Рельсово-безрельсовое транспортное устройство с комбинированной энергоустановкой
Изобретение относится к области транспорта и может найти применение на автомобильном, троллейбусном и трамвайном видах транспорта. Рельсово-безрельсовое транспортное средство содержит комбинированную энергоустановку, имеющую три режима энергоснабжения: сетевой, топливный и автономный. Комбинированная энергоустановка включает в себя дизель-генератор, буферный источник электроэнергии. Колесная тележка выполнена с возможностью подъема ее металлических колес, предназначена для движения при помощи направляющего металлического рельса по фиксированной траектории. Транспортное средство содержит пантограф, осуществляющий токосъем с подвесной контактной сети, тяговый электродвигатель, приводящий в движение пневматические колеса тележки, генератор, механически связанный с валом тягового электродвигателя, аккумуляторную батарею, накапливающую электроэнергию, вырабатываемую генератором, и систему управления тяговым электродвигателем. Автоматическая система смены режима энергоснабжения состоит из датчиков, определяющих положение пантографа и степень подзарядки буферного источника, и управляет подачей топлива в дизель-генератор посредством кранов, установленных на топливном шланге, соединяющем дизель-генератор с топливным баком. Система ручного управления управляет подъемом и спуском пантографа и металлических колес колесной тележки, открытием и закрытием предохраняющего от самопроизвольного запуска дизель-генератор крана топливного шланга. Технический результат изобретения заключается в обеспечении экологически чистого и безопасного транспорта, который сможет обеспечить гибкую систему доставки пассажиров и грузов, адаптированную под существующие потоки и дорожные условия. 5 ил.
Изобретение относится к области транспортировки и может найти применение на автомобильном, троллейбусном и трамвайном транспорте при выполнении перевозок пассажиров и грузов по автомобильному полотну. Устройство позволяет движение как при помощи желобчатого направляющего рельса легкой конструкции, проложенного посередине полосы движения транспортного средства, с электроснабжением от подвесной контактной сети трамвайного типа и буферного источника с подзарядкой во время движения транспортного средства от контактной сети, так и без направляющего рельса с электроснабжением от дизель-генератора и буферного источника с подзарядкой во время движения транспортного средства от дизель-генератора.
Цель изобретения заключается в уменьшении вредного воздействия на окружающую среду и увеличении провозной способности отдельных видов автомобильного транспорта, улучшении ходовых качеств троллейбусного и трамвайного транспорта, в частности появлении возможности автономного движения без специально оборудованных трасс.
Ближайший аналог данного устройства DE 19844024 от 06.04.2000 г.
Технические результаты, на достижение которых направлено заявляемое изобретение, состоят в уменьшении загрязнения окружающей среды выхлопными газами и затрат на топливо для автотранспорта, уменьшении затрат на электроэнергию, увеличении скорости и улучшении качества движения троллейбусного транспорта, чему будет способствовать появление возможности движения без помощи контактной сети троллейного типа, а с помощью направляющего рельса и контактной сети трамвайного типа с применением пантографа вместо штанг, а также появление возможности движения в полностью автономном режиме, уменьшении затрат на электроэнергию и строительство транспортного пути и появлении возможности безрельсового движения трамвайного транспорта, но для последнего установка данного устройства возможна только в сочетании с установкой колес автомобильного типа, покрытых резиновыми шинами.
Для достижения указанных технических результатов устройство включает в себя комбинированную энергоустановку и одну или несколько, в зависимости от длины транспортного средства, на которое производится установка устройства, колесных тележек.
Предлагаемое рельсово-безрельсовое транспортное устройство иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5.
На фиг.1 показан общий вид рельсово-безрельсового транспортного устройства, на фиг.2 - схема взаимодействия узлов комбинированной энергоустановки, на фиг.3 - продольный разрез колесной тележки, на фиг.4 - поперечный разрез колесной тележки, на фиг.5 - горизонтальный разрез панели крепления колесной тележки.
