УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДЕЙСТВИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕВЫХ ТОРМОЗОВ СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРОК Советский патент 1936 года по МПК B61K7/02 

Предлагаемое изобретение относится к устройству для автоматического действия железнодорожных путевых тормозов-замедлителей на самих по себе широко известных сортировочных горках.

Как известно, высота таких горок рассчитывается обычно так, чтобы наиболее тяжелоходные вагоны, т.е. такие, которые при движении встречают наибольшее сопротивление на единицу веса вагона, могли бы пробежать путь определенной длины, соответствующий числу вагонов, которое считают нужным отправить со скатной горки на один формировочный путь, не прибегая к помощи вспомогательного локомотива, который бы перемещал вагоны на формировочном пути. В случае легкоходного вагона или такого вагона, который должен пробежать короткое расстояние, потому что часть пути уже занята другими вагонами, скорость, приобретенная вагоном при спуске со скатной горки, оказывается слишком большой. Избыток кинетической энергии вагона нужно уничтожить торможением.

На механизированных сортировочных горках это торможение производится посредством путевых тормозов-замедлителей, установленных в начале каждого пути. Все тормозы могут управляться на расстоянии одним агентом.

При этом в начале формировочного пути, на котором должен остановиться вагон, скорость его должна быть доведена до некоторой величины ν₀.

Если принять

R кг/m - коэфициент сопротивления в момент, когда от начала пути пройдено расстояние L,

i - синус угла наклона пути,

g - интенсивность поля тяготения,

М - вес вагона,

то для того, чтобы пробежать по пути расстояние, равное L₀, вагон должен иметь в начале пути кинетическую энергию, равную

Пусть N - вес осей и колес, ρ - плечо инерции, r - радиус обода колеса. Тогда кинетическая энергия вагона, движущегося со скоростью ν, равна

Если обозначить величину через m, которое в дальнейшем изложении будет называться коэфициентом фиктивного увеличения массы, то можно написать, что

Следовательно,

Для того, чтобы определить ν₀, нужно знать R и р. При этом R зависит от 1) поверхности соприкосновения между цапфой и вкладышем; 2) способа смазки; 3) соотношения между диаметром цапфы и диаметром колеса; 4) скорости вагона; 5) веса вагона, равного собственному весу вагона плюс вес нагрузки; 6) состояния масла в буксах.

Для одного и того же вагона последние три фактора переменны: р зависит от 1) формы вагона; 2) направления ветра; 3) скорости ветра; 4) веса вагона.

Для одного и того же вагона последние три фактора переменны.

Если торможение понизит скорость вагона до величины <ν₀, вагон пойдет недостаточно далеко и путь окажется засоренным.

Если же уменьшение посредством торможения кинетической энергии вагона будет недостаточно, то этот вагон, прежде чем остановиться, столкнется с соседним. Этот толчок может вызвать разрушение вагонов и груза.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в применении особой счетной машины, точно устанавливающей необходимую скорость ν₀ вагона. Торможение автоматически прекращается, когда скорость проходящего над тормозом вагона опустилась до нужной величины.

Принцип действия предлагаемой системы заключается в следующем. Если бы вагон спускался с горки, не встречая сопротивления и не будучи подталкиваем ветром, то через t секунд после начала спуска его скорость имела бы какую-то величину ν′.

В действительности же, в этот момент его скорость будет v₁.

где

R₁ - сопротивление при движении по формовочному пути,

m - выше определенный коэфициент фиктивного увеличения массы.

Допустим, что сопротивление R₁, встречаемое вагоном при движении по формировочному пути, равно тому сопротивлению, которого этот вагон встречает, двигаясь с той же скоростью по скатной горке. При этом допущении совершается совсем незначительная ошибка, вытекающая из того, что при движении вагона температура масла в буксах, а следовательно, и сопротивление вагона - меняется.

В обоих случаях сила действия ветра будет та же, если только скорость ветра и его направление не переменились.

Итак,

R₁=R

и

p₁=p,

если

ν₁=ν.

Из этих уравнений и уравнений (1) и (2) вытекает

Вагон, который въехал на формировочный путь со скоростью v, может по ней пробежать расстояние

если Δt - маленькие интервалы времени.

В предлагаемом устройстве, в то время, как вагон спускается с горки, скорость его отмечается счетной машиной, которая определяет величину выражения

При этом устанавливается скорость ν₀, т.е. величина ν, при которой указанное выше выражение равно L₀. Когда вагон проходит над тормозом, установленным в начале формировочного пути, скорость его отмечается и в момент, когда эта скорость спадает до величины ν₀, торможение автоматически прекращается.

