Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния тормозного оборудования подвижного состава и особенностей его эксплуатации в международных транспортных коридорах 10
1.1 Краткий обзор истории создания тормозного оборудования подвижного состава 10
1.2 Международные транспортные коридоры 16
1.3 Цель и задачи разработки тормозных средств грузового поезда 25
2. Исследование тормозных процессов грузового поезда 29
2.1. Реализация тормозных сил 29
2.2. Анализ продольно-динамических реакций в поезде при торможении 34
2.3. Совершенствование методики тормозных расчетов 42
2.3.1. Анализ применяемых методов тормозных расчетов 42
2.3.2. Совершенствование методики тормозных расчетов 48
3. Разработка технических требований к тормозному оборудованию подвижного состава 64
3.1. Общие технические требования к средствам контроля тормозной системы 64
3.1.1 Разработка требований к автоматизированным средствам контроля тормозной сети поезда 69
3.1.2. Определение фактического объема главных резервуаров локомотива 72
3.1.3 Анализ методов пневматических расчетов 73
3.1.3.1. Распределение давления по длине магистрали при единичной утечке 75
3.1.3.2. Распределение давления по длине магистрали при сосредоточенных утечках 79
3.1.3.3. Распределение давления по длине магистрали при разрыве 84
3.2. Разработка технических требований к электропневматическим тормозам 89
3.3. Технические требования к дистанционному контролю состояния тормозов в поезде 90
3.4. Анализ работы блокировки тормозов локомотива 91
3.5. Прочие технические требования 92
3.5.1. Требования к надежности 92
3.5.2. Требования к технологичности и метрологическому обеспечению 93
3.5.3. Требования к уровню унификации и стандартизации 93
3.5.4. Требования безопасности 94
3.5.5. Эстетические и эргономические требования 94
3.5.6. Требования к патентной чистоте 94
3.5.7. Требования к составным частям продукции, сырью, исходным и эксплуатационным материалам 95
3.5.8. Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию и ремонту 95
4. Разработка и совершенствование тормозных средств безопасности движения 99
4.1. Тормозная рычажная передача 100
4.2. Пневматическая схема автоматического тормоза локомотива 108
4.2.1. Устройство контроля тормозной сети с функцией определения фактического объема главных резервуаров локомотива и производительности моторкомпрессорной установки 110
4.2.1.1. Устройство контроля тормозной сети 121
4.2.2. Сигнализатор разрыва поезда 124
4.2.3. Блокировка тормозов локомотива с дистанционным управлением 130
4.3 Разработка электропневматического тормоза грузового поезда 134
4.3.1 Принципиальная схема электропневматического тормоза грузового поезда 134
4.3.2 Электровоздухораспределитель локомотивного тормоза 136
4.3.3 Схема электропневматического тормоза вагона грузового поезда 140
4.3.4 Дистанционный контроль состояния тормозов в поезде 144
Заключение 152
- Международные транспортные коридоры
- Анализ продольно-динамических реакций в поезде при торможении
- Разработка технических требований к электропневматическим тормозам
- Разработка электропневматического тормоза грузового поезда
Введение к работе
Актуальность работы. Железнодорожному транспорту России предстоит решать серьезные задачи, связанные с разработкой требований к подвижному составу, к организации перевозочного процесса и технического обслуживания скоростных грузовых поездов. Особенность поставленных задач – это формирование повышенных требований к безопасности международных перевозок и безусловное их выполнение при скоростной доставке грузов.
Тормозное оборудование является составной частью многоуровневой системы безопасности движения.
Тормоза подвижного состава следует классифицировать как универсальное средство обеспечения безопасности движения – большая эффективность тормозных средств допускает большую скорость движения и сокращает продолжительность перевозок. При обнаружении угрозы безопасности движения приведение в действие эффективных тормозных средств позволяет предотвратить серьезные последствия в виде аварии или крушения. Поэтому необходимо уделять особое пристальное внимание правильному выбору пути развития тормозной техники для скоростных грузовых поездов.
Таким образом, актуальность темы определяется необходимостью развития и совершенствования тормозного оборудования подвижного состава, как элемента многоуровневой системы безопасности движения в контексте идущих технических и технологических изменений производственной деятельности отрасли.
Цель работы. Целью работы является совершенствование тормозных средств скоростных грузовых поездов, а также методики расчета тормозных процессов поезда.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи.
1. Исследовать особенности эксплуатации грузовых поездов, осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам.
2. Исследовать тормозные процессы грузового поезда и разработать усовершенствованную методику тормозных расчетов.
3. Разработать технические требования к тормозному оборудованию подвижного состава постоянного формирования.
