ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ТОРМОЗНАЯ СИСТЕМА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2009 года по МПК B60T13/66 B60T15/36 

Уровень техники

Изобретение относится к электропневматической тормозной системе рельсового транспортного средства, содержащей прямодействующее электропневматическое тормозное устройство и непрямодействующее пневматическое тормозное устройство.

Из DE 3803639 А1 известна электропневматическая тормозная система, у которой соответствующий нагрузке на ось сигнал в электронном устройстве управления используется для того, чтобы снабдить коэффициент передачи между требуемым тормозным цилиндром и тормозным давлением корректировкой нагрузки. Этот нагрузочный сигнал вводят в регулятор давления, который в зависимости от электрического сигнала требуемого тормозного давления прямодействующего, электронно-управляемого тормоза создает начальное управляющее давление прямодействующего тормоза. Непрямодействующий пневматический тормоз содержит в противоположность этому управляющий клапан, который в зависимости от давления в воздушной магистрали создает начальное управляющее давление непрямодействующего тормоза. Начальные управляющие давления непрямодействующего пневматического и прямодействующего электронно-управляемого тормозов посредством одного или двух релейных клапанов количественно усиливают и объединяют посредством перекидного клапана, который большее из начальных управляющих давлений более или менее надежно направляет к клапану ограничения давления.

Для непрямодействующего пневматического тормоза и аварийного тормозного устройства нагрузочный сигнал используют для перемещения клапана ограничения давления, который ограничивает тормозное давление в тормозном цилиндре, правда, только при полном торможении. Такие тормозные системы имеют тот недостаток, что рабочий тормоз не имеет сплошной корректировки нагрузки, а диапазон регулирования укорочен. Это обстоятельство отражено на диаграмме фиг.1, которая показывает характеристику созданного непрямодействующим тормозным устройством тормозного давления, С в зависимости от требуемого торможения для трех состояний загрузки - порожняк, частичная загрузка и полная загрузка. В соответствии с этим полный диапазон требуемого торможения от 0 до 100% может полностью регулироваться только при полностью загруженном транспортном средстве, тогда как у порожняка тормозное давление, С регулируется только примерно на 30% от требуемого торможения и ограничено максимальным значением для выходящего за его пределы требуемого торможения. Аналогичным образом ограничен также диапазон регулирования у частично загруженного транспортного средства, что связано с недостатками в отношении тормозного пути.

В основе настоящего изобретения лежит задача усовершенствования электропневматической тормозной системы описанного рода таким образом, чтобы избежать перечисленных недостатков.

Эта задача решается согласно изобретению посредством признаков п.1 формулы.

Преимущества изобретения

Изобретение предлагает электропневматическую тормозную систему рельсового транспортного средства, содержащую прямодействующее электропневматическое тормозное устройство и непрямодействующее пневматическое тормозное устройство, по меньшей мере, со следующими конструктивными элементами или узлами:

а) регулятор давления, который в зависимости от электрического сигнала требуемого тормозного давления прямодействующего тормоза создает начальное управляющее давление прямодействующего тормоза;

б) клапан ограничения давления, который ограничивает начальное управляющее давление прямодействующего тормоза до задаваемого максимального начального управляющего давления прямодействующего тормоза;

в) управляющий клапан, который в зависимости от давления в воздушной магистрали непрямодействующего тормоза создает начальное управляющее давление непрямодействующего тормоза;

г) устройство выбора, которое из максимального начального управляющего давления прямодействующего тормоза и начального управляющего давления непрямодействующего тормоза передает соответствующее данному большему начальному управляющему давлению усилие на передачу с изменяемым в зависимости от данного состояния загрузки рельсового транспортного средства посредством исполнительного устройства передаточным отношением, приводящую в действие релейный клапан, который управляет соответствующим срабатыванию посредством передачи тормозным давлением.

Достигаемые этим устройством преимущества состоят, в частности, в том, что, во-первых, прямодействующее тормозное устройство имеет сплошную корректировку нагрузки, а диапазон регулирования простирается по всему требуемому торможению от 0 до 100%, как следует, в частности, из диаграммы на фиг.2, которая показывает характеристику созданного прямодействующим тормозным устройством тормозного давления С в зависимости от требуемого торможения для трех состояний загрузки - порожняк, частичная загрузка и полная загрузка. В соответствии с этим полный диапазон требуемого торможения от 0 до 100% может полностью регулироваться во всех состояниях загрузки, благодаря чему во всех состояниях загрузки достигаются короткие тормозные пути. Ограничение давления происходит лишь тогда, когда достигнуто требуемое торможение 100%.

За счет приведенных в зависимых пунктах мер возможны предпочтительные усовершенствования и улучшения охарактеризованного в п.1 изобретения.

