автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Исследование и разработка приборов и методов управления тормозами в поездах с учетом повышения их веса и длины

' 9 0 1 я в

МПС СССР

ВСЕСОШШЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛ2Д.03АТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КВ1ЕЗН0Д0Р0ШЮГ0 ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

ЛОБОВ Виктор Николаевич

УДК 656.222.2:629.4.07.2.067.077-592.53

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРИБОРОВ И МЕТОДОВ УПРАШЕЗИЯ ТОРМОЗАМИ В ГОЕЗДАХ С УЧЕТОМ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ВЕСА И ДЛИНЫ

05.22.07 - Подвыной состав желэзннх дорог и тяга поездов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1990

У У

^^ СССР <utC6.li Леиил^

Работа выполнена во Всесоюзном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовататьском институте железнодорожного транспорта.

Научный руководитель - чл.-корр. АН СССР, доктор

технических наук, профессор ИНОЗЕЛЦЕВ Владимир Григорьевич

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

старший научный сотрудник ГРЕБЕНЖ Петр Тимофеевич

- кандидат технических наук, доцент

ПОПОВ Валерий Евгеньевич Ведущее предприятие . - Целинная железная дорога. Защита состоится " Ц " ф^ШлЛр 19$0г. в

/Л час.

на заседании Специализированного совета ДП4.01.02 при Всесоюзнс ордена Трудового Красного .Знамени научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта по адресу: г.Москва, 129851, 3-я Мытищинская ул., д.10, конференц-зал института.

С диссертацией мокно ознакомиться в библиотеке ЕНИИЕТа. Автореферат разослан н

Л- 19%

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес совета института.

Ученый секретарь Специализированного совета, кандидат технических наук

Н.Н.Гооин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перед железнодорожным транспортом в текущей пятилетке стоит задача полного удовлетворения потребностей народного хозяйства и населения страны в перевозках. Разрабатывается Программа технического перевоорукения и модернизации железных дорог СССР р. 1991-2000 годах. Однш из направлений программы является создайте и реализация интенсивных комплексных технологий перевозочного процесса на основе повшения среднего веса поезда и скоростей движения.

При существующем автотормозном и авто сцепи ом оборудование предельная длина состава из груженых вагонов с тягой с головы поезда ограничивается 100 четырехосными вагона™ и массой 9 -- 10 тыс. тонн. На ряде участков железных дорог с цель?) увеличения длины поездов, снижения продольных усилий, исходя из условий формирования,практикуется вождение грузовых поездов с рассредоточенные по длине локомотивами. В данных условиях необходимо рассматривать особенности использования для поездов действующих методов тормозных расчетов, при этом долган быть учтены условия, связанные с обеспечением безопасности движения таких поездов.

Особое место должно быть отведено исследованиям факторов, влияотпх кя расположение по поезду локомотивов с позиций уменьшения продольных усилил как по создаваемой в каждом из соединенных поездоз удельно:: тормозной силе, так и по у ело в мл газодинамических процессор, характерных для тормозной магистрали с распределенными лараметргми.

Приборы управления тормозами подеикного состава должны обладать сво:":сгез-'"! восприятия дистанционно передаваемых команд

с ведущего локомотива и преобразования их в соответствующие уровни и темпы повышения шш понижения давления в тормозной магистрали, что необходимо при синхронизации управления тормозами соединенного поезда, состоящего из составов с сообщенными или разобщенными тормозными магистралями. Синхронизация работы приборов управления при рассредоточении локомотивов является гарантией безопасности движения поездов в тормозных реаимах.

Широкая эксплуатация соединенных поездов с автоматизированной системой дистанционного управления решает следующие задачи: сокращение локомотивных бригад и высвобождение секций локомотивов ; увеличение участковых скоростей движения грузовых поездов на грузонапрякенннх двухпутных и всех однопутных линиях; повышение ходовых скоростей пассажирских поездов; обеспечение условий устойчивого выполнения перевозок при регулярном машинном техническом обслуживании постоянных путевых устройств; снижение капитальных затрат как на путевое развитие станций, так и на сооружение дополнительных главных путей.

При определен™ значеши массы и дайны поезда доляны учитываться факторы неистощимости тормозов, величин динамических усилий и тормозной атхВектпвиостя с учетом степени плотности тормозной сети. Вопросы плотности тормозной сети рассматриваются исходя из раг,номерного распределения потребителей сжатого воздуха в сочетании с местными неплотностями и сопротивлениями. Факторами, влияпщигли на тормозную эффективность, являются: скорость распространения тормозной еолр;:, величины давлений в тормозных цилиндрах, Фрикцмоглые характеристик!! тормозных колодок, количество выключенных воздухораспределителей, выходы штоков торноз-пклкндров и состояние рычажной передачи. Тормозная Эффективное.", ззТ'ПСИТ от времени подзарядки торнозпой сети до давления,

обеспечивающего нормальную величину давления в тормозных цилиндрах. С целью повышения плотности воздухопроводов проводятся мероприятия по использованию старной тормозной магистрали, рукавов повышенной прочности, уплотнителей на основе мастик "гер-метик". В неблагоприятных режимах тормояения в тоездах могут возникать продольно-динамические усилия, величины которых не должны превышать допускаемых по условиям прочности подвитого состава л сохранности груза. В эксплуатации мояет возникать необходимость Сформирования и вождения грузовых поездов большей массы и длины, чем это позволяют рассмотренные выше условия. Для этого в тормозную систему поезда вводится еще один источник питания и разрядки. Управление кранами машиниста при этом долкно осуществляться по радио с дополнительной передачей информации о тормозных процессах через тормозную магистраль. Такой подход к решению проблемы увеличения массы и длины поездов представляется оправданным.

