УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПОЗНАВАНИЯ ПРЕПЯТСТВИЙ У РЕЛЬСОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2018 года по МПК B61L23/04 

Область техники

Изобретение касается устройства для распознавания препятствий у рельсовых транспортных средств, имеющего рельсоочиститель, который посредством удерживающего устройства закреплен на тележке рельсового транспортного средства.

Уровень техники

От постороннего предмета, лежащего на трассе железнодорожной сети, в случае столкновения может исходить значительная опасность. Поэтому в железнодорожной транспортной технике уже давно известны путеочистители или соответственно рельсоочистители, с помощью которых с пути следования может убираться препятствие. Рельсоочиститель чаще всего состоит из стальной конструкции, имеющей расположенную поперек направления движения таранную балку. Таранная балка посредством монтажного держателя крепится на основной раме рельсового транспортного средства или на раме тележки. Разные положения по строительству и эксплуатации рельсового транспортного средства предписывают, что такой рельсоочиститель должен быть расположен перед первой в направлении движения колесной парой и на наименьшем возможном расстоянии от головки рельса.

В EP 2548783 A2 предлагается, например, регистрация столкновения у рельсового транспортного средства, при которой рельсоочиститель удерживается посредством монтажного держателя, причем при превышении задаваемой силы столкновения активируется управляемое выставление рельсоочистителя относительно монтажного держателя. Распознавание препятствий в смысле дифференцированной регистрации объекта столкновения при этом невозможно.

Известные рельсоочистители имеют тот недостаток, что суждение о столкновении может делаться только в виде решения «да-нет». Если сила столкновения находится ниже заданного порогового значения, соударение вообще не регистрируется. Если сила соударения была больше, остается неизвестным, насколько велика она фактически была.

Но со стороны эксплуатационников рельсовых транспортных средств все чаще выдвигается требование, чтобы распознавание препятствий более дифференцированно регистрировало столкновение. Например распознавания препятствий должно быть в состоянии, как можно более надежно распознавать заданное предельное значение массы, например 5 кг, и при необходимости включать экстренное торможение рельсового транспортного средства.

Изложение изобретения

Задачей настоящего изобретения является предложить устройство для распознавания препятствий у рельсовых транспортных средств, обеспечивающее возможность более точного суждения о массе столкновения и являющееся простым и оптимальным по стоимости в изготовлении.

Эта задача решается с помощью устройства с признаками п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с основной идеей изобретения пружинные элементы служат как для монтажа балки рельсоочистителя, так и для измерения зависимости силы от времени в случае столкновения. Монтажный держатель балки рельсоочистителя образован вертикально расположенными пружинными элементами, предпочтительно листовыми пружинами, при этом каждая листовая пружина верхним концом скреплена с рамой тележки, а нижним концом - с балкой рельсоочистителя. Каждая листовая пружина имеет измерительный преобразователь в виде преобразователя напряжения при растяжении. Этот измерительный преобразователь расположен между верхним концом и нижним концом на широкой поверхности листовой пружины и проводящим сигнал соединением соединен с бортовым блоком аналитической обработки. Благодаря этому можно дифференцированно регистрировать препятствие, и не только тогда, когда оно превышает жестко заданное предельное значение столкновения. Влияния помех, которые возникают при повышенной скорости движения, могут лучше учитываться для последующих действий. Благодаря этому непреднамеренные процессы торможения происходят менее часто.

При этом с точки зрения восприимчивости к помехам целесообразно, когда измеряемый сигнал, созданный устройством для измерения силы, как бы на месте, т.е. посредством устройства, расположенного на удерживающем устройстве рельсоочистителя, направляется на предварительную обработку сигнала. Измеряемый сигнал может, например, представлять собой аналоговый или цифровой сигнал. При этом целесообразно, когда измеряемый сигнал проверяется на достоверность и в виде усиленного сигнала передается в блок аналитической обработки.

