РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ НА РЕЛЬСОВЫХ СИСТЕМАХ С ВЕРХНИМ СТРОЕНИЕМ ПУТИ ИЗ ЩЕБНЯ
RAIL VEHICLE TO BE OPERATED ON RAILWAY SYSTEMS WITH TOP BREAKSTONE TRACKS

Изобретение касается рельсового транспортного средства для эксплуатации на рельсовых системах с верхним строением пути из щебня. При эксплуатации такого транспортного средства возникает проблема, которая называется специалистами как щебеночное завихрение, щебеночный вылет, щебеночный выброс или щебеночный удар.
Эта проблема более подробно поясняется ниже.
Обычный вариант шпальной постели представляет собой верхнее строение пути из щебня. При классическом верхнем пути из щебня за счет разнообразных воздействий, например падения крупных кусков льда, вибрации или воздушных потоков, отдельные щебеночные камни могут выбрасываться и подвергаться сильному завихрению (закручиванию) вверх из балластной постели. Затем щебеночные камни встречаются с находящейся под полом областью транспортного средства и, как правило, с высокой скоростью отбрасываются вперед в направлении движения. После этого щебеночные камни могут вновь ударяться о балластную постель. При этом, как правило, выбрасывается вверх несколько других камней. Таким образом, имеется собственно вертикально поддерживаемая массивная «щебеночная лавина», которая приводит к сильному повреждению расположенных в находящейся под полом области рельсового транспортного средства системных компонентов.
Проблема щебеночного вылета прежде всего актуальна в случае высокоскоростных поездов в Германии (ICE), Франции (TGV), Италии (ETR500) и Испании, которые курсируют со скоростью свыше 200 км/ч.
В основе изобретения лежит задача выполнения рельсового транспортного средства максимально простым образом так, чтобы устранить повреждающее воздействие сильного завихрения (т.е. поднимание в воздух) щебеночных камней или других посторонних тел, причем, сверх того, вероятность возникновения "щебеночной лавины" должна значительно уменьшаться.
Эта задача в соответствии с изобретением решается за счет того, что транспортное средство в своей нижней области имеет защитные экраны, которые образованы посредством отражающих элементов, для проходящих вертикально по отношению к направлению движения поверхностей на транспортном средстве и на его компонентах, причем эти отражающие элементы выполнены и расположены таким образом, что ударяющиеся щебеночные камни отклоняются против направления движения.
Предмет изобретения предпочтительно приводит к реализации следующих результатов.
Плоские скосы или защитные экраны перед вертикальными поверхностями в находящейся под полом области приводят к тому, что транспортное средство при ударах камней передает значительно меньший импульс ударяющим щебеночным камням. Щебеночные камни легко отклоняются вниз или соответственно назад относительно транспортного средства. Вследствие этого камни затем ударяются в щебеночный балластный слой с существенно меньшим импульсом так, что количество поднимаемых вверх камней уменьшается. Кроме того, поскольку скорость щебеночных камней после соударения со скошенной поверхностью меньше, чем скорость транспортного средства, то камни больше не перемещаются вместе с транспортным средством в направлении движения, а перемещаются под поездом назад. Оба этих действия приводят к тому, что самоподдерживание щебеночных вылетов (щебеночной лавины) устраняется. Скосы в виде наклонных участков со стойкими против ударов поверхностями могут располагаться перед возможными вертикальными или недостаточно скошенными поверхностями транспортного средства и компонентами транспортного средства. Они также могут конструктивно встраиваться в значимые (существенные) поверхности и компоненты транспортного средства. При этом соответствующий защитный экран должен предусматриваться в направлении движения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Далее изобретение описывается более подробно посредством примеров осуществления, которые соответственно принципиально представлены на чертежах, где:
фиг.1 - соответствующее уровню техники рельсовое транспортное средство в области своей поворотной тележки, на виде сбоку;
фиг.2 - первый вариант осуществления рельсового транспортного средства согласно изобретению, в аналогичном фиг.1 представлении;
фиг.3 - второй вариант осуществления рельсового транспортного средства согласно изобретению, также на виде сбоку;
фиг.4 - вид сверху на фиг.3;
фиг.5 - третий вариант осуществления рельсового транспортного средства согласно изобретению, на виде сбоку;
фиг.6 - четвертый вариант осуществления рельсового транспортного средства согласно изобретению, на виде сбоку.
Фиг.1 показывает область поворотной тележки рельсового транспортного средства в традиционном исполнении. Линия 1 обозначает верхний край щебеночного балластного слоя, линия 2 обозначает верхнюю кромку головок рельсов. Линия 3 представляет нижний край транспортного средства или соответственно его расположенное под полом корыто. Поворотная тележка находится в предназначенном для поворотной тележки свободном пространстве 4 кузова вагона. Принадлежащие поворотным тележкам компоненты, например держатель 5 двигателя, оси 6 колесных пар и тяговый двигатель 7, находятся в области между рельсами.
