ДЕТЕКТОР СХОДА С РЕЛЬСОВ
DERAILMENT DETECTOR

Область техники
Настоящее изобретение, в целом, относится к детектору схода с рельсов и способу определения схода с рельсов и, в частности, к детектору схода с рельсов и способу для определения и сигнализации о ситуации схода с рельсов в железнодорожном транспортном средстве.
Уровень техники
Сход с рельсов в железнодорожной отрасли часто приводит к значительному повреждению железнодорожных транспортных средств и путей, а также к значительной потере доходов для железнодорожных компаний, обусловленной сходом с рельсов железнодорожного транспортного средства и/или выводом из эксплуатации путей. Серьезные последствия, вытекающие из схода с рельсов железнодорожных транспортных средств, привели к разработке детекторов схода с рельсов, выполненных с возможностью определения схода с рельсов железнодорожного транспортного средства и немедленного применения соответствующих корректирующих мер. Обычные детекторы схода с рельсов, как правило, активируют полную аварийную тормозную функцию при определении схода с рельсов. В то время как конечной целью в ситуации схода с рельсов является остановка железнодорожного транспортного средства как можно скорее, определенные ситуации, такие как сход с рельсов в туннеле, на мосту, или во время ложной активации, требуют альтернативных средств инициирования процедуры остановки.
В частности, известны системы, основанные на инерционном датчике, где при активации инерционного датчика быстро освобождается давление внутри тормозной магистрали, чтобы вызвать экстренное торможение железнодорожного транспортного средства, которое действует на все вагоны в составе. В патенте США № 5188038 раскрыты предохранительное устройство схода с рельсов железнодорожного вагона, которое немедленно активирует пневматическую тормозную систему при определении условий для схода с рельсов. Устройство включает в себя удлиненную штангу, выступающую из нижнего участка каждого вагона в положение немного выше рельса. При сходе с рельсов железнодорожного вагона штанга контактирует с рельсом, вызывая быстродействующий клапан в пневматической тормозной магистрали к открытию и сбросу давления в тормозной магистрали, тем самым применению тормозов. Детекторы схода с рельсов этого типа функционируют в качестве аварийных тормозных клапанов.
Однако обычные детекторы схода с рельсов имеют существенный недостаток из-за того, что полная сила торможения применяется для остановки железнодорожного транспортного средства как можно быстрее за кратчайшее расстояние. В то время как конечной целью является безопасное доведение железнодорожного транспортного средства до полной остановки, экстренное приведение в действие тормозной системы при определении схода с рельсов может привести к остановке железнодорожного транспортного средства в нежелательном месте, например, в туннеле или на мосту. Это усложняет усилия по восстановлению сошедшего с рельсов транспортного средства и/или путей и возобновлению нормального железнодорожного движения.
Некоторые усилия были предприняты для разработки детекторов схода с рельсов, которые оповещают машиниста железнодорожного транспортного средства, что возникло состояние схода с рельсов. Например, патент США № 3994459 относится к системе определения схода с рельсов железнодорожного транспортного средства, имеющей ускорительное чувствительное устройство, которое в ответ на изменения в вертикальном ускорении транспортного средства в результате схода с рельсов посылает радиосигнал, установленный в локомотиве, для обеспечения визуального или звукового сигнала машинисту. Ускорительное чувствительное устройство выполнено в виде пьезоэлектрического элемента, который действует для передачи электрического сигнала, когда чувствительный элемент активируется в результате схода с рельсов транспортного средства. Система, описанная в этом патенте, не включает в себя пневматические средства для обеспечения индикации машинисту, что возникла ситуация схода с рельсов.
Сущность изобретения
В то время как различные детекторы схода с рельсов известны в железнодорожной отрасли, желательны улучшенные детекторы схода с рельсов, которые не вызывают применения экстренного торможения. Кроме того, улучшенные детекторы схода с рельсов, использующие пневматическую систему железнодорожного транспортного средства, также желательны в железнодорожной области. Кроме того, железнодорожная отрасль продолжает требовать улучшенные детекторы схода с рельсов, имеющие улучшенные структуры и экономичность при изготовлении.