На прилагаемом чертеже фиг. 1 изображает схематически профиль сортировочной горки (для вертикальных длин взят больший масштаб, чем для горизонтальных); фиг. 2 - схематически вид сверху этой же горки; фиг. 3 - вспомогательную вагонетку, которая сопровождает вагон, движущийся по скатной горке или над тормозом; фиг. 4 и 5 - боковую и, соответственно, верхнюю складные рамы этой вагонетки; фиг. 6, 7 и 8 - приспособление, посредством которого вагонетка соприкасается с буксой, проходящего мимо вагона; фиг. 9 - деталь конструкции вагонетки; фиг. 10 - связь вагонетки с металлическим кабелем, посредством которого движение вагонетки передается на вал тахометра; фиг. 11 - систему электрических выключателей, включенную в цепь электродвигателя, под действием которого спустившаяся со скатной горки вагонетка возвращается наверх; фиг. 12 - систему электрических выключателей в цепи электромагнита путевого тормоза, который может тормозить вагонетку на вершине скатной горки; фиг. 13 - приспособление, посредством которого получается равномерно ускоренное движение, необходимое для определения скорости ν′; фиг. 14 и 15 - счетную машину (в двух проекциях), высчитывающую расстояние, которое может пробежать по формировочному пути двигающийся с данной скоростью вагон; фиг. 16 и 17 - детали машины, изображенной на фиг. 14 и 15; фиг. 18 - приспособление, позволяющее определить скорость, которую должен иметь вагон в момент, когда он покидает последний путевой тормоз; фиг. 19 - приспособление для передачи на тормоз величины скорости вагона, при которой торможение должно прекратиться; фиг. 20 - систему выключателей, посредством которой управляется тормоз предварительной остановки, и фиг. 21 - ползун, сопровождающий муфту тахометра, измеряющего скорость вагона.

Путевые тормозы. На фиг. 2 показано расположение путевых тормозов. Как видно из этой фигуры, в верхней части ската горки находится тормоз 1, представляющий собой тормоз предварительной остановки, останавливающий каждый спускаемый с горки вагон. В нужный момент этот тормоз разжимается и движение вагона возобновляется. Спустившийся с горки вагон проходит над несколькими путевыми тормозами 2, 3, 4, 5, из коих последний тормоз 5, находящийся на формировочном пути, снижает скорость вагона до нужной величины. Первые тормозы действуют только в том случае, если нужно осуществить уменьшение кинетической энергии вагона больше, чем то, которое может быть получено при помощи последнего тормоза 5.

В самом деле, прежде чем пустить с горки какой-нибудь вагон, следует предварительно поставить в нужное положение те стрелки, которые он должен встретить на своем пути, но это можно сделать только тогда, когда предыдущий вагон уже прошел общую часть путей двух вышеупомянутых вагонов.

Чем позже начинается торможение, тем меньше времени нужно вагону, чтобы попасть со скатной горки на свой формировочный путь и, следовательно, больше пропускная способность горки.

В качестве путевых тормозов-замедлителей могут быть использованы только такие, которые позволяют в любой момент мгновенно прекратить торможение в частности, например, электромагнитные замедлители, основанные на действии токов Фуко, возбуждаемых в колесах, и электромеханические тормозы в которых тормозные колодки, расположенные параллельно рельсам, перемещаются от электропривода и зажимают проходящие между ними колеса. Для тормоза предварительной остановки, который должен не только замедлить движение вагона, но и остановить его, электромагнитые тормозы неприемлемы.

Измерение скорости вагона. В предлагаемом, согласно изобретению, устройстве скорость вагона нужно измерять, когда вагон движется по скатной горке и когда он проходит над тормозом. Измерение это производится при помощи маленькой вагонетки (фиг. 3), которая может двигаться по рельсам, уложенным параллельно рельсам главного пути (т.е. пути, по которому движется вагон).

Вагон, подойдя к тому месту, где находится вагонетка, захватывает ее при помощи особого приспособления и тащит с собой. Вагонетка увлекает кабель, натянутый параллельно направлению движения вагона между двумя шкивами, от одного из которых движение передается на вал тахометра.

Захватывание вагонетки производится следующим образом. Когда вагон подходит к вагонетке, каучуковая подушка 6 (фиг. 6 и 8) приходит в соприкосновение с одной из букс передней оси вагона. Букса увлекает с собой треугольник 7, несущий подушку 6 и составленный из стальных трубок. Треугольник 7 может скользить по направляющей 8, увлекая при своем движении вперед часть 9, которая начинает скользить по той же направляющей. Под действием пружины 10, которая натягивается при движении вперед треугольника 7, тормозные колодки 11 и 12 зажимают металлическую пластинку 13. Вследствие этого вагонетка приходит в движение и после того, как треугольник пробежит известное расстояние по направляющей, скорость вагонетки достигнет скорости вагона. Пластинка 13 укреплена на вагонетке при помощи четырех шарниров, которые позволяют пластинке приближаться к направляющей 8 по мере истирания колодки 12 и пластинки 13. По достижении вагонеткой скорости вагона, вследствие стремления пружины 10 сжаться, она должна была бы отскочить от буксы, затем снова к ней вернуться, потом снова отскочить и т.д. Эти колебания скорости вагонетки около скорости вагона избегаются применением приспособления, показанного на фиг. 7 и состоящего из расположенного на треугольнике 7 зуба 14, который под действием пружины 15 входит в отверстие 16 в части 9 в момент, когда пружина 10 оказывается растянутой до конца.

После того, как вагонетка пробежала расстояние, на протяжении которого нужно было измерять скорость вагона, она должна вернуться в первоначальное положение и приготовиться к сопровождению следующего вагона. Когда вагонетка, сопровождая вагон, подходит к концу своего пути, она встречает две наклонные плоскости, из которых первая, приподнимая рычажок 18 (фиг. 9), освобождает втулку 19, которая получает возможность скользить по направляющей 20, и стойку 21 (фиг. 5), которая получает возможность вращаться вокруг оси. Вторая наклонная плоскость приподнимает рычаг 23, вследствие чего стойка 24 поворачивается вокруг оси 25, вагонетка складывается так, что вся целиком оказывается с внешней стороны габарита строения 26 (фиг. 3).

