РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ ПО РЕЛЬСОВЫМ ПУТЯМ СО ЩЕБЕНОЧНЫМ БАЛЛАСТОМ Российский патент 2014 года по МПК B61F5/50 B61F19/00 B61D17/02 

Изобретение относится к рельсовому транспортному средству для движения по рельсовым путям со щебеночным балластом.

При эксплуатации таких транспортных средств зачастую возникает проблема, состоящая в том, что отдельные камни щебня под различного рода воздействиями вырываются из щебеночного балластного слоя (щебеночной постели) во время проезда рельсовых транспортных средств и взлетают вверх, при этом такие камни щебня с большой кинетической энергией могут ударять в нижнюю область проходящего рельсового транспортного средства и причинить ему повреждения. Точно также могут образовываться повреждения на устройствах рельсовой инфраструктуры (например, путевой аппаратуры железнодорожной автоматики). Этот процесс за счет таких щебеночных камней, которые снова ударяются в балластную постель и вызывают там вибрацию многих других камней щебня, может привести к массивной и сохраняющейся в течение долгого времени лавине. Этот феномен известен в кругу специалистов как вылет щебня, выброс щебня или удар щебня. Проблематика вылета щебня возникает, прежде всего, при проезде по рельсовым путям с обычным щебеночным балластом со скоростью свыше 200 км/ч.

EP 050200 B1 раскрывает специалисту полное закрытие защитными кожухами всех чувствительных к повреждениям нижних областей рельсового транспортного средства, при этом находящиеся там агрегаты за счет бокового расположения заслонок являются доступными в целях обслуживания и ремонта. Но эта техническая идея ограничена сведением к минимуму последствий вылета щебня для транспортного средства. Но также существует проблема в том, что, с одной стороны, на практике со стороны транспортного средства не вся нижняя область может быть закрыта защитным кожухом, и, с другой стороны, это техническое решение не указывает решение проблемы повреждений инфраструктуры, вызванных воздействием вылета щебня.

Для решения этой проблемы DE 102004041090 A1 предлагает защиту рельсового транспортного средства в нижней области с помощью отражающих элементов, которые благодаря своей форме и расположению отклоняются навстречу направлению движения транспортного средства. Эти отражающие элементы выполнены в виде плоских или выпукло изогнутых пластин, которые проходят параллельно или наклонно рабочей поверхности головки рельса. Для того чтобы предотвратить уменьшение дорожного просвета, отражающий элемент может быть установлен поворотно. Но применение подобных отражающих элементов рационально только тогда, когда они уже в ходе разработки концепции или конструкции могут быть включены в конфигурацию нижней области рельсового транспортного средства в качестве составного элемента. При последующем переоборудовании обычных рельсовых транспортных средств за счет отражательных элементов возникают полые пространства, в которых могут накапливаться снежные отложения. Эти отложения могут обледеневать, расшатываться за счет динамических воздействий во время езды и с большой кинетической энергией падать на щебеночный балластный слой, вследствие чего вновь образуется нежелательный вылет щебня. Причинная связь между образованием льда на транспортном средстве или же обусловленным этим обрушением льда и вылетом щебня на практике была выведена из более частых и более интенсивных картин повреждений, обусловленных вылетом щебня при эксплуатации в зимние месяцы. Кроме того, DE 102004041090 A1 не предлагает решение проблемы недопущения повреждений инфраструктуры, вызванных воздействием вылета щебня.

Схожий подход к решению предлагает техническое решение из WO 2007/065682 A1. Оно раскрывает защиту от ударов камней, которая при импульсном воздействии снаружи (например, вследствие подпадающего камня щебня) выполнена эластично деформируемой. Таким образом, уменьшаются максимально воздействующие силы, которые возникают при попадании камня щебня на защитный объект по сравнению с известной из DE 102004041090 A1 жесткой структурой. Но WO 2007/065682 A1 также не предлагает решения проблемы предотвращения повреждений инфраструктуры, вызванных воздействием вылета щебня.

