Рекомендуем прочитать

21.06.2009|15:40

Разработки в области автотормозов

 

Рассмотрим некоторые из них.

Кран машиниста. Завышение давления крана машиниста № 394 (395) в положении перекрыши приводит к отпуску тормозов головной части, что заставило разработчиков нормировать величину и темп завышения давления. Причина завышения кроется в поведении оставшегося воздуха в замкнутом объеме уравнительного резервуара после выпуска его части при торможении (при изохорном процессе давление зависит от температуры).

Ускорение зарядки тормозов достигается применением сверхзарядного давления. Для последующего перехода к поездному давлению кран снабжен специальным стабилизатором темпа ликвидации сверхзарядки. Но свойство мягкости воздухораспределителя, на котором основан переход к зарядному давлению без срабатывания на торможение, не требует "стабильного" темпа, понижение давления должно происходить с уменьшением темпа при понижении сверхзарядного давления.

Предлагаемый кран представляет собой сочетание крана машиниста системы Казанцева (тормозные позиции) и крана № 394 (позиции I и II). Преимущества крана были подтверждены поездными испытаниями на Свердловской дороге.

Воздухораспределитель. Многолетний опыт эксплуатации воздухораспределителя позволяет сформулировать основные требования к его свойствам:

  • реализация мягкости должна производиться по параллельной схеме с одновременной разрядкой в тормозную магистраль рабочей и золотниковой камер; делать это целесообразно через главную часть как исполнительный орган воздухораспределителя;
  • магистральная часть, как инициирующий орган, должны обеспечивать срабатывание на торможение по величине перепада между золотниковой камерой и тормозной магистралью с возможностью внешней регулировки чувствительности к торможению.

Перечисленные положения реализованы в проекте прибора нового поколения, созданного на базе конструкции воздухораспределителя № 483.


Авторежим. Недостатком принятой в авторежиме схемы является низкая тормозная эффективность при ступени торможения и неконтролируемая установка авторежима на раме вагона. Для обеспечения эффективной работы авторежима необходимо создать условия для реализации ступени торможения специальной регулировкой пружины рабочего поршня и правильной установкой авторежима на вагоне так, чтобы взвешивание (утапливание вилки) начиналось с установленной массы вагона, например, 20 тс. В этом случае будет не только ус­транен ручной труд, но также и предотвращено заклинивание колесных пар.

Продольная динамика. При пневматическом управлении тормозами продольно-динамические усилия в поезде возникают вследствие постепенного срабатывания тормозов от головы до хвоста, а их максимальная величина пропорциональна квадрату числа вагонов.

Важным средством снижения продольно-динамических усилий является ступенчатая диаграмма наполнения тормозного цилиндра, при которой начальное торможение реализуется медленным темпом его наполнения, а затем, после достижения определенной ступени, наполнение до максимальной величины происходит повышенным темпом. Подобную ступенчатую диаграмму удалось реализовать с помощью уравнительного органа воздухораспределителя системы Матросова. Благодаря этому свойству удастся водить поезда повышенной массы и длины.

Контроль тормозной сети. Одним из важных средств контроля за состоянием тормозов является проверка плотности тормозной сети поезда, которая производится при их опробовании. Для грузовых поездов проверка плотности производится по расходу сжатого воздуха из главных резервуаров на утечки в тормозной сети. Погрешность от применения принятого способа достаточно велика.

На основе научного подхода разработано устройство контроля тормозной сети (УКТС) (рис. 1).

УКТС

Рис. 1
Устройство контроля тормозной сети (УКТС)

Устройство подключается к источнику питания постоянного тока напряжением 50 В и в цепь контактов регулятора давления, а также к пневматической питательной магистрали. В память устройства вводится величина объема главных резервуаров, а затем устройство в автоматическом режиме считывает информацию (величина перепада давления, время понижения давления на величину перепада), выполняет расчетную операцию и выдает на экран значение показателя плотности в виде числа вагонов с нормированной плотностью.

