ПОДВИЖНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СХОДА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Российский патент 2004 года по МПК B61L23/26 B60K28/14 G08B21/00 

Предлагаемое решение относится к средствам железнодорожной сигнализации и блокировки, позволяет фиксировать сход подвижного состава с рельс.

Уровень развития техники по повышению безопасности движения подвижного железнодорожного состава характеризуется следующими решениями:

1. В.И.Есюнин, Л.А.Рахманов “Автоматическая система контроля волочащихся и провисающих предметов на ходу поезда”;

2. Свидетельство РФ №27041 на полезную модель “Устройство контроля схода подвижного состава”;

3. Свидетельство РФ №25722 на полезную модель “Устройство контроля схода подвижного состава”.

Наиболее близким к заявляемому объекту является решение (Свидетельство РФ №25722), в котором устройство контроля схода подвижного состава содержит датчики, соединенные между собой в единую электрическую цепь. Датчик состоит из изломных стоек, соединенных кронштейном. Изломные стойки смонтированы на общей платформе и электроизолированы от нее. Платформа закреплена на рельсовой колее к подошвам рельс. В случае схода подвижного состава с рельс колесо своим воздействием разрушает какой-либо датчик (ломает стойки, кронштейн), тем самым разрывает электрическую цепь, что служит сигналом дежурному по станции.

Такие устройства устанавливаются на подходах к станциям, мостам, переездам и т.д.

Недостатком решения является то, что устройство стационарно (т.е. не перемещается вместе с подвижным составом от станции к станции) и, тем самым, не позволяет зафиксировать сход состава с рельс, если это произошло на участках дорог, не оснащенных устройствами.

По сути, это нельзя считать недостатком прототипа, т.к. он не предназначен для контроля схода состава между станциями. Но такие сходы имеют место, проблема есть, но нет ее технического решения.

По существу техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение функций существующих устройств контроля схода подвижного состава (далее УКСПC) для обеспечения контроля схода не только в пределах (на подходах к) станций (мостов, сооружений, переездов), но и на участках между ними. Иначе этот же технический результат можно видеть как придание УКСПС функции пространства, т.е. осуществлять контроль схода непрерывно во время движения состава на любом участке пути.

Технический результат достигается тем, что датчики УКСПС установлены непосредственно на подвижном составе, перемещаются вместе с ним и в случае обнаружения факта схода состава (вагона) с рельс оповещают машиниста состава и/или дежурного по станции.

Таким образом, заявляемый объект, как и прототип, содержит датчик регистрации схода подвижного состава с рельс.

Однако заявляемый объект отличается тем, что датчик размещен на подвижном составе (т.е. он подвижный, перемещается вместе с составом) и снабжен с системой информации о сходе состава с рельс. Система информации о факте схода извещает машиниста состава и/или дежурного по станции. Извещение может производиться по проводной связи и/или с помощью радиосигнала. Датчиков на составе может быть установлено несколько, в том числе на каждой единице (вагоне или локомотиве) подвижною состава. В качестве датчика могут быть использованы различные технические устройства, например контактного типа (изломные механические системы с прерыванием электрической цепи, тензометрические) и бесконтактного типа (индукционные, магнитодинамические акустические, пьезоэлектрические). Наиболее технологичны датчики бесконтактного типа, однако для идентификации факта схода вагона с рельс по акустическим или вибрационным процессам необходимо оснащение датчика усилителем и амплитудно-частотным фильтром.

На фиг.1 показана принципиальная схема состава, оснащенного ПУКСПС; на фиг.2 - схема взаимодействия датчика с системой информации; на фиг.3 - схема установки электромеханического изломного датчика; на фиг.4 - схема установки откидного электромеханического датчика; на фиг.5 - блок-схема средства формирования сигнала; на фиг.6 - схема приема сигнала о сходе состава; на фиг.7 - схема приема сигнала на удаленных участках дорог.

