УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМАЗЫВАНИЯ РЕЛЬСОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Предлагаемое устройство относится к вспомогательному оборудованию, используемому на железнодорожном транспорте, и предназначено для смазывания боковой поверхности головки рельса в криволинейных участках пути.
Известно, что безопасность движения зависит от степени износа рельсов железнодорожного пути, что, в первую очередь, относится к его криволинейным участкам, где износ наиболее интенсивен. При его превышении сверх допустимого происходит набегание колеса на головку рельса с последующими непредсказуемыми последствиями.
Известны многочисленные устройства для смазывания рельсов, уменьшающие износ и предупреждающие их преждевременную замену, что значительно снижает стоимость эксплуатации и содержания пути (рельсы на криволинейных участках применяются из специальных износостойких сталей). Один из немаловажных факторов, характеризующих известные технические решения - автономность работы устройств или, по меньшей мере, длительность их автономной работы, в том числе и за счет эффективного использования расходных материалов. Та же задача решается и рациональным использованием энергии.
Известно шведское устройство для смазывания рельсов CLICOMATIC LP, type 015/017, Sweden Rail System (AB SRS). Устройство содержит средства порционной подачи смазки на рельс, управляемые программным устройством, подключенным к датчику вибрации, взаимодействующему с рельсом железнодорожного пути. Питается устройство от электрической батареи. При движении
железнодорожного состава датчик регистрирует возникающую вибрацию рельса и электрические сигналы от него поступают в программное устройство, которое генерирует команду подачи смазки на рельс. К достоинствам известного устройства следует отнести его простоту и незначительное потребление электроэнергии, в том числе и используемым датчиком, что крайне важно для устройств с автономным электропитанием. Недостаток устройства заключается в том, что при подаче смазки не анализируется направление движения состава - входит состав в кривую или выходит из нее. Это приводит к повышенному расходу смазки и неоправданному загрязнению окружающей среды.
По совокупности сходных существенных признаков наиболее близким к предложенному техническому решению является известное устройство для смазывания рельсов по патенту РФ №52375, МПК В 61 К 3/00, приоритет 2005 г., на полезную модель «Устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути».
Известное устройство («рельсосмазыватель») также содержит средства порционной подачи смазки на рельс, управляемые программным устройством, но, вместо датчика вибрации в нем используются, в частности, два бесконтактных индуктивных выключателя, взаимодействующих с колесами подвижного состава, и позволяющих по времени их срабатывания определить направление движения состава. На стрелочном переводе - для выбора остряка, подлежащего смазыванию - устройство содержит дополнительный индуктивный выключатель, взаимодействующий с остряком перевода.
Однако, несмотря на существенные преимущества указанного устройства перед другим известным, оно не содержит каких бы то ни было технических средств, предотвращающих бесполезный расход сжатого газа и преждевременный разряд батареи питания током, потребляемым датчиками в перерывах между прохождением составов по участку пути, оборудованного рельсосмазывателем. Каждый из указанных в описании патента индуктивных выключателей, при напряжении батареи 12В даже в режиме без выдачи сигнала потребляет ток не менее 1 мА. Следовательно, для обеспечения работы одного
датчика (и только датчика) в течение года (8760 ч) теоретически потребуется батарея емкостью не менее 9 Aхч (1 мА×8760 ч), а практически, с учетом тока саморазряда батареи и функционирования датчика - еще больше, что много и дорого.
Кроме того, описание не содержит ссылок на технические средства, позволяющие блокировать подачу смазки на рельс, с одной стороны, при разряде батареи до недопустимо низкого значения напряжения батареи питания - при котором существует опасность возникновения сбоев в работе или ошибочного функционирования устройства, с другой - при отрицательных температурах, когда из-за изменения вязкости используемая смазка не поступает из резервуара в форсунку исполнительного устройства.
Перед заявленным устройством была поставлена задача минимизировать потребление электрической энергии и предотвратить бесполезный расход энергии сжатого газа при неприемлемом повышении вязкости смазки из-за воздействия низкой температуры, а также при недостаточном для подачи в форсунку давлении смазки, обеспечив тем самым, увеличение длительности автономной работы устройства при одновременном сохранении значений бокового износа головки рельса и гребней колес.
Поставленная задача решается тем, что предложено устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути, включающее масловоздушный резервуар и связанные с ним соответственно пневматически и гидравлически источник давления и форсунку, управляемую программным устройством, подключенным к датчику вибрации, взаимодействующему с рельсом, и к, по меньшей мере, одному датчику, взаимодействующему с колесами подвижного состава, а также к датчику, взаимодействующему с остряком стрелочного перевода, и к источнику электропитания.
Новым в предложенном техническом решении является то, что электрические цепи питания датчиков, взаимодействующих с колесами подвижного состава и остряком стрелочного перевода, содержат выключатели, управляемые от датчика вибрации через программное устройство.
Другой особенностью предложенного устройства является то, масло-воздушный резервуар снабжен, по меньшей мере, одним датчиком давления, подключенным к программному устройству, а электрическая цепь питания датчика содержит выключатель, управляемый от датчика вибрации через программное устройство.
Предложенное техническое решение характеризуется также тем, что устройство снабжено, по меньшей мере, одним датчиком температуры, подключенным к программному устройству, а электрическая цепь питания датчика содержит выключатель, управляемый от датчика вибрации через программное устройство.
Для предложенного устройства характерно и то, что оно снабжено устройством контроля напряжения электропитания, подключенного к программному устройству.