Особенно предпочтительно регулятор давления и клапан ограничения давления, релейный клапан, устройство выбора и передача, а также исполнительное устройство размещены в собственных, сблокированных между собой корпусах. Это обеспечивает особенно компактную конструкцию, а, кроме того, отдельные функциональные блоки, регулятор давления и клапан ограничения давления, релейный клапан, устройство выбора и передача, а также исполнительное устройство могут быть предварительно смонтированы в своем корпусе.

Согласно другой мере, устройство выбора образовано, например, диафрагменно-поршневым устройством с первой, аксиально-прочно соединенной с первым поршневым штоком поршневой диафрагмой и второй, передающей усилие на первый поршневой шток только в одном направлении поршневой диафрагмой, причем между первой и второй поршневыми диафрагмами образована находящаяся под начальным управляющим давлением непрямодействующего тормоза первая напорная камера, а между второй поршневой диафрагмой и стенкой корпуса - вторая напорная камера, находящаяся под максимальным начальным управляющим давлением прямодействующего тормоза. Это устройство обеспечивает по сравнению с перекидным клапаном из уровня техники, у которого нельзя исключить неопределенные положения включения, существенно более высокую надежность.

Передача образована преимущественно рычажной передачей с первым поршневым штоком, приводящим в действие релейный клапан вторым поршневым штоком и коромыслом, причем первый поршневой шток сочленен с одним концом коромысла, а второй поршневой шток - с другим его концом, а положение расположенной между точками сочленения опоры коромысла можно регулировать в зависимости от данного состояния загрузки рельсового транспортного средства с помощью исполнительного устройства. В частности, опора коромысла выполнена с возможностью перемещения посредством нагруженного нагрузочным давлением поршня исполнительного устройства.

Релейный клапан состоит из двухнедельного клапана с впускным клапаном, соединяющим воздушный резервуар, по меньшей мере, с одним тормозным цилиндром, и выпускным клапаном, соединяющим, по меньшей мере, один тормозной цилиндр с воздухоотводящим каналом.

Особенно простая конструкция возникает тогда, когда затвор выпускного клапана выполнен на обращенном от коромысла конце второго поршневого штока, аксиально-прочно соединенного с поршнем или поршневой диафрагмой, которая нагружена тормозным давлением в открывающем выпускной клапан направлении.

Работа тормозной системы поясняется в нижеследующем описании примера осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже пример осуществления изобретения изображен на чертежах и более подробно поясняется в нижеследующем описании. Чертежи представляют:

- фиг.1: диаграмму с характеристикой созданного электропневматическим тормозом из уровня техники тормозного давления С в зависимости от требуемого торможения для трех состояний загрузки;

- фиг.2: диаграмму с характеристикой созданного электропневматическим тормозом согласно изобретению тормозного давления С в зависимости от требуемого торможения для трех состояний загрузки;

- фиг.3: пневмосхему электропневматического тормозного устройства согласно изобретению, в предпочтительном варианте выполнения;

- фиг.4: сечение преобразователя давления подвижной единицы в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.

Описание примера осуществления

На фиг.3 изображена пневмосхема части 1 предпочтительного варианта выполнения электропневматической тормозной системы рельсового транспортного средства, содержащей прямодействующее электропневматическое тормозное устройство с микропроцессорным управлением и непрямодействующее пневматическое тормозное устройство. Эта чисто пневматическая часть имеет вид корректированной по нагрузке связи через управляющий клапан 2 с косвенно срабатывающей воздушной магистралью HL.

Рельсовое транспортное средство содержит несколько тележек, причем каждая тележка управляется отдельно посредством компактного управляющего модуля ССМ (Compact Control Modul), так что для каждой тележки может быть создано индивидуальное давление в одном или нескольких тормозных цилиндрах. На каждую тележку предусмотрен, следовательно, один компактный управляющий модуль ССМ, выполняющий следующие функции:

- электронную обработку тормозных сигналов;

- создание давления в тормозном цилиндре для прямодействующего тормозного устройства;

- противоюзное управление;

- контроль управления парковочным тормозом;

- управление рельсовым электромагнитным тормозом;

- создание начального управляющего давления для непрямодействующего тормозного устройства.

В каждый компактный управляющий модуль ССМ интегрирован электронный блок управления торможением CU (Control Unit) (на фиг.3 не показан). Управление тормозным оборудованием происходит посредством вышестоящей системы менеджмента торможения, которая выполняет, контролирует и диагностицирует все тормозные функции транспортного средства. Система менеджмента торможения управляет следующими тормозными системами:

- электродинамическим тормозом (с высшим приоритетом);

- электропневматическим тормозом;

- пружинным накопительным тормозом;

- магнитным рельсовым тормозом.

Менеджмент торможения осуществляется в шлюзовом блоке GU, который дополнительно к координации тормозной функции включает в себя также интерфейс к системе управления движением поезда. В пределах одной поездной секции все компактные управляющие модули ССМ связаны со шлюзовым блоком GU через тормозную шину CAN. Сколько компактных управляющих модулей ССМ связано или какую длину имеет такой сегмент, зависит от конфигурации поезда. Предпочтительно используется 2-3-2-сегментирование, как показано на фиг.4.

