Изобретением ставится цель экономии топлива на паровозах путем рационального расходования пара. Для этого преллагаемое устройство автоматического управления паровозом выполняется так, что оно обеспечивает:
1)автоматическое регулирование скорости движения поезда по заранее заданному графику в зависимости от уклона пути, его состояния и прочих факторов;
2)автоматическое торможение состава на заранее заданных участках пути;
3)автоматическое управление гудком, с целью подачи, акустических сигналов на заранее установленных участках пути;
4)автоматическую сигнализацию о необходимости форсирования топки паровоза.
Предлагаемое устройство состоит в основном из фотоэлектрического программного регулятора, перед фотоэлементами которого перемещается лента с нанесенным на ней графиком скорости.
Сущность изобретения заключается в особом конструктивном выполнении этого регулятора, .а
именно в следующем: на подвижной каретке регулятора установлены в отдельных камерах четыре фотоэлемента, из которых два служат для регистрации положения светового пятна, получаемого от ленты с графиком, и для включения на правый или левый ход электродвигателя каретки, с целью перестановки последней в положение, задаваемое графиком, а другие два - для регистрации светового пятна, отбрасываемого указателем скорости паровоза, и для включения на правый или левый ход электродвигателя регулятора подачи пара, с той целью, чтобы последний приводил скорость паровоза в соответствие с заданной графиком.
В таком устройстве регулятор подачи пара может быть снабжен конечными контактами, включенными в цепь управления электродвигателя, служащего для привода рычага тормоза. Далее, в цепи возбуждения указанных выще двигателей каретки и рычага тормоза расположен фотоэлектрический регулятор, автоматически изменяющий силу тока в цепи возбуждения соответственно уклону пути. В фотоэлектрическом програм мном регуляторе также может быт установлен в отд льной камере фотоэлемент, возбуждаемый пода ваемыми от графика световыми импульсами и служащий для управления гудком, с целью автоматической подачи акустических сигналов на заранее установленных участках пути. В устройстве может быть применен фотоэлектрический индикатор давления пара, управляющий электродвигателем, служащим для привода регулятора тяги. Изложенная сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема предлагаемого устройства. Ради ясности, описание дается отдельно по основным узлам. L Автоматическая регулировка скорости движения Устройство для автоматического управления паровозом по заранее заданному графику состоит из фотоэлектрического программного регулятора, перед фооэлементами которого перел ещается темная лента 1 с нанесенным на ней графиком скорости в виде прозрачной кривой линии. На подвижной каретке регулятора установлены в отдельных камерах четыре фотоэлемента ФЭд, ФЭ45 ФЭт и ФЭз- Фотоэлементы ФЭз и ФЭ служат для фиксации положения светового пятна, получаемого от осветителя 3, световые лучи которого проникают через прозрачную кривую на темной ленте и воздействуют на тот или иной фотоэлемент, в зависимости от задаваемой паровозу скорости. Фотоэлементы ФЭз и ФЭ, через посредство фотоэлектронного усилителя 4 и реверсивного магнитного пускателя 5 управляют электродвигателем Mj, перемещающим экран каретки вверх или вниз до тех пор, пока световое пятно источника света не будет попадать 8 торец горизонтальной панели экрана, т. е. до тех пор, пока фотоФЭз и ФЭ5 не будут заэлементы.темнены. В связи с изменением положения горизонтальной панели экрана, второе световое пятно от источника света За, вмонтированного в указатель 6 скорости паровоза, также окажется выше или ниже правого торца горизонтальной панели экрана, что приведет к работе вторую систему фотоэлементов ФЭ, ИЛИ ФЭв. Фототок этих фотоэлементов усиливается фотоэлектронным усилителем 4, который возбуждает соответственно реле 7 или реле 8. Контактные органы этих реле соответственно или включают электродвигатель MI или дают ему реверс. Этот электродвигатель через червячную передачу 9 связан с рычагом управления количеством пара, поступающим в цилиндры паровой мащины. Изменение в подаче пара приведет к изменению скорости паровоза, и, соответственно этому, к изменению положения светового пятна от источника света, вмонтированного в указатель скорости, до тех пор, пока это световое пятно не попадет в правый торец горизонтальной панели экрана фотоэлектрического программного регулятора, т. е. в положение, задаваемое графиком скорости. Регулятор подачи пара снабжен конечными контактами, включенными в цепь управления электродвигателя MI, служащего для привода рычага тормоза. Рычаг управления парсм имеет два крайних положения; левое и правое. В крайнем левом положении, соответствующем полному прекращению подачи пара, норально замкнутые контакты 10, ключенные в цепь питания обмоти реле 8, размыкаются и вращеие электродвигателя MI прекраается. Одновременно с этим заыкаются контакты 11, включаюие цепь питания двигателя Mt ерез контактные органы реле 12, правляющего этим двигателем. Крайнее левое положение рычаа управления паром, соответстующее полному прекращению поачи пара, может быть или перед
окончательным затормаживанием при подходе поезда к станции, или при спуске с уклона. Размыкание контактов 10 происходит только через некоторое время с момента уменьшения количества пара, что дает возможность при движении поезда по уклону итти частично за счет накопленной им живой силы без подачи пара в цилиндры.
