SU64366A1 - Устройство дл автоматического управлени паровозом - Google Patents

Description

Изобретением ставитс  цель экономии топлива на паровозах путем рационального расходовани  пара. Дл  этого преллагаемое устройство автоматического управлени  паровозом выполн етс  так, что оно обеспечивает:

1)автоматическое регулирование скорости движени  поезда по заранее заданному графику в зависимости от уклона пути, его состо ни  и прочих факторов;

2)автоматическое торможение состава на заранее заданных участках пути;

3)автоматическое управление гудком, с целью подачи, акустических сигналов на заранее установленных участках пути;

4)автоматическую сигнализацию о необходимости форсировани  топки паровоза.

Предлагаемое устройство состоит в основном из фотоэлектрического программного регул тора, перед фотоэлементами которого перемещаетс  лента с нанесенным на ней графиком скорости.

Сущность изобретени  заключаетс  в особом конструктивном выполнении этого регул тора, .а

именно в следующем: на подвижной каретке регул тора установлены в отдельных камерах четыре фотоэлемента, из которых два служат дл  регистрации положени  светового п тна, получаемого от ленты с графиком, и дл  включени  на правый или левый ход электродвигател  каретки, с целью перестановки последней в положение, задаваемое графиком, а другие два - дл  регистрации светового п тна, отбрасываемого указателем скорости паровоза, и дл  включени  на правый или левый ход электродвигател  регул тора подачи пара, с той целью, чтобы последний приводил скорость паровоза в соответствие с заданной графиком.

В таком устройстве регул тор подачи пара может быть снабжен конечными контактами, включенными в цепь управлени  электродвигател , служащего дл  привода рычага тормоза. Далее, в цепи возбуждени  указанных выще двигателей каретки и рычага тормоза расположен фотоэлектрический регул тор , автоматически измен ющий силу тока в цепи возбуждени  соответственно уклону пути. В фотоэлектрическом програм мном регул торе также может быт установлен в отд льной камере фотоэлемент, возбуждаемый пода ваемыми от графика световыми импульсами и служащий дл  управлени  гудком, с целью автоматической подачи акустических сигналов на заранее установленных участках пути. В устройстве может быть применен фотоэлектрический индикатор давлени  пара, управл ющий электродвигателем , служащим дл  привода регул тора т ги. Изложенна  сущность изобретени  по сн етс  чертежом, на котором изображена схема предлагаемого устройства. Ради  сности, описание даетс  отдельно по основным узлам. L Автоматическа  регулировка скорости движени  Устройство дл  автоматического управлени  паровозом по заранее заданному графику состоит из фотоэлектрического программного регул тора , перед фооэлементами которого перел ещаетс  темна  лента 1 с нанесенным на ней графиком скорости в виде прозрачной кривой линии. На подвижной каретке регул тора установлены в отдельных камерах четыре фотоэлемента ФЭд, ФЭ45 ФЭт и ФЭз- Фотоэлементы ФЭз и ФЭ служат дл  фиксации положени  светового п тна, получаемого от осветител  3, световые лучи которого проникают через прозрачную кривую на темной ленте и воздействуют на тот или иной фотоэлемент, в зависимости от задаваемой паровозу скорости. Фотоэлементы ФЭз и ФЭ, через посредство фотоэлектронного усилител  4 и реверсивного магнитного пускател  5 управл ют электродвигателем Mj, перемещающим экран каретки вверх или вниз до тех пор, пока световое п тно источника света не будет попадать 8 торец горизонтальной панели экрана , т. е. до тех пор, пока фотоФЭз и ФЭ5 не будут заэлементы .темнены. В св зи с изменением положени  горизонтальной панели экрана, второе световое п тно от источника света За, вмонтированного в указатель 6 скорости паровоза, также окажетс  выше или ниже правого торца горизонтальной панели экрана, что приведет к работе вторую систему фотоэлементов ФЭ, ИЛИ ФЭв. Фототок этих фотоэлементов усиливаетс  фотоэлектронным усилителем 4, который возбуждает соответственно реле 7 или реле 8. Контактные органы этих реле соответственно или включают электродвигатель MI или дают ему реверс. Этот электродвигатель через черв чную передачу 9 св зан с рычагом управлени  количеством пара, поступающим в цилиндры паровой мащины. Изменение в подаче пара приведет к изменению скорости паровоза , и, соответственно этому, к изменению положени  светового п тна от источника света, вмонтированного в указатель скорости, до тех пор, пока это световое п тно не попадет в правый торец горизонтальной панели экрана фотоэлектрического программного регул тора, т. е. в положение, задаваемое графиком скорости. Регул тор подачи пара снабжен конечными контактами, включенными в цепь управлени  электродвигател  MI, служащего дл  привода рычага тормоза. Рычаг управлени  парсм имеет два крайних положени ; левое и правое. В крайнем левом положении , соответствующем полному прекращению подачи пара, норально замкнутые контакты 10, ключенные в цепь питани  обмоти реле 8, размыкаютс  и вращеие электродвигател  MI прекрааетс . Одновременно с этим заыкаютс  контакты 11, включаюие цепь питани  двигател  Mt ерез контактные органы реле 12, правл ющего этим двигателем. Крайнее левое положение рычаа управлени  паром, соответстующее полному прекращению поачи пара, может быть или перед

