ПУТЕВОЙ ЭНЕРГОПОГЛОЩАЮЩИЙ УПОР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК B61K7/00 

Изобретение относится к путевым энергопоглощающим упорам (ПЭУ), предназначенным для защиты железнодорожного подвижного состава от повреждений и предотвращения травмирования пассажиров при аварийных наездах поезда на тупиковые пути пассажирских вокзалов, причем особенностью заявляемого решения является возможность его взаимодействия с разными типами автосцепок, в том числе со сцепками, с открытыми и закрытыми обтекателями.

Известна конструкция путевых упоров, содержащая тупиковую призму, образованную сыпучим грунтом, и жесткий упор ("Проектирование железнодорожных станций и узлов", М., Транспорт, 1981, Рис. 7.7) - аналог.

Недостатком известного устройства является то, что энергопоглощение в таких тупиковых упорах происходит за счет разрушения жесткого упора, установленного в грунте, и последующего смятия тупиковой призмы, т.е путевой упор является конструкцией одноразового действия. Подвижной состав при этом совершает неуправляемое движение с возможностью повреждения подвижного состава и травмирования пассажиров.

Известно изобретение, которое относится к тупиковым упорам на железнодорожных путях, содержащее тупиковый упор с энергопоглощающим элементом, закрепленным на неподвижной опоре. Входная часть наружной поверхности энергопоглощающего элемента размещена в фильере, закрепленной на опорной плите неподвижной опоры, с полостью, большей габаритов энергопоглощающего аппарата, выполненного в виде цилиндрического стакана, на внутренней поверхности дна которого установлен толкатель удароприемного оголовка с возможностью взаимодействия с автосцепкой вагона или локомотива затормаживаемого поезда, и с обжатием наружной поверхности стакана при его протягивании через фильеру. При этом входная часть наружной поверхности энергопоглощающего элемента и рабочая поверхность фильеры выполнены в виде прямого и обратного конусов с близкими углами раствора (Патент РФ №2253583, МПК: B61G 11/16, В61К 7/18, опубл. 20.08.2004 г.) - аналог.

Недостаток устройства в недостаточной энергоемкости, а также в том, что удароприемный оголовок может взаимодействовать только с автосцепкой СА-3.

Техническим результатом по первому варианту выполнения путевого энергопоглощающего упора является расширение функциональных возможностей, путем обеспечения надежной сцепки при взаимодействии заявляемого устройства с разными типами открытых автосцепок, в том числе с автосцепками СА-3 и Шарфенберга.

Указанный технический результат в первом варианте достигается тем, что путевой энергопоглощающий упор для принудительной остановки подвижного состава содержит трубчатое энергопоглощающее устройство, одним концом закрепленное на неподвижной опоре, а на другом снабженное ударным оголовком с рабочими поверхностями на его торце, выполненными в виде двух не контактирующих друг с другом выступов, часть поверхности каждого из которых выполнена плоскосрезанной в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства. На соседних (близлежащих) боковых сторонах выступов выполнены выемки с образованием между выступами отверстия, ось которого смещена от продольной оси трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении.

Устройство, характеризующееся тем, что, например, для взаимодействия с автосцепкой Шарфенберга ширина и высота отверстия не менее 210 мм.

Устройство, характеризующееся тем, что ось отверстия в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства, может быть смещена от продольной оси трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении вправо.

Заявляемое устройство в соответствии с первым вариантом конкретизировано на фиг.2, где представлен общий вид ударного оголовка по первому варианту.

Устройство по первому варианту содержит трубчатое энергопоглощающее устройство 1 одним концом, закрепленное на неподвижной опоре 2, а на другом - снабженное ударным оголовком 3 с рабочими поверхностями на его торце, выполненными в виде двух не контактирующих друг с другом выступов 4 и 5, расстояние между которыми выбирается в зависимости от вида сцепки. Вертикальный сквозной паз между выступами 4 и 5, а также углубление слева от выступа 4 выполнены с возможностью обеспечения взаимодействия заявляемого устройства с малым и большим зубьями автосцепки СА-3.

Фронтальная поверхность выступов 4 и 5 выполнена плоскосрезанной в плоскости, перпендикулярной продольной оси 6 энергопоглощающего устройства 1, на соседних боковых сторонах выступов 4 и 5 выполнены выемки 7 с образованием между выступами отверстия, ширина и высота которого выполнены с возможностью осуществления взаимодействия с автосцепкой Шарфенберга, ширина и высота отверстия не менее 210 мм. Если ширина и высота отверстия для данной сцепки менее 210 мм, то при взаимодействии оголовка 3 с автосцепкой Шарфенберга ее конусный выступ не разместится в отверстии и не произойдет соприкосновения фронтальной поверхности автосцепки Шарфенберга с фронтальными поверхностями выступов 4 и 5.

Верхняя граница размеров отверстия по ширине и высоте определяется допустимыми зазорами между конусным выступом автосцепки Шарфенберга и отверстия по условию наибольшей возможной площади контакта фронтальной поверхности автосцепки Шарфенберга с фронтальными поверхностями выступов 4 и 5, что обеспечивает наименьшие напряжения и возможные деформации сцепок и удароприемного оголовка при работе устройства.