В развитие науки о торможении поездов и создание тормозной техники большой вклад внесли Н.П.Петров, В.Ф.Егорченко, Б.Л.Кар-ванкий, В.М.Казаринов, Д.Э.Кар.шнский, В.Г.Иноземцев, П.Т.Гребе-нюк, В.Ф.Ясенцев, Ф.П.Казанцев, И.КЛ.!атросов, В.И.Крылов, Е.В. Клыков.

Наибольшее развитие на,ука о динамике поезда получила благодаря работам Н.Е.Жуковского, В.А.Лазаряна. Их идеи нашли отражение в исследованиях, выполненных С.В.Вертинским, Е.П.Блохиным, Н.А.Панькиным, П.Т.Гребензоком, С.В.Дуваляном, Л.АЛанашкиным, Ю.МЛеркашияым, Г.В.Костияым, Е.Л.Стамблером и др.учеными.

Вопросами разработки устройств и методов управления тормозами в области организации движения соединенных поездов занимались Н.Л.Албегов, В.П.Терещенко, Г.Н.Завьялов, Н.Д.Фокин, З.Н.

- б -

Фомченков, И.Г.Лешн, А.Ф.Горин, В.В.Крнлов, Л.В.Козшлн, Н.С.Бунаков, В.П.Цицаркин, Д.И.Моховиков, Е.И.Кузьмина, Ю.В.Зыков, М.Е.Итин, В.Н.Захаров, А.В.Казаринов, В.Е.Попов, В.Н.Мур-тазин, Е.И.Жироухов и другие специалисты и ученые.

Цель таботы. Исходя из актуальности задачи целью диссертационной работы является исследование и разработка приборов и методов управления тормозами в соединенных поездах. Эта цель достигается исследованием факторов, влияющих на месторасположение локомотивов .по длине поезда и включает в себя разработку методики определения рациональных величин ступеней торможения в соединенном поезде при различных уклонах пути, скоростях, типах тормозных колодок, теоретическое исследование газодинамических процессов в тормозной магистрали с распределенными параметрами при наличии в поезде дополнительных источников сяатого воздуха, совершенствование методики определения тормозных нормативов и разработку и экспериментальные исследования новых приборов управления тормозами в соединенных поездах.

Методика исследования. При рассмотрении теоретических вопросов и решениях задач с использованием уравнений для вязкой снимаемой жидкости в цилиндрической трубе применялись методы математического анализа и вычислительная техника. В экспериментальных исследованиях использовалась групповая испытательная станция с пневматической тормозной сетью поездов массой до 16,0-18 тыс.т и дань ной до 2700 м, экспериментальное кольцо ВН/ШТ, эксплуатационные участки сети келезных дорог и парк локомотивов и вагонов.

Научная новизна. На основе проведенных исследований и анализа отечественных и ззрубекных устройств управления тормозами сое^мненкых грузовых поездов определены принципы построения и

сторнированы технические требования к кранам машиниста дистанционного типа, огвечаюпда условия!.! эксплуатации. Исследования переходных реяшов при синхронизации л рассинхронизации процессов упрощения тормозами в соединенном поезде позволили выработать логические узлу для различных схем стыковки устройств передачи информации и кранов машиниста №408, #446 и блока $046 с обес -печенкеп замещения сигналов телеуправления по тормозной магистрали. Рассмотрены процессы газовой динамики пневматической сети с ря с пред ел ен П1г,:и параметрами, учитывающие дополнительные источники питания в составе поезда, рациональное расположение которых определяет выравнивание темпов изменения давления по длине магистрали соединенного поезда. Построены номограммы для определения рекима торможения второго поезда из условия равенства тормозных коэффициентов соединенных поездов с учетом профиля пути, скорости и типа колодок. Разработана методика определения времени подготовки тормозов к действию при наличии в поезде рассредоточенных локомотивов. Разработаны устройства, обеспечивающие автоматическую корректировку величины выдержки сверхзарядного давления в тормозной магистрали в зависимости от величины снижения давления при тормояении, что обеспечивает ускоренный отпуск тормозов в хвостовой части длинносоставного поезда.

Практическая пеннезть и реализация работы. Полученные в работе данные явились основой для комплексного решения проблемы совершенствования управления тормозами соединенных поездов с использованием кранов машиниста в системе (МЕТР. Научные положения подтверждены практическими исследованиями, выявившими преимущества цистакцпонного управления локомотивам в тормозных режимах при зинхронном управлении. Результаты работы использованы при разработке пнетрукллй по организации обращения соединенных поездов.

рекомендаций по корректировке методики тормозных расчетов, инструкций по эксплуатации тормозов подвижного состава, ряда проектов промышленности на приборы управления тормозами, а тзгасе проектов ШС на модернизацию различных типов локомотивов. Разработанные устройства эксплуатируются на ряде железных дорог, а также используются на п/о Трансмаш Минтяжаша. Ояидаемый экономический аспект от внедрения блока диетанцпонного управления на полигоне вождения поездов повышенного веса составляет 1,6 тыс.руб. на один локомотив.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы доложены и обсукдены на научно-техническом совете отделения автотормозного хозяйства BHIfrET; сетевой школе "Организация движения соединенных поездов" (Ртищево, 1971 г.); межвузовской конференции "Разработка и исследование автоматических и дистанционных уст -ройств управления подвижным составом" (Свердловск, УрЗ.ИИТ, 1975г.) ; технико-экономическом совете Восточно-Сибирской жел.дор.(Иркутск, 1973 г.); сетевой школе "Обмен передовыми методами вождения тяжеловесных и длинносоставных поездов" (Лянгасово, 1984г.) ; сетевой школе "Изучение опыта повышения провозной способности линий за счет увеличения среднего веса грузового поезда" (Челябинск,1987г) ; технико-экономическом совете Целинной жел.дор. (Целиноград,1990г).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ и получено 16 авторских свидетельств. Список важнейших работ прилагается.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения, Основная часть работы содеркит 151 страницу машинописного текста и 70 страниц иллюстраций. Список литературы включает 118 наименований. В прилоясе-

пил приведены документы об использовании выполненных разработок.