До прицепки к составу УКТС выдает показатель плотности пневматических сетей локомотива Nn, а после прицепки и подзарядки состава - показатель плотности пневматических сетей поезда Nn. Тогда легко определяется показатель Nc тормозной сети состава: Nc=Nn-Nn, что дает возможность машинисту контролировать качество подготовки тормозной сети состава.

Проверка плотности производится на ниспадающей ветви циклограммы работы компрессорной установки, но устройство аналогичным образом действует и на восходящей ветви циклограммы, выдавая на экран показатель производительности компрессора в виде числа вагонов, которое он может еще обеспечить сжатым воздухом, а складывая полученную производительность с показателем плотности пневматических сетей, можно определить абсолютную производительность компрессора. Чтобы перейти к стандартному показателю производительности компрессора, достаточно увеличить полученный результат в 20 раз.

Устройство также может выявлять отклонения показателя плотности на 20%, что предусмотрено Инструкцией № 277 (п. 9.4). При стоянке поезда запускается функция контроля. В случае недопустимого отклонения показателя плотности устройство начинает работать в режиме тревоги и выдает на экран попеременно показатель плотности, зарегистрированный при полном опробовании, и фактический, что позволяет установить правильность контроля, величину и знак отклонения.

Результат измерения плотности в значительной степени зависит от объема главных резервуаров и питательной сети, особенно при отклонении объема от справочной величины. Устройству придана функция определения фактического объема главных резервуаров посредством проведения измерений после подключения к тормозной магистрали атмосферного отверстия с известным расходом сжатого воздуха. Полученное значение фактического объема главных резервуаров используется при определении показателя плотности и производительности компрессора, что существенно повышает точность измерений.

В пассажирских поездах проверка плотности производится по темпу понижения давления в тормозной сети после отключения тормозной магистрали от питания краном машиниста. Допустимый темп понижения давления для поезда составляет 0,2 кгс/см2. Перед выездом из депо и после отстоя локомотива локомотивная бригада обязана проверить плотность тормозной сети после перекрытия комбинированного крана и неработающих компрессоров. Снижение давления, наблюдаемое по манометру, в тормозной магистрали не должно превышать 0,2 кгс/см2 за минуту. Возникает ситуация, которая не позволяет определить наличие вагонов в пассажирском поезде вследствие применения общего норматива плотности для одного локомотива и для поезда. Исправить ситуацию можно введением единого способа проверки плотности по величине расхода сжатого воздуха, применяемого для контроля состояния тормозной сети грузового поезда.

Сигнализатор разрыва. При разрыве поезда оставшаяся на перегоне группа вагонов останавливается вследствие автоматичности действия тормозов, но машинист может не заметить разрыв из-за недостаточного влияния на давление в тормозной магистрали локомотива, особенно при разрыве в хвостовой части длинносоставного поезда.

Надежным средством контроля является дросселирование тормозной магистрали, при котором ограничивается питательная способность крана машиниста. Но утверждается, что дросселирование неприменимо по условиям зарядки и отпуска автотормозов. С этим можно согласиться, если не учитывать возможность временного дросселирования питания тормозной магистрали, вводимого после получения сигнала о самопроизвольном срабатывании автотормозов в поезде.

Такая возможность реализована в сигнализаторе разрыва нового поколения (рис. 2). Сигнализатор содержит пневмоэлектрическое реле дополнительной разрядки, запорный переключатель питания с регулируемым дросселем, электрическое реле управления переключателем питания, пневмоэлектрическое реле перепада давления на выходе крана машиниста и в тормозной магистрали, блок индикации срабатывания автотормозов и разрыва поезда.

Самопроизвольное срабатывание автотормозов может происходить от воздухораспределителя повышенной чувствительности или вследствие разрыва поезда. При обычном самопроизвольном срабатывании после получения сигнала дополнительной разрядки переключатель питания вводит временное дросселирование тормозной магистрали, но питание через дроссель оказывается достаточным для отпуска воздухораспределителя локомотива, сигнал дополнительной разрядки снимается, и восстанавливается полное питание от крана машиниста, тормоза в поезде отпускают.

