CC BY
246
УДК 629.45.077-592.117.008.8
В. И. ПРИХОДЬКО, Г. С. ИГНАТОВ, Я. М. СТЕРИНЗАТ (ОАО «Крюковский вагоностроительный завод»), В. Н. МАКАРЕНКО (НПП «Хартрон-Экспресс ЛТД»)
СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ДИСКОВОГО ТОРМОЗА ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА
Запропонована система контролю стану дискового гальма пасажирського вагона, яка вирiшуe задачу достовiрного визначення його стану й забезпечуе передачу необхщно! шформацп про це обслуговую-чому персоналу.
Предложена система контроля состояния дискового тормоза пассажирского вагона, которая решает задачу достоверного определения его состояния и обеспечивает передачу необходимой информации об этом обслуживающему персоналу.
The monitoring system of a condition of a disk brake of the carriage which solves a task of authentic definition of its condition is offered and provides transfer of the necessary information on it to the attendants.
Содержание и эксплуатация тормозов вагонов, в том числе и пассажирских, на железных дорогах Украины регламентируются инструкцией [1]. В соответствии с ней перед отправлением поезда с промежуточной станции или после вынужденных остановок проводники пассажирских вагонов должны проверять отпуск тормоза. При заторможенном вагоне они обязаны подать сигнал машинисту локомотива, запрещающий отправление поезда, или отпустить тормоз поводком выпускного клапана, расположенным внутри вагона.
При эксплуатации вагонов с колодочными тормозами проверка осуществляется осмотром по наличию отхода тормозных колодок от поверхности катания колес. Для этого проводнику необходимо выходить из вагона, что не всегда возможно (высокая платформа, остановка поезда на высокой насыпи, мостовом переходе, в тоннеле и т. д.). Кроме того, выход проводника в ряде случаев небезопасен, особенно при кратковременных остановках.
В пассажирских вагонах, оборудованных дисковыми тормозами, проверка осмотром практически неосуществима, так как зазоры между тормозными накладками и дисками визуально не могут быть определены (зазор 1,5 ± 0,5 мм). Кроме того, узлы трения закрыты для осмотра элементами тележки.
В связи с этим возникла необходимость оборудования дисковых тормозов сигнализаторами, по которым обслуживающий персонал получал бы информацию о состоянии тормоза.
Один из лидеров в разработке и производстве тормозных систем для железнодорожного транспорта немецкая фирма «KNORR BREMSE» для дисковых тормозов, применяемых на пассажирских вагонах, использует специальные сигнализаторы с табло, которые устанавливаются на боковых обвязках рамы с обеих сторон вагона [2].
Табло имеют два небольших экрана, в которых перемещаются и фиксируются три шторки -пластинчатые индикаторы, несущие информацию о состоянии тормоза. Шторки связаны с тремя независимыми пневмоцилиндрами, подсоединенными к трубопроводам тормоза.
Сигнализатор (рис. 1) представляет собой корпус 1, внутри которого расположены три пневматических цилиндра со штоками, связанными с пластинчатыми индикаторами 2 и 7.
На передней части корпуса выполнены два экрана 1.1, закрытые прозрачными акриловыми стеклами. В нижней части корпуса имеются три отверстия C и R для подсоединения к тормозной пневмосистеме. Отверстие R подключается к полости воздушного питательного резервуара, а два отверстия С -к полостям тормозных цилиндров.
Отверстия соединены с полостями соответствующих пневмоцилиндров. Поршни 5 и 6 этих цилиндров имеют возможность перемещаться вверх под действием поступающего сжатого воздуха и оборудованы возвратными пружинами 3 и 8 для возврата в исходное положение. Поршни имеют уплотнения 4 -кольца KNORR-K.
К концам штоков прикреплены индикаторные пластины 2 (две штуки) и 7. Конструктивно пластина 7 выполнена таким образом, что она, в зависимости от положения поршня 6, имеет возможность закрывать (перекрывать) или открывать индикаторные пластины 2 в обоих индикаторных окнах 1.1 одновременно, а пластины 2, в зависимости от положения каждого поршня 5, могут изменять индикаторные знаки только в одном окне 1.1, соответственно, если окна не перекрыты пластиной 7.
