Программно-аппаратный модуль устройства управления прицельным торможением для плавного управления тормозными средствами
Программно-аппаратный модуль устройства управления прицельным торможением для плавного управления тормозными средствами, относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам автоматики и телемеханики, осуществляющим управление вагонозамедлителями на сортировочных горках и предназначен для плавного управления тормозными средствами, что позволяет повысить безопасность и эффективность управления скоростью отцепов на сортировочной горке за счет плавного регулирования усилия нажатия тормозных шин замедлителя на колесные пары отцепа.
Устройство обеспечивает безопасность работы вагонозамедлителя за счет исключения случаев выдавливания колесных пар при резком возрастании усилия нажатия тормозных шин на колесные пары, повышение качества управления вагонозамедлителями, увеличение срока службы вагонозамедлителей, а также возможность автоматизированного управления вагонозамедлителем через специализированные системы, унифицированные по интерфейсу.
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам автоматики и телемеханики, осуществляющим управление вагонозамедлителями на сортировочных горках.
Известно устройство для управления вагонозамедлителем, содержащее тормозной и оттормаживающий электропневматические клапаны, подключенные к выходу исполнительного блока, блоки гальванической развязки сигналов, блок формирования команд управления и подключенный к воздушной магистрали вагонозамедлителя контактный регулятор давления воздуха (Авторское свидетельство СССР 
1041373, B61L 17/00, дата публикации 15.09.1983 г.).
Недостатком данного устройства является то, что для реализации промежуточных ступеней торможения в нем применен контактный регулятор давления, требующий ручной настройки зазоров между контактами и обладающий низкой надежностью.
Известно устройство для управления вагонозамедлителем, содержащее блок формирования команд управления, дешифратор, два блока коммутации, блок переключения, пневмоэлектрический преобразователь давления воздуха и четыре электропневматических клапана. Оно принято в качестве прототипа. (Патент Российской федерации 2021935, B61L 17/00, дата публикации 30.10.1994 г.).
Недостатком этого устройства является то, что оно способно реализовать дискретное управление вагонозамедлителем, что не позволяет поддерживать уровень давления, находящийся между отдельными ступенями, а наращивание количества ступеней ведет к усложнению и громоздкости устройства.
Задачей предлагаемой полезной модели является плавное (не дискретное) управление воздействием вагонозамедлителя, что позволяет повысить безопасность и эффективность управления скоростью отцепов на сортировочной горке за счет плавного регулирования усилия нажатия тормозных шин замедлителя на колесные пары отцепа. Предлагаемое устройство обеспечивает безопасность работы вагонозамедлителя за счет исключения случаев выдавливания колесных пар при резком возрастании усилия нажатия тормозных шин на колесные пары при переходе на более высокую ступень, повышает качество торможения вагонов и уменьшает трудоемкость обслуживания управляющей аппаратуры вагонозамедлителей.
Сущность полезной модели заключается в том, что программно-аппаратный модуль устройства управления прицельным торможением для плавного управления тормозными средствами состоит из блока плавного управления, связанного с интерфейсом задания требуемого уровня воздействия и связанного через блок передачи сигналов управления и блок передачи сигналов обратной связи с исполнительными устройствами по линиям связи, при этом блок плавного управления выполнен в виде контроллера с возможностью поддержания заданного уровня воздействия за счет непосредственного управления исполнительными устройствами, блок передачи сигналов управления выполнен в виде оптоизолированного элемента вывода дискретных сигналов, а блок передачи сигналов обратной связи выполнен в виде гальванически изолированного аналого-цифрового преобразователя, связанного с датчиком измерения воздействия, установленного в исполнительном устройстве, при этом количество исполнительных устройств зависит от конфигурации и типа тормозного оборудования конкретной сортировочной горки.
Техническим результатом является плавное торможение вагонов с исключением резких воздействий на колесные пары подвижного состава, повышение качества управления вагонозамедлителем, увеличение срока службы вагонозамедлителя, а также возможность автоматизированного управления вагонозамедлителем через специализированные системы, унифицированные по интерфейсу.
Плавное управление достигается путем реализации заданного воздействия во всем диапазоне значений, ограниченных характеристиками вагонозамедлителя, с плавным изменением до требуемого уровня и реализацией обратной связи.
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемой полезной модели.
Программно-аппаратный модуль устройства управления прицельным торможением для плавного управления тормозными средствами состоит из блока плавного управления 1, связанного с интерфейсом задания требуемого уровня воздействия 2 и связанного через блок передачи сигналов управления 3 и блок передачи сигналов обратной связи 4 с исполнительными устройствами 5.
На фиг.2 представлена схема реализации одного из вариантов программно-аппаратного модуля устройства управления прицельным торможением для плавного управления тормозными средствами, где в качестве исполнительного устройства принят пневматический вагонозамедлитель.
Исполнительное устройство 5, в данном случае представляющее собой силовые ключи управления электропневмоклапанами, связано с тормозными 6-7 и оттормаживающими 8-9 электропневмоклапанами, соединенными с тормозной воздушной магистралью вагонозамедлителя 10, к которой подключен пневмоэлектрический преобразователь давления воздуха 11, связанный через гальванически изолированный преобразователь сигнала обратной связи 4 с блоком плавного управления 1, тормозные электропневмоклапаны 6-7 подключены к питающей воздушной магистрали 12.
