Способ повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к средствам для предотвращения буксования колес. Способ повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства характеризуется тем, что в момент начала буксования колеса с рельсом осуществляют подачу воздуха в область их контакта со скоростью и температурой, исключающими буксование. Устройство для повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства содержит расположенные попарно у каждого колеса форсунки переднего и заднего хода для подачи нагреваемого сжатого воздуха в область контакта колеса с рельсом. Температура подаваемого воздуха +375°÷430°С. Технический результат - уменьшение износа колес и рельсов, снижение эксплуатационных расходов и увеличение адгезионного взаимодействия в зоне контакта колеса с рельсом. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к способам и устройствам, обеспечивающим увеличение сцепных свойств транспортного средства.

Известен способ повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства, заключающийся в подаче песка в область контакта колеса с рельсом подвижного состава, а также устройство для его реализации (см. патент DE №4202413, от 05.08.1993 г.). Однако использование песка для повышения сцепления колеса с рельсом в известных способе и устройстве приводит к повышенному износу колес и рельсов и к запесочиванию балласта железнодорожного полотна, а также к уменьшению адгезионного взаимодействия в зоне контакта колеса с рельсом.

По технической сущности наиболее близким к предложенным техническим решениям является способ повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства, реализованный в противоюзовом устройстве, содержащем корпус, сообщенный с магистралью и каналами подачи сжатого воздуха и связанный со средствами автоматического включения пескоподачи, в которые входят датчики юза и преобразователи электросигналов, причем исполнительный орган выполнен в виде прямоточного канала подачи песка, соединенного верхней горловиной с емкостью запаса песка и размещенного внутри пневмокамер, верхняя из которых является корпусом запорного устройства, а нижняя - эжектором, оканчивающимся патрубком с отражателем на своем нижнем конце (см. пат. РФ №2164483, кл. В 61 С 15/10, от 24.07.1997 г.).

Однако и этот известный способ и известное устройство имеют аналогичные вышеописанные недостатки.

Техническим результатом является уменьшение износа колес и рельсов, исключение запесочивания балласта железнодорожного полотна, а также снижение эксплуатационных расходов и увеличение адгезионного взаимодействия в зоне контакта колеса с рельсом.

Достигается это тем, что в момент начала боксования колеса с рельсом осуществляют подачу воздуха в область их контакта со скоростью и температурой, при которых исключается боксование между приводным колесом и рельсом, при этом подачу воздуха осуществляют из сопла форсунки со скоростью не менее 85 м/с и его температурой, равной +375°÷430°С, а перепад давления в сопле форсунки на входе и выходе из него обеспечивают равным 5-15 кгс/см².

Согласно второму техническому решению устройство для повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства содержит компрессор, к выходу которого подключен теплоизолированный ресивер, снабженный электронагревательным элементом, подключенным через блок автоматического регулирования температуры к источнику электропитания, выход ресивера через электропневматический вентиль подключен ко входу электропневматического переключателя, к выходам которого подключены выпускные теплоизолированные магистрали переднего и заднего хода, на выходе каждой из которых установлены форсунки переднего и заднего хода, расположенные попарно у каждого приводного колеса, причем каждая форсунка имеет профилированное сопло, направленное в область контакта колеса с рельсом и расположенное вблизи него, а пневматический вентиль выполнен управляемым от автоматической системы защиты от боксования, при этом скорость истечения воздуха из сопла форсунки и его температура исключают боксование колеса с рельсом, при этом угол между центральной осью и образующей поверхности внутреннего канала сопла каждой форсунки равен 5°-35°, а также оно снабжено датчиками обнаружения боксования, расположенными у каждой приводной колесной пары, причем выходы датчиков подключены ко входам автоматической системы защиты от боксования, а температура воздуха на выходе из сопла форсунки при его подаче для исключения боксования обеспечена равной +375°÷430°С при скорости истечения воздуха из сопла форсунки не менее 85 м/с, что обеспечено перепадом давления на входе и выходе сопла, равным 5-15 кгс/см².

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение предлагаемого устройства вышеописанным образом позволяет исключить использование песка, снизить эксплуатационные расходы и увеличить адгезионное взаимодействие в зоне контакта колеса с рельсом.

Сравнение предлагаемого устройства с ближайшим аналогом позволяет утверждать о соответствии критерию “новизна”, а отсутствие отличительных признаков в аналогах говорит о соответствии критерию “изобретательский уровень”.

Предварительные испытания подтверждают возможность широкого промышленного использования.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства, реализующая предложенный способ.

Устройство содержит компрессор 1, к выходу которого через теплоизолированный нагнетательный рукав 2 подключен теплоизолированный ресивер 3, снабженный электронагревательным элементом 4, подключенным через блок 5 автоматического регулирования температуры (БАРТ) к источнику электропитания. Ресивер 3 имеет предохранительный клапан 6 максимального давления.

