Совершенствование тормозных средств грузовых поездов постоянного формирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Совершенствование тормозных средств грузовых поездов постоянного формирования

Специальность: 05.22.07 ? Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация

кандидата технических наук

Антропов Александр Николаевич

Екатеринбург - 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС) Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Научный руководитель доктор технических наук, с.н.с. Глушко Марат Иванович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Анисимов Петр Степанович

кандидат технических наук Салтыков Дмитрий Николаевич

Ведущее предприятие Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения»

Защита состоится «20» _марта_ 2009 г. в _14_ час. _00_ мин. на заседании диссертационного совета Д218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения (УрГУПС) по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283, факс (343) 245-31-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УрГУПС.

Автореферат разослан «12» февраля 2009 г.

Отзыв на диссертацию в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять по адресу Совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета, профессор В.Р. Асадченко

грузовой поезд транспортный тормозной

Общая характеристика работы

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.

Основное содержание работы

В первой главе выполнен обзор работ в области автотормозного оборудования подвижного состава, проведен анализ путей развития тормозной техники и совершенствования тормозных средств поезда. Проанализирована сложившаяся ситуация в области транзитных железнодорожных перевозок. Представлены особенности эксплуатации грузовых поездов осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам..

Развитие тормозных средств происходило под влиянием совместных усилий учёных, изобретателей и работников промышленности. Значительный вклад своими фундаментальными исследованиями внесли В. М. Казаринов, В. Г. Иноземцев, П. Т. Гребенюк, Д. Э. Карминский, П. С. Анисимов; особая роль принадлежит Б. Л. Карвацкому, создавшему Общую теорию автотормозов.

Существенный вклад в создание тормозных систем внесли отечественные учёные В. И. Крылов, В. Ф. Ясенцев, Е. В. Клыков, Л. А. Вуколов, А. В. Казаринов, Ю. В. Зыков, М. Д. Фокин, Е. И. Кузьмина, В. П. Терещенко, В. Н. Лобов, А. А. Шарунин, Г. Г. Никитин, М. Г. Погребинский, В. С. Серафимович, В. К. Успенский, В. М. Виноградов, Н. А. Албегов, П. А. Сугак, И. Г. Левин.

Дальнейшее развитие тормозных средств в направлении автоматизации процессов управления тормозами и контроля их состояния продолжают учёные Б. Д. Никифоров, В. В. Крылов, В. И. Головин, В. Р. Асадченко, М. И. Глушко, Л. В. Балон.

В содружестве с учёными внесли неоценимый вклад творческие работники машиностроительных предприятий И. К. Матросов, Ф. П. Казанцев, Г. М. Боровский, Л. В. Козюлин, В. Н. Смелов, Е. С. Сипягин.

Известный вклад внесли зарубежные специалисты по тормозам A. Nievergelt, H. I. Andrews, F. T. Barwell, R. G. Woolacott, F. W. Carter, R. D. Mindlin, H. Poritski, K. L. Johnson, P. J. Wickham.

Дальнейшее развитие железнодорожного транспорта требует разработки нового и совершенствование существующего тормозного оборудования подвижного состава.

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 железнодорожно-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.

Особенность поездов для международных транспортных коридоров - специализация маршрутов постоянного формирования, возможное отсутствие порожнего пробега, пониженный уровень продольнодинамических реакций при торможении, повышенная тормозная эффективность, надежный автоматизированный контроль состояния пневматической сети поезда и оборудования, специализированное техническое обслуживание. Важным составляющим поездного комплекса является бортовое тормозное оборудование локомотива, предназначенное для автоматизированного управления тормозами и контроля состояния тормозной системы поезда.

Поэтому необходимо уделять особое пристальное внимание правильному выбору пути развития тормозной техники для грузовых поездов, осуществляющих транзитные перевозки по международным транспортным коридорам.

Вторая глава посвящена исследованию тормозных процессов грузового поезда.

Исследована реализация тормозных сил и продольно-динамические реакции в поезде, возникающие при торможении. Отмечено, что 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.