С0ДЕР2АШЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задача исследования, приведены основные положения, выносимые на зацпту.

В ппгро? главе отратена история вопроса создания устройств управления тормозами соединенных поездов. Рассмотрен отечественный г зарубежный опыт вождения поездов. Приведенные значения массы и длины составов грузовых поездов определяются эффективностью действия тормозов, их управляемостью и продслыглз: д:тнамл -чест-гсми усилиям в поезде при торможении. Величина расчетного тормозного коэффициента грузового поезда регламентируется нормативами по тормозам и в этой за вис голо с ти определяется максимальная допустимая скорость с учетом профиля пути и расстояний ограждения гест производства работ я внезапно возникших препятствий. Однако з зависимости от длины поезда и схемы его формирования даже при »динаковых величинах тормозного коэффициента фактическая эффектив-юсть его тормозных средств различна. Это объясняется влиянием даны поезда на Бремя распространения тор.тозной волны, а также ¡телекью синхронности действий машинист з и устойчивости связи ;етду ниго!. 3 случае внезапного перерыва или отказа радиосвязи ор.^сзная эффективность мосет снижаться. Поэтому для обеспечения езоласности в ряде случаев устанавливаются допустимые скорости видения поездов увеличенной длины и массы, которые меньше, чем аксимэльяо установленные тормозными нормативами для обычных по-здов.

Для оценки обеспеченности грузового подвижного состава тормозными средства.чи применяется тормозной коэффициент , представляющий собой отношение суммы расчетных сил нажатия колодок состава поезда к массе состава

р- а

где Л - число вагонов в составе.

Нормативами МПС для большинства груженых грузовых вагонов расчетное тормозное нажатие в пересчете на чугунные колодки установлено Кр = 70 кН на ось, а наименьшее значение 3,3 кН/т.

Если масса поезда увеличивается путем увеличения числа вагонов в составе, значение не меняется, но на первый план выдвигаются вопросы, связанные с плотностью тормозной сети. При равномерно распределенной неплотности, эквивалентной наличию отверстия на I м дайны воздухопровода, величина абсолггного давления в тормозной магистрали на расстоянии ЗС от крана машиниста согласно исследований В.Г.Иноземцева может быть определена

Р*=А

где Рн - абсолютное давление, поддерживаемое краном машиниста, Ша;

£ - дайна магистрального воздухопровода, м; у? - коэффициент сопротивления единицы длины воздухопровода

с учетом местных сопротивлений ; с10 - внутренний диаметр магистрального воздухопровода, м.

В тормозных расчетах степень плотности тормозной сети не-посоедственчо связана с показателями тошозной эсгаективности.

Такая связь объясняется влиянием длины поезда на время распространения тормозной волны и длягрп.'.ггу наполнения тормозньтс ци-лпкцрор, а тагасе наличием рассредоточенных по поезду локомотивов. Псиная тормозная эффективность обеспечивается при условии синхронизации действия тормозов. При нарушении связи метду машинистами ведупгго и ведомого локомотивов машинист в составе поезда выполняет ступень сс снижение:.: уровня давления в тормозной магистрали на 0,08-0,09 МПа по чолне разрядки от ведущего локомотива. Имеют место случая невыполнения команды, когда процесс разрядки тормозной магистрали с головного локомотив.? сочетается с питанием ее краном ма:озш!ста ведомого локомотива, что приводит я пониженной тормозной э№ектпглости поезда. Па рис.1 представлено распределение давлений в тормозных цилиндрах поезда из 180 вагонов с локомотивам в голове и во гторой трети: при исправной связи - синхронном экстренном тор.:о*ении ведущего и ведомого локомотивов; при тормояенки "по волне" и при отсутствии реакции г/згаиниста второго локомотива на процесс торможения.

10 40 60 го *ВО '20 но 160 '80

п

Ваг..

о

Рис.1. Распределение давлений торг.юзных цилиндров (ТЦ) по соединенному поезду:

- - синхронное тормояение локомотивов ;

—----- установившийся режйм;

- тотао^ение второго локомотива ступенью 0,08 :Я1а "по волне" ;

— кран машиниста второго локомотива в

поездном положении,

Из анализа диаграмм видно, что при экстренном тормоченки головного локомотива и при отсутствии в кране машиниста второго локомотива положения перекрыли (кран поддерживает давление в тормозной магистрали на уровне зарядного) па десятой секунде среднее значение давлений в ТЦ головной части поезда составляет 70-75^, а в хвостовой - 25-30?$ от полного значения. После 20-25 с начинается отпуск тормозов в области второго локомотива и увеличение давлений в ТЦ головной части поезда до максимума. При выполненной на втором локомотиве установленной ступени торможения с использованием датчика И 418 и поддержанием давления на перекрше реализуемое среднее давление в тормозных цилиндрах по длине поезда достигает 65-70$ от полного давления.

Обеспечение вторым локомотивом глубины снижения давления в тормозной магистрали, определяющей максимальное давление в тормозных цилиндрах при замещении синхронного торможения, нецелесообразно, т.к. случайное срабатывание в иной ситуации любого воздухораспределителя в составе поезда может привести к появлению недопустимых по величине продольных усилий.