При складывании вагонетки кулак 27 (фиг. 9), прикрепленный к стойке 21, поворачивается, вследствие чего под действием пружины 28 стойка 21 снова оказывается запертой, будучи повернута на 90° вокруг оси 22.

При складывании вагонетки рычажок 17 (фиг. 7) упирается в поперечину 31 (фиг. 5). При этом зуб 14 выходит из отверстия 16, пружина 10 сжимается и тормозные колодки 11 и 12 разжимают пластинку 13. Другая пружина, натягивающая тонкий металлический трос 32, прикрепленный к треугольнику 7, возвращает этот последный в свое первоначальное положение на направляющей 8. Дойдя до конца пути, вагонетка встречает рессорный буфер и, отскочив от него, начинает двигаться в обратном направлении. К концу обратного пути вагонетка встречает две наклонные плоскости, из которых одна приподнимает рычаг 29 и отпирает стойку 21, а другая, действуя на рычаг 30, поворачивает верхнюю часть вагонетки и возвращает ее в положение, при котором вагонетка окажется захваченной проходящим мимо вагоном.

Согласно вышесказанному, от вагонетки движение передается на вал тахометра посредством троса, натянутого параллельно направлению движения вагонетки. Если бы трос был прикреплен к вагонетке, то в момент большого ускорения вагонетки, когда вагон зацепляется за вагонетку и когда вагонетка, дойдя до конца пути, отскакивает от буфера, на трос действовала бы значительная сила, создающая опасность разрыва его. Для того, чтобы этого избежать, нужно между вагонеткой и тросом устроить такую связь, чтобы сила, с которой вагонетка тянет трос, не могла превысить определенной величины. Это достигается применением следующего приспособления, изображенного на фиг. 10. Тонкий металлический трос 33, при посредстве которого движение вагонетки передается на вал тахометра, перекинут через маленький шкив 34, находящийся на вагонетке. Тормоз 35 препятствует вращению шкива. Максимальная сила, с которой вагонетка может натянуть трос, равна моменту сопротивления тормоза, деленному на радиус шкива.

Для того, чтобы уменьшить прогиб троса 33, обусловленный весом троса и силой ветра, между крайними шкивами устанавливают несколько подпорок для троса; как видно из фиг. 3 и 4, трос 33 проходит между роликами, которые могут свободно вращаться вокруг своих шарниров. Из этих шарниров три прикреплены к неподвижной подпорке 36. Четвертый шарнир прикреплен к рычагу 37, который может качаться вокруг шарнира 38, прикрепленного к подпорке 36. Вагонетка, подойдя к этой подпорке, поворачивает посредством пластинки 39 рычаг 37. Находящийся на рычаге 37 ролик 40 при этом опускается. При новом положении этого ролика приспособление, при посредстве которого вагонетка действует на трос, беспрепятственно проходит мимо подпорки. После прохождения вагонетки мимо подпорки рычаг 37 возвращается в первоначальное положение действием груза. Передача движения с вала конечного шкива троса 33 на вал тахометра может быть осуществлена механическим или электрическим путем. Если движение передается на сколько-нибудь значительное расстояние (например, с горки в кабину стрелочника-тормозильщика), то подходит только электрическая передача, которая основана на следующем принципе: электродвигатель постоянного тока, кроме неподвижных щеток, снабжен системой подвижных щеток, которые приводятся во вращение вокруг коллектора валом, движение которого нужно передать. Разность потенциала вращающихся щеток есть синусоидальная функция угла, на который повернулся якорь. Таким образом, электрическая машина превращается в генератор переменного тока, частота которого равна (или пропорциональна) частоте оборотов вала.

Этот генератор питает электрическую сеть, посредством которой ток передается синхронному двигателю, вращающему вал тахометра.

Движение вагонетки, обслуживающей горку. Горка, в отличие от тормозов, обслуживается не одной вагонеткой, а двумя, что необходимо в виду большей частоты прохождения вагонов. Рельсы, по которым катятся эти вагонетки, расположены симметрично по отношению к главному пути. Пока одна вагонетка сопровождает спускающийся с горки вагон, вторая приготовляется к обслуживанию следующего вагона.

Во время спуска вагона с горки он соприкасается все время с вагонеткой благодаря действию соответствующих сил трения и сил инерции, которые не позволяют вагонетке забежать вперед вагона. Спустившись с горки, вагонетка отталкивается от буфера и начинает продвигаться в обратном направлении. Поднятию вагонетки на горку способствует асинхронный электродвигатель, действующий на вал одного из крайних шкивов, на которые натянут трос 33. Этот двигатель управляется посредством рычага 41 (фиг. 11). Когда вагонетка спускается на подошву горки, она нажимает на педаль 42. Тогда, под действием электромагнита 43 рычаг 41 устанавливается в такое положение, что асинхронный двигатель начинает работать. Электромагнит имеет вторую самозамыкающуюся обмотку, включенную через собственный контакт 44, вследствие чего электромагнит 43 будет возбужден и после схода вагонетки с педали 42.

Подходя к вершине горки, вагонетка нажимает на педаль 45, вследствие чего происходит короткое замыкание электромагнита и рычаг 41 под действием силы тяжести возвращается в положение выключения асинхронного двигателя.