С учетом недостатков, связанных с известными детекторами схода с рельсов, желательно обеспечить улучшенный детектор схода с рельсов, который при определении состояния схода с рельсов вызывает заданное снижение давления в тормозной магистрали для предупреждения машиниста, что произошло аномальное рабочее условие, и что железнодорожное транспортное средство должно быть доведено до полной остановки на безопасном месте. В то время как различные варианты осуществления детектора схода с рельсов и способы определения и оповещения о состоянии схода с рельсов в железнодорожном транспортном средстве подробно описаны в данном документе, один вариант осуществления детектора схода с рельсов для железнодорожного транспортного средства может включать в себя корпус в сообщении по текучей среде с тормозной магистралью железнодорожного транспортного средства для приема сжатого воздуха из пневматической тормозной системы. Детектор схода с рельсов может дополнительно включать в себя главную камеру, расположенную внутри корпуса, и находящуюся под давлением сжатым воздухом. Главная камера может иметь главный клапан. Узел определения ударной нагрузки может быть приспособлен для определения ускорения, указывающего на состояние схода с рельсов, чтобы активировать главный клапан при определении ускорения, указывающего на состояние схода с рельсов. Детектор схода с рельсов может дополнительно включать в себя выпускной клапан в выборочном сообщении по текучей среде с главной камерой. После определения ускорения, указывающего на состояние схода с рельсов, выпускной клапан может функционировать для выпуска заданного количества сжатого воздуха из главной камеры, для указания, что состояние схода с рельсов произошло.
В соответствии с другим вариантом осуществления, выпускной клапан может включать в себя сигнальный индикатор, подвижный относительно выпускного клапана посредством сброса заданной величины давления, для указания о возникновении состояния схода с рельсов. Заданная величина давления может быть 3-8% от общего давления в пневматической тормозной системе. В другом варианте осуществления заданная величина давления может быть 5% от общего давления в пневматической тормозной системе. Выпускной клапан может быть регулируемым, для выбора величины давления, сбрасываемого из пневматической тормозной системы. Детектор схода с рельсов может дополнительно включать в себя запорный клапан для выборочного управления потоком сжатого воздуха из тормозной магистрали к корпусу.
Согласно еще одного варианта осуществления, корпус может включать в себя верхний узел, имеющий главную камеру, и нижний узел, имеющий узел определения ударной нагрузки. Верхний узел может быть в сообщении по текучей среде с нижним узлом. Узел определения ударной нагрузки может включать в себя колебательную массу, подвешенную на пружине, при этом колебательная масса приспособлена для определения ускорения, по существу, в вертикальном направлении. Колебательная масса может быть регулируемой для выбора вертикального ускорения, при котором выпускной клапан активируется.
В другом варианте осуществления детектор схода с рельсов может включать в себя выпускной клапан, выполненный с возможностью сброса заданной величины давления из пневматической тормозной системы железнодорожного транспортного средства в ответ на определение ускорения, указывающего на состояние схода с рельсов. Выпускной клапан может дополнительно включать в себя сигнальный индикатор, подвижный относительно выпускного клапана посредством сброса заданной величины давления, для указания возникновения состояния схода с рельсов. Заданная величина давления может быть 3-8% от общего давления в пневматической тормозной системе. В одном варианте осуществления заданная величина давления может быть 5% от общего давления в пневматической тормозной системе. Выпускной клапан может быть регулируемым, для выбора величины давления, сбрасываемого из пневматической тормозной системы. Выпускной клапан может приводиться в действие узлом определения ударной нагрузки, адаптированным для определения ускорения, указывающего на состояние схода с рельсов.
В другом варианте осуществления способ определения состояния схода с рельсов в железнодорожном транспортном средстве, указывающий на возникновение состояния схода с рельсов, может включать в себя этапы, на которых:
нагнетают сжатый воздух в детектор схода с рельсов;
определяют ускорение, указывающее на состояние схода с рельсов; и
выпускают заданное количество сжатого воздуха из детектора схода с рельсов для указания возникновения состояния схода с рельсов.
Детектор схода с рельсов может находиться под давлением сжатым воздухом, получаемым из пневматической тормозной системы железнодорожного транспортного средства. Ускорение, свидетельствующее о состоянии схода с рельсов, может быть определено посредством узла определения ударной нагрузки. Заданное количество сжатого воздуха может быть выпущено через выпускной клапан.