Далее в работе дан анализ развития систем синхронизации за Рубеком, в Канаде, США и т.д., системы Локотрол, весовых корм поездов, технологии управления тормозами, замены поездных служебных вагонов на концевые устройства, устанавливаемые на автосцепку. Представлены данные по приборам управления тормозами, эксплуатируемым на отечественных и зарубежных келезных дорогах. Приведены диаграммы, полученные при испытаниях кранов машиниста В5Е (ЧССР) с дистанционным управлением. Дан анализ схемы управления краном машиниста с использованием электроники, которая может быть применена при наложении на схему алектропневматического управления.

- и -

Зтоппч глава посвящена исслело^яниям факторов, влияющих нл местоположение рлссредоточенных локомотивов по поезду. Умень-ненте продольных сил в поезде при торможении пропорционально увеличен;!» количества источников «пятого яэядуха, действующих од-иогпе-.:еннл. В практике гппдеикя соединенных поездов таких источников б большинстве случаев два. Обеспечение соотвотстпяя значо-н;:.. дополнительного сопротивления движения глубине разрядки тормозной магистрали определяет минимальный уровень продольных сил з процессе тошочекия. В работе рслалась задача получения рационального соотношения величин ступеней тормояения из условия равенства удельных торглозных сил каждого поезда с учетом скоростей движения, типов колодок, крутизны уклонов и загрузки вагонов.

Учитываем в значениях коэффициентов трения ( ^КУ, ве-

личины, зависящие от типа тормозных колодок и скорости движения, а в суммарных значениях сил накатил на колодки ве-

личины давлений в тормозных цилиндрах и характеристики тормозных систем вагонов. Аналитически представим давления в торглозных цилиндрах в зависимости от величины снижения давления в тормозной магистрали и величин, характеризующих типы и режимы воздухораспределителей. Исходим из выражения

Ыг укг = аг (ВкШ* АС,.г ), (I)

гае - массы соединенных поездов;

- разность сопротивлений от уклонов участков пути,

* <м

на которых находятся первый и второй составы. Получил значения коэффициента (0(г), который при равенстве удельных тормозных сил калдого из поездоз отраяает соотношение.величин ступеней тормояения.

Коэффициент ОС 7-рассчитай на ЭВМ для соединенных однородных поездов с полной загрузкой (Л//) езгоно? первого поезда и

изменяющейся загрузкой (/У,?) второго поезда, пои скоростях

• _

км/ч, уклонах 0 <.¿^25 /оо, чугунных и композиционных колодках. Его значения изменяются в пределах С,5^0(452,0. По результатам расчетов построены момогр-т-пы, которые позволяют определить величины ступеней тормо~ения второго поезда

лР2=АР/ <£т, (я)

где аР/ и А - величины ступеней тормопения первого и второго поездов.

На номограмме, представленной для примера на рис.2, для соединенных поездов с композиционными колодками (К) равенство удельных тормозных сил поездов на нулевом простиле соответствует значе-

Значения сСт> I характеризуют случаи, когда на ведущем локомотиве возможна минимальная ступень торможения. Второй поезд следует под уклон и его ступень определяется соотношением (2). Когда оСг = 2, что соответствует полному служебному торможению второго поезда, на ведущем локомотиве - ступень 0,06 -0,07 .'¿Па. При сСт>2 в первом поезде из условий продольной дина-лики не рекомендуется применять тормоза. При оСг< I на ведущем локомотиве возможна любая ступень торможения, а на ведомом -ступень в соответствии с соотношением (2). В этом случае второй поезд находится на подъеме, а первый - на площадке. Если при этом ступень торможения на ведомом локомотиве, определяемая по ломографе, меньяе минимальной возможной, то необходимо применять только локомотивный тормоз, или, во избежание появления растягиваюсь усилий, вообще не использовать тормоза. При <Х,Г = 0,5 на ведомом локомотиве производится ступень 0,06 - 0,07 МПа, на ведущем - полное служебное торложение.

При анализе номограмм видно, что увеличенные значения тормозных сил л более резкое их возрастание из-за повышенного коэффициента трения в области малых нажатий и малых скоростей характерны для чугунных колодок. Следствием этого являются повыпенныэ продольные динамические усилия по сравнении с композиционными ко-лсдг-аг.гп. При композиционных колодках динамика повышена в области. высоких скоростей ееиду более медленного снижения коэффициента трения с ростом скорости движения. Введение в технологию управления поездом данной методе::; требует оперативной обработки характеристик составов на станция и передачи инфорлации на локомотив с целью внесения корректив в режимные карты ведения поезда.

Далее в работе рассматриваются вопросы рационального местоположения р поезде дополнительного локомотива, исходя из его вди-

яния па газодинамические процессы в тормозной магистрали СГ'). Движение сжатого воздуха в ТТЛ подобно движению вя^коП снимаемой жидкости в прямой цилиндрической трубе. Используя п реэлг--з она нпо е для давления уравнение Навье-Стокса и введя ? него коэ^пцпент, учитывающий изменение давления в торг.-озной магистрали вследствие утечек, представив его как сосредоточенный источник сжатого воздуха и произведя согласно методу Фурье разделение переменных, получай/ уравнения характеристик, описывающих процесс изменения давления

по длине поезда (-X )

с'х^х^-^;^, о)

по времени ( t )

Т" + гаТ'-Т(6* ~9*)=0> (4)

где Т*, Т'~ полике пропзгодные по X и t второго и первого порядка; ^-действительные числа задачи; С - скорость звука. Решение уравнений при начальных

ТГ0)= Тм ; Т'(о) = О

и граничных условиях

Х(о) = ;

Г (о) = О (8)