Вагонетку можно тормозить при помощи тормоза, действующего на вал одного из шкивов, на которые натянут трос 33. Вагонетку нужно затормозить, когда она, поднимаясь на горку, подходит к тому месту, где происходит вытягивание вагонетки по направлению к главному пути, если вагон, сопровождаемый второй вагонеткой, еще не прошел около этого места. В противном случае обе вагонетки зацепились бы за один и тот же вагон.

Вагонетку нужно также тормозить от момента, когда она подходит к верхнему концу пути до момента разжатия тормоза предварительной остановки. В самом деле, когда вагонетка подходит к верхнему концу пути, она должна остановиться. После этого вагонетка будет захвачена вагоном. Вагон остановится над тормозом предварительной остановки, а вместе с ним должна остановиться и вагонетка.

Сжатие тормоза вагонетки происходит под действием электромагнита 52. В цепь этого электромагнита ключены поворотный выключатель 46 (фиг. 12) и контакты педалей 47 и 48.

Колесо 49 поворачивается на постоянный угол каждый раз, когда происходит сжимание или разжимание тормоза предварительной остановки. Это вращение получается при посредстве пружины 50 и электромагнита 51, который включен тогда, когда тормоз предварительного действия сжат. Колесо 49 приводит в движение поворотный выключатель 46, состоящий из цилиндра, покрытого изоляцией и металлическими пластинками, и щеток, трущихся об этот цилиндр. Педаль 47 нажимается вагонеткой, когда эта последняя приближается к тому месту, где верхняя часть вагонетки выдвигается к главному пути. При каждом втором разжатии тормоза предварительной остановки поворотный выключатель 46 занимает положение, при котором ток проходит через электромагнит тормоза вагонетки (при нажатой педали 47).

Это значит, что если какой-нибудь вагон спустился с горки, то сопровождавшая его вагонетка, по возвращении наверх, будет заторможена перед тем местом, где происходит вытягивание ее к главному пути, если до этого момента тормоз предварительной остановки не начал действовать на следующий вагон. Если вагонетка будет заторможена, то, как только будет сжат тормоз предварительной остановки, торможение вагонетки прекратится и она начнет подниматься.

Когда вагонетка поднялась на самый верх, она нажимает на педаль 48, вследствие чего ток проходит в электромагнит тормоза вагонетки. Применением реле 52 достигается то, что электромагнит тормоза вагонетки получает питание и после схода вагонетки с педали 48. При каждом втором разжимании тормоза предварительной остановки, т.е. тогда, когда пускается с горки вагон, сопровождаемый данной вагонеткой, поворотный выключатель занимает положение, при котором цепь реле 52 разрывается и торможение вагонетки прекращается.

Движение вагонетки, обслуживающей тормоз. Вагонетка, обслуживающая тормоз, идентична вагонетке, обслуживающей горку. Проводив вагон, тормозная вагонетка возвращается в первоначальное положение до того, как следующий вагон подошел к тормозу. Поэтому, тормоз может быть обслужен только одной вагонеткой.

Обратное движение тормозной вагонетки получится также при помощи электродвигателя (например, асинхронного). На вал этого электродвигателя может действовать тормоз. Торможение производится под действием груза, а разжатие тормоза - под действием электромагнита, цепь которого замыкается соответствующим реле, когда в электродвигателе имеется питание. Торможение обеспечивает соприкосновение между вагонеткой и сопровождаемым ею вагоном.

В самом начале пути вагонетки находится маленький путевой тормоз, который служит для остановки вернувшейся в первоначальное положение вагонетки. Этот тормоз постоянно сжат под действием груза.

Когда вагонетка, сопровождая вагон, подходит к концу пути, она встречает педаль и наклонную плоскость (вместо двух наклонных плоскостей в случае вагонетки, обслуживающей горку). Эта педаль воздействует на рычаг 23 (фиг. 5). Как только стойка 21 и часть 19 оказываются отпертыми под действием наклонной плоскости на рычаг 18, вагонетка складывается.

Определение входящей в вышеприведенную формулу, по которой работает предлагаемая счетная машина, величины „m”, названной коэфициентом фиктивного увеличения массы и равной

Здесь - величина, характерная для данного вагона. Она должна быть указана на каждом вагоне. Поездной состав, подлежащий сортировке, проходит над весами, которые взвешивают каждый вагон, на котором не указан его вес (с нагрузкой) М. Найденная величина М сообщается по телефону в особое бюро, где высчитывают m. Это же самое бюро составляет инструкцию для стрелочника-тормозильщика, в которой указывается для каждого вагона сортируемого вагонного состава номер пути, на который вагон должен быть направлен, расстояние, которое он должен пробежать по пути, и коэфициент m.

Определение величины ν′-ν. При определении этой величины надо иметь в виду, что горка имеет постоянный наклон.

Скорость ν′, которую приобрел бы вагон, спускающийся с горки, если бы отсутствовало действие ветра и сил трения пропорционально времени t, которое протекло с момента разжатия тормоза предварительной остановки.

Для определения ν′-ν, согласно изобретению, используется приспособление, состоящее из трех валов, из которых один вращается со скоростью, пропорциональной ν′, другой имеет скорость, пропорциональную ν, а третьему дают вращение со скоростью, пропорциональной ν′-ν. Скорость третьего вала измеряется тахометром.

Для того, чтобы получить движение со скоростью, пропорциональной ν′, приспособление, дающее равномерное движение, комбинируется с другим, которое превращает равномерное движение в равномерно ускоренное.