Для оптимизации технического результата ось 8 отверстия смещена от продольной оси 6 трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении вправо на величину, например, 105…110 мм. Эта величина определяется соответствующим смещением конусного выступа автосцепки Шарфенберга относительно ее продольной оси и обеспечит соосное взаимодействие автосцепки с продольной осью 6 трубчатого энергопоглощающего устройства, что обеспечивает наименьшие напряжения и возможные деформации сцепок и удароприемного оголовка при работе устройства.

Известно энергопоглощающее устройство разового действия для железнодорожного транспортного средства, содержащее корпус, внутри которого размещены деформируемый узел и шток, взаимодействующий с последним, причем деформируемый узел выполнен в виде пакета последовательно установленных шайб убывающей толщины, разделенных прокладками, а шток выполнен с направляющей цилиндрической поверхностью, сопряженной с рабочей, конической (А.с. СССР №668838, «Энергопоглощающее устройство разового действия для железнодорожного транспорта», МПК: B61G 11/16, опубл. 25.06.1979 г.) - аналог.

Недостаток известного устройства в его низкой энергоемкости, сложности и невозможности восстановления его элементов для повторного использования после их разового срабатывания.

Известно аварийное путевое энергопоглощающее устройство, содержащее энергопоглощающие элементы, в сборе закрепленные на неподвижной опоре, и содержащее несколько ступеней. Энергопоглощающий элемент первой ступени выполнен в виде трубы, на один конец которой установлен удароприемный оголовок, а второй своей наружной поверхностью размещен в фильере, закрепленной в свою очередь на подвижной опорной плите, установленной на энергопоглощающий элемент следующей ступени, при этом фильера последней ступени закреплена на неподвижной опорной плите, установленной на фундаменте, снабженном полостью, с габаритами, большими, чем размеры энергопоглощающего элемента последней ступени (патент РФ №2374110, МПК: B61G 11/16, опубл. 27.11.2009 г.) - аналог.

Недостаток конструкции в том, что удароприемный оголовок может взаимодействовать только со сцепкой СА-3. Кроме того, в случае, если аварийный состав оборудован сцепками, закрытыми обтекателями, то взаимодействие сцепки и удароприемного оголовка происходит неопределенным образом, что может привести к разрушению энергопоглощающего устройства и поезда без обеспечения плавного торможения.

Техническим результатом по второму варианту выполнения путевого энергопоглощающего упора является расширение функциональных возможностей, путем обеспечения надежной сцепки при взаимодействии заявляемого устройства с разными типами автосцепок, закрытых обтекателями, в том числе с автосцепками СА-3 и типа Шарфенберга.

Указанный технический результат в соответствии со вторым вариантом выполнения устройства достигается тем, что путевой энергопоглощающий упор для принудительной остановки подвижного состава, сцепка которого закрыта обтекателем, содержащий трубчатое энергопоглощающее устройство, одним концом закрепленное на неподвижной опоре, а на другом - снабженное ударным оголовком с рабочими поверхностями на его торце, выполненными в виде двух не контактирующих друг с другом выступов, часть поверхности каждого из которых выполнена плоскосрезанной в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства, причем на соседних боковых сторонах выступов выполнены выемки с образованием между выступами отверстия, ось которого смещена от продольной оси трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении, а на оголовке размещены разрушители обтекателя сцепки вагона подвижного состава.

Устройство, характеризующееся тем, что, например, для сцепки Шарфенберга ширина и высота отверстия не менее 210 мм.

Устройство, характеризующееся тем, что разрушители обтекателя сцепки могут быть размещены по периметру оголовка и выполнены в виде снабженных ножами заостренных стальных трубчатых зубьев с продольными прорезями, обращенными, например, внутрь оголовка.

Заявляемое устройство в соответствии со вторым вариантом конкретизировано на фиг.1 и фиг.3, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, а на фиг.3 - общий вид ударного оголовка по второму варианту.

Путевой энергопоглощающий упор для принудительной остановки пассажирского подвижного состава по второму варианту содержит трубчатое энергопоглощающее устройство 1, одним концом закрепленное на неподвижной опоре 2, а на другом - снабженное ударным оголовком 3 с рабочими поверхностями на его торце, выполненными в виде двух не контактирующих друг с другом выступов 4 и 5. Вертикальный сквозной паз, образованный между выступами 4 и 5, а также углубление слева от выступа 4 выполняются с возможностью обеспечения взаимодействия с малым и большим зубьями автосцепки СА-3.

Фронтальная поверхность выступов 4 и 5 выполнена плоскосрезанной в плоскости, перпендикулярной продольной оси 6 энергопоглощающего устройства 1, на соседних боковых сторонах выступов 4 и 5 выполнены выемки 7 с образованием между выступами отверстия, ось 8 которого смещена от продольной оси 6 трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении вправо на величину 105…110 мм, причем ширина и высота отверстия выполнены с возможностью осуществления взаимодействия с автосцепкой Шарфенберга, ширина и высота отверстия не менее 210 мм.