Если окажется, что и в этом случае будет иметь место ускоренное движение против заданного графиком, то двигатель регулирования количеством пара будет про должать вращаться, что и приведет к размыканию конечного контакта 10 и к замыканию контакта 11 и тем самым к подаче импульса для начала работы рычага тормоза. Если в процессе торможения скорость поезда будет снижена до меньшего значения, чем это задано графиком, то двигатель управления тормозом соответственно реверсируется и интенсивность торможения уменьшается настолько, чтобы обеспечить требуемую скорость.
Если окажется, что при полном расторможении скорость поезда будет ниже заданной графиком, то контакт 13 (конечный выключатель) замыкается, подготовляя питание двигателя MI по следующей цепи: минус батареи, конечный выключатель 13 - контакт 15-якорь двигателя MI - контакт 14 -плюс батареи.
Крайне правое положение рычага регулятора пара соответствует полному открытию пара и размыканию конечного выключателя 16 и, тем самым, выключению двигателя М,.
II. Автоматическое торможение на заранее заданных участках пути
Как было сказано выше, регулятор тормоза электрически связан с регулятором пара.
Когда поезд идет по ровному профилю с определенной скоростью, а затем начинается спуск, для поддержания той же скорости необходимо снять некоторое количество пара. Если в результате съема пнра скорость все же окажется повышенной против заданной графиком, автоматически вкмючается система управления т фможением, пока не становится заданная графг1ком скорость. Если в связи с изменением уклона пути окажется, что торможение черезчур понижает скорость, происходит автоматическое растормаживание.
При дальнейшим изменении профпля пути может oкaзaть я, что необходимо переключиться на работу регулятора пара. Соответственно этому будем иметь следующую работу элрктрической схемы, При движении по ровному профилю реле 7, 8 и 12 не возбуждены, так как световое пятно, перехо .ящее через прозрачную шкалу указателя скорости, попадает на торец экрана, а следовательно соответствуюш.ие верхние и нижние фотоэлементы ФЭз и ФЭ не срабатывают. В случае движения поезда по спуску oкaжeтcя то подаваемое количество пара в цилиндр излишне, что приведет к перемеш.ению светового пятна выше торца экрана. От этого срабатывает репе 8, замыкая свои контакты, что приведет к работе двигателя MI и к передвижению рукоятки ре улятора ближе к нулевому положению.
При этом получается следующая замкнутая цепь: П1юс батареи - контакт 17 - якорь двигателя М - контакт 18 - конечный выключатель 13 минус батареи. В результате работы двигателя Mj рукоятка регулятора приходит в нулевое положение, замыкая контакты 11 и подготавливая этим работу двигателя MI
Если скорость окажется все же выше заданной, то это приведёт к срабатыванию реле 8, а также к возбуждению реле 12 по цепи: плюс батареи - контакт 19 - обмотка реле 12 - минус батареи. Реле 12. возбуждаясь, переключает свои контакты. В результате будем иметь следующие замкнутые электрические цепи: плюс батареи - контакт 20 - конечный выключатель 11 -контакт 21 - конечный выключатель 22 - якорь двигателя Mi - контакт 23-минус батареи. Двигатель М начинает вращаться и рукоятка регулятора тормоза передвигается влево с нулевого положения, вследствие чего происходит затормаживание.
В случае подъема поезда вверх по уклону, что приводит к повижению скорости паровоза против заданной по программе, с.рабатывает фотоэлемент, находящийся ниже экрана, и соответственно срабатывает реле 7. Вследствие этого рукоятка регулятора пара передвигается с нулевого положения вправо до тех пор,, пока не будет обеспечена подача требуемого количества пара.
ДЕеИгатель тормоза при этом реверсируется. В зависимости от профиля пути работа двигателей привода регуляторов тормоза и пара проходит с различной скоростью, что достигается при помощи специального корректирующего аппарата.
