УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ НИЖНЕГО ГАБАРИТА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Устройство контроля нижнего габарита подвижного состава (УКНГПС) предназначено для контроля схода подвижного состава с рельсов или свисания с него массивных частей за пределы нижнего габарита и относится к средствам обеспечения безопасности на рельсовом транспорте, в частности крегулирующим, предупреждающим и подобным предохранительным устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования вагонов, локомотивов или составов.
В известных авторам аналогах заявляемой полезной модели, применяемых, в частности, на железнодорожном транспорте, принцип действия УКНГПС состоит в том, что в рабочем состоянии устройство имеет замкнутую сигнальную цепь между концевыми муфтами, которая нарушается в аварийных ситуациях - при сходе подвижного состава с рельсов или свисания с него массивных частей за пределы нижнего габарита. При возникновении таких ситуаций производится немедленная остановка подвижного состава, вызывается аварийная бригада и принимаются соответствующие меры.
Известно УКНГПС [1], содержащее основание, на котором внутри и снаружи рельсовой колеи закреплены стойки, горизонтальные балки, установленные подряд поперек рельсового пути, с общей длиной соответствующей контролируемой ширине подвижного состава, балки имеют опоры, соединенные с соответствующими стойками, высота опор выбирается так, чтобы балки располагались на контролируемом уровне нижнего габарита подвижного состава. Такой УКНГПС устанавливается на деревянные шпалы. Соседние электропроводящие балки и опоры объединяются в последовательную электрическую цепь перемычками с болтовыми соединениями. В аварийных ситуациях опоры балок ломаются и электрическая цепь нарушается.
УКНГПС [1] обладает высокой вероятностью формирования сигналов ложной тревоги и ограниченной областью применения. Первый недостаток связан с тем, что электрическая цепь данного УКНГПС имеет много незащищеннных электрических соединений, которые подвержены вибрациям, воздействию атмосферных и других факторов, приводящих к нарушению электрического контакта, а излом опоры не всегда гарантированно разрывает последовательную электрическую цепь. Ограниченная область применения, обусловленная тем, что установка датчиков возможна только лишь на деревянных шпалах, тогда как в современных железнодорожных путях используют шпалы, выполненные из других материалов, например, из бетона, на которых сложно закрепить основание УКНГПС.
Наиболее близким к заявляемому, является УКНГПС [2], содержащее расположенное в межшпальном пространстве и прикрепленное к шпалам основание, на котором внутри и снаружи рельсовой колеи закреплены стойки, балки установлены подряд поперек рельсового пути, с общей длиной соответствующей контролируемой ширине подвижного состава, балки имеют опоры, соединенные с соответствующими стойками, высота опор выбирается так, чтобы в рабочем положении устройства балки располагались на контролируемом уровне нижнего габарита подвижного состава. В данном устройстве балки и опоры выполнены из проводящего материала. Соседние электропроводящие балки и опоры объединяются в последовательную электрическую цепь перемычками. Опоры имеют ослабленные участки (например, с отверстиями), которые ломаются в аварийных ситуациях, нарушая электрическую цепь.
Недостатком УКНГПС [2] также является высокая вероятность появления сигналов ложной тревоги из-за нарушения многочисленных контактных соединений, а также пропуска аварийных ситуаций из-за неполного излома опор. Предложения по использованию антикоррозионных материалов, покрытий и т.п. мер приводят к удорожанию устройства.
Отметим, что в устройствах [1, 2] в аварийных ситуациях принципиально происходит поломка УКНГПС, с последующими продолжительными восстановительными работами, что также является их недостатком.
Задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является создание малообслуживаемого, надежного, унифицированного устройства, обеспечивающего возможность установки на рельсовый путь независимо от типа шпал (деревянных или железобетонных), типа рельсов (P-50, P-65, P-75), с техническими и эксплуатационными характеристиками превосходящего существующие аналоги по надежности; времени восстановления в работоспособное состояние, вероятности ложных тревог, достоверности выявления нарушения нижнего габарита или схода подвижного состава и эксплуатационным затратам.
Для решения этой задачи в устройстве контроля нижнего габарита подвижного состава, содержащее балки с опорами и расположенными в межшпальном пространстве и прикрепленное к шпалам основание, на котором внутри и снаружи рельсовой колеи закреплены стойки, балки установлены последовательно поперек рельсового пути, с общей длиной, равной контролируемой ширине подвижного состава, опоры балок соединены с соответствующими стойками, высота опор выбирается так, чтобы в исходном положении балки располагались на контролируемом уровне нижнего габарита подвижного состава, дополнительно введены сигнальный провод и калиброванные фиксаторы, выполненные так, чтобы сохранять исходное положение балок до сверхнормативной нагрузки на них, опоры балок и соответствующие стойки соединены вращательно, сигнальный провод подключен к концевой муфте устройства и последовательно проходит через все соединения опор балок со стойками, так, чтобы разрываться при повороте любой опоры, в подрельсовом пространстве сигнальный провод проходит через защитные кожухи.