4. Провести сравнительный анализ влияния утечек на распределение давления по длине тормозной магистрали и выбрать рациональный метод пневматических расчетов.
5. Разработать усовершенствованные тормозные средства подвижного состава с учетом особенностей грузовых поездов постоянного формирования.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются тормозные средства грузовых поездов; предметом исследования – методики тормозных и пневматических расчетов.
Общая методика исследования. Для достижения поставленной цели использованы методы анализа, системный подход к решению поставленной задачи, экспериментальные исследования. В качестве исходных использовались существующие методы расчета пневматических тормозных систем с фрикционными тормозами. Предложены и исследованы новые технические решения по совершенствованию конструкции тормозов, повышению их надежности и эффективности. Теоретические исследования выполнены на основе системного анализа, рационализации процесса развития тормозной силы и установления ограничений ее по условиям сцепления колес с рельсами с использованием классических методов аналитической механики.
Экспериментальные исследования проводились как в лабораторных, так и в эксплуатационных условиях с использованием методов планирования эксперимента и обработки данных на ЭВМ. Для получения расчетных значений параметров торможения использовался как существующий метод тормозных расчетов, так и усовершенствованная методика тормозных расчетов.
Широко использовались экспериментальные и статистические данные, накопленные в отрасли.
Научная новизна.
1. Исследованы особенности эксплуатации грузовых поездов, осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам.
2. На основе существующего метода тормозных расчетов разработана усовершенствованная методика тормозных расчетов, оптимизированная для условий эксплуатации.
3. Разработаны технические требования для перспективного тормозного оборудования подвижного состава, осуществляющего контейнерные перевозки по транспортным коридорам.
4. Исследованы существующие методы пневматических расчетов. Проведено сравнение методики расчета распределения давления по длине магистрали при единичной утечке, сосредоточенных утечках, при разрыве. Обоснован выбор метода пневматических расчетов.
5. Разработаны усовершенствованные тормозные средства подвижного состава.
6. Исследовано влияние проходного сечения каналов магистральной части воздухораспределителя №483М на свойство дополнительной разрядки тормозной магистрали при управлении ЭПТ.
Практическая ценность.
1. Разработана принципиальная схема электропневматического тормоза скоростного грузового поезда.
2. Разработана пневматическая схема автоматического тормоза локомотива скоростного грузового поезда.
3. Разработана схема электропневматического тормоза вагона скоростного грузового поезда.
4. Разработан унифицированный контроллер крана машиниста.
5. Разработана схема контроля с применением универсального концевого блока (УК ЭПТ).
6. Разработан способ определения фактического объема главных резервуаров (ГР) локомотива и производительности моторкомпрессорной установки локомотива..
7. Разработана приставка электропневматического тормоза (ЭПТ) скоростного грузового поезда.
8. Разработано устройство блокировки тормозов с дистанционным управлением (ДУ) для локомотива.
На защиту выносится:
1. Результаты анализа особенностей эксплуатации грузовых поездов, осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам.
2. Усовершенствованная методика тормозных расчетов, разработанная на основе существующего метода тормозных расчетов.
3. Технические требования для перспективного тормозного оборудования подвижного состава, осуществляющего контейнерные перевозки по транспортным коридорам.
4. Выбор метода пневматических расчетов в результате сравнительного анализа методики расчета распределения давления по длине магистрали при единичной утечке, сосредоточенных утечках, при разрыве.
5. Разработанные в результате проведенных исследований тормозные средства грузового поезда.
6. Зависимость свойства дополнительной разрядки тормозной магистрали при управлении ЭПТ от проходного сечения каналов магистральной части воздухораспределителя №483М.
Реализация работы.
1. Результаты исследований легли в основу научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы (шифр работы 6.3.03.), выполненной по заказу Департамента реализации научно-технических программ ОАО «РЖД», а также нашли применение в дальнейших разработках Уральского отделения ОАО «ВНИИЖТ».
2. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения разработанных тормозных средств на единицу продукции, тыс. руб. – 2420,0 на один поезд в составе локомотива и 50 вагонов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на:
1. Всероссийской научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту», Екатеринбург (УрГУПС), 2003 г.;
2. Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития ж.д. транспорта», Екатеринбург (УрГУПС), 2003 г.;
3. Научно-технической конференции «Научные исследования на службе транспорта», Нижний Тагил (полигон «Старатель»), 2004 г.;
4. Семинаре «Технические средства повышения безопасности движения», Москва (ВНИИЖТ), 2004 г.;
5. Научно-техническом совете «Автоматический тормоз нового поколения для скоростного грузового поезда Восток-Запад», Екатеринбург (ГУП «Уральское отделение ВНИИЖТ»), 2005 г.
