Локомотивные скоростемеры
Введение к книге «Локомотивные скоростемеры и расшифровка лент»
Полный текст введения к учебному пособию Л. Е. Венцевич (2002), печатные страницы 3–9. Сверено по сканам; исправлены только ошибки распознавания и разрывы строк. Описания действующих инструкций и технологий относятся ко времени издания.
Источник: Л. Е. Венцевич. «Локомотивные скоростемеры и расшифровка скоростемерных и диаграммных лент». М.: УМК МПС России, 2002. Введение, с. 3–9. Ненумерованная таблица на с. 7 перенесена в доступный HTML.
Введение
Локомотивные скоростемеры являются измерительно-регистрирующими устройствами, предназначенными для выполнения следующих функций:
показание скорости движения, пройденного пути и суточного времени;
регистрация скорости движения, пройденного пути, суточного времени движения и стоянок, направления движения, сигнальных огней локомотивного светофора, положения устройств автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия, давления воздуха в тормозной системе (режима торможения) и состояния системы автоматического управления тормозами;
сигнализация о контролируемых скоростях.
По принципу действия скоростемеры разделяются на механические и электронные.
Механические скоростемеры оборудуются приводом, конструкция и монтаж которого должны обеспечивать передачу вращения от колеса локомотива к приводному валу скоростемера (см. главу 1).
Электронные скоростемеры получают сигналы от датчиков, связанных с колесом, тормозной системой локомотива, с устройствами локомотивной сигнализации непрерывного действия и с рядом других устройств, влияющих на режимы движения локомотива (см. главу 5).
Все локомотивы железных дорог России были оборудованы механическими локомотивными скоростемерами, которые с 1991 г. стали заменять комплексами средств сбора и регистрации данных КПД-3.
Механические локомотивные скоростемеры эксплуатируются на подвижном составе железных дорог России уже более ста лет. Ещё в 1895 г. на паровозах железных дорог России применялся измеритель скорости системы Гаусгельтера. Работу измерителя скорости подробно описал инженер Рождественский, а в 1900 г. им было написано руководство по применению на паровозах измерителя скорости Гаусгельтера.
В начале XX века на паровозах различных железных дорог России эксплуатировалось небольшое количество скоростемеров. В их числе были скоростемеры и русских изобретателей (например, скоростемеры Ливчака).
До создания в 1947 г. отечественного механического локомотивного скоростемера СЛ-1 на подвижном составе железных дорог эксплуатировали, в основном, скоростемеры системы Гаусгельтера и типа «Тейлок».
Скоростемер Ливчака измерял и вычерчивал непрерывно на бумажном диске скорость. После пробега 100 км машинист должен был изменять положение фиксирующих скорость штифтов, а через 200 км диск заменялся новым. После боксования паровоза машинист должен был изменять положение диска, чтобы начерченные на диске километры соответствовали действительному месту нахождения паровоза.
Измеритель скорости системы Гаусгельтера является прототипом современных механических скоростемеров. Измерение скорости в этом скоростемере основано на суммировании движения двух взаимно перпендикулярных деталей. Вращение одной из них происходило с постоянной угловой скоростью, задаваемой часовым механизмом, а вращение другой — пропорционально скорости движения паровоза. Этот основополагающий принцип был использован во всех последующих системах скоростемеров (в том числе и в скоростемере СЛ-1).
Самой существенной частью такого прибора является падающий барабан. Один оборот оси барабана совершается за 12 или 6 секунд. Высота подъема падающего барабана при максимальной скорости движения составляет 40 мм. По высоте поднятия барабана можно судить о скорости движения паровоза.
Инструкция по ремонту, уходу и учету работы скоростемеров Гаусгельтера (утверждена Народным Комиссариатом путей сообщения от 20.06.1936 г. за № Т/666) свидетельствовала, что скоростемеры Гаусгельтера устанавливались на паровозах для контроля за следованием поездов и записывали на бумажной ленте следующие параметры:
скорость движения паровоза;
время следования паровоза в пути;
время стоянки паровоза на станциях;
остановки в пути и их продолжительность;
продолжительность маневров;
пройденный путь.
В эксплуатации находились два типа этих скоростемеров: с 12- и 3-секундным периодом измерения, первые отмечали скорость через каждые 12 с, а вторые — через каждые 3 с. Скорость и время движения паровоза отмечались на ленте наколами. Движение ленты осуществлялось за счет часовой пружины, которая подзаводилась при вращении колес паровоза. Перед отправлением поезда машинист должен был завести часовой механизм, завода которого хватало на 30 мин.
