Устройство для автоматического управления паровозом

Яо 64366 АН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ прегислрпровп оро изоаре Д, Клементье ьмин и Устройств автоматического управленца паровозом в 1-1,ПС за Л 3 605 (3324 ввраля 1945 гола Заявлено 4 шаля 1937 гал Опубликовано 28Изобретением ставится цель экономии топлива на паровозах путем рационального расходования пара, Для этого предлагаемое устройство автоматического управления паровозом выполняется так, что оно обеспечивает:1) автоматическое регулирование скорости движения поезда по заранее заданному графику в зависимости от уклона пути, его состояния и прочих факторов;2) автоматическое торможение состава на заранее заданных уча. стках пути;3) автоматическое управление гудком, с целью подачи. акустических сигналов на заранее установленных участках пути;4) автоматическую сигнализацию о необходимости форсирования топки паровоза.Предлагаемое устройство состоит в основном из фотоэлектрического программного регулятора, перед фотоэлементами которого пе. ремещается лента с нанесенным на ней графиком скорости.Сущность изобретения заключается в особом конструктивном выполнении этого регулятораа именно в следующем: на подвижной каретке регулятора установлены в отдельных камерах четыре фотоэлемента, из которых два служат для регистрации положения светового пятна, получаемого от ленты с графиком, и для включения на правый или левый ход электродвигателя каретки, с целью перестановки последней в положение, задаваемое графиком, а другие два - для регистрации светового пятна, отбрасываемого указателем скорости паровоза, и для включения на правый или левый ход электродвигателя регулятора подачи пара, с той целью, чтобы последний приводил скорость паровоза в соответствие с заданной графиком.В таком устройстве регулятор подачи пара может быть снабжен конечными контактами, включенными в цепь управления электродвигателя, служащего для привода рычага тормоза. Далее, в цепи возбуждения указанных выше двигателей каретки и рычага тормоза расположен фотоэлектрический регулятор, автоматически изменяющий силу тока в цепи возбужде. ния соответственно уклону пути,64366В фотоэлектрическом програм- В связи с изменением положениямном регуляторе также может быть горизонтальной панели экрана, установлен в отд льной камере второе световое пятно от источфотоэлемент, возбуждаемый пода ника света За, вмонтированного в ваемыми от графика световыми указатель 6 скорости паровоза, такимпульсами и служащий для уп- же окажется выще или ниже праравления гудком, с целью автома- вого торца горизонтальной панели тической подачи акустических сиг- экрана, что приведет к работе налов на заранее установленных вторую систему фотоэлементов ФЭ, участках пути, или ФЭ Фототок этих фотоэлеВ устройстве может быть приме- ментов усиливается фотоэлектроннен фотоэлектрический индикатор ным усилителем 4, который воздавления пара, управляющий элек- буждает соответственно реле 7 или тродвигателем, служащим для при- реле 8.вода регулятора тяги. Контактные органы этих релеИзложенная сущность изобре- соответственно или включают электения поясняется чертежом, на ко. тродвигатель М, или дают ему тором изображена схема предла- реверс. Этот электродвигатель чегаемого устройства, Ради ясности, рез червячную передачу 9 связан описание дается отдельно по ос. с рычагом управления количеством новным узлам. пара, поступающим в цилиндры паровой манины.1. Авто мат и ческая регули Измепение в подаче пара приверовка скорости движения дет к изменению скорости паро.Устройство для автоматического воза, и, соответственно этому, к изуправления паровозом по заранее менению положения светового заданному графику состоит из фо- пятна от нсточника света, вмонтитоэлектрического программного ре- рованного в указатель скорости, гулятора, перед фо оэлементами до тех пор, пока это световое которого переещается темная пятно не попадет в правый торец лента 1 с нанесенным на ней гра- горизонтальной панели экрана фофиком скорости в виде прозрачной тоэлектрического программного кривой линии. регулятора, т, е. в положение, заНа подвижной каретке регуля- даваемое графиком скорости.тора установлены в отдельных ка- Регулятор подачи пара снабжен мерах четыре фотоэлемента ФЭ конечными контактами, включен- ФЭ ФЭ 7 и ФЭ Фотоэлементы ными в цепь управления электро- ФЭ, и ФЭ, служат для фиксации двигателя Мслужащего для припложения светового пятна, полу- вода рычага тормоза.