УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ

Полезная модель относится к средствам маневрирования подвижным составом и предназначено для перемещения железнодорожных вагонов на короткие расстояния для позиционирования их, например, при осуществлении мойки железнодорожных вагонов или проведения ремонта подвижного состава.
Известные методы маневрирования подвижного состава можно разделить на два класса. Первый - перемещение вагонов методом толкания их с помощью тележек или других средств, движущихся по основным рельсам. Второй - с помощью тянущих тележек, перемещаемых по дополнительным путям и снабженных механизмом жесткого контактирования с колесными парами вагонов или других экипажных единиц.
Известно устройство для перемещения железнодорожных вагонов, включающее тяговый барабан с приводом, тяговый канат и обводной блок, причем привод барабана оснащен тормозом, а тяговый канат выполнен в виде бесконечной ветви и снабжен устройством предварительного натяжения каната и захватом, расположенным на нижней ветви тягового каната (Патент РФ №29023, опубл. 27.04 2003 г).
Недостатком известного устройства является низкая надежность натяжного каната, т.к. нет непосредственного контакта с колесной парой вагона и возможность передвижения вагона только в одну сторону.
Известно устройство для перемещения железнодорожных вагонов посредством тележки-спутника. Механизм перемещения выполнен в виде приводной бесконечной цепной передачи, оснащенной толкателями для взаимодействия с поперечными балками тележки-спутника, размещенными вдоль тележки спутника с шагом, соответствующим шагу размещения толкателей цепной передачи, причем каждая из двух тяговых звездочек цепной передачи жестко соединена в блок с приводной звездочкой, которые, для их поочередного включения в работу при реверсе привода соединены цепной передачей со звездочками смонтированного между блоками тяговых и приводных звездочек блока ведущих звездочек, свободно смонтированных на втулке привода, при этом каждая ведущая звездочка блока снабжена диаметрально расположенными сухарями для взаимодействия с диаметрально расположенными сухарями втулки, а каждый толкатель выполнен в виде каретки, представляющей собой прикрепленные к цепи симметрично ее оси две щеки с перемещающимися по направляющим катками, по два катка каждой стороны цепи по осям ее звеньев так, что расстояние между катками каждой пары катков с каждой стороны цепи соответствует шагу цепи (Патент РФ №2207425).
Основным недостатком этого устройства является необходимость второго железнодорожного пути, что снижает область применения известного устройства и низкая надежность цепной передачи.
Известно устройство для передвижения железнодорожных вагонов на короткие расстояния, содержащее расположенное вдоль колеи приводной тяговый орган с закрепленной к нему кареткой, на корпусе которой установлены опорные ролики, расположенные с возможностью опирания на направляющие, проложенные внутри колеи, и толкающий ролик для взаимодействия с элементами колесной пары. Корпус каретки выполнен в виде двуплечего балансира с центральным выступом, несущего по концам и на выступе соответственно опорные ролики и толкающий ролик. Ось балансира расположена от поверхности направляющих на расстоянии большем радиуса опорных роликов и меньшем расстояния от поверхности направляющих до осей опорных роликов.
Профили корпуса каретки в продольной вертикальной плоскости между опорными и толкающим роликами описаны кривыми с радиусом окружности, равным радиусу оси колесной пары (Патент РФ №2046046).
К недостаткам известного устройства относится невозможность перемещения единиц подвижного состава возвратно-поступательно с любой точки пути, а также отсутствие средств контроля и управления перемещением тележки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является маневровая установка с тянущими тележками для колесных пар, предназначенная для маневрирования и позиционирования самодвижущих единиц подвижного состава типа «Сокол» на прямых и ровных участках пути через установку внешней мойки. Установка 2000/015 WESUMAT разработана германской фирмой «Vollerf GmBh» для российских железных дорог и нашла широкое применение в России. (Проект: Октябрьская ж.д. г.Санкт-Петербург, «Металлострой II» - Сокол, Функциональное описание. 12.07.2000 г.)