В скоростемер закладывалась бумажная лента длиной 30—40 м и шириной 50 мм. Этой ленты хватало примерно на 375 часов, т.к. она двигалась со скоростью 2 или 4 мм в минуту. Ленту ставил и снимал специальный работник, после чего скоростемер пломбировался. Отработанные и расшифрованные ленты хранились 6 месяцев.
Скоростемер типа «Тейлок» отличался от рассмотренного выше скоростемера тем, что скоростемерная лента перемещалась как при движении локомотива, так и на стоянке. При движении локомотива скоростемерная лента перемещалась на 5 мм за 1 км пути, а на стоянке на 5 мм в течение 1 часа. Запись минут производилась в виде зигзагов: первые 10 минут линия поднималась, а последующие 10 минут опускалась.
Отечественный серийный локомотивный механический скоростемер был спроектирован по заказу Министерства путей сообщения Проектно-конструкторским бюро «Главприбор» Министерства машиностроения и приборостроения и получил наименование СЛ (скоростемер локомотивный). Первые локомотивные скоростемеры были изготовлены заводом «Ленгазаппарат» в 1947 г. с наименованием СЛ-1 (скоростемер локомотивный тип первый). Скоростемеры имели циферблат с ромбовидными делениями шкалы скорости (с ценой деления 2 км/ч) и мечевидную стрелку скорости. У них не было регистраторов давления и направления движения и звонка. После испытаний этих скоростемеров на локомотивах в их конструкцию были внесены изменения.
С учетом этих изменений в 1948 г. были изготовлены скоростемеры, получившие наименование СЛ-2. В них появились мембранный индикатор давления, регистратор направления движения и сигнальный звонок предельной скорости. В 1949 г. были изготовлены скоростемеры, в которых индикатор тормозного давления с сильфоном измерял давление в тормозной магистрали. В 1950 г. этот тип скоростемера прошел Государственные испытания, по результатам которых в его конструкцию были внесены дополнительные изменения (циферблат скорости стал с прямыми делениями, а цена деления шкалы скорости стала равна 5 км/ч; появилась узкая стрелка указателя скорости с противовесом).
Приказом Комитета мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР за № 280 от 28.10.1950 г. локомотивный скоростемер СЛ-2 был допущен к производству и зарегистрирован в Государственном Реестре под номером 596.
Через десять лет эксплуатации в скоростемерах СЛ-2 сигнальный звонок предельной скорости заменили на сигнальную лампу максимальной скорости, которую позднее также перестали применять.
В процессе эксплуатации скоростемер СЛ-2 многократно модернизировался. В его конструкции появилось контактно-регистрирующее устройство с двумя электромагнитами и соответствующими писцами, затем оно было модернизировано и выпущено с четырьмя электромагнитами и соответствующими писцами. Вначале контролировались три скорости, а затем четыре.
При абсолютном контроле цепь питания катушки электромагнита электропневматического клапана (ЭПК) разрывается при скорости более 20 км/ч и красном огне локомотивного светофора; при скорости более 60—80 км/ч (на различных дорогах) и желтом с красным огне локомотивного светофора. При периодическом контроле цепь питания катушки ЭПК разрывается при скорости более 60 км/ч и желтом огне локомотивного светофора; при скорости более 10 км/ч и белом огне локомотивного светофора.
Со временем перестали применять рейсовый счетчик километров. После всех этих модернизаций локомотивный скоростемер СЛ-2 стали именовать как СЛ-2М.
К 1978 году были определены общие технические условия на локомотивные скоростемеры. По ГОСТу 23213-78 локомотивные скоростемеры в зависимости от назначения должны были обозначаться: 1СЛ — показывающие; 2СЛ — показывающие и сигнализирующие; 3СЛ — показывающие, сигнализирующие и регистрирующие. Этим ГОСТом в зависимости от принципа действия скоростемеры делились на механические и электронные. Кроме того, ГОСТом локомотивных скоростемеров предусматривалась ведомственная поверка. В соответствии с этим ГОСТом ПКБ ЦТ МПС были разработаны и утверждены методические указания РД32 ЦТ21-89 по ведомственной поверке локомотивных скоростемеров.
За пятидесятилетний срок эксплуатации локомотивных скоростемеров Главным управлением локомотивного хозяйства МПС 5 раз перерабатывалась и переиздавалась инструкция по эксплуатации локомотивных скоростемеров. Наименования и содержание этих инструкций отражают основные изменения и модернизации, которые претерпевали локомотивные скоростемеры с 1951 по 1998 гг. (см. приведенную ниже таблицу).