Рельсово-безрельсовое транспортное устройство (фиг.1, 2) содержит дизель-генератор 1, соединяющейся топливным шлангом 2 с установленными на нем кранами 3, 4, 5, с топливным баком 6, который соединяется с заправочным отверстием с помощью топливного шланга 8. От дизель-генератора 1 отходят выхлопная труба 9 с фильтром 10 и провода, соединяющие его с диодом 11. Последний, а также пантограф 12 и металлические колеса 13 колесной тележки 14 соединяются проводами с буферным источником 15 и ручным переключателем 16, с помощью которого задается направление, и реостатной педалью 17, с помощью которой задается скорость вращения тягового электродвигателя 18, вал которого посредством дифференциала 24 кинематически связан с полуосями 19. Кроме того, вал электродвигателя 18 имеет зубцы и кинематически связан с генератором 20 посредством шестерни, закрепленной на валу генератора 20. Последний соединяется проводами с диодом 21, а затем - с резистором 22 и аккумуляторной батареей 23. Последняя, в свою очередь, связана посредством проводов с ручными переключателями 25, 26, 27, датчиком положения пантографа 28, датчиком степени зарядки буферного источника 29 и разъемами для подключения дополнительного электрооборудования 30. Переключатель 25 соединен посредством проводов с реверсируемым электродвигателем 31, механически связанным с пантографом 12. Переключатель 26 соединен посредством проводов с реверсируемыми синхронными электродвигателями 32, кинематически связанными с металлическими колесами 13 колесной тележки 14. Переключатель 27 соединен посредством проводов с реверсируемым электродвигателем 33, механически связанным с краном 3 топливного шланга 2. Датчик положения пантографа 28 соединен посредством проводов с реверсируемым электродвигателем 34, механически связанным с краном 4 топливного шланга 2. Датчик степени зарядки буферного источника 29 включает в себя вольтметр 36, механически связанный с ним автоматический переключатель 37, соединенный посредством проводов с реверсируемым электродвигателем 35, механически связанным с краном 5 топливного шланга 2, и механически связанное с ним автоматическое сцепление 38, соединенное посредством проводов со свечой зажигания 39 дизель-генератора 1.
Колесная тележка 14 наземного рельсово-безрельсового транспортного устройства (фиг.3, 4, 5) содержит металлическую коробку 40, панель крепления 41 и шарнирное соединение 42 металлической коробки 40 и панели крепления 41. Металлическая коробка 40 состоит из двух отделенных друг от друга перегородкой 43 одинаковых и симметрично расположенных частей, каждая из которых содержит реверсируемый электродвигатель 32, механически связанный с шестерней 44. Шестерня 44 соприкасается с зубчатой направляющей 45, прикрепленной к держателю 46 колеса 13, и соединена посредством передающего ремня 49 и шестерни 50 с расположенной на одном уровне с ней по другую сторону от держателя 46 колеса 13 шестерней 47, соприкасающейся с зубчатой направляющей 48. Шестерни 47, 50 крепятся к корпусу металлической коробки 40 колесной тележки 14 при помощи двойного кронштейна 51. Электродвигатель 32 крепится к перегородке 43 при помощи креплений 52. Держатель 46 колеса 13 крепится к верхней части корпуса металлической коробки 40 посредством рессор 53 и крепления 54. От электродвигателя 32 отходят провода 55 с контактами 56 по концам. Контакты 56 соприкасаются с контактными рельсами 57, прикрепленными к панели крепления 41 и расположенными вокруг шарнирного соединения 42, от которых отходят провода электрической цепи, питающейся от аккумуляторной батареи 23 (фиг.1, 2). Металлическая коробка 40 соединяется с панелью крепления 41 не только с помощью шарнирного соединения 42, но и с помощью пружин 58, препятствующих чрезмерному радиусу поворота колесной тележки 14 относительно оси транспортного средства, на которое установлено устройство. Панель крепления соединяется с днищем корпуса транспортного средства при помощи болтов 59 и гаек 60. С панелью крепления соединяется провод электрической цепи, питающейся от дизель-генератора 1, буферного источника 15 и контактной сети.
Работа рельсово-безрельсового транспортного устройства осуществляется следующим образом.
Когда транспортное средство, оснащенное данным устройством, движется в сетевом режиме энергоснабжения, т.е. при помощи контактной сети и металлического направляющего рельса рельсово-безрельсового транспортного устройства (отдельно заявляемое изобретение), электрический ток положительного заряда поступает в энергоустановку через пантограф 12, отрицательного - через металлические колеса 13 колесной тележки 14. Получаемый постоянный ток осуществляет подзарядку буферного источника 15, а также поступает на ручной переключатель 16 направления вращения реверсируемого тягового электродвигателя 18, далее на реостатную педаль 17 и затем на электродвигатель 18, вал которого приводит в движение пневматические колеса посредством дифференциала 24.
