СНЕГОУБОРОЧНАЯ МАШИНА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к снегоуборочным машинам, предназначенным для очистки железнодорожного пути и междупутья от мусора, льда и снега в процессе технического обслуживания железных дорог.
Для повышения эффективности работ при обслуживании и эксплуатации российских железных дорог необходимо реализовать передовые высокоэкономичные технологии, что в свою очередь требует создания машин нового поколения.
Анализ технологических процессов обслуживания и эксплуатации железных дорог, сделанный на основании передового опыта ведущих европейских стран (Германии, Финляндии, Норвегии и др.), показывает, что для реализации высокоэкономичных технологий при обслуживании и эксплуатации железных дорог они должны базироваться на высокопроизводительных машинах нового поколения, способных за одно технологическое окно произвести очистку железнодорожного пути и междупутья без проведения дополнительных работ, связанных с определением и обозначением зон ограничения работы машин, что в свою очередь, обеспечивает безопасность движения подвижного состава по рабочему участку железных дорог.
Известен целый ряд снегоуборочных машин, как отечественных, так и зарубежных, описанных в технической и патентной литературе. Однако все они, несмотря на разнообразие конструкций рабочего органа и принципов работы, осуществляют очистку железнодорожного пути и междупутья от мусора, льда и снега, используя ручное управление подъема рабочих органов машины в зонах ограничения работ, см., например, плуговые машины [Машины и механизмы для путевого хозяйства: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. / С.А.Соломонов, В.П.Хабаров и др., под редакцией С.А.Соломонова - 3-е изд., перераб. и доп.М.: Транспорт, 1984, с.397-403], или машины с ножевым типом рабочего органа [см. Путевые машины: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / С.А.Соломонов, М.В.Попович, В.М.Бугаенко и др., под редакцией С.А.Соломонова, М.: Желдориздат, 2000, с.668-669]. Известны также машины, которые очищают железнодорожный путь при помощи роторного рабочего органа, так, например, норвежская машина [см. описание к патенту Норвегии №130280, кл. Е01Н 8/00, опубл. 1974 г.]. Машина предназначена для очистки железнодорожного пути и междупутья от мусора, льда и снега. Таким образом, общим недостатком упомянутых выше аналогов является ограниченность их функциональных возможностей в зоне работ, обусловленная тем, что для очистки железнодорожного пути и междупутья от мусора, льда и снега требуется ограничение времени работы по очистке или полное прекращение работ в местах с установленным напольным оборудованием.
В качестве аналога предлагаемой полезной модели можно также рассмотреть машину СМ-2, имеющую комбинированный рабочий орган: ножевой и роторный, разработанную ПТКБ ЦП МПС, [см. Путевые машины: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / С.А.Соломонов, М.В.Попович, В.М.Бугаенко и др., под редакцией С.А.Соломонова, М.: Желдориздат, 2000, с.670-673]. Машина предназначена для очистки железнодорожного пути и междупутья от мусора, льда и снега и состоит из рамы, опирающейся на ходовые тележки, кабины с кранами управления и рабочего органа машины, представляющего собой щеточный роторный питатель, вращение которого осуществляется двигателем переменного тока. Питатель смонтирован на траверсе и имеет возможность подъема и опускания вместе с траверсой с помощью пневмоцилиндра. Питатель имеет защитный козырек. За питателем установлен нож, которым можно очищать путь на 50 мм ниже уровня головки рельсов. Снег, забираемый питателем или ножом, подается на конвейер, состоящий из двух частей: наклонной (под углом 30°) и горизонтальной. Носовая часть конвейера в транспортном положении поднимается на 400 мм. Для забора снега с междупутья в головной части машины укреплены два крыла с шириной захвата 5,1 м. Посередине машины расположено устройство для сколки льда или уплотненного снега на 80 мм ниже головки рельсов шириной 4 м. Оно состоит из средней и двух боковых частей. В транспортном положении средняя часть устройства поднята, а боковые убраны в габарит. Боковые щетки для очистки междупутий установлены в нижней части боковых крыльев. Механизмы подъема и закрытия крыльев, подъема козырька, ротора и льдоскалывателя управляются кранами вручную из кабины. Воздух поступает от компрессора локомотива. Известная машина является высокопроизводительной машиной нового поколения, способной за один проход очищать железнодорожный путь от мусора, льда и снега. Однако, в зонах с установленным на пути напольным оборудованием, обозначенным на пути специальными щитами, рабочие органы машины для предотвращения их сноса должны убираться вручную оператором. Работы по ограждению щитами зон напольного оборудования производятся до проведения работ по очистке пути и междупутья от мусора, льда и снега, а определение границ зон весьма затруднено, особенно в зимний период при большом количестве выпавшего снега. Это является существенным недостатком известной машины.
Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой полезной модели является машина СМ-3 на рельсовом ходу, предназначенная для очистки железнодорожного пути и междупутья от мусора, льда и снега [см. Путевые машины: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / С.А.Соломонов, М.В.Попович, В.М.Бугаенко и др., под редакцией С.А.Соломонова, М.: Желдориздат, 2000, с.673-676], выбранная в качестве прототипа. Машина состоит из четырех полувагонов. Машина оборудована подрезным ножом, установленным за щеточным питателем, а также снабжена вторым заборным органом, предназначенным для уборки уплотненного снега при большой поступательной скорости машины. Льдоскалывающее устройство предназначено для скалывания льда и рыхления уплотненного снега и состоит из среднего и двух боковых льдоскалывателей, представляющих собой двухрядную борону со стальными зубьями. Рельсы очищаются щетками. Загрузочный скребковый конвейер-питатель принимает от щеточного барабана снег и подает его на конвейер-накопитель, расположенный в кузове машины. На накопителе установлен автомат контроля загрузки, который включает и выключает электродвигатель привода конвейера-накопителя. Рельсовые щетки для очистки рельсов от снега и грязи приводятся в действие от электродвигателя через двухступенчатый редуктор и прижимаются к рельсу пружинным устройством. Управление рабочими органами машины гидравлическое. Известная снегоуборочная машина имеет важное достоинство, которое состоит в том, что она является самоходной и для ее работы не требуется тяговый локомотив. Однако следует отметить недостаток, характерный как для прототипа, так и для всех известных снегоуборочных машин - это невозможность автоматической идентификации участка ограничения работ с установленным на пути напольным оборудованием (только визуальная идентификация участка работ оператором по специальным щитам, установка которых затруднена в зимний период в местах с высоким уровнем выпавшего снега).
Указанный недостаток существенно ограничивает функциональные возможности машины.
Задачей предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей снегоуборочной машины при одновременном повышении производительности, рациональности эксплуатации техники, а также высоком качестве выполняемых работ.
Для достижения этого технического результата предлагается снегоуборочная машина, которая, как и наиболее близкая к ней, выбранная в качестве прототипа, содержит опирающуюся на ходовые тележки раму, оснащенную снегоуборочным оборудованием. Особенностью предлагаемой полезной модели, отличающей ее от известной снегоуборочной машины, принятой за прототип, является то, что на снегоуборочной машине дополнительно установлен бортовой компьютер и приемо-передающее устройство радиочастотной идентификации (ридер) с антенной. Приемопередающее устройство соединено с бортовым компьютером. Па железнодорожном пути устанавливаются радиочастотные метки (тэги), хранящие информацию о положении напольного оборудования на железнодорожном пути. Радиочастотные метки (тэги) могут быть установлены на шпалах железнодорожного пути, или смонтированы непосредственно на элементах напольного оборудования железнодорожного пути.