сигнализатора разрыва
         поездов
Рис. 2
Блок-схема сигнализатора разрыва поездов

дистанцион контроль
 

 

Рис.3
Схема дистанционного контроля состояния тормозов поезда

При самопроизвольном срабатывании в случае разрыва выполняются те же операции, но питание при дросселировании оказывается недостаточным, происходит дальнейшее снижение давления в магистрали, и при достижении установленного перепада давления загорается сигнал тревоги, а тормоза вагонов, оставшихся с локомотивом, оказываются в состоянии полного торможения. После проведения восстановительных работ действие сигнализатора прерывается кратковременным переводом крана машиниста в тормозную позицию. Применение сигнализатора разрыва позволяет полностью автоматизировать выполнение операций контроля в случае появления подозрений на разрыв магистрали, предусмотренное Инструкцией № 277 (п. 10.1.12).

Контроль состояния тормозов. При полном опробовании проверяется действие тормозов у всех вагонов поезда. Применяемая система контроля цепи управления электропневматического тормоза (ЭПТ) пассажирского поезда имеет принципиальный недостаток: неисправность контрольного провода приводит к формированию сигнала отказа системы даже при исправном ЭПТ. Аналогичная ситуация возникает в системе контроля моторвагонного поезда: при неисправности блок-реле или его контактов возникает ложный сигнал отказа системы.

При наличии цепей управления ЭПТ целесообразно применять систему дистанционного контроля состояния тормозов поезда (рис. 3). Контроль производится с помощью пневмоэлектрического реле с переключающими контактами, срабатывающего от давления в тормозном цилиндре, на выходе цепи контактов реле установлены диоды. При контроле отпускного состояния в цепь контроля 2.1 подается ток обратной полярности, а в общий провод - ток прямой полярности. Цепь заперта диодом 1.3, светодиод не горит, в случае самопроизвольного торможения общий контакт 1.2 замыкает цепь диода 1.4, по цепи контроля протекает ток, и светодиод 3 загорается красным светом.

При торможении полярность меняется, в начале торможения светодиод 3 загорается зеленым светом, но при срабатывании всех тормозных цилиндров он гаснет, в случае самопроизвольного отпуска или несрабатывании на торможение светодиод горит зеленым светом. При отпуске тормозов вновь меняется полярность контрольного тока, и светодиод 3 продолжает гореть до момента полного отпуска всех тормозов поезда.

Дистанционный контроль состояния тормозов поезда производится по формуле "все тормоза сработали" — "все тормоза отпустили", что соответствует условиям полного опробования автоматических и электропневматических тормозов. Общий вид унифицированного контроллера с индикаторами торможения и отпуска системы контроля состояния тормозов поезда приводится на рис. 4.

контроллер крана
Рис. 4.
Унифицированный контроллер крана машиниста



В Инструкции № 277 имеются требования (п. 10.2.1.5) относительно выдержки времени для полного отпуска тормозов, которую должен соблюдать машинист. Применение системы дистанционного контроля состояния тормозов позволяет бригаде принимать непосредственное участие в опробовании тормозов и приводить поезд в движение после того, как светодиод индикатора торможения погас, не занимаясь отсчетом нормативных секунд.

Межсекционные соединения локомотива. На подвижном составе применяются автоматические тормоза, знаковым свойством которых является переход в состояние торможения при разрыве поезда. В отношении состава автоматичность действия тормозов полностью проявляет себя при разрыве поезда или саморасцепе. В отношении локомотива пневматическая схема тормоза при наличии межсекционных соединений может полностью зачеркнуть свойство автоматичности тормозов - на некоторых секционных локомотивах нет автоматического тормоза. К таким локомотивам относятся электровозы ВЛ80Т, ВЛ80С, тепловозы 2ТЭ116, 2ТЭ10Л, а на электровозе ВЛ10 воздухораспределитель стоит только на одной секции - один автоматический тормоз на две секции.