Для предотвращения обледенения компонентов в нижней области рельсовых транспортных средств EP 932540 B1 предлагает снабжать их специальным покрытием поверхности, которое состоит из наружного, ударопрочного и отклоненного в сторону наружной поверхности узла слоя, а также внутреннего слоя с высокой теплоизолирующей способностью и высокой эластичностью. Благодаря внутреннему изолирующему слою во время переходной фазы из воды или снега в лед должна происходить теплопередача в наружный слой и предотвращать там замерзание воды или снега на поверхности элемента. Помимо этого внутренний слой должен иметь меньшую жесткость, чем наружный слой и, таким образом, делать возможным оптимальную деформацию поверхности элемента, которая при возможном скапливании льда на поверхности элемента вызывает напряжения и позволяет отломить их с поверхности. На практике это решение проблемы, особенно в случае переоборудования существующих транспортных средств, сопряжено с проблемами, так как все отдельные элементы в нижней области рельсового транспортного средства должны быть конструктивно переработаны. При сложных геометрических конструкциях элементов и неблагоприятных погодных условиях предложенные в EP 932540 B1 устройства, вследствие своего сравнительно небольшого размера, не могут эффективно предотвращать образование льда.

Поэтому в основе изобретения лежит задача выполнить транспортное средство для движения по рельсовым путям со щебеночным балластом таким образом, что эффективно предотвращается или, по меньшей мере, существенно уменьшается накапливание снега и льда в полостях днища транспортного средства. Прежде всего, должно быть создано решение, которое делает возможным простое и недорогое переоснащение существующих транспортных средств.

Согласно изобретению в сочетании с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения эта задача решена посредством того, что рельсовое транспортное средство в области своего днища кузова имеет по меньшей мере одну эластичную (податливую на изгиб) мембрану, которая натянута поверх открытых по направлению к рельсовым путям полых пространств или несущих конструкций днища кузова транспортного средства, с возможностью совершения ею динамических колебаний, возбуждаемых во время движения рельсового транспортного средства. Эта мембрана, с одной стороны, защищает находящееся внизу полое пространство от проникновения снега и, с другой стороны, вследствие своего эластичного выполнения во время движения рельсового транспортного средства благодаря завихрениям воздуха в нижней области рельсового транспортного средства и вибрациям, обусловленным движением транспортного средства, дополнительно совершает вынужденные динамические колебания. Благодаря эластичной конструкции мембраны динамические колебания преобразовываются в волнообразную траекторию движения, которая захватывает всю поверхность мембраны. Обусловленные этими движениями усилия воздействуют на осевшие на мембране водяные капли или ледяные кристаллы и приводят к стряхиванию капель или же кристаллов с поверхности мембраны, а также к разрушению уже укрепившихся кристаллических структур или же соединений нескольких ледяных кристаллов. Вследствие этого можно предотвратить длительное скопление водяных капель или кристаллов льда на мембране и, таким образом, ее обледенение во время езды. Возможное льдообразование во время простоя рельсового транспортного средства прекращается и затем сбрасывается уже спустя короткое время вследствие движения мембраны во время езды. Таким образом, эффективно предотвращается образование более крупных скоплений льда благодаря заблаговременному сбрасыванию относительно мелких скоплений льда и снега. Кроме того, эта концепция согласно изобретению отвечает всем требованиям, которые предъявляются к подходящей для дооборудования существующих рельсовых транспортных средств технической концепции. Натяжение мембраны согласно изобретению, с одной стороны, индивидуально адаптировано к конкретным геометрическим условиям на днище кузова рельсового транспортного средства. С другой стороны, она отвечает требованиям облегченной конструкции и лишь незначительно увеличивает общий вес рельсового транспортного средства.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения мембрана установлена поперек направления движения рельсового транспортного средства. Благодаря такому расположению мембраны оптимально используются аэродинамические силы для устранения снежных и ледяных отложений, так что концепция согласно изобретению может проявить свое действие уже при сравнительно незначительных скоростях движения рельсового транспортного средства.