Эти и другие признаки и характеристики детектора схода с рельсов, а также способы изготовления и функционирования соответствующих элементов конструкции и комбинации частей, и экономичность производства, станут более очевидными после рассмотрения следующего описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, все из которых образуют часть этого описания, и на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы на различных видах. Тем не менее следует точно понимать, что чертежи служат только для целей иллюстрации и описания и не предназначены в качестве определения ограничений изобретения. Как используется в описании и формуле изобретения, форма единственного числа не исключает применение множественного числа, если контекст явно не диктует иное.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид спереди детектора схода с рельсов согласно одному варианту осуществления;
Фиг. 2 - схематичный вид сечения детектора схода с рельсов с фиг. 1 в режиме готовности; и
Фиг. 3 - схематичный вид сечения детектора схода с рельсов с фиг. 1 в активном режиме.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Для целей описания далее термины пространственной ориентации, как они используются, должны относиться к соответствующему варианту осуществления, как он ориентирован на прилагаемых чертежах, или в противном случае описывается в следующем подробном описании. Тем не менее следует понимать, что варианты осуществления, описываемые далее, могут принимать множество альтернативных вариантов и конфигураций. Также следует понимать, что конкретные компоненты, устройства и элементы, показанные на прилагаемых чертежах и описанные здесь, являются просто примерными, и не должны рассматриваться как ограничивающие.
Фиг. 1 представляет собой вид спереди детектора 100 схода с рельсов согласно одному варианту осуществления. Детектор 100 схода с рельсов выполнен для установки на обычном железнодорожном транспортном средстве (не показано) для определения состояния схода с рельсов железнодорожного транспортного средства и обеспечения индикации того, что возникло состояние схода с рельсов. Детектор 100 схода с рельсов выполнен с возможностью, при определении состояния схода с рельсов, сбрасывать заданный процент от полного давления в тормозной магистрали в пневматической тормозной системе железнодорожного транспортного средства. Желательно, детектор 100 схода с рельсов снижает давление в тормозной магистрали на величину, при которой машинист будет иметь четкое представление о снижении давления в тормозной магистрали, без фактического начала торможения. Как будет описано далее, сброс заданного процента давления в тормозной магистрали начинается посредством активации детектора 100 схода с рельсов для пневматической индикации состояния схода с рельсов без активации тормозов железнодорожного транспортного средства.
Далее, как показано на фиг. 1, детектор 100 схода с рельсов включает в себя верхний узел 102, имеющий запорный клапан 104 для подключения детектора 100 схода с рельсов к тормозной магистрали 106. Запорный клапан 104 имеет первое положение, в котором детектор 100 схода с рельсов сообщается по текучей среде с тормозной магистралью 106 для получения сжатого воздуха из тормозной магистрали 106. Запорный клапан 104 дополнительно имеет второе положение, в котором детектор 100 схода с рельсов является изолированным от получения сжатого воздуха из тормозной магистрали. Запорный клапан 104 может приводиться в действие вручную из первого положения во второе положение. Альтернативно, или в дополнение, запорный клапан 104 может иметь приводное средство, такое как электрический, гидравлический, или пневматический элемент (не показан) для переключения запорного клапана 104 между первым и вторым положениями. Верхний узел 102 дополнительно включает в себя выпускной клапан 108 тормозной магистрали 108, далее именуемый "выпускным клапаном" 108. Выпускной клапан 108 приспособлен для выпуска сжатого воздуха внутри верхнего узла 102 в атмосферу. Верхний узел 102 принимает сжатый воздух из тормозной магистрали 106 и выпускает заданный процент от сжатого воздуха в тормозной магистрали в атмосферу при активации детектора 100 схода с рельсов.
Далее, как показано на фиг. 1, детектор 100 схода с рельсов дополнительно включает в себя нижний узел 110, соединенный с верхним узлом 102, для образования корпуса детектора 100 схода с рельсов. Нижний узел 110 образует узел определения ударной нагрузки (описываемый со ссылкой на фиг. 2-3), который активируется при определении ускорения в результате вертикальных и/или горизонтальных вибраций из-за ударной нагрузки, сообщаемой железнодорожному транспортному средству, к которому детектор 100 схода с рельсов прикреплен. Нижний узел 110 выполнен с возможностью вызывать активацию детектора 100 схода с рельсов после определения вертикального и/или горизонтального ускорения, равного или большего, чем заданное значение или заданная область значений, как будет описано далее. Узел определения ударной нагрузки не приспособлен для активирования детектора 100 схода с рельсов, когда вертикальное и/или горизонтальное ускорение, сообщаемое железнодорожному транспортному средству, меньше, чем заданное значение или заданная область значений.