Технический результат заявленного устройства заключается в сокращении затрат на расходные материалы (электрическая батарея, газ) и затрат на обслуживание рельсосмазывателя за счет прекращения подачи питания на датчики в перерывах между прохождением составов, а также за счет предотвращения попыток подачи смазки на рельс при значениях давления смазки, температуры воздуха и напряжения электропитания ниже допустимых, при которых устройство не способно функционировать адекватно заложенной в него программе.
На чертеже показана блок-схема заявленного устройства.
В заявленном устройстве средства подачи смазки к головке рельса содержат, по меньшей мере, одну форсунку 1, связанную гидравлически с масловоздушным резервуаром 2, разделенным поршнем 3 на две части, и электрически - с блоком 4 управления. Правая часть резервуара 2 заполнена смазкой, а левая часть содержит сжатый газ, периодически нагнетаемый в резервуар от внешнего источника (вместо сжатого газа в некоторых устройствах используется сжатая пружина). К блоку 4, подключены датчик 5 температуры окружающего воздуха, датчик 6 давления смазки в резервуаре 2 и установленные
на рельсе: датчик 7 вибрации, взаимодействующий с рельсом, и, по меньшей мере, один датчик 8, взаимодействующий с колесами подвижного состава. При смазывании остряков стрелочного перевода, дополнительно устанавливается датчик 9, взаимодействующий с остряком перевода. В качестве датчика 7 необходимо использовать датчик, обладающий высоким внутренним электрическим сопротивлением - например, пьезоэлектрический элемент. Датчик 6 может быть установлен либо в правой (как показано на чертеже), либо в левой части резервуара 2. В первом случае он будет контролировать давление смазки, во втором - давление газа, воздействующего на поршень 3. Оба варианта приемлемы для работы устройства. В разрыв цепи питания датчиков 5, 6, 8 и 9 (или иных, отличающихся относительно большим потреблением электроэнергии) включены управляемые выключатели 10, электрические цепи управления которых, связаны с блоком 4 (на чертеже условно показаны только цепи питания датчиков). В качестве управляемых выключателей 10 могут быть использованы полупроводниковые ключи на полевых транзисторах с изолированным затвором, обладающие высоким входным сопротивлением и низким сопротивлением открытого канала. Устройство содержит также батарею электропитания 11, связанную электрически с блоком 4. Внутри блока 4 содержится устройство (на чертеже условно не показано) контроля минимально допустимого напряжения питания батареи 11. Выходной сигнал этого устройства дискретный, с двумя возможными состояниями: «отрицательный» фронт (изменение состояния) сигнала сигнализирует о снижении напряжения батареи 11 до заданного порогового значения, положительный - о превышении этого значения (восстановлении требуемого напряжения).
Для упрощения реализации предложенного устройства датчик 5 температуры и выключатели 10 могут быть размещены в блоке 4.
Устройство работает следующим образом.
Давление сжатого газа, находящегося в левой (по чертежу) части резервуара 2 постоянно воздействует на поршень 3, выдавливающий смазку из резервуара 2 в маслопровод и далее - в форсунку 1.
В исходном состоянии - в состоянии «ожидания» состава - выключатели 10 разомкнуты, а блок 4 находится в режиме минимального потребления (в, так называемом, «спящем» режиме или «sleep mode») и «ожидает» изменения состояния сигнала от устройства контроля напряжения питания батареи 11 и от датчика 7. При снижении напряжения батареи 11 до заданного (порогового) значения сигнал от устройства контроля минимально допустимого напряжения питания батареи 11 изменяет свое состояние. При поступлении «отрицательного» фронта сигнала в блок 4, он на короткое время «пробуждается», блокирует (запрещает) работу устройства и возвращается в исходное состояние. В этом состоянии устройство находится до прихода «положительного» фронта сигнала от устройства контроля напряжения батареи 11, т.е. до восстановления уровня напряжения, в частности, вследствие замены батареи. Таким образом, сигнал о состоянии батареи 11 имеет для блока 4 наивысший приоритет. Для исключения необходимости периодического опроса состояния этого сигнала блок 4 реагирует лишь на его фронты.
При приближении железнодорожного состава датчик 7 улавливает вибрацию рельса, сигналы от датчика поступают в блок 4, который «пробуждается» (переходит в режим работы по заложенной в него программе) и подает команду на замыкание выключателей 10, инициируя работу датчиков 5, 6, 8 и 9. Затем, блок 4 анализирует сигналы датчиков 5 и 6. Если температура окружающего воздуха выше «критической» для используемой смазки, а давление смазки в заданных пределах, то блок 4 «ожидает» поступления сигналов от датчика 8. При использовании ряда смазок, для каждой должен быть задан рабочий диапазон.
Если какой либо из параметров, контролируемых датчиками 5, 6 и устройством контроля напряжения батареи 11, оказывается вне границ заданного диапазона, то блок 4 посредством выключателей 10 разрывает цепи питания датчиков 5, 6, 8 и 9 и возвращается в режим минимального потребления, тем самым, запрещая работу форсунки 1. Таким образом, предотвращаются бесполезные затраты электрической энергии и энергии сжатого газа.
Если контролируемые параметры в норме, то при прохождении колес состава над датчиком 8 сигналы от него поступают в блок 4, который, с учетом сигнала от датчика 9, подает команду форсунке 1 произвести выброс смазки на соответствующий участок (точку) головки рельса (остряка). При выходе железнодорожного состава из зоны чувствительности датчика 7 сигналы от него перестают поступать в блок 4, который при прекращении сигналов переводит устройство в исходное состояние - в режим «ожидания» следующего состава.