Технический результат, достигнутый в предлагаемой полезной модели, получен за счет оснащения снегоуборочной машины приемо-передающим устройством радиочастотной идентификации (ридером) с антенной и установки на железнодорожный путь радиочастотных меток (тэгов), которые хранят информацию о положении напольного оборудования на железнодорожном нуги. Эти вновь введенные признаки существенно расширяют функциональные возможности снегоуборочной машины, выбранной в качестве прототипа, обеспечивая хранение всей информации о положении напольного оборудования (тип оборудования и его положение относительно оси пути) непосредственно на железнодорожном пути в радиочастотных метках (тэгах). Таким образом, вся информация о положении напольного оборудования хранится непосредственно на пути и передается любой снегоочистительной и ремонтной технике в любое время и без участия оператора.
Передача информации о положении напольного оборудования на железнодорожном пути в отличие от прототипа осуществляется не визуально по информационным щитам, а непосредственно через железнодорожный путь. Это, в свою очередь позволяет без предварительных работ, проводимых перед каждой рабочей поездкой снегоуборочной машины, по нахождению и ограждению участков ограничения работ с напольным оборудованием, за одно окно производить очистку пути от мусора, льда и снега. При этом подъем/опуск рабочих органов машины в зонах ограничения работ осуществляется автоматически, в то время как в прототипе оператор вручную осуществляет подъем/опуск рабочих органов машины, ориентируясь по специальным информационным щитам. В результате решаются задачи повышения производительности проведения работ, рациональности эксплуатации техники, а также повышается качество выполняемых работ. Кроме того, в значительной степени уменьшается риск сноса рабочими органами снегоуборочной машины напольного оборудования и, в свою очередь, значительно уменьшаются издержки, связанные с остановом движения поездов на время восстановления поврежденного напольного оборудования.
Следует также отметить, что информация в радиочастотных метках (тэгах) может дополняться и изменяться, а данные на радиочастотной метке могут быть засекречены. Метки долговечны (без ограничения срока службы), недороги, надежно защищены от воздействия окружающей среды.
Таким образом, совокупность указанных выше признаков позволяет решить поставленные задачи.
Ниже описаны два конкретных примера реализации предлагаемой полезной модели, в соответствии с пунктами 2 и 3 патентной формулы.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - предлагаемая снегоуборочная машина (общий вид головного полувагона с рабочими органами);
на фиг.2 - схема первого примера реализации предлагаемой полезной модели, иллюстрирующая применение радиочастотных меток (тэгов) в качестве постоянных устройств пути, закрепленных на шпале;
на фиг.3 - схема второго примера реализации предлагаемой полезной модели, иллюстрирующая применение радиочастотных меток (тэгов) в качестве постоянных устройств пути, закрепленных на элементах напольного оборудования (клеммном ящике);
на фиг.4 представлена схема примера реализации предлагаемой полезной модели, иллюстрирующая взаимодействие оборудования снегоуборочной машины с радиочастотными метками (тэгами) в зоне ограничения работ.
Снегоуборочная машина состоит (см. фиг.1) из рамы 1, опирающейся на ходовые тележки 2, 3. В данном конкретном примере на раме 1 установлено снегоуборочное оборудование, состоящее из боковых крыльев 4, ротора-питателя 5, подрезных ножей 6, рельсовых щеток 7 и льдоскалывающего устройства 8. В кабине 9 оператора находится бортовой компьютер 10, хранящий и обрабатывающий в реальном масштабе времени информацию от приемо-передающего устройства радиочастотной идентификации 11 (ридера), соединенное кабелем (на фиг. не показан) с бортовым компьютером 10. На снегоуборочной машине над железнодорожным путем 12 установлена приемопередающая антенна 13, соединенная кабелем (на фиг. не показан) с приемопередающим устройством радиочастотной идентификации 11 (ридер). В кабине оператора 9 установлен блок гидравлических (или пневматических, в зависимости от типа управления оборудованием снегоуборочной машины) клапанов 14 с электронным управлением соединенных с бортовым компьютером 10 кабелем (на фиг. не показан). Радиочастотные метки 15 (тэги) могут быть закреплены на шпалах 16 железнодорожного пути (см. фиг.2), либо могут быть установлены на элементах напольного оборудования, например, клеммном ящике 17 (см. фиг.3).