В случае, если исполнительным устройством является не пневматический, а, например, гидравлический вагонозамедлитель, модуль устройства управления прицельным торможением может быть адаптирован к плавному управлению такого типа вагонозамедлителя за счет применения в блоке обратной связи датчика уровня давления в гидросистеме замедлителя.
Конструктивно конкретная реализация программно-аппаратного модуля устройства управления прицельным торможением для плавного управления тормозными средствами представляет собой микропроцессорный модуль плавного изменения воздействия, дискретные каналы вывода сигналов управления электропневмоклапанами, силовые ключи управления электропневмоклапанами и гальванически изолированный преобразователь сигнала обратной связи, объединенные в промышленном компьютере, смонтированном в шкафу управления на посту электрической централизации сортировочной станции. Информационный интерфейс задания требуемого уровня воздействия представляет собой канал связи, например, CAN-канал, с устройством или системой задания требуемого уровня воздействия, подключенный к микропроцессорному модулю. Тормозные и оттормаживающие электропневмоклапаны, пневмоэлектрический преобразователь давления воздуха, тормозная воздушная магистраль вагонозамедлителя, питающая воздушная магистраль пневмосети сортировочной станции размещены на путях сортировочной горки. Тормозные и оттормаживающие электропневмоклапаны, пневмоэлектрический преобразователь давления воздуха соединены кабельной линией с силовыми ключами управления электропневмоклапанами и гальванически изолированным преобразователем сигнала обратной связи.
Устройство начинает работать после включения питания промышленного компьютера. Встроенное программное обеспечение микропроцессорного модуля плавного изменения воздействия осуществляет функционирование устройства следующим образом.
Микропроцессорный модуль 1 непрерывно сравнивает заданный уровень воздействия, получаемый из информационного интерфейса 2, с уровнем давления в тормозной воздушной магистрали вагонозамедлителя 10, получаемым через пневмоэлектрический преобразователь давления воздуха 12 и гальванически изолированный преобразователь сигнала обратной связи 4.
Если заданный уровень ниже полученного значения, то блок плавного управления 1 через внутреннюю шину промышленного компьютера выдает в блок передачи сигналов управления 3 сигналы, которые через блок силовых ключей управления электропневмоклапанами 5 обеспечивают закрытие оттормаживающих электропневмоклапанов 8-9, открытие тормозных электропневмоклапанов 6-7 и поступление сжатого воздуха из питающей воздушной магистрали 12 в тормозную воздушную магистраль вагонозамедлителя 10.
Если заданный уровень выше полученного значения, то блок 1 через внутреннюю шину компьютера выдает в блок 3 сигналы, которые через блок силовых ключей управления электропневмоклапанами 5 обеспечивают закрытие тормозных электропневмоклапанов 6-7, открытие оттормаживающих электропневмоклапанов 8-9 и выпуск сжатого воздуха из тормозной воздушной магистрали 10 в атмосферу.
При равенстве заданного уровня давления с полученным блок 1 через внутреннюю шину компьютера выдает в блок 3 сигналы, которые через блок силовых ключей управления электропневмоклапанами 5 обеспечивают закрытие тормозных 6-7 и оттормаживающих 8-9 электропневмоклапанов.
При поддержании заданного уровня давления в случае утечек воздуха из тормозной воздушной магистрали вагонозамедлителя, блок 1 сравнивает заданный уровень с уровнем давления в тормозной воздушной магистрали вагонозамедлителя 10, получаемым через пневмоэлектрический преобразователь давления воздуха 11 и гальванически изолированный преобразователь сигнала обратной связи 4 и через внутреннюю шину компьютера выдает в блок 3 сигналы, которые через блок силовых ключей управления электропневмоклапанами 5 обеспечивают закрытие оттормаживающих электропневмоклапанов 8-9, открытие тормозных электропневмоклапанов 6-7 и поступление сжатого воздуха из питающей воздушной магистрали 12 в тормозную воздушную магистраль вагонозамедлителя 10.
При значительной разнице заданного и полученного уровней давления, блок 1 через внутреннюю шину компьютера выдает в блок 3 сигналы, которые через блок силовых ключей управления электропневмоклапанами 5 обеспечивают управление тормозными электропневмоклапанами 6-7 таким образом, что скорость нарастания давления ограничивается периодическим прекращением подачи воздуха для исключения случаев выдавливания колесных пар отцепа при резком возрастании усилия нажатия тормозных шин.
Таким образом, за счет возможности выбора усилия нажатия тормозных шин вагонозамедлителя в широком диапазоне значений обеспечивается плавность вытормаживания отцепа за минимальное количество циклов включения вагонозамедлителя.
Программно-аппаратный модуль устройства управления прицельным торможением для плавного управления тормозными средствами на сортировочных горках, отличающийся тем, что состоит из блока плавного управления, связанного с интерфейсом задания требуемого уровня воздействия и связанного через блок передачи сигналов управления и блок передачи сигналов обратной связи с исполнительными устройствами по линиям связи, при этом блок плавного управления выполнен в виде контроллера с возможностью поддержания заданного уровня воздействия за счет непосредственного управления исполнительными устройствами, блок передачи сигналов управления выполнен в виде оптоизолированного элемента вывода дискретных сигналов, а блок передачи сигналов обратной связи выполнен в виде гальванически изолированного аналого-цифрового преобразователя, связанного с датчиками измерения воздействия, установленного в исполнительном устройстве, при этом количество исполнительных устройств зависит от конфигурации и типа тормозного оборудования конкретной сортировочной горки.
