Результат интеллектуальной деятельности: ТОРМОЗ ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ГРУЗОВОГО ВАГОНА (ВАРИАНТЫ)

Изобретения относятся к железнодорожному транспорту, а именно к тормозу электропневматическому грузового вагона, управляемому с помощью электрически управляемых клапанов – электромагнитных вентилей.

Одним из ключевых требований для эффективного торможения железнодорожных составов должна быть высокая скорость распространения тормозной волны вдоль железнодорожного состава, позволяющая избежать возникновение повышенных продольных сил сжатия грузовых вагонов. В частности, это актуально при экстренном торможении вследствие набегания ещё не заторможенных, или слабо заторможенных хвостовых вагонов на головные вагоны. Чтобы избежать этого необходима высокая скорость распространения тормозной волны вдоль железнодорожного состава от локомотива к хвостовому вагону. Этого можно достигнуть быстрой разрядкой тормозной магистрали грузовых вагонов при одновременном торможении всех грузовых вагонов. Такой режим торможения обеспечивает электропневматический тормоз грузового вагона, оснащённый электромагнитными вентилями, управляемыми из локомотива, позволяющий осуществить одновременное включение в работу тормоза всех грузовых вагонов, формирующих железнодорожный состав.

Известен электропневматический тормоз железнодорожного транспортного средства, содержащий тормозную магистраль, сообщённую через разобщительный кран с воздухораспределителем, пневматически соединённым соответствующими трубопроводами с запасным резервуаром и через автоматический регулятор давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах с тормозными цилиндрами, тормозная магистраль оснащена тормозным электромагнитным вентилем, сообщающим тормозную магистраль с атмосферой, а также электромагнитным вентилем отпуска, указанные электромагнитные вентили подключены к блоку управления, связанному каналом связи с кабиной локомотива, см. RU 111497, B61T 13/68, опубл. 20.12.2011 (прототип).

Технической проблемой, присущей данному устройству, является низкая эффектвность, обусловленная использованием для перехода в режим торможения или зарядки тормозов только штатного воздухораспределителя, не обеспечивающего быстрый переход в режим торможения, что приводит к созданию тормозной волны вдоль железнодорожного состава, сформированного из грузовых вагонов, приводящей к возникновению продольных сил сжатия грузовых вагонов, кроме того штатный воздухораспределитель также характеризуется медленным переходом в режим зарядки тормозов сжатым воздухом.

Техническим результатом изобретний, является увеличение эффективности работы тормоза электропневматического грузового вагона, за счёт сокращения времени на переход в режим торможения и сокращения времени на переход в режим зарядки тормоза электропневматического после торможения.

Технический результат обеспечивается тремя вариантами тормоза электропневматического грузового вагона.

По первому варианту выполнения указанный технический результат обеспечивается тормозом электропневматическим грузового вагона, содержащим тормозную магистраль, сообщённую через разобщительный кран с воздухораспределителем, пневматически соединённым соответствующими трубопроводами с запасным резервуаром и через автоматический регулятор давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах с тормозными цилиндрами, тормозная магистраль оснащена тормозным электромагнитным вентилем, сообщающим тормозную магистраль с атмосферой, а также электромагнитным вентилем отпуска, указанные электромагнитные вентили подключены к блоку управления, связанному каналом связи с кабиной локомотива, запасной резервуар связан с автоматическим регулятором давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах с помощью первого дополнительного трубопровода, подключённого в обход воздухораспределителя, и при этом дополнительный трубопровод снабжён электромагнитным вентилем, подключённым к блоку управления и датчикам давления сжатого воздуха, запасной резервуар связан с тормозной магистралью вторым дополнительным трубопроводом , подключённым на участке между воздухораспределителем и разобщительным краном и содержащим обратный клапан, первый дополнительный трубопровод может быть оборудован клапаном предельного давления сжатого воздуха, предназначенным для снижения ненормативного давления в тормозных цилиндрах до максимально возможного значения с целью безъюзового торможения грузового вагона; первый дополнительный трубопровод на участке между электромагнитным вентилем и автоматическим регулятором давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах может быть оборудован регулируемым пневмодросселем; тормозной электромагнитный вентиль первой тормозной магистрали на своём выходе может быть оборудован регулируемым пневмодросселем; электромагнитный вентиль отпуска на своём выходе может быть оборудован регулируемым пневмодросселем; второй дополнительный трубопровод может быть оборудован регулируемым пневмодросселем; второй дополнительный трубопровод может быть оборудован датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления; тормозные цилиндры могут быть оснащены датчиками давления сжатого воздуха, подключёнными к блоку управления; тормозная магистраль может быть оборудована датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления.

