РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Полезная модель относится к рельсовому транспортному средству для высокоскоростного сообщения, содержащему ходовую часть с рамой, на которой установлена пара цельнокатаных колес, и тормозное устройство для затормаживания ходовой части.
Для затормаживания ходовых частей высокоскоростных рельсовых транспортных средств известны, например, линейные вихревые тормоза (ICE3, DB – серия 407) или дисковые тормоза (Velaro-E, RENFE – серия 103). Эти варианты тормозных устройств помимо большой массы занимают также много места.
Последняя проблема усиливается у рельсовых транспортных средств имеющих ходовые части, у которых цельнокатаные колеса колесных пар лежат на внешних сторонах рамы, т.е. ходовые части установлены внутри. В таких ходовых частях имеющееся в распоряжении конструктивное пространство существенно меньше, чем у установленных снаружи ходовых частей.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является известное из JP S63 247628 (опубл. 14/10/1988) рельсовое транспортное средство для высокоскоростного сообщения, содержащее ходовую часть с рамой, на которой установлена пара цельнокатаных колес, и тормозное устройство для затормаживания ходовой части. Недостатком известного технического решения является то, что тормозное устройство не компактно.
В основе полезной модели лежит задача создания рельсового транспортного средства для высокоскоростного сообщения, в котором тормозное устройство выполнено компактным и может использоваться, в частности, также для установки внутри ходовых частей.
Эта задача решается посредством рельсового транспортного средства, охарактеризованного признаками п. 1 формулы. В соответствии с этим рельсовое транспортное средство характеризуется тем, что тормозное устройство выполнено в виде колодочного тормоза, выполненного с возможностью взаимодействия, по меньшей мере, с одним цельнокатаным колесом, рядом с которым расположено бесконтактное устройство измерения температуры, выполненное с возможностью контроля температуры цельнокатаного колеса в той его зоне, которая представляет ввод энергии в колесо через колодочный тормоз, при этом ходовая часть находится в сигнальной связи с устройством обработки, которое выполнено с возможностью обработки идущих от предусмотренных бесконтактных устройств измерения температуры сигналов измеренных значений и определения по ним для цельнокатаного колеса значения ввода энергии на основе процесса торможения, при этом для каждого цельнокатаного колеса установлено максимальное накопленное общее значение ввода энергии, при превышении которого устройство обработки выполнено с возможностью формирования инициирующего сигнала на реакцию транспортного средства/мероприятие по обслуживанию.
Выбор колодочного тормоза в качестве тормозного устройства обеспечивает небольшую потребность в занимаемой площади. Использование уже известных в диапазоне низких скоростей колодочных тормозов при высокоскоростном сообщении обеспечивается за счет контроля за вводом энергии в затормаживаемые цельнокатаные колеса. Для этой цели служит, по меньшей мере, одно бесконтактное устройство измерения температуры. Таким образом, колодочный тормоз становится доступным при использовании в высокоскоростных рельсовых транспортных средствах.
Устройство измерения температуры может быть образовано пирометром. Это обеспечивает простую реализацию для бесконтактного измерения температуры.
Предпочтительно в качестве представляющей ввод энергии в цельнокатаное колесо зоны колеса выбран его обод и/или диск. Особенно надежный контроль за вводом энергии в колесо обеспечивается тогда, когда обод и диск контролируются пирометром в отношении своей температуры.
Все предусмотренные бесконтактные устройства измерения температуры, например для обода и диска, могут быть размещены на раме ходовой части или интегрированы в раму.
Ходовая часть может находиться в сигнальной связи с устройством обработки, которое обрабатывает идущие от предусмотренных бесконтактных устройств измерения температуры сигналы измеренных значений и определяет по ним для колеса значение ввода энергии на основе процесса торможения. Таким образом, определяется значение ввода энергии, соответствующее эквиваленту повреждений колеса. Следует учесть, что для всех колес ходовой части может быть предусмотрен такой же контроль посредством бесконтактных устройств измерения температуры. В этом случае устройство обработки сигнально-технически соединено с каждыми двумя бесконтактными устройствами измерения температуры на каждое колесо.
Устройство обработки может накапливать значения ввода энергии следующих друг за другом процессов торможения и определять общее значение ввода энергии в каждое колесо.