Верхний узел 102 и нижний узел 110 являются предпочтительно соединенными для образования единой структуры. Как будет описано далее, один или несколько проходов для текучей среды могут быть предусмотрены между верхним узлом 102 и нижним узлом 110 для текучей среды, соединяющие верхний узел 102 и нижней узел 110. Соответственно, желательно, чтобы верхний узел 102 соединялся с нижним узлом 110 таким образом, чтобы поддерживать герметичное соединение по текучей среде между ними, и не допускать утечки текучей среды на стыке между верхним узлом 102 и нижним узлом 110. Верхний узел 102 и нижний узел 110 могут быть соединены болтами, сваркой, приклеены или иначе скреплены механическим образом для образования корпуса детектора 100 схода с рельсов. В другом варианте осуществления, верхний узел 102 и нижний узел 110 выполнены в виде единой монолитной структуры.
На фиг. 2 представлен схематичный вид сечения детектора 100 схода с рельсов в режиме готовности, когда детектор 100 схода с рельсов готов ощутить вертикальное и/или горизонтальное ускорение, сообщаемое к железнодорожному транспортному средству. Верхний узел 102 детектора 100 схода с рельсов включает в себя главную камеру 112 в выборочном сообщении по текучей среде с тормозной магистралью 106 через запорный клапан 104 (представлен на фиг. 1). Главная камера 112 получает сжатый воздух из тормозной магистрали 106 и включает в себя главный клапан 114, скользяще расположенный внутри главной камеры 112. Главный клапан 114 включает в себя шток 116 клапана, соединенный с верхней поверхностью 118 клапана в верхнем участке главного клапана 114. Верхняя контактная поверхность 118 клапана образовывает верхнюю поверхность, противоположную нижней поверхности. Нижняя поверхность верхней контактной поверхности 118 клапана включает в себя первый уплотнительный элемент 120, например резиновое уплотнение. Первый уплотнительный элемент 120 прижимается к седлу 122 клапана, когда главный клапан 114 закрыт, для сохранения заряда сжатого воздуха внутри главной камеры 112. Верхняя поверхность верхней контактной поверхности 118 клапана образовывает поверхность для зацепления первого упругого элемента 124, такого как винтовая цилиндрическая пружина. Первый упругий элемент 124 выполнен с возможностью сжатия с перемещением главного клапана 114 в тех случаях, когда нижняя поверхность верхней контактной поверхности 118 клапана отходит от седла 122 клапана.
Далее, как показано на фиг. 2, главная камера 112 находится в сообщении по текучей среде с верхней камерой 126 через первый трубопровод 128 и нижней камерой 130 через второй трубопровод 132. Каждая из верхней и нижней камер 126, 130 заряжается сжатым воздухом из главной камеры 112 через первый и второй дроссели 134, 136, соответственно расположенные в верхнем участке первого и второго трубопроводов 128 132, соответственно. Нижняя контактная поверхность 138 клапана главного клапана 114 предусмотрена на нижнем участке штока 116 клапана, противоположном верхней контактной поверхности 118 клапана. Нижняя контактная поверхность 138 клапана может скользить относительно стенки 140, разделяющей верхнюю и нижнюю камеры 126, 130. Гибкая мембрана 142 герметизирует нижнюю контактную поверхность 138 клапана от стенок нижней камеры 130 для предотвращения утечки сжатого воздуха между верхней и нижней камерами 126, 130.
Главная камера 112 находится в выборочном сообщении по текучей среде с выпускной камерой 144 выпускного клапана 108. Как будет описано далее, главная камера 112 находится в изоляции по текучей среде от выпускной камеры 144, когда первый уплотнительный элемент 120 верхней контактной поверхности 118 клапана посажен на седло 122 клапана. Когда первый уплотнительный элемент 120 отходит от седла 122 клапана, сообщение по текучей среде устанавливается между главной камерой 112 и выпускной камерой 144 выпускного клапана 108 так, что выпускная камера 144 принимает сжатый воздух из главной камеры 112. Таким образом, главный клапан 114 является подвижным внутри верхнего узла 102, для избирательного создания сообщения по текучей среде с выпускной камерой 144 выпускного клапана 108. Осевое уплотнение 146 предусмотрено на нижней стенке 148 выпускной камеры 144 для уплотнения штока 116 клапана и предотвращения прохождения воздуха между верхней камерой 126 и выпускной камерой 144.