Приспособление для превращения равномерного движения в равномерно-ускоренное изображено на фиг. 13.

Вал 53 посредством муфты 54 может быть сцеплен с валом 55, вращающимся с постоянной скоростью. Вдоль вала 53 может скользить муфта 56, сидящая на шпонке. К муфте 56 прикреплены два стержня 62, перпендикулярные к оси вала 53, по которым могут скользить грузы 57 и 58, каждый из коих снабжен парой роликов.

Вращающийся ролик 59 приводит во вращение вал 60 через посредство зубчатого колеса 61, которое может скользить вдоль направляющих 62, но не может вращаться вокруг него и зубчатого колеса 63, которое может скользить вдоль вала 60, но не может вращаться вокруг него. Если сообщить муфте 56 вращение с равномерной скоростью и заставить ролик 59 катиться по спиральной канавке в диске 64, то движение вала 60 будет равномерно ускоренным.

На фиг. 13 приспособление показано в первоначальном положении, при котором ролик 65 прижат к спиральной канавке в диске 66.

Для того, чтобы пустить приспособление в ход, включают электромагнит 67, который, притягивая свой якорь, перемещает муфту 56 так, что ролик 59 входит в спиральную канавку диска 64. Одновременно электромагнит вытягивает из вала 53 шпонку 68 и сцепляет муфту 54. Вал 60 начинает вращаться с равномерно возрастающей скоростью.

После того, как нужная скорость вращения вала 60 достигнута, приспособление должно вернуться в исходное положение. Происходит это следующим образом. Находящийся на грузе 58 выступ 69 задевает за рычаг 70, который, перемещаясь, передвигает муфту 56 вдоль вала 53 так, что ролик 59 отходит от диска 64, а ролик 65 подходит к диску 66. Одновременно опускается стержень 71.

По мере вращения муфты 56 грузы 57 и 58, ведомые спиральной канавкой в диске 66, приближаются к валу 60. В момент, когда грузы 57 и 58 попадают в первоначальное положение, шпонка 68 оказывается над щелью в валу 53 и под действием груза 72 входит в эту щель. Одновременно происходит расцепление валов 53 и 55 и вал 53 останавливается.

К валу 60 прикреплены подшипники, в которых вращается вал 73. Ось вала 73 остается в плоскости, перпендикулярной к оси вала 60. Колесо 74 может скользить вдоль вала 73, но не может вращаться вокруг него. При вращении вала 60 колесо 74 катится по неподвижной плоской поверхности. От колеса 74 движение передается на вал 75.

Скорость вращения вала 75 пропорциональна скорости вращения вала 60 и коэфициенту где d - диаметр колеса 74, a D - диаметр окружности, по которой катится это колесо. Величину D можно менять поворотом вала 76. Для того, чтобы скорость вращения вала 75 была пропорциональна ν′, нужно, чтобы , где k - коэфициент.

Стрелочник-тормознльщик перед выпуском вагона поворачивает вал 76 в положение, соответствующее величине коэфициента m данного вагона.

Коническое зубчатое колесо 78 может вращаться вокруг шарнира, закрепленного на конце вала 77 Колесо 78 сцеплено с коническим зубчатым колесом, прикрепленным к валу 75, и с двойным зубчатым колесом 79, которое может вращаться относительно вала 77. От зубчатого колеса 79 движение передается на вал 80.

Скорость вращения вала 75, как выше указывалось, пропорциональна ν′. Вал 77 заставляет вращаться в противоположном направлении со скоростью, пропорциональной . В таком случае скорость вращения вала 80 будет пропорциональна ν′-ν.

На валу 80 закреплен диск, проходящий между колодками тормоза 81. Этот тормоз сжат, когда шпонка 68 входит в щель вала 53.

Таким образом получаются все данные для определения величины выражения

Величина этого выражения определяется посредством счетной машины на основании показаний двух тахометров, вращающихся со скоростями, пропорциональными ν и ν′-ν.

При движении муфт этих тахометров должны перемещаться соответствующие части счетной машины.

Нужно, чтобы силы, действующие на эти части, не могли влиять на положение тахометрических муфт. Это достигается при помощи приспособления, показанного на фиг. 21.

Параллельно оси тахометра может скользить ползун 82, приводимый в движение электродвигателем постоянного тока 83. Ползун может быть остановлен тормозом, сжатие которого достигается действием груза, а разжатие - действием электромагнита.

Концы индукторной обмотки двигателя 83 присоединены к зажимам выключателей 84 и 85. Один из полюсов источника тока соединен с серединой индукторной обмотки двигателя 83, причем в эту часть цепи включены обмотка тормозного электромагнита и обмотка якоря.

На конце коромысла 86 находятся две изолированных металлических пластинки, представляющие собой подвижные контакты выключателей 84 и 85.

Поворачивая коромысло 86, можно замкнуть выключатель 84 или 85 и, тем самым, соединить тот или другой конец индукторной обмотки двигателя со вторым полюсом источника тока.

В таком случае ползун 82 начинает скользить в том или другом направлении.

Коромысло 86 удерживается в среднем положении действием пружины. Два маленьких электромагнита позволяют отклонить коромысло от среднего положения в одном или другом направлении. Один из концов обмотки каждого из этих электромагнитов присоединен к одному полюсу вспомогательной батареи. Два других конца присоединены соответственно к контактным пластинкам 87 и 88. Тахометр соединен посредством щетки со вторым полюсом батареи.