Данная тормозная система обеспечивает так называемую трехуровневую систему менеджмента торможения, состоящую из „мастера локального торможения" в каждом компактном управляющем модуле ССМ, „мастера сегментного торможения" на каждый сегмент и среди сегментов, которые связаны между собой, например, посредством мультитранспортной шины (MVB), и „мастера торможения поезда".

Задачей системы менеджмента торможения является управление и контроль всех необходимых для замедления транспортного средства систем. Это - электродинамические тормоза, действующие на ведущие колесные пары и используемые в первую очередь для рабочего торможения, прямодействующие пневматические тормоза на бегунковых осях, используемые при рабочих торможениях в первую очередь для дополнения необходимой тормозной силы, пневматические тормоза на ведомых колесных парах, парковочные тормоза и магнитные рельсовые тормоза. Управляющий клапан 4 не представляющего здесь интерес парковочного тормоза и управляющий клапан 6 не представляющего здесь интерес магнитного рельсового тормоза показаны на фиг.3 для полноты.

Система менеджмента торможения не управляет непрямодействующим тормозным устройством, а лишь контролирует его. Она используется в нормальном режиме только для экстренного торможения, осуществляемого чисто пневматически (воздушная магистраль). При активировании контура экстренного торможения система менеджмента торможения выполняет лишь функцию контроля.

В случае аварийного торможения через электропневматический предохранительный контур соответствующий блок управления торможением CU осуществляет редундантное подтормаживание, а это также является функцией не системы менеджмента торможения, а локального блока управления.

Менеджмент торможения на каждую прочно сцепленную подвижную единицу (6 или 4 секций) осуществляется тормозным компьютером внутри модуля шлюзового блока GU, однако в случае его выхода из строя может осуществляться вторым, рассчитанным на это тормозным компьютером (переключение мастера).

При сцеплении в один поезд нескольких подвижных единиц (максимум двух других подвижных единиц) блок управления выполняет в ведущей подвижной единице вышестоящие задачи менеджмента торможения для поезда и координирует связь между тормозом и системой управления поезда/машинистом. В соответствующие шлюзовые блоки GU и блоки управления торможением CU включены, например, 3 функции, которые могут выполняться в зависимости от потребности и места установки:

1) блок управления торможением CU: локальные функции управления, такие как настройка, обработка сигналов и диагностика всех локальных устройств и функций (например, управление тормозным давлением, противоюзная защита …), активированные в каждом устройстве моторвагонной секции;

2) шлюзовый блок GU: менеджмент сегментного торможения, такой как магистраль, координация и диагностика внутри CAN-сегмента. CAN-сегмент образуется от связи двух-трех в этом случае модулей управления торможением ССМ. Один шлюзовый блок GU физически придан одному блоку управления торможением CU, однако может быть встроен в 6- или 4-секционную моторвагонную секцию также отдельно от модулей управления торможением ССМ в зависимости от ситуации встраивания;

3) менеджмент торможения поезда: магистраль, координация и диагностика во всем составе поезда, сопряжение с менеджерами сегментного торможения и с системой управления поезда/машинистом. Активируется только в одном устройстве ведущей моторвагонной секции.

В зависимости от места встраивания или конфигурации активируются только необходимые функции. При экипировке определяют, какое устройство управления будет выполнять ведущие функции. При выходе из строя устройства с актуальными функциями менеджмента эти функции выполняются соответственно другим, предусмотренным для этого устройством моторвагонной секции (переключение мастера). Функция локального управления торможением, такая как настройка тормозного давления, управление стояночным тормозом, противоюзная защита, контроль и диагностика кранов и реле давления и т.д., выполняется преимущественно нередундантно.

Связь в пределах одной моторвагонной секции в качестве прочно сцепленной подвижной единицы происходит через мультитранспортную шину (MVB). Между моторвагонными секциями через сцепление используется WT-шина. Кроме того, система менеджмента торможения поезда связана с менеджерами сегментного торможения ведомых моторвагонных секций.

Прямодействующая электропневматическая тормозная система представляет собой управляемую микропроцессором электропневматическую тормозную систему с комфортным, гибким рабочим тормозом через е/р-регулятор 8 давления, в котором заданные управляющей электроникой по сигнальной линии электрические команды преобразуются в пневматические сигналы, в частности в начальное управляющее давление С_{v direkt} для подключенного релейного клапана 12. Включенный между е/р-регулятором 8 давления и релейным клапаном 12 клапан 14 ограничения давления ограничивает начальное управляющее давление С_{v direkt} прямодействующего тормоза до задаваемого максимального начального управляющего давления С_{v direkt max} прямодействующего тормоза. Противоюзное регулирование происходит посредством соответственно подключенного к релейному клапану 12 противоюзного клапана 16, 18 на каждую колесную пару. Экстренный тормоз реализован посредством жестко соединенного электромагнитного клапана экстренного торможения в обход управляемого процессором е/р-регулятора 8 давления.