Может быть предпочтителен один из вариантов осуществления, в котором удерживающее устройство рельсоочистителя образовано по меньшей мере двумя вертикально расположенными пружинными элементами, при этом каждый пружинный элемент верхним концом закреплен на тележке, а нижним концом - на рельсоочистителе. Благодаря вертикальному расположению достигается, что собственный вес рельсоочистителя не нагружает измерительный преобразователь. Благодаря этому измерительное устройство не нагружается силами среза.

С точки зрения трудоемкости изготовления может быть предпочтительным, если преобразователь напряжения при растяжении представляет собой пьезоэлектрический измерительный преобразователь или тензометрическую полоску.

Непреднамеренные процессы торможения могут, в частности, предотвращаться благодаря тому, что при бортовой обработке сигнала этих измерительных преобразователей учитывается скорость рельсового транспортного средства. Благодаря этому, в частности, при более высоких скоростях движения непреднамеренное торможение происходит менее часто.

При этом целесообразно, когда электронный блок аналитической обработки выполнен в виде цифрового вычислительного устройства и включен в петлю безопасности или, соответственно, в электронную шину транспортного средства. Благодаря этому команда торможения, которая создается блоком аналитической обработки, может передаваться прямо соответствующим исполнительным элементам, или, соответственно, сообщаться машинисту транспортного средства.

Один из простых и устойчивых к механическим повреждениям вариантов осуществления может быть сконструирован так, чтобы монтажный держатель был образован двумя вертикально расположенными листовыми пружинами, которые находятся друг от друга на расстоянии, примерно соответствующем ширине рамы тележки. При этом каждая листовая пружина действует как заделанная балка, которая в случае соударения нагружается на изгиб, и одновременно как сенсор силы, который посылает зависящий от времени сигнал силы в блок аналитической обработки.

Краткое описание чертежей

Для дополнительного пояснения изобретения в последующей части описания делается ссылка на чертежи, из которых следуют другие предпочтительные варианты осуществления, подробности и усовершенствования изобретения, основанные на неограничивающих примерах осуществления.

На чертежах:

фиг.1: один из примеров осуществления изобретения, в котором показана висячая навеска балки рельсоочистителя посредством двух вертикально расположенных листовых пружин на схематичном изображении;

фиг.2: увеличенное изображение листовой пружины с фиг.1, на котором в увеличенном виде изображено измерительное устройство;

фиг.3: блок-схема, на которой изображено соединение между измерительным устройством и блоком аналитической обработки, а также включение их в петлю безопасности и шина транспортного средства.

Осуществление изобретение

На фиг.1 на схематичном виде показана рама 5 тележки рельсового транспортного средства 1. Рама 5 тележки имеет переднюю колесную пару 11. В направлении движения (стрелка) перед этой колесной парой 11 на эскизе показана расположенная поперек направления движения балка 6 рельсоочистителя. Посредством монтажного держателя 7 эта балка 6 рельсоочистителя закреплена на раме 5 тележки.

Как более подробно изложено ниже, монтажный держатель 7 образует не только механическую навеску для балки 6 рельсоочистителя, но и одновременно выполняет функцию сенсора силы, который в случае столкновения с препятствием преобразует возникающую при этом силу столкновения в пропорциональный электрический сигнал и передает в электронный блок аналитической обработки.

Монтажный держатель 7 выполнен в виде навесной конструкции. В показанном примере осуществления он состоит по существу из двух вертикально расположенных пружинных листов или соответственно листовых пружин 8. Каждая из этих листовых пружин 8 выполнена из прямоугольной в поперечном сечении пружинной стали. Эта пружинная сталь 8 верхним концом 9 закреплена на раме тележки. Нижний конец 10 каждой листовой пружины 8 соединен с балкой 6 рельсоочистителя, расположенной поперек направления движения. При этом соединение может быть создано с помощью винтов, заклепок или с помощью сварки. При этом каждая листовая пружина 8 в случае столкновения нагружается на изгиб, как заделанная с одной стороны балка.

Расстояние 17 между листовыми пружинами 8 соответствует примерно ширине рамы тележки. У тележек, опертых снаружи, это расстояние несколько больше ширины колеи, у тележек, опертых изнутри, несколько меньше ширины колеи.