Маневровая установка состоит из комбинированной приводной станции, узлов натяжения тягового каната, установки привода управляющего каната и сигнализации, конечных канатных роликов, направляющих канатных роликов, тянущей тележки для колесных пар, тягового и управляющего канатов, а также систему управления, включающую электронное и электрическое оборудование (двигатели, муфты, редукторы, концевые выключатели).
Маневровый ход во время процесса мойки происходит автоматически. Концевые маневровые выключатели с обеих сторон маневрового пути ограничивают ход тянущей тележки вперед и назад. После того, как тянущая тележка дошла до одного из этих выключателей,
она может двигаться только в обратную сторону. Тянущая тележка колесной пары свободно передвигается между рельсами нормальной колеи по отдельно проложенным вспомогательным рельсам. Тележка прикреплена с обеих сторон к бесконечному (замкнутому) реверсивному тяговому канату. При помощи четырех подпружиненных пар тяговых роликов тянущая тележка двигает или тормозит вагоны за реборды колесных пар, при этом тормоза всех передвигаемых вагонов должны быть и оставаться во время маневровых работ отпущенными. Для того, чтобы в любом положении на маневровом пути приводить тяговые ролики в рабочее или нерабочее положение, на тянущей тележке установлена управляющая кулиса. При помощи аксиальной канатной системы, приводимой в действие приводом управляющего каната, тяговые ролики выдавливаются наружу в рабочее положение управляющей кулисой. Ход кулисы, соосный ходу рельс, составляет примерно 240 мм, ход тяговых роликов составляет около 65 мм. При втягивании тяговых роликов буферные пружины, установленные на тянущей тележке, ускоряют размотку управляющего каната с его привода.
Тянущая тележка для колесных пар состоит из:
базовой рамы, в которой установлены восемь поддерживающих колес, внутри рамы подвижно размещена регулируемая кулиса, связанная с пружиной; на регулируемой кулисе установлен арретир с ходовым роликом, зажимным шпинделем и буферной пружиной; на базовой раме установлено четыре отводных рычага, связанных подпружиненным рычажным механизмом с толкательными балками.
Регулируемая кулиса управляется при помощи управляющего каната, проводимого через шкивы, установленные на кулисе и на базовой раме.
На упорных балках находится по одной паре толкательных роликов (сдвоенные толкательные ролики), установленных на конических роликоподшипниках. С другой стороны находятся по одному ходовому ролику, приводимому в действие при передвижении кулисы.
При подходе к реборде колеса тяговые ролики поднимаются в рабочее положение и фиксируются опорным рычагом. Вагон толкается или тормозится в пределах маневрового пути.
Если вагон находится в требуемом положении, то тяговые ролики снова убираются. При этом опорные рычаги деблокируются и ролики снова падают в горизонтальное положение. Перед уборкой ходовой тормоз слегка растормаживается, чтобы достичь более легкой уборки тяговых роликов при помощи возможно налегающей реборды вагонного колеса. Для бесконтактного приведения в действие рабочих и предохранительных
конечных выключателей тянущая тележка оборудована шиной конечных выключателей. Длина этой шины соответствует длине тянущей тележки.
Перемещение тянущей тележки осуществляется одной лебедкой с реверсивным приводом, тормозом и тремя барабанами: одним общим (канатоведущим) и двумя другими для перемещения тележки вперед - назад. Этот привод аналогичен описанному в изобретении по авт. свид. №1439003.