По завершении подзарядки буферного источника 15, электроснабжение автоматически начинает осуществляться при его помощи, что способствует существенной экономии электроэнергии.
Когда транспортному средству, оснащенному данным устройством, необходимо покинуть электрифицированную линию, т.е. направляющий рельс и контактную сеть, и продолжить движение без нее, человек, управляющий этим транспортным средством, осуществляет спуск пантографа 12 посредством ручного переключателя 25, приводящего в движение реверсируемый электродвигатель 31, и подъем металлических колес 13 колесной тележки 14 посредством ручного переключателя 26, приводящего в движение синхронные реверсируемые электродвигатели 32, которые приводят в движение шестерни 44, передающие движение держателям 46 металлических колес 13 через зубчатые направляющие 45 и через передающие ремни 49, шестерни 50, шестерни 47 и зубчатые направляющие 48. Далее осуществляется переход устройства в автономный режим энергоснабжения, т.е. в режим питания от буферного источника 15.
Когда энергия, накопленная в буферном источнике 15 исчерпывается, а переход в сетевой режим энергоснабжения не представляется возможным, устройство автоматически переходит в топливный режим энергоснабжения, т.е. в режим питания жидким, газовым или неким другим топливом, автоматически определяя отсутствие необходимой энергии в буферном источнике 15 при помощи датчика 29, в который входят вольтметр 36 и механически связанные с ним автоматические переключатель 37 и сцепление 38. Автоматический переключатель 37 приводит в движение реверсируемый электродвигатель 35, осуществляющий открытие крана 5 топливного шланга 2, препятствующего поступлению топлива в дизель-генератор 1 во время движения в сетевом и автономном режимах энергоснабжения. Открытие крана 4 топливного шланга 2, также препятствующего поступлению топлива в дизель-генератор 1 во время движения в сетевом режиме энергоснабжения, осуществляется автоматически при спуске пантографа 12 с помощью датчика 28, определяющего положение пантографа 12 и реверсируемого электродвигателя 34. Открытие крана 3 топливного шланга 2, препятствующего самопроизвольному запуску дизель-генератора 1 во время длительной стоянки транспортного средства при опущенном пантографе 12 и при разряженном буферном источнике 15, осуществляется человеком, управляющим транспортным средством, при помощи ручного переключателя 27 и реверсируемого электродвигателя 33. Автоматическое сцепление 38 осуществляет кратковременную подачу электрического тока свече зажигания 39, осуществляющей запуск дизель-генератора 1. Топливо поступает в дизель-генератор 1 через ранее упоминаемые краны 3, 4, 5 и топливный шланг 2 из топливного бака 6, заправка которого осуществляется через заправочное отверстие 7 и топливный шланг 8. Продукты горения топлива выводятся из дизель-генератора 1 наружу по выхлопной трубе 9 с проходом через фильтр 10. Вырабатываемый в процессе сгорания топлива переменный электрический ток преобразуется в постоянный, проходя через диод 11, а затем осуществляет подзарядку буферного источника 15 и обеспечивает работу электродвигателя 18, проходя через ручной переключатель 16 и реостатную педаль 17.
По завершении подзарядки буферного источника 15 устройство вновь автоматически переходит в автономный режим энергоснабжения, определяя при помощи датчика 29 наличие необходимой энергии в буферном источнике 15 и приводя в движение реверсируемый электродвигатель 35 в обратном, чем при переходе устройства из автономного режима энергоснабжения в топливный, направлении, что приводит к закрытию крана 5 топливного шланга 2, прекращению подачи топлива в дизель-генератор 1 и остановке работы последнего.