Для этой цели предпочтительно, если устройство обработки определяет для каждого процесса торможения температурную характеристику. По этой температурной характеристике можно затем, например, для нескольких примыкающих друг к другу температурных интервалов определить соответственно длительность нахождения в данном температурном интервале. При этом можно предусмотреть, что ввод энергии в колесо приблизительно линейно связан с длительностью нахождения в данном температурном интервале.
Каждому из нескольких температурных интервалов может быть присвоено значение ввода энергии в секунду, так что для каждого из температурных интервалов на основе длительности нахождения и присвоенного значения ввода энергии в секунду вычисляется отнесенное к температурному интервалу значение ввода энергии. При этом значение ввода энергии в секунду будет возрастать от более низких температурных интервалов к более высоким.
Для каждого колеса может быть установлено максимальное накопленное общее значение ввода энергии, при превышении которого устройство обработки формирует инициирующий сигнал на реакцию транспортного средства/мероприятие по обслуживанию. Реакция транспортного средства может заключаться, например, в снижении рабочей скорости рельсового транспортного средства. Также может быть отображено, что на основе общего значения ввода энергии представляется необходимым мероприятие по обслуживанию. Предпочтительным образом для каждого колеса может быть установлено также максимальное общее значение ввода энергии для отдельного процесса торможения, при превышении которого устройство обработки формирует инициирующий сигнал на реакцию транспортного средства/мероприятие по обслуживанию. В этом варианте контролируются критические температуры, которые при однократном превышении должны вызывать реакцию транспортного средства.
Устройство обработки может быть выполнено в виде компонента ходовой части и отдельно от системы управления торможением рельсового транспортного средства. При этом возможно, чтобы устройство обработки было установлено на раме ходовой части или интегрировано в раму. Выбранная конструкция может быть оптимизирована в аэродинамическом отношении таким образом, что осаждение грязи эффективно предотвращается.
Выполнение устройства обработки отдельно от системы управления торможением рельсового транспортного средства имеет то преимущество, что ввод энергии в колесо определяется также в значимых для безопасности применениях.
Пример осуществления полезной модели более подробно поясняется ниже со ссылкой на чертежи, на которых представлено следующее:
- фиг. 1: схематичный вид сверху на установленную внутри ходовую часть;
- фиг. 2: температурная характеристика на колесе.
Как следует из фиг. 1, установленная внутри ходовая часть оборудована двумя колесными парами. Обе колесные пары включают в себя цельнокатаные колеса 3, расположенные с боков вне рамы 1 ходовой части на соответствующем валу 2.
Ходовая часть оборудована тормозным устройством, выполненным в виде колодочного тормоза. Таким образом, тормозное устройство содержит для каждого из цельнокатаных колес 3 тормозной рычаг 4, срабатывающий в случае торможения. Тормозные рычаги 4 выступают с боков от рамы 1 ходовой части и расположены попарно по центру между находящимися друг за другом с одной стороны ходовой части цельнокатаными колесами 3. Каждый тормозной рычаг 4 снабжен на своей обращенной к цельнокатаному колесу 3 стороне тормозной колодкой 5, которая при срабатывании соответствующего тормозного рычага 4 прилегает к поверхности катания соответствующего цельнокатаного колеса 3, затормаживая его.
Каждому из цельнокатаных колес 3 в данном примере приданы два пирометра, которые в процессе торможения бесконтактно регистрируют температуры колеса. Первый пирометр 6 расположен сбоку на раме 1 ходовой части рядом с диском соответствующего цельнокатаного колеса 3 и регистрирует в этой зоне его температуру. Второй пирометр 7 расположен рядом с ободом соответствующего цельнокатаного колеса 3 и регистрирует там температуру. По отношению к соответствующему цельнокатаному колесу 3 первый пирометр 6 находится, тем самым, дальше внутри, чем второй пирометр 7. Следует учесть, что выполнение устройства измерения температуры в виде пирометра является лишь примером. Важно лишь, что обеспечивается бесконтактное измерение температуры значимых зон соответствующего цельнокатаного колеса 3.
Поскольку описанная в качестве примера ходовая часть содержит, в общей сложности, четыре цельнокатаных колеса 3, она оборудована, в общей сложности, восемью выполненными в виде пирометра температурными датчиками, которые находятся в соответствующей сигнальной связи с устройством 8 обработки. Последнее может быть расположено, например, в зоне траверсного участка ходовой части на расстоянии от, возможно, предусмотренного рессорного подвешивания. Пирометры 6, 7 могут быть интегрированы в раму 1 ходовой части или установлены на ней.