окончательным затормаживанием при подходе поезда к станции, или при спуске с уклона. Размыкание контактов 10 происходит только через некоторое врем  с момента уменьшени  количества пара, что дает возможность при движении поезда по уклону итти частично за счет накопленной им живой силы без подачи пара в цилиндры.

Если окажетс , что и в этом случае будет иметь место ускоренное движение против заданного графиком, то двигатель регулировани  количеством пара будет про должать вращатьс , что и приведет к размыканию конечного контакта 10 и к замыканию контакта 11 и тем самым к подаче импульса дл  начала работы рычага тормоза . Если в процессе торможени  скорость поезда будет снижена до меньшего значени , чем это задано графиком, то двигатель управлени  тормозом соответственно реверсируетс  и интенсивность торможени  уменьшаетс  настолько, чтобы обеспечить требуемую скорость.

Если окажетс , что при полном расторможении скорость поезда будет ниже заданной графиком, то контакт 13 (конечный выключатель) замыкаетс , подготовл   питание двигател  MI по следующей цепи: минус батареи, конечный выключатель 13 - контакт 15- корь двигател  MI - контакт 14 -плюс батареи.

Крайне правое положение рычага регул тора пара соответствует полному открытию пара и размыканию конечного выключател  16 и, тем самым, выключению двигател  М,.

II. Автоматическое торможение на заранее заданных участках пути

Как было сказано выше, регул тор тормоза электрически св зан с регул тором пара.

Когда поезд идет по ровному профилю с определенной скоростью , а затем начинаетс  спуск, дл  поддержани  той же скорости необходимо сн ть некоторое количество пара. Если в результате съема пнра скорость все же окажетс  повышенной против заданной графиком, автоматически вкмючаетс  система управлени  т фможением , пока не становитс  заданна  графг1ком скорость. Если в св зи с изменением уклона пути окажетс , что торможение черезчур понижает скорость, происходит автоматическое растормаживание .

При дальнейшим изменении профпл  пути может oкaзaть  , что необходимо переключитьс  на работу регул тора пара. Соответственно этому будем иметь следующую работу элрктрической схемы, При движении по ровному профилю реле 7, 8 и 12 не возбуждены, так как световое п тно, перехо . щее через прозрачную шкалу указател  скорости, попадает на торец экрана, а следовательно соответствуюш .ие верхние и нижние фотоэлементы ФЭз и ФЭ не срабатывают . В случае движени  поезда по спуску oкaжeтc  то подаваемое количество пара в цилиндр излишне, что приведет к перемеш.ению светового п тна выше торца экрана. От этого срабатывает репе 8, замыка  свои контакты , что приведет к работе двигател  MI и к передвижению руко тки ре ул тора ближе к нулевому положению.

При этом получаетс  следующа  замкнута  цепь: П1юс батареи - контакт 17 -  корь двигател  М - контакт 18 - конечный выключатель 13 минус батареи. В результате работы двигател  Mj руко тка регул тора приходит в нулевое положение, замыка  контакты 11 и подготавлива  этим работу двигател  MI

Если скорость окажетс  все же выше заданной, то это приведёт к срабатыванию реле 8, а также к возбуждению реле 12 по цепи: плюс батареи - контакт 19 - обмотка реле 12 - минус батареи. Реле 12. возбужда сь, переключает свои контакты. В результате будем иметь следующие замкнутые электрические цепи: плюс батареи - контакт 20 - конечный выключатель 11 -контакт 21 - конечный выключатель 22 -  корь двигател  Mi - контакт 23-минус батареи. Двигатель М начинает вращатьс  и руко тка регул тора тормоза передвигаетс  влево с нулевого положени , вследствие чего происходит затормаживание.

В случае подъема поезда вверх по уклону, что приводит к повижению скорости паровоза против заданной по программе, с.рабатывает фотоэлемент, наход щийс  ниже экрана, и соответственно срабатывает реле 7. Вследствие этого руко тка регул тора пара передвигаетс  с нулевого положени  вправо до тех пор,, пока не будет обеспечена подача требуемого количества пара.

ДЕеИгатель тормоза при этом реверсируетс . В зависимости от профил  пути работа двигателей привода регул торов тормоза и пара проходит с различной скоростью, что достигаетс  при помощи специального корректирующего аппарата.