При изменении высоты поднятия муфты тахометра, она замыкает ту или другую из контактных пластинок 87, 88. При этом коромысло 86 поворачивается и замыкает цепь электродвигателя 83. Ползун 82 приходит в движение, которое прекращается, как только разрывается контакт между муфтой тахометра и соответствующей контактной пластинкой. Таким образом, ползун 82 следует за муфтой тахометра, не влияя на положение последней.

На ползуне 82 находится ролик, который при движении ползуна катится по пластине 89, которая при этом движется, вызывая вращение вала 90. Высота тахометрической муфты и число оборотов вала 90 связаны между собой законом, который зависит от формы пластинки 89.

Пластинкам, обслуживающим тахометры, дающие ν и ν′-ν, придают такую форму, чтобы число оборотов вала 90 было в одном случае пропорционально ν², а в другом пропорционально ν′-ν.

Устройство счетной машины для определения величины выражения

показано на фиг. 14 и 15.

Число оборотов вала 91 этой машины пропорционально времени (вал вращается с постоянной скоростью). Число оборотов вала 92 пропорционально ν′-ν. Число оборотов вала 93 пропорционально ν². Эти валы могут быть сцеплены с винтами, приводящими в движение части 94, 95, 96, которые входят в состав счетчика, позволяющего вычислить

В момент, когда начинают пользоваться этим счетчиком, часть 97, которая, вращая винт 99, может двигаться вдоль этого винта, находится в соприкосновении с частью 100; части 94 и 95 находятся в крайнем левом положении, а часть 96 находится в нижнем положении. Часть 102, которая может скользить вверх и вниз по части 98, скрепленной с частью 97, и вдоль направляющей 103, находится в таком положении, что шарнир 105 находится ниже шарнира 106 на высоту, которая изображает (это достигается установкой на соответствующей высоте направляющей 103). Эти положения частей счетчика являются первоначальными.

В момент, когда разжимают тормоз предварительной остановки и пускают с горки вагон, пускают ток в электромагнит 104. Электромагнит производит сцепление валов 91, 92, 93 с винтами, двигающими части 94, 95 и 96, и устраняет возможность движения частей 97 и 98, тормозя винт 99.

По истечении интервала времени Δt часть 101 окажется выше своего первоначального положения на высоту, которая изображает

т.е., шарнир 105 окажется выше шарнира 106 на высоту

За это время часть 96 поднимается на высоту, изображающую , а часть 100 пробежит расстояние, пролорциональное

На том же чертеже находится пониже второй счетчик, который позволяет производить такой же расчет, как и первый. Части 100 и 124-общие для обоих счетчиков.

В то время, как вагон спускается с горки, по очереди пользуются первым и вторым счетчиком. Это достигается посредством выключателя 108 (фиг. 11 и 17), позволяющего посылать ток по очереди в один из электромагнитов 104.

Выключатель управляется двумя кулаками, закрепленными на вращающемся с постоянной скоростью валу. Форма кулаков такова, что переход от одного крайнего положения выключателя в другое происходит мгновенно.

Пока один счетчик считает подвижные части другого действием грузов приводятся в первоначальные положения. Это значит, что пока считает первый счетчик, часть 109 находится во взаимодействии с частью 100, а когда считает второй счетчик, часть 100 сопровождается частью 97. Часть 100, общая для двух счетчиков, пробегает во время скатывания вагона с горки расстояние, пропорциональное

Определение скорости. Как уже было указано, при подъеме и опускании муфты тахометра, дающего ν, за этой муфтой следует ползун 110.

Рядом с этим ползуном 110 может скользить часть 111 (фиг. 18). В том же направлении, в котором двигается часть 100, может перемещаться контакт электрического выключателя 115. Перед выпуском вагона с горки стрелочник-тормозильщик устанавливает этот выключатель на расстоянии от части 100, пропорциональном L₀. При разжатии тормоза предварительной остановки, одновременно автоматически замыкается выключатель 112, вследствие чего электромагнит, возбуждаясь, поворачивает рычаг 113, который посредством задвижки 114 сцепляет часть 111 с ползуном 110.

Когда

достигает L₀, часть 100 нажимает на выключатель 115 и вызывает короткое замыкание электромагнита, управляющего рычагом 113. Под действием груза последний отходит в свое первоначальное положение и вытаскивает задвижку 114 из отверстия в ползуне 110. Тогда часть 111 под действием собственной тяжести падает вниз. Максимальная высота, достигнутая частью 111, указывает величину ν₀.

На рычаге 113 помещается контактная пластинка выключателя 116, включенного в общую часть цепей электромагнитов 104 и 107. В момент, когда происходит разжатие тормоза предварительной остановки, этот выключатель замыкается и счетная машина начинает работать. Как только скорость ν₀ достигнута, выключатель размыкается и часть 100 под действием груза перемещается в свое первоначальное крайнее левое положение.

Управление тормозом предварительной остановки. Управление тормозом предварительной остановки производится посредством выключателя, включенного в электрическую цепь тормоза. Этот выключатель управляется посредством рычага 117 (фиг. 20), который под действием груза стремится занять положение, соответствующее сжатию тормоза.

Когда вагон полностью прошел мимо того места, где вагонетка раскладывается, находящийся на вершине горки агент (он может исполнять также функцию расцепщика вагонов), нажимает на кнопку 118. При этом тормоз предварительной остановки сжимается. В нужный момент стрелочник-тормозильщик, нажимая на другую кнопку 119, производит разжатие тормоза предварительной остановки и вагон начинает спускаться с горки.

