УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к средствам маневрирования подвижным составом и предназначено для перемещения железнодорожных вагонов на короткие расстояния и для позиционирования их, например, при осуществлении мойки железнодорожных вагонов или проведения ремонта подвижного состава.
Известные методы маневрирования подвижного состава можно разделить на два класса. Первый - перемещение вагонов методом толкания их с помощью тележек или других средств, движущихся по основным рельсам. Второй - с помощью тянущих тележек, перемещаемых по дополнительным путям и снабженных механизмом жесткого контактирования с колесными парами вагонов или других экипажных единиц.
Известно устройство для перемещения железнодорожных вагонов, включающее тяговый барабан с приводом, тяговый канат и обводной блок, причем привод барабана оснащен тормозом, а тяговый канат выполнен в виде бесконечной ветви и снабжен устройством предварительного натяжения каната и захватом, расположенным на нижней ветви тягового каната (Патент РФ №29023, опубл. 27.04 2003 г).
Недостатком известного устройства является низкая надежность натяжного каната, т.к. нет непосредственного контакта с колесной парой вагона и возможность передвижения вагона только в одну сторону.
Известно устройство для передвижения железнодорожных вагонов на короткие расстояния, содержащее расположенное вдоль колеи приводной тяговый орган с закрепленной к нему кареткой, на корпусе которой установлены опорные ролики, расположенные с возможностью опирания на направляющие, проложенные внутри колеи, и толкающий ролик для взаимодействия с элементами колесной пары. Корпус каретки выполнен в виде двуплечего балансира с центральным выступом, несущего по концам и на выступе соответственно опорные ролики и толкающий ролик. Ось балансира расположена от поверхности направляющих на расстоянии большем радиуса опорных роликов и меньшем расстояния от поверхности направляющих до осей опорных роликов.
Профили корпуса каретки в продольной вертикальной плоскости между опорными и толкающим роликами описаны кривыми с радиусом окружности, равным радиусу оси колесной пары (Патент РФ №2046046).
К недостаткам известного устройства относится невозможность перемещения единиц подвижного состава возвратно - поступательно с любой точки пути, а также отсутствие средств контроля и управления перемещением тележки.
Известна маневровая установка с тянущими тележками для колесных пар, предназначенная для маневрирования и позиционирования самодвижущих единиц подвижного состава типа «Сокол» на прямых и ровных участках пути через установку внешней мойки. Установка 2000/015 WESUMAT разработана германской фирмой «Vollerf GmBh» для российских железных дорог и нашла широкое применение в России. (Проект: Октябрьская ж.д. г.Санкт-Петербург, «Металлострой II» - Сокол, Функциональное описание. 12.07. 2000 г.)
Маневровая установка состоит из комбинированной приводной станции, узлов натяжения тягового каната, установки привода управляющего каната и сигнализации, конечных канатных роликов, направляющих канатных роликов, тянущей тележки для колесных пар, тягового и управляющего канатов, а также систему управления, включающую электронное и электрическое оборудование (двигатели, муфты, редукторы, концевые выключатели).
Маневровый ход во время процесса мойки происходит автоматически. Концевые маневровые выключатели с обеих сторон маневрового пути ограничивают ход тянущей тележки вперед и назад. После того, как тянущая тележка дошла до одного из этих выключателей, она может двигаться только в обратную сторону. Тянущая тележка колесной пары свободно передвигается между рельсами нормальной колеи по отдельно проложенным вспомогательным рельсам. Тележка прикреплена с обеих сторон к бесконечному (замкнутому) реверсивному тяговому канату. При помощи четырех подпружиненных пар тяговых роликов тянущая тележка двигает или тормозит вагоны за реборды колесных пар, при этом тормоза всех передвигаемых вагонов должны быть и оставаться во время маневровых работ отпущенными. Для того, чтобы в любом положении на маневровом пути приводить тяговые ролики в рабочее или нерабочее положение, на тянущей тележке установлена управляющая кулиса. При помощи аксиальной канатной системы, приводимой в действие приводом управляющего каната, тяговые ролики выдавливаются наружу в рабочее положение управляющей кулисой. Ход кулисы, соосный ходу рельс, составляет примерно 240 мм, ход тяговых роликов составляет около 65 мм. При втягивании тяговых роликов буферные пружины, установленные на тянущей тележке, ускоряют размотку управляющего каната с его привода.
Тянущая тележка для колесных пар состоит из:
базовой рамы, в которой установлены восемь поддерживающих колес, внутри рамы подвижно размещена регулируемая кулиса, связанная с пружиной; на регулируемой кулисе установлен арретир с ходовьм роликом, зажимным шпинделем и буферной
пружиной; на базовой раме установлено четыре отводных рычага, связанных подпружиненным рычажным механизмом с толкательными балками.