П1. Корректирование числа оборотовдвигателей привода регул торов пара и тормоза

В зависимости от, профил  пути бывает, необходимо давать ту или иную скорость рычагу регул тора пара или тормоза. Это обеспечиваетс  следующим образом: луч от электрической лампочки 24 падает на зеркальце 25, прикрепленное к .креномеру, и, отража сь, проходит через треугольную щель 26 и попадает на фотоэлемент ФЭю. В ьо:нечном результате, в зависимости от. падающего на фотоэлементы света, будем иметь то или иное возбуждение двигателей, а, следовательно , и различные их скорости. При этом изменение возбуждени  двигателей М и М4 производитс  от одного фотоэлемента ФЭ,, что можно допустить, так как двигатели MI и Mi сблокированы таким образом, что работа регул тора тормоза вйзможна только при установке регул тора пара в нулевое положение, и наоборот.

IV.Автоматическа  подача гудка в заранее определенных участках пути.

Автоматическа  подача гудка достигаетс  срабатыванием реле замедленного действи  27, приводимого в действие фотоэлементом ФЭ через усилитель. Фотоэлемент возбуждаетс , когда на него попадает свет от лампы через прозрачные коды гудка на непрозрачной ленте. Коды записываютс  заранее.

V.Автоматическа сигнализаци  форсировани  топки

Сигнализаци  о форсировании подачи топлива осуществл етс  электрическим звонком, который включаетс  при нахождении руко тки регул тора т ги в крайнем левом положении, чему должно соответствовать замыкание нормально открытых контактов 28.

VI.Автоматическое регулирование давлени 

Автоматическое регулирование давлени  будет осуществл тьс  с помощью следующих приборов;

а)манометра 29, предназначетьного дл  измерени  давлени . У этого манометра стрелка заменена легким непрозрачным слюд ным диском с нанесенной прозрачной кривой. Кроме того манометр имеет и неподвижный непрозрачный ДИСКс вырезанной вертикальной щелью. Сзади подвижного экрана помещаетс  лампочка. Изменение давлени  приведет к тому, НТО подвижный диск по отнощению к неподвижному займет вполне определенное положение. Результатом будет перемещение светового луча на вполне определенное положение, соответствующее данной ступени давлени ;

б)экрана 30, поворачивающегос  на некоторый (вполне определенный дл  прин того давлени ) угол по отношению к вертикальной щели манометра;

в)фотоэлемента ФЭ,, расположенного выще экрана, и фотоэлементаФЭа ,расположенного ниже экрана.

Автоматическое регулирование давлении происходит следующим образом.

Как только изменитс  почемулибо давление в сторону уменьшени  или увеличени , так сейчас же световое п тно, проход щее через подвижный и неподвижный диски и попадавшее раньше в торец экрана 30, упадет на фотоэлементы ФЭ или ФЭо. Фототоки указанных фотоэлементов усил тс  усилител ми 4 и воздействуют на реле 31 или 32.

В конечном результате сработает двигатель Al привода регул тора т ги таким образом, что руко тка регул тора т ги передвинетс , измен   величину давлени  до тех пор, пока световое п тно вновь не упадет на торец экрана 30.

VII. Корректирующее устройство

Дл  корректировани  возможного сдвига ленты программного регул тора относительно пройденного пути предусмотрено специальное корректируюш;ее устройство.

Сдвиг ленты относительно пройденного пути может произойти по причине: буксовани  колес, износа колес и пр. Корректирующее устройство состоит из реле 33, 34, 35 и 39, диференциала 36 и реверсивного электродвигател  М-. Одна из шестерен диференциала приводитс  во вращение гибким валом от колес паровоза. Противоположна  ей шестерн  при отсутствии корректировок сдвига ленты неподвижна и, таким образом, втора  пара шестерен вращаетс  по первой щестерне со скоростью, определ емой передаточным числом, и скоростью вращени  шестерни, св занной с колесами паровоза.

Втора  пара шестерен диференциала приводит в движение лентопрот жный механизм фотоэлектронного программного регул тора. Скорость движени  ленты будет  вл тьс  функцией скоростей вращени  правой и левой щестерен диференциала, у которого лева  шестерн  св зана через черв чную передачу с двигателем Mj, включаемым или выключаемым системой реле 33, 34, 35 и 39 в случа х несоответстви  между скоростью движени  ленты регул тора и фактической скоростью паровоза. На определенных участках полотна железной дороги устанавливаютс  подковообразные железные или чугунные штыри 37, на паровозе же укрепл етс  подковообразный электромагнит 38, одна из обмоток которого посто нно включена на батарею, а друга  электрически св зана с обмоткой реле 39. При каждом прохождении элоктромагнита над штыр ми, установленными на полотне железной дороги, в обмотке электромагнита 38 индуктируетс  электродвижуща  сила, возбуждающа  обмотку реле 39.

