децелостат
Decelostat — это система защиты колес от скольжения, разработанная компанией Westinghouse Air Brake Company , которая используется в железнодорожных вагонах для предотвращения чрезмерного торможения, вызывающего скольжение колес, что является условием уменьшения трения между колесами поезда и рельсами . Такое низкое сцепление колеса с рельсом снижает эффективность торможения и приводит к повреждению колес ( расслоение колес и спуск колес ) и рельсов. [2]
При чрезмерном торможении Decelostat обнаружит быстрое замедление вращения колеса, вызванное проскальзыванием колесной пары , еще одним условием, предшествующим проскальзыванию колес. После обнаружения система манипулирует тормозными клапанами , чтобы снизить тормозное давление. Это позволяет затронутым колесам вращаться со скоростями, более сопоставимыми со скоростями поезда, чтобы снова восстановить сцепление колеса с рельсом. Когда это происходит, система отключается, позволяя восстановить тормозное давление для продолжения торможения. Система может снова активироваться, если обнаружит еще одну ползучесть. Цикл активации и деактивации обычно короткий, но может повторяться в процессе торможения. [2]
Децелостат — это термин, использованный компанией Westinghouse Air Brake Company при первоначальной разработке системы в 1930-х годах. [3] Затем этот термин использовался железнодорожной отраслью как общий термин для обозначения систем защиты колес от скольжения в конце двадцатого века. [1] Однако с 1943 по 2003 год это была зарегистрированная торговая марка Westinghouse Air Brake Company. [4] а в 2004 году товарный знак был передан Wabtec , преемнику Westinghouse. [5]
Компоненты
[ редактировать ]Основными компонентами системы Decelostat являются считыватель скорости/ускорения колес, контроллер и клапан. Компонент считывания — это устройство, прикрепленное к шейке оси для считывания скорости или ускорения/замедления колес. Функция компонента контроллера заключается в обнаружении ситуаций, таких как быстрое замедление, превышающее предел, для активации блока клапанов. Клапанный блок управляет пневматическим тормозом , чтобы уменьшить давление в тормозных цилиндрах затронутых колес. Это можно сделать, активировав значение сброса, чтобы выпустить воздух из тормозного цилиндра в атмосферу. Клапанный блок может содержать несколько клапанов, так что он будет перекрывать защитный клапан и блокировать попадание воздуха из магистрали в тормозной цилиндр при открытии разгрузочного клапана. [1]
В некоторых моделях компоненты считывателя и контроллера могут быть объединены в один блок. Например, система, которая использует маховик для считывания и обнаружения превышения предельного замедления, может напрямую отправлять сигнал на компонент клапана. [2]
Генераторы постоянного тока
[ редактировать ]В 1930-х годах компания Westinghouse Air Brake Company разработала систему контроля пробуксовки колес, сначала электрическую. [3] Система работала за счет установки генератора постоянного тока на цапфе оси. Когда колеса двигались, генератор генерировал выходное напряжение. Затем напряжение генератора использовалось для измерения ускорения (напряжение увеличивалось) и замедления (напряжение уменьшалось) соответствующих колес. Генератор может быть любого типа, но предпочтительно с постоянным магнитом ( магнето ), который позволит менять полярность при вращении колес в обратном направлении. Генератор был подключен к контроллеру, который содержал ряд конденсаторов и реле, позволяющих обнаруживать поворот колес в любом направлении. Когда колеса увеличивали скорость вращения, это приводило к повышению напряжения на генераторе. Схема в децелостате была настроена так, что когда конденсатор находится в режиме зарядки, однонаправленное реле не активируется. Когда колеса быстро замедлялись, напряжение падало с высокой скоростью, заставляя конденсатор разряжаться в обратном направлении через обмотку соответствующего реле. Это приведет к срабатыванию релейного переключателя и активации сливного клапана. Система будет настроена на заранее определенную величину замедления, которая вызовет сброс, например, при скорости замедления 10. миль в час в секунду или более. [6]
Маховики
