ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТЯГОВОГО СРЕДСТВА Российский патент 1994 года по МПК B60T13/26 B60T15/60 

Изобретение относится к области рельсового транспорта и может быть использовано на тяговом подвижном составе.

Известна тормозная система железнодорожного тягового средства, содержащая воздухораспределитель, соединяющий запасной резервуар с одним из входов переключательного клапана, другой вход которого соединен с магистралью вспомогательного тормоза, а выход - с управляющим входом соответствующего реле давления, к исполнительному выходу которого подключена магистраль тормозных цилиндров, причем питательные входы каждого реле давления соединены с запасным резервуаром.

Недостаток известной тормозной системы - ограниченная ее эффективность из-за недостаточной величины давления сжатого воздуха, устанавливающегося в магистрали тормозных цилиндров.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой тормозной системе является выбранная в качестве прототипа тормозная система многосекционного железнодорожного транспортного средства, содержащая магистраль локомотивного крана, питательные и тормозные магистрали секций, сообщенные между собой соединительными рукавами, тормозные цилиндры, связанные с воздухораспределителем через локомотивный кран и реле-повторитель давления, установленный между тормозной магистралью и воздухораспределителем блокирующий орган, связывающий тормозные цилиндры через реле-повторитель давления непосредственно с воздухораспределителем и с переключательным клапаном, а выход - с реле-повторителем давления.

Недостаток такой системы - замедленное нарастание давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах при экстренных разрядках тормозной магистрали, обусловленное временем срабатывания воздухораспределителя на торможение.

Цель изобретения - повышение функциональных возможностей тормозной системы железнодорожного тягового средства.

Указанная цель достигается тем, что в тормозной системе железнодорожного тягового средства, содержащей кран машиниста и вспомогательного тормоза, устройство блокировки, питательную, тормозную и вспомогательного тормоза магистрали, воздухораспределитель и дополнительные цепи, обеспечивающие совместную работу вспомогательного и автоматического тормозов по наполнению - выпуску сжатого воздуха из цепи тормозных цилиндров, цепь тормозных цилиндров сообщена с питательной магистралью через переключательный клапан, электроблокировочный клапан и клапан максимального давления. Причем управляющий отросток электроблокировочного клапана сообщен с тормозной магистралью, катушка электроблокировочного клапана возбуждается от контактного элемента устройства блокировки при включении последнего, а второй вход переключательного клапана сообщен с выходом дополнительных цепей, обеспечивающих совместную работу вспомогательного и автоматического тормозов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая тормозная система отличается наличием: новых узлов - клапана максимального давления, электроблокировочного и переключательного клапанов; новой связи - возможностью сообщения цепи тормозных цилиндров с питательной магистралью. Таким образом, заявляемая тормозная система соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемой тормозной системы с другими техническими решениями показывает, что клапан максимального давления, электроблокировочный и переключательный клапаны широко известны.