На пластине 7 против двух окон 1.1 нанесен один знак - черное перекрестие на белом фоне.
Пластины 2 имеют два индикаторных рисунка:
• зеленый фон - высвечивается в индикаторном окне 1.1 при отсутствии давления в тормозном цилиндре;
• красный фон с черной точкой - при наличии давления в тормозном цилиндре.
Работа индикаторов осуществляется следующим образом:
1. Если выпущен воздух (отсутствует) в питательном резервуаре Я, то индикаторная пластина 7 перекрывает пластины 2 в обоих окнах. При этом в окнах 1.1 должно быть изображено черное перекрестие на белом фоне.
Рис. 1. Схема сигнализатора Л2-14
2. При зарядке питательного резервуара в Я подается воздух, в полостях С (цилиндрах) сжатый воздух отсутствует. В этом случае индикаторная пластина 7 открывает индикаторные пластины 2 и изображение в окнах 1.1 -зеленый фон.
3. При торможении рабочим тормозом воздух имеется в запасном резервуаре Я и тормозных цилиндрах С. В этом случае индикаторная пластина 7 открывает индикаторные пластины 2, которые поднимаются вместе со штоками, и изображение в окнах 1.1 - черная точка на красном фоне.
Таким образом, используя символьную кодировку, обслуживающий персонал определяет состояние дискового тормоза пассажирского вагона.
Данными сигнализаторами удобно пользоваться осмотрщикам поездов при опробовании тормозов во время обхода, но для проводников выход из вагона не всегда возможен по условиям безопасности. В связи с этим возникла необходимость иметь сигнализацию о заторможенном или отпущенном состоянии тормоза в служебном отделении и рабочем тамбуре вагона.
Современные пассажирские вагоны мод. 61-779 и 61-788 имеют в своем составе микропроцессорный комплекс системы управления, контроля и диагностики (САУКД) с дисплейным индикатором, установленным на панели распределительного шкафа в служебном купе. Наличие данного комплекса обусловило возможность создания электронной системы контроля состояния дискового тормоза пассажирского вагона.
Принцип работы данной системы основан на регистрации наличия или отсутствия
давления сжатого воздуха в тормозных цилиндрах.
Этот метод позволяет с большой достоверностью определять состояние тормоза, так как сжатый воздух является рабочим телом.
Электропневматические датчики 1 (рис. 2), регистрирующие избыточное давление воздуха, устанавливаются на трубопроводах, непосредственно связанных с рабочими полостями тормозных цилиндров 2, которые приводят в действие клещевые механизмы дискового тормоза.
Рис. 2. Функциональная схема системы контроля (условно изображена одна колесная пара)
Для исключения появления юза при торможении дисковые тормоза, как правило, оборудуются противоюзными системами с поосным растормаживанием, для чего тормозные цилиндры клещевых механизмов одной колесной пары работают параллельно. Поэтому в системе задействовано четыре датчика - по одному на каждую колесную пару.
Электрические сигналы, регистрируемые датчиками 1, посредством кабельной разводки подаются на электронное устройство - микропроцессорный блок обработки (МБО) 3, входящий в комплект САУКД 4 вагона, для дальнейшей обработки.
На основании обработанной информации МБО 3 формирует соответствующие команды о состоянии тормоза для передачи их на индикаторный дисплей 5 САУКД и на индикаторные табло 6 и 7, установленные в рабочем тамбуре вагона 8.
В качестве датчиков используются пневмо-электрические преобразователи давления типа РС-28 [3], наиболее подходящие для реализации поставленной задачи.
Измерительным элементом датчика является пьезорезистивная кремниевая монолитная структура, встроенная в приемник давления, который отделен от измеряемой среды разделительной мембраной и заполнен специальной манометрической жидкостью. Особое внимание обращено на электронную схему, которая залита силиконовым компаундом и помещена в корпус датчика со
степенью защиты от 1Р65 до 1Р67 в зависимости от примененного электрического соединения.