Кроме того, устройство имеет автоматическую систему 7 защиты от боксования, в качестве которой может быть использована стандартная система, применяемая в отечественных тепловозах типа 3ТЭ10М, а также электропневматический вентиль 8, управляемый от автоматической системы 7 и своим выходом подключенный ко входу электропневматического переключателя 9. К выходу последнего подключены выпускные теплоизолированные магистрали 10-1 и 10-2 переднего и заднего хода соответственно.

На выходе каждой из магистралей 10-1 и 10-2 установлены форсунки 11-1, 11-2 переднего и заднего хода, соответственно расположенные попарно у каждого приводного колеса 12. Каждая форсунка 11-1 или 11-2 имеет профилированное сопло, направленное в область контакта колеса 12 с рельсом 13.

На чертеже показаны также приводная колесная пара и рама 14.

В качестве блока 5 автоматического регулирования температуры может быть использовано любое стандартное устройство, позволяющее осуществлять связь датчиков температуры в ресивере 3 с узлом подключения электронагревательного элемента 4 к источнику электропитания (на чертеже отсутствует).

Угол между центральной осью и образующей поверхности внутреннего канала сопла каждой форсунки 11-1, 11-2 может быть равен 5°-35°. Диапазон значения угла получен экспериментально и обеспечивает необходимую скорость потока воздуха не менее 85 м/с и увеличение его температуры до +375°÷430°С. Каждая приводная колесная пара снабжена датчиками обнаружения боксования, выходы которых подключены ко входам автоматической системы 7 (на чертеже отсутствуют).

Способ повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства заключается в том, что в момент начала боксования колеса с рельсом осуществляют подачу воздуха в область их контакта со скоростью и температурой, при которых исключается боксование между колесом и рельсом. Подачу воздуха осуществляют из сопла форсунки, со скоростью не менее 85 м/с и его температурой, равной +375°÷430°С, а перепад давления в сопле форсунке на входе и выходе из него обеспечивают равным 5-15 кгс/см².

В процессе работы устройства компрессор 1 нагнетает воздух в ресивер 3, который поступает в него с температурой +200°С по теплоизолированному нагнетательному рукаву 2. Электронагревательный элемент 4 ресивера 3 подогревает воздух до +350÷550°С, который поступает через электропневматический вентиль 8 и электропневматический переключатель 9 на одну из магистралей 10-1 или 10-2 в зависимости от направления движения поезда (вперед или назад). При прохождении по магистралям 10-1 или 10-2 воздух может частично охладиться, а затем при прохождении через сопло форсунки 11 воздух дополнительно нагревается от повышения давления в сужающемся канале сопла и с увеличенной скоростью не менее 85 м/с и температурой в пределах +375°÷430°С поступает в область контакта колеса с рельсом.

Скорость истечения воздуха из сопла обеспечивается за счет перепада давления на входе сопла и его выходе, равного 5-15 кгс/см².

В результате струйного механического и температурного воздействия в области контакта колеса с рельсом происходит очистка и высушивание зоны контакта, что приводит к повышению сцепных свойств и прекращению боксования.

Таким образом, в предложенных изобретениях достигается поставленный технический результат.

1. Способ повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства, характеризующийся тем, что в момент начала буксования колеса с рельсом осуществляют подачу воздуха в область их контакта со скоростью и температурой +375°÷430°С, при которых исключается буксование между колесом и рельсом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу воздуха осуществляют из сопла форсунки со скоростью не менее 85 м/сек.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что перепад давления в сопле форсунки на входе и выходе из него обеспечивают равным 5÷15 кгс/см².

4. Устройство для повышения сцепных свойств рельсового транспортного средства, характеризующееся тем, что оно содержит компрессор, к выходу которого подключен теплоизолированный ресивер, снабженный электронагревательным элементом, подключенным через блок автоматического регулирования температуры к источнику электропитания, выход ресивера через электропневматический вентиль подключен ко входу электропневматического переключателя, к выходам которого подключены выпускные теплоизолированные магистрали переднего и заднего хода, на выходе каждой из которых установлены форсунки переднего и заднего хода, расположенные попарно у каждого приводного колеса, причем каждая форсунка имеет профилированное сопло, направленное в область контакта колеса с рельсом и расположенное вблизи него, а пневматический вентиль выполнен управляемым от автоматической системы защиты от буксования, при этом скорость истечения воздуха из сопла форсунки и его температура +375°÷430°С исключают буксование приводного колеса с рельсом.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что угол между центральной осью и образующей поверхности внутреннего канала сопла каждой форсунки равен 5°-35°.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено датчиками обнаружения буксования, расположенными у каждой приводной колесной пары, причем выходы датчиков подключены ко входам автоматической системы защиты от буксования.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что скорость воздуха на выходе из сопла форсунки при его подаче для исключения буксования обеспечена равной не менее 85 м/с.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что скорость истечения воздуха из сопла форсунки обеспечена перепадом давления на входе и выходе сопла, равным 5÷15 кгс/см².