По первому варианту тормоз электропневматический грузового вагона, отличается от прототипа тем, что запасной резервуар связан с автоматическим регулятором давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах с помощью первого дополнительного трубопровода, подключённого в обход воздухораспределителя, и при этом первый дополнительный трубопровод снабжён электромагнитным вентилем, подключённым к блоку управления и датчикам давления сжатого воздуха, запасной резервуар связан с тормозной магистралью вторым дополнительным трубопроводом , подключённым на участке между воздухораспределителем и разобщительным краном и содержащим обратный клапан; первый дополнительный трубопровод оборудован клапаном предельного давления сжатого воздуха, предназначенным для снижения ненормативного давления в тормозных цилиндрах до максимально возможного значения с целью безъюзового торможения грузового вагона; первый дополнительный трубопровод на участке между электромагнитным вентилем и автоматическим регулятором давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах оборудован регулируемым пневмодросселем; тормозной электромагнитный вентиль первой тормозной магистрали на своём выходе оборудован регулируемым пневмодросселем; электромагнитный вентиль отпуска на своём выходе оборудован регулируемым пневмодросселем; второй дополнительный трубопровод оборудован регулируемым пневмодросселем; второй дополнительный трубопровод оборудован датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления; тормозные цилиндры оснащены датчиками давления сжатого воздуха, подключёнными к блоку управления; тормозная магистраль оборудована датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления.

По второму варианту выполнения указанный технический результат обеспечивается тормозом электропневматическим грузового вагона, содержащим тормозную магистраль, сообщённую через разобщительный кран с воздухораспределителем, пневматически соединённого соответствующими трубопроводами с запасным резервуаром и через автоматический регулятор давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах с тормозными цилиндрами, тормозная магистраль оснащена тормозным электромагнитным вентилем, сообщающим тормозную магистраль с атмосферой, а также электромагнитным вентилем отпуска, указанные электромагнитные вентили подключены к блоку управления, связанному каналом связи с кабиной локомотива, запасной резервуар связан с автоматическим регулятором давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах с помощью дополнительного трубопровода, подключённого в обход воздухораспределителя, и при этом дополнительный трубопровод снабжён электромагнитным вентилем, подключённым к блоку управления и датчикам давления сжатого воздуха.

Дополнительный трубопровод может быть оборудован клапаном предельного давления сжатого воздуха, предназначенным для снижения ненормативного давления в тормозных цилиндрах до максимально возможного значения с целью безъюзового торможения грузового вагона.

Дополнительный трубопровод на участке между электромагнитным вентилем и автоматическим регулятором давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах может быть оборудован регулируемым пневмодросселем.

Тормозной электромагнитный вентиль тормозной магистрали на своём выходе может быть оборудован регулируемым пневмодросселем.

Электромагнитный вентиль отпуска на своём выходе может быть оборудован регулируемым пневмодросселем.

Тормозные цилиндры могут быть оснащены датчиками давления сжатого воздуха, подключёнными к блоку управления.

Тормозная магистраль может быть оборудована датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления.

