СОЕДИНИТЕЛЬ И СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ В АВТОСЦЕПКЕ ПОЕЗДА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ СОЕДИНЕНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ
TRAIN AUTOMATIC COUPLER CONNECTOR AND CONNECTION PANEL

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к соединителю, закрепленному в соединительной панели на автосцепке поезда, причем соединитель выполнен с возможностью соединения коммуникационных сетей, установленных в рельсовых транспортных средствах, предназначенных для соединения автосцепкой поезда.
ПРЕДПОСЫЛКИ И ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для того чтобы удовлетворить спрос пассажиров в осуществлении связи через Интернет во время путешествия, в рельсовых транспортных средствах могут быть установлены широкополосные сети для высокоскоростной передачи данных. Предпочтительно, сети, которые установлены отдельно в рельсовых транспортных средствах, выполнены с возможностью объединения для совместного использования аппаратного оборудования и программного обеспечения, необходимого для управления сетью передачи данных. Предназначенный для этого соединитель должен соответствовать ряду определенных требований.
Прежде всего, соединитель должен обеспечивать объем передачи данных в соответствии по меньшей мере со стандартом IEEE Ethernet 802.3u, определяющим скорость передачи данных 100 Мбит в секунду.
Высокоскоростная передача данных требует передачи сигналов при частоте 100 МГц, и, таким образом, соединитель нуждается в электромагнитном экранировании, чтобы избежать помех от других электромагнитных источников, таких как смежные соединители.
Соединитель также должен выдерживать воздействие окружающей среды, включая влажность, пыль, экстремальные температуры, а также динамические нагрузки и вибрацию, создаваемую при операциях по сцеплению и во время движения поезда.
Предпочтительно, предназначенный для этого соединитель должен быть выполнен с возможностью автоматического соединения/разъединения коммуникационных сетей при сцеплении/расцеплении рельсовых транспортных средств.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения состоит в создании соединителя в соединительной панели на автосцепке поезда, причем указанные соединитель и соединительная панель должны быть выполнены с возможностью передачи сигналов на частоте 100 МГц между рельсовыми транспортными средствами, соединенными вместе в поезде.
Другая цель настоящего изобретения состоит в создании соединителя в соединительной панели на автосцепке поезда, причем соединители выполнены с возможностью легкой и индивидуальной замены.
Еще одна цель настоящего изобретения состоит в создании соединителя в соединительной панели на автосцепке поезда, обеспечивающего передачу сигналов на частоте 100 МГц и выполненного с возможностью автоматического соединения/разъединения при сцеплении/расцеплении рельсовых транспортных средств в поезде.
Одна или несколько из этих целей достигаются посредством соединителя и соединительной панели, выполненных в соответствии с приложенной формулой изобретения.
Вкратце, настоящее изобретение обеспечивает соединитель, посредством которого сигналы передачи данных передаются между сетями передачи данных, раздельно установленными в соединенных вместе рельсовых транспортных средствах. Соединитель содержит держатель контакта, выполненный с возможностью фиксации в соединительной панели автосцепки поезда, и металлический кожух контакта, который может быть вставлен в передний конец держателя контакта, причем металлический контактный элемент зафиксирован в кожухе контакта и выполнен так, что он проходит электрически изолированно через кожух контакта к клемме проводника, которая расположена на заднем конце держателя контакта.
В соответствии с этим решением достигается следующее:
электромагнитно экранированные соединители для обусловленных высоких частот могут быть установлены в любом требуемом положении в соединительной панели, без необходимости выполнения ее модификации. Другими словами, один и тот же держатель контакта при желании может использоваться для установки экранированных соединителей, выполненных для соединения проводников данных со скоростью 100 Мбит/сек, или же для установки монолитных соединителей, предназначенных для соединения силовых проводников.
Кожух контакта и контактный элемент выполнены вместе с возможностью снятия с держателя контакта, тогда как последний остается зафиксированным в соединительной панели. Изношенный или поврежденный соединитель может, таким образом, быть индивидуально заменен на передней части соединительной панели без необходимости демонтажа держателя контакта с соединительной панели. Решение имеет преимущества как с точки зрения уменьшения времени технического обслуживания, так и с точки зрения улучшенной экономии.
Предпочтительно, кожух контакта выступает вперед от контактного элемента для взаимодействия с соответствующим соединителем перед зацеплением его контактным элементом при соединении. Контактный элемент защищен, таким образом, от повреждения и снабжен направляемым соединением с соответствующим контактным элементом.