Регулируемая кулиса управляется при помощи управляющего каната, проводимого через шкивы, установленные на кулисе и на базовой раме.
На упорных балках находится по одной паре толкательных роликов (сдвоенные толкательные ролики), установленных на конических роликоподшипниках. С другой стороны находятся по одному ходовому ролику, приводимому в действие при передвижении кулисы.
При подходе к реборде колеса тяговые ролики поднимаются в рабочее положение и фиксируются опорным рычагом. Вагон толкается или тормозится в пределах маневрового пути.
Если вагон находится в требуемом положении, то тяговые ролики снова убираются. При этом опорные рычаги деблокируются и ролики снова падают в горизонтальное положение. Перед уборкой ходовой тормоз слегка растормаживается, чтобы достичь более легкой уборки тяговых роликов, при помощи возможно налегающей реборды вагонного колеса. Перемещение тянущей тележки осуществляется одной лебедкой с реверсивным приводом, тормозом и тремя барабанами: одним общим (канатоведущим) и двумя другими для перемещения тележки вперед - назад. Этот привод аналогичен описанному в изобретении по авт. свид. №1439003.
Основные недостатки известного технического решения, выявленные при эксплуатации установки, заключаются в конструкции механизма, управляющего тяговыми роликами. Конструкция кулисы с массивным противовесом, управляемой дополнительным аксиальным канатом с помощью дополнительных шкивов, и узлов контроля натяжения троса посредством торсионной пружины, арретира с дополнительным ходовым роликом и зажимным устройством и т.п. является относительно сложным и не обеспечивает требуемой надежности при эксплуатации из-за трудности обеспечения натяжения канатов разного диаметра. Реверсивный привод лебедки с тремя барабанами усложняет надежность движения тележки в момент переключения направления ее движения и усложняет контроль за натяжением каната.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство для перемещения и позиционирования железнодорожных вагонов, защищенное патентом РФ №58080 и опубликованное 10.11.2006 г.
Устройство для перемещения железнодорожных вагонов содержит тянущую тележку с колесными парами, которая свободно передвигается между рельсами нормальной колеи по отдельно проложенным вспомогательным рельсам, подсоединенную с двух
сторон к тяговому канатному приводу, внутри рамы тянущей тележки размещен механизм, управляющий толкателями, жестко соединенных с отводными рычагами и сдвоенными парами тяговых роликов, установленными с обеих сторон рамы тележки с возможностью сцепления с ребордой колесной пары железнодорожного вагона, систему контроля за положением и движением тянущей тележки, причем механизм, управляющий тяговыми роликами выполнен в виде копира, состоящего из четырех профильных поверхностей, соединенных с возможностью перемещения по дополнительным направляющим посредством дополнительного роликового узла, содержащего несколько подпружиненных пар роликов, в том числе и снабженные зацепами, контактирующими при движении копира с упорами, на которых размещены концевые выключатели, являющиеся датчиками системы контроля и управления движением тянущей тележки.
В результате эксплуатации этого устройства выяснилось, что узел управления толкателями, выполненный в виде копира конструктивно сложен и массивен, что снижает надежность работы устройства.
Кроме того, имеется еще ряд недостатков влияющих на эффективность эксплуатации устройства, в частности, отсутствует связь узла контроля натяжения канатов с системой контроля и управления движением тянущей тележки.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности устройства перемещения железнодорожных вагонов путем упрощения конструкции узла, управляющего работой тяговых роликов, изменения системы контроля за перемещением тянущей тележки и положением железнодорожного вагона.
Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство для перемещения и позиционирования железнодорожных вагонов, содержащее тянущую тележку с колесными парами, которая свободно передвигается между рельсами нормальной колеи по отдельно проложенным вспомогательным рельсам, вперед и назад посредством раздельных канатов, размещенных на тяговой лебедке и лебедке возврата, снабженных автономными электромеханическим приводом, внутри рамы тянущей тележки размещен механизм, управляющий парами тяговых (толкающих) роликов, установленных с обеих сторон рамы тележки с возможностью обеспечения сцепления с ребордой колесных пар железнодорожного вагона, систему контроля за положением вагона и движением тянущей тележки внесены изменения и дополнения, а именно:
- в него дополнительно введены датчики натяжения канатов, соединенные с системой управления и контроля за перемещением тянущей тележки;
- датчик положения колесной пары вагона, для контроля исходного положения колесной пары железнодорожного вагона;
- механизм, управляющий толкающими роликами выполнен в виде балансиров, расположенных на передней и задней поверхности тележки, причем каждый из них попарно соединен друг с другом посредством вала, снабженного рычагами, которые переводят толкающие ролики из транспортного состояния в рабочее и обратно;
Кроме того, в систему контроля за положением тянущей тележки, введены: тормозной, стоповый и аварийный датчики, устанавливаемые зоне максимально-допустимого перемещения тянущей тележки.