Устройство 8 обработки располагает интерфейсом 9, через который, например также беспроводным путем, передаются управляющие сигналы на систему управления рельсового транспортного средства, к которой относится также рассматриваемая ходовая часть.
Следует учесть, что для контроля температуры одного из цельнокатаных колес 3 может быть достаточным лишь одного пирометра 6, 7, чтобы определить ввод энергии в цельнокатаное колесо 3 на основе процессов торможения.
На фиг. 2 созданная одним из пирометров 6, 7 температурная характеристика для отдельного процесса торможения одного из цельнокатаных колес 3 в виде функции времени.
При этом важное значение имеет то, что в течение какой соответствующей длительности нахождения контролируемая по температуре зона цельнокатаного колеса 3, например обод или диск, лежит в определенном температурном интервале. В данном примере представляющий интерес для ввода энергии в цельнокатаные колеса 3 температурный диапазон составляет 400-600ºС и разделен на температурные интервалы по 50ºС.
Очевидно, что с началом процесса торможения температура цельнокатаного колеса 3 сначала круто возрастает, после чего следует сначала плоское, а затем более крутое падение температуры. Температурная характеристика на фиг. 2 более подробно отражена в нижеследующей таблице.
Предварительное общее значение ввода энергии
40
Температурный интервал
Длительность (округленно)
Значение ввода энергии в секунду
Значение ввода энергии
400-450ºС
4,0
2,0
0,1
450-500ºС
4,0
3,0
0,1
500-550ºС
5,0
6,0
0,3
550-600ºС
52,0
15,0
7,8
500-550ºС
19,0
6,0
1,1
450-500ºС
11,0
3,0
0,3
400-450ºС
10,0
2,0
0,2
Общее значение ввода энергии при последнем торможении
10,0
10
Новое общее значение ввода энергии
50
Предельное значение
100
Данная таблица иллюстрирует отдельный процесс торможения, при котором значение предварительного повреждения/предварительное общее значение ввода энергии составляет 40. Для отдельных температурных интервалов указаны длительность нахождения и соответствующее данному температурному интервалу значение ввода энергии в секунду. Произведение из длительности нахождения и значения ввода энергии в секунду дает для каждого температурного интервала значение ввода энергии, эквивалентное повреждению на основе ввода энергии в данное цельнокатаное колесо 3. Накопление всех значений ввода энергии по температурным интервалам дает соответствующий отдельному торможению общий ввод энергии. Его суммирование с предварительным значением ввода энергии (предварительное повреждение) дает новое общее значение ввода энергии.
Устройство 8 обработки формирует в данном примере из созданных пирометрами 6, 7, в общей сложности, восьми температурных характеристик общие значения ввода энергии для каждого из цельнокатаных колес 3. Возможные реакции транспортного средства инициируются через интерфейс 9. В основе инициирующего сигнала лежит обработка для всех цельнокатаных колес 3, причем дополнительно могут быть привлечены другие параметры.
Описанная комбинация из сенсорики (пирометры 6, 7) и соответствующего устройства 8 обработки работает отдельно от системы управления торможением рельсового транспортного средства.
Следует указать на то, что в одном альтернативном варианте (не показан) устройство 8 обработки может быть размещено также на удалении от ходовой части, например в кузове вагона. В этом случае пирометры 6, 7 находятся, например, также в беспроводной сигнальной связи с устройством 8 обработки.
Для устройства 8 обработки задано к тому же общее значение ввода энергии, а именно для накопления следующих друг за другом процессов торможения. Когда здесь достигнуто заданное максимальное значение, происходят соответствующие сигнализация и дальнейшая обработка системой управления рельсового транспортного средства. Можно также сигнализировать о необходимости скорого принятия меры по обслуживанию.
Предусмотрев параллельно общий ввод энергии на основе накопленных значений ввода энергии, можно установить также максимальное значение ввода энергии для отдельного процесса торможения. При его превышении устройство 8 обработки формирует инициирующие сигналы для системы управления транспортного средства/принятия мер по обслуживанию, а именно через предусмотренный интерфейс 9. Оба рассматриваемых максимальных значения ввода энергии определяются в зависимости от материала цельнокатаного колеса 3 и предусмотренных тормозных колодок 5.