чаемого от осветителя 3, световые Рычаг управления паром имеет лучи которого проникают через два крайних положения: левое и прозрачную кривую на темной лен- правое. В крайнем левом положете и воздействуют на тот или иной нии, соответствующем полному фотоэлемент, в зависимости от за- прекращению подачи пара, нордаваемой паровозу скорости. мально замкнутые контакты 10,Фогоэлементы ФЭ, и ФЭ, через включенные в цепь питания обмотпосредство фотоэлектронного уси- ки реле 8, размыкаются и вращелителя 4 и реверсивного магнит- ние электродвигателя М, прекраного пускателя 5 управляют элек- щается. Одновременно с этим затродвигателем М перемещающим мыкаются контакты 11, включаю- экран каретки вверх или вниз до щие цепь питания двигателя М тех пор, пока световое пятно ис- через контактные органы реле 12, точника света не будет попадать управляющего этим двигателем, в торец горизонтальной панели эк. Крайнее левое положение рыча- Рана, т, е. до тех пор, пока фото. га управления паром, соответстэлементы ФЭ, и ФЭ., не будут за- вующее полному прекращению по..темнены. дачи пара, может быть или передокончательным затормаживанием при подходе поезда к станции, или при спуске с уклона, Размыкание контактов 10 происходит только через некоторое время с момента уменьшения количества пара, что дает возможность при движении поезда по уклону итти частично за счет накопленной им живой силы без подачи пара в цилиндры.Если окажется, что и в этом случае будет иметь место ускоренное движение против заданного графиком, то двигатель регулирования количеством пара будет про должать вращаться, что и приведет к размыканию конечного контакта 10 и к замыканию контакта 11 и тем самым к подаче импульса для начала работы рычага тормоза, Если в процессе торможения скорость поезда будет снижена до меньшего значения, чем это задано графиком, то двигатель управления тормозом соответственно реверсируется и интенсивность торможения уменьшается настолько, чтобы обеспечить требуемую скорость.Если окажется, что при полном расторможении скорость поезда будет ниве заданной графиком, то контакт 13 (конечный выключатель) замыкается, подготовляя питание двигателя М, по следующей цепи; минус батареи, конечный выключатель 13 в конта 15 - якорь двигателя М, - контакт 14 - плюс батареи,Крайне правое положение рычага регулятора пара соответствует полному открытию пара и размыканию конечного выключателя 16 и, тем самым, выключению двигателя М,.11, Автоматическое торможение на заранее заданныхучастках путиКак было сказано выше, регуля. тор тормоза электрически связан с регулятором пара.Когда поезд идет по ровному профилю с определенной скоростью, а затем начинается спуск, для поддержания той же скорости необходимо снять некоторое количество пара, Если в результате съема пара скорость все же окажется повышенной против заданной гр,фиком, автоматически вк.,ю. чаете я система управления т рможением, пока не становигся заданная графлком скорость. Если в связи с изменением уклона пути окажется, что торможение черезчур понижаег скорость, происходит автоматическое растормаживание,При дальнейшим изменении профиля нуги может оказать,я, чтО необходимо переключиться на работу регулятора пара, Соответственно этому будем иметь следующую работу электрической схемы.При движении но ровному профилю реле 7, 8 и 12 не возбуждены, так как световое пятно, перехо,ящее через прозрачную шкалу указателя скорости, попадает на торец экрана, а следовательно, соответствующие верхние и нижние фотоэлементы ФЭ, и ФЗ не срабатывают. В случае движения поезда по спуску окажется, то подаваемое количество пара в цилиндр излишне, что приведет и перемещению светового пятна выше торца экрана, От этого срабатывает реле 8, замыкая свои контакты, что приведет к работе двигателя М, и к передвижению рукоятки ре улятора ближе к нулевому положению.При этом получается следующая замкнутая цепь: пюс батареи - контакт 17 - якорь двигателя М, - контакт 18 - конечный выключатель 13 - минус батареи. В результате работы двигателя М, рукоятка регулятора приходит в нулевое положение, замыкая контакты 11 и подготавливая этим работу двигателя М,Если скорость окажется все же выше заданной, то это приведет к срабатыванию реле 8, а также к возбуждению реле 12 по цепи; плюс батареи - контакт 19 в обмотка реле 12 в мин батареи. Реле 12. возбуждаясь, переключает свои контакты. В результате будем иметь следующие замкнутые электрические цепи: плюс бата64366реи - контакт 20 - конечный выключатель 11 в конта 21 - конечный выключатель 22 - якорь двигателя М, - контакт 23 - минус батареи, Двигатель М, начинает вращаться и рукоятка регулятора тормоза передвигается влево с нулевого положения, вследствие чего происходит затормаживание.