ц_к n² l/щt_ц,

где А - числовой коэффициент (для сжатого поезда А = 0,4; для растянутого А = 1,5); ц_к - тормозная сила одного вагона; n - число вагонов в составе поезда; l - длина одного условного вагона; щ - скорость распространения тормозной волны; t_ц - время наполнения тормозного цилиндра.

Особенностью воздухораспределителей №483 М является диаграмма наполнения тормозного цилиндра на среднем режиме (рисунок 1). Для среднего режима диаграмма имеет переломный характер и является комбинированной: вначале наполнение происходит по диаграмме порожнего режима, а после понижения давления в магистрали на 0,8 кгс/см² наполнение продолжается по диаграмме груженого режима. В результате реализуется двухступенчатая диаграмма наполнения тормозного цилиндра с понижением коэффициента А до величины 0,75 и величина продольно-динамических реакций для растянутого поезда уменьшается вдвое. Первоначальный пониженный темп наполнения тормозных цилиндров приводит к сжатию состава и снижает величины реакций в поезде. Углубленный анализ проявления продольно-динамических усилий при торможении позволяет рекомендовать характерную диаграмму наполнения тормозного цилиндра для груженого вагона (рисунок 1): первоначальный скачок давления на определенную величину для приближения колодок к колесам и создания начального тормозного эффекта; последующее наполнение тормозного цилиндра темпом порожнего режима; после разрядки магистрали на глубину 0,08 МПа ускоренное наполнение тормозного цилиндра темпом груженого режима.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

При рекомендуемой диаграмме становится ненужным применение замедлителя на штоке главного поршня, который оказывает негативное влияние на тормозную эффективность.

Выполнен анализ применяемых методов тормозных расчетов.

Анализ показывает, что весь расчетный материал, размещенный в Правилах тяговых расчетов для поездной работы и в Тяговых расчетах, имеет некоторые недостатки.

На основе проведенного анализа разработана усовершенствованная методика тормозных расчетов, характеризующаяся следующими особенностями:

При выполнении тормозных расчетов вместо расчетных нажатий колодок следует применять тормозную силу (колесной пары, вагона, состава, поезда). А так как тормозная сила , где K - сила нажатия колодки, _к - коэффициент трения колодки, то необходимость в каких-либо расчетных значениях K_p, _кр полностью отпадает, определяется только действительная тормозная сила суммированием для всего поезда.

Общую формулу для определения тормозной силы, например, чугунной колодки, можно представить следующим образом:

;

где одна часть

К

связана с нажатием на колодку (функция нажатия), а вторая часть - со скоростью движения (функция скорости).

Действительная тормозная сила определяется произведением тормозной силы от нажатия тормозной колодки при неподвижном контакте на функцию скорости. Для одной колодки, например, чугунной

К;.

Для одного вагона: В=тК(К)(V)=В₀(V), где т - число тормозных колодок вагона, В₀ - тормозная сила одного вагона при неподвижном контакте. Для поезда действительная тормозная сила:

.

Все силовые воздействия тормоза на вагоне (нажатие на колодку, тормозная сила) должны определяться в зависимости от величины давления в тормозном цилиндре. Функция скорости определяет влияние движения на тормозную силу подвижного состава.

Приведение функции скорости к композиционным тормозным колодкам позволяет суммировать тормозную силу В_p для всего поезда и по-иному представить формулу для расчета пути действия тормозов на площадке (i=0)

,

где Q - масса состава, P - масса локомотива, V_Н - начальная скорость, V_К - конечная скорость, i - величина уклона, b_Т - удельная тормозная сила, V - средняя скорость в рассматриваемом интервале скоростей,

- расчетная функция скорости.

На основе полученной формулы для расчета пути действия тормозов составляется стандартная (универсальная) зависимость тормозного пути от скорости движения

;

а конечный результат будет определяться произведением удельной весовой нагрузки тормозов поезда

на величину стандартного тормозного пути .

Разработанный метод упрощает оценку тормозной эффективности поезда при заполнении справки формы ВУ-45.

С помощью предлагаемого метода сразу определяется тормозная сила при любой величине давления и выявляется причина заклинивания колесных пар.

