УСТРОЙСТВО РЕЛЬСОВОГО ПУТИ Российский патент 2014 года по МПК E01B2/00 

Изобретение относится к конструкциям верхнего строения пути, преимущественно железнодорожного, трамвайного или метрополитена.

Известно устройство верхнего строения пути, содержащее две полушпалы, на которых закреплены рельсы (патент России 3 2085648, Е01В 2/00). Известное устройство имеет ограниченное применение, поскольку не позволяет экономить электроэнергию путем частичного возврата ее в систему управления и электропитания подвижного состава.

Известно устройство рельсового пути, содержащее 2 полушпалы из композиционного материала, на которых закреплены рельсы и жестко соединены стяжкой (патент России 2299942, Е01В 2/00). Известное устройство также не позволяет экономить электроэнергию путем частичного возврата ее в систему управления и электропитания подвижного состава.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности экономии электроэнергии путем частичного возвращения ее в систему управления и электропитания подвижного состава в процессе прохождения по данному участку пути подвижного состава.

Технический результат достигается тем, что в устройстве рельсового пути, содержащем две жестко соединенные стяжкой полушпалы, выполненные из композиционного материала, на которых закреплены рельсы, полушпалы снабжены герметично установленными под рельсами электрогенераторами с электроконтактами, связанными между собой токопроводами, размещенными в центральных отверстиях, выполненных в стяжках вдоль их продольной оси, и образующих электрическую цепь, соединенную с системой электрического питания путей, при этом генераторы выполнены из текстурированной на наноуровне пьезокерамики с одной осью поляризации, вертикально и соосно которой расположена ось поляризации электрогенераторов.

Таким образом, при прохождении подвижного состава по участку рельсового пути в электрогенераторах под действием веса вагонов создается внутреннее напряжение, что приводит к выработке электроэнергии, которая суммируется и передается в систему управления и питания подвижного состава.

На фиг.1 представлен общий вид устройства рельсового пути. Устройство рельсового пути содержит полушпалы 1 и 2 из композиционного материала, на которых закреплены рельсы 3 и 4. Полушпалы 1 и 2 жестко соединены между собой стяжкой 5 со сквозным центральным отверстием 6 вдоль ее продольной оси. Полушпалы 1 и 2 снабжены электрогенераторами 7 и 8, связанными между собой токопроводами 9, размещенными в центральных отверстиях 6. Электрогенераторы 7 и 8 установлены в полушпалах 1 и 2 герметично. Токопроводы 9 соединены в электрическую цепь 10 (показана условно). Электрогенераторы 7 и 8 выполнены из текстурированной на наноуровне пьезокерамики (в виде батареи пьезотаблеток) с одной осью поляризации и установлены в полушпалах 1 и 2 под рельсами 3 и 4, причем ось поляризации электрогенераторов расположена вертикально и соосно им, а электрическая цепь 10 соединена с системой электрического питания путей (не показана). Электрогенераторы нажимного типа работают на основе прямого пьезоэффекта.

Устройство работает следующим образом. При прохождении железнодорожного состава по участку рельсового пути сила тяжести через рельсы 3 и 4 действует на электрогенераторы 7 и 8, упруго деформируя их вдоль оси поляризации (возникает прямой пьезоэффект). В результате в них образуется электрическая энергия, которая по токопроводам 9 со всех полушпал на большом протяжении рельсового пути суммируется в электрической цепи 10 и передается в систему накопления, управления и электрического питания путей. Электрическая цепь 10 включает в себя параллельное соединение всех электрогенераторов 7 и 8 на участке рельсового пути, выпрямители, накопители энергии (аккумуляторы), и т.д. В результате часть электроэнергии, затрачиваемой на движение подвижного состава, возвращается в систему питания и управления движением. Полушпалы 1 и 2 выполнены из композиционного материала, который является хорошим диэлектриком, и герметичное расположение в них электрогенераторов 7 и 8 не позволяет «отеканию» электрического потенциала на рельсы 3 и 4 или в землю, что обеспечивает безопасность движения. Герметизация электрогенераторов 7 и 8 достигается в процессе заливки полушпал, когда композиционный материал обтекает и изолирует электрогенераторы со всех сторон. Электрогенераторы 7 и 8 выполнены из текстурированной на наноуровне пьезокерамики, что имеет очень высокий эффект и позволяет получать электроэнергию в промышленных масштабах. Ось поляризации пьезокерамики расположена вертикально и соосно рельсу, поскольку только в этом случае достигается высокий пьезоэффект. Электрогенераторы 7 и 8 выполнены в виде установленных друг на друга столбиком дисков, выполненных из пьезокерамики (пьезобатарея). Использование текстурированной на наноуровне пьезокерамики позволяет создавать бездефектные кристаллы с заданной ориентацией оси поляризации, обеспечивая при этом высокий пьезомодуль, стабильность пьезоразряда и уменьшить возможность старения, что повышает эффективность устройства в целом.

Изобретение относится к конструкциям верхнего строения пути, преимущественно железнодорожного, трамвайного или метрополитена. Устройство рельсового пути содержит две жестко соединенные стяжкой полушпалы, выполненные из композиционного материала. На полушпалах закреплены рельсы. Полушпалы снабжены герметично установленными под рельсами электрогенераторами с электроконтактами. Электрогенераторы, в свою очередь, связаны между собой токопроводами. Токопроводы размещены в центральных отверстиях, выполненных в стяжках вдоль их продольной оси. Образующаяся электрическая цепь соединена с системой электрического питания путей. Генераторы выполнены из текстурированной на наноуровне пьезокерамики, ось поляризации которых расположена вертикально и соосно рельсам. Устройство обеспечивает возможность экономии электроэнергии путем частичного возвращения ее в систему управления и электропитания подвижного состава в процессе прохождения по данному участку пути подвижного состава. 1 ил.

Устройство рельсового пути, содержащее две жестко соединенные стяжкой полушпалы, выполненные из композиционного материала, на которых закреплены рельсы, отличающееся тем, что полушпалы снабжены герметично установленными под рельсами электрогенераторами с электроконтактами, связанными между собой токопроводами, размещенными в центральных отверстиях, выполненных в стяжках вдоль их продольной оси, и образующих электрическую цепь, соединенную с системой электрического питания путей, при этом генераторы выполнены из текстурированной на наноуровне пьезокерамики, ось поляризации которых расположена вертикально и соосно рельсам.