В случае подъема поезда вверх по уклону, что приводит к понижению скорости паровоза против заданной по программе, срабатывает фотоэлемент, находящийся ниже экрана, и соответственно срабатывает реле 7, Вследствие этого рукоятка регулятора чара передвигается с нулевого положения вправо до тех пор, пока не будет обеспечена подача требуемого количества пара.Двигатель тормоза при этом реверсируется, В зависимости от профиля пути работа двигателей привода регуляторов тормоза и пара проходит с различной скоростью, что достигается при помощи специального корректирующего аппарата,Ш, Корректирование числа оборотов двигателей приводаа регуляторов пара итормозаВ зависимости от, профиля пути бывает. необходимо давать ту или иную скорость рычагу регулятора пара или тормоза. Это обеспечивается следующим образом: луч от электрической лампочки 24 падает на зеркальце 25, прикрепленное к креномеру, и, отражаясь, проходит через треугольную щель 26 и попадает на фотоэлемент ФЭ. В нонечном результате, в зависимости от падающего на фотоэлементы света, будем иметь то или иное возбуждение двигателей, а, следовательно, и различные их скорости. При этом изменение возбуждения двигателей М, и М, производится от одного фотоэлемента ФЭ, что можно допустить так как двигатели М, и М, сблокированы таким образом, что работа регулятора тормоза вбзможна только при установке регулятора пара в нулевое положение, и наоборот. 1 Ч. Автом атическая подачагудка в заранее определенных участках пути.Автоматическая подача гудка достигается срабатыванием реле замедленного действия 2, приводимого в действие фотоэлементом ФЭчерез усилитель. Фотоэлемент возбуждается, когда на него попадаетсвет от лампы через прозрачнь:екоды гудка на непрозрачной ленте.Коды записываются заранее.Автоматическая си гнализация фор сиро ва ни я топ киСигнализация о форсированииподачи топлива осуществляетсяэлектрическим звонком, которыйвключается при нахождении рукоятки регулятора тяги в крайнемлевом положении, чему должно соответствовать замыкание нормаль.но открытых контактов 28,И. Автоматическое регулирование давленияАвтоматическое регулированиедавления будет осуществляться спомощью следуюших приборов:а) манометра 29, предназнацепного для измерения давления.У этого манометра стрелка заменена легким непрозрачным слюдяным диском с нанесенной прозрачной кривой. Кроме того манометримеет и неподвижный непрозрачный диск с вырезанной вертикальной гцелью, Сзади подвижногоэкрана по ч е шается лампочка. Изменение давления приведет к тому,что подвижный диск по отношению к неподвижному займет вполне определенное положение. Результатом будет перемещение светового луча на вполне определен.ное положение, соответствующееданной ступени давления;б) экрана ЗО, поворачивающегосяна некоторый (вполне определенный для принятого давления) уголпо отношению к вертикальной щели манометра;в) фотоэлемента ФЭ расположенного выше экрана, и фотоэлемента ФЭрасположенного ниже экрана,Автоматическое регулированиедавленин происходит следующимобразом, Ло 64366Как только изменится почему- либо давление в сторону уменьшения или увеличения, так сейчас же световое пятно, проходящее через подвижный и неподвижный диски и попадавшее раньше в торец экрана 30, упадет на фотоэлементы ФЭ, или ФЭ,. Фототоки указанных фотоэлементов усилятся усилителями 4 и воздействуют на реле 31 или 32.В конечном результате сработает двигатель М, привода регулятора тяги таким образом, что рукоятка регулятора тяги передвинется, изменяя величину давления до тех пор, пока световое пятно вновь не упадет на торец экрана 30.ЧП. КорректирующееустройствоДля корректирования возможного сдвига ленты прогрзммного регулятора относительно пройденного пути предусмотрено специальное корректирующее устройство.Сдвиг ленты относительно пройденного пути может произойти Bо причине: буксовзния колес, износа колес и пр. Корректирующее устройство состоит из реле 33, 34, 35 и 39, диференциала 36 и реверсивного электродвигателя М., Одна из шестерен диференциала приводится во вращение гибким валом от колес паровоза, Противоположная ей шестерня при отсутствии корректировок сдвига ленты неподвижна и, таким образом, вторая пара шестерен вращается по первой шестерне со скоростьо, определяемой передаточным числом, и скоростью вращения шестерни, связанной с колесами паровоза.