Введение датчиков контроля за натяжением тросов канатного привода позволяет при превышении натяжения по команде датчика ослабить натяжение путем включения реверса привода соответствующей лебедки на определенное время (на 1-2 витка) или остановки привода.
Введение датчика, фиксирующего положение колесной пары железнодорожного вагона, позволяет остановить его в зоне, в которой тянущая тележка должна начать перемещение железнодорожного вагона в процессе мойки или при ремонте.
Наличие тормозного, стопового датчиков положения тянущей тележки ограничивает допустимую зону перемещения тянущей тележки.
Аварийный датчик сигнализирует состояние, когда тянущая тележка вышла за пределы допустимой зоны перемещения ее, поэтому надо определить причину нарушения перемещения тянущей тележки.
Предлагаемая конструкция узла управляющего толкающими роликами значительно проще, чем у известного устройства, т.к. не содержит сложных конструктивных элементов, что повышает надежность эксплуатации его.
Конструкция устройства для перемещения железнодорожных вагонов представлена на фигурах 1-6.
На фигуре 1 представлена схема размещения оборудования, входящего в состав устройства.
На нем показаны: основной железнодорожный путь 1 (для движения состава; вспомогательный путь 2 (для движения тянущей тележки); лебедка тяговая 3 (для движения состава вперед); лебедка возврата 4 (для движения тележки назад); тянущая тележка 5, блоки натяжения канатов (тросов) 6, предназначенных для изменения направления прокладки троса на пути от лебедки к тележке, датчик 7 колесной пары вагона, датчики системы контроля положения тянущей тележки 8, 9, 13 соответственно тормозной, стоповой и аварийный, подставки 10 под канаты, расположенные в колее и на лебедках,
предназначенные для предотвращения касания ими опорной поверхности; канаты 11, 12 разного диаметра, соединенные с противоположными концами тянущей тележки.
На фиг.2 приведена конструкция тянущей тележки 5.
Тележка состоит: из рамы 14, колесных пар 15, балансиров 16, попарно соединенных валами 17, снабженными отводными рычагами 18, закрепленные на балансирах тяговые ролики 19, узлы 20 для крепления канатов 11 и 12.
На этой фигуре показано рабочее положение балансиров 16, т.е. в момент контакта тяговых роликов 19 с колесной парой железнодорожного вагона.
В транспортном положении тележки балансиры 16 с тяговыми роликами 19 расположены в пазах 21 тянущей тележки 5.
На рис.3 приведена конструкция механизма контроля натяжения тросов 11 и 12 канатного привода. Она включает: опору 22 под два подвижных шкива 23 и неподвижный шкив 24, кронштейн 25 на котором установлен измерительный прибор и датчик натяжения каната 26, планки балансировочные 27 верхняя и 28 нижняя, стержень 29, контактирующий с датчиком натяжения и шкивами.
На рис.4 приведена конструкция установки датчика колесный пары 7. Индуктивный датчик устанавливается на кронштейне 30 на высоте соответствующей срабатыванию его при прохождении колесной пары вагона.
На фиг.5 показана установка тормозных 8, стоповых 9 датчиков, контролирующих перемещение тянущей тележки 5. Датчики крепятся на соответствующих кронштейнах 31, 32, а скоба 33 крепится к раме тянущей тележки 5.
На фиг.6 показана конструкция установки аварийного датчика 13. На ней показан кронштейн 34 планка 35, на который крепится датчик 7 и крепежная шпилька 36.
Система управления устройством перемещения и позиционирования железнодорожных вагонов смонтирована на отдельном щите и включает электрические, электронные элементы и приборы измерения и контроля, а также мнемосхему работы устройства. Схема их не приводится, т.к. может изменяться в зависимости от реальных условий и требований заказчика.
Конструкция лебедок тяговой и возврата практически аналогичны (отличаются только маркой оборудования) и выполнены традиционно. Они содержат электромеханический привод, в состав которого входит асинхронный двигатель с нормально замкнутым дисковым тормозом и цилиндрический редуктор. Упругая муфта через зубчатую передачу обеспечивает передачу крутящего момента от привода к барабану, на котором намотан трос (канат) соответствующего диаметра.
Тележка 5 непосредственно взаимодействует с составом. Она перемещается по вспомогательным рельсам 2, проложенным между основными рельсами 1. Высота тележки позволяет ей свободно проезжать под составом. На прямом ходу тележка приводится в движение тросом, наматываемом на барабан тяговой лебедки 3, а на обратном ходу тросом лебедки возврата 4.