Листовые пружины 8 в отношении свойств их материала и в отношении их поперечного сечения выполнены с такими параметрами, что колебания и удары, возникающие при движении, в частности при более высоких скоростях, не оказывают мешающего действия на распознавание препятствий.

Итак, если происходит столкновение с препятствием, которое лежит на рельсе или соответственно в подошве рельса, то навесная конструкция гнется назад в направлении колесной пары 11. Этот прогиб листовых пружин 8, расположенный против направления движения, является мерой размера препятствия, убираемого балкой 6 рельсоочистителя. Упругая деформация пружинной стали 8 измеряется посредством измерительного устройства 2, 3 (фиг.2). Путем регистрации зависимости от времени сигнала силы при столкновении возможна дифференцированная регистрация объекта столкновения.

Пространственное расположение этого измерительного устройства 2, 3 показано на схематичном изображении фиг.2. На широкой поверхности 12 листовой пружины 8 можно видеть преобразователь 2 напряжения при растяжении, имеющий предусмотреный измерительный усилитель 3. Преобразователь 2 напряжения и измерительный усилитель 3 расположены между верхним концом 9 и нижним концом 10 на одной и той же широкой поверхности 12 листовой пружины 8. И на верхнем, и на нижнем конце изображены отверстия, с помощью которых листовая пружина привернута к раме тележки или соответственно к балке рельсоочистителя.

Система из листовой пружины 8 и преобразователя 2 напряжения при растяжении, как уже сказано, выполняет функцию преобразователя сила-перемещение: преобразователь 2 напряжения при растяжении преобразует упругую деформацию листовой пружины 8, возникающую при столкновении с препятствием, в пропорциональный электрический сигнал. Этот сигнал напряжения соответствует аналоговой зависимости силы от времени. Сигнал через соединительный провод 4 сначала направляется в предусмотренный для измерительного преобразователя 2 измерительный усилитель 3. Измерительный усилитель 3 на месте усиливает сигнал преобразователя 2 напряжения при растяжении до соответствующего аналогового уровня, так чтобы передача сигнала была меньше восприимчива к помехам.

Затем усиленный электрический сигнал от измерительного усилителя через соединительный провод 4 попадает в находящийся на борту рельсового транспортного средства 1 электронный блок 13 аналитической обработки. Через соединительный провод 4 осуществляется, с одной стороны, снабжение энергией измерительного преобразователя 2 и измерительного усилителя 3, с другой стороны, передача сигнала в блок 13 аналитической обработки. Этот внешний блок в следующем примере осуществления представляет собой цифровое вычислительное устройство.

В блоке 13 аналитической обработки после сигнализационного технического анализа осуществляется сравнение с пороговым значением активации, зависящим от скорости транспортного средства. Если обработанный измеренный сигнал превышает заданное пороговое значение, то осуществляется непосредственное открытие петли 15 безопасности, и включается принудительное торможение рельсового транспортного средства 1. Если обработанный измеренный сигнал остается ниже задаваемого порогового значения, то через внутреннюю шину транспортного средства осуществляется сообщение машинисту транспортного средства. Пороговое значение задается блоком аналитической обработки в зависимости от скорости и при необходимости других параметров движения, например, ускорения и ударов.

Преимущество изобретения заключается, в первую очередь, в том, что столкновение контролируется, не как принято до сих пор, только в виде порогового значения, а препятствие может распознаваться дифференцированно. Благодаря этому порог активации может задаваться соответственно тяжести соударения и в зависимости от скорости транспортного средства. Так нежелательные процессы изображения происходят менее часто.

Изготовленный из пружинной стали монтажный держатель устойчив к механическим повреждениям и прост в изготовлении. В качестве преобразователя напряжения при растяжении могут использоваться стандартные конструктивные компоненты. Крепление пьезо- или тензометрической полоски может осуществляться простым образом и с оптимальными затратами посредством клеевого соединения на листовой пружине. В целом расходы по изготовлению выполненной в виде сенсора силы навески балки рельсоочистителя являются сравнительно низкими.