Вторая пара шестерен диференциала приводит в движение лентопротяжный механизм фотоэлектронного программного регулятора.Скорость движения ленты будет являться функцией скоростей вращения правой и левой шестерен диференциала, у которого левая шестерня связана через червячную передачу с двигателем М включаемым или выключаемым системой реле 33, 34, 35 и 39 в случаях несоответствия между скоростью движения ленты регулятора и фактической скоростью паровоза. На определенных участках полотна железной дороги устанавливаются подковообразные железные пли чугунные штьрп 37, на паровозе же укрепляется подковообразный электромагнит 38, одна из обмоток которого постоянно включена на батарею, а другая электрически связана с обмоткой реле 39. При каждом прохождении элоктромагнита нзд штырями, установленными на полотне железной дороги, в обмотке электромагнита 38 индуктируется электродвижущая сила, возбуждающая обмотку реле 39,На ленте программного регулятора нанесены кодовые знаки, положение которых перед фотоэлементами ФЭ, при отсутствии сдвига ленты в сторону опережения или отставания, должны соответствовать во времени импульсам, поступаемым в реле 39 от электро. магнита 38. В случае рассогласования между положением кодовых знаков ленты и пройденным путем гпзбзтывзют реле 33, 34 и 35, включающие двигатель М-, ускоряющий или замедляющий движение лентопротяжного механизма,Рассмотрим работу электрической схемы управления лентопротяжным механизмом. Возможны трп случая;а) положение ленты соответствует фактически пройденному пути (нет ни опережения, ни отставания),б) движение ленты опережает фактически пройденный путь,в) движение ленты отстает от фактически пройденного пути.В первом случае положение ленты соответствует фактически пройденному пути (нет ни опоздания, ни отставания) и происходит одновременное возбуждение реле 39 и 34, Двигатель М-, при этом будет оставаться неподвижным, так как реле 39 и 34 взаимно деблокируют друг друга и в двигатель ток не поступзет.Если движение ленты опережает фактически пройденный путь, реле 34 сработает раньше, чем реле 39; при этом образуется следующаяэлектрическая цепь: плюс батареи в конта 40 в яко двигателя М, в конта 41 в мин батареи и параллельная цепь: плюс батареи - контакт 40 в конта 42 в обмот возбуждения двигателя в конта 43 в мин батареи, Реле 35 и 33, так же как и реле 39, при этом.обесточены. Двигатель М вращается в таком направлении, что лентопротяжный механизм будет иметь пониженную скорость относи гельно развиваемой паровозом, что в конечном результате приводит к ликвидации сдвига ленты.Если движение ленты отстает от фактически пройденного пути, реле 39 возбуждается раньше, чем реле 34, механически блокируя свой якорь. Контактные органы 44 реле 39 подают, как это легко видеть из схемы, плюс батареи на якорь двигателя М,-, обмотка возбуждения которого получает ток через неподвижные контакты реле 34 в обратном направлении, Двигатель при этом реверсируется, диференциал лентопротяжного механизма увеличивает скорость движения ленты относительно скорости, развиваемой паровозом, что в конечном итоге приводит к ликвидации сдвига ленты. При этом ликвидация сдвига происходит за все время с момента подачи импульса в реле 39 до начала работы реле 34, которое своими контак гами 45 включает реле 35, переключающее контакты 41, 46,47, 48, Контакты 48 реле 35 включают деблокирующее реле 33. В результате двигатель останавливается.Запись кривой наивыгоднейшей скорости движения паровоза и нанесение кодов сигналов и корректировки могут быть практически осуществлены следующим образом.Паровоз ведет машинист-стахановец с заданием выполнить график движения на данном участке пути с соблюдением наивыгоднейших режимов работы паровой машины с минимальным расходом топлива, Отправляясь со станции, машинист производит различные манипуляции с рычагами управления паровозом.Все движения машиниста-стаханов. ца автоматически фиксируются насветочувствительной ленте, в результате чего на последней образуются кривые: 1) скорости движения паровоза, соответствующейнаивыгоднейшим режимам работыпаровой машины, 2) коды акусти.ческого сигнала в гуд, 3) кодыкорректировки,Запись на светочувствительнойленте после ее обработки становится прозрачной(для пропусканиялучей света от осветительныхустройств программного регулятора), а остальная лента получаетсянепрозрачной, темной. За все времядвижения поезда скорость перемещения ленты, приводимой в движение лентопротяжным механизмом, будет пропорциональна (ноне равна) скорости паровоза за соответствующие промежутки времени, Длина смотанной ленты в некотором масштабе равна пройденному у пути.