АВАРИЙНОЕ ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Российский патент 1994 года по МПК B60T1/14 

Изобретение относится к тормозным устройствам для ж/д транспорта и может быть использовано для экстренной остановки состава при невозможности избежать столкновения с встречным препятствием, например при встречном движении состава, когда при использовании существующих тормозных устройствах столкновение неизбежно.

Известно тормозное устройство транспортного средства, которое содержит тормозной элемент, привод, причем последний вводит тормозной элемент в контакт с поверхностью движения транспортного средства. Недостатками описанного устройства являются:
неустойчивость транспортного средства при приложении тормозного усилия, так как оно будет зависеть от состояния поверхности движения;
усилие торможения будет зависеть от массы транспортного средства;
нельзя заранее предусмотреть длину тормозного пути при одинаковой начальной скорости торможения и даже при одинаковых массах.

Широко используется на ж/д транспорте тормоз, который содержит силовой привод и тормоз, закрепленные на раме ходовой части. Тормоз содержит тормозную колодку, которая взаимодействует с колесом ходовой части и останавливает его. Фактически тормозное усилие создается за счет трения между заторможенным колесом и рельсом. Недостатками описанного устройства являются:
зависимость тормозного пути как от состояния поверхности рельсовой поверхности, так и от состояния поверхности колес, т.е. всегда будет зависимость от коэффициента трения;
практика показывает, что избежать столкновение не всегда удается, а это приводит к человеческим жертвам и материальным потерям; даже при идеальных условиях тормозное усилие будет стремиться "сдвинуть" рельсовый путь по ходу движения, а это неизбежно приведет к сходу состава с рельсов.

Целью изобретения является резкое снижение тормозного пути и устранение его зависимости от коэффициента трения.

Поставленная цель достигается тем, что аварийный тормоз выполнен в виде закрепленного на раме ствола с заполненной взрывчатым веществом вставной гильзой и расположенным перед ней цилиндрическим корпусом в виде стакана, причем полость ствола перед стаканом заполнена жидкостью, а привод тормозного устройства выполнен в виде подрывного устройства, содержащего установленный в гильзе взрыватель и установленный в торцевой части ствола управляемый ударный механизм, при этом аварийный тормоз установлен в начале и конце состава. Стакан снабжен уплотняющим пояском и уплотняющей манжетой, которые размещены по краям стакана, причем манжета расположена в стволе после его конусной заходной части, а конец гильзы размещен в донной полости стакана. Аварийный тормоз расположен на отдельных платформах по краям ж/д состава и стволы расположены под углом в вертикальной плоскости вверх.

На фиг. 1 представлена платформа, которая может быть установлена в начале и конце ж/д состава (стрелкой указано направление движения); на фиг. 2 - разрез вдоль тормозного устройства; на фиг. 3 - качественные графики изменения энергии и скорости движения состава; на фиг. 4 - качественный график воздействия срабатывания одновременного аварийного тормоза в начале и конце состава и по одной ступени.

Аварийный тормоз содержит ходовую часть 1 с рамой 2, на которой закреплено тормозное устройство 3, состоящее из нескольких стволов 4. Ствол 4 крепится к раме 2 стойкой 5. Со стволом 4 соединен резьбой привод 6, содержащий взрыватель 7, установленный в гильзе 8, и ударный механизм 9, который содержит боек 10, пружину 11 и защелку 12 с управляющим ею электромагнитом 13. Гильза 8 заполнена взрывчатым веществом 14. В стволе 4 в его торцевой части расположен цилиндр 15 в форме стакана (далее - стакан), который содержит дно 16, расположенное на середине длины стакана 15. На выходе стакан 15 имеет уплотняющую манжету 17 с разжимным кольцом. Манжета 17 расположена в стволе 4 за его конусной заходной частью 18. На другом конце стакана 15 имеется уплотняющий поясок 19 (их может быть более одного). В полости между дном 16 стакана 15 и заглушкой 20 находится жидкость 21, а заглушка изготовлена из пленки, которая закреплена герметично по краям.