П1. Корректирование числа оборотовдвигателей привода регуляторов пара и тормоза
В зависимости от, профиля пути бывает, необходимо давать ту или иную скорость рычагу регулятора пара или тормоза. Это обеспечивается следующим образом: луч от электрической лампочки 24 падает на зеркальце 25, прикрепленное к .креномеру, и, отражаясь, проходит через треугольную щель 26 и попадает на фотоэлемент ФЭю. В ьо:нечном результате, в зависимости от. падающего на фотоэлементы света, будем иметь то или иное возбуждение двигателей, а, следовательно, и различные их скорости. При этом изменение возбуждения двигателей М и М4 производится от одного фотоэлемента ФЭ,, что можно допустить, так как двигатели MI и Mi сблокированы таким образом, что работа регулятора тормоза вйзможна только при установке регулятора пара в нулевое положение, и наоборот.
IV.Автоматическая подача гудка в заранее определенных участках пути.
Автоматическая подача гудка достигается срабатыванием реле замедленного действия 27, приводимого в действие фотоэлементом ФЭ через усилитель. Фотоэлемент возбуждается, когда на него попадает свет от лампы через прозрачные коды гудка на непрозрачной ленте. Коды записываются заранее.
V.Автоматическаясигнализация форсирования топки
Сигнализация о форсировании подачи топлива осуществляется электрическим звонком, который включается при нахождении рукоятки регулятора тяги в крайнем левом положении, чему должно соответствовать замыкание нормально открытых контактов 28.
VI.Автоматическое регулирование давления
Автоматическое регулирование давления будет осуществляться с помощью следующих приборов;
а)манометра 29, предназначетьного для измерения давления. У этого манометра стрелка заменена легким непрозрачным слюдяным диском с нанесенной прозрачной кривой. Кроме того манометр имеет и неподвижный непрозрачный ДИСКс вырезанной вертикальной щелью. Сзади подвижного экрана помещается лампочка. Изменение давления приведет к тому, НТО подвижный диск по отнощению к неподвижному займет вполне определенное положение. Результатом будет перемещение светового луча на вполне определенное положение, соответствующее данной ступени давления;
б)экрана 30, поворачивающегося на некоторый (вполне определенный для принятого давления) угол по отношению к вертикальной щели манометра;
в)фотоэлемента ФЭ,, расположенного выще экрана, и фотоэлементаФЭа,расположенного ниже экрана.
Автоматическое регулирование давлении происходит следующим образом.
Как только изменится почемулибо давление в сторону уменьшения или увеличения, так сейчас же световое пятно, проходящее через подвижный и неподвижный диски и попадавшее раньше в торец экрана 30, упадет на фотоэлементы ФЭ или ФЭо. Фототоки указанных фотоэлементов усилятся усилителями 4 и воздействуют на реле 31 или 32.
В конечном результате сработает двигатель Al привода регулятора тяги таким образом, что рукоятка регулятора тяги передвинется, изменяя величину давления до тех пор, пока световое пятно вновь не упадет на торец экрана 30.
VII. Корректирующее устройство
Для корректирования возможного сдвига ленты программного регулятора относительно пройденного пути предусмотрено специальное корректируюш;ее устройство.
Сдвиг ленты относительно пройденного пути может произойти по причине: буксования колес, износа колес и пр. Корректирующее устройство состоит из реле 33, 34, 35 и 39, диференциала 36 и реверсивного электродвигателя М-. Одна из шестерен диференциала приводится во вращение гибким валом от колес паровоза. Противоположная ей шестерня при отсутствии корректировок сдвига ленты неподвижна и, таким образом, вторая пара шестерен вращается по первой щестерне со скоростью, определяемой передаточным числом, и скоростью вращения шестерни, связанной с колесами паровоза.
Вторая пара шестерен диференциала приводит в движение лентопротяжный механизм фотоэлектронного программного регулятора. Скорость движения ленты будет являться функцией скоростей вращения правой и левой щестерен диференциала, у которого левая шестерня связана через червячную передачу с двигателем Mj, включаемым или выключаемым системой реле 33, 34, 35 и 39 в случаях несоответствия между скоростью движения ленты регулятора и фактической скоростью паровоза. На определенных участках полотна железной дороги устанавливаются подковообразные железные или чугунные штыри 37, на паровозе же укрепляется подковообразный электромагнит 38, одна из обмоток которого постоянно включена на батарею, а другая электрически связана с обмоткой реле 39. При каждом прохождении элоктромагнита над штырями, установленными на полотне железной дороги, в обмотке электромагнита 38 индуктируется электродвижущая сила, возбуждающая обмотку реле 39.