Подвижное устройство контроля схода подвижного состава (далее ПУКСПС) представляет собой датчик 1 регистрации схода, размещенный на подвижном составе 2. Условимся под подвижным составом понимать любой железнодорожный состав, например, состав, состоящий из локомотива 3 и пассажирских вагонов 4. Датчик 1 размещен вблизи от зоны возможных событий, т.е. вблизи от места взаимодействия колеса с рельсом (или колеса со шпалами при сходе колеса с рельса). Очевидно таким местом может быть нижняя часть состава. Датчик 1 снабжен системой 5 информации о сходе. Система призвана оповещать о факте схода. Оповещать необходимо машиниста состава и/или дежурного по станции. Так как сход может произойти вдали от станции, то система может информировать дежурного по станции посредством радиосигнала 6. Этот же радиосигнал может быть передан машинисту. Вместе с тем, сход может произойти в таких местах (мост, тоннель и т.д.), откуда передача радиосигнала может быть затруднена. В силу этого система информации может иметь дублирующий канал, например, путем передачи информации по проводам 7 в кабину локомотива для оповещения машиниста. Место размещения датчика на подвижном составе, очевидно, целесообразно то, где меньше возможности машинисту увидеть самому сход вагона. Это последний вагон состава. Для повышения безопасности движения целесообразно датчиком оснащать каждую единицу (вагон, локомотив, мотрису и т.д.) подвижного состава. В качестве датчика могут быть использованы различные технические средства контактного и бесконтактного типа. Контактом в этом случае считается механический контакт датчика с рельсом, шпалами, железнодорожным полотном и т.д. В этом случае излом, откидывание или деформация датчика могут приводить к разрыву или изменению параметров соответствующих электрических цепей, что и приведет в действие систему 5 информации о сходе.

Например, электромеханический датчик 8 может быть установлен на тележке 9 вагона через электроизоляционные прокладки 10 и запитан от батареи 11.

В этом случае ПУКСПС работает следующим образом. При нормальных условиях эксплуатации электрический ток от батареи 11 протекает через датчик 8, система 5 бездействует. В случае схода вагона с рельсов датчик 8 ударяется об шпалы и ломается. Электрическая цепь разрывается, включается система 5 информации и посредством радиосигнала 6 или по проводам 7 информирует машиниста и дежурного по станции о факте схода и необходимости принятия мер по остановке движения на участке пути.

Однако такое устройство может выполнять и несвойственные ему функции. Например, выполнять функцию обнаружения лежащих на пути посторонних габаритных предметов. Ведь к излому датчика может в этом случае привести не сход подвижного состава, а груз, случайно выпавший с проходившего ранее состава.

Для удобства идентификации события (сход или посторонний предмет) датчик может быть выполнен, например, откидным подпружиненным. Тогда, при движении состава посторонний предмет 12 ударит датчик 13, он провернется на своей оси 14 и пропустит предмет под собой, не приводя в действие систему 5 информации. Затем пружина 15 вернет датчик в исходное положение. В случае схода датчик 13 может сломаться (как и датчик 8) и это приведет к срабатыванию системы 5 информации. Если же слом датчика 13 не произойдет, то его откидывание произойдет в любом случае (как при ударе посторонним предметом). И если возврат датчика в исходное положение не произойдет, то система информации сработает.

По существу задача идентификации решается одним датчиком (откидным) по времени ею возврат в исходное состояние (быстро вернулся - был посторонний предмет, долго не возвращается - произошел сход) с помощью реле времени или таймера в системе информации.

Датчик, в том числе, может быть выполнен из упругодеформируемого материала, например, из резины. В этом случае на него могут быть наклеены тензометрические устройства (смотри стр.12 в работе: Колгин А.В. “Датчики средств диагностирования машин”. М., “Машиностроение”, 1984), взаимодействующие с системой 5 информации.

Описанная выше работа устройства показывает достижение технического результата, т.е. обеспечена возможность контроля схода (и контроля наличия посторонних предметов на пути) в любом местонахождении подвижного состава на пути.

Описанное выше устройство отражено пунктами 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Технический результат более надежно и технологически проще достижим при использовании датчиков бесконтактного типа. Это могут быть емкостные, электромагнитные (индуктивные, трансформаторные, магнитоупругие, индукционные), термоэлектрические механотропные (см. стр.14-19 указанной выше работы Колгина А.В.) датчики. Конструктивно проще и более надежно применить магнитодинамический акустический 16 или пьезоэлектрический 17 датчики. Их отличие в схеме использования (фиг.5) состоит лишь в том, что первый требует питания от батареи, во втором материал датчика сам при воздействии звуковых волн 18 или вибраций (возникающих при соударении колеса со шпалами при сходе) образует электрические заряды (пьезоэффект).