Публикации. По результатам исследований, выполненных в диссертации, опубликовано 5 печатных работ, включая 1 статью в журнале «Транспорт Урала», включенном в Перечень ВАК РФ, и 2 статьи в журнале «Тяжелое машиностроение», а также получены 5 патентов Российской Федерации на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 135 наименований. Работа содержит 172 страницы машинописного текста, 39 рисунков и 6 таблиц.
Международные транспортные коридоры
Развитие мировой экономики проявляет тенденцию опережающего роста международной торговли по сравнению с ростом объемов производства. В условиях продолжающейся экономической глобализации транспорт выступает важнейшим рычагом интеграционных процессов, что требует совершенствования подходов к вопросам его развития, поиску новых технологий и рациональных способов перевозки грузов. К одному из направлений оптимизации грузопотоков относится создание сети международных транспортных коридоров (МТК). МТК — это комплекс наземных железнодорожных магистралей и же-лезнодорожно-водных переправ с современным техническим оснащением, предназначенным для концентрации в них международных транзитных перевозок с минимальными сроками доставки грузов и пассажиров, высокими эксплуатационными и экономическими показателями. Наступившая эра международной логистики и международных транспортных коридоров, лидером которых стала объединенная Европа, требует расширения МТК, с использованием новых возможностей и решением возникающих при этом новых проблем. Позиция России по расширению транспортных коммуникаций для обеспечения международных перевозок нашла свое отражение в утвержденной 02 августа 2001 года Правительством РФ Федеральной программе "Модернизация транспортной системы России на период до 2010 года", в составе которой действует подпрограмма "Международные транспортные коридоры". Система международных транспортных коридоров на территории России формируется в соответствии с географией и структурой существующих и перспективных международных транспортных связей. Формирование системы МТК в период до 2010 г. будет осуществляться в два этапа: на первом этапе предполагается развитие транспортной инфраструктуры для ликвидации "узких" мест, приведение технического состояния транспортной системы страны и нормативно-правовых актов в соответствие с международными нормами и правилами; на втором этапе будет ускоренно развиваться транспортная ин фраструктура МТК и информационное обеспечение транспортного процесса, внедряться новые технологии перевозок с целью повышения эффективности функционирования отечественной транспортной системы.
В основу системы МТК положены панъевропейские (критские) коридоры №№ 1, 2, 9 и евроазиатские коридоры, проходящие по территории России. Система международных транспортных коридоров на территории России включает в себя три евроазиатских коридора - "Север - Юг", "Транссиб" и "Северный морской путь", а также коридоры регионального значения -панъевропейские транспортные коридоры №№ 1 и 9, коридоры, связывающие северо-восточные провинции Китая через российские морские порты Приморского края с портами стран Азиатско-тихоокеанского региона. Каждому из коридоров присвоено собственное обозначение: коридор "Север - Юг" - NS, коридор "Транссиб" - TS, коридор "Северный морской путь" - SMP, коридор "Приморье-1" (Харбин - Гродеково - Владивосток/Находка/Восточный - порты ATP) - PR1, коридор "Приморье-2" (Хуньчунь - Краскино - Посьет/Зарубино - порты ATP) - PR2, панъевропейский транспортный коридор № 1 - РЕ1, панъевропейский транспортный коридор № 9 - РЕ9. В формируемой системе МТК на территории России панъевропейский транспортный коридор № 2 полиостью включен в состав коридора "Транссиб", участок панъевропейского транспортного коридора № 9 граница Финляндии - С.-Петербург - Москва включен в состав коридора "Север — Юг". Международный транспортный коридор "Север-Юг" Юридическая база реализации концепции коридора "Север - Юг" была заложена 12 сентября 2000 г. в ходе второй Евразийской конференции по транспорту, когда Россия, Индия и Иран подписали межправительственное Соглашение о создании МТК. Странами - участницами Соглашения одобрено присоединение новых государств: Республики Белоруссия, Республики Казахстан, Султаната Оман, Таджикистана. Формирование международного транспортного коридора "Север-Юг" рассматривается Россией как реализация стратегического партнерства нашей страны со странами Прикаспийского региона. Одновременно этот коридор должен улучшить и удешевить связи России со странами Персидского залива, Южной и Юго-Восточной Азии, а также обеспечить развитие транзитных евроазиатских перевозок по отечественным транспортным коммуникациям. Основные преимущества МТК "Север-Юг" перед другими маршрутами и, в частности, перед морским маршрутом через Суэцкий канал, заключаются в сокращении в два и более раза расстояния перевозок. При этом стоимость перевозки контейнеров из Германии и Финляндии в Индию будет существенно меньше, чем стоимость транспортировки по морскому пути. МТК "Север-Юг" предполагает несколько маршрутов следования грузов с использованием разных видов транспорта: - транскаспийский через порты Астрахань, Оля, Махачкала.
