УСТРОЙСТВО ПОВЫШЕННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ СХОДА С РЕЛЬСОВ Российский патент 2015 года по МПК B61F9/00 B60T7/12 

Изобретение относится к узлу регистрации схода с рельсов для регистрации пиков вертикальных ускорений рельсового транспортного средства, содержащему устройство регистрации схода с рельсов, в котором выполненная с возможностью вертикального перемещения заполняющая масса последовательно соединена с пружиной сжатия для преобразования существенных пиков вертикальных ускорений в ход включения механически соединенного клапана экстренного торможения для приведения в действие тормозной системы со сжатым воздухом посредством подачи воздуха в основную тормозную магистраль (HL). Кроме того, настоящее изобретение относится к рельсовому транспортному средству с пневматической тормозной системой, которое снабжено указанным узлом регистрации схода с рельсов.

Устройство определения схода с рельсов может применяться в любом рельсовом транспортном средстве, в котором экстренное торможение может включаться за счет подачи воздуха в основную тормозную магистраль, в особенности в грузовых вагонах, перевозящих опасные грузы. Сход рельсового транспортного средства с рельсов представляет собой уникальное и нежелательное событие, поэтому необходимо немедленное осуществление экстренного торможения. Транспортные средства, рельсовые колеи и условия окружающей среды могут быть различными. Поэтому необходимы специальные технологии измерения. Для надежного определения события схода с рельсов можно контролировать вертикальное ускорение.

В документе DE 195 44 122 А1 раскрыто устройство регистрации схода с рельсов, которое реализовано исключительно механическими и пневматическими средствами. Клапан экстренного торможения соединен с тормозной магистралью (HL) рельсового транспортного средства, при этом клапан экстренного торможения приспособлен для подключения через управляющий штуцер к блоку аварийного сигнала для приведения в действие аварийного торможения вручную. Указанный клапан экстренного торможения объединен в общем корпусе с устройством регистрации схода с рельсов и образует с ним блок экстренного торможения. Устройство регистрации схода с рельсов включает спусковой механизм, который подключен к указанному клапану экстренного торможения таким образом, что в случае схода с рельсов производится подача воздуха в указанную тормозную магистраль рельсового транспортного средства через указанный клапан экстренного торможения через большое поперечное сечение.

Для реализации данного интегрированного функционального решения требуется меньшее число механических и пневматических деталей. Однако при помощи известного устройства регистрации схода с рельсов возможна регистрация только резких пиков ускорения, поскольку система из массы и пружины приспособлена к толчкам с резким изменением ускорения, которые могут быть вызваны сходом с рельсов при высокой скорости и резкой потерей контакта колеса с рельсами. Решение известного уровня техники гарантирует немедленное экстренное торможение только в таких ситуациях.

Однако к каждому случаю схода с рельсов необходимо относиться как к уникальному явлению, поскольку скорость, состояние рельсового полотна и окружающей среды, шпал или самого транспортного средства различаются. Для регистрации события схода с рельсов следует контролировать некий общий показатель. Этим общим показателем является более или менее неравномерное ускорение транспортного средства. Хотя неравномерное ускорение транспортного средства является общим при различных ситуациях схода с рельсов, но равномерность, максимальное значение и форма пиков ускорения имеют разную форму. Для получения надлежащего и точного рабочего устройства регистрации схода с рельсов требуется наличие встроенного интеллектного поведения.

В документе DE 101 48 482 А1 описывается другое техническое решение для устройства регистрации схода с рельсов, в котором в отличие от вышерассмотренного известного уровня техники применяются, в основном, электронные средства. Датчик вырабатывает электрический сигнал при определении сил, действующих в основном в вертикальном направлении относительно поверхности, по которой перемещается транспортное средство. Зарегистрированный сигнал подается к блоку обработки сигналов, который вырабатывает выходной сигнал на включение экстренного торможения. Для данного технического решения необходимо наличие источника напряжения для питания электронных элементов. Однако, в связи с конструктивными особенностями грузовых вагонов, в качестве рабочей среды для устройства регистрации схода с рельсов в наличии имеется только сжатый воздух.