Команда «торможение» и заданное значение торможения передаются системой управления поезда на электронный блок управления торможением (шлюзовой блок GU). По этому заданному значению соответствующий тормозной менеджер вычисляет соответствующее требуемой тормозной силе тормозное давление С, которое в качестве электрического сигнала требуемого торможения направляется дальше на компактные управляющие модули ССМ. Электрический сигнал требуемого торможения внутри модулей управления торможением посредством е/р-регулятора 8 давления преобразуется в начальное управляющее давление С_{v direkt} прямодействующего тормозного устройства. Это начальное управляющее давление С_{v direkt} затем в изображенном в сечении на фиг.5 зависимом от нагрузки преобразователе 20 давления подвижной единицы, содержащем релейный клапан 12, преобразуется с усилением мощности в пневматическое тормозное давление С.

При рабочем торможении помимо приоризированного электродинамического тормоза используется исключительно прямодействующее электропневматическое тормозное устройство. При небольших скоростях фрикционный тормоз прикладывает без рывков всю тормозную силу вплоть до остановки и управляет затем самопроизвольно удерживающей ступенью, чтобы предотвратить скатывание состава назад. Прямодействующее электропневматическое тормозное устройство привлекается к выполнению следующих задач:

- рабочее торможение (в зависимости от загрузки): дополнение электродинамического тормоза посредством фрикционного тормоза;

- удерживающий тормоз (в зависимости от загрузки): при остановке состава предотвращает качение состава;

- стояночный тормоз (в зависимости от загрузки): при небольших скоростях приложение тормозной силы к ведущим и бегунковым тележкам;

- аварийный тормоз (в зависимости от загрузки): максимальное замедление в случае опасности, с противоюзной защитой и корректировкой нагрузки через клапаны аварийного торможения в компактных управляющих модулях ССМ; редундантно также прямодействующее тормозное устройство устанавливает через е/р-регулятор 8 давления соответствующее тормозное давление; при очень низких коэффициентах сцепления машинист может включить песочницу.

Непрямодействующее пневматическое тормозное устройство служит в качестве плоскости обратного падения, прежде всего при выходе из строя прямодействующего тормозного устройства и при буксировке подвижным составом UIC, и обеспечивает следующие функции:

- возможность сцепки с подвижным составом UIC, также с одномагистральными системами при сохранении тормозной способности;

- редундантная плоскость обратного падения аварийного/экстренного тормоза;

- редундантная возможность торможения при выходе из строя системы менеджмента торможения для дальнейшего движения и очистки участка пути (например, проблемы в бортовой сети).

В каждой кабине машинист имеет в своем распоряжении зависимый от времени тормозной кран и аварийный выключатель для приведения в действие непрямодействующего тормозного устройства. Посредством тормозного крана машинист может плавно выпустить воздух из воздушной магистрали HL и тем самым снизить давление до 5 бар (давление отпускания). При снижении на 1,5 бар достигается наивысшая ступень торможения. Дальнейшее снижение давления не дает эффекта. У экстренного тормоза для сокращения времени торможения и срабатывания воздух из воздушной магистрали HL, по UIC, выпускают до 0 бар.

Давление в воздушной магистрали HL в нормальном режиме поддерживают на уровне 5 бар посредством редукционного клапана и тормозного крана машиниста. Давление в воздушной магистрали HL можно снизить также за счет включения аварийного выключателя в кабине и размагничивания SIFA-клапанов посредством размыкания контура аварийного торможения и, тем самым, можно вызвать экстренное торможение.

Снижение давления в магистрали HL преобразуется в управляющем клапане 2 в начальное управляющее давление С_v, которое подается непосредственно в компактный управляющий модуль ССМ, а затем посредством преобразователя 20 давления подвижной единицы корректируется по нагрузке и усиливается по мощности. Торможение может быть осуществлено тем самым аналогичным образом и в зависимости от нагрузки по всему требуемому диапазону.

За счет экстренного торможения можно исключить перегрузки рабочей камеры управляющего клапана 2 (уравнивающая функция). Кроме того, предусмотрены обратный клапан и запорный кран, чтобы при буксировке одномагистральной подвижной единицей можно было заполнить напорный воздухопровод НВ от главного резервуара. В этом случае кран следует открыть. При буксировке в обесточенном состоянии, т.е. при неактивированном контуре экстренного торможения, следует дополнительно закрыть запорные краны SIFA-клапанов и прямодействующего тормозного устройства.

В управляющем клапане 2 управляющее давление HL (отпускание тормоза = 5 бар, приложение=снижение давления примерно на 0,4 бар, максимальная тормозная сила=снижение давления на 1,5 бар) преобразуется в начальное управляющее давление C_{v indirect} для подключенного релейного клапана 12. Управляющий клапан 2 является UIC-совместимым, т.е. имеет полную годность для поезда. Из этого следует, что возможно также время торможения и отпускания по UIC и максимальное давление в тормозном цилиндре 3,8 бар.

