АВАРИЙНЫЙ ТОРМОЗ СКОРОСТНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Российский патент 1994 года по МПК B61H11/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно к тормозным системам скоростных подвижных составов.

Известен тормоз, где тормозные усилия создаются между тормозными колодками и бандажами колес, колесных пар, или путем трения специальных дисков, жестко установленных на осях колесных пар, с тормозными башмаками, что позволяет освободить колеса вагонов от тепловой напряженности, особенно при больших скоростях движения.

Эти средства торможения имеют следующие недостатки:
во-первых, оба средства представляют собой замкнутую механическую систему (т. е. и колеса и тормозные колодки принадлежат к одной и той же несущей конструкции и не связаны с внешней средой) и если даже блокировать (заклинить колесные пары) колеса тормозами, то при непогашенной кинематической энергии подвижного состава колеса будут скользить юзом по рельсам (что при нормальной эксплуатации недопустимо), а подвижной состав не остановят.

во-вторых, эффективно торможение можно реализовать только на рельсах с чистой поверхностью, а как известно, они всегда покрыты пленкой масла, топлива, различной грязью, что снижает сцепление колес с рельсами.

Наиболее близким к изобретению является устройство электромагнитного рельсового торможения при воздействии башмаков с электромагнитами на рельсы, вследствие чего создается тормозная сила вне зависимости от силы сцепления колес с рельсами, которое применяется на вагонах высокоскоростных поездов только в качестве средства для экстренного торможения.

Такой тормоз относится к электропневматическим и представляет собой тормозной электромагнитный башмак, укрепленный на нижней раме кузова-вагона, с тормозными колодками, который под действием сжатого воздуха, подаваемого в пневмоцилиндры, может опускаться на рельсы, и в результате прохождения через электромагниты электротока от аккумуляторов вагона, притягиваться к рельсам. В результате трения колодок по рельсам получается дополнительная тормозная сила, не зависящая от силы сцепления колес с рельсами. Электробашмаки выполняются обычно со съемными тормозными колодками, которые заменяются по мере износа.

Целью изобретения является повышение безопасности движения, увеличение надежности при аварийном торможении и сокращение тормозного пути.

Это достигается тем, что аварийный тормоз снабжен установленным перед задней тележкой (по ходу состава) воздушным резервуаром со сжатым воздухом и связанным с ним пневматически через электровоздухораспределитель жидкостным резервуаром с жидкостью (к примеру, водой с добавкой антисептических средств), который через электрогидрораспределитель связан трубами с рабочими камерами, причем рабочие камеры выполнены в виде полого основания на поворотном шарнире с крышками, содержащими съемные сопла, направленные в сторону движения подвижного состава, и винтовых шарнирных устройств для регулирования угла наклона указанных сопл, а все элементы устройства соединены между собой в единый узел с помощью крепежных элементов (к примеру, болтов, винтов) и закрыты снизу защитным кожухом.

Для обеспечения нормального функционирования указанных взаимосвязанных узлов и деталей устройство содержит элементы контроля (например, манометры давления, датчики уровня жидкости, термометры и пр. ), элементы регулирования (например, нагнетательные патрубки, отпускные пробки-заглушки и пр. ), и элементы управления (например, реле, соединительные электропровода, предохранительные клапаны и пр. ).

На фиг. 1 показано расположение предлагаемого устройства на вагоне скоростного подвижного состава, вид сбоку; на фиг. 2 - устройство, вид сбоку; на фиг. 3 - по стрелке А на фиг. 1.

На чертежах буквами обозначены: α - угол наклона реактивных сопел к полотну железной дороги; Б - направление движения скоростного подвижного состава.

Аварийный жидкостно-реактивный тормоз скоростного подвижного состава содержит воздушный резервуар 1 со сжатым воздухом 2, который установлен на кронштейнах 3 на нижней раме 4 кузова 5 вагона 6 перед задней тележкой 7. Рядом на таких же кронштейнах установлен жидкостной резервуар 8 с жидкостью 9 (например, водой с добавкой антисептических средств), который соединен в верхней части через электровоздухораспределитель 10 (например, электровоздухораспределитель для пассажирских вагонов и локомотивов под условным номером N 305-000) с воздушным резервуаром 1 с помощью патрубков 11 и 12.