При нанесении кодов корректи.ровки электрическая схема работает таким образом, что в моментпрохода поездом над магнитнымиштырями 37 вспыхивает электрическая лампочка, которая засвечиваетна светочувствительной ленте прозрачную линию кода.Запись кода сигналов производится вручную, но при помощи специального автоматического устройства, таким образом, что роль машиниста сводится к нажатию кнопокВ момент подхода поезда к какой-либо станции также нажимается кнопка, включающая лампу,которая засвечивает определенныйучасток светочувствительной движущейся ленты. По окончании записи на засвеченные места лентынаносится название станции.Предлагаемое устройство дляавтоматического управления паровозом дает:1, Экономический эффект, способствуя поддержанию графикадвижения и нормальной эксплоатации тягового хозяйства при рацио.нальном и экономном расходованиитоплива,2. Увеличивает безопасность движения путем автоматического воз М 64366действия на тормоз при красном сигнале системы СЦБ или уменьшения скорости паровоза при желтом сигнале,Эти действия аппарат выполняет посредством секционированного соленоида 49, обмотки которого питаются от аппарата кодовой сигнализации. Сердечник соленоида 49 перемещает линзу 50, задавая паровозу ту или иную скорость или торможение, независимо от кривой, нанесенной на ленте. Это еще больше повышает безопасность движения, так как в случае, если ма. шинист не заметит красного сигнала, аппарат сработает автомати. чески и остановит поезд,Конструктивное оформление аппарата для автоматического управления паровозом должно быть таково, чтобы он не стеснял движе.- ния паровозной бригады. Кроме того должна быть предусмотрена возможность вмешательства машиниста и перехода на ручное управление в случае порчи устройства,Предмет изобретения 1. Устройство для автоматического управления паровозом по заданному графику при помощи фотоэлектрического программного регулятора, перед фотоэлементами которого перемещается лента с нанесенным на ней графиком скорости, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что на подвижной каретке регулятора установлены в отдельных камерах четыре фотоэлемента ФЭ, изкоторых два служат для регистрации положения светового пятна, получаемого от ленты с графиком, и для включения на правый или левый ход электродвигателя М, ка. ретки для перестановки последней в положение, задаваемое графиком, а другие два - для регистрации светового пятна, отбрасываемого указателем скорости паровоза и для включения на правый или левый ход электродвигателя М, регулятора подачи пара, с той целью, чтобы последний приводил скорость паровоза в соответствие с заданной графиком. 2, форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что регулятор подачи пара снабжен конечными контактами, включенными в цепь управления электродвигателя М 4, служащего для привода рычага тормоза.3. Форма выполнения устройства по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что в цепи возбуждения двигателей М, и М, расположен фотоэлектрический регулятор, автоматически изменяющий силу тока в цепи возбуждения соответственно уклону пути.4. Форма выполнения устройства по п.п. 1, 3, отли чающая ся тем, что в фотоэлектрическом программном регуляторе установлен в отдельной камере фотоэлемент, возбуждаемый подаваемыми от графика световыми импульсами и служащий для управления гудком, с целью автоматической подачи акустических сигналов на заранее установленных участках пути.5, форма выполнения устройства поп.п. 1,3, отличающаяся применением фотоэлектрического индикатора давления пара, управляющего электродвигателем М-, служащим для привода регулятора тяги.6, Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что лентопротяжный механизм приводится во вращение через посредства диференциала, одна из ведущих шестерен которого связана механически с колесом паровоза, а другая - с реверсивным электродвигателем М,-, автоматически включаемым периодически через определенные участки пути при помощи установленной на паровозе индукционной катушки или т. п, и блокируется вспомогательным фотоэлементом фотоэлектрического программного регулятора, реагирующим на кодовые знаки, нанесенные на ленте графика, с целью корректирования хода ленты и предотвращения ее сдвига относительно пути.7. В устройстве по п. 1 применение прибора для записи показаний указателя скорости.