Описанные датчики требуют питания от источника постоянного тока напряжением 12... 36 В по двухпроводной цепи. Выходной сигнал - линейно изменяемый ток в диапазоне 4.20 мА, снимаемый с нагрузочного резистора, при измерении избыточного давления воздуха в пределах от 0 до 0,6 МПа, с погрешностью ±0,16 %.
Использование подобных датчиков позволит получать высокую стабильность измеряемых параметров избыточного давления как по времени, так и при изменении температуры окружающей среды, обеспечивая высокую надежность всей системы.
Задача МБО - с установленной скважностью производить измерение параметров датчиков избыточного давления и на их основании по заданному алгоритму определять состояние тормоза вагона:
- при регистрации всеми датчиками, без исключения, избыточного давления выше 0,04.0,045 МПа - формировать команду «ЗАТОРМОЖЕНО»;
- при регистрации всеми датчиками, без исключения, избыточного давления, близкого к нулю, - формировать команду «ОТПУЩЕНО»;
- при определении МБО одного или нескольких неисправных датчиков - команды «ЗАТОРМОЖЕНО» и «ОТПУЩЕНО» не формировать.
Кроме решения задачи по определению состояния тормоза вагона, МБО должен выполнять внутреннюю диагностику системы и обеспечивать передачу на дисплей САУКД вагона следующую информацию:
- текущее давление в трубопроводе каждой пары тормозных цилиндров на одной вагонной оси;
- сигнализировать о выходе из строя или обрыве в цепях любого датчика с определением его номера (позиции);
- сигнализировать о наличии утечки на корпус или замыкании на корпус (два режима) проводов датчика с определением его номера (позиции);
- сигнализировать о неисправности самого микропроцессорного комплекса.
В соответствии с необходимым приоритетом информация о состоянии тормоза -«ЗАТОРМОЖЕНО» или «ОТПУЩЕНО», о выходе из строя или обрыве в цепях любого датчика с определением его номера (позиции), о наличии утечки на корпус или замыкания на корпус (два режима) проводов датчика с определением его номера (позиции) и о неисправности самого микропроцессорного комплекса индицируется в основном кадре дисплея.
Текущее давление в трубопроводе каждой пары тормозных цилиндров на одной вагонной оси индицируется в отдельном дополнительном кадре.
Кроме этого, информация о состоянии тормоза - «ЗАТОРМОЖЕНО» или «ОТПУЩЕНО» передается на световые индикаторы, установленные в рабочем тамбуре в зоне входных боковых дверей, удобной для осмотра проводником.
На пульте САУКД предусмотрена кнопка проверки работоспособности (свечения) световых индикаторов.
Наличие информации о состоянии тормоза на экране дисплея в служебном купе и в рабочем тамбуре позволит проводнику контролировать работу тормоза вагона и своевременно принимать необходимые решения при нештатных ситуациях.
Предложенное решение системы контроля состояния тормоза пассажирского вагона, благодаря возможности введения конструктивных дополнений, позволяет реализовать дополнительные функции, такие как: передача данных о состоянии тормоза через поездную автоматизированную информационно-диагностическую систему «ПАИДС» на компьютер начальника поезда и по системам связи в пункты оборота составов, введение дополнительной тревожной звуковой сигнализации при трогании вагона с места с неотпущенными тормозами и т. д.
Посредством данного сигнализатора обслуживающий персонал получает смысловую информацию о состоянии дискового тормоза.
Вышеописанная система разработана для использования на пассажирских вагонах мод. 61-779 и 61-788, оборудованных дисковыми тормозами с сигнализаторами AZ-14.
Таким образом, предложенная и разработанная система контроля состояния дискового тормоза пассажирского вагона решает задачу достоверного определения его состояния и передачу необходимой информации об этом персоналу, обслуживающему вагоны. Использованные при этом комплектующие, принципиальные и конструкторские решения обеспечивают необходимую надежность устройства, столь важную для безопасности движения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. 1нструкцш по експлуатаци гальм рухомого складу на зал1зницях Украши: № ЦТ-ЦВ-ЦЛ-0015. - К.: Министерство транспорта Украины, 1997. - С. 125.