Жидкостной резервуар 8 в нижней части имеет патрубок 13, соединяющийся с электрогидрораспределителем 14, у которого выходной патрубок 15 соединен со штуцером 16 в рабочей камере 17 посредством гибкого армированного резинового рукава 18, который обжат на выходном патрубке 15 и штуцере 16 с помощью хомутиков 19.

Рабочая камера 17 состоит из двух частей и содержит основание 20, которое соединено в шарнирной задней части, с проушиной 21 жидкостного резервуара 8 шарнирной осью 22, и из крышки 23, которая крепится фланцами 25 (с прокладками) друг к другу с помощью крепежных элементов 25.

Рабочая камера 17 в собранном виде имеет внутреннюю рабочую полость 26 (например, в виде эллипсоида или овоида), вдоль большой оси которой в крышке 23 выполнено сквозное отверстие 27, на одной оси с которым снаружи установлено сопло 28. Тангенциально к внутренней полости 26 подходит рабочий канал 29, переходящий снаружи в штуцер 16. Крышка 23 своей проушиной 30 соединена шарнирно с винтовым регулирующим устройством 31 на нижней раме 4, что позволяет плавно регулировать угол наклона α сопл 28 к полотну железной дороги (относительно рельсов 32), которое состоит в основном из гравийной подушки 33 на грунте 34, на которой установлены железнобетонные шпалы 35, к которым жестко прикреплены рельсы 32.

Описываемое устройство может иметь несколько рабочих камер 17 и соответственно сопл 28, что увеличивает реактивную силу торможения.

Кроме того, описываемое устройство для обеспечения нормальной работы снабжено дополнительно рядом элементов, таких как нагнетательный воздушный патрубок 36, нагнетательный жидкостной патрубок 37, отпускные пробки-заглушки 38 и другие.

Электровоздухораспределитель (или распределители) 10 и электродвигатель (или распределители) 14 электрически соединены параллельно друг с другом электрическими проводами 39, которые, как и другие электропровода от приборов, идут в кабину машиниста. Устройство закрыто снизу защитным кожухом 40, который крепится элементами 25.

На чертежах показаны дополнительно колеса 41 задней тележки 7 с тормозными колодками 42 и рамой 43 тележки 7. Аварийные жидкостно-реактивные тормоза могут быть установлены на каждом вагоне подвижного состава и управляться как по отдельности, так и совместно.

При работе (см. фиг. 1,2,3) на маршрутном режиме для регулирования скорости подвижного состава используется реверсивное торможение: рекуперативное (т. е. с отдачей, при переводе двигателей в режим генераторов, электрической энергии в сеть) или реостатное (т. е. с поглощением электрической энергии тепловыми элементами с дальнейшим рассеиванием ее в окружающую среду).

При недостаточности этого торможения (например, при остановках) используется фрикционное (механическое), т. е. торможение посредством трения тормозных колодок 42 непосредственно о колеса 41 или о специальные тормозные диски на осях.

При экстренной остановке используются электромагнитные рельсовые тормоза, т. е. производится воздействие башмаков с электромагнитами непосредственно на рельсы 32 полотна железной дороги.

При аварийной ситуации включается аварийный жидкостно-реактивный тормоз, т. е. к ранее включенным тормозам добавляется дополнительно воздействие жидкостно-реактивных струй 44 подвижного состава, воздействующих непосредственно на железнодорожное полотно до полной остановки подвижного состава.

Включение аварийного жидкостно-реактивного тормоза производится из кабины машиниста путем подачи электропитания по проводам 39 одновременно на электровоздухораспределитель 10 и электрогидрораспределитель 14.

