Устройство подвешивания пассажирского модуля на раме железнодорожного транспортного средства

Полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к путевым машинам, обеспечивающим возможность обслуживающему персоналу выполнять различные функции по ремонту пути и приспособленным при транспортировке на большие расстояния для размещения обслуживающего персонала в пассажирском салоне.
Из описания изобретения к патенту RU №2654450 по кл. B61D 15/12, опубл. 17.05.2018, известна путевая железнодорожная машина, содержащая установленную на ходовых тележках платформу, на которой установлены кабины с пультами управления, тяговое и энергетическое оборудование и пассажирский модуль, расположенный в средней части платформы. Путевая машина по динамическим показателям воздействия на путь может обращаться со скоростями до 90-100 км/ч. Однако, при осуществлении перевозок на большие расстояния из-за превышения предельных виброускорений в пассажирском салоне обслуживающему и сопровождающему персоналу не обеспечиваются необходимые санитарно-гигиенические требования. Вследствие этого сопровождающая бригада размещается на дополнительно прицепляемом к транспортируемой путевой машине пассажирском вагоне, что повышает стоимость транспортировки.
По наибольшему числу схожих признаков за прототип принято устройство подвешивания пассажирского модуля на раме железнодорожного транспортного средства по патенту RU №2300473 по кл. B61D 15/00, опубл. 10.06.2007, которое связывает кузов пассажирского модуля с рамой посредством вертикальных и горизонтальных гасителей колебаний, а также продольных и поперечных упругих упоров. Рессорное подвешивание этого известного устройства выполнено в виде стальных винтовых пружин, на которые сверху установлены шарнирные опоры, снижающие их поперечную жесткость.
Недостатком конструкции прототипа является то, что горизонтальная жесткость (С) пружин рессорного подвешивания кузова пассажирского модуля не обеспечивает рекомендуемую для рессорного подвешивания экипажей для перевозки людей (пассажирских вагонов) длину эквивалентного маятника (L) 400-600 мм, определяющего величину низкочастотных колебаний кузова, что ухудшает плавность хода вагона и отрицательно сказывается на самочувствии находящегося в нем персонала. Кроме того, в указанной конструкции при постоянной поперечной жесткости (С) пружин рессорного подвешивания кузова и переменной вертикальной нагрузке (Р), действующей на пружины (зависящей от численности персонала, загрузки кузова водой, топливом, инструментами и пр., существенно изменяется длина эквивалентного маятника (L), определяемая в соответствии с формулой
где L - длина эквивалентного маятника, мм;
С - жесткость пружин, кг/мм;
Ρ - вертикальная нагрузка, кг.
При минимальных значениях вертикальной загрузки плавность хода вагона еще более ухудшится. Помимо этого, при транспортировании путевых машин (или иного вида подвижного состава) на большие расстояния вагон с бригадой сопровождения должен дополнительно присоединяться к путевой машине, и такое перемещение увеличивает транспортные расходы.
Техническим результатом, на которое направлено данное предложение является совмещение в путевой машине двух функций: управление путевой машиной в рабочем режиме машинистом и помощником машиниста из кабины машиниста, установленной жестко на главной раме, а при транспортировке на большие расстояния размещение сопровождающей бригады в пассажирском модуле, установленном на рессорном подвешивании с большим статическим прогибом и гибкой поперечной связью с рамой, что обеспечит этому модулю необходимые показатели плавности хода, аналогичные пассажирскому вагону.
Для достижения указанного технического результата в устройстве подвешивания пассажирского модуля на раме железнодорожного транспортного средства, которое связывает кузов пассажирского модуля с рамой посредством вертикальных и горизонтальных гасителей колебаний, а также продольных и поперечных упругих упоров, в отличие от прототипа, подвешивание выполнено в виде шарнирно закрепленных на раме маятниковых подвесок, на упругие элементы которых опирается кузов.
Кроме того, поперечные упругие упоры закреплены в нижней части кузова пассажирского модуля, расположены в одной вертикальной плоскости с упругими элементами маятниковых подвесок и установлены с зазором по отношению к взаимодействующим с ними элементам рамы.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 в аксонометрии изображен общий вид путевой машины с пассажирским модулем, упруго подвешенным на ее раме (пассажирский модуль и модуль управления с кабиной машиниста условно приподняты над главной рамой);
на фиг. 2 изображен выносной элемент А на фиг. 1;
на фиг. 3 показано сечение Б-Б фиг. 2.