Задачей настоящего изобретения является разработка устройства регистрации схода с рельсов для измерения различных вертикальных ускорений с различной частотой и уровнями пиковых значений, вызванных различными ситуациями схода с рельсов, исключительно при помощи механических и пневматических средств.

Данная задача решена посредством технических решений, охарактеризованных признаками независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения.

Согласно изобретению клапан экстренного торможения устройства регистрации схода с рельсов включается при помощи включающего массивного поршня, предварительно нагруженного за счет вертикального перемещения дополнительной массы наполнителя для формирования двухмассового узла включения клапана экстренного торможения.

С учетом вышеупомянутой функциональности регистрирующее устройство по изобретению может срабатывать под воздействием толчка с резким пиком ускорения, а также при меньших, но повторяющихся пиках ускорения, которые вызваны сходом с рельсов при малой скорости или сходом с рельсов в случае завала шпал грязью, гравием или почвой. В этом случае предел срабатывания достигается в несколько этапов. Так, поршень включающей массы нагружается поэтапно. Данная встроенная функция гарантирует, что устройство регистрации схода с рельсов не будет чувствительным к одиночным слабым пикам, но будет реагировать на повторяющиеся слабые пики. Кроме того, устройство регистрации схода с рельсов по изобретению может срабатывать под действием тех толчков с резкими пиковыми ускорениями, которые вызваны сходом с рельсов на высокой скорости или неожиданной потерей контакта колеса с рельсами. В этом случае предел срабатывания достигается за один этап и только при таком срабатывании происходит немедленное экстренное торможение, как и в конструкциях известного уровня техники.

Таким образом, устройство регистрации схода с рельсов приспособлено для определения ситуации схода с рельсов и срабатывания в этом случае. Регистрация ударного пика вертикального ускорения вызывает немедленное включение экстренного торможения для предотвращения большего ущерба. За счет встроенной функции также обеспечивается срабатывание устройства при появлении повторяющихся слабых пиков вертикального ускорения и исключается ложное срабатывание в случае одиночных слабых пиков. Поэтому устройство регистрации схода с рельсов предпочтительно содержит дроссельное отверстие для плавной подачи воздуха в управляемую камеру под включающим массивным поршнем. Подобное дроссельное отверстие может быть встроено в сам массивный поршень, осуществляющий включение.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения поршень включающей массы управляется седлом клапана заполняющей массы, приводимым в действие заполняющей массой для суммирования импульсов управляющего давления, вызванных слабыми, но важными вертикальными ускорениями с различной частотой и уровнями пиковых значений, действующими на рельсовое транспортное средство. Когда ускорение, имеющее слабые, но повторяющиеся пики, выше, чем заданное значение для срабатывания, инерционная сила заполняющей массы превосходит силу упругости соответствующей пружины сжатия, и происходит открытие седла клапана заполняющей массы на некоторый интервал времени. В открытом состоянии давление поступает в камеру под включающим массивным поршнем. Давление плавно стравливается через вышеупомянутое дроссельное отверстие. Когда через седло клапана заполняющей массы поступает более сжатый воздух, чем воздух, поступающий через указанное дроссельное отверстие, давление в камере под включающей массой начинает увеличиваться. Когда давление в камере способно преодолеть упругую силу пружины сжатия включающего массивного поршня и его силу инерции, поршень включающей массы начинает перемещаться в верхнюю мертвую точку.