[ редактировать ]В 1930-х годах компания Westinghouse разработала другую форму децелостата, использующую маховик вращательного инерционного типа. Модуль маховика установлен на буксе и соединен с колесом пружиной таким образом, что маховик будет вращаться вместе с колесом. При нормальной работе колесо будет вращаться с той же скоростью, что и маховик. При резком торможении колесо будет замедляться с большей скоростью, чем маховик, в результате чего инерция маховика будет превышать вращение колеса. В пневматической системе это приводит к открытию клапана и изменению значений защиты и сброса для сброса давления разрыва воздуха. В электропневматической системе это приводит к тому, что электрическая цепь запускает модуль управления для активации сброса давления пневматического тормоза. Расцепление замедляет колесный тормоз, чтобы предотвратить проскальзывание колеса, и снова синхронизирует вращение колеса и маховика. [7] [1] Известная модель пневматического маховика называется «3-AP». [2]
Электронные датчики скорости и контроллеры
[ редактировать ]Современные системы Decelostat состоят из электронного датчика скорости, который измеряет фактическую скорость колеса, и контроллера, который рассчитывает скорость замедления, чтобы определить, следует ли уменьшить торможение, чтобы предотвратить пробуксовку колеса, или нет. Модель «Е-5» является примером таких систем Decelostat. Он имеет шестерню со 100 зубьями, прикрепленную к цапфе колеса. Датчик измеряет скорость колеса, подсчитывая количество зубьев шестерни, проходящих мимо датчика. [8]
Интеграция с тормозным шлифованием
[ редактировать ]Тормозная шлифовальная система подает песок на рельс перед колесом, чтобы улучшить сцепление колеса с рельсом и предотвратить проскальзывание колеса при торможении. При использовании только Decelostat без тормозной шлифовальной системы защита от скольжения колес может неоднократно активироваться при торможении на плохом участке рельса, поскольку не устраняется основная причина сцепления колеса с рельсом. Нанесение песка на рельс решает проблему сцепления и улучшает эффективность торможения. Decelostat можно интегрировать с тормозной шлифовальной системой, чтобы обе системы работали вместе автоматически. Примером может служить пневматическая система Decelostat, которая использует привод для управления тормозной шлифовальной системой. Когда маховик децелостата фиксирует резкое замедление колеса, срабатывает клапан, сбрасывающий давление воздуха из тормозного цилиндра. В это время также срабатывает клапан тормозного песка, подавая песок на рельс. На мгновение скорости колес снова синхронизируются со скоростью маховика, в результате чего децелостат закрывает клапаны, чтобы снова возобновить торможение. В этот момент песок уже доставлен на рельсы, что делает торможение более эффективным. [9]
В авиации
[ редактировать ]Система Decelostat была представлена в авиационной промышленности в 1950-х годах для управления торможением колес во время приземления. был установлен децелостат Внутри колесной части шасси . В дополнение к пневматической системе, используемой в поездах, маховик также был немного модифицирован для подключения к масляной гидравлической системе. Принцип работы был таким же, как и в пневматической версии, за счет наличия маховика с заданной величиной оптимального торможения со скоростью замедления без заноса на взлетно-посадочной полосе. Когда скорость замедления была более высокой, например, при заносе на взлетно-посадочной полосе, маховик толкал поршень клапана , препятствуя попаданию масла под давлением в тормоза колес и выпуская масло в обратный контур гидравлической тормозной системы. Это уменьшит тормозное давление на посадочные колеса и позволит им снова набрать скорость, соответствующую скорости маховика. Когда скорость посадочных колес снова стала нормальной, клапаны были переведены в нормальный режим, чтобы начать подачу масла под давлением в колесные тормоза. Все эти шаги могут повторяться в быстрой последовательности, пока все еще обнаруживается более высокая скорость замедления колес. Устройство проходило испытания сначала в США, а затем в Великобритании. [10]
Децелостат также использовался в некоторых военно-транспортных самолетах США . [11]
В автомобилях
[ редактировать ]В 1954 году журнал Popular Science проводили предварительные испытания системы Decelostat для предотвращения закручивания автомобиля при резком торможении сообщил, что американские автопроизводители в Детройте . Однако публичной информации о результатах испытаний не было. [12]
Подобные системы
