Заграждающее устройство балочное рычажное (ЗУБР)
BEAM AND LEVER BLOCKING DEVICE

Изобретение является заграждающим устройством для закрепления вагонов, относится к железнодорожному транспорту, в частности к путевым тормозным устройствам железнодорожного транспорта, и предназначено для механизации и автоматизации процесса закрепления вагонов с целью предотвращения их несанкционированного ухода за пределы полезной длины станционных, парковых, подъездных, тракционных и других путей общего пользования.
Известно устройство заграждающее балочное (патент РФ № 2436694, опубликованный 20.12.2011) для торможения и закрепления вагонов, содержащее установленные внутри колеи рельсового пути вдоль одного рельса тормозную балку с шиной, а вдоль другого рельса - контррельс, при этом тормозная балка с помощью скользящих фигурных гаек и болтов закреплена на основаниях, неподвижно закрепленных на шейке рельса и шпалах, и снабжена пружинами, упирающимися в подвижную рейку, соединенную с рычажным механизмом, связанным через рабочую тягу с электроприводом, пружины выполнены с регулируемыми устройствами, подвижная рейка снабжена клиньями и возвратным механизмом для принудительного перемещения балки поперек пути, регулируемые устройства пружин снабжены вращающимися роликами, упирающимися в подвижную рейку с клиньями при переводе балки в рабочее или нерабочее положение, а электропривод снабжен контрольной тягой и рычагами контроля положения тормозной балки.
Недостатками данного устройства является наличие деревянных шпал, применение не типового крепежа для сборки рельсошпальной решётки, слабое усилие нажатия тормозной шины на колесо вагона, или невозможность перевода в закрытое положение и обратно под вагоном, не постоянное усилие нажатия из-за большой разницы по толщине реборды колёс вагонов, большой вес и габариты, не позволяющие перевозить устройство на автотранспорте, привод находится за габаритами рельсошпальной решётки, что ограничивает пути прохода составителям и другим работникам железных дорог, в зимнее время устройство требует ручной очистки от снега и льда, что увеличивает эксплуатационные расходы.
Известно балочное заграждающее устройство для закрепления вагонов (патент РФ №2617910, опубликованный 28.04.2017), содержащее установленные вдоль рельсов внутри колеи железнодорожного пути две направляющие балки, одна из которых снабжена пружинными блоками с тормозной шиной, смонтированной с возможностью поперечного горизонтального перемещения приводом на основаниях, неподвижно закрепленных на шейке примыкающего к ней рельса, и продольную тягу, кинематически соединенную с пружинными блоками, при этом другая симметрично расположенная относительно продольной оси железнодорожного пути направляющая балка снабжена пружинными блоками с тормозной шиной, смонтированной с возможностью поперечного горизонтального перемещения приводом на основаниях, неподвижно закрепленных на шейке примыкающего к ней рельса, причем пружины в пружинных блоках установлены в горизонтальной поперечной плоскости на соответствующих стержнях между наружной вертикальной стенкой направляющей балки со стороны тормозной шины и вертикальной стенкой соответствующих опор, симметрично расположенных на основаниях внутри колеи железнодорожного пути, пружинные блоки развернуты в разные стороны для каждой направляющей балки, свободные концы стержней пружинных блоков с обеих боковых сторон установлены с возможностью перемещения в отверстиях опор и шарнирного соединения с соответствующими рычагами, которые шарнирно закреплены на продольной тяге, расположенной между направляющими балками.
Недостатками данного устройства является высокое расположение тормозных шин (100мм над уровнем головки рельса), что является препятствием для прохождения по устройству специального подвижного состава и магистральных локомотивов, большое количество шарнирных соединений, требующих обслуживания, невозможность привести устройство в расторможенное положение при выходе из строя гидроцилиндра.
Специальный самоходный подвижной состав (сокр. ССПС) — железнодорожный подвижной состав (автомотрисы, мотовозы, дрезины и прочие самоходные машины) для обслуживания устройств и оборудования железных дорог: пути, контактной сети и устройств энергоснабжения, устройств связи централизации и блокировки К ССПС также относятся автономные снегоуборочные поезда, самоходные путеукладчики, самоходные щебнеочистительные машины. Нижний габарит ограничен высотой над уровнем головки рельса 65мм.
По роду службы локомотивы подразделяют на магистральные и маневровые. Маневровые локомотивы курсируют в пределах станции и имеют более высокий нижний габарит, позволяющий проход через горочные вагонные замедлители. Нижний габарит ограничен высотой над уровнем головки рельса 100мм.
Магистральные локомотивы курсируют между станциями имеют более низкий нижний габарит, могут проходить по станции строго по выделенному для них маршруту.  Нижний габарит ограничен высотой над уровнем головки рельса 65мм.
Аналоги изобретения имеют габарит 100мм над уровнем головки рельса, как в заторможенном, так и в расторможенном положении, что препятствует прохождению через устройство, ССПС и магистральных локомотивов.