Основные недостатки известного технического решения, выявленные при эксплуатации установки, заключаются в конструкции механизма, управляющего тяговыми роликами. Конструкция кулисы с массивным противовесом, управляемой дополнительным аксиальным канатом с помощью дополнительных шкивов, и узлов контроля натяжения троса посредством торсионной пружины, арретира с дополнительным ходовым роликом и зажимным устройством и т.п. является относительно сложным и не обеспечивает требуемой надежности при эксплуатации из-за трудности обеспечения натяжения канатов разного диаметра. Реверсивный привод лебедки с тремя барабанами усложняет надежность движения тележки в момент переключения направления ее движения и усложняет контроль за натяжением каната.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение эксплуатационной надежности устройства перемещения железнодорожных вагонов путем упрощения конструкции узла, управляющего работой тяговых роликов, изменения системы контроля за перемещением тянущей тележки и конструкции ее привода.
Технический результат достигается за счет того, что в известное устройство для перемещения железнодорожных вагонов, содержащее тянущую тележку с колесными парами, которые свободно передвигается между рельсами нормальной колеи по отдельно проложенным вспомогательным рельсам, соединенную с двух сторон к тяговому канатному приводу, внутри рамы тянущей тележки размещен механизм, управляющий подпружиненными парами толкателей, жестко соединенных с отводными рычагами и сдвоенными тяговыми роликами, установленными с обеих сторон рамы тележки с возможностью сцепления с ребордой колесной пары железнодорожного вагона и систему контроля за положением и движением тянущей тележки, внесены изменения и дополнения, а именно:
- механизм, управляющий тяговыми роликами выполнен в виде копира, состоящего из четырех профильных поверхностей, соединенных с возможностью перемещения по направляющим посредством подпружиненных нескольких пар роликов, причем одни из них снабжены зацепами, контактирующими с упорами, на которых размещены концевые
выключатели, являющиеся датчиками системы контроля и управления движением тележки;
- между вспомогательными рельсами установлены задний, промежуточные и передние упоры, контактирующие с зацепными роликами при перемещение копира по направляющим;
Кроме того:
- канатный привод тележки включает тяговую лебедку и лебедку возврата, снабженные автономными приводами;
- передний упор снабжен пневмоцилиндром и датчиками положения штока его;
- количество промежуточных упоров зависит от типа подвижного состава.
Конструкция устройства для перемещения железнодорожных вагонов представлена на рисунках 1-4.
На рисунке 1 представлена схема размещения оборудования, входящего в состав устройства.
На нем показаны: основной железнодорожный путь 1 (для движения состава; вспомогательный путь 2 (для движения тянущей тележки); лебедка тяговая 3 (для движения состава вперед); лебедка возврата 4 (для движения тележки назад); тянущей тележки 5, блоков натяжения тросов 6, предназначенных для изменения направления прокладки троса на пути от лебедки к тележке, упоров переднего, промежуточных и заднего соответственно 7, 8, 9, на которых установлены концевые выключатели, являющиеся датчиками для системы контроля положения тянущей тележки; подставки 10, предназначенные для предотвращения касания тросами опорной поверхности; канаты 11, 12 разного диаметра, соединенные с противоположными концами тянущей тележки.
На рис. 2 приведена конструкция тянущей тележки 5.
Тележка состоит: из рамы 13, колесных пар 14, копира 15, состоящего из четырех соединенных профильных поверхностей, направляющих 16, толкателей 17, соединенных с отводными рычагами 18 и подпружиненные механизмом 19, снабженные тяговыми роликами 20, роликовой системы перемещения копира 15 по направляющим 16, включающей: ролики с ребордой 21, гладкие ролики 22, пружины 23 и ролики зацепы 24 и 25, отличающиеся конструкцией зацепов.
На рис. 3 приведена конструкция упора промежуточного, предназначенного для перевода тележки в рабочее положение. Упор установлен на основании 26 и содержит: рычаг 27, конечный выключатель 28, являющийся датчиком положения тележки 5, подставку 29, стяжку 30, установленную между рычагами 27, которые крепятся к основанию 26 с помощью кронштейнов 31.
На рис.4 приведена конструкция упора переднего, предназначенного для перевода тележки 5 в транспортировочное положение и ограничения прямого хода тележки.
