Способ совместного применения пневматического и динамического тормозов тягового средства

 

Использование: применяется на рельсовом транспорте и может быть использовано на тяговом подвижном составе, оборудованном системами пневматического и динамического (например, реостатного, рекуперативного и т.п.) тормозов. Сущность изобретения: динамический тормоз может быть включен при любых величинах давлений как в тормозной магистрали, так и в тормозных цилиндрах тягового средства. При этом, если давление воздуха в тормозных цилиндрах тягового средства не превышает величину уставки связанного с ними пневматического выключателя управления, возможно увеличение тормозной силы динамического тормоза вплоть до максимальной. Если же давление воздуха в тормозных цилиндрах тягового средства выше уставки пневматического выключателя управления, увеличение тормозной силы динамического тормоза невозможно.

Изобретение касается рельсового транспорта и может быть использовано на тяговом подвижном составе, оборудованном системами пневматического и динамического (например, реостатного, рекуперативного и т.п.) тормозов.

Известен способ совместного применения пневматического и динамического тормозов, при котором опасность возникновения чрезмерного тормозного усилия и заклинивания колесных пар тягового средства исключается раздельностью действия этих видов тормозов. В режиме динамического торможения возбуждается катушка электроблокировочного клапана, который перекрывает воздухопровод к тормозным цилиндрам тягового средства, одновременно сообщая их с атмосферой. При этом исключается возможность действия пневматического тормоза тягового средства, но сохраняется возможность подтормаживания состава поезда за счет служебных разрядок тормозной магистрали с помощью крана машиниста. Однако, если давление в тормозной магистрали станет ниже 0,29-0,27 МПа (разрыв поезда или экстренное торможение), то действие динамического тормоза становится невозможным; срабатывает пневматический выключатель управления, подключенный к тормозной магистрали, и разрывает электрическую схему цепей управления динамическим тормозом, а электроблокировочный клапан восстанавливает работу пневматического тормоза тягового средства. Но в условиях низкой эффективности автоматического пневматического тормоза (например, из-за перекрытия концевых кранов тормозной магистрали в составе поезда, при утечках сжатого воздуха по тормозным цилиндрам вагонов в условиях низких окружающих температур и т.п.) создается угроза безопасности движения, которая, в принципе, могла бы быть предотвращена продолжающимся действием динамического тормоза, либо своевременным его включением. Кроме того, отказ электроблокировочного клапана может привести к невозможности торможения тягового средства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ совместного применения динамического и пневматического (прямодействующего) тормоза тягового средства, при котором опасность возникновения заклинивания колесных пар тягового средства из-за чрезмерного тормозного усилия исключается возможностью совместного действия указанных видов тормозов только при ограниченной величине тормозной силы прямодействующего тормоза. В то же время, совместное действие невозможно исключается возможность действия динамического тормоза при превышении определенной величины тормозной силы прямодействующего тормоза; либо экстренных разрядках тормозной магистрали. Например, в режиме динамического торможения возможно подтормаживание тягового средства краном вспомогательного тормоза до получения давления в тормозных цилиндрах 0,13-0,15 МПа. Однако, если давление в тормозных цилиндрах тягового средства станет выше указанного, то пневматический выключатель управления, подключенный к воздухопроводу тормозных цилиндров, разрывает электрическую схему цепей управления динамическим тормозом и повторно привести его в действие можно только после снижения давления в тормозных цилиндрах ниже 0,05 МПа. Причем при экстренной разрядке тормозной магистрали действие динамического тормоза невозможно: происходит открытие электроблокировочного клапана (несмотря на сохраняющееся возбуждение его катушки) в результате снижения давления воздуха в его управляющей полости, связанной с тормозной магистралью.

Недостатком известного способа является огpаниченность взаимодействия рассматриваемых видов тормозов: совместное действие пневматического и динамического тормозов допускается при условии ограничения величины тормозной силы только одного из них: пневматического тормоза вспомогательного или автоматического, а отказ электроблокировочного клапана исключает возможность действия автоматического тормоза.

Целью изобретения является повышение эффективности совместного применения пневматического и динамического тормозов.

Для этого в известном способе совместного применения пневматического и динамического тормозов тягового средства, заключающемся в исключении опасности заклинивания колесных пар тягового средства из-за возникновения чрезмерного тормозного усилия за счет ограничения величины тормозной силы только пневматического тормоза, может ограничиваться величина тормозной силы как пневматического, так и динамического тормозов.

Сопоставительный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного возможностью ограничения величины тормозной силы не только пневматического, но и динамического тормоза.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнение предлагаемого изобретения с известными показывает, что, во-первых, если давление в тормозных цилиндрах тягового средства выше максимально допустимого при совместном действии пневматического и динамического тормозов, то суммарная тормозная сила тягового средства может определяться ограниченной тормозной силой динамического тормоза и максимальной тормозной силой пневматического тормоза. Во-вторых, если произойдет экстренная разрядка тормозной магистрали, то возможна реализация либо максимальной тормозной силы динамического тормоза с одновременным действием ограниченной величины тормозной силы пневматического тормоза; либо ограниченной тормозной силы динамического тормоза с одновременным действием максимальной величины тормозной силы пневматического тормоза.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "Существенные отличия".

Предлагаемый способ совместного применения пневматического и динамического тормозов тягового средства реализован следующим образом.