Участие железных дорог в этом варианте заключается в подвозе грузов в порты и вы возе их из портов; - в прямом железнодорожном сообщении через Казахстан, Узбекистан и Туркменистан с выходом на железнодорожную сеть Ирана по пограничному переходу Теджен - Серахс; - по западной ветви коридора - направление Астрахань - Махачкала — Самур, далее по территории Азербайджана с выходом в Иран через пограничную станцию Астара. Или от Самура через территории Азербайджана и Армении с выходом в Иран через пограничную станцию Джульфа. Значительная часть коридора "Север-Юг" проходит по железным дорогам России, на которую приходится в зависимости от маршрута 33-53% от общей протяженности сухопутной части коридора. Сухопутная часть коридора "Север-Юг", проходящая по Российским железным дорогам от границы с Финляндией до Каспийского моря, составляет около 3 тыс. км, и на северном участке совпадает с МТК №9. От этого магистрального направления имеются выходы на страны Балтийского региона, Украину, Белоруссию, а через них па сеть железных дорог Восточной и Западной Европы. Стержневым направлением развития транзитных и внешнеторговых грузопотоков в рамках коридора "Север-Юг" является железнодорожное направление Бусловская - Санкт-Петербург - Москва — Рязань - Кочетовка — Ртищево - Саратов - Волгоград - Астрахань протяженностью 2513 км. Российские железные дороги проводят большую работу по созданию необходимой инфраструктуры для освоения растущих перевозок по этому маршруту. В 2004 году ОАО "РЖД" за счет собственных средств построена железнодорожная линия, соединившая новый международный порт Оля на Каспийском море с общей сетью железных дорог России. Сформирован новый интермодальный маршрут, по которому на регулярной основе организована доставка контейнерных грузов в Иран. Грузопоток МТК "Север-Юг" оценивается экспертами в 15 млн. тонн, а в перспективе может возрасти до 20 млн. тонн. По нему должны пойти грузы из России, Северной Европы, Ирана, Индии, государств Центральной Азии и Персидского залива. В настоящее время ОАО "РЖД" совместно с Иранскими и Азербайджанскими железными дорогами решается вопрос о формировании прямого сухопутного сообщения по западному побережью Каспийского моря со строительством новой линии Казвин-Решт-Астара на территории Ирана с выходом на железные дороги Азербайджана и России. Для реализации про- екта предусматривается создание международного консорциума для строительства и совместной эксплуатации этой линии. Консорциум будет открыт для всех заинтересованных в этом проекте зарубежных инвесторов.
Анализ продольно-динамических реакций в поезде при торможении
Тормоза не только входят в единую комплексную систему управления на тяговом подвижном составе, но и являются универсальным средством обеспечения безопасности движения. При отказе или порче устройств СЦБ и бортовых локомотивных аппаратно-программных средств управления любого уровня требуется своевременная остановка поезда, и в этом случае также обращаются к тормозам. Однако при подготовке комплекса технических мероприятий по организации обращения поездов повышенного веса и длины, а также в Концепции многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов (АСУ МС) никак не отмечается причастность состояния и развития тормозного оборудования поезда к безопасности движения. Между тем, автотормоза следует рассматривать не только в качестве универсального средства безопасности, но в некоторых случаях и как причину нарушения безопасности движения - разрыв поезда вследствие возникновения чрезмерных продольно-динамических усилий или заклинивание колесных пар вследствие превышения силы сцепления колесных пар с рельсами. Наиболее существенные продольно-динамические реакции в поезде возникают при следовании в тяговом или тормозном режимах. При некоторых неблагоприятных условиях продольно-динамические реакции могут привести к разрыву поезда: например, при наборе скорости сразу после торможения (34% от всех случаев), при трогании и одновременном торможении (20%). В тяговом режиме продольно-динамические усилия имеют ограничение по величине, определяемой тяговыми характеристиками локомотива, при движении в кривой направлены внутрь колеи, достигают при установившемся движении максимального значения в голове поезда и не зависят от веса вагона. При пневматическом торможении продольно-динамические реакции возникают вследствие постепенного срабатывания автотормозов от локомотива к хвосту поезда. Распространение торможения от локомотива вызывает сжатие поезда, при котором межвагонные реакции автосцепного устройства при движении в кривой направлены в сторону наружного рельса.