Однако их введение в указанной связи с остальными элементами пневмосхемы в заявляемую тормозную систему позволяет при экстренных разрядках тормозной магистрали обеспечить ускоренное затормаживание железнодорожного тягового средства: при снижении величины давления сжатого воздуха на управляющем отростке электроблокировочного клапана (постоянно сообщенном с тормозной магистралью) ниже величины его уставки происходит открытие последнего (несмотря на сохраняющееся возбуждение его катушки) и прямое сообщение питательной магистрали с цепью тормозных цилиндров через переключательный клапан. Время наполнения тормозных цилиндров не включает в себя время срабатывания воздухораспределителя на торможение и последующие времена срабатывания дополнительных цепей, обеспечивающих совместную работу вспомогательного и автоматического тормозов. Величина же давления сжатого воздуха, устанавливающаяся в цепи тормозных цилиндров ограничена и определяется регулировкой клапана максимального давления (например, равной нормируемой для данного тягового средства максимально допустимой величине давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах). Наличие переключательного клапана обеспечивает надежное затормаживание тягового средства независимо от состояния дополнительных цепей, обеспечивающих совместную работу вспомогательного и автоматического тормозов, за счет их отключения от цепи тормозных цилиндров. Автоматически затормаживается тяговое средство при разрыве его межсекционного соединения, т.к. имеющее место в этой ситуации опорожнение тормозной магистрали приведет к аналогичному открытию электроблокировочно- го клапана с рассмотренными выше последствиями. Сообщившаяся с атмосферой (в результате разрыва) магистраль вспомогательного тормоза будет изолирована от цепи тормозных цилиндров тем же переключательным клапаном. Автоматически обеспечивается необходимая эффективность экстренного и автостопного торможений при более надежной работе бандажей колесных пар тягового средства в режимах служебных торможений. Как известно, при ведении грузовых поездов воздухораспределитель локомотива включается на порожний режим торможения с целью уменьшения воздействия тормозных колодок на поверхность катания бандажей локомотива, предотвращения заклинивания колесных пар и образования (при гребневых тормозных колодках) термических трещин в гребнях бандажей. Недостаточная тормозная сила локомотива при экстренных торможениях автоматического тормоза (из-за ограничения при порожнем режиме работы воздухораспределителя давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах величиной 0,14-0,18 МПа) должна компенсировать обязательным применением вспомогательного тормоза локомотива. Наличие же в предлагаемой тормозной системе новой связи, состоящей из клапана максимального давления, электроблокировочного и переключательного клапанов, позволяет при воздухораспределителе, включенном на порожний режим торможения, обеспечить достаточную тормозную силу локомотива без применения его вспомогательного тормоза: разрядка тормозной магистрали ниже величины уставки электроблокировочного клапана приводит к его открытию и наполнению тормозных цилиндров сжатым воздухом от питательной магистрали до величины 0,38-0,4 МПа (определяемой регулировкой клапана максимального давления). Изобретение позволяет получить на тяговом средстве неистощимый стояночный тормоз, т. к. отключение устройства блокировки (перекрывающее, как известно, сообщение крана вспомогательного тормоза с магистралью вспомогательного тормоза, и, следовательно, невозможности подпитки могущих иметь место утечек по тормозным цилиндрам при смене постов управления) одновременно приводит к снятию возбуждения катушки электроблокировочного клапана (за счет размыкания контактного элемента устройства блокировки, связанного с его валом) и его открытию с теми же, рассмотренными выше, последствиями. Исключается возможность приведения тягового средства в движение с незаряженной тормозной магистралью, т.к. отсутствие давления сжатого воздуха на управляющем отростке электроблокировочного клапана оставляет последний в открытом положении, что приводит к сообщению питательной магистрали через клапан максимального давления с цепью тормозных цилиндров и нахождению последних под максимально допустимым давлением сжатого воздуха. Невозможность штатного отпуска пневмотормоза тягового средства известит и заставит машиниста зарядить тормозную магистраль. Исключается опасность истощения тормозной магистрали при отказах крана машиниста, связанных с неисправностями его редуктора. Так, например, при зависании возбудительного клапана редуктора, либо изломе его пружины и нахождении ручки крана машиниста в поездном положении происходит (за счет работы стабилизатора крана машиниста) понижение давления в уравнительном резервуаре (а следовательно, и в тормозной магистрали) вплоть до нуля. В этой ситуации темп снижения давления будет соответствовать темпу ликвидации сверхзарядного давления, при котором воздухораспределители на торможение не срабатывают. При несвоевременном выявлении машинистом этой ситуации приведение автотормозов в действие становится невозможным. Наличие же в предлагаемой тормозной системе цепи, состоящей из клапана максимального давления, электроблокировочного и переключа- тельного клапанов позволяет автоматически устранить эту опасность: снижение в рассматриваемой ситуации давления сжатого воздуха в тормозной магистрали ниже величины уставки электроблокировочного клапана вызовет его открытие и затормаживание тягового средства. Факт возникновения такой нестандартной ситуации известит и заставит машиниста выяснить причину торможения и принять соответствующие меры безопасности.

Сказанное позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже представлен вариант принципиальной пневмосхемы секции тягового средства с использованием импульсной магистрали крана вспомогательного тормоза в качестве цепи, обеспечивающей совместную работу вспомогательного и автоматического тормозов, в которой выходом является магистраль вспомогательного тормоза.