Некоторые из модулей ССМ управления торможением содержат дополнительно настройку пружинного накопительного тормоза. Она реализована в виде двухимпульсного электромагнитного клапана с дополнительным ручным размыканием, который за счет своей внутренней схемы предотвращает наложение в тормозном цилиндре усилия пружины и рабочего усилия. Статус пружинного накопительного тормоза диагностицируется внутри посредством подключенного датчика давления.

Некоторые из модулей ССМ управления торможением содержат дополнительно настройку магнитного рельсового тормоза. Она реализована в виде электромагнитного клапана для предварительного управления поршневым клапаном большого сечения с предвключенным снижением давления.

На фиг.5 изображено сечение преобразователя 20 давления подвижной единицы, содержащего, по меньшей мере, следующие конструктивные элементы или узлы:

- е/р-регулятор 8 давления, который в зависимости от электрического сигнала требуемого тормозного давления прямодействующего тормоза создает начальное управляющее давление С_{v direkt} прямодействующего тормоза;

- клапан 14 ограничения давления, который ограничивает начальное управляющее давление С_{v direkt} прямодействующего тормоза до задаваемого максимального начальное управляющее давление С_{v direkt max} прямодействующего тормоза;

- устройство 24 выбора, которое из максимального начального управляющего давления С_{v direkt max} прямодействующего тормоза и начального управляющего давления С_{v indirekt} непрямодействующего тормоза передает соответствующее данному большему начальному управляющему давлению С_{v direkt max} или С_{v indirekt} усилие на передачу 28 с изменяемым в зависимости от данного состояния загрузки рельсового транспортного средства посредством исполнительного устройства 26 передаточным отношением, приводящую в действие релейный клапан 12, который управляет соответствующим срабатыванию посредством передачи 28 тормозным давлением С.

В преобразователь 20 давления подвижной единицы может быть интегрирован также управляющий клапан 2, который в зависимости от давления p_HL в воздушной магистрали непрямодействующего тормоза создает начальное управляющее давление С_{v indirekt} непрямодействующего тормоза, что в данном примере не отражено.

Особенно предпочтительно е/р-регулятор 8 давления и клапан 14 ограничения давления, релейный клапан 12, устройство 24 выбора и передача 28, а также исполнительное устройство 26 размещены в собственных, сблокированных между собой корпусах 30, 32, 34, образующих сообща преобразователь 20 давления подвижной единицы. Размещающий в себе е/р-регулятор 8 давления и клапан 14 ограничения давления корпус 30, например, с головной стороны прифланцован к корпусу 32, в котором размещены релейный клапан 12, устройство 24 выбора и передача 28. К корпусу 32, например, со стороны дна прифланцован также размещающий в себе исполнительное устройство 26 корпус 34. Дополнительно в блок, образующий преобразователь 20 давления подвижной единицы, может быть интегрирован также электромагнитный клапан аварийного торможения.

Схематично показанный е/р-регулятор 8 давления содержит два электромагнитных клапана, воздуховпускной и воздуховыпускной клапаны. В зависимости от установленного заданного давления либо воздуховыпускной клапан соединяет присоединение регулятора с воздухоотводящим каналом, либо воздуховпускной клапан соединяет присоединение регулятора с воздушным резервуаром. Также схематично показанный клапан 14 ограничения давления содержит нагруженный, с одной стороны, ограничиваемым начальным управляющим давлением С_{v direkt}, а, с другой стороны, - пружинами сжатия затвор, который закрывает клапан 14 ограничения давления, когда результирующее из начального управляющего давления С_{v direkt} усилие выше усилия пружин. Конструкция и принцип действия таких е/р-регулятора 8 давления и клапана 14 ограничения давления достаточно известны, поэтому здесь подробно не описаны.

Устройство 24 выбора образовано, например, комбинированным диафрагменно-поршневым устройством с первой, аксиально-прочно соединенной с первым поршневым штоком 36 поршневой диафрагмой 38 и второй, передающей усилие на первый поршневой шток 36 только в одном направлении поршневой диафрагмой 40, причем между первой 38 и второй 40 поршневыми диафрагмами образована нагружаемая начальным управляющим давлением С_{v indirekt} непрямодействующего пневматического тормозного устройства первая напорная камера 42, а между второй поршневой диафрагмой 40 и дном прифланцованного с головной стороны корпуса 30 - вторая напорная камера 44, нагружаемая максимальным начальным управляющим давлением С_{v direkt mах} прямодействующего тормозного устройства. Обе поршневые диафрагмы 38, 40 удерживаются краями в корпусе 32. Точнее, вторая поршневая диафрагма 40 надета на конец первого поршневого штока 36 аксиально подвижно с возможностью приложения к первому поршневому штоку 36 только сжимающих усилий, но не растягивающих усилий. Преимущественно активные поверхности А первой 38 и второй 40 поршневых диафрагм одинаковы по величине.