Развитие тормозной силы в поезде при полном или экстренном торможении характеризуется четырьмя фазами в соответствии с диаграммой наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом в функции времени по длине поезда (рисунок 2.3). Фаза I. При торможении с локомотива происходит последовательное срабатывание тормозов в поезде с нарастанием тормозной силы, и к моменту начала действия тормоза хвостового вагона завершается первая фаза с образованием максимального усилия сжатия поезда. Фаза И. При одинаковой диаграмме наполнения давление в тормозных цилиндрах равномерно возрастает с той разницей, которая успела образоваться к началу второй фазы; при замедленном наполнении тормозных цилиндров в хвостовой части усилие сжатия продолжает возрастать. Фаза III. Давление в тормозных цилиндрах от первого до последнего вагона начинает выравниваться, достигая максимальной величины, и в конце фазы становится одинаковым во всем поезде. Если в начале этой фазы поезд был еще сжат вследствие разницы давления в тормозных цилиндрах, то в конце ее он приходит в свободное состояние вследствие постепенного и полного выравнивания давления. В этой фазе происходит последовательная «отдача» поглощающих аппаратов, Фаза IV. В этой фазе на каждом вагоне действует максимальная тормозная сила. При равномерном распределении по длине поезда удельной тормозной силы реакции в упряжных устройствах отсутствуют; в случае неравномерного распределения в различных сечениях поезда возникнут реакции сжатия или растяжения. Максимальные продольно-динамические реакции проявляются в конце второй фазы торможения и середине поезда; действие этих реакций имеет сравнительно кратковременный характер, а максимальная величина по формуле профессора Б.Л.Карвацкого для однородного поезда пропорциональна квадрату числа вагонов. где А - числовой коэффициент (для сжатого поезда А = 0,4; для растянутого Гк рк - тормозная сила одного вагона; п - число вагонов в составе поезда; / - длина одного условного вагона; со — скорость распространения тормозной волны; t,f - время наполнения тормозного цилиндра. На рисунке 2.3.6 представлен график распределения продольно-динамических усилий по длине поезда в составе из п вагонов в конце второй фазы процесса торможения. Продолжительность действия реакций при торможении определяется временем наполнения тормозных цилиндров. Для применяемых воздухораспределителей продолжительность действия реакций составит 10-15с в составе поезда из 100 вагонов. Формула для определения продольно-динамических реакций приобретает еще более глубокий смысл, если ее представить в ином виде Яд Атп2 І/а. (2.8.) Тогда выражение ] ] К рАц характеризует темп г нарастания тормозной силы вагона (темп наполнения тормозного цилиндра сжатым воздухом) при торможении.
Отсюда следует вывод, что при определенной скорости тормозной волны величина продольно-динамических реакций в процессе торможения определяется темпом наполнения тормозного цилиндра. При равенстве времени разрядки золотниковой камеры в процессе торможения время наполнения тормозного цилиндра до максимального давления будет одинако- вым для любого грузового режима. Статическая тормозная сила грузового вагона с композиционными колодками на среднем режиме составляет 45-55 кН, на порожнем режиме - 21 - 29 кН. Расчетная тормозная сила основных типов грузовых вагонов с композиционными тормозными колодками при полном торможении определяется в зависимости от применяемого грузового режима и скорости движения: - порожний режим В„ = 25 (V + 150) / (2V + 150), кН; - средний режим Вс = 51 (V + 150) / (2V + 150), кН; - груженый режим Вг = 68 (V + 150) / (2V + 150), кН. При одинаковом времени наполнения тормозных цилиндров по соотношению тормозных сил получаем, что в среднем величина продольно-динамических усилий будет различаться примерно в два раза, а по максимуму - в 2,6 раза. Для анализа примем расчетные значения тормозной силы: для среднего режима - 51 кН; для порожнего режима - 25 кН; время наполнения тормозного цилиндра для среднего вагона в поезде - 34 с. Темп нарастания тормозной силы вагона составит для порожнего режима при ПСТ - 7 МПа/с, при ЭТ - 9 МПа/с; для среднего режима при ПСТ - 15 МПа/с, при ЭТ -19 МПа/с. На рисунке 2.4 представлена зависимость продольно-динамических реакций в однородном поезде при полном служебном (ПСТ) и экстренном (ЭТ) торможениях. Рассмотрены варианты торможения порожнего и груженого поездов в растянутом состоянии при бесступенчатой диаграмме наполнения тормозного цилиндра; для этих условий коэффициенте =1,5. Наиболее неблагоприятные условия создаются при торможении груженого поезда в растянутом состоянии, при этом экстренное торможение является более опасным. Максимально допустимую по условиям пневматического торможения длину груженого поезда можно рассчитать по допустимому расчетному значению величины [R/J.