Динамический тормоз может быть включен при любых величинах давлений как в тормозной магистрали, так и в тормозных цилиндрах тягового средства. При этом возможно три случая совместного действия пневматического и динамического тормозов.

В первом случае, когда давление воздуха в тормозных цилиндрах тягового средства не превышает величину уставки (например, 0,13-0,15 МПа) связанного с ними пневматического выключателя управления, то возможно увеличение тормозной силы динамического тормоза вплоть до максимальной (например, набор высших позиций тормозного контроллера). В результате суммарная тормозная сила тягового средства будет определяться величиной, складывающейся из максимальной тормозной силы динамического тормоза и ограниченной тормозной силы пневматического тормоза.

Во втором случае, когда давление воздуха в тормозных цилиндрах тягового средства выше уставки пневматического выключателя управления, то увеличение тормозной силы динамического тормоза невозможно (например, прерывание электрической цепи набора высших позиций тормозного контроллера контактом пневматического выключателя управления). В результате суммарная тормозная сила тягового средства будет определяться величиной, складывающейся из максимальной тормозной силы пневматического тормоза и ограниченной тормозной силы динамического тормоза.

В третьем случае, являющемся вариантом дальнейшего развития второго случая, имеется возможность повышения тормозной силы тягового средства за счет достижения максимальной величины тормозной силы динамического тормоза, которая может быть получена только путем снижения величины давления воздуха в тормозных цилиндрах (например, с помощью крана вспомогательного тормоза) до величины давления нормированного отключения контакта пневматического выключателя управления (например, 0,05 МПа).

Причем во всех трех рассмотренных случаях величина давления воздуха в тормозной магистрали не влияет на возможность действия динамического тормоза.

Так, например, максимальная тормозная сила динамического (рекуперативного) тормоза электровоза серии ВЛ8 в диапазоне скоростей движения 40-60 км/ч составляет, соответственно, 35000-33300 кгс, а ограниченная, например, тремя позициями тормозного контроллера 9400-10800 кгс. Тормозная сила пневматического тормоза того же электровоза в указанном диапазоне скоростей составляет при максимальной величине давления (0,4 МПа) в тормозных цилиндрах 10080-8640 кгс, а при величине давления, не превышающей уставку пневматического выключателя управления (0,1 МПа), 2520-2160 кгс.

Тормозная сила пневматического тормоза тягового средства вычисляется по формуле B_т= Σ K_p·f_кр где ΣК_р=К_р ˙Z суммарная расчетная сила нажатия тормозных колодок тягового средства; К_р расчетная сила нажатия чугунной тормозной колодки на ось, тс (для электровоза серии ВЛ8 составляет 10,0 тс/ось при величине давления воздуха в тормозных цилиндрах 0,4 МПа и 2,5 тс/ось при 0,1 МПа); Z число тормозных осей тягового средства (для электровоза серии ВЛ8 составляет 8 f_кр= 0,27 ˙(V+100)/(5V+100) расчетный коэффициент трения чугунной тормозной колодки; V скорость движения, км/ч.

В результате реализации предлагаемого способа при любой величине разрядки тормозной магистрали тормозная сила электровоза серии ВЛ8 от совместного действия пневматического и динамического тормозов в рассматриваемом диапазоне скоростей достигает величин: в первом из рассмотренных выше случаев 37500-35400 кгс; во втором 19400 кгс; в третьем 35000-33300 кгс.

В то время как при существующем способе тормозная сила этого же электровоза при экстренной разрядке тормозной магистрали не может превысить величину 10080-8640 кгс.

В качестве пневматического выключателя управления, связанного с тормозными цилиндрами, может использоваться, например, пневматический выключатель управления типа ПВУ-5-03.

Использование предлагаемого способа совместного применения пневматического и динамического тормозов тягового средства по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущества: совместное действие пневматического и динамического тормозов обеспечивается в любой момент и позволяет реализовать максимально возможные тормозные силы тягового средства без опасности заклинивания его колесных пар; действие динамического тормоза вне зависимости от величины давления воздуха в тормозной магистрали позволяет в особых ситуациях (например, при перекрытии концевых кранов тормозной магистрали в составе поезда или низкой эффективности автоматического пневматического тормоза из-за утечек сжатого воздуха по тормозным цилиндрам вагонов и т.п.) обеспечить эффективное торможение поезда за счет возможности продолжения действия динамического тормоза (если он действовал), либо своевременного его включения; отпадает необходимость в использовании электроблокировочных клапанов, что, помимо снижения стоимости тормозной системы, обеспечивает повышение надежности пневматического тормоза тягового средства, так как отказ электроблокировочного клапана (например, заклинивание его поршня в закрытом положении) исключает возможность наполнения тормозных цилиндров сжатым воздухом;
отпадает необходимость в использовании пневматических выключателей управления, подключаемых к тормозной магистрали, что дополнительно снижает стоимость тормозной системы тягового средства.

Формула изобретения

СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО И ДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЗОВ ТЯГОВОГО СРЕДСТВА, заключающийся в том, что ограничивают величину тормозной силы одного из видов тормоза и исключают возможность возникновения чрезмерных тормозных усилий и заклинивание колесных пар, отличающийся тем, что ограничивают величину тормозной силы как пневматического, так и динамического тормозов.