Способ аварийного торможения железнодорожного состава

 

Способ аварийного торможения железнодорожного состава путем силового воздействия на него состоит в том, что за хвостовой частью состава располагают прицеп с пластиной и приводом ее установки вертикально и перпендикулярно пути. При аварийной ситуации устанавливают пластину в указанное положение и вводят в воздушную среду набегающего потока воздушной массы вещество с повышенной плотностью, например воду. Таким образом, осуществляют торможение за счет возрастания аэродинамического сопротивления при взаимодействии набегающего воздушного потока с упомянутой пластиной. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в сокращении тормозного пути при торможении состава и уменьшении износа контактирующих элементов.

Техническое решение относится к средствам обеспечения безопасности железнодорожных составов, скорость которых резко возрастает, для обеспечения экономического взаимодействия удаленных районов.

Известно средство торможения железнодорожного состава путем введения в контакт с поверхностью движения (поверхность рельса) колодки под силовым воздействием (а.с. N 230208, кл. B 61 H 7/12, 1965).

Недостатками такого технического решения следует считать: - различная поверхностная часть будет обеспечивать различную длину тормозного пути, - износ поверхности движения, - зависимость тормозного пути от массы и усилия "приподнимания" вагона, - неустойчивость подвижной системы, т.к. происходит приподнимание вагона и при малой массе выведение кромок колес из бокового сцепления.

Широко известно тормозное устройство, которое используется на всем подвижном составе. Оно содержит тормозную колодку, которую прижимают силовым воздействием от пневмоцилиндра к барабану, соединенному с колесами (Элементарный учебник физики. /Под редакцией Ландсберга. - М.: 1975, стр. 382).

Недостатками описанного способа можно считать: - интенсивный износ колеса с образования лысок, - износ пути, - зависимость тормозного пути от состояния контактирующих поверхностей, способ малопригоден для скоростных дорог.

Целью предложения является устранение указанных недостатков: - сокращение тормозного пути, устранение износа контактирующих элементов.

Поставленная цель достигается тем, что за составом располагают прицеп с пластиной и приводом ее установки вертикально и перпендикулярно пути, а при аварийной ситуации устанавливают ее в указанное положение и вводят в воздушную среду набегающего потока воздушной массы вещество с повышенной плотностью, например воду, и осуществляют торможение путем возрастания аэродинамического сопротивления взаимодействия набегающего потока смеси воздушной массы с площадью пластины с возможностью изменения средней плотности смеси.

Пояснение к способу: 1. Габаритные размеры пластины должны укладываться в габариты по технике безопасности. Пластина для специальных случаев может быть заменена парашютом.

Процесс торможения описывается формулой

Ниже приведен приближенный расчет, который показывает эффективность способа. Расчет велся по максимальным значениям и полученные результаты несколько лучше действительных, но всегда есть возможность повысить среднюю плотность смеси. Приняты стандартные обозначения площади, гравитационной составляющей, которая постоянна, плотности и скорости. Причем площадь - 100 м², которую может иметь и один парашют и более одного. Причем скорость 100 км/час = 28 м/с, причем плотность 200 кг/м³. После подстановки получим силу торможения 770 тонн. Пусть состав имеет массу 1000 тонн (средняя масса около 100 тонн при 10 единицах в составе). Тогда ускорение можно вычислить:

а тормозной путь составит: S = V²/2a = 28²/7,7 = 50 м, V² = 2a·S, всего 50 метров. Это расстояние проглядывается в любую погоду.

Время торможения - 3,6 с, не считая приведение парашюта в рабочее положение. Плотность, которая принята (200 кг/м³) можно получить путем введения в воздушную массу воду 200 кг/с. За все время торможения выведено будет около 1 тонны воды, что для состава нагрузка дополнительная очень малая.

3. Парашют, его трос должны обладать повышенной прочностью, поэтому эквивалентным техническим решением будет размещение на прицепе пластины, заменяющей парашют, которая при движении располагается повернутой на 90^o, когда она будет иметь минимальное сопротивление. Этот поворот может быть к рельсам или до оси движения поезда. Тогда площадь пластины может занимать все пространство между элементами внешними дороги. Это около 100 м². Таких пластин может быть не одна на одной или на нескольких платформах с расстоянием между ними не менее трех габаритов пластины, и перед каждой должен быть установлен распылитель. Ни одно из существующих тормозных устройств при взятых параметрах не сможет обеспечить полученный тормозной путь. Система саморегулируемая, т.к. скорость входит в квадрате и при росте скорости возрастает сопротивление. Допустим, для скорости 200 км/час (это нормальная скорость для скоростных дорог) нужно снижать площадь пластины или, что лучше, снижать плотность среднюю. Таким образом, достигаются все поставленные цели, которые сформулированы выше.

Формула изобретения

Способ аварийного торможения железнодорожного состава, включающий силовое воздействие на него, отличающийся тем, что за ходовой частью располагают прицеп с пластиной и приводом установки ее перпендикулярно пути и вертикально, а при аварийном торможении устанавливают ее в указанное положение и вводят в воздушную массу набегающего потока воздуха вещество с повышенной плотностью, например воду, и осуществляют торможение путем возрастания аэродинамического взаимодействия набегающего воздушного потока с распыленным в нем веществом с площадью пластины.