Разработка технических требований к электропневматическим тормозам
Тормоза с пневматическим управлением вследствие постепенного срабатывания по длине поезда создают опасность проявления больших продольно-динамических реакций, величина которых даже для однородного поезда пропорциональна квадрату числа вагонов. Электрическое управление пневматическими тормозами обеспечивает практически одновременное их действие в поезде. При этом полностью устраняются продольно-динамические реакции, которые наблюдаются при пневматическом управлении, вызванные последовательным срабатыванием автотормозов по длине поезда. Возникающие продольные усилия обусловлены только различием удельных тормозных сил между единицами подвижного состава при движении после установившегося торможения. Электропневматический тормоз проходил испытания в 1888 г. наряду с первыми скородеиствующими воздушными тормозами и для электрического управления тормозами содержал сдвоенный электромагнитный вентиль. В 60-х годах ХХ-го века был разработан и проходил эксплуатационные испытания электропневматический тормоз для грузовых поездов, при котором обеспечивалось существенное сокращение тормозных путей и снижение продольных сил при торможениях в поездах массой до 10 тысяч тонн и длиной до 1600 м. Работоспособность и эффективность этого тормоза была подтверждена международными испытаниями в 1969 году на Забайкальской железной дороге [62]. Электрическое управление тормозами само по себе является совершенным методом регулирования тормозной силы, но наибольшая эффективность реализуется только в грузовых поездах достаточно большой длины. Наличие электрических цепей в тормозной системе открывает дополнительные возможности для контроля ее состояния и управления скоростью движения. В состав электропневматического -тормоза должны входить следующие устройства и приборы: а) Электропневматическая приставка к воздухораспределителю №483М. Предназначена для управления воздухораспределителем в электропневмати ческом режиме. б) Контроллер крана машиниста.
Предназначен для управления элек тропневматическими тормозами и блокирования запорного переключателя при управлении пневматическими тормозами в) Вспомогательный электропневматический тормоз как средство быст рого прямого воздействия на тормозную эффективность локомотива. В состав вспомогательного электропневматического тормоза должна входить элек тропневматическая приставка к крану №254. 3.3. Технические требования к дистанционному контролю состояния тормозов в поезде Контроль состояния тормозов в поезде производится в стационарных условиях и в процессе движения. В стационарных условиях проводится полное опробование тормозов поезда с проверкой действия тормоза каждого вагона на торможение и отпуск, которое выполняют осмотрщики с отметкой в справке о тормозах ВУ-45. При движении поезда контроль состояния тормозов производится в случае их самопроизвольного срабатывания, вызванного неисправностью прибора или нарушением герметичности тормозной сети, с индикацией срабатывания автотормозов в поезде лампочкой ТМ в кабине управления локомотивом. Однако при движении поезда возможен неотпуск тормоза отдельных вагонов или «тихое» (без дополнительной разрядки магистрали) срабатывание воздухораспределителя на торможение, что может привести к повреждению колесных пар, или самопроизвольный отпуск отдельных вагонов в процессе торможения поезда. Локомотивная бригада должна иметь представление о состоянии тормозов в поезде при движении и в процессе опробования тормозов с целью контроля результатов технического обслуживания в парке отправления и предотвращения последствий несанкционированного торможения. Проверка состояния тормозов в поезде возможна при наличии цепи управления электропневматическими тормозами. В моторвагонных поездах применяется схема упрощенного контроля, с помощью которой определяется только отпуск всех тормозов по давлению в тормозных цилиндрах, а сигнал срабатывания тормозов только по давлению в тормозном цилиндре хотя бы одного вагона. Для информирования локомотивной бригады необходимо разработать схему полного контроля состояния пневматических и электропневматических тормозов поезда. 3.4. Анализ работы блокировки тормозов локомотива При смене кабины управления для обеспечения правильного отключения и включения пневматических сетей тормоза двухкабинного локомотива применяется устройство блокировки тормозов № 367М [120], которое содержит эксцентриковый переключатель трех клапанов, комбинированный кран и сигнализатор расхода воздуха. Конструктивные недостатки применяемого устройства блокировки состоят в достаточной сложности, громоздкости, неудобстве монтажа на локомотиве, заужении питательных отверстий и нестабильной работе сигнализатора. Применение известного устройства блокировки не отвечает требованиям безопасности движения. При смене кабины управления локомотива в соответствии с требованиями Инструкции [113] необходимо в оставляемой кабине произвести экстренное торможение краном машиниста с разрядкой тормозной магистрали до нуля.