Существенными отличиями заявляемой полезной модели по сравнению с прототипом являются следующие.
Использование сигнального провода позволяет исключить множественные промежуточные контакты в электрической цепи УКНГПС и исключить влияние на них атмосферных и иных воздействий. Сигнальный провод является дешевым расходным материалом. Выбранный способ сигнализации позволяет сократить количество ложных тревог.
В прототипе используется сложная электрическая цепь, включающая открытые внешним воздействиям токопроводящие балки, опоры, перемычки между ними и элементы крепежа. В таких цепях высока вероятность нарушения контакта и, соответственно, ложной тревоги.
Вращательное соединение опор балок с соответствующими стойками с возможностью опускания балок позволяет в некоторых аварийных ситуациях вырабатывать сигнал тревоги, парируя выступающие элементы подвижного состава без разрушения УКНГПС и его элементов.
В прототипе любая аварийная ситуация принципиально приводит к поломке УКНГПС.
Использование калиброванных фиксаторов, выполненных так, чтобы сохранять исходное положение балок до сверхнормативной нагрузки на них позволяет УКНГПС реагировать только на реальные аварийные ситуации, а также дешевыми средствами восстанавливать УКНГПС после них.
В прототипе в аварийных ситуациях требуется обязательная замена элементов УКНГПС.
Сигнальный провод, подключен к концевым муфтам устройства и последовательно проходит через все соединения опор балок со стойками, так, чтобы разрываться при повороте любой опоры.
В прототипе элементы последовательной электрической цепи открыты и подвержены атмосферным и другим воздействиям.
Сигнальный провод в подрельсовом пространстве проходит через защитный кожух, что позволяет исключить возможность его повреждения балластом или льдом, перетирания от вибрации рельсов и т.п.
В прототипе все элементы УКНГПС открыты.
Заявляемую полезную модель иллюстрируют следующие графические материалы:
Фиг. 1 Общий вид УКНГПС, где:
1. Шпалы.
2. Основание.
3. Механизмы крепления УКНГПС к шпале.
4. Стойки.
5. Балки.
6. Опоры.
7. Ось вращения опоры с балкой.
8. Фиксатор.
9. Отверстие для сигнального провода.
10. Сигнальный провод.
11. Концевые муфты.
12. Защитный кожух сигнального провода.
Рассмотрим возможность реализации устройства.
Основание 2, Фиг. 1 располагается между шпалами и прикреплено к одной из них механизмами крепления 3. Основание 2 может быть выполнено из любых материалов, например стального уголка, к которому приварены стойки 3. Балки 5 с опорами 6, могут быть выполнены, как единый элемент из гнуто-сварной металлической полосы. В исходном положении опоры 6 расположены вертикально, а балки 5 - горизонтальны и располагаются на контролируемом уровне нижнего габарита подвижного состава. Расстояния между балками 5 и между балками и рельсом делаются минимальными, так, чтобы не пропустить выступающие элементы подвижного состава. В этом положении в стойках 4 и опорах 6 имеются три сквозных отверстия, Фиг. 2. В одно отверстие вставлена и закреплена ось вращения 7 опоры 6 с балкой 5. Второе отверстие используется для размещения фиксатора 8 исходного положения балки. В рассматриваемом варианте реализации для этого используется калиброванная чека, например, шплинт, параметры которого выбираются такими, чтобы он срезался при сверхнормативной нагрузке на балку 5, но не реагировал на случайные воздействия. Через третье отверстие протягивают сигнальный провод 10, концы которого соединены с концевой муфтой 11. В качестве сигнального может использоваться изолированный электрический или волоконно-оптический провод. Под рельсами сигнальный провод проходит через защитный кожух 12, выполненный в виде металлической, пластиковой и т.п. трубки.
Устройство работает следующим образом. При сходе подвижного состава с рельсов или свисания с него массивных частей за пределы нижнего габарита балки 5 получают сверхнормативную нагрузку, опоры 6 поворачиваются, срезая фиксатор (чеку) 8 и сигнальный провод 10. Аварийный сигнал поступает в соответствующие устройства. При несложных авариях для восстановления УКНГПС достаточно вернуть балку в исходное состояние, заменить сломанные чеки 8, протянуть новый сигнальный провод 10 и соединить его с муфтами 11.
Таким образом, заявляемое УКНГПС просто в изготовлении, быстро приводится в рабочее состояние, требует малых эксплуатационных затрат, устойчиво к неблагоприятным условиям эксплуатации и обеспечивает надежное срабатывание в аварийных ситуациях с низким уровнем ложных тревог.
Источники информации:
1. Патент RU 2279369.
2. Патент RU 2385245.