Передача образована: преимущественно рычажной передачей 28, содержащей первый, расположенный преимущественно вертикально поршневой шток 36, второй, расположенный преимущественно также вертикально, приводящий в действие релейный клапан 12 поршневой шток 46 и, в основном, горизонтальное коромысло 48, причем первый поршневой шток 36 сочленен с одним концом коромысла 48, а второй поршневой шток 46 - с другим его концом, а положение расположенной между точками сочленения, приданной исполнительному устройству 26 и служащей в качестве опоры коромысла 48 оси 50 качания можно регулировать в зависимости от данного состояния нагрузки рельсового транспортного средства с помощью исполнительного устройства 26. Ось 50 качания коромысла 48 установлена с возможностью, например, горизонтального перемещения, с одной стороны, посредством выведенного из соответствующей нагрузки нагрузочного давления Т, а, с другой стороны, посредством нагруженного пружиной 52 сжатия поршня 54 исполнительного устройства 26 таким образом, что слева и справа от оси 50 качания возникают соответственно иные отношения плеч коромысла 48 и вследствие этого также иные передаточные отношения касательно вертикальных движений обоих поршневых штоков 36, 46.

Релейный клапан 12 содержит двухседельный клапан с впускным клапаном 56, соединяющим воздушный резервуар (не показан), по меньшей мере, с одним тормозным цилиндром, и выпускным клапаном 58, соединяющим, по меньшей мере, один тормозной цилиндр с воздухоотводящим каналом.

Второй поршневой шток 46 приводит в действие затвор 60 выпускного клапана 58, образованный преимущественно концом самого второго поршневого штока 46. Затвор 60 взаимодействует с седлом 62 выпускного клапана 58 на нагруженной пружиной 64 сжатия в направлении закрывания втулке 66. Эта втулка 66 образует одновременно затвор впускного клапана 56, который за счет действия пружины 64 сжатия герметизирует седло 68 впускного клапана 56 на краю уступа ступенчатого отверстия 70 в корпусе 32.

Как только конец 60 второго поршневого штока 46 за счет перемещения приподнят вниз от седла выпускного клапана 58, сжатый воздух может течь из тормозного цилиндра воздухоотводящий канал. С другой стороны, сжатый воздух может поступать из воздушного резервуара (не показан) в тормозной цилиндр, если затвор впускного клапана 56 в виде втулки 66 приподнят от седла 68 впускного клапана 56 на краю ступенчатого отверстия 70.

Далее второй поршневой шток 46 аксиально-прочно соединен с третьей поршневой диафрагмой 72, которая нагружена тормозным давлением С в открывающем выпускной клапан 58 направлении. Для этого между обращенной к выпускному клапану 58 активной поверхностью третьей, закрепленной на краю ступенчатого отверстия 70 поршневой диафрагмы 72 и корпусом 32 образована третья напорная камера 74, в которой господствует тормозное давление С.

На этом фоне принцип действия преобразователя 20 давления подвижной единицы следующий.

По электрическому сигналу требуемого тормозного давления прямодействующего электропневматического тормозного устройства е/р-регулятор 8 давления создает начальное управляющее давление С_{v direkt}, которое размещенный в том же корпусе 30 клапан 14 ограничения давления ограничивает до задаваемого максимального начального управляющего давления С_{v direkt max}, господствующего во второй напорной камере 44. Одновременно управляющий клапан 3 непрямодействующего пневматического тормоза в зависимости от давления p_HL в воздушной магистрали, зависящего от требуемого торможения, создает начальное управляющее давление

С_{v indirect}, подаваемое в первую напорную камеру 42.

Тогда на первом поршневом штоке 36 возникает следующее отношение усилий:

Выражение в скобках (С_{v direkt max}·A - С_{v indirekt}·A) описывает усилие, действующее на вторую поршневую диафрагму 40, а выражение С_{v indirekt}·A - усилие, действующее на первую поршневую диафрагму 38.

Если начальное управляющее давление С_{v direkt max} прямодействующего тормозного устройства ниже начального управляющего давления С_{v indirekt} непрямодействующего пневматического тормоза, то вторая поршневая диафрагма 40 из-за отрицательного тогда выражения в скобках (С_{v direkt max}·A-С_{v indirekt}·A) движется вверх относительно первого поршневого штока 36 и не может, следовательно, оказывать на него никакого усилия. Напротив, действующее на первую поршневую диафрагму 38, основанное на большем начальном управляющем давлении С_{v indirekt} усилие С_{v indirekt}·A передается на первый поршневой шток 36 за счет аксиально-прочного соединения и обеспечивает его движение вниз. Это движение вниз преобразуется коромыслом 48 в движение второго поршневого штока 46 вверх, степень которого зависит от положения оси 50 качания, на которое влияет нагрузочное давление Т. В целом, справедливо следующее условие: чем выше нагрузочное давление Т, тем больше следует выбирать отношение плеч коромысла 48, чтобы создать достаточное тормозное давление С. Движение второго поршневого штока 46 вверх вызывает то, что затвор впускного клапана 56 в виде втулки 66 приподнимается от седла 68 впускного клапана 56, и сжатый воздух может течь из воздушного резервуара в тормозной цилиндр для создания тормозной силы (повышение давления).

