БЕЗОПАСНЫЙ ТУПИК МЕТРОПОЛИТЕНА

Полезная модель относится к тупиковым упорам на железнодорожных путях, в частности, метрополитена, оборудованных энергопоглощающими устройствами.
Известны конструкции тупиковых упоров РЖД, которые оговорены в документе [1] и обычно состоят из тупиковой призмы, образованной сыпучим грунтом, и жесткого упора. Аналогичные по конструкции устройства используются и на метрополитене.
Энергопоглощение в таких тупиковых упорах происходит за счет разрушения жесткого упора, установленного в грунте, и последующего смятия тупиковой призмы. При этом подвижной состав, как правило, сходит с рельсов и совершает неуправляемое движение с возможностью его опрокидывания. Тупиковый упор является конструкцией разового действия. Торможение не эффективно и приводит к повреждению подвижного состава и травмированию пассажиров.
Известно энергопоглощающее устройство разового действия для железнодорожного транспортного средства [2]. Оно содержит корпус, внутри которого размещены деформируемый узел и шток, взаимодействующий с последним, причем деформируемый узел выполнен в виде пакета последовательно установленных шайб убывающей толщины, разделенных прокладками, а шток выполнен с направляющей цилиндрической поверхностью, сопряженной с рабочей, конической.
Недостаток устройства в его сложности и невозможности восстановления его элементов для повторного использования после их разового срабатывания.
Известно изобретение, которое относится к тупиковым упорам на железнодорожных путях [3]. Тупиковый упор содержит энергопоглощающий элемент, закрепленный на неподвижной опоре. Входная часть наружной поверхности энергопоглощающего элемента размещена в фильере, закрепленной на опорной плите неподвижной опоры, с полостью, большей габаритов энергопоглощающего аппарата, выполненного в виде цилиндрического стакана, на внутренней поверхности дна которого установлен толкатель удароприемного оголовка с возможностью взаимодействия с автосцепкой вагона или локомотива затормаживаемого поезда, и с обжатием наружной поверхности стакана при его протягивании через фильеру. При этом входная часть наружной поверхности энергопоглощающего элемента и рабочая поверхность фильеры выполнены в виде прямого и обратного конусов с близкими углами раствора.
Недостаток устройства в недостаточной энергоемкости.
Известно аварийное энергопоглощающее устройство [4], содержащее энергопоглощающие элементы, в сборе закрепленные на неподвижной опоре. Энергопоглощающий элемент первой ступени выполнен в виде трубы, на один конец которой установлен удароприемный оголовок, а второй, своей наружной поверхностью размещен в фильере, закрепленной в свою очередь на подвижной опорной плите, установленной на энергопоглощающий элемент следующей ступени, при этом фильера последней ступени закреплена на неподвижной опорной плите, установленной на фундаменте снабженном, полостью, с габаритами большими, чем размеры энергопоглощающего элемента последней ступени.
При этом удароприемный оголовок выполнен в виде головной части автосцепки СА-3, установленной с возможностью взаимодействия с автосцепкой вагона или локомотива затормаживаемого поезда. Технический результат - обеспечение управляемого режима аварийного торможения поезда по требуемому закону изменения величины ускорения, не превышающей допустимую, за счет пластической деформации энергопоглощающего элемента с заданными параметрами.
Известен безопасный тупик железнодорожного пути [5], содержащий тупиковую массивную призму и установленное в ней энергопоглощающее устройство, которое выполнено многоступенчатым с разной степенью поглощения энергии затормаживаемого поезда по ходу его движения, причем каждая ступень выполнена в виде деформируемых элементов - телескопически установленных труб, каждая из которых своим задним заходным концом установлена в фильере, размещенной на переднем торце последующей трубы, а последняя труба - в фильере, установленной перед выполненным в массиве тупиковой призмы направляющим горизонтальным цилиндрическим отверстием, расположенным в осевой вертикальной плоскости железнодорожного пути на уровне установки железнодорожной сцепки подвижного состава, задний конец каждой трубы оборудован направляющим пояском, взаимодействующим с внутренней поверхностью последующей трубы, а конец последней трубы - с направляющем отверстием в тупиковой призме, на свободном конце первой трубы установлена голова стандартной автосцепки.
Последние изобретения по своей технической сущности близки к предлагаемому и приняты в качестве прототипа.
Недостаток этих устройств во взаимодействии только со сцепками СА-3 и сложности и массивности фундамента из-за больших тормозных сил, вследствие больших масс затормаживаемых поездов и высокой прочности подвижного состава РЖД.