Смещение оси, высота и ширина отверстия определяются обеспечением взаимодействия оголовка 3 с конусным выступов на фронтальной плоскости автосцепки Шарфенберга при ее расположении по оси, совпадающей с осью 6 энергопоглощающего элемента. Это обеспечивает наименьшие напряжения и возможные деформации сцепок и удароприемного оголовка при работе устройства.

Разрушители обтекателя сцепки размещены на оголовке 3, например, по его периметру и выполнены, например, в виде снабженных ножами 8 заостренных стальных трубчатых зубьев 9 с продольными прорезями 10, обращенными внутрь оголовка 3.

Устройство, выполненное в соответствии с первым и вторым вариантами, работает следующим образом. В случае нештатной ситуации поезд наезжает на путевой энергопоглощающий упор. При этом стальные трубчатые зубья 9 охватывают обтекатель поезда, препятствуя возникновению поперечных сил и поперечному отклонению оголовка 3 путевого энергопоглощающего упора от взаимодействия с обтекателем поезда. Затем вследствие сближения поезда с неподвижной опорой 2 происходит деформация обтекателя поезда, и в случае наличия обтекателя, ножи 8 разрушителя надрезают обтекатель и разрушают его. При дальнейшем движении поезда происходит взаимодействие автосцепки поезда с ударным оголовком 3 и передача усилия на трубчатое энергопоглощающее устройство 1.

При этом в случае наличия на головном вагоне поезда или локомотиве автосцепки СА-3 ее малый зуб входит в вертикальный паз между выступами 4 и 5 оголовка 3, а большой зуб входит в углубление слева от выступа 4 оголовка 3. Усилие взаимодействия поезда с путевым энергопоглощающим упорам при этом передается через указанные поверхности.

В случае наличия на головном вагоне поезда автосцепки Шарфенберга ее фронтальная поверхность входит во взаимодействие с фронтальной плоскосрезанной поверхностью выступов 4 и 5, а конусный выступ на фронтальной поверхности автосцепки Шарфенберга входит в отверстие, образованное выемками 7 на выступах 4 и 5. Усилие взаимодействия поезда с путевым энергопоглощающим упорам при этом передается через фронтальные поверхности автосцепки Шарфенберга и выступов 4 и 5 оголовка 3.

Заявителем испытаны опытные полноразмерные макетные устройства, которые показали полное соответствие требуемым характеристикам.

Путевой энергопоглощающий упор содержит трубчатое энергопоглощающее устройство (1), одним концом закрепленное на неподвижной опоре (2), а на другом - снабженное ударным оголовком (3) с рабочими поверхностями на его торце, выполненными в виде двух не контактирующих друг с другом выступов, часть поверхности каждого из которых выполнена плоскосрезанной в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства. На соседних боковых сторонах выступов выполнены выемки с образованием между выступами отверстия, ось которого смещена от продольной оси трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении. На оголовке могут быть размещены разрушители обтекателя сцепки вагона подвижного состава в виде снабженных ножами заостренных стальных трубчатых зубьев с продольными прорезями. Обеспечивается надежное взаимодействие устройства с разными типами автосцепок с открытыми или закрытыми обтекателями. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Путевой энергопоглощающий упор для принудительной остановки подвижного состава, содержащий трубчатое энергопоглощающее устройство, одним концом закрепленное на неподвижной опоре, а на другом - снабженное ударным оголовком с рабочими поверхностями на его торце, выполненными в виде двух не контактирующих друг с другом выступов, часть поверхности каждого из которых выполнена плоскосрезанной в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства, на соседних боковых сторонах выступов выполнены выемки с образованием между выступами отверстия, ось которого смещена от продольной оси трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ширина и высота отверстия не менее 210 мм.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ось отверстия в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства, смещена от продольной оси трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении вправо.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что предназначено для принудительной остановки пассажирского подвижного состава.

5. Путевой энергопоглощающий упор для принудительной остановки подвижного состава, содержащий трубчатое энергопоглощающее устройство, одним концом закрепленное на неподвижной опоре, а на другом - снабжено ударным оголовком с рабочими поверхностями на его торце, выполненными в виде двух не контактирующих друг с другом выступов, часть поверхности каждого из которых выполнена плоскосрезанной в плоскости, перпендикулярной продольной оси устройства, причем на соседних боковых сторонах выступов выполнены выемки с образованием между выступами отверстия, ось которого смещена от продольной оси трубчатого энергопоглощающего устройства в поперечном направлении, а на оголовке размещены разрушители обтекателя сцепки вагона подвижного состава.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что его ширина и высота не менее 210 мм.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что разрушители обтекателя сцепки размещены по периметру оголовка.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что разрушители обтекателя сцепки выполнены в виде снабженных ножами заостренных стальных трубчатых зубьев с продольными прорезями, обращенными внутрь оголовка.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что предназначено для принудительной остановки пассажирского подвижного состава.