Электромагнитный рельсовый тормоз
ELECTROMAGNETIC TRACK BRAKE

Изобретение относится к тормозным устройствам в железнодорожных транспортных средствах.
Аналогами заявляемого изобретения являются известные электромагнитные рельсовые тормоза, содержащие магнитопроводы, каждый из которых образован двумя сердечниками, установленными с зазором в ярме, при этом сердечники снабжены полюсными наконечниками, и катушку обмотки, охватывающую ярма магнитопроводов и расположенную в каркасе (см., например, Авт. св. СССР МПК В61Н 7/08   №334108, 1969 г. и №518404, 1975 г.). Недостатком данных электромагнитных рельсовых тормозов является недостаточная эффективность их работы в процессе торможения, а также повышенный износ трущихся поверхностей тормозного башмака и рельса.
Прототипом заявляемого изобретения является известный электромагнитный рельсовый тормоз, содержащий магнитопровод, в сердечниках которого выполнены отверстия, имеющие в поперечном сечении прямоугольную форму, сквозь которые пропущены стержни из магнитопроводящей резины. На ярмах магнитопроводов размещена катушка обмотки, расположенная в каркасе. Катушка обмотки состоит из проводников, которые при прямом ходе намотки расположены вначале над ярмами первой части магнитопроводов, а затем под ярмами второй части магнитопроводов. При обратном ходе намотки проводники катушки обмотки вначале расположены над ярмами второй части магнитопроводов, а затем под ярмами первой части магнитопроводов. Технический результат такого электромагнитного рельсового тормоза состоит в повышении эффективности электромагнитного рельсового тормоза, снижении времени подготовки тормоза к работе и возможности использования его в качестве вихретокового тормоза (см. Патент РФ №2216471, МПК В61Н 7/08, 05.01.2001). Однако недостатками данного электромагнитного рельсового тормоза являются повышенный износ трущихся поверхностей тормозного башмака и рельса в процессе торможения и его низкая надежность и эффективность.
Целью изобретения является повышение надежности и эффективности электромагнитного рельсового тормоза.
Поставленная цель достигается устранением трущихся деталей между электромагнитным тормозом и рельсом при действии силы торможения, а также отсутствие нагрева рельса, возникающего при использовании его в качестве вихретокового тормоза.
Для этого электромагнитный рельсовый тормоз содержит электромагнит, прикрепленный к раме тележки, управляющее устройство и коммутационное устройство, а на железнодорожном пути уложен третий рельс с выполненными на нем рельсовыми полюсами. Рядом с полюсом электромагнита расположены датчики положения рельсового полюса, подключенные своими выходами к входам управляющего устройства. Выход управляющего устройства подключен к входу коммутационного устройства, которое подключает обмотку электромагнита к источнику электропитания. К другому входу управляющего устройства подключен выход устройства регулирования тормозной силы. Рядом с электромагнитом прикреплен к раме тележки фиксатор, содержащий штифт.
Прилагаемые чертежи изображают:
фиг. 1 - вид сверху рельсов со шпалами;
фиг. 2 - вид спереди рельсов со шпалами;
фиг. 3 - вид сверху третьего рельса;
фиг. 4 - вид сбоку третьего рельса;
фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 3 третьего рельса;
фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 3 третьего рельса;
фиг. 7 - вид электромагнита спереди;
фиг. 8 - вид электромагнита сбоку;
фиг. 9 - разрез В-В на фиг. 7 электромагнита;
фиг. 10 - вид сбоку электромагнита с полюсами напротив межполюсных пазов третьего рельса;
фиг. 11 - вид сбоку электромагнита с полюсами напротив рельсовых полюсов третьего рельса;
фиг. 12 - электрическая схема.
Перечень элементов на прилагаемых чертежах:
1 - рельс железнодорожной колеи;
2 - шпала;
3 - третий рельс;
4 - рельсовый полюс;
5 - полюс электромагнита;
6 - обмотка электромагнита;
7, 8, 9, 10 - датчики;
11 - управляющее устройство;
12 - регулирующее устройство;
13 - коммутационное устройство;
14 - источник электропитания;
15 - фиксатор;
16 - штифт.
Электромагнитный рельсовый тормоз состоит из прикрепленного к раме тележки электромагнита, содержащего полюса электромагнита 5 и обмотку электромагнита 6 (см. фиг. 7 и фиг. 8); управляющего устройства 11 и коммутационного устройства 13. На железнодорожном пути, состоящем из рельсов 1 и шпал 2 железнодорожной колеи, уложен третий рельс 3 с рельсовыми полюсами 4 на нем (см. фиг. 1 и фиг. 2). Рядом с полюсом электромагнита 5 расположены датчики 7, 8, 9 и 10 положения рельсового полюса 4, подключенные своими выходами к входам управляющего устройства 11. Выход управляющего устройства 11 подключен к входу коммутационного устройства 13, которое подключает обмотку электромагнита 6 к источнику электропитания 14. К другому входу управляющего устройства 11 подключен выход регулирующего устройства 12 для регулирования тормозной силы. Рядом с электромагнитом прикреплен к раме тележки фиксатор 15, содержащий штифт 16.
На фиг. 1 изображен вид сверху железнодорожного пути с колеей, содержащей два рельса 1 и шпалы 2, на которых они уложены, и третий рельс 3 с выполненными на нем рельсовыми полюсами 4, проложенный параллельно двум рельсам 1 колеи.