Задачей предложенного технического решения является повышение эффективности гашения энергии торможения, плавности торможения и энергоемкости устройства при его минимальных габаритах, а именно: обеспечение энергоемкости, достаточной для аварийной остановки семивагонного поезда метрополитена общей массой до 300 тонн с начальной скорости до 15 км/час, включительно, в габаритах, не превышающих габарит ПЭУ разработанных для РЖД, максимально возможной простоте конструкции фундамента и высокой надежности обеспечения требуемого закона торможения поезда.
Для выполнения поставленной задачи предлагается следующее техническое решение с тормозными усилиями, не превышающими на ступени предварительного торможения 50 тонн и на ступени основного торможения 80 тонн.
Поставленная задача решается с помощью конструкции, безопасного тупика метрополитена, содержащего установленное на тупиковом рельсовом пути и закрепленное на фундаменте, энергопоглощающее устройство, ПЭУ-М, которое выполнено в виде направляющей трубы, снабженной фильерой, в которую вставлен направляющий хвостовик энергопоглощающего элемента основного торможения, выполненного в виде трубы, рабочая часть которой выполнена диаметром большем диаметра фильеры, и снабженным фильерой, установленной на его свободном конце, в которую установлен направляющий хвостовик энергопоглощающего элемента предварительного торможения, аналогичной конструкции, на свободном конце которого установлено улавливающее устройство автосцепки вагона метрополитена. Свободные концы энергопоглощающих элементов установлены на центрирующих и направляющих опорах. На фундаменте энергопоглощающего устройства установлены отбойные брусья. Перед энергопоглощающим устройством установлены предохраняющие тормозные башмаки.
На фиг.1 и 2 изображен общий вид устройства.
Предлагаемый безопасный тупик метрополитена, содержит энергопоглощающее устройство 1, установленное на тупиковом рельсовом пути 2, при этом энергопоглощающее устройство 1 выполнено в виде направляющей трубы 4, закрепленной на фундаменте 3 и снабженной фильерой 5, в которую вставлен направляющий хвостовик 6 энергопоглощающего элемента 7 основного торможения, изготовленного в виде трубы, рабочая часть которой выполнена диаметром большем диаметра фильеры 5, и снабженным фильерой 8, установленной на его свободном конце, в которую установлен направляющий хвостовик 9 энергопоглощающего элемента 10 предварительного торможения, изготовленного в виде трубы, рабочая часть которой выполнена диаметром большем диаметра фильеры 8 на свободном конце которой установлено улавливающее устройство 11 автосцепки вагона метрополитена.
Концы энергопоглощающих элементов 7 и 10 установлены на центрирующих 13 и направляющих 12 опорах.
На фундаменте 3 энергопоглощающего устройства установлены отбойные брусья 14, а перед энергопоглощающим устройством установлены предохраняющие тормозные башмаки 15.
Устройство работает следующим образом. В случае аварийного торможения в тупике сначала колеса поезда наезжают на предохраняющие тормозные башмаки 15, которые могут остановить поезд только на небольшой скорости его движения, предохраняя от срабатывания энергопоглощающее устройство 1. При больших скоростях движения поезда вступает в работу энергопоглощающий элемент 10 предварительного торможения, на свободном конце которого установлено улавливающее устройство 11, которое захватывает голову автосцепки вагона метрополитена. Энергопоглощающий элемент 10 предварительного торможения с усилием проходит через фильеру 8, поглощая энергию поезда. Если и в этом случае остановить поезд не удалось, после полной деформации элемента 10, вступает в работу основной энергопоглощающий элемент 7. Он производит основное окончательное торможение состава, поглощая его кинетическую энергию полностью, и не разрушая вагоны.
Безопасный тупик метрополитена обеспечивает плавную и безопасную остановку поезда метрополитена, без травмирования пассажиров и повреждения подвижного состава, на всех скоростях наезда включая предельную расчетную 15 км/час. При превышении расчетной скорости устройство минимизирует повреждения, предотвращая сход вагонов с рельсов.
Для увеличения расчетной скорости безопасного торможения необходимо увеличить величину рабочего хода энергопоглощающего элемента 7 основного торможения.
Заявителем испытаны опытные полноразмерные макетные образцы устройства, которые показали полное соответствие требуемым характеристикам.
Перечень использованной литературы.
1. Приказ №9-ЦЗ от 03 июля 1991 г. «О конструкции типовых постоянных дисков снижения скорости, переносных сигналов, сигнальных и путевых знаков», м., Транспорт, 1992, Рис 46а-46д.
2. А.с. №668838, СССР «Энергопоглощающее устройство разового действия для железнодорожного транспорта», 1979 г.
3. Патент РФ №2253583, Заявка №2003102308/11, 27.01.2003, Тупиковый упор
4. Патент РФ №2374110, Заявка №2008114570/11, 17.04.2008, Путевое энергопоглощающее устройство.
5. Патент ПМ РФ №104131, 2011 г., заявка №2010147130/11, "Безопасный тупик железнодорожного пути" (прототип)