Пневмосхема состоит из кранов машиниста 1 и вспомогательного тормоза 2, сообщенных через устройство блокировки 3 с питательной 4, тормозной 5 и вспомогательного тормоза 6 магистрали. Воздухораспределитель 7 сообщен управляющим входом с тормозной магистралью 5, питающим отростком - с запасным резервуаром 8 и выходным отростком - с импульсной магистралью 9 крана вспомогательного тормоза 2. Клапан максимального давления 10 сообщает питательную магистраль 4 с входом 11 электроблокировочного клапана 12, управляющий отросток 13 которого сообщен с тормозной магистралью 5, а выход 14 - с одним из входов переключательного клапана 15. Второй вход переключательного клапана 15 сообщен с магистралью вспомогательного тормоза 6, а выход 16 - с цепью тормозных цилиндров (не показана). Катушка 17 электроблокировочного клапана 12 возбуждается от контактного элемента, связанного с валом рукоятки 18 блокировочного устройства 3 при включении последнего.

Тормозная система работает следующим образом.

Для подготовки тормозной системы к действию необходимо повернуть ручку 18 устройства блокировки 3 во включенное положение, что приведет к возбуждению катушки 17 электроблокировочного клапана 12 от замыкающего контактного элемента, связанного с валом ручки 18. Затем необходимо зарядить тормозную магистраль 5 до нормированного значения, что приведет к появлению на управляющем отростке 13 электроблокировочного клапана 12 величины давления сжатого воздуха, превышающего его уставку (величина которой на 0,02-0,03 МПа ниже максимально допустимой величины разрядки тормозной магистрали при полном служебном торможении) и его закрытию с разобщением его входа 11 от выхода 14 и одновременным сообщением последнего с атмосферой. При этом на входе 11 электроблокировочного клапана 12 клапаном максимального давления 10 давление сжатого воздуха питательной магистрали редуцируется до величины, максимально допустимой в тормозных цилиндрах для конкретного тягового средства (например, 0,38-0,4 МПа). Тем самым исключается возможность приведения тягового средства в движение с незаряженной тормозной магистралью. Отсутствие давления сжатого воздуха на управляющем отростке 13 электроблокировочного клапана 12 оставляет последний открытым, что вызывает сообщение его выхода с входом и, следовательно, наличие максимально допустимого давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах.

Зарядка воздухораспределителя, действие вспомогательного и автоматического (при служебных разрядках тормозной магистрали) тормозов происходят в традиционном порядке, т. к. во включенном положении электроблокировочного клапана 12 его выходной отросток 14, как уже отмечалось, сообщен с атмосферой и поршень переключательного клапана 15 постоянно находится в положении, при котором его выход 16 (а значит цепь тормозных цилиндров) сообщены с магистралью вспомогательного тормоза 6.

При экстренных торможениях автоматического тормоза (вызванных работой крана машиниста либо разрывом тормозной магистрали в поезде, либо разрывом секций тягового средства) в момент снижения величины давления сжатого воздуха тормозной магистрали (а значит и на управляющем отростке 13 электроблокировочного клапана 12) ниже уставки электроблокировочного клапана 12 происходит открытие последнего и сжатый воздух от его входа 11 поступает через его выход 14 на вход переключательного клапана 15. Это приводит к перебросу поршня переключательного клапана 15, разобщению его второго входа (связанного с магистралью вспомогательного тормоза 6) от выхода 16 и, следовательно, к наполнению цепи тормозных цилиндров сжатым воздухом до нормированного значения от питательной магистрали 4. Причем время наполнения цепи тормозных цилиндров сжатым воздухом будет в этой ситуации определяться временем открытия электроблокировочного клапана 12 (доли секунды), а не временен срабатывания воздухораспределителя 6 на торможение (4-7 с на порожнем и 13-18 с на груженом режимах торможения) и последующими временем срабатывания крана вспомогательного тормоза 2 в режиме реле-повторителя и временем наполнения магистралей вспомогательного тормоза всех секций тягового средства (от нескольких секунд до нескольких десятков секунд, в зависимости от величин объемов магистралей вспомогательного тормоза. Это обеспечивает при экстренных разрядках тормозной магистрали во-первых, ускоренное затормаживание тягового средства, во-вторых, автоматическое обеспечение необходимой эффективности экстренного и автостопного торможений при воздухораспределителе тягового средства, установленном на порожний режим торможения, без необходимости применения вспомогательного тормоза.