№ | Наименование инструкции | Дата утверждения и номер |
|---|---|---|
1 | Инструкция по эксплуатации и ремонту локомотивных скоростемеров типа СЛ-2 | 03.08.1951 г.; ЦТ/1570 |
2 | Инструкция по эксплуатации и ремонту локомотивных скоростемеров СЛ-2 и СЛ-2М и приводов к ним | 25.08.1963 г.; ЦТ/2304 |
3 | Инструкция по эксплуатации и ремонту локомотивных скоростемеров СЛ-2 и СЛ-2М и приводов к ним | 22.03.1972 г.; ЦТ/3004 |
4 | Инструкция по эксплуатации и ремонту локомотивных скоростемеров ЗСЛ-2М и приводов к ним | 15.08.1980 г.; ЦТ/3921 |
5 | Инструкция по эксплуатации локомотивных скоростемеров ЗСЛ-2М и приводов к ним и по расшифровке скоростемерных лент | 17.11.1998 г.; ЦТ-613 |
Для пассажирских локомотивов в конце 70-х годов начали изготавливать скоростемеры со шкалой скорости до 220 км/ч, а позднее — со шкалой скорости до 225 км/ч, с различным масштабом записи скорости. В первом варианте (со шкалой скорости до 220 км/ч) 1 мм подъема писца скорости соответствует скорости 5,5 км/ч. Во втором варианте (со шкалой скорости до 225 км/ч) 1 мм подъема писца скорости соответствует скорости 5,625 км/ч (225 : 40 = 5,625, где 40 мм — это максимальная высота подъема писца скорости). Скоростемеры со шкалой скорости до 220 км/ч были затем изъяты из употребления.
Выпускавшийся ранее индикатор тормозного давления был рассчитан на максимальное давление 6 кгс/см² и в нем часто выходил из строя основной узел — сильфон (тонкостенная металлическая гофрированная трубка), т.к. нередко превышалось давление в тормозной магистрали.
Испытание индикатора тормозного давления до 8 кгс/см² дало лучшие результаты, поэтому в настоящее время выпускается индикатор тормозного давления до 8 кгс/см², который применяется для измерения давления в тормозной магистрали локомотивов и в тормозном цилиндре на моторвагонных поездах.
С 1968 г. механическими скоростемерами стали оборудовать и моторвагонный подвижной состав, на котором ранее эксплуатировались в основном нерегистрирующие электромагнитные скоростемеры.
В 70-х годах проводились испытания электрического дистанционного скоростемера СЛ-5. Этот скоростемер имел 20 писцов, а информация о ведении поезда регистрировалась на теплочувствительной бумажной ленте шириной 180 мм. В это же время проводились испытания скоростемера СЛ-3, у которого вместо часового механизма применялся синхронный электродвигатель. Скоростемеры СЛ-3 и СЛ-5 не получили широкого распространения и после опытной эксплуатации их производство было прекращено.
В дальнейшем наибольшее распространение получили механические локомотивные скоростемеры типа ЗСЛ-2М (цифра 3 означает, что скоростемер показывает, сигнализирует и регистрирует параметры движения локомотива, СЛ — скоростемер локомотивный; цифра 2 — вторая модель; М — модернизированный). Устройству и принципу действия скоростемеров ЗСЛ-2М посвящена глава 1. В главе 2 рассматривается влияние различных факторов на качество записей на скоростемерной ленте, выявление погрешностей и их устранение. В главе 3 описано расположение и масштаб записей на скоростемерной ленте, а в главе 4 рассмотрены вопросы, связанные с расшифровкой скоростемерных лент.
С 1991 г. механические локомотивные скоростемеры заменяются комплексами средств сбора и регистрации данных КПД-3, а с 1999 г. эти комплексы устанавливаются и на моторвагонном подвижном составе (МВПС).
Комплекс средств сбора и регистрации данных о параметрах ведения поезда КПД-3 имеет много преимуществ перед механическими скоростемерами (увеличение количества регистрируемых данных о параметрах движения поезда, возможность автоматизированной расшифровки диаграммных лент, сохранение данных в модуле памяти, большая точность регистрируемых данных). Описанию данного комплекса посвящена глава 5. Здесь же следует отметить, что на базе КПД-3 возможно создать неразрушаемое устройство, способное сохранять модуль памяти КПД-3 при возникновении чрезвычайных ситуаций (пожар, крушение и т.п.), т.е. так называемый «черный ящик», который пока не был создан для механических скоростемеров.
В действующих инструкциях по эксплуатации локомотивных скоростемеров ЗСЛ-2М и комплекса средств сбора и регистрации данных КПД-3, утвержденных МПС РФ, ленты скоростемеров ЗСЛ-2М называются скоростемерными лентами, а ленты КПД-3 называются диаграммными. Эти названия в дальнейшем и будут использованы в книге.