В качестве приемо-передающего устройства 11 могут быть использованы, например, ридеры, работающие на частотах 900-928 МГц, с дальностью обнаружения метки (тэга) 15 до 7 м, например, ридеры фирмы Motorola (США). В качестве радиочастотныех меток 15 могут быть применены, например, тэги CONFIDEX Ironside фирмы CONFIDEX (Финляндия), с объемом памяти перезаписываемого тэга 256 байт, разработанные специально для жестких условий эксплуатации (рабочий диапазон температур от -55°С до +105°С).
Монтаж приемо-передающего устройства 11 (ридера), приемопередающей антенны 13 и радиочастотных меток 15 (тэгов) осуществляется следующим образом.
На железнодорожных снегоуборочных машинах устанавливается приемо-передающее устройство радиочастотной идентификации 11 (ридер) и приемо-передающая антенна 13. Монтаж приемо-передающего устройства радиочастотной идентификации 11 (ридера) ведется в кабине 9 оператора, а приемо-передающей антенны 13 под кабиной 9 оператора на раме 1 снегоуборочной машины над боковыми крыльями 4.
При креплении радиочастотных меток 15 (тэгов) на рельсо-шпальной решетке установка метки осуществляется на верхней поверхности шпалы 16 (см. фиг.2) при помощи приклеивания ее (нижняя поверхность метки 15 имеет специальный клейкий слой) или закрепления на поверхности шпалы 16 при помощи шурупов.
В случае установки радиочастотных меток 15 (тэгов) на элементах напольного оборудования, например, на клеммном ящике 17 (см. фиг.3), их установка осуществляется путем приклеивания на верхнюю поверхность элемента в зоне прямой видимости метки 15 антенной 13. Радиочастотная метка 15 (тэг) размещается в точках начала и окончания зоны ограничения работ с напольным оборудованием, при этом расстояние от метки 15 до оси пути не должно быть более 3 м.
Работа устройства заключается в следующем.
При движении снегоуборочной машины по железнодорожному пути приемо-передающее устройство радиочастотной идентификации 11 (ридер) при помощи антенны 13 непрерывно опрашивает радиочастотные метки 15 (тэги) и при прохождении над радиочастотной меткой 15 (тэгом) выдает сигнал в бортовой компьютер 10 о своем прохождении над радиочастотной меткой 15 (тэгом), считывает и передает всю информацию, записанную в радиочастотную метку 15 (тэг). Бортовой компьютер 10 анализирует полученную информацию и выдает сигналы в блок клапанов управления 14 поднимая/опуская или рабочее оборудование 4, 5, 6, 7 или 8, которое позволит продолжить работу снегоуборочной машины в безопасном режиме. Бортовой компьютер 10 при помощи приемо-передающего устройства радиочастотной идентификации 11 (ридера) и антенны 13, в случае необходимости, может перезаписать в радиочастотной метке 15 (тэге) всю информацию. Часть памяти радиочастотной метки 15 (тэга) может быть с ограниченным доступом для различных пользователей по паролю. В памяти радиочастотной метки 15 (тэга) можно хранить: тип напольного оборудования, пикетаж и местоположение напольного оборудования относительно оси пути.
Таким образом, предлагаемая полезная модель путем несложного переоборудования любой снегоуборочной машины позволяет сделать из нее машину нового поколения, в которой хранение всей информации о положении напольного оборудования непосредственно на железнодорожном пути. Передача информации происходит также непосредственно через железнодорожный путь. Машина многофункциональна, высокопроизводительна, позволяет рационально и безопасно для пути эксплуатировать технику при высоком качестве выполняемых работ.