ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ПЛАТФОРМА ИЛИ ВАГОН С АВТОНОМНЫМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕМ

Заявляемая полезная модель относится к железнодорожному транспорту и, в частности, к подвижному железнодорожному составу и к системам его электроснабжения. Полезная модель относится к электрооборудованию грузовых транспортных средств, требующих в процессе перевозки груза наличие автономного источника питания.
Скоропортящиеся грузы (далее СПГ), большинство которых составляют продукты питания, являются социально значимыми. Перевозка их железнодорожным транспортом играет важную роль при снабжении населения страны продовольствием.
Для выполнения этой задачи железные дороги используют специализированный подвижной состав, к которому относятся групповой рефрижераторный подвижной состав (ГРПС), включающий рефрижераторные секции разной составности, состоящие из грузовых вагонов и служебного вагона с дизель-электростанцией и бытовым помещением для обслуживающей бригады механиков, и одиночные изотермические вагоны (ОИВ) - главным образом автономные рефрижераторные вагоны (АРВ и АРВ-Э), вагоны-термосы (ВТ), грузовые вагоны рефрижераторных секций, переоборудованные для перевозки СПГ в режиме «термос» (ИВ-термос), и некоторые другие одиночные изотермические вагоны.
На железнодорожном транспорте к скоропортящимся грузам относят 21 наименование продовольственных грузов, которые по способу транспортировки делятся на пригодные к перевозке в термосах (термосопригодные) и перевозимые в рефрижераторах (рефгрузы). Номенклатура скоропортящихся грузов, перевозимых железнодорожным транспортом в 2013 году: рыба, мясо, изделия колбасные, фрукты, овощи, молочные продукты, пиво, соки, напитки безалкогольные, консервы, продукция маргариновая и прочие. Рынок перевозок можно разделить на две основные группы грузов:
- мясо, рыба, фрукты, изделия колбасные (25,2%), предназначенные в основном для перевозок в групповом рефрижераторном подвижном составе (ГРПС) и в вагонах-термосах на коротких расстояниях.
- термосопригодные грузы, предназначенные для перевозок в ИВ-термосах и рефрижераторных контейнерах- фрукты, овощи, продукция маргариновая, пиво, соки, вино, напитки, консервы и прочие (74,8%).
Сегодня перевозки скоропортящихся грузов в России осуществляются железнодорожным транспортом с использованием следующих технологий формирования поездов:
- рефрижераторные контейнеры перевозятся только на сцепах по 12 специализированных электрифицированных фиттинговых платформ с вагоном-дизель-электростанцией;
- технология формирования сцепов из 4-5-ти специализированных рефрижераторных секций с вагоном-дизель-электростанцией обслуживаемая рефрижераторной бригадой (технологии ГРПС);
- рефрижераторные контейнеры перевозятся в сцепах до 6 вагонов на электрифицированных фитинговых платформах оборудованных дизель-генераторной установкой в качестве источника питания в составе сцепов ГРПС обслуживаемых рефрижераторной бригадой;
- технология перевозки скоропортящегося груза в ИВ-термосах, в контейнерах-термосах с обеспечением температурного режима на короткие расстояния в пределах сроков доставки установленных правилами перевозки для данных грузов.
Перевозки скоропортящихся грузов в рефрижераторных контейнерах являются альтернативой перевозкам в рефрижераторных вагонах, а также конкурентоспособной технологией в этом сегменте рынка.
Возможность организации одиночных отправок вагона в адрес грузополучателя фитинговых платформ модернизированных системой автономного энергоснабжения позволит значительно сократить простой в ожидании погрузки-выгрузки, расширить географию перевозок, обеспечить требуемый температурный режим для данного рода груза во время перевозки, а также значительно снизить затраты на энергоресурсы и обслуживание бригад за счет использования в качестве источника генерации вращение оси колесной пары.