Ручку крана вспомогательного тормоза перевести в последнее тормозное положение. Когда в тормозных цилиндрах установится полное давление, перевести ключ блокировочного устройства в верхнее положение и вынуть его. Убедиться в отсутствии недопустимого снижения давления в тормозных цилиндрах. Перекрытие клапанов в оставляемой кабине с помощью применяемого блокировочного устройства отключает автоматический и вспомогательный тормоз от питания; при недостаточной герметичности происходит истощение тормозов и, как правило, несанкционированное движение локомотива. Поэтому помощник машиниста в процессе перехода должен находиться в оставляемой кабине и по манометрам контролировать включение тормоза в рабочей кабине. Обеспечение безопасности может быть достигнуто применением блокировки с дистанционным управлением краном вспомогательного тормоза с помощью операций, выполняемых в оставляемой кабине, что приведет к неистощимости действия тормоза при смене кабины управления. Надежность разрабатываемых тормозных средств определяется надежностью основных составляющих элементов - пневматического автоматического тормоза и электропневматического тормоза. Разрабатываемый комплекс должен представлять собой систему с резервированием: в условиях нормального функционирования тормозной системы поезда регулирование скорости производится с помощью ЭПТ; в случае отказа ЭПТ происходит автоматическое торможение. Торможение с помощью ЭПТ при его исправности происходит без выпуска воздуха из тормозной магистрали, но в случае нарушения цепи ЭПТ происходит автоматический переход на пневматическое управление тормозами. Применение устройств контроля тормозной сети и средств автоматизации технического обслуживания тормозного оборудования позволит повысить надежность разрабатываемого автоматического тормоза за счет своевременного выявления отклонения параметров поезда как тормозной системы при полном опробовании тормозов, при проверке действия тормозов в пути следования и при движении по перегону. Показатель надежности каждого элемента разрабатываемого комплекса тормозных средств должен соответствовать ГОСТ 13216-74; вероятность безотказной работы не менее 0,9; средний срок службы пневматических узлов тормоза не менее 20 лет; средний срок службы узлов ЭПТ не менее 15 лет.
Разработка электропневматического тормоза грузового поезда
Разработанная схема представлена на рисунке 4.15. Схема предусматривает локомотивное оборудование, содержащее приборы управления и контроля, а также приборы торможения, и вагонное оборудование, содержащее приборы торможения на каждом вагоне [130, 131, 132]. Локомотивное оборудование содержит блок управления электропневматического тормоза БП, содержащий два управляющих реле — тормозное реле ТР и сильноточное реле К, кран машиниста КМ с контроллером, имеющим шесть позиций управления пневматическим тормозом и три позиции управления электропневматическим тормозом ЭПТ, ограничитель давления в ТЦ в виде регулируемого пневмоэлектрического реле ТЦ 4,0, электровоздухораспределитель ЭВР в составе воздухораспределителя №483М с электропневматической приставкой, кнопку управления КУ1 торможением вспомогательного тормоза в цепи управления ЭПТ крана машиниста и кнопку управления КУ2 отпуском вспомогательного тормоза в цепи управления ЭВР; контроль состояния тормозов поезда производится с помощью сигнальных индикаторов отпуска «ОК» от пневматического реле тормозного цилиндра ТЦ 0,4, торможения и перекрыши «Т/П», а также концевого блока БК; напряжение в цепи ЭПТ и полярность тока определяется с помощью вольтметра V, а ток в цепи ЭВР локомотива - с помощью амперметра А. Питание статического преобразователя БП и цепи управления КМ производится от аккумуляторной батареи БА локомотива. Тормозное оборудование вагона содержит электровоздухораспределители ЭВР в составе воздухораспределителя с электропневматической приставкой, содержащей два электропневматических реле - торможения Т и перекрыши П, а на хвостовом вагоне к тормозной магистрали ТМ и цепи управления ЭПТ подключен концевой блок комплекта УК ЭПТ.