Согласно другому аспекту изобретения клапан экстренного торможения выполнен в виде уравнительного клапана, содержащего уплотнительный элемент для основного седла клапана и пружину сжатия для удержания уплотнительного элемента на основном седле клапана, когда клапан находится в закрытом положении. Данный уравнительный клапан имеет два одновременно работающих седла. Одно открывает основную тормозную магистраль (HL), а другое открывает указанную камеру противодавления. Таким образом, уравнительный клапан содержит еще одно седло, которое приводится одновременно с основным седлом для открытия камеры противодавления для удержания уравнительного клапана в открытом положении после открытия. Предпочтительно для компактности конструкции основное седло клапана приводится в действие толкателем. Когда под действием толкателя, который выполнен, как часть включающей массы, открывается основное седло клапана, также открывается седло клапана поршня привода главного клапана. Пока давление в камере под поршнем привода главного клапана может преодолевать упругую силу пружины сжатия, главный клапан удерживается в открытом состоянии, пропускает воздух в основную тормозную магистраль (HL) и приводит к началу экстренного торможения.

Когда толчок с ускорением, обладающим резким пиком, имеет большую величину, чем заданное значение для срабатывания, что означает наличие высокого ускорения срабатывания, сила инерции включающего массивного поршня предпочтительно должна превышать силу упругости пружины сжатия включающего массивного поршня для того, чтобы начать перемещение включающей массы в верхнюю мертвую точку.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения подвижные детали, в особенности вышеупомянутая заполняющая масса, пружина сжатия заполняющей массы, поршень включающей массы, пружина включающей массы, поршень привода главного клапана и пружина главного клапана, соосно расположены одна внутри другой в общем корпусе. Такая компоновка обеспечивает компактность конструкции.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - схематичный вид сбоку вагона рельсового транспортного средства с тормозной системой на сжатом воздухе;

фиг.2 - продольное сечение устройства регистрации схода с рельсов согласно изобретению.

В основном, одинаковые детали на фигурах снабжены одинаковыми ссылочными позициями. Все фигуры являются схематическими.

На фиг.1 показан вагон 1 рельсового транспортного средства. Основная тормозная магистраль HL тормозной системы на основе сжатого воздуха, остальные элементы которой не показаны, проходит от одного края вагона к другому краю вагона. Ответвляющийся канал 2 соединяет основную тормозную магистраль HL тормозной системы со сжатым воздухом с входным отверстием 3 устройства 4 регистрации схода с рельсов. Устройство 4 регистрации схода с рельсов фиксирует определенные пики вертикального ускорения рельсового транспортного средства для преобразования их в ход привода узла клапана экстренного торможения для включения тормозной системы на сжатом воздухе путем подачи воздуха в основную тормозную магистраль HL через выпускное отверстие 5 устройства 4 регистрации схода с рельсов.

Как показано на фиг.2, устройство 4 регистрации схода с рельсов содержит выполненную с возможностью перемещения в вертикальном направлении заполняющую массу 6, которая последовательно соединена с пружиной сжатия 7. Данный узел, состоящий из массы с пружиной, преобразует существенные пики вертикального ускорения в ход привода механически связанного с ним узла 8 клапана экстренного торможения для включения тормозной системы на сжатом воздухе путем подачи воздуха в основную тормозную магистраль HL.

Клапан 8 экстренного торможения приводится за счет включающего массивного поршня 9, который управляется седлом клапана 10 заполняющей массы, которое приводится заполняющей массой 6. Существенное вертикальное перемещение заполняющей массы 6 увеличивает импульсы управляющего воздействия, вызванные пиками разной частоты и разных уровней. Так, поршень 9 включающей массы и заполняющая масса 6 образуют двухмассовый включающий узел клапана 8 экстренного торможения.

Сила инерции включающего массивного поршня 9 преодолевает упругую силу пружины сжатия включающего массивного поршня 9, если резкое пиковое воздействие ускорения превосходит по величине заданное значение срабатывания, для начала перемещения массивного поршня 9 в верхнюю мертвую точку. Для исключения очень слабых воздействий, которые не являются существенными, поршень 9 включающей массы содержит дроссельное отверстие 12 для плавной подачи воздуха в управляемую камеру под включающим массивным поршнем 9.