В результате этого сжатый воздух 2 из резервуара 1 поступает через патрубок 11, через электровоздухораспределитель 10 и патрубок 12 в верхнюю часть жидкостного резервуара 8 и жидкость 9 (вода) под давлением через патрубок 13, через электрогидрораспределитель 14, патрубок 15, гибкий армированный резиновый рукав 18, штуцер 16, через рабочий канал 29 под давлением попадает во внутреннюю рабочую полость 26 рабочей камеры 17.

В результате тангенциального расположения рабочего канала 29 к рабочей полости 26 жидкость 9 (вода) закручивается и через сквозное отверстие 27 попадает в сопло 28, откуда с большой силой бьет струей 44 по железнодорожному полотну.

Благодаря этому возникает механическая сила Р_м и реактивная сила Р, которые действуют согласно по линии, проходящей через центр сопла 28, под углом наклона α к полотку железной дороги и создают тормозную силу Р_т, направленную против движения подвижного состава.

Для прекращения торможения достаточно переключить электровоздухораспределитель 10 и электрогидрораспределитель 14 дистанционно в закрытое положение.

К технико-экономическим преимуществам, относятся следующие:
предложенный тормоз создает активную силу, направленную навстречу движения подвижного состава, а не пассивно стремится просто удержать его от перемещения;
струя воды очищает (моет) рельсы от смазки и грязи, чем и способствует лучшему сцеплению колес с рельсами и, в конечном счете, более эффективному торможению колодочных тормозов;
нет износ деталей и узлов от трения торможения, значительно сокращается тормозной путь, торможение не зависит абсолютно от силы сцепления с рельсами, тормоз экологически безвреден, увеличивается надежность торможения в аварийной ситуации, тормоз обладает большим быстродействием; работа его не зависит от времени года и погоды, повышается безопасность движения.

Наиболее рационально использовать изобретение при реализации создания скоростного электроподвижного состава для высокоскоростных железных дорог, т. е. при скоростях 160. . . 300 км/ч. (56) В. М. Казаринов. Автотормоза. М. : Транспорт, 1974, с. 8, рис. 3а, 3б. Там же, с. 13, рис. 84.

Использование: изобретение относится к тормозным системам скоростных подвижных составов и позволяет повысить безопасность движения, увеличить надежность при аварийном торможении и сократить тормозной путь. Сущность изобретения: при включении аварийного тормоза путем подачи электропитания по проводам 39 на электровоздухораспределитель 10 и электрогидрораспределитель 14 сжатый воздух 2 из резервуара 1 поступает через патрубок 11, электровоздухораспределитель 10 и патрубок 12 в верхнюю часть жидкостного резервуара 8. Жидкость 9 под давлением через патрубок 13, электрогидрораспределитель 14, патрубок 15, гибкий армированный резиновый рукав 18, штуцер 16 и рабочий канал 29 попадает во внутреннюю рабочую полость 26 рабочей камеры 17. В результате тангенциального расположения рабочего канала 29 к рабочей полости 26 жидкость 9 закручивается и через сквозное отверстие 27 попадает в сопло 28, откуда с большой силой бьет струей по железнодорожному полотну. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. АВАРИЙНЫЙ ТОРМОЗ СКОРОСТНОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащий тормозные элементы, установленные под нижней рамой кузова вагона, отличающийся тем, что, с целью повышения безопасности движения, увеличения надежности аварийного торможения и сокращения тормозного пути, он снабжен установленным перед задней тележкой (по ходу состава) воздушным резервуаром со сжатым воздухом и связанным с ним пневматически через электровоздухораспределители жидкостным резервуаром с жидкостью, который через электрогидрораспределители патрубками связан с рабочими камерами, причем рабочие камеры выполнены в виде полого основания на поворотном шарнире с крышками, содержащими съемные сопла, которые направлены в сторону движения подвижного состава, и винтовых шарнирных устройств для регулировки угла наклона указанных сопел, а все элементы устройства соединены между собой в единый узел с помощью крепежных элементов и закрыты снизу защитным кожухом (экраном). 2. Тормоз по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения нормального функционирования всех взаимосвязанных узлов и деталей, он содержит элементы контроля, регулирования и управления устройством.