Известна (ПМ РФ №45693) платформа, оборудованная системой электроснабжения для обслуживания грузов с высокими энергопотреблением - преимущественно, рефрижераторных контейнеров. В предложенном устройстве электроэнергия подводится к платформе от внешнего источника по силовому транзитному кабелю, проложенному в каждом вагоне или платформе вдоль всего состава. Для образования единой транзитной магистрали силовой кабель соединен силовыми разъемами в местах соединения платформ или вагонов.
В конструкции каждой платформы или вагона предусмотрены распределительные короба снабженные силовыми розетками для подключения разъемов питания рефрижераторных контейнеров.
Недостатком данного устройства является требования обязательного наличия внешнего источника электрической энергии.
Известна (ПМ РФ №45693) железнодорожная грузовая платформа, оборудованная системой электроснабжения для обслуживания энергетических потребностей грузов.
Известны устройства для электроснабжения вагонов с клиноременными приводами вагонных генераторов, работающие от средней части колесной пары (Терешкин Л.В. кн. "Приводы генераторов пассажирских вагонов", изд. "Транспорт", М., 1968, с. 6-8, рис. 4; Морозов И.А. и др. кн. "Цельнометаллические, пассажирские вагоны", изд. "Машиностроение", М., 1965, с. 169-170, фиг. 87, "Текстропный привод от средней части оси").
Известна система энергоснабжения вагона по патенту на ИЗ №2264928. Система включает установку 2-х генераторов, вращающихся в противоположные стороны с помощью ременного привода, и электронную систему управления для преобразования энергии генераторов.
Устройство имеет следующие недостатки:
- мощность, передаваемая ременной передачей от оси колесной пары к генератору, ограничена передаточным числом ведущего и ведомого шкивов, которая зависит от размера колеса и от высоты подвагонного пространства с учетом нормативна на высоту строения пути в подвагонном пространстве.
- для замены приводного ремня, необходимо выкатить из-под вагона или платформы тележку и освободить колесную пару для надевания на ее ось нового ремня, или использовать разрезной приводной ремень.
- минимальная длина ремня (определяется) возможностью его надевания на колесо, что приводит к увеличению габаритов жесткой рамы подвески генератора. В противном случае необходимо использовать разрезной приводной ремень, эксплуатационные характеристики которого значительно уступают цельному ремню.
Эта система выбрана в качестве ближайшего аналога.
Общим недостатком известных систем является невозможность обеспечить одновременно следующие функции: удобство обслуживания и замены изношенных частей устройства, небольшие габариты для помещения в подвагонное пространство, высокую мощность используемого генератора.
Технический результат заявляемого решения состоит в повышении надежности механической части системы, уменьшение материалоемкости, повышении эксплуатационных характеристик, повышении надежности и безопасности конструкции.
Целью заявляемого решения является расширение номенклатуры изделий.
Заявленный технический результат достигнут благодаря тому, что железнодорожная, преимущественно, фитинговая платформа или вагон дополнительно снабжена системой автономного энергоснабжения в виде системы «генератор + двухступенчатый редуктор», смонтированной на жесткой раме, и закрепленной с одного края на хребтовой балке (рамы) вагона и/или платформы, другим краем опирается на полый вал, смонтированный на валу колесной пары. Указанный редуктор преимущественно состоит из одноступенчатого шестеренчатого редуктора и одноступенчатой ременной передачи.
ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
На фиг. 1а, 1б, 1в показан внешний вид заявляемого устройства.
На фиг. 2 показана колесная пара с присоединенным блоком редуктора с генератором.
На фиг. 3 приведен разрез редуктора оси промежуточного вала и по оси колесной пары.
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1 - подвагонный генератор.
2 - ведущее зубчатое колесо.
3 - ведомое зубчатое колесо.
4 - разъемный полый вал.
5 - промежуточный вал.
6 - вал колесной пары.
7 - разрезные резиновые втулки.
8 - ведущий шкив.
10 - ремень или ремни.
12 - рама.
15 - подвеска.
18 - корпус опоры.
101 - рама фитинговой платформы или вагона.
102 - блок колесной пары с редуктором и генератором.