Также, концепция изобретения предусматривает, что мембрана прикреплена эластичным образом к жестко соединенными с днищем кузова рельсового транспортного средства точкам фиксации. Для создания таких определенных точек фиксации на днище кузова рельсового транспортного средства может быть расположена в каждом случае по меньшей мере одна несущая конструкция. Мембрана имеет в своей краевой области проушины, через которые с помощью шпильки с резьбой относительно несущей конструкции происходит натяжение. Но натяжение мембраны может происходить не так туго, чтобы ее упругость уменьшалась вследствие этого «до нуля». Для поддержания работоспособности концепции согласно изобретению должно оставаться минимальное значение колебательной способности мембраны. Предусмотренная для этого несущая конструкция может быть надета на известный из уровня техники отражающий элемент. Для поддержания основной концепции согласно изобретению несущая конструкция в идеальном случае имеет скос, выполненный таким образом, что он способствует беспрепятственному соскальзыванию под воздействием силы тяжести водяных капелек или кристаллов льда, например через капельную кромку мембраны.

Согласно одной конкретной форме осуществления изобретения мембрана имеет волоконное армирование. Таким образом, противодействуют слишком вялому прогибу мембраны, который, прежде всего, при высоких скоростях движения рельсового транспортного средства может привести к неконтролируемой вибрации мембраны. Кроме того, волоконное армирование повышает эксплуатационную прочность мембраны в отношении условий окружающей среды, преобладающих при движении рельсового транспортного средства.

Идея изобретения эффективно поддерживается, если обращенная от днища кузова рельсового транспортного средства и находящаяся снаружи поверхность мембраны снабжена гидрофобным покрытием. Такое покрытие способствует скатыванию капель с мембраны до того, как они там замерзнут и смогут образовать основу для более крупных ледяных отложений. Покрытие также является эффективным во время простоя рельсового транспортного средства, но свой полный потенциал раскрывает в согласованности с динамическими движениями мембраны во время движения рельсового транспортного средства.

Согласно следующему варианту основной концепции согласно изобретению промежуточное пространство между мембраной и днищем кузова рельсового транспортного средства заполнено по меньшей мере одним выполненным с возможностью деформации трехмерным телом. Такое выполненное с возможностью деформации трехмерное тело было бы возможно в качестве альтернативы в случае неблагоприятных геометрических условий для натяжения мембраны на прочно соединенных с днищем кузова рельсового транспортного средства точках фиксации. В таком случае мембрана соединялась бы посредством клеевых соединений с гильзой выполненного с возможностью деформации тела. Деформация тела может происходить пассивно вследствие воздействия сил инерции во время езды рельсового транспортного средства, но альтернативно или дополнительно также посредством активной системы для изменения объема этого тела (например, посредством активного изменения его внутреннего давления воздуха). Поэтому согласно первому варианту осуществления это выполненное с возможностью деформации тело может быть выполнено в виде замкнутого, выполненного с возможностью надувания воздушного тела. Эта воздушное тело может быть разделено на несколько отделенных друг от друга отдельных камер, за счет чего повышается избыточность по отношению к непреднамеренной потере давления. Согласно второму варианту осуществления выполненное с возможностью деформации тело может также быть выполнено из жесткого пенопласта.

Идея изобретения разъяснена на нижеследующих чертежах.

На Фиг.1 показано схематичное изображение свободного пространства тележки рельсового транспортного средства согласно изобретению с эластично натянутой на фиксирующие точки мембраной.

Фиг.2 - схематичное изображение свободного пространства тележки рельсового транспортного средства согласно изобретению с нанесенной на наружную поверхность выполненной с возможностью деформации трехмерного тела мембраной.

Фиг.3 - перегородка свободного пространства тележки с установленной несущей рамой.

На фиг.1 схематично изображено свободное пространство (2) тележки рельсового транспортного средства согласно изобретению с натянутой на фиксирующих точках (6) мембраной (5). При этом мембрана расположена поперек направления движения рельсового транспортного средства и закрывает, прежде всего, угловое образованное из перегородки (3) и перекрытия свободного пространства тележки углубление. Наклонное расположение мембраны в сочетании с гидрофобным покрытием наружной стороны мембраны способствует соскальзыванию или же опаданию накопившихся на мембране снега или льда. Промежуточное пространство между мембраной и перегородкой или же потолком свободного пространства тележки оснащено выполненным с возможностью изменения объема телом (7).

На фиг.2 схематично изображено свободное пространство (2) тележки рельсового транспортного средства согласно изобретению с нанесенной на наружную поверхность выполненного с возможностью деформации трехмерного тела (7) мембраной (5). В этом примере осуществления по существу отказываются от наклонного расположения мембраны. Вместо обусловленного движением воздуха колебания эластичной мембраны относительные движения мембраны могут вызваться направленными изменениями давления воздуха в заполнителе.