Железнодорожное транспортное средство, в данном случае путевая машина включает в себя раму 1 и установленный на ней кузов, состоящий из пассажирского модуля 2, модуля 3 с силовым и вспомогательным оборудованием и рабочими органами, модуля 4 с кабиной машиниста с органами управления. Рама 1 установлена на ходовые тележки 5 с рессорным подвешиванием. Модуль 3 с силовым и вспомогательным оборудованием и рабочими органами жестко закреплен на главной раме 1. Модуль 4 управления с кабиной машиниста с органами управления установлен на упругие элементы 6 большой жесткости. Пассажирский модуль 2 установлен на главную раму 1 через упругие элементы 7 с низкой жесткостью, обеспечивающие статический прогиб не менее 120 мм. Упругие элементы 7 установлены на нижние тарелки 8, закрепленные на маятниковых подвесках 9, верхняя часть которых через шарниры 10 закреплена на 1. В продольном направлении кузов пассажирского модуля 2 шарнирно упруго соединен стержнями 11 с рамой 1, а в поперечном направлении оси пути взаимодействует с рамой 1 через упругие упоры 12, закрепленные в нижней части кузова пассажирского модуля 2, в одной плоскости с упругими элементами низкой жесткости 7 маятниковых подвесок 9. Шток 13 каждого поперечного упругого упора 12 отстоит от рамы 1 на величину зазора Δ, равного 20 мм, а упругое перемещение штока 13 обеспечивается на величину от 20 до 40 мм. Между кузовом пассажирского модуля 2 и рамой 1 установлены вертикальные 14 и горизонтальные 15 гасители колебаний.
Работа универсальной путевой машины осуществляется следующим образом.
При движении путевой машины вертикальные и горизонтальные неровности пути амортизируются рессорным подвешиванием тележек 5. Амортизация пассажирского модуля осуществляется демпфированием колебаний вертикальными 14 и горизонтальными 15 гасителями колебаний.
Модуль 4 управления с кабиной машиниста с органами управления амортизируется рессорным подвешиванием тележек и упругими элементами 6 большой жесткости.
Для обеспечения пассажирскому модулю 2 низких амплитуд колебаний и вибраций, находящихся на уровне амплитуд пассажирского вагона, осуществляется дополнительная амортизация пассажирского модуля 2 упругими элементами 7 (например, пружинами) с низкой вертикальной жесткостью со статическим прогибом не менее 120 мм и нелинейной гибкой поперечной связью этого модуля с главной рамой 1 через упругие упоры 12. При статическом прогибе первой - буксовой ступени тележек около 50 мм, во второй - центральной ступени, в соответствии с рекомендациями [1], статический прогиб должен быть не менее 120 мм. Упругие элементы 7 с низкой жесткостью установлены на нижние тарелки 8, закрепленные на маятниковых подвесках 9, соединенных шарнирами 10 с рамой 1.
Упругие упоры 12 закреплены в нижней части пассажирского модуля, в одной плоскости с упругими элементами 7 низкой жесткости. Линия действия каждого упругого упора 12 перпендикулярна продольной оси пути, шток 13 каждого упругого упора 12 отстоит от главной рамы 1 на величину зазора Δ, равного 20 мм, а упругое перемещение штока 13 обеспечивается на величину от 20 до 40 мм, что создает нелинейную жесткость связи пассажирского модуля с главной рамой.
Постоянная длина маятников рессорного подвешивания при порожнем или груженом пассажирском салоне обеспечат показатели динамики и плавности хода пассажирского модуля 2 на уровне показателей пассажирского вагона.
Как показали расчеты, дополнительная амортизация пассажирского модуля 2 посредством упругих элементов 7 низкой жесткости со статическим прогибом 120 мм и гибкой нелинейной поперечной связью с рамой 1 через упругие упоры 12 обеспечат пассажирскому модулю 2 низкий уровень амплитуд колебаний, а находящемуся в нем персоналу санитарно-гигиеничные условия на уровне условий в пассажирских вагонах.
[1] - Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). ГосНИИВ-ВНИИЖТ, М., 1996 г. стр. 178, 183.