При анализе последствий нарушения безопасности движения прямое суммирование тормозной силы вагонов поезда с помощью разработанной универсальной номограммы позволяет на месте происшествия выявить с достаточной точностью параметры движения подвижного состава в тормозном режиме и характер нарушения.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

С помощью разработанной универсальной номограммы (рисунок 2) легко определяется путь действия и путь подготовки автотормозов при известной удельной весовой нагрузке тормоза.

Третья глава В результате анализа существующих средств и способов контроля тормозной системы поезда разработаны технические требования к усовершенствованным и новым автоматизированным средствам контроля тормозной системы. Разработаны технические требования: к электропневматическим тормозам грузового поезда; к дистанционному контролю состояния тормозов в поезде; к усовершенствованной блокировке тормозов локомотива; прочие требования.

Для уточнения пневматических расчетов исследованы варианты распределения давления по длине магистрали в случаях: равномерно распределенных утечек, единичной утечки, сосредоточенных утечек.

Величина давления в сечении x для этого случая при известном давлении в конце магистрали P_L определяется из выражения

P_x = ,

где P_o - абсолютное давление в начале магистрали (зарядное давление);

L - общая длина магистрали.

Пусть неплотность перемещается по длине магистрали и площадь ее изменяется таким образом, чтобы распределение давления от начала магистрали до места расположения неплотности оставалась неизменным.

При сверхкритическом истечении расход воздуха через неплотность с эквивалентным диаметром d_x определяется выражением

q_x = µP_xF()d,

где µ - коэффициент расхода, зависящий от формы отверстия; F() - функция отношения между низким P и высоким P_x давлением. Расход воздуха при расположении течи в конце магистрали q_L = µP_LF(). При перемещении течи принятое условие выполняется, когда расход остается постоянным. Проверку тормозной сети проводят обычно при сверхкритическом истечении сжатого воздуха в атмосферу, когда F( = const, , или, выражая через площадь течи, f_x = f_L. Величина отношения давлений запишется в виде

.

Тогда f_x = f_L/К_x, где К_x = P_x / P_L - коэффициент давления.

а К_о = Р_о / Р_L.

Аналогичным образом можно рассмотреть случай распределения давления до места течи, если отверстие постоянной площадью перемещать по длине магистрали. При перемещении течи f вдоль магистрали транзитный расход m_x будет зависеть от давления в сечении x и при сверхкритическом истечении сжатого воздуха из магистрали в атмосферу m_x / m_L = P_x / P_L, поэтому . Отсюда коэффициент давления для произвольного сечения .

Распределение давления по длине магистрали при единичной утечке. Анализ графиков при К_о = 1,43 свидетельствует о том, что распределение давления по длине магистрали зависит от места расположения течи: при постоянстве расхода перемещение течи к источнику питания сопровождается повышением давления в месте расположения течи; смещение постоянной по величине течи к источнику питания также сопровождается уменьшением градиента, но увеличением расхода сжатого воздуха (рисунок 3). Если расход остается постоянным, то показатель неплотности должен уменьшаться при смещении течи к источнику питания.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Распределение давления по длине магистрали при сосредоточенных утечках. Расчеты, приведенные при расположении течи с одинаковым интервалом при коэффициенте давления К₂ = 1,0002, показали, что расход сжатого воздуха при увеличении длины состава в 1,5 раза возрастает на 37,6% (по нормам - на 50%); при увеличении длины состава вдвое - на 75,8% (по нормам - на 100%). Из полученных результаты расчетов можно видеть, что присоединение к составу группы вагонов, которая составляет половину его длины, увеличивает расход только на 37,6%, а перепад давления при этом возрастает более, чем в три раза. Питание рассматриваемого состава через тройник, расположенный в середине, требует увеличения расхода почти на 12% по сравнению с питанием того же состава с головной части (аналогичная картина при питании с головной и хвостовой частей).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что установленная норма расхода без учета распределения давления по длине магистрали занижают требования к состоянию тормозной сети по герметичности при увеличении длины состава.

Распределение давления по длине магистрали при разрыве. Результаты проведенных исследований позволяют определить изменение расхода при возникновении разрыва магистрали. Расчеты показали, что разрыв магистрали в хвостовой части сопровождается увеличением общего расхода сжатого воздуха. Коэффициент изменения расхода определяется состоянием тормозной сети и практически не зависит от зарядного давления; общий расход сжатого воздуха при разрыве возрастает в 1,44 раза для К₂ = 1,0002 и в 2,15 раза для К₂ = 1,00006.