Любой из указанных датчиков требует средств формирования сигнала для подачи этого сигнала в систему 5 информации. В общем случае средство формирования сигнала может состоять из формирователя 19 сигналов, предварительного усилителя 20, фильтра 21 амплитудного или частотного или того и другого параметра, основного усилителя 22.

Состав средства формирования сигнала зависит от типа датчика и его характеристик, но в любом случае усилитель 22 и фильтр 21 будут присутствовать.

Рассмотрим пример использования магнитодинамического датчика 16 (микрофона). Он установлен (фиг.5) на подвижном составе и запитан от батареи. Фильтр 21 настроен так, что естественные (при нормальном режиме движения состава) звуковые колебания фильтром отсекаются, следовательно, сигнал на усилитель 22 не поступает и система 5 информации бездействует. В нештатной ситуации (сход колеса с рельса) амплитуда, частота или то и другое звуковых колебаний 18 достигает критических значений, (колесо ударяется о шпалу и т.д.), фильтр 21 пропускает сигнал на усилитель и затем в систему 5 информации. Система 5 выдает кодированный радиосигнал 6 или сигнал аварии по проводам 7. Радиосигнал 6 (сигнал аварии) по проводам поступает на пульт 23 машиниста, или пульт 24 дежурного, или на оба пульта и центральную диспетчерскую.

Блоки 19 и 20 призваны подготовить электрический сигнал для обработки его фильтром.

Использование радиосигнала в качестве средства передачи информации о сходе состава накладывает определенные требования на мощность и частоту сигнала, в первую очередь на мощность. Очевидно, мощность сигнала должна быть достаточной для того, чтобы предать сигнал до дежурного наиболее удаленной (на данном участке или дистанции пути) станции. Для условий Российской Федерации расстояние между отдельными станциями близко к 100 км, т.е. радиус действия передатчика (системы 5 информации) должен быть не менее 50 км при наличии всех естественных (и искусственных) помех. Следовательно, мощность радиосигнала должна быть большой. Но оборудовать такими мощными системами 5 все составы (или все вагоны и локомотивы всех составов) экономически не оправдано, т.к. обычно расстояние между станциями значительно меньше. В этом случае ПУКСПС может на длительных дистанциях (участках, перегонах, плечах) дополнительно содержать наземный стационарный пост 25, состоящий из принимающего радиосигнал 6 блока 26 и передающего блока 27. Создаваемый последним радиосигнал 28 принимается на пульт дежурного 24 и/или центральную диспетчерскую 29.

Изобретение относится к средствам железнодорожной сигнализации и блокировки. Датчик схода подвижного состава и система информации размещены на подвижном составе и выполнены с возможностью формирования и передачи сигнала аварии машинисту подвижного состава, и/или дежурному по станции, и/или в напольный стационарный пост приема-передачи сигнала. В качестве датчика использован датчик бесконтактного типа, снабженный усилителем и амплитудно-частотным фильтром, либо датчик контактного типа, выполненный откидным. Система информации оснащена устройством идентификации схода. Датчик может быть установлен на каждой единице подвижного состава. В бесконтактном исполнении датчик является преимущественно магнитодинамическим, акустическим или пьезоэлектрическим, а в контактном исполнении - электромеханическим. Изобретение позволяет осуществлять контроль схода во время движения, т.е. обеспечивает для данного устройства функцию пространства. 5 з.п. ф-лы. 7 ил.

1. Подвижное устройство контроля схода подвижного состава, содержащее датчик схода подвижного состава и систему информации, размещенные на подвижном составе и выполненные с возможностью формирования и передачи сигнала аварии машинисту подвижного состава и/или дежурному по станции, и/или в напольный стационарный пост приемопередачи сигнала, при этом в качестве датчика использован датчик бесконтактного типа, снабженный усилителем и амплитудно-частотным фильтром, либо датчик контактного типа, выполненный откидным, а система информации оснащена устройством идентификации схода.2. Подвижное устройство по п.1, в котором датчик установлен на каждой единице подвижного состава.3. Подвижное устройство по п.1 или 2, в котором датчик бесконтактного типа является преимущественно магнитодинамическим, акустическим или пьезоэлектрическим.4. Подвижное устройство по п.1 или 2, в котором датчик контактного типа является электромеханическим.5. Подвижное устройство по п.4, в котором датчик выполнен изломным с разрыванием электрической цепи.6. Подвижное устройство по п.1 или 2, в котором датчик контактного типа выполнен из упруго деформируемого материала и снабжен тензометрическим устройством.