Наиболее близким к изобретению является балочное заграждающее устройство для закрепления вагонов по патенту РФ №2617910.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является разработка заграждающего устройства для закрепления вагонов, обеспечивающего возможность следования по устройству, находящемуся в расторможенном положении, любого подвижного состава без ограничения, в том числе магистрального локомотива, а также обеспечивающего перевод в расторможенное состояние при выходе из строя гидроцилиндра.
Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности следования по заграждающему устройству, находящемуся в расторможенном положении, любого подвижного состава без ограничения.
Дополнительным техническим результатом изобретения является обеспечение перевода устройства в расторможенное состояние при выходе из строя гидроцилиндра.
Экономический эффект достигается за счёт возможности применения закрепляющего устройства на железнодорожных путях любого типа, при механизации и автоматизации процесса закрепления, исключения человеческого фактора, снижения аварийности на железнодорожном транспорте, возможности исключить необходимость применения маневровых локомотивов, на горочных парковых путях, в связи с тем что снимается ограничение по прохождению через устройство магистральным локомотивам.
Для достижения технического результата в заграждающем устройстве для закрепления вагонов, содержащем тормозные балки с тормозными шинами, согласно изобретению тормозные балки подвижно закреплены на неподвижных корпусах, при этом неподвижные корпуса прикреплены к качающимся рычагам, являющимся частью системы рычагов устройства.
Также для достижения технического результата тормозные балки снабжены пружинными блоками, установленными между тормозными балками и корпусами, система рычагов устройства состоит из двух качающихся рычагов (левый и правый), шарнирно закреплённых на неподвижных опорах, двух вертикальных рычагов, шарнирно соединённых с качающимися рычагами и рычагами-ползунами, двух рычагов-ползунов, шарнирно соединённых с вертикальными и горизонтальными рычагами, двух рычагов горизонтальных, шарнирно соединённых с рычагами-ползунами и с рычагами продольной рабочей тяги, устройство содержит аварийный механический привод.
Закрепление тормозных балок на качающихся рычагах позволяет перемещать их по дуге окружности, обеспечивать подвод и отвод тормозных шин к колёсам вагонов с изменением высоты над уровнем головки рельса и расстояния от головки рельса. Применение в системе рычагов качающихся рычагов позволяет изменять габарит устройства в положении «заторможено» 100 мм над головкой рельса для повышения надёжности закрепления и 65мм над головкой рельса в положении «расторможено» для возможности проезжать по устройству специальному подвижному составу и магистральным локомотивам. Пружинные блоки, установленные между подвижными тормозными балками и корпусами, обеспечивают необходимое усилие нажатия тормозных шин на колесо вагона с внутренней стороны, обеспечивая удержание состава. Система рычагов обеспечивает перевод устройства из расторможенного положения в заторможенное и обратно и фиксацию тормозных балок в заторможенном положении.
Наличие аварийного механического привода обеспечивает возможность перевода из заторможенного положения в расторможенное в аварийном режиме при отсутствии напряжения питания и при неисправности гидропривода.
Патентные исследования не выявили технических решений, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, можно предположить, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».
Заграждающее устройство балочное рычажное (ЗУБР) для закрепления вагонов может быть изготовлено с помощью стандартного оборудования и технологий, и найдет применение в железнодорожном транспорте для механизации и автоматизации процесса закрепления вагонов с целью предотвращения их несанкционированного ухода за пределы полезной длины станционных, парковых, подъездных, тракционных и других путей общего пользования, а следовательно, соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность технического решения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено заграждающее устройство для закрепления вагонов, общий вид, на фиг. 2 - поперечный разрез; на фиг.3 - разрез пружинного блока; на фиг.4- гидропривод устройства, вид сверху.
Заграждающее устройство для закрепления вагонов состоит из двух секций 1 и 2, смонтированных на рельсошпальной решётке 3. Каждая секция 1 и 2 содержит установленные внутри колеи рельсового пути вдоль двух рельсов 4 подвижные тормозные балки 5 в количестве четырех штук с тормозными шинами 6. Тормозные балки 5 закреплены на неподвижных корпусах 7, которые крепятся к двенадцати качающимся рычагам 8, шарнирно закреплённым на шести неподвижных основаниях 9, тормозных модулей 10. Подвижные балки 5 и корпус 7 соединены между собой по скользящей посадке и снабжены пружинными блоками 11, установленными между тормозными балками 5 и корпусами 7. Пружинные блоки 11 имеют два резьбовых механизма 12 для возможности регулировки усилия нажатия и компенсации износа тормозных шин 6.