В случае отказа редуктора (зависание его возбудительного клапана в закрытом положении, излом пружины и т.п.) крана машиниста 1 снижение давления в тормозной магистрали 5 темпом нечувствительности (в результате работы стабилизатора крана) вызовет автоматическое торможение тягового средства как только давление сжатого воздуха в тормозной магистрали 5 снизится ниже величины уставки электроблокировочного клапана 12, что приведет к открытию последнего и наполнению тормозных цилиндров сжатым воздухом. Тем самым машинист будет извещен о опасной нештатной ситуации. При смене постов управления имеет место надежное затормаживание тягового средства независимо от наличия утечек сжатого воздуха в цепи тормозных цилиндров, т.к. отключение устройства блокировки приводит к размыканию его контактного элемента, связанного с валом рукоятки 18, и снятию возбуждения катушки 17 электроблокировочного клапана 12, что и вызывает наполнение цепи тормозных цилиндров сжатым воздухом рассмотренным выше порядком.

В качестве клапана максимального давления может быть использован клапан максимального давления 3МД, электроблокировочного клапана - клапан КПЗ-99, переключательного клапана - клапан переключательный 3ПК.

Уставка электроблокировочного клапана выполняется на величину, на 0,02-0,03 МПа ниже нормированного предела разрядки тормозной магистрали при служебных торможениях конкретного типа подвижного состава, с которым эксплуатируется тяговое средство. Например, для грузового поезда максимально допускаемая величина разрядки тормозной магистрали не должна превышать 0,2 МПа при нормальном зарядном давлении, т.е. давление в тормозной магистрали при полном служебном торможении не должно устанавливаться ниже 0,35-0,33 МПа. Следовательно, для грузового локомотива уставка электроблокировочного клапана должна составлять 0,3-0,31 МПа.

Регулировка клапана максимального давления выполняется на величину максимально допустимой при эксплуатации конкретного тягового средства величины давления сжатого воздуха в его тормозных цилиндрах. Например, для грузового локомотива указанная величина составляет 0,38-0,4 МПа и, следовательно, клапан максимального давления на нем должен быть отрегулирован на эту же величину.

По сравнению с известными решениями заявляемая тормозная система обеспечивает усиление безопасности движения за счет ускоренного затормаживания тягового средства при экстренных разрядках тормозной магистрали; автоматического обеспечения необходимой эффективности экстренного и автостопного торможений без применения вспомогательного тормоза тягового средства; автоматического контроля заряженности тормозной магистрали; автоматического контроля отдельных отказов редуктора крана машиниста; наличия неистощимого стояночного тормоза.

Использование: на тяговом подвижном составе. Сущность изобретения: пневмосхема состоит из кранов машиниста 1 и вспомогательного тормоза 2, сообщенных через устройство блокировки 3 с питательной 4, тормозной 5 и вспомогательного тормоза 6 магистралями. Воздухораспределитель 7 сообщен управляющим входом с тормозной магистралью 5, питающим отростком - с запасным резервуаром 8 и выходным отростком - с импульсной магистралью 9 крана вспомогательного тормоза 2. Клапан максимального давления 10 сообщает питательную магистраль 4 с входом 11 электроблокировочного клапана 12, управляющий отросток 13 которого сообщен с тормозной магистралью 5, а выход 14 - с одним из входов переключательного клапана 15. Второй вход переключательного клапана 15 сообщен с магистралью вспомогательного тормоза 6, а выход 16 - с цепью тормозных цилиндров. Катушка 17 электроблокировочного клапана 12 возбуждается от контактного устройства 3, при включении последнего. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТЯГОВОГО СРЕДСТВА, содержащая краны машиниста и вспомогательного тормоза, устройство блокировки, питательную, тормозную и вспомогательного тормоза магистрали, воздухораспределитель и дополнительные цепи, обеспечивающие совместную работу вспомогательного и автоматического тормозов по наполнению-выпуску сжатого воздуха из цепи тормозных цилиндров, отличающаяся тем, что цепь тормозных цилиндров сообщена с питательной магистралью через переключательный клапан, электроблокировочный клапан и клапан максимального давления, причем управляющий отросток электроблокировочного клапана сообщен с тормозной магистралью, катушка электроблокировочного клапана связана с контактным элементом устройства блокировки для ее возбуждения, а второй вход переключательного клапана сообщен с выходом дополнительных цепей для обеспечения совместной работы вспомогательного и автоматического тормозов. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что уставка электроблокировочного клапана выполнена на величину ниже на 0,02 - 0,03 МПа величины нормированного предела служебной разрядки тормозной магистрали, а регулировка клапана максимального давления равна максимально допустимой величине давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах конкретного тягового средства.