Хотя изобретение было подробнее проиллюстрировано и описано в деталях на изложенных выше предпочтительных примерах осуществления, изобретение не ограничено раскрытыми примерами, и специалистом могут быть выведены отсюда другие варианты, без выхода из объема охраны изобретения.

Так, например, описанная выше навеска, имеющая две листовые пружины, может реализовываться с помощью другой конструкции навески, например, имеющей несколько листовых пружин. Вертикальное расположение листовых пружин может быть также слегка наклонным. Разумеется, крепление пружинных элементов с тем же успехом может осуществляться на какой-либо структуре рамы рельсового транспортного средства. Также на одной листовой пружине могут быть расположены несколько измерительных преобразователей и усилителей, благодаря чему улучшается надежность измерительного устройства.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Рельсовое транспортное средство

2 Преобразователь напряжения при растяжении

3 Измерительный усилитель

4 Соединительный провод

5 Рама тележки

6 Балка рельсоочистителя

7 Монтажный держатель

8 Пружинный элемент, листовая пружина

9 Верхний конец

10 Нижний конец

11 Колесная пара

12 Широкая поверхность

13 Блок аналитической обработки

14 Сигнал скорости

15 Петля безопасности

16 Шина транспортного средства

17 Расстояние между листовыми пружинами

Изобретение относится к области железнодорожной телемеханики. Устройство включает балку (6) рельсоочистителя, которая посредством монтажного держателя (7) удерживается перед первой в направлении движения колесной парой (11) на раме тележки (5) рельсового транспортного средства (1), монтажный держатель (7) образован вертикально расположенными пружинными элементами (8), каждый пружинный элемент (8) верхним концом (9) скреплен с рамой (5) тележки, а нижним концом (10) с балкой (6) рельсоочистителя. Причем каждый пружинный элемент (8) имеет преобразователь (2) напряжения при растяжении, который расположен между верхним концом (9) и нижним концом (10) на широкой поверхности (12) пружинного элемента (8), а каждый преобразователь (2) напряжения при растяжении проводящим сигнал соединением (13) соединен с бортовым блоком (13) аналитической обработки. Достигается возможность определения места, времени и силы столкновения. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для распознавания препятствий у рельсового транспортного средства (1), имеющее балку (6) рельсоочистителя, которая посредством монтажного держателя (7) удерживается перед первой в направлении движения колесной парой (11) на раме тележки (5) рельсового транспортного средства (1), отличающееся тем, что этот монтажный держатель (7) образован вертикально расположенными пружинными элементами (8), что каждый пружинный элемент (8) верхним концом (9) скреплен с рамой (5) тележки, а нижним концом (10) - с балкой (6) рельсоочистителя, что каждый пружинный элемент (8) имеет преобразователь (2) напряжения при растяжении, который расположен между верхним концом (9) и нижним концом (10) на широкой поверхности (12) пружинного элемента (8) и что каждый преобразователь (2) напряжения при растяжении проводящим сигнал соединением (13) соединен с бортовым блоком (13) аналитической обработки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый пружинный элемент (8) выполнен в виде листовой пружины.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что проводящее сигнал соединение (13) ведет через предусмотренный для преобразователя (2) напряжения при растяжении измерительный усилитель (3), при этом преобразователь (2) напряжения при растяжении и предусмотренный измерительный усилитель (3), вместе, расположены на широкой поверхности (12) листовой пружины (8).

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что преобразователь (2) напряжения при растяжении представляет собой пьезоэлектрический измерительный преобразователь.

5. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что преобразователь (2) напряжения при растяжении выполнен в виде тензометрической полоски.

6. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в блок (13) аналитической обработки направляется сигнал (14) скорости рельсового транспортного средства (1), который учитывается при активации процесса торможения.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок (13) аналитической обработки привязан к петле (14) безопасности и электронной шине (15) транспортного средства.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что монтажный держатель (7) образован двумя листовыми пружинами (8), которые находятся друг от друга на расстоянии (17), соответствующем ширине рамы тележки.