103 - короб для размещения электропреобразователей, электроразъемов, систем защиты, других сервисных систем.
104 - кабели.
Система проиллюстрирована на фигурах 1а, 1б, 1в, 2, 3. Система устроена следующим образом. Заявляется система, состоящая из железнодорожной, преимущественно, фитинговой платформы 101 или вагона и системы автономного энергоснабжения в виде генератора соединенного с редуктором 102, приводимой в действие от вала колесной пары вагонной тележки. Для уменьшения габаритов системы автономного энергоснабжения редуктор выполнен двухступенчатым. Первая ступень -шестеренчатая передача. Вторая ступень - ременная передача. Кроме этого, система может включать силовую и интерфейсную магистраль 104 с разъемами для подключения потребителей, находящихся на платформе или в вагоне, а также с разъемами для присоединения к магистралям соседних вагонов для транзитной передачи энергии по железнодорожному составу.
Дополнительно возможна установка электронного блока управления генерацией электроэнергии, включающего следующие подсистемы и устройства:
- электро-преобразователи, обеспечивающие соответствие выходных параметров электропитания общей силовой линии и вспомогательных линий потребностям всех возможных вариантов перевозимых грузов,
- системы защиты от перегрузок, короткого замыкания и др.,
- преобразователи напряжения и тока,
- стабилизирующие устройства.
Возможна установка блоков для выполнения сервисных функций, таких например, как навигационные устройства, датчики температуры, влажности, давления, запись параметров груза для отчета.
Все или часть дополнительных устройств, блоков и разъемов могут быть смонтированы в подвагонном коробе 103.
Система платформы или вагона с автономным электроснабжением содержит фитинговую платформу или вагон 101, подвагонный генератор 1 и, по крайней мере, двухступенчатый привод. Первая ступень шестеренчатая передача. Зубчатое колесо 2 установлено на разъемном полом валу 4, шестерня 3 неподвижно установлена на промежуточном валу 5. Полый раз вал 4 закреплен на оси колесной пары б. Вторая ступень - ременная передача в виде ведущего шкива 8, ведомого шкива, закрепленного на валу генератора, ремней 10. Ведущий шкив 8 установлен на промежуточном валу 5. Ведомый шкив установлен на валу генератора 1. Генератор 1 и промежуточный вал 5 установлены на раме 12. Рама 12 с одной стороны опирается двумя опорами корпуса 18 на полый вал 4, с другой стороны на подвеску 15, соединенную одним концом с рамой 12, другим концом с рамой вагона или платформы. Подвеска 15 имеет две степени свободы по горизонтальным осям.
Вторая ступень редуктора может быть также выполнена шестеренчатой. В этом случае для обеспечения мягкой характеристики механизма в систему необходимо внести муфту с мягкой характеристикой.
Предлагаемое устройство функционирует следующим образом.
Во время движения вагона или платформы по железнодорожным путям колесная пара передает вращающий момент на вал генератора 1 через полый вал 4, с закрепленным на нем ведущим зубчатым колесом 2, ведомую шестерню 3, промежуточный вал 5, ведущий шкив 8, ремни 10 и ведомый шкив, закрепленный на валу генератора 1. Генератор вырабатывает электроэнергию, часть которой передают основному потребителю, а другую часть преобразуют в соответствии с требованиями сервисных устройств.
Жесткое закрепление системы «генератор + редуктор» к валу колесной пары и шарнирная подвеска 15 позволяют раме 12 смещаться вслед за поворотом вала колесной пары относительно рамы вагона или платформы при прохождении криволинейных участков пути.
Таким образом, предлагаемая конструкция обеспечивает возможность автономного электроснабжения грузов, установленных на платформе или в вагоне от вала колесных пар тележек при движении по прямым и криволинейным участкам пути.
В настоящее время заявляемая конструкция позволяет получить электрическую мощность, передаваемую потребителю на уровне 36 Квт.
Заявляемая система промышленно применима, поскольку может быть изготовлена на существующих промышленных предприятиях серийно.