С целью предотвращения отрыва тормозных балок 5 от неподвижных корпусов 7 применены направляющие типа ласточкин хвост. К качающимся рычагам 8 шарнирно прикреплены вертикальные рычаги 13, которые в свою очередь шарнирно соединены с рычагами-ползунами 14, расположенными под углом 90 градусов по отношению к рельсам 4. Рычаги-ползуны 14 шарнирно соединены с горизонтальными рычагами 15, которые в свою очередь шарнирно соединены с рычагами 16 продольной тяги 17. Тяги 17 смонтированы на подшипниках скольжения 18, установленных на неподвижных опорах 19, и имеет ход около 150 мм. С одной стороны тяга 17 соединена со штоком 20 гидроцилиндра 21, который в свою очередь жёстко закреплён на кронштейне 22, неподвижно установленном между секциями 1 и 2. С противоположной стороны тяги 17 неподвижно смонтирован аварийный механический привод 23. Устройство в рабочем режиме приводится в действие гидроприводом, состоящем из двух гидроцилиндров 21, запитанных от электрогидростанции 24, установленной за пределами пути, на безопасном расстоянии. Гидростанция 24 имеет плунжерный насос с электрическим приводом. Достигается обеспечение стабильности и эффективности торможения вагона за счет обеспечения равномерного воздействия тормозных шин на внутренние поверхности центров колёсных пар вагона, на высоте 100 мм над уровнем головки рельса 4.
Система рычагов устройства может состоять из нескольких видов рычагов, например, качающихся, вертикальных, горизонтальных, рычагов-ползунов, рычагов продольной тяги и других. Вся система рычагов обеспечивает привод и фиксацию устройства в крайних положениях. Качающиеся рычаги 8 являются частью системы рычагов устройства.
В частном случае выполнения устройства система рычагов состоит из двух качающихся рычагов (левый и правый) 8, шарнирно закреплённых на неподвижных опорах 9, двух вертикальных рычагов 13, шарнирно соединённых с качающимися рычагами 8 и рычагами-ползунами 14, двух рычагов-ползунов 14, шарнирно соединённых с вертикальными 13 и горизонтальными рычагами 15, двух рычагов горизонтальных 15, шарнирно соединённых с рычагами-ползунами 14 и с рычагами 16 продольной рабочей тяги 17.
Качающиеся рычаги 8 позволяют менять габарит устройства в зависимости от состояния устройства (расторможенное - 65мм, заторможенное - 100мм.)
Устройство в заторможенном положении имеет габарит 100мм, а в расторможенном 65 мм, что позволяет пропускать по устройству все типы подвижного состава без исключения.
Устройство работает следующим образом.
При переводе устройства в заторможенное положение, оператором подаётся напряжение по цепи Л1 на катушку управления гидрораспределителя и на электродвигатель гидронасоса, при этом шток гидроцилиндра 20 перемещает рабочую тягу 17 вдоль рельсов 4 до упора и разрывает цепь питания электродвигателя, цепь управления гидрораспределителя и замыкает контрольную цепь. Рычаги 16 тяги 17 воздействуют на горизонтальные рычаги 15, которые приводят в движение рычаги-ползуны 14 и вертикальные рычаги 13, поворачивая качающиеся рычаги 8 с закреплёнными на них корпусами 7 и подвижными тормозными балками 5. Тормозные балки 5, двигаясь по окружности поднимаются вверх и перемещаются в сторону рельсов 4, занимая рабочее заторможенное положение. При перемещении рабочей тяги 17 до упора горизонтальные рычаги 15 встают в одну линию, перпендикулярно рабочей тяге 17, перемещают рычаги-ползуны 14 и переводят вертикальные рычаги 13 из наклонного в вертикальное положение, поднимая и фиксируя их в этом положении корпуса 7 с подвижными балками 5. При наличии колёс подвижного состава в устройстве, тормозные балки 5 перемещаются относительно корпусов 7 внутрь колеи, сжимая пружины, при этом создаётся тормозное усилие. При переводе устройства в расторможенное положение оператором подаётся напряжение по цепи Л2 на катушку управления гидрораспределителя и на электродвигатель гидронасоса, при этом гидрозамок открывается, шток цилиндра 20 втягивается, перемещая продольную тягу 17 в исходное положение, горизонтальные рычаги 15 выводятся из равновесного положения на прямой, перемещая за собой рычаги-ползуны 14 и вертикальные рычаги 13. Под действием пружин, и рычагов 14 и 13 качающиеся рычаги 8 переходят в исходное положение, отводя тормозные балки 5 от колёс вагонов, от рельсов 4 внутрь колеи и вниз на расстояние достаточное для прохождения колёс подвижного состава без контакта. Перевод из открытого положения в закрытое и обратно, может осуществляться как при наличии, так и при отсутствии колёсных пар в устройстве. Наличие аварийного механического привода позволяет осуществлять перевод из заторможенного положения в расторможенное при отсутствии напряжения питания и при неисправности гидропривода в ручном режиме. В расторможенном положении устройства тормозные шины 6 не оказывают силового воздействия на колёса вагонов, пропуская подвижной состав без торможения. Силовые пружины имеют регулировочные устройства, позволяющие регулировать положение балки 5 и усилие ее взаимодействия с колесом.