Если же начальное управляющее давление С_{v direkt max} прямодействующего тормозного устройства выше начального управляющего давления С_{v indirekt} непрямо действующего пневматического тормоза, то в уравнении (1) оба выражения С_{v indirekt}·A с противоположными знаками взаимно уничтожаются, так что на первый поршневой шток 36 действует результирующее из большего начального управляющего давления С_{v direkt max} усилие и движет его вниз, причем это движение имеет описанные выше последствия для срабатывания релейного клапана 12.

Если же действует только начальное управляющее давление С_{v direkt max} прямодействующего тормозного устройства, а начальное управляющее давление

С_{v indirekt} непрямодействующего пневматического тормоза отсутствует, то давление в первой напорной камере 42 отсутствует, в результате чего на первую поршневую диафрагму 38 не действует никакое сжимающее усилие. Исполнительное усилие для релейного клапана 12 рычажная передача 28 получает тогда от второй поршневой диафрагмы 40, нагруженной начальным управляющим давлением С_{v direkt max} прямодействующего тормозного устройства.

При наличии только начального управляющего давления С_{v indirekt} непрямодействующего пневматического тормоза и отсутствии начального управляющего давления С_{v direkt max} прямодействующего тормозного устройства вторая поршневая диафрагма 40 вследствие нагруженной давлением первой напорной камеры 42 движется вверх, не оказывая сжимающего усилия на первый поршневой шток 36. Оно создается тогда первой поршневой диафрагмой 38, нагруженной начальным управляющим давлением С_{v indirekt} непрямодействующего пневматического тормоза.

Для снижения тормозного давления С снижают начальное управляющее давление

С_{v indirekt} непрямодействующего пневматического тормоза и начальное управляющее давление С_{v direkt max} прямодействующего тормозного устройства, причем также на первый поршневой шток 36 передается соответствующее большему из обоих начальных управляющих давлений усилие. Следовательно, на первый поршневой шток 36 действует это направленное вниз усилие, против которого через коромысло 48 действует большее усилие, результирующее из высокого по-прежнему тормозного давления С на третьей поршневой диафрагме 72 второго поршневого штока 46, так что вследствие этого второй поршневой шток 46 движется вниз, а затвор 60 выпускного клапана 58 приподнимается от соответствующего седла 62 для удаления воздуха из тормозного цилиндра (снижение давления).

Между положениями релейного клапана 12 для повышения и снижения давления существует замыкающее положение, в котором тормозное давление С и соответственно действующее начальное управляющее давление согласованы между собой так, что впускной 56 и выпускной 58 клапаны закрыты, так что поддерживается тормозное давление С (поддержание давления).

Перечень ссылочных позиций

1 - тормозная система.

2 - управляющий клапан.

4 - управляющий клапан.

6 - управляющий клапан.

8 - е/р-регулятор давления.

12 - релейный клапан.

14 - клапан ограничения давления.

16 - противоюзный клапан.

18 - противоюзный клапан.

20 - преобразователь давления единицы.

24 - устройство выбора.

26 - исполнительное устройство.

28 - передача.

30 - корпус.

32 - корпус.

34 - корпус.

36 - первый поршневой шток.

38 - первая поршневая диафрагма.

40 - вторая поршневая диафрагма.

42 - первая напорная камера.

44 - вторая напорная камера.

46 - второй поршневой шток.

48 - коромысло.

50 - ось качания.

52 - пружина сжатия.

54 - поршень.

56 - впускной клапан.

58 - выпускной клапан.

60 - затвор клапана.

62 - седло клапана.

64 - пружина сжатия.

66 - затвор клапана.

68 - седло клапана.

70 - ступенчатое отверстие.

72 - третья поршневая диафрагма.