На фиг.3 изображена перегородка (3) свободного пространства (2) тележки, к которой прикреплены три несущие рамы (8) для размещения мембраны. Несущие рамы изготовлены из CrNi-конструкционных профилей и надеты на отражающие элементы (4), с которыми они свинчены для стабилизации положения. Несущие рамы имеют сквозные отверстия, через которые с помощью шпильки с резьбой происходит натяжение мембраны.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Тележка рельсового транспортного средства.

2 Свободное пространство для тележки рельсового транспортного средства.

3 Перегородка свободного пространства тележки.

4 Отражающий элемент.

5 Мембрана.

6 Фиксирующая точка.

7 Выполненное с возможностью деформации тело.

8 Несущая конструкция.

Рельсовое транспортное средство в области днища кузова имеет эластичную мембрану (5), которая натянута поверх открытых по направлению к рельсовым путям полых пространств или структур несущих конструкций днища кузова транспортного средства. Мембрана имеет возможность совершения динамических колебаний, возбуждаемых во время движения рельсового транспортного средства. Уменьшается накапливание снега и льда в полостях днища транспортного средства. 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Рельсовое транспортное средство для движения по рельсовым путям со щебеночным балластом, отличающееся тем, что рельсовое транспортное средство в области его днища кузова имеет по меньшей мере одну эластичную мембрану (5), которая натянута поверх открытых по направлению к рельсовым путям полых пространств или структур несущих конструкций днища кузова транспортного средства с возможностью совершения ею динамических колебаний, возбуждаемых во время движения рельсового транспортного средства.

2. Рельсовое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что мембрана (5) установлена поперек направления движения рельсового транспортного средства.

3. Рельсовое транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что мембрана (5) эластичным образом прикреплена к жестко соединенным с днищем кузова рельсового транспортного средства фиксирующим точкам (6).

4. Рельсовое транспортное средство по п.2, отличающееся тем, что мембрана (5) эластичным образом прикреплена к жестко соединенным с днищем кузова рельсового транспортного средства фиксирующим точкам (6).

5. Рельсовое транспортное средство по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что мембрана (5) имеет волоконное армирование.

6. Рельсовое транспортное средство по одному из пп.1-4, отличающееся тем, что обращенная от днища кузова рельсового транспортного средства и находящаяся снаружи поверхность мембраны (5) снабжена гидрофобным покрытием.

7. Рельсовое транспортное средство по п.5, отличающееся тем, что обращенная от днища кузова рельсового транспортного средства и находящаяся снаружи поверхность мембраны (5) снабжена гидрофобным покрытием.

8. Рельсовое транспортное средство по одному из пп.1-4 или 7, отличающееся тем, что промежуточное пространство между мембраной и днищем кузова рельсового транспортного средства заполнено по меньшей мере одним выполненным с возможностью деформации трехмерным телом (7).

9. Рельсовое транспортное средство по п.5, отличающееся тем, что промежуточное пространство между мембраной и днищем кузова рельсового транспортного средства заполнено по меньшей мере одним выполненным с возможностью деформации трехмерным телом (7).

10. Рельсовое транспортное средство по п.6, отличающееся тем, что промежуточное пространство между мембраной и днищем кузова рельсового транспортного средства заполнено по меньшей мере одним выполненным с возможностью деформации трехмерным телом (7).

11. Рельсовое транспортное средство по п.8, отличающееся тем, что выполненное с возможностью деформации трехмерное тело (7) выполнено в виде замкнутого, выполненного с возможностью надувания воздушного тела.

12. Рельсовое транспортное средство по п.9 или 10, отличающееся тем, что выполненное с возможностью деформации трехмерное тело (7) выполнено в виде замкнутого, выполненного с возможностью надувания воздушного тела.

13. Рельсовое транспортное средство по п.8, отличающееся тем, что выполненное с возможностью деформации трехмерное тело (7) выполнено из жесткого пенопласта.

14. Рельсовое транспортное средство по п.9 или 10, отличающееся тем, что выполненное с возможностью деформации трехмерное тело (7) выполнено из жесткого пенопласта.