В одном предпочтительном варианте выполнения контактный элемент содержит имеющий диаметр металлический корпус и выступающий из корпуса стержень меньшего диаметра. Корпус зафиксирован в центральном осевом канале, проходящем через кожух контакта, а стержень проходит в осевом направлении за пределы заднего конца кожуха контакта. Корпус и стержень могут быть выполнены как единое целое и изготовлены путем обработки подходящего металлического материала или материала из сплава металлов на токарном станке. Одним подходящим материалом является нержавеющая сталь, другим, например, медь.
Конструкция этого варианта выполнения обеспечивает надежную работу, несмотря на маленькие размеры, при которых диаметр контактного элемента находится в пределах приблизительно от 1 мм или даже меньше в стержневой секции приблизительно до 3 мм в секции корпуса.
Держатель контакта содержит переднее гнездо, предназначенное для фиксирования заднего конца кожуха контакта, и заднее гнездо, выполненное на некотором расстоянии от переднего гнезда. Заднее гнездо предназначено для фиксирования кабельного проводника, а проход от переднего гнезда до заднего гнезда предназначен для прохода стержня контактного элемента в заднее гнездо.
Этот вариант выполнения обеспечивает неограниченную универсальность в назначении соединителей для высокочастотной передачи данных и для передачи электроэнергии на низкой частоте.
Контактный элемент вставлен в центральный канал через кожух контакта и от переднего конца кожуха контакта. Контактный элемент закреплен в осевом направлении между передним и задним радиальными буртиками, выполненными в канале через кожух контакта, причем между буртиками и корпусом контактного элемента вставлены разделительные элементы, выполненные из диэлектрического материала.
Один из разделительных элементов выполнен из упругого материала гибким в радиальном направлении. Во время вставления в канал при радиальном сжатии гибкий разделительный элемент может расшириться в радиальном направлении позади переднего буртика, закрепляя, таким образом, корпус контактного элемента позади переднего буртика.
Этот вариант выполнения обеспечивает простую установку путем вставки контактного элемента с удерживаемыми на нем разделительными элементами, от переднего конца кожуха контакта до того момента, пока гибкий разделительный элемент не защелкнется за передним буртиком.
Предпочтительно, разделительные элементы коаксиально удерживаются на контактом элементе и осуществляют центрирование контактного элемента концентрическим образом с кожухом контакта. Таким образом, разделительные элементы обеспечивают формирование кольцевого зазора между корпусом контактного элемента и окружающей стенкой канала через кожух контакта, причем благодаря этому зазору контактный элемент электрически отделен от кожуха контакта.
В соединителе, в котором кожух контакта имеет форму гнездового контакта, контактный элемент содержит контактный штырь, выступающий из переднего конца корпуса контактного элемента.
В соединителе, в котором кожух контакт имеет форму штыревого контакта, контактный элемент содержит контактную гильзу, выполненную в переднем конце корпуса контактного элемента.
При таком выполнении, как описано выше, доступная размерность соединителя используется оптимальным образом.
Аналогичным образом, настоящее изобретение обеспечивает соединительную панель в автосцепке поезда, в которой в передней ее части выполнен ряд соединителей, предназначенных для сопряжения с соединителями соответствующей соединительной панели для электрического соединения рельсовых транспортных средств, которые соединены вместе автосцепкой поезда. По меньшей мере некоторые из соединителей в соединительной панели являются эффективными для передачи сигналов на частоте 100 МГц через электромагнитно экранированные контакты, выполненные так, как описано выше.
Аналогично предложены автосцепка и сеть передачи данных рельсового транспортного средства, что позволяет достигать передачи данных в 100 Мбит/сек. через соединительную панель и соединители, как описано выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Более подробно изобретение описано ниже со ссылками на приложенные чертежи. На чертежах:
Фиг.1 изображает автосцепку поезда, содержащую соединительную панель, передняя сторона которой обращена вперед для сопряжения с соответствующей соединительной панелью на встречной автосцепке при операции соединения;
Фиг.2 изображает разрез через соединительную панель, показанный схематично;
Фиг.3a и 3b изображают продольный разрез через пару соединенных вместе соединителей в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВЫПОЛНЕНИЯ
На Фиг.1 изображена автосцепка 1 поезда, содержащая тяговый стержень 2 и головку 3. При работе, тяговый стержень 2 автосцепки присоединен к шасси рельсового транспортного средства, которое не изображено на чертеже, а головка автосцепки выполнена с возможностью сцепления с соответствующей головкой встречной автосцепки поезда.
Соединительная панель 4 поддерживается на головке автосцепки, причем соединительная панель содержит ряд соединителей 5, которые обращены вперед на передней стороне панели 4. Хотя это не показано на чертеже, подразумевается, что при работе группа проводников проходит от рельсового транспортного средства к задней стороне соединительной панели. Расположение соединительной панели и соединителей обеспечивает автоматическое соединение со сопряженными соединителями в соответствующей соединительной панели при сцеплении со встречной, соответствующим образом оборудованной автосцепкой. Таким образом, в соединенном состоянии соединительная панель и соединители передают электроэнергию и сигналы между соединенными между собой рельсовыми транспортными средствами.
