. Авторское свидетельство СССР №499158, Кл. В60Т 15/04, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР №1382700, Кл. В60Т 15/08, 1986.