Управление тормозами, над которыми проходит вагон, спустившийся с горки. Тормозы, около которых проходят вагоны, спустившиеся с горки, управляются автоматически. При каждом тормозе имеется ползун, способный передвигаться прямолинейно и приводимый в движение маленьким синхронным двигателем (называемым указателем конечной скорости). Индуктор этого двигателя все время включен в цепь. Обмотки статоров синхронных двигателей всех тормозов включены в одну общую сеть. Эта сеть служит для того, чтобы электрическим способом передать высоту поднятия части 111 всем тормозам, мимо которых должен пройти вагон. Часть 111 при своем движении приводит во вращение, посредством зубчатой рейки и зубчатого колеса, подвижные щетки генератора тока электрической передачи (электрическая передача уже была описана при описании передачи скорости вагона на горке в кабину стрелочника-тормозильщика). Каждому разветвлению железнодорожного пути, идущего от горки, соответствует разветвление электрической передаточной цепи. Каждой железнодорожной стрелке соответствует выключатель в месте разветвления электрической цепи. Меняя положение этого выключателя, соединяют с генератором тока ту или иную из ветвей разветвления. Выключатели управляются теми рычагами, при посредстве которых стрелочник переставляет стрелки.

Таким образом, ток попадает в синхронные двигатели только тех тормозов, которые расположены на пути спускающегося с горки вагона. Между генератором и сетью находится выключатель. Этот выключатель управляется рычагом 113. Электрическая передача движения происходит с момента разжатия тормоза предварительной остановки до момента, когда достигнута скорость ν₀.

На валу каждого синхронного двигателя закреплено храповое колесо 120 (фиг. 19), способное вращаться только в одну сторону. В момент, когда генератор отключается от сети электрической передачи, каждый из указателей конечной скорости, которые были перемещены при помощи синхронных двигателей, стремится под действием груза вернуться в первоначальное положение, но этому движению препятствует собачка. Электромагнит 121, под действием которого собачка прижимается к храповому колесу, снабжен двумя обмотками, присоединенными к двум различным сетям. Эти две сети, общие для всех тормозов, питаются от источников постоянного тока. С точки зрения расположения ветвей и расположения выключателей, а также управления выключателями, первая сеть совершенно тождественна с той, через которую переменный ток попадает в статор синхронных двигателей. Что касается второй сети, питающей обмотки электромагнитов 121, все ее ветви постоянно соединены с источником тока. В момент разжатия тормоза предварительной остановки постоянный ток посылается посредством первой сети в электромагниты, управляющие собачками тормозов, около которых вагон должен пройти. Каждый из этих электромагнитов 121 прижимает свою собачку к храповому колесу 120. Одновременно, под действием электромагнита 121 замыкается контакт 122 и ток посылается во вторую обмотку. В первой обмотке ток прекращается, когда скорость спускающегося с горки вагона достигает величины ν₀. В этот момент путь, который пробежал указатель конечной скорости, приводимый в движение синхронным двигателем, равен максимальной высоте, достигнутой частью 111.

После снижения до нужной величины скорости вагона тормоз разжимается, причем нажимается педаль 123 и происходит короткое замыкание второй обмотки электромагнита 121. Тогда, под действием груза собачка отходит от храпового колеса 120 и под действием другого груза указатель конечной скорости возвращается в первоначальное положение.

Путевой тормоз, над которым проходит спустившийся с горки вагон, должен быть разжат, когда скорость вагона снизилась до величины ν_k = ν₀ + ω_n, где ω_n - падение скорости, которое может быть достигнуто при помощи следующих тормозов. Для данного тормоза можно практически установить, в зависимости от конечной скорости ν₀, величину падения скорости, которую следующие тормозы в состоянии произвести, каков бы ни был вагон, т.е. в зависимости от ν₀ можно установить ν_n

Каждый путевой тормоз снабжен частью, которую называем прерывателем торможения. Эта часть может скользить вдоль направляющей, параллельной валу тахометра, указывающего скорость вагона, и получает движение от указателя конечной скорости с помощью приспособления, в принципе сходного с тем, посредством которого движение ползуна 82 передается на вал 90. Пластинке этого приспособления, соответствующей пластинке 89, придается такая форма, что, когда указатель конечной скорости перемещается на расстояние, соответствующее ν₀, прерыватель торможения поднимается на высоту, равную высоте поднятия муфты тахометра при скорости вагона, равной ν_n. Разжатие путевого тормоза происходит при замыкании двух электрических контактов. Первый контакт замыкается при одинаковой высоте поднятия муфты тахометра и прерывателя торможения. Второй контакт замыкается, когда вагон находится над тормозом (электрическая педаль).

Резюмируя все вышесказанное, мы находим, что сущность действия предлагаемого устройства заключается в следующем. Горка имеет постоянный наклон. Кроме тормозов, тормозящих спустившиеся с горки вагоны, на вершине горки имеется путевой тормоз, называемый тормозом предварительной остановки и служащий для остановки на вершине горки каждого вагона, когда все его колеса уже прошли через вершину и находятся на части пути, имеющей постоянный наклон.