Соединители 5, поддерживаемые в соединительной панели 4, в общем случае могут быть интерпретированы как содержащие контакт в форме гнезда и контакт в форме штыря, выполненные с возможностью коаксиального соединения. Таким образом, соединители 5 обычно имеют симметричную форму вращения и имеют в нескольких аспектах общую конструкцию; по этой причине последующее описание подходит как для соединителей гнездового типа, так и для соединителей штыревого типа, если не указано иначе.
Соединители 5 предназначены для передачи электроэнергии и/или сигналов для управления работой между соединенными вместе рельсовыми транспортными средствами. Чтобы выполнять возрастающее число функций в рельсовых транспортных средствах, соединители 5 выполнены так, чтобы в соединительной панели могло быть размещено большое их количество. Соединители обычно размещены параллельными горизонтальными и вертикальными рядами, как показано на чертеже, оставляя довольно ограниченное пространство между смежными соединителями.
Соединители 5 установлены индивидуально в панели 4 посредством держателей 6 контакта, как видно в разрезе на Фиг.2. В соединительной панели 4 держатель 6 контакта зафиксирован в корпусе 7, который выполнен из диэлектрического материала и закреплен в соединительной панели. Более конкретно, держатель 6 вставлен в гнездо 8, которое выполнено в корпусе 7. В изображенном варианте выполнения держатель 6 контакта выполнен с возможностью защелкивания в гнездо. Для этого держатель контакта содержит передний конец, выполненный в форме гильзы 9, выполненной с возможностью сжатия в радиальном направлении благодаря осевым пазам 10, выполненным в переднем конце держателя контакта. Выступающий в радиальном направлении фланец 11 замыкает передний конец. При радиальном сжатии переднего конца держатель контакта может быть вставлен в гнездо 8 от задней стороны соединительной панели. Будучи вставленным, передний конец с пазами возвращается к своей ненагруженной форме, тогда как фланец 11 зацепляется за край, который ограничивает передний конец гнезда 8.
Держатель 6 содержит первое переднее гнездо 12, предназначенное для вставления заднего конца соединителя 5. Соединение между держателем контакта и соединителем выполнено разъемным, включая, путем примера, резьбовое соединение. В установленном положении передняя часть держателя 6 контакта в форме гильзы поддерживается изнутри упором в наружную часть соединителя, причем с этой целью соединитель может быть выполнен с выступающим в радиальном направлении буртиком 13. Буртик 13 может иметь слегка коническую форму, чтобы привести к расширению в радиальном направлении переднего конца с пазами, обеспечивая, тем самым, прочное соединение держателя контакта и соединительной панели.
Второе заднее гнездо 14 выполнено отделенным от первого/переднего гнезда 12 в противоположном конце держателя 6. Это второе/заднее гнездо 14 предназначено для вставления электрического проводника в держатель 6, через который электричество передается к соединителю 5.
Пока было дано описание соединительной панели, содержащей соединители, выполненные эффективными для пропускания электроэнергии и/или сигналов, управляющих работой функций рельсового транспортного средства, обычно описываемых сигналом гармонической формы, колеблющимся на частоте 50 Гц. Передача данных в широкополосном диапазоне 100 Мбит/сек, согласно протоколу Ethernet, требует пропускания квадратной волны, колеблющейся на частоте 100000 Гц, или 100 МГц. При таких условиях соединитель 5 будет работать как антенна, посредством которой внешние электромагнитные поля и активность будут создавать помехи и увеличивать шум по отношению к сигналу, который должен быть защищен окружающим металлическим экраном в области соединения.
Соединитель 5', модифицированный для соединения сетей данных в широкополосном диапазоне в рельсовых транспортных средствах, изображен на Фиг.3a и 3b, иллюстрирующих пару сопряженных соединителей в продольном разрезе. Каждый соединитель 5' содержит металлический кожух 20 контакта, предназначенный для вставления в передний конец держателя 6 контакта, и металлический контактный элемент 21, зафиксированный в кожухе контакта, при этом элемент 21 выступает через кожух контакта к клемме 22 проводника, расположенной в заднем конце держателя 6. Кожух 20 контакта установлен с возможностью снятия в переднем гнезде 12, а клемма проводника помещена в заднее гнездо 14 держателя контакта, как объяснено выше.