Вышеописанные подвижные элементы встроены в общий корпус 13 вместе с клапаном 8 экстренного торможения. Клапан 8 экстренного торможения выполнен в виде уравнительного клапана, содержащего уплотнительный элемент для основного седла 14 клапана и пружину 15 сжатия для удержания уплотнительного элемента на основном седле 14 клапана, когда клапан находится в закрытом положении. Уравнительный клапан содержит еще одно седло 16, которое приводится одновременно с основным седлом 14 для открытия камеры 17 противодавления для удержания уравнительного клапана в открытом положении после открытия. Основное седло 14 клапана остается открытым до тех пор, пока сила давления в камере 17 под приводным поршнем 18 главного клапана превышает возвратное усилие, создаваемое пружиной 15 сжатия. Основное седло 14 клапана управляется толкателем 19, который отлит таким образом, что он является продолжением включающего массивного поршня 9. Толкатель 19 проходит через основное седло 14 клапана соосно с ним.

Устройство 4 регистрации схода с рельсов может работать с ускорениями, имеющими резкие пики, которые могут быть вызваны сходом с рельсов на большой скорости или неожиданной потерей контакта колеса с рельсами. В этом случае давление срабатывания достигается за один этап. Устройство 4 регистрации схода с рельсов также может отслеживать более слабые, но повторяющиеся пики ускорения, которые могут быть вызваны сходом с рельсов на малой скорости. В этом случае предел срабатывания достигается за несколько этапов. Данная встроенная функция гарантирует, что устройство 4 регистрации схода с рельсов согласно изобретению не будет чувствительным к одиночным слабым пикам, но будет реагировать на повторяющиеся слабые пики.

Когда ускорение, имеющее слабые, но повторяющиеся пики, выше, чем заданное значение для срабатывания, инерционная сила заполняющей массы 6 преодолевает силу упругости ее пружины 7 сжатия, и происходит открытие седла 10 клапана заполняющей массы на некоторый интервал времени для управления камерой под включающим массивным поршнем 9. Когда через седло 10 клапана заполняющей массы поступает более сжатый воздух, чем воздух, поступающий через указанное дроссельное отверстие 12, давление в камере под включающим массивным поршнем 9 начинает увеличиваться. Когда давление в указанной камере становится способным преодолеть упругую силу пружины 11 сжатия включающего массивного поршня 9 и силу инерции включающего массивного поршня 9, оно начинает перемещать поршень 9 включающей массы в верхнюю мертвую точку для привода в действие клапана 8 экстренного торможения для начала экстренного торможения.

Хотя изобретение было проиллюстрировано и подробно описано при помощи чертежей и вышеприведенного описания, данные иллюстрации и описание следует рассматривать в виде иллюстрации или примера, и изобретение не ограничивается приведенным вариантом выполнения изобретения. Специалисты в данной области техники и те, кто будет осуществлять заявленное изобретение на практике, могут предложить и встретить другие варианты выполнения изобретения на основании изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.