Опасная ситуация создана тем, что воздухопроводы тормозных цилиндров каждой секции связаны межсекционными соединениями, и в случае разъединения секций тормозные цилиндры полностью разряжаются в атмосферу. Для предотвращения потери автоматичности тормозов следует применять схему пневматических соединений, при которой вспомогательный и автоматический тормоза работают на тормозной цилиндр через переключательный клапан по схеме, обеспечивающей передачу команды от крана вспомогательного тормоза на обе секции, но в случае саморасцепа сохраняют автоматичность действия тормозов по схеме электровоза ВЛ11.

В случае самопроизвольного разъединения секций может быть потеряна управляемость одной секции вследствие сообщения питательной магистрали с атмосферой, применяемая установка дросселей в межсекционом соединении не дает требуемого эффекта и может привести к закупорке соединения.

В качестве защитного устройства возможно применение простой пневматической блокировки питательной магистрали в виде переключательного клапана. Устройство настраивается на определенное давление закрытия клапана с помощью пружины. При нормальных условиях питательный канал полностью открыт, в случае разъединения рукавов давление в управляющей полости падает, клапан перекрывает входное отверстие, изолируя питательную магистраль от соединительного рукава.

Для восстановления нормальной работы достаточно закрыть концевые краны между секциями, тогда подпитка управляющей полости через дроссель переводит блокировочный клапан в открытое положение, которое сохранится и после восстановления межсекционных соединений. Блокировка снабжена схемой контроля состояния рукавов в виде пневмоэлектрического реле с переключающими контактами, на выходных цепях которого расположено два индикатора различного цвета в зависимости от состояния разъединительных рукавов.

Тормоза в чрезвычайной ситуации. При возникновении чрезвычайной ситуации требуется немедленная остановка экстренным торможением. Для его выполнения требуется перевести кран машиниста в положение VI, привести в действие песочницу, выполнить торможение краном вспомогательного тормоза, выключить тягу. На выполнение перечисленных операций отвлекается внимание машиниста и теряется время. Комплексное торможение следует производить одним действием с помощью специального блока, объединяющего перечисленные средства торможения.

Совместное выполнение всех операций возможно с помощью крана вспомогательного тормоза путем поворота ручки крана в последнюю тормозную позицию, снабженную клапаном, который сообщает с атмосферой рабочую камеру автостопа. Тормозные цилиндры наполняются сжатым воздухом из питательной магистрали, воздух выпускается из рабочей камеры автостопа, срабатывает срывной клапан, и происходит выпуск воздуха из тормозной магистрали темпом экстренного торможения. Срабатывание воздухораспределителя локомотива приводит к дросселированию питания тормозной магистрали, что усиливает эффект экстренного торможения. При повышении давления в тормозных цилиндрах выше 2,5 кгс/см2 автоматически включается песочница и выключается режим тяги.

Блок управления тормозами в чрезвычайной ситуации позволяет применять кран машиниста без позиции VI, что упрощает его конструкцию, а также автотормозами с помощью редуктора двухстороннего действия.

ЭПТ для грузового поезда. Применение электропневматического тормоза означает резкое снижение продольнодинамических реакций в поезде за счет скорости распространения тормозной волны, возрастания тормозной эффективности и достижения легкой управляемости тормозами.

Теперь можно с достаточной уверенностью в успехе предлагать электропневматический тормоз для грузовых поездов. Управление пневматическими процессами производится с помощью разработанной приставки, располагаемой между магистральной частью и двухкамерным резервуаром воздухораспределителя № 483 (рис. 5). Вдоль состава проходят два провода: рабочий и контрольный, контакты которых находятся в головке соединительного рукава 369А и не замыкаются между собой.

К скоростному грузовому поезду предъявляются повышенные требования в отношении безопасности движения, поэтому локомотив оборудуется устройством контроля тормозной сети УКТС, сигнализатором разрыва нового поколения, блокировкой с дистанционным управлением, дистанционной системой контроля состояния тормозов поезда.

Блокировка с дистанционным управлением. На локомотивах применяется устройство блокировки тормозов №367М. Обеспечить безопасность во время смены кабины управления, особенно в случае обслуживания локомотива одним машинистом, возможно при оборудовании локомотива блокировкой с дистанционным управлением (рис. 6).