Он размещен на основании 32, на котором установлены: стойки 33 с конечным выключателем 34. На основании установлен пневмоцилиндр 35, шток которого соединен с кареткой 36, перемещаемой по направляющим 37, датчики 38, 39 конечных положений штока пневмоцилиндра 35; рычаги 40, закрепленные на основании с помощью кронштейнов 41 и стяжки 42. На основании 32 установлены также подставки для троса 43, 44 и концевой выключатель 45, являющийся датчиком положения рычагов 40.
Конструкции остальных узлов устройства перемещения железнодорожных вагонов (упора заднего, блоков и подставок) проста и очевидна, поэтому не приводится, т.к. будет понятна из описания работы устройства.
Конструкция лебедок тяговой и возврата практически аналогичны (отличаются только маркой оборудования) и выполнены традиционно. Они содержат электромеханический привод, в состав которого входит асинхронный двигатель с нормально замкнутым дисковым тормозом и цилиндрический редуктор. Упругая муфта через зубчатую передачу обеспечивает передачу крутящего момента от привода к барабану, на котором намотан трос (канат) соответствующего диаметра.
Тележка непосредственно взаимодействует с составом. Она перемещается по вспомогательным рельсам 2, проложенным между основными рельсами 1. Высота тележки позволяет ей свободно проезжать под составом. На прямом ходу тележка приводится в движение тросом, наматываемом на барабан тяговой лебедки, а на обратном ходу тросом лебедки возврата. Копир 15 может прокатываться вперед и назад по направляющим 16, а по верхним торцам направляющих катятся ролики с ребордами 21, а по нижним - гладкие ролики 22 которые поджимаются к направляющим пружинами 23. Нижние торцы направляющих 16 спереди и сзади тележки имеют наклонные поверхности, следовательно, при нахождении копира в крайнем передним положением ролики - зацепы 25 подняты вверх, а ролики - зацепы 24 опущены вниз, соответственно при нахождении копира в крайнем заднем положении наоборот. Взаимодействие роликов - зацепов с упорами будет описано ниже. При нахождении копира 15 в крайнем переднем положении толкатели 17 и рычаги 18 поджаты к раме, пружины 19 сжаты. Усилие на сжатие пружины передается от профилированных поверхностей копира, а через них на тяговые ролики 20, которые закреплены на толкателях 17.
При перемещении копира в крайнее заднее положение тяговые ролики 20 выкатываются по поверхностям копира, пружины 19 выдвигают толкатели 17 и рычаги 18 в стороны. Рычаги 18 роликами, которые установлены на концах рычагов, упираются в
боковые поверхности основных рельс, ограничивая положение толкателей 17 (толкатели не могут касаться рельс). При движении тележки эти ролики катятся по боковым поверхностям основных рельс. При поджатых толкателях и рычагах тележка свободно прокатывается под составом (обратный ход). При выдвинутых толкателях и рычагах тележка перемещает состав (прямой ход).
Рассмотрим работу упоров промежуточного и переднего.
Например тележка двигается в обратном направлении и находится в транспортировочном положении. Рычаги 18 и толкатели 17 поджаты кроме 13, копир 15 находится в крайнем переднем положении, ролики - зацепы 24 опущены. При прохождении тележки над упором ролики - зацепы 24 наклоняют рычаги 27 на осях кронштейнов 31. Как только ролики - зацепы 24 прошли над рычагами 27, рычаги занимают исходное положение. При наклоне рычагов стяжка 30 отклоняет рычаг датчика 28, происходит срабатывание датчика и система управления получает сигнал о прохождении именно этого упора (упоров промежуточных может быть несколько) и, в случае необходимости, останавливает тележку. Тележка начинает движение вперед (рабочий ход), ролики - зацепы 24 упираются в рычаги 27 и останавливают копир 15 тележки 5 (сама тележка продолжает движение), следовательно, копир 15 перемещается в заднее положение. В конце хода ролик - зацеп 24 вместе с роликом 21 уходит вверх и проскакивает над рычагом 27, к этому моменту копир переведен в заднее положение и следовательно тележка находиться в рабочем положении. Далее происходит перемещение состава.