Группа изобретений относится к области железнодорожного транспорта, а именно к устройствам регистрации схода с рельсов. Узел содержит устройство регистрации схода с рельсов, в котором выполненная с возможностью вертикального перемещения заполняющая масса последовательно соединена с пружиной сжатия для преобразования существенных пиков вертикальных ускорений в ход включения механически соединенного клапана экстренного торможения для приведения в действие тормозной системы со сжатым воздухом посредством подачи воздуха в основную тормозную магистраль. Клапан экстренного торможения выполнен с возможностью включения посредством массивного поршня, предварительно нагружаемого за счет вертикального перемещения заполняющей массы для формирования двухмассового включающего узла клапана экстренного торможения. В двухмассовом включающем узле клапана экстренного торможения при сильном ударе в результате пикового воздействия ускорения сила инерции включающего массивного поршня преодолевает упругую силу пружины сжатия включающего массивного поршня для привода в действие клапана экстренного торможения. Рельсовое транспортное средство с тормозной системой на сжатом воздухе, управляемой подачей воздуха в основную тормозную магистраль, содержит клапан экстренного торможения и узел регистрации схода с рельсов. Достигается возможность измерения различных вертикальных ускорений с различной частотой и уровнями пиковых значений, вызванных различными ситуациями схода с рельсов, исключительно при помощи механических и пневматических средств. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Узел (20) регистрации схода с рельсов для регистрации пиков вертикальных ускорений рельсового транспортного средства, содержащий устройство (4) регистрации схода с рельсов, в котором выполненная с возможностью вертикального перемещения заполняющая масса (6) последовательно соединена с пружиной (7) сжатия для преобразования существенных пиков вертикальных ускорений в ход включения механически соединенного клапана (8) экстренного торможения для приведения в действие тормозной системы со сжатым воздухом посредством подачи воздуха в основную тормозную магистраль (HL), отличающийся тем, что клапан (8) экстренного торможения выполнен с возможностью включения посредством массивного поршня (9), который расположен в устройстве (4) регистрации схода с рельсов, предварительно нагружаемого за счет вертикального перемещения заполняющей массы (6) для формирования двухмассового включающего узла клапана (8) экстренного торможения, в котором при сильном ударе в результате пикового воздействия ускорения сила инерции включающего массивного поршня (9) преодолевает упругую силу пружины (11) сжатия включающего массивного поршня (9) для привода в действие клапана (8) экстренного торможения.

2. Узел (20) по п. 1, отличающийся тем, что включающий массивный поршень (9) управляется седлом (10) клапана заполняющей массы, приводимым в действие заполняющей массой (6) для суммирования импульсов управляющего давления, вызванных значимыми вертикальными ускорениями с различными частотами и уровнями пиковых значений, действующими на рельсовое транспортное средство.

3. Узел (20) по п. 1, отличающийся тем, что клапан (8) экстренного торможения выполнен в виде уравнительного клапана, содержащего уплотнительный элемент для основного седла (14) клапана и пружину (15) сжатия для удержания уплотнительного элемента на основном седле (14) клапана, когда клапан находится в закрытом положении.

4. Узел (20) по п. 3, отличающийся тем, что уравнительный клапан содержит дополнительное седло (16) клапана, выполненное с возможностью одновременного приведения в действие с основным седлом (14) клапана для открытия камеры противодавления (17) для удержания уравнительного клапана в открытом положении после его открытия.

5. Узел (20) по п. 3, отличающийся тем, что основное седло (14) клапана предназначено для работы под действием толкателя (19) включающего массивного поршня (9), проходящего через основное седло (14) клапана.

6. Узел (20) по п. 3, отличающийся тем, что основное седло (14) клапана остается открытым до тех пор, пока сила давления в камере под поршнем (18) привода основного клапана превышает возвратное усилие, создаваемое по меньшей мере одной пружиной (15) сжатия.

7. Узел (20) по п. 2, отличающийся тем, что в нем выполнено дросселирующее отверстие (12) для медленной подачи воздуха в управляемую камеру под включающим массивным поршнем (9).

8. Узел (20) по п. 1, отличающийся тем, что сила инерции включающего массивного поршня (9) преодолевает упругую силу пружины сжатия включающего массивного поршня (9), если резкое пиковое воздействие ускорения превосходит по величине заданное значение срабатывания, для начала перемещения массивного поршня (9) в верхнюю мертвую точку.

9. Узел (20) по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что все подвижные детали: заполняющая масса (6), пружина (7) заполняющей массы, включающий массивный поршень (9), пружина (11) сжатия, поршень (18) привода главного клапана и пружина (15) сжатия основного клапана, соосно размещены в общем корпусе (13).

10. Рельсовое транспортное средство с тормозной системой на сжатом воздухе, управляемой подачей воздуха в основную тормозную магистраль (HL), содержащее клапан экстренного торможения, отличающееся тем, что оно содержит узел (20) регистрации схода с рельсов по меньшей мере по любому из пп. 1-9.