Воздухораспределитель
 

Рис.5.
Воздухораспределитель №483 с электропневматической приставкой

Блокировка 

Рис.6.
Блокировка тормозов локомотива с дистанционным управлением


Блокировка выполнена в виде дифференциального переключательного клапана и закреплена на торце комбинированного крана №114. Клапан управляет каналом, ведущим от крана вспомогательного тормоза к тормозному цилиндру. Переключение клапана производится давлением сжатого воздуха от тормозной магистрали, которым управляет комбинированный кран в зависимости от положения ручки.

В нерабочей кабине ручка крана вспомогательного тормоза (КВТ) находится в тормозной позиции, но комбинированный кран находится в закрытом положении и сжатый воздух запирает канал, ведущий от КВТ к тормозным цилиндрам. При выпуске воздуха из тормозной магистрали переключательный клапан открывается под давлением сжатого воздуха, который из КВТ поступает в тормозные цилиндры.

Полное опробование автотормозов. Полное опробование тормозов в соответствии с Инструкцией по эксплуатации тормозов (п. 9.2.1) производится в поездах. Однако на сети для полного опробования автотормозов стараются применять стационарные компрессорные установки. Применение стационарной установки в качестве средства полного опробования автотормозов лишено всякого смысла, полное опробование возможно только в поезде от локомотива.

Все результаты полного опробования автотормозов должны быть подтверждены при проверке действия тормозов в пути следования и использоваться при управлении движением. Для этого целесообразно использовать регистратор параметров движения, в который вводятся показатели состояния поезда после технического обслуживания перед отправлением.

На первом уровне технического обслуживания из вагонов формируется состав, продувается и собирается тормозная магистраль, к головному вагону подключается станционная сеть сжатого воздуха, затем заряжается тормозная сеть состава, выявляются и устраняются утечки, восстанавливаются узлы и детали до требуемых нормативных параметров. На междупутье непосредственно у головных вагонов располагаются парковые зарядные устройства, каждое из которых подключается к единому питательному воздухопроводу в горловине парка. Для этого применяется упрощенное парковое зарядное устройство, снабженное вспомогательными функциями: оценки расхода сжатого воздуха в тормозной сети состава, торможения и отпуска.

При техническом обслуживании второго уровня после зарядки тормозной сети состава производится прицепка локомотива и полное опробование автотормозов поезда с регистрацией полученных результатов.

Усовершенствованная технология технического обслуживания автотормозного оборудования позволит избавиться от сложных стационарных устройств, применяемых в парках отправления, сократит время простоя состава на 15 мин. за счет устранения сокращенного опробования автотормозов и повысит безопасность движения.

Централизованная разрядка автотормозов. Массовое внедрение напольных средств технической диагностики требует нового подхода к вопросам технического обслуживания подвижного состава. Примером такого подхода следует признать централизованную разрядку автотормозов в парке прибытия сортировочных станций. Не может считаться технологичным процесс разрядки, при выполнении которого требуется проходить вдоль всего состава и вручную приводить в действие выпускной клапан каждого вагона.

В то же время известно свойство мягкости, которое позволяет выпускать воздух из камер воздухораспределителя без срабатывания автотормозов на торможение. Используя мягкость прибора, можно проводить разрядку автотормозов состава из одного поста, важно обеспечить необходимый темп мягкости для снижения времени разрядки состава. Перед промышленностью следует поставить задачу по устранению самопроизвольного срабатывания автотормозов и обеспечению стабильного показателя мягкости грузового воздухораспределителя. Уже сделаны первые шаги по реализации централизованной разрядки тормозов с помощью стационарного паркового устройства, и полученные результаты позволят выбрать оптимальную экономичную технологию, возможно, с участием локомотива прибывшего поезда.

 

 

М.И. Глушко, доктор технических наук
А.Н. Антропов, инженер

 Железнодорожный транспорт, №5’09

Версия для печатиОтправить по почтеКод для блога
screenRenderTime=3