74 - третья напорная камера.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к тормозному оборудованию железнодорожных транспортных средств. Электропневматическая тормозная система содержит прямодействующее электропневматическое тормозное устройство и непрямодействующее пневматическое тормозное устройство. Непрямодействующее пневматическое тормозное устройство содержит регулятор давления, клапан ограничения давления, управляющий клапан и устройство выбора. Регулятор давления выполнен с возможностью создания начального управляющего давления прямодействующего тормоза в зависимости от электрического сигнала требуемого тормозного давления прямодействующего тормоза. Клапан ограничения давления выполнен с возможностью ограничения начального управляющего давления прямодействующего тормоза до задаваемого максимального начального управляющего давления прямодействующего тормоза. Управляющий клапан выполнен с возможностью создания начального управляющего давления непрямодействующего тормоза в зависимости от давления в воздушной магистрали непрямодействующего тормоза. Устройство выбора выполнено с возможностью передачи из максимального начального управляющего давления прямодействующего тормоза и начального управляющего давления непрямодействующего тормоза соответствующего данному большему начальному управляющему давлению усилия на передачу с изменяемым в зависимости от данного состояния загрузки рельсового транспортного средства посредством исполнительного устройства передаточным отношением, приводящую в действие релейный клапан. Достигается возможность корректировки нагрузки рабочего тормоза и увеличение диапазона регулирования. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Электропневматическая тормозная система рельсового транспортного средства, содержащая прямодействующее электропневматическое тормозное устройство и непрямодействующее пневматическое тормозное устройство, содержащее следующие узлы:
а) регулятор (8) давления, выполненный с возможностью создания начального управляющего давления (С _{v direct}) прямодействующего тормоза в зависимости от электрического сигнала требуемого тормозного давления прямодействующего тормоза;
б) клапан (14) ограничения давления, выполненный с возможностью ограничения начального управляющего давления (С _{v direct}) прямодействующего тормоза до задаваемого максимального начального управляющего давления (C _{v direct max}) прямодействующего тормоза;
в) управляющий клапан (2), выполненный с возможностью создания начального управляющего давления (C _{v indirect}) непрямодействующего тормоза в зависимости от давления (р_HL) в воздушной магистрали непрямодействующего тормоза;
г) устройство (24) выбора, выполненное с возможностью передачи из максимального начального управляющего давления (C _{v direct max}) прямодействующего тормоза и начального управляющего давления (C _{v indirect}) непрямодействующего тормоза соответствующего данному большему начальному управляющему давлению (C _{v direct max} или C _{v indirect}) усилия на передачу (28) с изменяемым в зависимости от данного состояния загрузки рельсового транспортного средства посредством исполнительного устройства (26) передаточным отношением, приводящую в действие релейный клапан (12), выполненный с возможностью управления соответствующим срабатыванию посредством передачи (28) тормозным давлением (С).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, устройство (24) выбора, передача (28) и релейный клапан (12) сблокированы между собой или размещены в одном общем корпусе.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, устройство (24) выбора, передача (28), релейный клапан (12), регулятор (8) давления, исполнительное устройство (26) и клапан (14) ограничения давления сблокированы между собой.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что регулятор (8) давления и клапан (14) ограничения давления, релейный клапан (12), устройство (24) выбора и передача (28), а также исполнительное устройство (26) размещены в собственных, сблокированных между собой корпусах (30, 32, 34).

5. Система, по меньшей мере, по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что устройство (24) выбора образовано поршневым и/или диафрагменным устройством с первой, аксиально-прочно соединенной с первым поршневым штоком (36) активной поверхностью (38) и второй, передающей усилие на первый поршневой шток (36) только в одном направлении активной поверхностью (40), причем между первой (38) и второй (40) активными поверхностями образована находящаяся под начальным управляющим давлением (С _{v indirekt}) непрямодействующего тормоза первая напорная камера (42), а между второй активной поверхностью (40) и стенкой (30) корпуса - вторая напорная камера (44), находящаяся под максимальным начальным управляющим давлением (С _{v direkt max}) прямодействующего тормоза.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что первая и вторая активные поверхности образованы поршневыми мембранами (38, 40).

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что передача содержит рычажную передачу (28) с первым поршневым штоком (36), приводящим в действие релейный клапан (12) вторым поршневым штоком (46) и коромыслом (48), причем первый поршневой шток (36) сочленен с одним концом коромысла (48), а второй поршневой шток (46) - с другим его концом, а положение расположенной между точками сочленения опоры (50) коромысла (48) можно регулировать в зависимости от данного состояния нагрузки рельсового транспортного средства с помощью исполнительного устройства (26).

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что опора (50) коромысла (48) выполнена с возможностью перемещения посредством нагруженного нагрузочным давлением поршня (54) исполнительного устройства (26).

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что релейный клапан выполнен в виде двухседельного клапана (12) с впускным клапаном (56), соединяющим воздушный резервуар, по меньшей мере, с одним тормозным цилиндром, и выпускным клапаном (58), соединяющим, по меньшей мере, один тормозной цилиндр с воздухоотводящим каналом.

10. Система по п.9, отличающаяся тем, что второй поршневой шток (46) выполнен с возможностью приведения в действие затвора (60) выпускного клапана (58) и аксиально-прочно соединен с поршнем или поршневой диафрагмой (72), которая нагружена тормозным давлением (С) в открывающем выпускной клапан (58) направлении.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что затвор (60) выполнен на обращенном от коромысла (48) конце второго поршневого штока (46).

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что вторая активная поверхность (40) выполнена с возможностью передачи усилия на первый поршневой шток (36) только в открывающем впускной клапан (56) направлении.