Упор передний предназначен для перевода тележки в транспортированное положение и ограничения прямого хода тележки. Тележка 5 двигается в прямом направлении и находится в рабочем положении. Рычаги 18 и толкатели 17 выдвинуты, копир 15 находится в крайнем заднем положении, ролики - зацепы 24 подняты, а ролики -зацепы 23 опущены. При прохождении тележки 5 над упором, ролики -зацепы 23 наклоняют рычаги 40 на осях кронштейнов 41, как только ролик - зацеп 23 прошел над рычагом 40, рычаг занимает исходное положение. При наклоне рычага 40 стяжка 42 отклоняет рычаг датчика 45, происходит срабатывание датчика и система управления получает сигнал о прохождении упора и останавливает тележку. Пневмоцилиндр 35 втягивает шток, который тянет за собой каретку 36 с рычагами 40 по направляющим 37. Рычаги захватывают ролики -зацепы 23 и перемещают копир 15 тележки вперед. В конце хода ролик - зацеп 23 вместе с роликом 21 уходит вверх и проскакивает над рычагом 40. К этому моменту копир 15 переведен в переднее положение и, следовательно, тележка находится в транспортированном положении. Об этом в
систему управления поступает сигнал от датчика 45. Далее происходит возврат тележки, а пневмоцилиндр 35 возвращает каретку 36 в исходное положение. На основании 32 упора установлены также концевые выключатели 38, 39, являющиеся датчиками положения штока пневмоцилиндра 35.
Устройство для перемещения железнодорожных вагонов работает следующим образом (на примере мойки состава). Работа по перемещению состава во время мойки разбита на 6 (шесть) проходов, которые выполняются последовательно друг за другом. Каждый проход, представляет из себя процесс перемещения тележки, управляемый и контролируемый программой. Номер текущего прохода показывается оператору в экране автоматического режима. Вся работа основного оборудования показывается на мнемосхеме.
При перемещении тележка может находиться в одном из двух состояний: рабочее или транспортное. Рабочее состояние - тележка передвигает состав. Транспортное состояние - тележка без соприкосновения с составом передвигается за очередной порцией вагонов.
В начальном состоянии тележки замкнут датчик начального положения тележки (ДНПТ), в конечном - замкнут датчик конечного положения тележки (ДКПТ). Если датчик замкнут, то на экране значок, соответствующей ему, мигает.
После прибытия очередного состава на мойку, оператор вводит режим работы: автоматический, тип состава, количество вагонов в составе.
После подтверждения машинистом о готовности состава к мойке, оператор нажимает соответствующую клавишу и начинается выполнение первого прохода и т.д.
Перед началом каждого прохода производится проверка на возможные аварийные ситуации. Выполнение любого прохода может быть приостановлено по инициативе оператора, либо сигналом от вагономоечного комплекса (ВМК). Возможен переход с автоматического режима наручной.
В состав устройства входит система управления перемещением тележки, включающая электрические и электронные элементы. Система работает по командам, получаемым от датчиков, расположенных на соответствующих упорах.
Команда «ВПЕРЕД». По этой команде подается питание (тормоза отключаются, муфта замыкается, двигатель лебедки тяговой включаются на движение вперед). Команда не может выполняться, если тележка находится на переднем упоре.