В случае разрыва тормозной магистрали с количеством неплотностей N полагаем также площадь разрыва равной бf, находим показатель разрыва б и коэффициент давления К₁, а затем и расход.

Результаты расчетов по формулам для избыточного зарядного давления р_з = 0,53 МПа и показателя неплотности магистрали К₂ = 1,0002 приведены на рисунке 4. Массовый расход m_у соответствует утечке при нормальном состоянии неплотности заряженной тормозной сети, а m - полному расходу воздуха при разрыве магистрали поезда определенной длины в хвостовой части.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

На этом рисунке также приведены составляющие общего расхода при обрыве (кг/с): ; , где m_? - расход сжатого воздуха в месте разрыва; m- составляющая расхода от неплотностей при разрыве.

Четвертая глава посвящена разработке и совершенствованию тормозных средств безопасности движения.

Предложен рациональный способ регулирования тормозной рычажной передачи грузового вагона. Его внедрение позволяет перенести центр тяжести работ по механической части тормоза на плановые виды ремонта в тележечный цех, облегчить работу слесарей-автоматчиков в сборочных цехах, значительно сократить объем и повысить безопасность работ по техническому обслуживанию тормозов в эксплуатации. Правильная установка тормозной рычажной передачи при плановых видах ремонта позволит исключить ручную регулировку ее на вагонах с авторегулятором, а на вагонах без авторегулятора производить изменение хода штока только перестановкой валиков в головках тяг без регулировки тормоза тележки до полного износа колодок.

Проведенным анализом также установлена целесообразность введения серьги с четырьмя регулировочными отверстиями, что создаст постоянный шаг ступенчатой регулировки тормоза тележки 50 мм, при котором контрольный размер будет находиться в установленных пределах.

Предложен способ определения фактического объема главных резервуаров локомотива и производительности моторкомпрессорной установки локомотива. Проверка плотности тормозной сети грузового поезда производится по расходу сжатого воздуха из главных резервуаров (ГР) локомотива, идущего на пополнение утечек из пневматической сети; величина расхода сравнивается с заданным нормативом.

В качестве основного исходного показателя принимается нормативная величина расхода сжатого воздуха из тормозной сети одного вагона на утечки q_о = 20 л/мин, исходя из допустимого темпа понижения давления 0,02 МПа за минуту и среднего объема тормозной сети одного вагона 100 л.

Расход воздуха на утечки пропорционален числу вагонов N_c в составе, а с учетом расхода из пневматической сети одного локомотива (секции) 100 л/мин имеем равенство ?рV/ t_у = 20N_c+100, где ?р - перепад давления по главным резервуарам (?р = р_в - р_н); t_у - время понижения давления в ГР на величину перепада вследствие утечек при выключенном компрессоре.

Отсюда получаем объем главных резервуаров: V = (20N_c + 100) t_у / ?р, а затем и требуемую производительность компрессора: q_к = (20N_c + 100)(1 + а) для одного локомотива (секции), где принято отношение t_у / t_н = а.

Показатель плотности определяется по ниспадающей ветви циклограммы работы моторкомпрессорной установки локомотива (рисунок 5), где участок (1 - 2) - повышение давления в ГР при работе компрессора, а участок (2 - 3) - понижение давления в ГР вследствие утечек сжатого воздуха из пневматической сети при выключенном компрессоре. Циклограмма МК на всем протяжении характеризует изменение расхода сжатого воздуха по отношению к контрольной емкости ГР. Выполнение программных расчетных операций устройством контроля на восходящей ветви циклограммы позволяет определить избыточную и фактическую производительность компрессора.

Избыточная производительность N_k - это дополнительное количество вагонов к составу поезда, которое может обеспечить сжатым воздухом компрессор. Фактическая производительность определяется с учетом расхода сжатого воздуха на утечки в процессе работы компрессора. Принимая расход сжатого воздуха из одного условного вагона 20 л/мин, для устройства контроля получаем расчетные формулы, основанные на фактическом объеме главных резервуаров.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Если по Инструкции требуется определять время t снижения давления в ГР и принимать во внимание объем ГР, т.е. неявным способом определять расход как ?рV/t, то разделив это выражение на величину нормативного расхода q_о из тормозной сети одного вагона, получим показатель плотности в виде числа вагонов с нормированной утечкой:N = ?р V / (q_оt).