На ленте программного регулятора нанесены кодовые знаки, положение которых перед фотоэлементами ФЭ12, при отсутствии сдвига ленты в сторону опережения или отставания, должны соответствовать во времени имп льсам, поступаемым в реле 39 от электромагнита 38. В случае рассогласования между положением кодовых знаков ленты и пройденным путем спабативатот реле 33, 34 и 35, включающие двигатель М, ускоряющий или замедляющий движение лентопротяжного механизма.
Рассмотрим работу электрической схемы управления лентопротяжным механизмом. Возможны три случая:
а)положение ленты соответствует фактически пройденному пути (нет ни опережения, ни отставания),
б) ленты опережает фактически пройденный путь,
в)движение ленты отстает от фактически пройденного пути.
В первом случае положение ленты соответствует фактически пройденному пути (нет ни опоздания, ни отставания) и происходит одновременное возбун дение реле 39 и 34. Двигатель Mj при этом будет оставаться неподвижным, так как реле 39 и 34 взаимно деблокируют друг друга и в двигатель ток не поступает.
Если движение ленты опережает фактически пройденный путь, реле 34 сработает раньше, чем реле 39; при этом образуется следующая
электрическая цепь: плюс батареи-контакт 40-якорь двигателя MS-контакт 41-минус батареи и параллельная цепь: плюс батареи- контакт 40-контакт 42-обмотка возбуждения двигателя-контакт 43-минус батареи. Реле 35 и 33, так же как и реле 39, при этом.обесточены. Двигатель М вращается в таком направлении, что лентопротяжный механизм будет иметь пониженную скорость относительно развиваемой паровозом, что в конечном результате приводит к ликвидации сдвига ленты.
Ес;:и движение ленты отстает от фактически пройденного пути, реле 39 возбуждается раньше, чем реле 34, механически блокируя свой якорь. Контактные органы 44 реле 39 подают, как это легко видеть из схемы, плюс батареи на якорь двигателя MS, обмотка возбуждения которого получает ток через не подвижные контакты реле 34 в обратном направлении. Двигатель при этом реверсируется, диференциал лентопротяжного механизма увеличивает скорость движения ленты относительно скорости, развиваемой паровозом, что в конечном итоге приводит к ликвидации сдвига ленты. При этом ликвидация сдвига происходит за все время с момента подачи импульса в реле 39 до начала работы реле 34, которое своими контактами 45 включает реле 35, переключающее контакты 4, 46,47, 48. Контакты 48 реле 35 включают деблокирующее реле 33. В результате двигатель останавливается.
Запись кривой наивыгоднейшей скорости движения паровоза и нанесение кодов сигналов и корректировки могут быть практически осуществлены следующим образом. Паровоз ведет машинист-стахановец с заданием выполнить график движения на данном участке пути с соблюдением наивыгоднейших режимов работы паровой машины с минимальным расходом топлива. Отправляясь со станции, машинист производит различные манипуляции с рычагами управления паровозом. Все движения машиниста-стахановца автоматически фиксируются на светочувствительной ленте, в результате чего на последней образуются кривые: 1) скорости движения паровоза, соответствующей наивыгоднейшим режимам работы паровой машины, 2) коды акустического сигнала-гудка, 3) коды корректировки.
Запись на светочувствительной ленте после ее обработки становится прозрачной (для пропускания лучей света от осветительных устройств программного регулятора), а остальная лента получается непрозрачной, темной. За все время движения поезда скорость перемещения ленты, приводимой в движение лентопротяжным механизмом, будет пропорциональна (но не равна) скорости паровоза за соответствующие промежутки времени. Длина смотанной ленты в некотором масштабе равна пройденному пути.
При нанесении кодов корректировки электрическая схема работает таким образом, что в момент прохода поездом над магнитными штырями 37 вспыхивает электрическая лампочка, которая засвечивает на светочувствительной лепте прозрачную линию кода.
Запись кода сигналов производится вручную, но при помощи специального автоматического устройства, таким образом, что роль машиниста сводится к нажатию кнопок.. В момент подхода поезда к какой-либо станции также нажимается кнопка, вкпючающая лампу, которая засвечивает определенный участок светочувствительной движущейся ленты. По окончании записи на засвеченные места ленты наносится название станции.
Предлагаемое устройство для автоматического управления паровозом дает:
1.Экономический эффект, способствуя поддержанию графика движения и нормальной эксплоатации тягового хозяйства при рациональном и экономном расходовании топлива.
2.Увеличивает безопасность движения путем автоматического воз