дает выражение, характеризующее наличие дополнительного источника возмущений в ТМ

(5)

4*. О - А (Лф *

т г - Г-^-У ;

^ -я' ;

изменение давлс-пяя краном машиниста ; £ - обизя длина магистрали поезда. В работе отмечено, что при наличии в составе поезда дополнительного локомотива, вклотенного в тормозну то магистраль, допустимо также использование выражения

(8)

где дДу/ф- изменение давления в магистрали кранами машиниста первого и второго локомотивов с расположениегл второго локомотива в составе поезда ; <^/>0* - единичные функции при условиях:

~ о,о>эс>зся\ - б/ ;

<5\ = 6 Л^дг^^ ^ 3 о, €*>&•>€ :

¿С - текущая ордината длины тормозной магистрали; £ - время;

Е^- длина магистрали первой части поезда; £ - общая длина"магистрали поезда;

орд:жата тормозной магистрали первой части поезда, где вектор скорости воздушного потока

меняет свое направление нл протигогтаю-ное; - функции, описывающие изменение давления в принятых трех зонах тормозной магистрали поезда.

В работе рассмотрены также грангчные условия к вид уравнения при пневматической синхронизации управления тормозами соединенных поездов. Используя переменные значения характеристик сопротивления трония воздухопровода и их равенство в точках, наиболее удаленных от источников сжатого воздуха, а такяе вводя изменяющиеся величины зон повышенной активности среди гоздухппровода, находим соотношение диаметров разрядных отверстий кранов машиниста в зависимости от местоположения второго локомотива.

Анализ газодинамических процессов в тормозной магистрали с распределенными источниками сжатого воздуха с позиций выравнивания темпов изменения давления по длине магистрали рекомендован для использования при решении вопросов определения местоизложения дополнительного локомотива в составе поезда.

В третьей главе рассмотрены вопросы совершенствования тормозных расчетов соединенных поездов с учетом влияния локомотивов в составе поезда на тормозные процессы, целесообразно учитывать это влияние в величине времени подготовки тормозов к действа. Величина времени подготовки ( Ьп ) находится нл основе интегрирования уравнения движения поезда при условном ^ реальном законах изменения тормозных сил.

В общем виде выражение пути подготовки ( За), являющемся функцией ¿/г, можно представить

& ?6тШ- ¿„/Л -

где Тг и Тд - периоды времени полного и действительного торможения при реально'.; и условном процессах ;

- коо:<'::;:1-онт, учитывающий инерцию вручающихся масс; (, - значение уклона ;

- ускорение тяжести;

и \fiQ- !Гункц:!И, огшсыгпюрде изменение удельной тормозной

с'.'лы и сопротиглппкя двпжоншо.

Отсюда с.готугт, что конкретное аналитическое выражение для л?// за-нспт с? в/да дна г ра?."ты наполнения расчетных тормозных цилиндров :г о? скорости распространения тормозной волны в поезде. Для удобства использования введено несколько градаций времени подготовки в зависимости от длины поездов. Для учета особенностей процессов торможения, таких как неустановившийся процесс при малые начальных скоростях торможения, ступенчатых торможениях, в том числе с наложение:.: нескольких ступеней разрядки тормозной магистрали, используют обычно метод численного интегрирования уравнения движения по интервалам времени. При подсчете тормозных путей по интервалам времени в качестве константы при определении Вп ложно учесть потери в тормозных цилиндрах и рычакной передаче.

Для удобства практических расчетов рйзработанн номограммы тормозных путей, где время подготовки соответствует длине состава до 300 осей. Проведенный в работе анализ методов тормозных расчетов, а тагсго результаты лабораторных и эксплуатационных испытаний позволяют сделать вывод, что с учетом особенностей эксплуатации поездов с рассредоточенными локомотивами необход;гю уточнить существующую методику расчетов, шея в виду, в первую очередь, случаи рассинхронизации управления тормозами. Для расчетов ¿/7 на ЗВ!Л бил составлен алгоритм и разработана программа. Предусмотрено варьирование начальных скоростей торпсисния и

уклонов, типа тормозных колодок, загрузки вагонов и типов буксовых подшипников. Были выполнены расчеты для поездов различных длин и схем Формирования, а такие с различными типами воздухораспределителей. Анализ расчетов показал, что для поездов длимой более 300 осей с тягой в голове а воздухораспределителя:.:!:

270.005 время подготовки может прикататься в созтЕетст?:::: с нормой Правил тяговых расчетов (ПТР), Для поездов с ВР !' 483 времена подготовки при Сс = 0 в два раза короче, чем при В? 'J* 270.005.

При расчете t/f для поездов с рассредоточении.::: локомотивами рассмотрены случаи синхронного торможения и торможения второго локомотива по сигналу датчика Г? 418. Экстренному торможению головного локомотива соответствует в этом случае ступень разрядки тормозной магистрали 0,08 - 0,09 МПа на втором локомотиве. Для определения, t/j по ПТР

tn = t„(0) + о) Ym

значения t/f (0) и Cl) рассчитаны по программе на перспективу на среднем режиме ВР J5 483 и композиционных колодках в поездах до 720 осей с ведомым локомотивом во второй трети поезда и составляют: при синхронном тормокении 5 и 6, при рассогласовании на величину тормозной волны 8 и 15; соответственно в поездах до 540 осей с локомотивом в середине поезда 4,5 и7;7,5 и 12,5с.

При производстве тяговых расчетов разработанная методика расчета времени подготовки тормозов к действию позволяет учитывать поезда с рассредоточенными локомотивами.