Представленная схема электропневматического тормоза скоростного грузового поезда обладает следующими особенностями: наличие вспомогательного электропневматического тормоза с автономным питанием ЭВР локомотива непосредственно от аккумуляторной батареи БА и импульсным торможением кнопкой КУ1; наличие индикатора отпуска «О» по состоянию цепи управления ЭПТ; индикация состояния перекрыши П и торможения Т по наличию тока соответствующей полярности в цепи управления ЭПТ, а не по цепи контроллера КМ; применение ограничителя давления в тормозном цилиндре локомотива регулируемым пневмоэлектрическим реле ТЦ 4,0; наличие концевого блока БК ЭПТ для контроля целостности пневматической сети поезда по давлению сжатого воздуха в ТЦ хвостового вагона, а также исправности цепи управления ЭПТ, с передачей показаний в кабину локомотива; состояние тормозов поезда с помощью индикатора «Т/П» по формуле: все тормоза сработали, все тормоза отпустили. В пассажирских поездах двухпроводный электровоздухораспределитель электропневматического тормоза (ЭПТ) пассажирских поездов с локомотивной тягой [43], содержащий электропневматические реле перекрыши и торможения, рабочую камеру и пневматический повторитель. По отношению к локомотиву известному двухпроводному электровоздухораспределителю присущи следующие недостатки. Для взаимодействия ЭПТ с автоматическим тормозом в общей схеме тормозного оборудования локомотива должен устанавливаться переключательный клапан, работающий по схеме "или", рабочая камера и пневматический повторитель. Перечисленные недостатки известной схемы электропиевматического тормоза существенно усложняют схему тормозного оборудования локомотива, что повышает вероятность его отказа. Целью усовершенствования является повышение уровня безопасности движения за счет применения электровоздухораспределителя, свободного от указанных недостатков, в схеме которого используется имеющееся тормозное оборудование локомотива [134]. Поставленная цель достигается тем, что в схеме электровоздухораспределителя в качестве рабочей камеры и повторителя используется кран вспомогательного тормоза (КВТ) локомотива, а вход в надпоршневую камеру КВТ соединён пневматической линией с электропневматическими реле торможения и перекрыши. На рисунке 4.16 представлена схема предлагаемого электровоздухораспределителя ЭПТ локомотива, в составе которой электропневматическая приставка 1 и кран вспомогательного тормоза 2; электропневматическая приставка содержит электропневматическое реле перекрыши 3 с нормально замкнутыми пневматическими контактами, электропневматическое реле торможения 4 с переключающими пневматическими контактами, регулятор режима торможения 5 в виде клапана максимального давления, соединённого с реле торможения через дроссель 6 и зашунтированного обратным клапаном 7; кран вспомогательного тормоза 2 содержит регулируемый повторитель 8 и рабочую камеру 9; выход КВТ пневматической линией 10 соединён с тормозными цилиндрами, а вход - с питательной магистралью 11. На рисунке 4.17 представлен внешний вид электровоздухораспределителя локомотива [134]. Состояние отпуска.
В этом положении, как представлено на рисунке 4.16а, цепь питания ЭПТ обесточена, и управляющая полость повторителя через регулятор режима торможения 5, дроссель 6, электропневматическое реле перекрыши 3 и электропневматическое реле торможения 4 соединена с атмосферой, поэтому пневматическая линия 10 тормозных цилиндров через регулируемый повторитель 8 также соединена с атмосферой. Состояние торможения, В этом положении, как представлено на рисунке 4.166, подают напряжение на электропневматическое реле торможения 4 переключающего типа, которое перебрасывает свои контакты, соединяя питательную магистраль 11 с управляющей полостью повторителя, который заполняет пневматическую линию 10 тормозных цилиндров сжатым воздухом, Состояние перекрыши. После наполнения тормозных цилиндров до необходимого давления обесточивают электропневматическое реле торможения 4 и подают напряжение на электропневматическое реле перекрыши 3, как представлено на рисунке 4.1 бв. При этом прерывается сообщение управляющей камеры регулируемого повторителя 8 с атмосферой, и в пневматической линии 10 тормозных цилиндров поддерживается давление сжатого воздуха, соответствующее установившемуся давлению в рабочей камере 9. Ступенчатое торможение. Увеличение давления в тормозных цилиндрах можно выполнять задаваемой выдержкой электропневматического реле торможения 4 под напряжением (состояние торможения), а затем переходом в состояние перекрыши. Ступенчатый отпуск. Уменьшение давления в тормозных цилиндрах можно выполнять задаваемой выдержкой электропневматического реле перекрыши 3 и электропневматического реле торможения 4 в обесточенном состоянии, а затем переходом в состояние перекрыши. Таким образом, предлагаемое применение в схеме электровоздухораспределителя крана вспомогательного тормоза позволяет упростить оборудование электропневматического тормоза и повысить безопасность движения. 4.3.3 Схема электропневматического тормоза вагона грузового поезда Пневматическая схема вагона содержит тормозную магистраль ТМ, к которой присоединен воздухораспределитель ВР с запасным резервуаром ЗР и тормозным цилиндром ТЦ; на пневматическом канале между выходом ВР и входом ТЦ установлен автоматический регулятор грузового режима торможения Арж. Особенностью разработанной тормозной схемы вагона является установка специальной электропневматической приставки в пневматической системе тормоза.