Действует аварийный тормоз следующим образом. При возникновении аварийной ситуации включается электромагнит 13 и защелка 12 сдергивается, боек 10 под действием пружины 11 приводит в действие взрыватель 7, взрывчатое вещество 14 возгорается, давление в подонной полости стакана повышается и стакан 15 начинает двигаться вправо, выталкивая жидкость 21. Пленка 20 (заглушка) легко прорывается, уплотняющие пояски 19 деформируются заходной частью 18 и создают надежное подвижное уплотнение при всем процессе движения стакана 15 в стволе 4, надежно разделяя полость жидкости 21 и газов. Так как ствол 4 расположен под углом, то поток жидкости 21 и стакан 15 попадут только в воздух, при этом вода распылится и выпадет на почву в виде "дождя", а стакан 15 из-за плохих аэродинамических качеств быстро потеряет скорость и также упадет на землю, причем, учитывая его малую массу, он не будет представлять опасности. При движении воды по стволу 4 будет возникать тормозное усилие - "отдача", которое будет зависеть от массы воды 21 и ее средней скорости. "Отдача" передается через стойку 5 на раму 2. Если тормозное устройство расположено впереди состава, то весь состав начнет "сжиматься", а если сзади - растягиваться. Наиболее рациональное воздействие - и сзади и в начале состава. Воздействие тормозного усилия носит импульсный характер, поэтому должна быть серия импульсных воздействий, иначе полное "гашение" энергии движения состава будет также равноценно катастрофе. Каждое импульсное воздействие должно "гасить" около 10% энергии. Это будет соответствовать снижению скорости на 20%, так как скорость входит в выражение энергии в квадрате. Если тормозное усилие прикладывается с обеих концов состава, то фактически одновременно воздействуют два импульса тормозного усилия, причем импульс у начала состава будет его "сжимать", а импульс в конце состава будет его "растягивать". Так как состав имеет значительную протяженность, то импульс силы будет за сует упругой деформации состава "растягиваться" во времени, т.е. если импульс тормозного усилия будет составлять десятки миллисекунд, то за счет упругой деформации это силовое воздействие "растянется" во времени до нескольких секунд (см. фиг. 3, где Е - начальная энергия движения состава; Е - тормозное усилие от существующей тормозной системы; Е - результирующее значение энергии.

На фиг. 4 представлены качественные графики одновременного воздействия импульса тормозного усилия с обеих концов состава. Из результирующего графика видно, что часть состава будет испытывать сжатие, а часть - растяжение.

Необходимо сделать следующие замечания:
при аварийном торможении использовать одновременно существующую тормозную систему нет необходимости;
минимальный тормозной импульс должен соответствовать массе локомотива с одним груженым вагоном, поэтому общее части (суммарное) аварийных тормозов должно соответствовать торможению максимального состава;
при выходе состава на трассу устанавливается число срабатываний тормозов в автоматическом режиме на максимальной скорости и с заданной скважностью, машинист только включает систему управления, а дальнейшие операции по срабатыванию и последовательности аварийных тормозов осуществляется в автоматическом режиме;
неодновременность срабатыванию аварийных тормозов по концам состава мало скажется на характере процессов, так как состав - система инерционная.

Таким образом, предложение позволяет произвести торможение без приложения тормозных усилий к рельсам, тем самым исключить зависимость от коэффициента трения; произвести торможение без разрушения состава и предотвратить столкновение, избежать человеческих жертв, использовать аварийный тормоз с существующем подвижным составом, встроить аварийные тормоза в локомотивы при новых разработках.

Изобретение может быть использовано в железнодорожном транспорте. Сущность:аварийное тормозное устройство включает ходовую часть с рамой, на которой закреплено устройство и его привод. Тормозное устройство выполнено в виде закрепленного на раме ствола с заполненной взрывчатым веществом вставной гильзой и расположенным перед ней цилиндрическим корпусом в виде стакана. Полость ствола перед стаканом заполнена жидкостью, а привод тормозного устройства выполнен в виде подрывного устройства, содержащего установленный в гильзе взрыватель и размещенный в торцевой части ствола управляемый ударный механизм. Аварийный тормоз установлен, по крайней мере, в начале и конце железнодорожного состава; дно в стакане расположено посередине, а его цилиндрическая часть оснащена расположенными по краям уплотняющим пояском и уплотняющей манжетой, размещенной в стволе после его заходной конусной части. Гильза своим концом установлена во внутренней полости донной части стакана, аварийное тормозное устройство - на отдельных расположенных по краям состава платформах, а ствол - под углом в вертикальной плоскости по отношению к пути. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. АВАРИЙНОЕ ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА, включающее ходовую часть с рамой, на которой закреплены названное устройство и его привод, отличающееся тем, что тормозное устройство выполнено в виде закрепленного на раме ствола с заполненной взрывчатым веществом вставной гильзой и расположенным перед ней цилиндрическим корпусом в виде стакана, причем полость ствола перед стаканом заполнена жидкостью, а привод тормозного устройства выполнен в виде подрывного устройства, содержащего установленный в гильзе взрыватель и установленный в торцевой части ствола управляемый ударный механизм, при этом аварийный тормоз установлен по крайней мере в начале и конце железнодорожного состава. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дно в стакане расположено посредине, а его цилиндрическая часть оснащена расположенными по краям уплотняющим пояском и уплотняющей манжетой, размещенной в стволе после его заходной конусной части. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что гильза своим концом размещена во внутренней полости донной части стакана. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно установлено на отдельных расположенных по краям состава платформах, а ствол расположен под углом в вертикальной плоскости по отношению к пути.