Далее, как показано на фиг. 2, выпускная камера 144 выпускного клапана 108 уплотнена посредством главного клапана 114 на одном конце и выпускным клапаном 150 на противоположном конце, для выпуска сжатого воздуха из главной камеры 112 в атмосферу, когда детектор 100 схода с рельсов активирован. Выпускной клапан 150 имеет шток 152 выпускного клапана с контактной поверхностью 154 выпускного клапана, предусмотренной на его первом конце, и элементом 156 удержания пружины на его втором конце. Элемент 156 удержания пружины удерживает второй упругий элемент 158, такой как винтовая цилиндрическая пружина, против первого конца седла 160 выпускного клапана. Элемент 156 удержания пружины также образовывает поверхность, на которую сжатый воздух действует для активации выпускного клапана 150. Второй конец седла 160 выпускного клапана избирательно входит в зацепление с контактной поверхностью 154 выпускного клапана, когда детектор 100 схода с рельсов активирован.
Шток 152 выпускного клапана включает в себя резьбовой конец 162 для приема посредством резьбы контактной поверхности 154 выпускного клапана. Резьбовое соединение между штоком 152 выпускного клапана и контактной поверхностью 154 выпускного клапана дает возможность регулировать длину штока 152 выпускного клапана и относительное расстояние между контактной поверхностью 154 выпускного клапана и удерживающим элементом 156 пружины. Посредством навинчивания контактной поверхности 154 выпускного клапана по направлению к элементу 156 удержания пружины, второй упругий элемент 158 сжимается между элементом 156 удержания пружины и внешней поверхностью седла 160 выпускного клапана. Сжатие второго упругого элемента 158 повышает жесткость выпускного клапана 150 и увеличивает давление, необходимое для того, чтобы заставить контактную поверхность 154 выпускного клапана отойти от седла 160 выпускного клапана, чтобы обеспечить прохождение сжатого воздуха в атмосферу. И наоборот, уменьшение сжатия второго упругого элемента 158 уменьшает жесткость выпускного клапана 150 и уменьшает давление, необходимое для того, чтобы заставить контактную поверхность 154 выпускного клапана отойти от седла 160 выпускного клапана для выпуска сжатого воздуха в атмосферу. Таким образом, возможность регулирования выпускного клапана 150 обеспечивает выбор требуемого давления, необходимого для открытия выпускного клапана 150. В одном варианте осуществления жесткость выпускного клапана 150 устанавливается для того, чтобы заставить выпускной клапан 150 открываться при давлении, достаточном для выпуска 5% от общего давления из главной камеры 112. Поскольку главная камера 112 получает сжатый воздух из тормозной магистрали 106, выпускной клапан 150 также выпускает 5% от общего давления в тормозной магистрали во время нормальной работы. В другом варианте осуществления жесткость выпускного клапана 150 выбирается для выпуска между 3-8% от общего давления в тормозной магистрали. Желательно, чтобы менее 10% от общего давления в тормозной магистрали выпускалось через выпускной клапан 150, так как такие потери давления обязательно вызовут применение тормозов железнодорожного транспортного средства. Детектор 100 схода с рельсов приспособлен для выпуска заданного процента давления в тормозной магистрали, чтобы предоставить сигнал, что детектор 100 схода с рельсов был активирован, но не выпустил процент давления в тормозной магистрали, достаточный для воздействия на торможение железнодорожного транспортного средства.