При появлении возможности движения транспортного средства в сетевом режиме энергоснабжения человек, управляющий транспортным средством, производит спуск металлических колес 13 колесной тележки 14 при помощи ручного переключателя 26, приводящего в движение синхронные реверсируемые электродвигатели 32 в обратном, чем при переходе устройства из сетевого режима энергоснабжения в автономный, направлении. Электродвигатели 32 приводят в движение шестерни 44, передающие движение держателям 46 металлических колес 13 через зубчатые направляющие 45 и через передающие ремни 49, шестерни 47, 50 и зубчатые направляющие 48. Спуск металлических колес 13 производится на широкий желобчатый металлический рельс легкой конструкции, предназначенный для въезда транспортного средства, оборудованного рельсово-безрельсовым транспортным устройством, на направляющий металлический рельс для рельсово-безрельсового транспортного устройства (отдельно заявляемое изобретение), располагающийся с интервалом 300-1000 метров на трассе следования транспортного средства. После этого, транспортное средство, продолжая движение еще в автономном режиме, перемещается с рельса для въезда на направляющий рельс через стрелочный механизм направляющего рельса рельсово-безрельсового транспортного устройства (отдельно заявляемое изобретение) и под контактную сеть. Далее, человек, управляющий транспортным средством, производит подъем пантографа 12 с помощью ручного переключателя 25, приводящего в движение реверсируемый электродвигатель 31 в обратном, чем при переходе устройства из сетевого режима энергоснабжения в автономный, направлении. Затем, датчик 28, определяющий положение пантографа, приводит в движение реверсируемый электродвигатель 34 в обратном, чем при переходе устройства из сетевого режима энергоснабжения в автономный, направлении, что приводит к закрытию крана 4 топливного шланга 2. Наконец, устройство полностью переходит в сетевой режим энергоснабжения.
Вне зависимости от режима энергоснабжения устройства движение транспортного средства обеспечивается пневматическими колесами, которые, в свою очередь, приводятся в движение электродвигателем 18 посредством вала этого электродвигателя и дифференциала 24.
Вне зависимости от режима энергоснабжения устройства питание реверсируемых электродвигателей 31, 32, 33, 34, 35, свечи зажигания 39 и возможного дополнительного электрооборудования, подключаемого к разъемам 30, осуществляется от аккумуляторной батареи 23, подзарядка которой осуществляется во время движения транспортного средства постоянным электрическим током, преобразуемым из вырабатываемого генератором 20 переменного тока, посредством диода 21. Постоянный электрический ток, которым осуществляется подзарядка аккумуляторной батареи 23, также проходит через резистор 22. Генератор 20 вырабатывает электроэнергию за счет трения во время вращения вала электродвигателя 18.
Металлические колеса 13 и корпус колесной тележки 14 являются неотъемлемой составляющей частью комбинированной энергоустановки. Полноценное функционирование комбинированной энергоустановки и всего рельсово-безрельсового транспортного устройства в целом, без одной или нескольких, в зависимости от длины транспортного средства, колесных тележек рельсово-безрельсового транспортного устройства не представляется возможным. Вместе с тем, колесная тележка рельсово-безрельсового транспортного устройства не имеет практического смысла в применении без комбинированной энергоустановки. Таким образом, комбинированная энергоустановка рельсово-безрельсового транспортного устройства и колесная тележка рельсово-безрельсового транспортного устройства образуют группу из двух изобретений, связанных настолько, что они образуют единый изобретательский замысел.
Рельсово-безрельсовое транспортное средство с комбинированной энергоустановкой, включающее в себя дизель-генератор, буферный источник электроэнергии, колесную тележку с возможностью подъема ее металлических колес посредством управляемого электродвигателя, предназначенную для движения при помощи направляющего металлического рельса по фиксированной траектории, отличающееся тем, что оно содержит пантограф, осуществляющий токосъем с подвесной контактной сети, тяговый электродвигатель, приводящий в движение пневматические колеса тележки, генератор, механически связанный с валом электродвигателя посредством шестерни, аккумуляторную батарею, накапливающую электроэнергию, вырабатываемую генератором, систему управления тяговым электродвигателем, представляющую собой реостатную педаль и переключатель направления вращения тягового электродвигателя, диоды, преобразующие переменный электрический ток, вырабатываемый дизель-генератором и генератором, в постоянный, автоматическую систему смены режима энергоснабжения, состоящую из датчиков, определяющих положение пантографа и степень подзарядки буферного источника, и управляющую подачей топлива в дизель-генератор, а также систему ручного управления подъемом и спуском пантографа и металлических колес колесной тележки, открытием и закрытием предохраняющего от самопроизвольного запуска дизель-генератора крана топливного шланга, представляющую собой систему из ручных переключателей и реверсируемых электродвигателей, питание которых осуществляется от аккумуляторной батареи, накапливающей энергию, вырабатываемую генератором при вращении вала тягового электродвигателя.