Четвертая глава посвящена вопросам разработки и испытаний новых приборов управления тормозами. Согласно классификации существующие краны машиниста как вспомогательного тоселоза, так и

контроллеры машиниста относятся к основным приборам непосредственного управления тормозами поезда пли локомотива. В отлично от золотниково-попяневых кранов наиболее перспективной предста-втеется клапя«но-дпафрогменная конструкция, где уплопштелышли и распределитглт.'пгл! элемента?.!;: служат рез:п!огне диа<?рашн, мап-гтеты и клапаны с резиновым:: уплотнениями. Основным преимуществом ne: спектнвпой конструкции должно стать наличие органов дистанционного управления, позволяицих автоматизировать управление тормозами соединенных поездов. 3 работе представлены технические требования к перспективным приборам управления тормозами.

3 основу разработок первого отечественного крана дистанционного управления легла -схема крана машиниста № 394. В работе описана конструкция и результаты эксплуатационных испытаний крана }Ь 408 в системе ТУ-ТС на Восточно-Сибирской яел.дороге. Основной целью опытов было вня&ление возможностей снижения продольных динамических усилий в поезде при всех видах тормояений. Во врегля поездок с помощью тензометрической аппаратуры в различных сечениях поезда регистрировались: динамические'усилия ; давления в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах ; темпы снижения сверхзарядного давления ; величины тормозных путей ; расположение по профилю мест тормояений и величины скоростей поездов в моменты начала торможения ; время от момента начала торможения и отпуска на ведущем локомотиве до момента начала торможения и отпуска на ведомом локомотиве. Оценивалась плавность тормояения в голове, середине и хвосте соединенного поезда. Такяе перед каждой поездкой регистрировались: режимы воздухораспределителей; величины загрузки ьзгонов, типы регуляторов рычаяных передач, плотность воздухопроводов. Управление тормозами осуществлялось по различным вариантам соединения тормозных магистралей. Минимальные усилия бы-

ли получен» в опытах со сквозной тормозной магистралью при расположении второго локомотива во второй трети поезда. Распределение давлений тормозных цилиндров в указанном варианте по поезду длиной 2700 м при испытаниях на тормозоиспытательно:'! станции представлено на рис.3. На графике отмечается выравнивание темпов изменения давления в течение 25 с и сокращение времени распространения тормозной волны.

10 АО 60 60 (00

Рис.3. Наполнение тор*озннх цилиндров в поезде с утечками {перепад давления по поезду при отключенном втором кране машиниста составляет 0,15 МПа)

Параллельно разработкам принципиально новых конструкций приборов управления тормозами в работе рассмотрены вопросы модернизации пневматической синхронизации управления тормозами в части ускорения процессов изменения давления во втором поезде. Недостаток первого крана машиниста дистанционного управления -№ 408 - отсутствие в процессе управления дублирования электрических цепей пневматическими. Из преимуществ следующей разработки-крана $ 446-можно отметить конструкцию пульта управления с наличием прямого сообщения тормозной магистрали- с атмосферой, соэ-

иепение злпктро- и пневмопозптк*, а также обеспечение плотности уравнительно:! части при использовании крана в многосекционных локомотивах. При сравнительных испытаниях отечественно;! конструкции г крана машиниста йкрмц Хиорр-Бромзе (ФРГ) получены одинаковые результаты.

Одним из этапов парохода к пп:пгтипиалы!о новым конструкци-ягт .^дяется, клт: правило, создания моделей, имехзпих на определенном птлпе основу эксплуатируемого прибора с дополнительными элементами, обесппчивлплпми качественно но^ке свойства. Применительно к прибора-! управления тормозами рекомендована электро-пнек/ятичесшя автоматика с использованием реле-повторителя, а в качестве резервного управления - распределительного органа эксплуатируемого крана машиниста. Такое рспение придает приборам дополнительное свойство дистанционного управления. Такие технические решения как блоки Кй 046, 046-2 нашли применение в системах телеуправления поезда »та.

Влияние дистанционно задаваемой по уравнительному резервуару сверхзарядки на ускорение процесса отпуска, уровень давления главных резервуаров в момент отпуска, местоположение кранов машиниста в поезде (головная часть, середина или вторая треть) были предметом ряда исследований с использованием блоков )Уг 046, 046-2. Результаты экспериментов дали основания для выводов, что темп повышения давления краном машиниста в составе поезда при отключении компрессора идентичен темпу повышения давления в головной части поезда на нижнем пределе давления в главных резервуарах ; темп повышения давления в середине поезда первым положенном ручки крана машиниста при прочих равных условиях идентичен темпу второго положения ручки крана в головной части поезда ; в тормозной магистрали средней части поезда при максимальном давлении

в УР за рассматривании;'! промежуток гремели практически исклпче-но получение свсрхзарядного давления более 0,1 '.5Па.

Обеспечивая автоматичность тормоза срабатыванием геле в блоке А046-2 от датчика .'* 41В для повышения то:.:па изменения давления при отпуске и зарядке хвостовой части тормозной магистрали

рекомендовано увеличоние г.:аксимзльного сечения относительного от-

2

верстия крана машиниста в поездном положении до 0,00019 и . При этом процесс восстановления предторг.;озного давления в хвостовой части поезда из 100 ваг. и перепаде давления между головной и хвостовой частями ДР = 0,06 .МПа ускоряется на 20^ по отношение к аналогичному процессу отпуска первым положений-.: ручки крана & 394.

При решении вопроса унификации поездных кранов машиниста на всем аодвихном составе, т.е. в грузовом и пассажирском движении, рациональным можно считать двухвариаптное исполнение уравнительного поршня (диафрагмы), когда аксиальное передвижение ограничивается конструктивны.: алементом порпня (диафрагмы), что обеспечивает ограничение питающего сечения крана при поездном положении.