На ленте программного регул тора нанесены кодовые знаки, положение которых перед фотоэлементами ФЭ12, при отсутствии сдвига ленты в сторону опережени  или отставани , должны соответствовать во времени имп льсам, поступаемым в реле 39 от электромагнита 38. В случае рассогласовани  между положением кодовых знаков ленты и пройденным путем спабативатот реле 33, 34 и 35, включающие двигатель М, ускор ющий или замедл ющий движение лентопрот жного механизма.

Рассмотрим работу электрической схемы управлени  лентопрот жным механизмом. Возможны три случа :

а)положение ленты соответствует фактически пройденному пути (нет ни опережени , ни отставани ),

б) ленты опережает фактически пройденный путь,

в)движение ленты отстает от фактически пройденного пути.

В первом случае положение ленты соответствует фактически пройденному пути (нет ни опоздани , ни отставани ) и происходит одновременное возбун дение реле 39 и 34. Двигатель Mj при этом будет оставатьс  неподвижным, так как реле 39 и 34 взаимно деблокируют друг друга и в двигатель ток не поступает.

Если движение ленты опережает фактически пройденный путь, реле 34 сработает раньше, чем реле 39; при этом образуетс  следующа 

электрическа  цепь: плюс батареи-контакт 40- корь двигател  MS-контакт 41-минус батареи и параллельна  цепь: плюс батареи- контакт 40-контакт 42-обмотка возбуждени  двигател -контакт 43-минус батареи. Реле 35 и 33, так же как и реле 39, при этом.обесточены . Двигатель М вращаетс  в таком направлении, что лентопрот жный механизм будет иметь пониженную скорость относительно развиваемой паровозом, что в конечном результате приводит к ликвидации сдвига ленты.

Ес;:и движение ленты отстает от фактически пройденного пути, реле 39 возбуждаетс  раньше, чем реле 34, механически блокиру  свой  корь. Контактные органы 44 реле 39 подают, как это легко видеть из схемы, плюс батареи на  корь двигател  MS, обмотка возбуждени  которого получает ток через не подвижные контакты реле 34 в обратном направлении. Двигатель при этом реверсируетс , диференциал лентопрот жного механизма увеличивает скорость движени  ленты относительно скорости, развиваемой паровозом, что в конечном итоге приводит к ликвидации сдвига ленты. При этом ликвидаци  сдвига происходит за все врем  с момента подачи импульса в реле 39 до начала работы реле 34, которое своими контактами 45 включает реле 35, переключающее контакты 4, 46,47, 48. Контакты 48 реле 35 включают деблокирующее реле 33. В результате двигатель останавливаетс .

Запись кривой наивыгоднейшей скорости движени  паровоза и нанесение кодов сигналов и корректировки могут быть практически осуществлены следующим образом. Паровоз ведет машинист-стахановец с заданием выполнить график движени  на данном участке пути с соблюдением наивыгоднейших режимов работы паровой машины с минимальным расходом топлива. Отправл  сь со станции, машинист производит различные манипул ции с рычагами управлени  паровозом. Все движени  машиниста-стахановца автоматически фиксируютс  на светочувствительной ленте, в результате чего на последней образуютс  кривые: 1) скорости движени  паровоза, соответствующей наивыгоднейшим режимам работы паровой машины, 2) коды акустического сигнала-гудка, 3) коды корректировки.

Запись на светочувствительной ленте после ее обработки становитс  прозрачной (дл  пропускани  лучей света от осветительных устройств программного регул тора ), а остальна  лента получаетс  непрозрачной, темной. За все врем  движени  поезда скорость перемещени  ленты, приводимой в движение лентопрот жным механизмом , будет пропорциональна (но не равна) скорости паровоза за соответствующие промежутки времени . Длина смотанной ленты в некотором масштабе равна пройденному пути.

При нанесении кодов корректировки электрическа  схема работает таким образом, что в момент прохода поездом над магнитными штыр ми 37 вспыхивает электрическа  лампочка, котора  засвечивает на светочувствительной лепте прозрачную линию кода.

Запись кода сигналов производитс  вручную, но при помощи специального автоматического устройства , таким образом, что роль машиниста сводитс  к нажатию кнопок.. В момент подхода поезда к какой-либо станции также нажимаетс  кнопка, вкпючающа  лампу, котора  засвечивает определенный участок светочувствительной движущейс  ленты. По окончании записи на засвеченные места ленты наноситс  название станции.

Предлагаемое устройство дл  автоматического управлени  паровозом дает:

1.Экономический эффект, способству  поддержанию графика движени  и нормальной эксплоатации т гового хоз йства при рациональном и экономном расходовании топлива.

2.Увеличивает безопасность движени  путем автоматического воз