Сжатый воздух, проходящий через выпускную камеру 144 выпускного клапана 108 при активации детектора 100 схода с рельсов, входит в зацепление с сигнальным индикатором 164, который расположен с возможностью перемещения внутри наконечника выпускной камеры 144. Сигнальный индикатор 164 вытесняется наружу из стенки выпускного клапана 108, чтобы обеспечить визуальную индикацию, что детектор 100 схода с рельсов был активирован. Сигнальный индикатор 164 образует, по существу, трубчатую конструкцию с одним или несколькими осевыми отверстиями 166, проходящими через наконечник сигнального индикатора 164, и одним или несколькими радиальными отверстиями 168, проходящими через трубчатую боковую стенку сигнального индикатора 164. В первом положении, в котором сигнальный индикатор 164 не активирован, сигнальный индикатора 164, по существу, принят внутри полости выходной камеры 144. При активации детектора 100 схода с рельсов сжатый воздух действует на наконечник сигнального индикатора 164, и часть сжатого воздуха проходит через осевые отверстия 166. В исходном положении, как представлено на фиг.2, сигнальный индикатор 164 удерживается в первом положении посредством шарика 170, принятого внутри радиальной выемки, проходящей в радиальном направлении в боковой стенке сигнального индикатора 164. Шарик 170 прижимается к стенке выемки с помощью пружины 174. Давление сжатого воздуха, проходящего через выпускную камеру 144, является достаточным для нажатия на сигнальный индикатор 164, так, что шарик 170 отводится назад из выемки и сигнальный индикатор 164 выдвигается из выпускной камеры 144 во второе положение, как представлено на фиг. 3. Во втором положении радиальные отверстия 168 продвигаются из выпускной камеры 144, и сжатый воздух из выпускной камеры 144 может проходить через осевые отверстия 166 и радиальные отверстия 168. После активации сигнальный индикатор 164 продвигается по отношению к выпускной камере 144, так что шарик 170 входит в зацепление второй выемкой. Сигнальный индикатор 164 вручную сбрасывается путем нажатия сигнального индикатора 164 в выпускную камеру 144 выпускного клапана 108, для преодоления усилия пружины 174, действующей на шарик 170.
Далее, как показано на фиг. 2, нижний узел 110 соединен по текучей среде с верхней камерой 126 верхнего узла 102 по трубопроводу 176. Трубопровод 176 доставляет сжатый воздух в верхнюю напорную камеру 178 нижнего узла 110. Верхняя напорная камера 178 соединена с нижней напорной камерой 180 каналом 182. Нижний клапан 184 скользяще установлен между верхней напорной камерой 178 и нижней напорной камерой 180, прилегающим к каналу 182. Нижний клапан 184 включает в себя нижнюю контактную поверхность 186 клапана, имеющую второй уплотнительный элемент 188, такой как резиновое уплотнение, для уплотнения нижней контактной поверхности 86 клапана от седла 190 нижнего клапана. Второй уплотнительный элемент 188 прижимается против седла 190 нижнего клапана, когда нижний клапан 184 закрыт, чтобы изолировать верхнюю напорную камеру 178 от приема сжатого воздуха.
Нижний клапан 184 соединен с колебательной массой 192 посредством ударопоглощающего пальца 194. Колебательная масса 192 имеет, в целом, твердую цилиндрическую форму с кольцевым отверстием, проходящим через него. Внутренняя боковая стенка кольцевого отверстия колебательной массы 192 имеет резьбу для приема по резьбе регулировочного элемента 196. Колебательная масса 192 подвешена внутри нижней напорной камеры 180 снизу на третьем упругом элементе 198, таком как винтовая цилиндрическая пружина, и ограничена в перемещении только в вертикальном направлении. Жесткость колебательной массы 192 может быть изменена посредством регулировки регулировочного элемента 196 через отверстие 200, предусмотренное в нижней части детектора 100 схода с рельсов. Жесткость колебательной массы 192 может быть увеличена путем поворота регулировочного элемента 196 для сжатия третьего упругого элемента 198. И наоборот, жесткость колебательной массы 192 может быть уменьшена путем поворота регулировочного элемента 196 для уменьшения давления третьего упругого элемента 198. Жесткость колебательной массы 192 прямо пропорциональна чувствительности детектора 100 схода с рельсов к ускорению в вертикальном направлении. Нижний участок колебательной массы 192 включает в себя диафрагму 202, которая герметизирует нижнюю напорную камеру 180 от нижней выпускной камеры 204. Нижняя напорная камера 180 сообщается по текучей среде с нижней выпускной камерой 204 через дроссель 206. Одно или несколько отверстий 208 расположены на нижней поверхности детектора 100 схода с рельсов для выпуска сжатого воздуха из нижней выпускной камеры 204.