Устройство для перемещения железнодорожных вагонов работает следующим образом (на примере мойки состава). Работа по перемещению состава во время мойки разбита на 6 (шесть) проходов, которые выполняются последовательно друг за другом. Каждый проход, представляет процесс перемещения тележки, управляемый и контролируемый программой. Номер текущего прохода показывается оператору в экране автоматического режима. Вся работа основного оборудования показывается на мнемосхеме.
При перемещении тележка может находиться в одном из двух состояний: рабочем или транспортном. Рабочее состояние - тележка передвигает состав. Транспортное состояние - тележка без соприкосновения с составом передвигается за очередной порцией вагонов под составом.
Посредством локомотива состав подается в зону мойки. При достижении колесной пары последнего вагона срабатывает датчик 7 положения колесный пары, установленный на кронштейне 30 (фиг.4) на высоте колесной пары. При срабатывании он выдаст сигнал в систему управления на останов состава, который останавливается в определенном месте зоны мойки.
После подтверждения машинистом о готовности состава к мойке, оператор нажимает соответствующую клавишу и начинается выполнение первого прохода и т.д.
Перед началом каждого прохода производится проверка на возможные аварийные ситуации. Выполнение любого прохода может быть приостановлено по инициативе оператора, либо сигналом от вагономоечного комплекса (ВМК). Возможен переход с автоматического режима работы на ручной режим работы.
Тянущая тележка 5 находится в конце зоны мойки. После установки вагона и проверки готовности оператор подает команду «ВПЕРЕД». По этой команде подается питание (тормоза отключаются, муфта замыкается, двигатель лебедки 4 возврата включается на движение вперед). Балансиры 16 с тяговыми роликами 19 находятся в пазах 21 тележки. Это транспортный режим перемещения тележки.
При достижении тележкой тормозного датчика 8 скоба 33 замыкает его и на привод лебедки выдается соответствующая команда системой управления, а при достижении тележкой стопового датчика 9 выдается сигнал остановки привода лебедки.
В начале прямого хода тяговая тележка 5 должна находится позади колесной пары вагона, который необходимо промыть. После остановки тянущей тележки, рабочий посредством отводных рычагов 18 переводит балансиры с тяговыми роликами 19 в соприкосновение с колесной парой и обеспечивает нормальное контактирование их.
Затем оператор начинает мойку вагонов. Вагоны с определенной скоростью перемещаются через соответствующие зоны: мойки, обмыва, сушки, дегазации, посредством того, что тянущая тележка 5 тяговой лебедкой 3, привод которой включается, наматывает канат 11 через шкивы 23 на барабан. При этом, натяжение каната контролируетя узлом натяжения 6, включающим неподвижный шкив 24, контактирующий со стержнем 29, воздействующим на датчик натяжения каната 26, который размещен на кронштейне 25. При срабатывании датчика 26 в систему управления перемещением тянущей тележки выдается сигнал на отключение соответствующего привода лебедки, которая в этот момент задействована. При достижении тянущей тележки места расположения тормозного датчика 8, расположенного на кронштейне 32, скоба 33 замыкает датчик 8 и он выдает в систему управления команду на торможение, а при достижении скобой 33 датчика 9 выдается команда на отключение привода тяговой тележки.
Если тянущая тележка не остановилась, а продолжает перемещать вагоны дальше, то при срабатывании аварийного датчика 13, система управления перемещением тянущей тележки останавливает привод соответствующей лебедки.
Если все нормально, то при достижении стопового датчика тележка останавливается, а рабочий переводит балансиры в транспортное состояние с помощью рычагов 18.
Далее процесс повторяется. Тележка возврата перемещается к следующему вагону в транспортном положении. Отмытые вагоны локомотивом перемещается по основному пути, последовательно прицепляя следующие отмытые вагоны. Когда все вагоны готовы состав направляется в депо.
Предлагаемая полезная модель обладает рядом преимуществ по сравнению с известными техническими решениями:
- надежностью в эксплуатации, т.к. механизм управляющий толкающими роликами выполнен конструктивно надежнее ранее применяемых;
- система контроля за положением тянущей тележки и рабочими органами устройства позволяет исключить аварийные ситуации;
- введение датчика колесной пары позволило устанавливать вагоны перед мойкой в определенное место зоны отмывки.
Введение тормозного, стопового и аварийного датчиков положения тянущей тележки позволяет исключить аварийные ситуации.
В настоящее время выполнен проект новой установки и осуществляется изготовление новых узлов.
Внедрение устройства будет осуществлено в течение 2008 г.