В начале прямого хода тяговая тележка 5 находится позади передней тележки одного из вагонов. Копир 15 находится в крайнем переднем положении, рычаги 18 и толкатели 17 поджаты к раме 13. Когда тележка начинает движение копир 15 переводится
в крайнее заднее положение, рычаги 18 и толкатели 17 выдвигаются. Подъехав к задней колесной паре вагонной тележки, передние рычаги входят в контакт с ребордами колесной пары и поджимаются к раме, сжимая пружины 19 и увлекая за собой передние толкатели, тяговая тележка продолжает движение, рычаги 18 скользят по боковым поверхностям колес вагона. Когда рычаги пройдут колесную пару, они вместе с толкателями 17 выдвинутся в рабочее положение, колесная пара окажется между толкателями. Далее задние толкатели тележки роликами 20 упираются в реборды колес вагона, состав начинает движение. При контакте переднего ролика 20 толкателя с ребордой колеса вагона толкатель поворачивается вокруг своей оси так, что в контакт с ребордой колеса входит и второй ролик 20 толкателя. Таким образом, усилие от тяговой лебедки через трос, раму 13, толкатели 17 и ролики 20 передается составу. После остановки тележки в конце прямого хода, копир 15 переводится в переднее положение, рычаги 18 и толкатели 17 поджимаются к раме 13, толкатель поворачивается в исходное положение. Затем тележка возвращается в исходное положение или в одно из промежуточных положений, если требуется переместить состав на расстояние меньшее, чем полный ход тележки. Перемещение копира 15 из одного крайнего положения в другое было описано выше и происходит при взаимодействии роликов с зацепами 23 и 24 с упорами, установленными по ходу движения тележки. Взаимодействие тележки с упорами, было также описано выше.
Одновременно с командой «ВПЕРЕД» выдается команда на пневмоцилиндр 35 переднего упора - «ШТОК ВПЕРЕД». По этой команде шток пневмоцилиндра 35 выдвигается вперед и удерживается в этом положении до получения команды «ШТОК НАЗАД» По этой команде шток пневмоцилиндра 35 втягивается и удерживается в этом положении до снятия команды. Положение штока контролируется датчиками 38, 39.
Состав подается на мойку таким образом, чтобы первый вагон находился над тележкой. При подходе лицевой поверхности первого вагона к порталу мойки выдается команда «СТОП ВПЕРЕД». Через 10 секунд после выдачи команду на останов состава, выдается команда «ШТОК НАЗАД». Шток пневмоцилиндра 35 втягивается (рычаг 18 должен сжаться) и удерживается. Подается команда «НАЗАД» и тележка двигается в обратном направлении. Когда она достигает второго вагона, срабатывает датчик и выдается команда «СТОП НАЗАД». На обратном ходу работает лебедка возврата: двигатель включен, тормоз двигателя отключен, на тяговой лебедке электромагнитная зубчатая муфта разомкнута.
После окончания мойки лицевой поверхности первого вагона снова выдается команда «ВПЕРЕД», тележка вместе с составом перемещается вперед до упора переднего,
который срабатывает и выдает в систему управления команду «СТОП ВПЕРЕД». Процесс передвижения тележки вперед осуществляется как было ранее описано. Место остановки тележки на каждом шаге перемещения состава зависит от количества вагонов в составе и длины вагонов и определяется заранее (исходя из типа железнодорожного состава). После каждой остановки, тележка снова подается команда «вперед» и состав перемещается на один шаг.
На последнем шаге перемещения состава, при подходе тыльной поверхности последнего вагона к порталу мойки, опять выдается команда «СТОП ВПЕРЕД» на время мойки этой поверхности. После выполнения последнего шага перемещения тележки, т.е. окончания процесса мойки состава, тележка по команде «НАЗАД» возвращается в исходное положение, при этом выдается команда «СТОП НАЗАД».
Предлагаемая полезная модель обладает рядом преимуществ по сравнению с известными техническими решениями:
- надежностью в эксплуатации, т.к. механизм управляющий тяговыми роликами выполнен конструктивно надежнее ранее применяемых;
- система контроля за положением тянущей тележки и рабочими органами устройства позволяет исключить аварийные ситуации;
- применение раздельного автономного привода перемещения тележки упростило контроль за ее перемещением.
В настоящее время выполнен проект новой установки и осуществляется изготовление новых узлов. Внедрение устройства будет осуществлено в течение 2006 г.