По второму варианту тормоз электропневматический грузового вагона, отличается от прототипа тем, что запасной резервуар связан с автоматическим регулятором давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах с помощью дополнительного трубопровода, подключённого в обход воздухораспределителя, и при этом дополнительный трубопровод снабжён электромагнитным вентилем, подключённым к блоку управления и датчикам давления сжатого воздуха; дополнительный трубопровод оборудован клапаном предельного давления сжатого воздуха, предназначенным для снижения ненормативного давления в тормозных цилиндрах до максимально возможного значения с целью безъюзового торможения грузового вагона; дополнительный трубопровод на участке между электромагнитным вентилем и автоматическим регулятором давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах может быть оборудован регулируемым пневмодросселем; тормозной электромагнитный вентиль тормозной магистрали на своём выходе оборудован регулируемым пневмодросселем; электромагнитный вентиль отпуска на своём выходе оборудован регулируемым пневмодросселем; тормозные цилиндры оснащены датчиками давления сжатого воздуха, подключёнными к блоку управления; тормозная магистраль оборудована датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления.

По третьему варианту выполнения указанный технический результат обеспечивается тормозом электропневматическим грузового вагона, содержащим тормозную магистраль, сообщённую через разобщительный кран с воздухораспределителем, пневматически соединённым соответствующими трубопроводами с запасным резервуаром и через автоматический регулятор давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах с тормозными цилиндрами, тормозная магистраль оснащена тормозным электромагнитным вентилем, сообщающим тормозную магистраль с атмосферой, а также электромагнитным вентилем отпуска, указанные электромагнитные вентили подключены к блоку управления, связанному каналом связи с кабиной локомотива, запасной резервуар связан с тормозной магистралью дополнительным трубопроводом, подключённым на участке между воздухораспределителем и разобщительным краном и содержащим обратный клапан; дополнительный трубопровод может быть оборудован регулируемым пневмодросселем; дополнительный трубопровод может быть оборудован датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления; тормозная магистраль может быть оборудована датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления.

По третьему варианту тормоз электропневматический грузового вагона, отличается от прототипа тем, что запасной резервуар связан с тормозной магистралью дополнительным трубопроводом, подключённым на участке между воздухораспределителем и разобщительным краном и содержащим обратный клапан; дополнительный трубопровод оборудован регулируемым пневмодросселем; дополнительный трубопровод оборудован датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления; тормозная магистраль оборудована датчиком давления сжатого воздуха, подключённым к блоку управления.

Такие отличия от прототипа предложенных вариантов дают основание утверждать о соответствии предлагаемых технических решений критерию патентоспособности изобретения – «новизна». Сравнение предлагаемого устройства не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники, не выявило в них признаки, аналогичные отличительным признакам, что позволяет сделать вывод о соответствии условию патентоспособности изобретения – «изобретательский уровень».

Изобретения представлено на чертежах, где:

- на фиг. 1 – тормоз электропневматический грузового вагона, условная пневматическая блок-схема, первый вариант;

- на фиг. 2 – то же самое, второй вариант;

- на фиг. 3 – то же самое, третий вариант.

По первому варианту тормоз электропневматический грузового вагона содержит тормозную магистраль 1 (Фиг. 1). Тормозная магистраль 1 соединена через разобщительный кран 2 с воздухораспределителем 3. Воздухораспределитель 3 пневматически соединён трубопроводом 3.1 с запасным резервуаром 4, трубопроводом 3.2 – с автоматическим регулятором 5 давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах 6 (устройство авторежима 5). Устройство 5 авторежима трубопроводом 3.3 соединено с тормозными цилиндрами 6. Тормозная магистраль 1 оснащена тормозным электромагнитным вентилем 7 для торможения грузового вагона, а также электромагнитным вентилем 8 отпуска тормоза грузового вагона.

Для повышения эффективности и надёжности работы тормоза грузового вагона запасной резервуар 4 связан с устройством 5 авторежима с помощью первого дополнительного трубопровода 9 (красный), подключённого в обход воздухораспределителя 3. Первый дополнительный трубопровод 9 снабжён электромагнитным вентилем 9.1, подключённым к блоку 10 управления, датчика 9.2 давления сжатого воздуха, также подключённым к блоку 10 управления; запасной резервуар 4 связан с тормозной магистралью 1 вторым дополнительным трубопроводом 11 (зелёный), подключённым на участке между воздухораспределителем 3 и разобщительным краном 2 и соединяющим запасной резервуар 4 с тормозной магистралью 1 в обход воздухораспределителя 3.