Теперь легко определить долю каждого потребителя сжатого воздуха до прицепки к составу получаем для локомотива N_л = ?р V / (q_оt_л); после прицепки локомотива к составу и полной зарядки тормозной сети получаем для поезда N_п = ?р V / (q_оt_п). Затем определяем показатель для состава вагонов:

N_с = N_n - N_л, который сравниваем с фактическим числом вагонов N_ф в поезде: если N_ф‹N_с, то утечка в составе превышает норму, а разность (N_с - N_ф) определяет величину превышения утечки.

Таким образом, создаются условия раздельного контроля состояния герметичности пневматической системы локомотива и тормозной сети состава. Представленные показатели компрессорной установки могут быть уточнены, но предлагаемый метод дает правила их выбора без проведения усложненных расчетов.

Объем ГР можно определить косвенным образом по известному расходу через дроссельное атмосферное отверстие при истечении сжатого воздуха из ТМ с постоянным (зарядным) давлением. Расход сжатого воздуха в атмосферу через дроссель q = м Р_в 0,1551 d², л/с. Расход сжатого воздуха из ГР локомотива вследствие утечек q_у = .

При d = 5 мм и зарядном давлении 0,62 МПа фактический объем ГР

[V] =

Для реализации способа контроля тормозной сети по числу вагонов с нормированной утечкой и по числу вагонов, включенных в тормозную сеть поезда, разработано устройство контроля тормозной сети (УКТС), представленное на рисунке 6. Устройство контроля выполняет в автоматическом режиме операцию проверки плотности автотормозов в грузовых поездах, предусмотренную Инструкцией по эксплуатации тормозов (п. 9.4). Для этого после выполнения операции опробования автотормозов показатель плотности вводится в память УКТС, и при отклонении значения показателя на 20% формируется мигающий сигнал с попеременной выдачей контрольного и фактического (измеренного) показателя, что позволяет своевременно обнаружить перекрытие концевых кранов.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Результаты теоретических исследований, приведенных в главе 3, позволили предложить способ и устройство обеспечения автоматичности действия тормозов при разрыве магистрали.

В случаях, когда появилось подозрение на разрыв тормозной магистрали при движении грузового поезда, Инструкция по эксплуатации тормозов требует перевести ручку крана машиниста на 5-7 с в положение перекрыши без питания и определить состояние магистрали по темпу снижения в ней давления. Разработанный сигнализатор разрыва поезда позволяет автоматизировать проверку состояния магистрали по указанному пункту инструкции, так как при быстром непрерывном снижении давления в магистрали обеспечивается полное торможение, а при обычном срабатывании тормозов - автоматический отпуск. Автоматичность действия пневматических тормозов достигается с использованием временного дросселирования магистрали, которое вводится после каждого срабатывания тормозов специальным запорным переключателем.

Разработана блокировка тормозов локомотива с дистанционным управлением вспомогательным тормозом, которая позволяет с помощью стандартных операций, выполняемых при в оставляемой кабине, обеспечить полную безопасность и неистощимость действия тормозов. при смене кабины управления локомотива (рисунок 7).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработан электропневматический тормоз грузового поезда, содержащий приборы управления и контроля, а также приборы торможения, и вагонное оборудование, содержащее приборы торможения на каждом вагоне. 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; наличие индикатора отпуска по состоянию цепи управления ЭПТ; индикация состояния перекрыши и торможения 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.

В процессе испытаний электропневматической приставки к воздухораспределителю №483М (рисунок 8) была выявлена зависимость такого свойства воздухораспределителей, как дополнительная разрядка тормозной магистрали от конструктивного выполнения электропневматической приставки.

Исследование данной зависимости выявило влияние проходного сечения каналов магистральной части воздухораспределителя №483М на свойство дополнительной разрядки тормозной магистрали. Для сохранения указанного свойства в конструкции электропневматической приставки предусмотрен обратный клапан большего проходного сечения.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработана схема полного контроля состояния тормозов в поезде (рисунок 9). Контроль реализуется следующим образом.