Имея описание компонентов детектора 100 схода с рельсов, теперь будет описана процедура зарядки для инициализации детектора 100 схода с рельсов в состояние готовности, представленная на фиг. 2. Детектор 100 схода с рельсов выполнен с возможностью предотвращения самоактивации во время зарядки. Первоначально сжатый воздух из тормозной магистрали 106 поступает в главную камеру 112, которая заряжается быстрее, чем верхняя и нижняя камеры 126, 130 верхнего узла 102, поскольку сжатый воздух направляется в верхнюю и нижнюю камеры 126, 130 через первый и второй дроссели 134, 136. Первый и второй дроссели 134, 136 предотвращают верхнюю и нижнюю камеры 126, 130 от зарядки сжатым воздухом с более высокой скоростью, чем главная камера 112, для того, чтобы предотвратить нижнюю контактную поверхность 138 клапана от толкания вверх под давлением для приподнимания верхней контактной поверхности 118 клапана от седла 122 клапана. Такое действие является нежелательным, поскольку сжатый воздух будет выпускаться из главной камеры 112 в выпускную камеру 144 и через выпускной клапан 108 (см. фиг. 3).
Во время зарядки сжатый воздух из верхней камеры 126 вводится в нижнюю напорную камеру 180 в нижнем узле 110 через трубопровод 176. Жесткость колебательной массы 192 является достаточно высокой для удержания нижней рабочей поверхности 186 клапана уплотненной относительно седла 190 нижнего клапана и предотвращения выброса сжатого воздуха через нижний узел 110. В состоянии готовности, представленном на фиг. 2, нижний узел 110 не активирован, и детектор 100 схода с рельсов является стабильным. После полной зарядки, так что давление внутри главной камеры 112 и верхней и нижней камер 126, 130 достигает нормального рабочего давления внутри тормозной магистрали 106, детектор 100 схода с рельсов действует в состояние готовности и готов для определения состояния схода с рельсов, как будет описано далее.
Как показано на фиг. 3, два отдельных, но связанных активирования имеют место во время активации детектора 100 схода с рельсов. Как описано выше, нижний узел 110 приспособлен для восприятия ускорения в вертикальном и горизонтальном направлениях, чтобы вызвать функционирование детектора 100 схода с рельсов после достижения заданного предела ускорения. Первая активация включает в себя разбалансировку нижнего клапана 184, чтобы заставить нижнюю контактную поверхность 186 клапана приподняться с седла 190 нижнего клапана. Нижний клапан 184 является несбалансированным в результате вертикального и/или горизонтального ускорения, испытываемого железнодорожным транспортным средством. Чувствительность к ускорению в вертикальном направлении контролируется колебательной массой 192, а чувствительность к ускорению в горизонтальном направлении контролируется ударопоглощающим пальцем 194. Например, жесткость колебательной массы 192 может быть установлена, чтобы вызывать разбалансировку нижнего клапана 184 через ударопоглощающий палец 194 при заранее установленном усилии между 6-11,5 г в вертикальном направлении. Это означает, что детектор 100 схода с рельсов должен активироваться после восприятия вертикальной силы ускорения, превышающей 11,5 г. В других вариантах осуществления, разбалансировка нижнего клапана 184 может быть установлена при возникновении любого значения между 6г и 11,5 г.
Аналогичным образом, чувствительность к ускорению в горизонтальном направлении контролируется разбалансировкой ударопоглощающего пальца 194 в горизонтальном направлении по отношению к колебательной массе 192, которая закреплена в горизонтальном направлении по отношению к корпусу детектора 100 схода с рельсов. Например, ударопоглощающий палец 194 может быть установлен, чтобы вызывать разбалансировку нижнего клапана 184 при заданном усилии 30 г в горизонтальном направлении. Это означает, что детектор 100 схода с рельсов должен активироваться после восприятия горизонтальной силы ускорения, превышающей 30 г. Горизонтальное ускорение меньше 30 г не будет вызывать активацию детектора 100 схода с рельсов. Порог чувствительности детектора 100 схода с рельсов к горизонтальному ускорению выше, чем порог чувствительности к вертикальному ускорению в целях предотвращения ложных активаций к горизонтальному ускорению, испытываемому железнодорожным транспортным средством во время сцепки, начала движения и остановки.
Во время первого этапа активации детектора 100 схода с рельсов, нижний клапан 184 отделяется от седла 190 нижнего клапана в тех случаях, когда некоторое количество сжатого воздуха вводится в нижнюю напорную камеру 180. Нижний клапан 184 остается открытым в связи с подачей давления так, что сжатый воздух заполняет нижнюю напорную камеру 180 и проходит к нижней выпускной камере через канал 182 и дроссель 206. Затем сжатый воздух проходит через одно или несколько отверстий 208 и выпускается в атмосферу.