Электромагнитные вентили 7, 8 также подключены к блоку 10 управления. Блок 10 управления связан каналом 10.1 связи с кабиной локомотива (не показана).

Первый дополнительный трубопровод 9 может быть оборудован клапаном 9.3 предельного давления сжатого воздуха, предназначенным для снижения ненормативного давления в тормозных цилиндрах 6 до максимально возможного значения с целью безъюзового торможения грузового вагона. Первый дополнительный трубопровод 9 на участке между электромагнитным вентилем 9.1 и устройством 5 авторежима может быть оборудован регулируемым пневмодросселем 9.4.

Второй дополнительный трубопровод 11 содержит обратный клапан 11.1 для отсечения запасного резервуара 4 от тормозной магистрали 1, а также может содержать регулируемый пневмодроссель 11.2 и датчик 11.3 давления сжатого воздуха, подключённый к блоку 10 управления.

Тормозной электромагнитный вентиль 7 тормозной магистрали 1 на своём выходе может быть оборудован регулируемым пневмодросселем 7.1.

Электромагнитный вентиль 8 отпуска на своём выходе может быть оборудован регулируемым пневмодросселем 8.1.

Тормозные цилиндры 6 могут быть оснащены датчиками 6.1 давления сжатого воздуха, подключёнными к блоку 10 управления.

Тормозная магистраль 1 может быть оборудована датчиком 1.1 давления сжатого воздуха, подключённым к блоку 10 управления.

Предлагаемый тормоз электропневматический грузового вагона используют следующим образом.

Для начала томожения по команде машиниста из кабины локомотива по каналу связи 10.1 (Фиг. 1) управляющий электрический импульс поступает в блок управления 10. Блок управления 10 по соответствующим каналам связи 10.3 подключает электромагнитный вентиль 9.1 к блоку 12 питания электрическим током, соединённому с блоком 10 управления силовым кабелем 10.2. Электромагнитный вентиль 9.1, открываясь, направляет сжатый воздух из запасного резервуара 4 по первому дополнительному трубопроводу 9 через настроенный на заданную скорость прохождения сжатого воздуха регулируемый пневмодроссель 9.4 и через клапан 9.3 предельного давления сжатого воздуха на устройство 5 авторежима. Устройство 5 авторежима, сопоставляя вес груза перевозимого грузовым вагоном, определяет необходимую величину давления сжатого воздуха, подаваемого в тормозные цилиндры 6. Тормозные цилиндры 6 своими выдвижными штоками 6.2 приводят в работу тормозной механизм (не показан) ходовых тележек, осуществляющих эффективное безъюзовое торможение грузового вагона.

В случае превышения давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах 6, подаваемого по трубопроводу 9, срабатывает клапан 9.3 предельного давления сжатого воздуха, выпуская излишки сжатого воздуха в атмосферу, снижая тем самым давление сжатого воздуха в тормозных цилиндрах 6 до максимально возможного значения с целью безъюзового торможения грузового вагона.

После полной остановки или снижения скорости движения грузового вагона до заданной величины необходимо осущетсвить отпуск тормозов, для этого используют электромагнитный вентиль 8.

Так же как и при торможении, управляющий электрический импульс блоком управления 10 по соответствующим каналам связи 10.3 подаёт питание на электромагнитный вентиль 8. Электроманитный вентиль 8, открываясь, выпускает сжатый воздух из тормозных цилиндров 6, тормозной механизм (не показан) ходовых тележек отводит тормозные колодки осуществляя отпуск томозов.

После торможения путём пополнения истраченного из запасного резервуара 4 запаса воздуха приводят тормоз электропневматический грузового вагона в рабочее состояние. Для этого используют второй дополнительный трубопровод 11.