При отпущенном состоянии тормозов в контрольный провод подается ток обратной полярности, а в рельс - ток прямой полярности; проводимость в цепи контроля отсутствует, поэтому индикатор не горит (рисунок 9а). В случае самопроизвольного срабатывания контакты ПЭР меняют свое расположение и замыкаются на диод Д2, цепь контроля через диод Д2 оказывается под током, и индикатор контроля горит красным цветом, а после полного отпуска всех тормозов индикатор контроля гаснет.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Схема двойного контроля позволяет выявить как наличие давления в тормозном цилиндре с помощью пневмоэлектрического реле, так и смещение штока при торможении. С этой целью схема контроля по давлению в ТЦ дополнена переключающими контактами датчика смещения штока, подключенными к цепи пневмоэлектрического реле, как представлено на рисунке 9б.

В случае торможения обеспечивается начальная проводимость при отсутствии замыкания контактов пневмоэлектрического реле; при перекрыше контакты всех пневмоэлектрического реле замыкаются на цепь диода Д2, и при смещении всех штоков цепь размыкается - индикатор гаснет; если не сместится на торможение хотя бы один шток - горит индикатор зеленого цвета (отпуск).

Если произойдет самопроизвольный отпуск, то вследствие проводимости диода Д1 загорится индикатор зеленого цвета. При самопроизвольном срабатывании тормоза в отпускном состоянии тормозной системы поезда загорается индикатор красного цвета (торможение).

Для вывода показаний индикаторов локомотивной бригаде разработан унифицированный контроллер крана машиниста (рисунок 10). Контроллер применяется совместно с краном машиниста на локомотивах в качестве прибора управления тормозами и контроля тормозной системы поезда. Унифицированный контроллер реализует функции управления электропневматическими тормозами и контроля состояния тормозной системы поезда, автоматизирует выявление причины самопроизвольного срабатывания автотормозов в поезде, информирует локомотивную бригаду о работе сигнализатора разрыва.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Предлагаемая технология повысит ответственность и отдачу напольных средств технической диагностики при обеспечении безопасности за счет постоянного непрерывного контроля тормозных средств поезда.

Заключение

Обоснование, постановка и решение комплекса задач позволили достигнуть поставленной цели диссертационной работы, заключающейся в повышении безопасности движения путем совершенствования тормозных средств поезда. При этом получены следующие результаты:

1. В результате проведенного анализа особенностей эксплуатации грузовых поездов осуществляющих контейнерные перевозки по международным транспортным коридорам определены особенности поездов для международных транспортных коридоров: специализация маршрутов постоянного формирования, возможное отсутствие порожнего пробега, пониженный уровень продольнодинамических реакций при торможении, повышенная тормозная эффективность, надежный автоматизированный контроль состояния пневматической сети поезда и оборудования, специализированное техническое обслуживание.

2. На основе существующего метода тормозных расчетов разработана усовершенствованная методика тормозных расчетов. С помощью предлагаемой методики сразу определяется тормозная сила при любой величине давления и выявляется причина заклинивания колесных пар. С помощью разработанной универсальной номограммы легко определяется путь действия и путь подготовки автотормозов при известной удельной весовой нагрузке тормоза.

3. В результате анализа существующих средств и способов контроля тормозной системы поезда разработаны технические требования к усовершенствованным и новым автоматизированным средствам контроля тормозной системы. Разработаны технические требования к электропневматическим тормозам грузового поезда. Разработаны технические требования к дистанционному контролю состояния тормозов в поезде. Разработаны технические требования к усовершенствованной блокировке тормозов локомотива.

4. Обоснован выбор метода пневматических расчетов в результате сравнительного анализа методики расчета распределения давления по длине магистрали при единичной утечке, сосредоточенных утечках, при разрыве. Результаты проведенных исследований позволяют определить изменение расхода при возникновении разрыва магистрали. Расчеты показали, что разрыв магистрали в хвостовой части сопровождается увеличением общего расхода сжатого воздуха.

5. Разработаны тормозные средства грузового поезда.