Рельсовое транспортное средство должно перемещаться с высокой скоростью влево, если смотреть в плоскости фиг.1. Сильно завихренные щебеночные камни, как правило, имеют незначительную горизонтальную скорость. С точки зрения транспортного средства они ударяются вверх с высокой относительной скоростью в продольном направлении или под небольшим углом. Стрелкой 8 обозначена типичная траектория полета щебеночного камня при движении влево. Ударяющиеся камни, в частности, на ориентированных вертикально или под углом относительно направления движения поверхностях в области поворотных тележек, отражаются вперед в направлении движения, на чертеже, например, влево, сбоку у держателя 5 двигателя, сбоку у осей 6 колесных пар или сбоку у тягового двигателя 7. Отражение щебеночного камня после удара соответственно приводит к высокой скорости камня в направлении движения вперед относительно балластной постели. По закону удара камни после горизонтального удара имеют даже более высокую скорость, чем транспортное средство. Напротив, столкновение с горизонтально ориентированными по отношению к направлению движения поверхностями не придает щебеночным камням никакого импульса. Чем более сильно наклонены поверхности к горизонтали в направлении движения, тем меньше подвод энергии.
На фиг.2 изображены разные варианты выполнения таких защитных экранов, которые в дальнейшем называются отражающими элементами. При принятом направлении движения влево пластинчатый, плоский отражающий элемент 9 находится перед поворотной тележкой. Он закрывает опорную ось 6 относительно показанной стрелкой 8 ударной траектории щебеночного камня, а также следующий элемент в поворотной тележке с вертикальным краем. Щебеночный камень или инородное тело, которое ударяется об отражающий элемент 9, отклоняется вниз и назад вокруг области поворотной тележки и может отбиваться немного вперед.
Другой показанный на фиг.2 пластинчатый или чашеобразный отражающий элемент 10 находится перед тяговым двигателем 7 и осью 6 колесной пары. Кроме плоского выполнения, как в случае отражающего элемента 9, учитывается также представленная в этом случае изогнутая форма. При этом изгиб является выпуклым так, что нижняя открытая область отражающего элемента 10 проходит более полого, а верхняя область проходит немного более отвесно. Отражающий элемент 11 установлен перед держателем 5 двигателя. Зеркально отраженные относительно отражающих элементов 9, 10 и 11 конструктивные элементы 12, 13 и 14 представляют собой отражающие элементы для движения транспортного средства в другом направлении, т.е. направо.
Отражатели могут быть также ориентированы горизонтально, как это имеет место в случае представленных на фиг.3 и 4 отражающих элементов 15 на переднем конце свободного пространства поворотной тележки. Также такой горизонтально ориентированный отражающий элемент 15 имеет экранирующее и отклоняющее вниз действие относительно множества ударяющих наклонно снизу щебеночных камней. Расположенный перед поворотной тележкой отражающий элемент 15 прикреплен к кузову вагона и вдается внутрь между колесами примыкающей колесной пары. Чтобы обеспечить свободу хода соответственно боковым движениям колес, отражающий элемент 15 снабжен по краям углублениями 20. Показанный, кроме того, на фиг.3 и 4 элемент 16 наглядно поясняет возможное выполнение отражателя для тягового двигателя 7. Элемент 16 проходит дополнительно вверх над осью 6 колесной пары. Вследствие этого предотвращается то, что щебеночные камни падают сверху в зазор между осью 6 колесной пары и тяговым двигателем 7 и могут там заклиниваться. Отражающие элементы 18 и 19 предусмотрены для противоположного направления движения и соответствуют элементам 16 и соответственно 15. Другой отражающий элемент 17 выполнен в виде большого горизонтального фартука под поворотной тележкой. Посредством этого элемента 17 может предотвращаться то, что щебеночные камни в области середины поворотной тележки отлетают от любого неровного контура с негоризонтальными отдельными поверхностями.
На фиг.6 представлена возможность экранирования посредством отражающих элементов 25, 26 и 27 низко расположенной траверсы или поперечного держателя 24. Элементы 25 и 26 искривлены либо скошенно, либо выпукло и соответственно расположены перед обоими поперечными держателями 24. Пластинчатый элемент 27 находится между поперечными держателями 24. Поперечные держатели 24 служат, например, для подвески электродинамического тормоза-замедлителя.
При очень больших скосах отражающего элемента 22 на конце свободного пространства 4 поворотной тележки может иметь место нарушение ограничивающей линии относительно дорожного просвета транспортного средства. Такое нарушение предотвращается вследствие того, что отражающий элемент 22 устанавливается на оси 21 с возможностью поворота, смотри фиг.5. Образованный посредством оси 21 шарнир может быть реализован в виде поворотного шарнира, либо посредством упруго изгибаемой зоны отражающего элемента 22, либо посредством упругих полос. Дополнительно к поворотной тележке прикреплен упор 23. Если кузов вагона транспортного средства опускается ниже определенной глубины, то упор 23 предотвращает дальнейшее опускание отражающего элемента 22 ниже этой глубины. Вместо упора 23 может также предусматриваться приводной механизм для углового регулирования отражающего элемента 22, причем приводной механизм управляется от регулирующего устройства, которое обрабатывает сигнал высоты транспортного средства.
Все описанные здесь отражающие элементы могут выполняться соответственно за одно целое или также собираться из нескольких частей.
Также возможно использовать описанные здесь скошенные или выпукло-изогнутые отражающие элементы для рельсовых транспортных средств с одноосными ходовыми тележками или с отдельными колесами. Употребленное словосочетание "поворотная тележка" действительно также для одноосной ходовой тележки или соответственно конструкций с отдельными колесами.