На фиг. 2 изображен вид спереди железнодорожного пути, содержащего колею с рельсами 1 со шпалами 2, и третий рельс 3, размещенный между рельсами 1.
На фиг. 3 изображен вид сверху третьего рельса 3 с выполненными на нем рельсовыми полюсами 4.
На фиг. 4 изображен вид сбоку третьего рельса с выполненными на нем рельсовыми полюсами 4.
На фиг. 5 изображен разрез А-А на фиг. 3 третьего рельса с выполненными на нем рельсовыми полюсами 4.
На фиг. 6 изображен разрез Б-Б на фиг. 3 третьего рельса с выполненными на нем рельсовыми полюсами 4.
На фиг. 7 изображен вид спереди электромагнита, содержащего полюса электромагнита 5 и обмотку электромагнита 6.
На фиг. 8 изображен вид сбоку электромагнита, содержащего полюса электромагнита 5 и обмотку электромагнита 6.
На фиг. 9 изображен разрез В-В на фиг. 7 электромагнита, содержащего полюса электромагнита 5 и обмотку электромагнита 6.
На фиг. 10 изображен вид сбоку электромагнита с полюсами электромагнита 5 напротив межполюсных пазов третьего рельса 3.
На фиг. 11 изображен вид сбоку электромагнита с полюсами электромагнита 5 напротив рельсовых полюсов 4 третьего рельса 3.
На фиг. 12 изображена электрическая схема электромагнитного рельсового тормоза, содержащая датчики 7, 8, 9, 10 положения рельсового полюса 4 и регулирующее устройство 12, подключенные своими выходами к входу управляющего устройства 11, подключенного своим выходом к управляющему входу коммутационного устройства 13, подключающего источник электропитания 14 к обмотке электромагнита 6.
Электромагнитный рельсовый тормоз работает следующим образом.
Перед началом движения включают электрическую схему электромагнитного рельсового тормоза. С выхода регулирующего устройства 12 на вход управляющего устройства 11 подается сигнал, устанавливающий величину тормозной силы, создаваемой магнитным полем электромагнита. При установке величины тормозной силы, равной нулю, магнитное поле отсутствует и тормозная сила тоже отсутствует.
После включения желаемой величины тормозной силы при движении тележки с прикрепленным к ней электромагнитом в направлении, обозначенном на фиг. 10 штрихпунктирной линией со стрелкой, электромагнитный рельсовый тормоз работает следующим образом. Сразу после прохождения датчиков 7 и 8 над рельсовым полюсом 4 (см. фиг. 11), с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 13 подается сигнал, по которому коммутационное устройство 13 подключает обмотку электромагнита 6 к источнику электропитания 14. Возникает магнитное поле, проходящее от одного полюса электромагнита 5 через воздушный зазор, рельсовый полюс 4, третий рельс 3, смежный рельсовый полюс 4, воздушный зазор, и замыкается на другой полюс электромагнита 5. Под действием магнитного поля создается тормозная сила, действующая между рельсовыми полюсами 4 и полюсами электромагнита 5. При движении тележки с прикрепленным к ней электромагнитом далее, преодолевая тормозное усилие, сразу после прохождения датчиков 9 и 10 над рельсовым полюсом 4 с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 13 перестает подаваться сигнал и коммутационное устройство 13 отключает обмотку электромагнита 6 от источника электропитания 14. Далее цикл работы электромагнитного рельсового тормоза повторяется по вышеописанному алгоритму. И так до полной остановки тележки с прикрепленным к ней электромагнитом, когда сразу после прохождения датчиков 7 и 8 над рельсовым полюсом 4 (см. фиг. 11) полюса электромагнита 5 останавливаются напротив рельсовых полюсов 4 третьего рельса 3. После их остановки фиксатор 15 выдвигает штифт 16, препятствующий перемещению тележки относительно рельсовых полюсов 4, цепляясь штифтом 16 за ближний рельсовый полюс 4. После этого электромагнитный рельсовый тормоз может быть обесточен.
При необходимости торможения в процессе движения тележки в направлении, противоположном штрихпунктирной линии со стрелкой (см. фиг. 10), электромагнитный рельсовый тормоз работает следующим образом. После включения желаемой величины тормозной силы при движении тележки с прикрепленным к ней электромагнитом в направлении, противоположном штрихпунктирной линии со стрелкой (см. фиг. 10), сразу после прохождения датчиков 10 и 9 над рельсовым полюсом 4, с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 13 подается сигнал, по которому коммутационное устройство 13 подключает обмотку электромагнита 6 к источнику электропитания 14. Возникает магнитное поле, проходящее от одного полюса электромагнита 5 через воздушный зазор, рельсовый полюс 4, третий рельс 3, смежный рельсовый полюс 4, воздушный зазор и замыкается на другой полюс электромагнита 5. Под действием магнитного поля создается тормозная сила, действующая между рельсовыми полюсами 4 и полюсами электромагнита 5. При движении тележки с прикрепленным к ней электромагнитом далее, преодолевая тормозное усилие, сразу после прохождения датчиков 8 и 7 над рельсовым полюсом 4 с выхода управляющего устройства 11 на вход коммутационного устройства 13 перестает подаваться сигнал и коммутационное устройство 13 отключает обмотку электромагнита 6 от источника электропитания 14. Далее цикл работы электромагнитного рельсового тормоза повторяется по вышеописанному алгоритму до полной остановки движения тележки и фиксации ее относительно рельсового полюса 4.