Пятая глава посвящена определено} экономической эффективности применения дистанционного управления тормозами. Вождение соедашенннх поездов с постановкой локомотивов в голове и середине состава вызывает при несинхронных экстренных торможениях обрывы автосцепок и повреждения вагонов от значительных продольных усилий, что приводит к задернке поездов для отцепок поврежденных вагонов. Применение блока дистанционного управления тормозами позволяет производить тор.юаение одновременно с двух точек состава. Это значительно улучшает условия продольной дикарки поезда и в значчтельной степени исключает случаи повреждения вагонов.

Суммарная экономия текущих издержек на установленном полигоне обращения соцг.пнепккх поездов лри вероятности попадания вагонов в экстренные гор;..озенкя ?эт= 19 • 10"^ с учетом расходов на отделку ;; ремонт вагонов при нормативах, выражающихся в поез-до-часах в лр;зоде.чны:с затратах на ремонт вагонов, составляет = 556 • Ю3руЗ.

¡1з£зс-сг:;о, что увеличение средне:; длины поезда на 1,0% приводит к увеличен:::: участка во Л скорости на 1,2%. 3 то же время рост размеров движения на 1,С% лршгодит к снизениэ участковой скорости на 2,0 - 2,о£. Зогление поездов, локомотивы которых оснащены техническими устройствами, обеспечивающими кодовую передачу команд мезду локомотивами и исполнение их при торможении и отпуске без дополнительных согласований по радиостанции речевыми сигналами, допускает движение без снижения допускаемой скорости, регламентируемой инструкциями. Экономия в этом случае может быть достигнута за счет увеличения участковой скорости. С учетом зави-с:з.:остя участковой скорости от максимальной и учетом реального .толскенпя яа сети железных дорог, связанного с интенсификацией роста размеров движения, получаем А~\Г- 0,8 км/ч.

Согласно расходнш ставкам: вагоно-час - Свч = 0,08 руб. , локомотиво-час - С^ = 2р.40 к. , бригадо-час - = 4р.10 к. рассчитываем сокращение экешгуатг'хпонных расходов при ежесуточном пробеге каждого из поездов Я = 500 км Э^ = 1,58 млн.руб. Определяя экономию А С на один блок дистанционного управления с учетом единовременных затрат на НИОХР, приведенных к расчетному году, определяем годовой экономический эффект на один локомотив 3, = 1,5 тыс.руб.

3 п:риод предоставления "окон" на однопутных линиях и на-

иболео загруженных двухпутных участках пропуск строенных поездов эффективнее, чем сдвоенных. Однако водить строенные поезда с установленной скоростью не представляется возможным из-за ограничений, накладываемых условия;.;:! безопасности движения. При -менение устройств дистанционного управления позволит в период предоставления "окон" осуществлять прорек строенных поездов по схеме Лс-Лс-Лс. Таким образом, экономическая эффективность применена устройств дистанционного упрак-.ения может дополнительно оцениваться сокращением задержек поездов из-за "окон" при пропуске их строенными по сравнению с движением сдвоенных поездов.

Выводы и основные результаты работы

1. Проведенные исследования позволили определить концепции построена перспективных приборов управления тормозами, лозышаЕЬ щих безопасность движения соединенных поездов и ул^'ЧЕаюздх условия работы машинистов.

2. Показана недостатки работы эксплуатируемых кранов дази-ниста в поездном положении и обосновано техническое решение, обеспечивающее стабильное поддержание давления в уравнительном резервуаре на задаваемом уровне независимо от илотност^ питательного клапана редуктора крана аапиниста и уравнительного резервуара.

3. На основании проведенных исследований обоснован ряд положений "Инструкции по эксплуатации тормозов подвижного состава келезных дорог" ЦГ-ДБ - ВНК1ЕГ/4440, "Инструкцлк по организации обращения грузовых поездов повышенного веса и длины" Ц^-ЦТ/4485 в части схем формирований и методов управления тормозами.

4. Показана необходимость введения в конструкцию крана ма-

ашиста устройства, обеспечивающего автоматическую корректировку величины и времени вцдеркки сверхзарядного давления в тормоз-::о.'; .магистрали в зависимости- от глубшш предшествовавшего сшше-кпя дамская, что обеспечивает ускоренный отпуск тормозов хьосто— во;1 час;;: ;лпкнссоставпого поезда.

5. Рассмотрены процессы гапово.': динамики тормозной магистрали с распредсленкц/.п параметра мл, учитывающими наличие источников с:;:~?ого :-оздух;: в составе поезда.

6. Обосновано введение зависимости включения отпускного и гормозпого вентиле"; для обеспечения защиты торлозной системы от са:.".оппо::згз.::.ного отпуска гор,юзов.

7. Разработаны ноглогргммы для определения рациональных студенеЛ гор:.:о;кепкя второго локомотива в соединенном поезде при равенстве тормозных ко эст! клиентов составов соединенного поезда на участках с различным профилем пути, что дает возможность оперативно:'! корректировки режимных карт управления поездом с целью снижения продольно-динамических усилий между поездами.

8. Обосновано техническое решение устройства, обеспечивающего разобщение редукторной полости и уравнительной части крана машиниста в положении дерокрыглк и автоматическое получение конеч-

I

ной величины завышения давления при отпуске торлозов.

9. На основании выявленных зависимостей величин темпов повышения давления в головной и средней части поезда рекомендовано увеличение площади питающего сечения кранов машиниста в поездном положении в длиннососгавных грузовых поездах.

10. Разработанный блок управления Г* 046 включен в схемы замещения электродинамического тормоза и контроля превышения скорости движения в условиях эксплуатации поездов на обходных путях Северо-иу йского тоннеля Ба йкал о-Амуре к о Е магистрали.