Графический счетчик строит отрезок, пропорциональный левой части уравнения

где t - время, которое прошло с момента разжатия тормоза предварительной остановки, Δt - маленькие интервалы времени, ∑ - знак суммирования, относящийся к промежутку времени между моментами t=0 и t=t′, ν - скорость в момент t, ν′ - скорость, которую имел бы вагон в момент t, если бы силы действия ветра и встречаемых вагоном сопротивлений равнялись нулю, Δ(ν′-ν) - изменение величины ν′-ν за промежуток времени Δt, g - интенсивность поля тяготения, i - синус угла наклона пути, L₀ - длина пути, который должен пробежать вагон от последнего путевого тормоза, m - коэфициент, названный выше коэфициентом фиктивного увеличения массы и равный , где N - сумма весов осей и колес вагона, ρ - плечо инерции этих масс, r - радиус колеса, М - вес вагона с грузом.

Различные члены этого уравнения определяются следующим образом. Прежде чем попасть на горку, вагоны проходят над весами, при помощи которых определяют вес М вагона с нагрузкой. Величина написана на каждом вагоне. Зная М и , вычисляют m.

Скорость ν вагона определяется при посредстве маленькой вагонетки, которая может катиться рядом с вагоном. Проходя около вагонетки, вагон соприкасается с ней своей буксой и увлекает ее с собой. От вагонетки движение передается на вал тахометра.

Параллельно валу тахометра может скользить ползун, приводимый в движение электрическим двигателем. При перемещении муфты тахометра последняя входит в соприкосновение с контактами, несомыми вышеупомянутым ползуном, вследствие чего цепь двигателя замыкается и ползун начинает следовать за движущейся муфтой. С помощью этого ползуна муфта тахометра производит перемещение частей счетной машины, причем действующие на эти части силы не оказывают влияния на положение самой муфты.

Для определения величины ν′-ν, где ν′ есть известная функция времени, a ν - действительная скорость вагона, придают одному какому-то валу движение вращения со скоростью, пропорциональной ν′ и, комбинируя движение этого вала и другого, скорость которого пропорциональна ν, придают третьему валу скорость вращения, пропорциональную ν′-ν. Измерение при помощи тахометра скорости этого вала позволяет определять ν′-ν с большой точностью. Тахометр, дающий ν′-ν, снабжен вспомогательным ползуном, аналогичным тому, который применен для тахометра, измеряющего ν.

В момент, когда отрезок, построенный счетной машиной и изображающий левую часть уравнения

становится равным отрезку, изображающему правую часть уравнения, отмечается высота муфты тахометра, соответствующая скорости ν₀.

Когда спустившийся с горки вагон проходит над путевым тормозом и скорость вагона под действием этого тормоза снижается до величины ν_n=ν₀+ω_n, где ω_n представляет собой определенную для данного тормоза и являющуюся функцией от ν₀ величину падения скорости, относительно которой существует уверенность, что она может быть достигнута при помощи следующих путевых тормозов (для любого вагона), тормоз автоматически разжимается.

1. Устройство для автоматического регулирования действия железнодорожных путевых тормозов сортировочных горок с постоянным уклоном, с расположенным на вершине горки путевым тормозом, служащим для остановки вагона, с целью последующего доведения до его скорости в начале сортировочных путей до некоторой определенной скорости, и с несколькими подгорочными последовательно расположенными путевыми тормозами, отличающееся применением автоматической счетной машины, определяющей по формуле

в которой ν обозначает действительную скорость вагона, ν′ - скорость, которую имел бы вагон при отсутствии сопротивлений, N - коэфициент, зависящий от наклона горки и от характеристики и нагрузки вагона, необходимую скорость ν₀ в зависимости от длины пути L₀, которую должен пробежать вагон по пути от последнего путевого тормоза на сортировочном пути до формируемого состава без удара о последний, и автоматически приводящей в действие путевые тормозы в зависимости от заданной длины путей и скоростей прохождения вагона под путевыми тормозами.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что для автоматического определения разности скоростей применена система валов, из которых один 55, вращающийся с постоянной скоростью, снабжен перпендикулярными к нему радиальными направляющими 62, вдоль которых может скользить груз, снабженный роликом, катящимся по спиральной канавке в диске 64 и приводящим в равномерно ускоренное вращательное движение вал 60, приводящий, в свою очередь, во вращение вал 75 со скоростью, пропорциональной скорости ν′, с каковым валом сцеплен через посредство конической передачи вал 77, вращающийся в обратную сторону со скоростью, пропорциональной скорости ν, с целью получения на валу 80, связанном с валом тахометра, скорости, пропорциональной ν′-ν (фиг. 13).

3. Форма выполнения устройства по по. 1, отличающаяся тем, что для автоматического определения фактической скорости ν вагона при движении его по скату горки и по каждому из путевых тормозов, служат вагонетки, передвигающиеся по параллельным главному путям под действием вагона и через посредство увлекаемого ими троса связанные с валом тахометра.

4. Форма выполнения устройства по пп. 1-3, отличающаяся тем, что, стой целью, чтобы предотвратить воздействие частей счетной машины, управляемых муфтами тахометров, на положение этих муфт, последние снабжены контактами 87, 88, замыкающими цепь электрического двигателя 83, вращающегося в ту или иную сторону, в зависимости от направления движения муфты, и перемещающего ползун 82, снабженный роликом, взаимодействующим с управляющей вращением вала 90 фигурной пластинкой 89, подобранной таким образом, чтобы число оборотов этого вала было в одном случае пропорционально ν², в другом - пропорционально ν′-ν (фиг. 21).