Контактный элемент 21 поддерживается в центральном канале 23 через кожух 20 контакта и вставлен от переднего конца кожуха 20 контакта. Контактный элемент содержит корпус 24, имеющий первый диаметр, и стержень 25, имеющий второй диаметр, меньший, чем первый диаметр, причем стержень выступает из корпуса в заднем направлении. Корпус 24 закреплен внутри канала в обоих осевых направлениях. С этой целью канал 23 имеет передний и задний буртики 26 и 27, выполненные в радиальном направлении в канале. Между радиальными буртиками и противоположно конечным поверхностям корпуса 24 вставлены разделительные элементы 28, 29, выполненные из диэлектрического материала, например полимерного материала. По меньшей мере один разделительный элемент 28 выполнен из упругого материала и является гибким в радиальном направлении, и, тем самым, выполнен с возможностью вставления в канал при радиальном сжатии. При вставлении при радиальном сжатии гибкий разделительный элемент может расширяться в радиальном направлении позади переднего буртика, закрепляя, таким образом, корпус 24 в осевом направлении позади переднего буртика 26.
В проиллюстрированном варианте выполнения разделительные элементы 28, 29 поддерживаются коаксиально на контактом элементе 21 и обеспечивают центрирование контактного элемента в канале через кожух контакта. Разделительные элементы, таким образом, обеспечивают образование кольцевого зазора 30, обеспечивающего электрическую изоляцию контактного элемента внутри кожуха контакта.
Стержень 25 выступает из корпуса 24 через кожух 20 контакта так, что задний конец 31 стержня выступает из заднего конца кожуха контакта. Трубка 32, выполненная из диэлектрического материала, проходит концентрично со стержнем, обеспечивая изоляцию стержня от металлического кожуха 20 контакта. Задний конец 31 стержня входит в заднее гнездо 14 держателя контакта через проход 33, чтобы войти в зацепление с клеммой 22 проводника, которая расположена в заднем гнезде 14. Клемма 22 проводника может быть выполнена как гнездо разъема, как проиллюстрировано, прочно закрепленное в заднем гнезде посредством расположенной в промежутке гильзы 34, выполненной из диэлектрического материала. Проводник 35 в данном случае представляет собой типично одиночный проводник, включенный в четырехкабельную сеть Ethernet, хотя настоящий соединитель может также быть использован и в других применениях.
В левой части Фиг.3a показан соединитель 5', содержащий кожух 20 контакта гнездовой формы. Контактный элемент 21 здесь содержит контактный штырь 36, выступающий из переднего конца корпуса 24 контактного элемента к слегка отдаленному внутрь отверстия гнездового кожуха контакта. В правой части Фиг.3b показан соединитель 5', содержащий кожух 20 контакта штыревой формы. Контактный элемент 21 здесь содержит контактную гильзу 37, выполненную в конце корпуса 24 контактного элемента у слегка отдаленного внутрь конца штыревого кожуха контакта. При соединении выступающие контактные кожухи 20 приводятся в контакт с сопряженным соединителем перед соответствующими контактными элементами 21, направляя их во время процесса соединения, а также защиту в отсоединенном состоянии.
Для того чтобы гарантировать электрический контакт в процессе соединения, в контактную гильзу 37 могут быть вставлены гибкие контактные элементы или трубчатые гильзы, как показано номером позиции 38 на Фиг.3a и 3b. Для этой же цели контактирующие поверхности могут также быть металлизированы обычным образом.
Благодаря применению соединителя 5' в соединительной панели, поддерживаемой на автосцепке поезда, автосцепка поезда и соединительная панель обеспечиваются достаточной пропускной способностью для широкополосной передачи данных между соединенными между собой рельсовыми транспортными средствами. Обеспечение 100 Мбитного интерфейса данных между рельсовыми транспортными средствами на практике также является предпосылкой для установки широкополосной пропускной способности в рельсовых транспортных средствах, что реализуется посредством электромагнитно экранированного соединителя 5', выполненного в соответствии с настоящим изобретением.
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1
Автосцепка поезда
2
Тяговый стержень автосцепки
3
Головка автосцепки
4
Соединительная панель
5
Соединитель
6
Держатель контакта
7
Корпус
8
Гнездо
9
Гильза
10
Паз
11
Фланец
12
Гнездо
13
Буртик
14
Гнездо
15-19
(не используются)
20
Кожух контакта
21
Контактный элемент
22
Клемма проводника
23
Центральный канал
24
Корпус
25
Стержень
26
Передний буртик
27
Задний буртик
28
Разделительный элемент
29
Разделительный элемент
30
Кольцевой зазор
31
Трубка
32
Проход
33
Гильза
34
Проводник
35
Контактный штырь
36
Контактная гильза
37
Контактный элемент