[ редактировать ]На железнодорожном транспорте компания Budd в 1940-х годах разработала систему, позволяющую улучшить использование электрической модели Decelostat, вернув управление торможением оператору в случае короткого замыкания в контроллере Decelostat. [13] Позже компания разработала собственную систему защиты от пробуксовки колес под названием Rolakron . В системе использовалась та же технология маховика для определения высокой скорости замедления, но для управления клапанами использовалась электронная схема. Система использовалась в железнодорожных вагонах в конце двадцатого века в качестве альтернативы пневматическому децелостату компании Westinghouse. Обе системы были сняты с производства с появлением ранней модели датчика скорости Decelostat. [1]
В авиации компания Dunlop в 1950-х годах представила противоюзовый блок под названием Maxaret, в котором использовалась концепция маховика, аналогичная Decelostat. [14] К 1970-м годам в коммерческих и военных реактивных самолетах использовались различные противоюзовые тормозные системы, которые были более сложными и создавались для обеспечения максимального тормозного усилия при сохранении полной противоюзовой защиты при любых погодных условиях. [15] Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства ( НАСА ) также использовало систему противоскольжения в каждом из четырех основных колес шасси орбитального аппарата космического корабля "Шаттл" . [16]
В автомобиле антиблокировочная система тормозов (АБС) возникла в результате разработки противоюзовых систем в авиационной промышленности в 1950-х годах. Первое поколение блоков ABS для автомобилей появилось в начале 1970-х годов. [17]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и Макдонаф, Мартин (1995). «Децелостат, часть I, старые системы» (PDF) . Private Varnish (64: сентябрь/октябрь): 17–18 . Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б с д Дополнение к руководству по техническому обслуживанию G-79-6 компании Amtrak (PDF) . Амтрак. 15 февраля 1982 г. стр. C_7_13 – C_7_18.
- ^ Jump up to: а б Годовой отчет . Компания Westinghouse Air Brake. 1936. с. 1 . Проверено 24 ноября 2013 г.
В наше устройство обнаружения проскальзывания колес, называемое «Децелостат», были внесены усовершенствования для минимизации проскальзывания колес легкового автомобиля. Первая форма была электрической, а последняя и более простая форма — пневматической.
- ^ «ДЕЦЕЛОСТАТ» . Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ «ДЕЦЕЛОСТАТ» . Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ «Система управления тормозами (Патент США 2369968 А)» . Вестингауз Воздушный тормоз Ко . Проверено 24 ноября 2013 г.
- ^ «CB & Q. Устанавливает Девятый Зефир» . Железнодорожный век . 106 (17): 732–733. 29 апреля 1939 года . Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ Макдонаф, Мартин (1996). «Децелостат, часть II, современная система E-5» (PDF) . Private Varnish (68: май/июнь): 19–20 . Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ «Для эффективного торможения легкового автомобиля необходимо контролировать скольжение колес» . Современные железные дороги . 4 (1): 59–60. Январь 1949 года . Проверено 12 июля 2021 г.
- ^ «Оптимальное торможение» . Рейс Интернешнл . 59 (2194): 167–168. 8 февраля 1951 года . Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ Валидация критериев прочности грунта для полетов самолетов на неподготовленных взлетно-посадочных полосах (PDF) (Технический отчет № 3-554 изд.). Инженерный корпус армии США. Июль 1960 года . Проверено 12 июля 2021 г.
- ^ «Тормоза» . Популярная наука . 165 (2): 232. Август 1954 г. Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ «Устройство управления тормозами УС 2426575 А» . Проверено 22 декабря 2013 г.
- ^ «Противоюзовый блок Dunlop Maxaret для новых высокопроизводительных самолетов» . ПОЛЕТ : 3. 19 марта 1954 г. Архивировано из оригинала 13 октября 2012 г. Проверено 21 декабря 2013 г.
- ^ «Поведение противоскользящих тормозных систем самолета на сухих и мокрых поверхностях взлетно-посадочной полосы» (PDF) . НАСА. Декабрь 1979 г., стр. 1–2 . Проверено 21 декабря 2013 г.
- ^ «Тормоза основных стоек шасси» . НАСА. Архивировано из оригинала 7 июля 2010 года . Проверено 21 декабря 2013 г.
- ^ Лернер, Престон (4 сентября 2012 г.). «Инновации в вождении: антиблокировочная система тормозов» . Популярная наука . Проверено 22 декабря 2013 г.