11. Исследование переходных режимов upi: синхронно:.: ц несинхронном управлении тормозами с двух ло;:о;.:сгпгОь дало возможность определения принципов построения логически узлоь схем стыковки устройств передач;; ют7.йр:.:ацки и машиниста с обеспечением замещения по тормозной 1.х;гисгь;.ли сигнала телсуправде-ния.

12. Разработанная методика расчета времени подгиговкк тормозов к действии позволяет производить торг.ознке расчеты поезде! с рассредоточенными; по длине состава локо.\-.отйгаш:.

13. Разработанная схема клапаннс-дизГ-рагмеккого крана машиниста дистанционного типа взамен золотглкоЕо-пзринеьо;'; позволяет исключить лз конструкции узлы с су:а:.: к вяз к;:;.; трение'.!.

14. Ожидаемый экономический эффект от внедрения блока дистанционного управления ка существующем политопе воздекия поездов повшенного веса составляет 1,6 тыс.руб. на один локомотив.

15. С целью контроля уровня давления тормозной магистрали ведомых локомотивов необходимо предусматривать в устройствах дистанционного управления акалого-шкгроЕые преобразователи с вкво-дом данных на табло машиниста ведущего локомотива.

16. Полученные в работе результаты рекомендованы для использования при проектировании перспективных локомотивов и разработке систем управления тормозами в соединенных поездах.

Содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Крылов В.И., Крылов В.В., Лобов В.Н. Приборы управления тормозами. I.!. : Транспорт, I9B2, 135 с.

2. Лобов В.Н., Горин А.Ф. Управление тормозами в соединенных поездах. Труды БНИИЕТ, 1980. Вып.629: Вопросы эксплуатации

тормозов в гякелог-осных поездах. 68-72 с.

3. Лобов Б.К. Расчет давления в тормозной магистрали соединенного поезда. Труды БШЖТ, IS83. Бып,656:. Перспективы развития автоматических тормозов железнодорожного подвижного состава. 42-44 с.

4. Лобов 5.Н. cicciuiyaTaijioHHb'e испытания системы дистанционного управления в соединенных поездах. Труды БКИЕТ, 1979. Вып. 6G4: Автотормоза скоростных и тяжеловесных поездов. 78-83 с.

5. Горин А.2., Лобов З.К. Изменение давления в тормозной магистрали соединенных поездов. Вестник БНИИШТ, 1980, 7. 32-35 с.

6. Иноземцев В.Г., Лобов З.Н. Синхронизация управления ав-тотормозамл- е соединенных грузовых поездах. В кн.: Новая автотормозная техника. ; IS73. 25-29с.

7. JIoöoe В.Н. Уточненный метод расчета тормозных путей. В кн.: Исследование автотормозов нелезнодоро;хного транспорта. Л., 1384. 60-63 с.

8. Особенности тормозных расчетов для поездов поЕьаенноЗ длины а массы при распределенных по составу локомотивах. Кузьмине Е.л., КазарнпоЕ A.B., Лобов В.Н.,'Мартынова И.В. Зксддуа-

j

теция автотормозов на иодвкзаоа составе нелезиых дорог. Ы., 1969. 16-19 с.

9. A.c. 141С350 СССР Ш 13/68. Устройство дистанционного управления краном.машиниста. Лобов В.Н. £.418167 127-11. Заявлено I6.0I.C7. Опубл. 15.08.68. Бкш. £ 30.

10. A.c. 3SS4I4 СССР ЙКИ В60Т. Система упраслеккл аБготохь-r,:o3f.:.i;; соединенных поездов, Иноземцев В.Г., Лобов В.Н., Ндквос-ров Г..Д. I759QI9. Еаяглоно 15.03.72. Опубл. 13.10.73. Бш.

- оо • - .

11. A.c. 499158 СССР 1лКй BSOT. Кран машиниста автотормозов железнодорожного транспортного средства. Иноземцев Ь.Г., Лобов В.К., Бунаков К.С. Г I9S34CC. Заявлено GS.С/2.7-4. Опу'л. I5.CI.7G. Бал. Я 2.

12. A.c. G779G2 СССР 55СТ. Устройство для дпстапиюн-ного управления краном машиниста тормоза железнодорожного транспортного средства. Иноземцев Б.Г., ЬунакоЕ К.С., Лобов 2.Н., ГнуговЛ.А., Никифоров I.Д. 247789С. Заявлено 2I.u-i.77. Ояу;л. 05.08.79. Бш. 29.

13. Устройство дистанционного улраалс-кия краном машине та тормоза железнодорожного транспортного сродства. Иноземцев 5.Г.. Лобов В.Н., Козшин Л.В. и др. JJ 4327931/27-11. Заявлено

17.II.87. Решение о выдаче а.с. от 2G.C5.6c.

14. Устройство управления тоалозом железнодорожного транспортного средства. Иноземцев З.Г., лозалпн .1.3., "Дпц2р:-и::-: Ь.П., Лобов В.Н. £ 4409-160/25-11. Ззяа'еко 13.С4.Б8. Решение о Еьпаче а.с. от 26.12.88.

15. Устройство для дистанционного упраьленця краном маад-ниста тормоза железнодорожного транспортного срсдзтва. Илсзем-цев В.Г., Лобов З.Н., Козшин Л.В. и др. Г 43483SI/27-II. Заявлено 23.12.87. Решение о выдаче а.с. от 23.12.88.

Л24072 Подписано к печати 07.02.90 г.

Формат бумаги 60x90 I/I6. Объем 1,75 п.л.

Заказ 104 Тирад 110 экз.

Типография ВНИИШ1, 3-я Мытищинская, д. 10