Второй этап активации детектора 100 схода с рельсов имеет место как прямой результат первого этапа активации, описанного выше. Из-за перепада давления в верхней камере 126, вызванного прохождением сжатого газа через трубопровод 176 в нижний узел 110, равновесное давление между верхней и нижней камерами 126, 130 становится несбалансированным. Поскольку давление в нижней камере 130 выше, чем давление в верхней камере 126, нижняя контактная поверхность 138 клапана подвигается вверх. Поскольку нижняя контактная поверхность 138 клапана соединена с верхней контактной поверхностью 118 клапана через шток 116 клапана, верхняя контактная поверхность 118 клапана также поднимается вверх против усилия первого упругого элемента 124. Это движение приводит к тому, что первый уплотнительный элемент 120 отходит от седла 122 клапана таким образом, что сжатый воздух из главной камеры 112 может протекать в выпускную камеру 144. Давление внутри выпускной камеры 144 действует против элемента 156 удержания пружины выпускного клапана 150, чтобы заставить выпускной клапан 150 открыться и освободить сжатый воздух к сигнальному индикатору 164. Первоначально, сигнальный индикатор 164 вдвинут в корпус 108 выпускного клапана (фиг. 2) и начальное количество сжатого воздуха выбрасывается в атмосферу через осевые отверстия 166. Тем не менее сжатый воздух внутри выпускной камеры 144 поджимает сигнальный индикатор 164 наружу таким образом, что сжатый воздух выпускается как через осевые отверстия 166, так и через радиальные отверстия 168. Движение сигнального индикатора 164 наружу выпускной камеры 144 выпускного клапана 108 обеспечивает визуальную индикацию, что детектор 100 схода с рельсов был активирован. Выпускной клапан 150 отрегулирован для выпуска заданного процента тормозного давления, достаточного, чтобы выдать обозначение, что произошла ненормальная ситуация (т.е. сход с рельсов), но недостаточного, чтобы вызвать торможение железнодорожного транспортного средства. Заданное падение нормального давления в тормозной магистрали дает обозначение машинисту железнодорожного транспортного средства, что возникло ненормальное условие, и что соответствующие корректирующие меры должны быть приняты с тем, чтобы железнодорожное транспортное средство могло быть доведено до остановки в безопасном месте. В одном варианте осуществления заданное падение давления в тормозной магистрали может составлять 5% от нормального рабочего давления в тормозной магистрали.
После того как детектор 100 схода с рельсов активизирован, он должен быть восстановлен перед следующим использованием. Для того чтобы восстановить главный клапан 114 в его исходное состояние готовности, детектор 100 схода с рельсов изолируется от тормозной магистрали 106, так что сжатый воздух может быть выпущен из главной камеры 112 и выпускной камеры 144. Детектор 100 схода с рельсов изолируется от тормозной магистрали 106 путем закрытия запорного клапана 104. После того как сжатый воздух выйдет из главной камеры 112, главный клапан 114 возвращается в исходное состояние готовности под действием возвращающей силы первого упругого элемента 124. Аналогичным образом, так как давление в верхней напорной камере 178 нижнего узла 110 уменьшается до атмосферного давления, нижний клапан 184 возвращается в его исходное состояние готовности под действием возвращающей силы третьего упругого элемента 198. После возвращения сигнального индикатора 164 в его исходное положение внутри выпускного клапана 108 запорный клапан 104 может быть открыт, чтобы ввести сжатый воздух из тормозной магистрали 106 в главную камеру 112 и возвратить детектор 100 схода с рельсов в его состояние готовности по фиг. 2.
В то время как варианты осуществления детектора 100 схода с рельсов и способы его работы были представлены в предшествующем описании, специалисты в данной области техники могут вносить изменения и модификации в эти варианты осуществления, не отступая от объема и сущности настоящего изобретения. Таким образом, вышеизложенное описание является иллюстративным, а не ограничивающим. Объем изобретения, описанного выше, определяется прилагаемой формулой изобретения, и все изменения в изобретение, которые подпадают под содержание и область эквивалентности формулы изобретения, должны быть включены в ее объем.