Сжатый воздух, минуя воздухораспределитель 3, по второму дополнительному трубопроводу 11 из тормозной магистрали 1, имея высокое давление и проходя через обратный клапан 11.1, поступает непосредственно в полость запасного резервуара 4, пополняя его запас сжатым воздухом. При этом контроль давления сжатого воздуха производят по показаниям датчика давления сжатого воздуха 11.3, показания которого поступают в блок 10 управления.

Регулируемым пневмодросселем 11.2 производят регулировку скорости зарядки запасного резервуара 3.

Предлагаемая схема тормоза электропневматического грузового вагона позволяет производить торможение грузового вагона без использования первого дополнительного трубопровода 9 вместе с его сопутствующей аппаратурой.

Для этого используют электромагнитный вентиль 7 и его регулируемый пневмодроссель 7.1.

По сигналу от блока 10 управления электромагнитный вентиль 7 открывают, сообщая тормозную магистраль 1 с атмосферой. Сжатый воздух выходит из тормозной магистрали в атмосферу, снижая давление с заданным, регулируемым пневмодросселем 7.1 темпом, включая в работу воздухораспределитель 3.

Воздухораспределитель 3 в этом случае работает в штатном режиме, используя запас сжатого воздуха в запасном резервуаре 4, направляя его через устройство 5 авторежима в тормозные цилиндры 6. Отпуск тормозов в этом случае также может быть осуществлён либо в штатном режиме с помощью воздухораспределителя 3, либо с помощью электромагнитного вентиля 8 отпуска.

Контроль давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах 6 производят по показаниям датчиков давления 6.1, связанных соответствующими каналами связи 10.3 с блоком 10 управления. Контроль давления сжатого воздуха в тормозной магистрали 1 производят по показаниям датчика давления 1.1 сжатого воздуха.

Описанное использование тормоза электропневматического с использованием дистанционно управляемых электромагнитных вентилей, позволяющих не использовать воздухораспределитель 3 для включения в работу тормозных цилиндров 6 и подзарядки запасного резервуара 4, позволяет более оперативно осуществлять как процесс торможеня, так и процесс отпустка тормозов.

В случае отключения или неисправности электропневматической части тормоза грузового вагона торможение производят с использованием воздухораспределителя 3, как в обычных тормозных системах грузовых вагонов.

В отличие от первого варианта, по второму варианту (Фиг. 2) предлагаемый тормоз электропневматический грузового вагона оснащён только одним, первым дополнительным трубопроводом 9 (красным). Торможение и отпуск тормоза в этом случае производят аналогично первому варианту. При этом зарядка запасного резервуара 4 производится штатно с помощью воздухораспределителя 3.

Третий вариант предлагаемого тормоза электропневматического отличается от первого наличием только одного, второго дополнительного трубопровода 11 (зелёный) (Фиг. 3). Торможение грузового вагона в этом случае производится с помощью воздухораспределителя 3, либо с помощью электромагнитного вентиля 7. Зарядку запасного резервуара производят по второму дополнительному трубопроводу 11, по которому сжатый воздух, минуя воздухораспределитель 3, проходя через обратный клапан 11.1, поступает непосредственно в полость запасного резервуара 4, пополняя его запас сжатым воздухом. При этом контроль давления сжатого воздуха также производят по показаниям датчика давления 11.3, показания которого поступают в блок 10 управления.

Таким образом, по любому из предложенных вариантов выполнения тормоза электропневматического грузового вагона обеспечивается повышение эффективности его работы за счёт частичного отказа от использования воздухораспределителя 3, который характеризуется более длительным временем отзыва на управляющее падение давления в тормозной магистрали 1, что служит причиной возникновения продольной тормозной волны, вызывающей продольные силы сжатия вагонов в железнодорожном составе. Кроме того, использование дистанционно управляемых электромагнитных вентилей для перевода тормоза в режим зарядки запасного резервуара 4, позволяет оперативнее приводить тормоза грузового вагона в рабочее состояние.