Разработан способ прямого определения фактического объема главных резервуаров и производительности моторкомпрессорной установки локомотива с помощью введения известного расхода сжатого воздуха и сравнения получаемых временных показателей понижения в них давления. Таким образом, создаются условия раздельного контроля состояния герметичности пневматической системы локомотива и тормозной сети состава.

Для реализации способа контроля тормозной сети по числу вагонов с нормированной утечкой и по числу вагонов, включенных в тормозную сеть поезда, разработано устройство контроля тормозной сети (УКТС).

Предложен рациональный способ регулирования тормозной рычажной передачи грузового вагона. Разработана блокировка тормозов локомотива с дистанционным управлением. Применение блокировки позволяет обеспечить полную безопасность при смене кабины управления локомотива.

Разработана схема электропневматического тормоза грузового поезда, содержащая приборы управления и контроля, а также приборы торможения, и вагонное оборудование, содержащее приборы торможения на каждом вагоне.

Разработана схема полного контроля состояния тормозов в поезде. Предлагаемая технология повысит ответственность и отдачу напольных средств технической диагностики при обеспечении безопасности за счет постоянного непрерывного контроля тормозных средств поезда.

6. Установлена зависимость свойства дополнительной разрядки тормозной магистрали при управлении ЭПТ от проходного сечения каналов магистральной части воздухораспределителя №483М. Проведено исследование способов электропневматического торможения грузового поезда с разрядкой и без разрядки тормозной магистрали.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах соискателя

1. Антропов А. Н., Глушко М. И. Совершенствование тормозных средств применительно к транзитным грузовым поездам международных транспортных коридоров // Транспорт Урала, 2007. - №4. - С. 54 - 57. Издание «Транспорт Урала» входит в Перечень изданий рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций.

2. Антропов А. Н., Глушко М. И. Средства управления автотормозами поезда // Тяжелое машиностроение, 2005. - №4. - С. 38 - 39.

3. Антропов А. Н., Глушко М. И. Выбор тормозных средств для скоростного грузового поезда «Восток-Запад» // Тяжелое машиностроение, 2004. - №11. - С. 17 - 18.

4. Антропов А. Н., Глушко М. И. Новый метод тормозных расчетов // Ж.д. транспорт: Сер. Вагоны и вагонное хозяйство. Ремонт вагонов. - ОИ/ЦНИИТЭИ. - М.: 2003. - Вып. 2 - 3. - С. 68 - 86.

5. Антропов А. Н., Глушко М. И. Контроль тормозной рычажной передачи // Молодые ученые транспорту: Труды Всероссийской научно-технической конференции. - Екатеринбург, УрГУПС, 2003.

6. Пат. 2235652 RU C1 МПК 7 В 60 Т 17/00. Схема пневматической сети компрессорной установки локомотива / Антропов А. Н., Глушко М. И., Свердлов В.Б. Опуб. 10.09.2004. Бюл. №25.

7. Пат. 2252884 RU C2 МПК 7 В 60 Т 17/22. Способ определения фактического объема пневматических питательных сетей локомотива / Антропов А. Н., Боярских Г.С., Глушко М. И., Лыхин В.Е. Опуб. 27.05.2005. Бюл. №15.

8. Пат. 2238204 RU C1 МПК 7 В 61 Н 13/02, В 60 Т 15/60. Устройство блокировки тормозов локомотива / Антропов А. Н., Глушко М. И., Чуркин П.Т. Опуб. 20.10.2004. Бюл. №29.

9. Пат. 2276024 RU C2 МПК В 60 Т 13/68, В 60 Т 15/18. Электровоздухораспределитель локомотивного тормоза / Антропов А. Н., Глушко М. И., Попков П.Г., Чуркин П.Т. Опуб. 10.05.2006. Бюл. №13.

10. Пат. 2298496 RU C2 МПК В 60 Т 17/22. Устройство контроля состояния тормозов поезда / Антропов А. Н., Глушко М. И., Чуркин П.Т. Опуб. 10.05.2007. Бюл. №13.

Подписано к печати 29.01.2009 г.

Формат бумаги 60 х 84 1/16 Объем 1,5 п.л.

Тираж 150 экз. Заказ 15

Типография УрГУПС, 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66

Размещено на Allbest.ru

...