2. Basics of Brake Technology.KNORR-BREMSE. Systeme fur Schienenfahrzeuge GmbH: TA 28143/71 EN Rev 00.10.2002-1st edition. - P.233.
3. Пневмоэлектрический преобразователь давления РС-28/0 - 0,6МПа /4 - 20 мА / РД /М - ОАО «APLISENS». - 2004. - С. 2. - ЗАО «ЦАНТ», г. Сумы.
Поступила в редколлегию 04.03.2005.
УДК 629.45:656.252.2
Г. С. ИГНАТОВ (ОАО «Крюковский вагоностроительный завод»)
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ СВЕТОДИОДНЫХ ХВОСТОВЫХ ФОНАРЕЙ ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ
У робот! наведено опис та результати випробувань конструкцп свилодюдних хвостових лiхтарiв паса-жирських вагошв. Орипнальнють та надiйнiсть функционально! схеми хвостових лiхтарiв сприяе шдвищен-ню безпеки руху.
В работе приведено описание и результаты испытаний конструкции светодиодных хвостовых фонарей пассажирских вагонов. Оригинальность и надежность функциональной схемы хвостовых фонарей способствует повышению безопасности движения.
In work the description and results of tests of a design of light-emitting diode rear lights of carriages is resulted. Originality and reliability of a function chart of rear lights promotes a safety increase of movement.
Важной составляющей безопасной эксплуатации пассажирских железнодорожных составов является надежная работа хвостовых фонарей пассажирских вагонов.
Каждый пассажирский вагон, эксплуатирующийся в странах СНГ и Балтии, должен быть оборудован тремя фонарями красного цвета, установленными на обеих торцевых стенах, два в верхней части и один в нижней, с правой стороны, образуя обратную букву «Г» [1].
В качестве источника света в этих фонарях применяются лампы накаливания, выполненные в транспортном исполнении. Конструктивно фонари выполняются прямоугольной формы, с возможностью замены лампы с внутренней стороны вагона, как правило, имеют параболический отражатель света, светофильтр и линзу Френеля для формирования светового потока.
В европейских вагонах, согласно правилам и1С, используются два хвостовых фонаря, расположенные в средней части торцевой стены. Они выполняются круглой формы, имеют отражатель, двойное остекление (одно стекло -светофильтр) и доступ изнутри вагона для замены перегоревшей лампы.
Оболочки всех фонарей с наружной стороны надежно защищены от попадания воды и пыли, внутри имеют окна-жалюзи для воздушного охлаждения ламп.
Главным конструктивным недостатком всех типов хвостовых фонарей, влияющим на безопасность пассажирских перевозок, является применение ламп накаливания, имеющих малый ресурс (1500...2000 ч) работы.
Для пассажирских вагонов мод. 61-779 и 61-788, спроектированных на АО «Крюковский вагоностроительный завод», были разработаны и установлены новые хвостовые фонари, в которых в качестве источника света используются
светодиодная матрица, составленная из светодио-дов, соединенных параллельно-последовательно.
Полупроводниковая промышленность сегодня освоила выпуск целого ряда приборов, испускающих свет высокой интенсивности и необходимого спектра. Срок службы их очень высок - 150000 ч и более. Приборы твердотельные и не содержат ненадежных частей, типа спиралей ламп накаливания и т. п.
В разработанной конструкции фонарей были применены приборы фирмы «Hewlett Packard» [2], HLMP-DG серии, наиболее удовлетворяющие указанным требованиям.
Параметры светодиодов HLMP-DG 24:
- исполнение светодиода: алюминий-индий-галлий-фосфор (AlInGaP)-технология;
- цвет излучения - красный, - 626 нм;
- значение пространственного угла излучения - 23 градуса;
- сила света при I = 20 мА составляет 1,3 кд (типовая);
- наружный диаметр корпуса - 5 мм;
- высота корпуса - 8,7 мм.
На рис. 1-3 изображены характеристики светодиодов HLMP-DG 24.
Спектральная характеристика светодиода HLMP-DG 24
/ 1 К расный свет
О--— -- —
550 600 650 700
Рис. 1. Длина волны излучения, нм
