УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ РЕЛЬСОВЫХ ЭКИПАЖЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к рельсовым транспортным средствам, в частности к устройствам для снижения сопротивления движению рельсовых экипажей.
Известно устройство для нанесения смазки на рельс, обеспечивающее снижение сопротивления движению рельсовых экипажей и содержащее смонтированную на тележке неподрессоренную раму, систему подачи смазки, размещенную на транспортном средстве, смазывающую боковую грань головки рельса лыжу, в которой выполнено отверстие для подачи смазки и привод механизма, связанный с лыжей и включающий в себя рабочий цилиндр и возвращающую пружину (См. Зайков В.Н., Кириков С.А., Чмрков А.В. Устройство для нанесения смазки на рельсы. Патент РФ №2059492, кл. B61K 3/02, 1993 г.).
Недостатками известного устройства являются использование смазывающей рельс лыжи, которая непосредственно контактирует с рельсом во время нанесения смазки, что при возникновении на пути стрелочных переводов, переездов может привести к ее механическому повреждению, а также невозможность одновременного смазывания боковой грани головки наружного рельса и нанесения модификатора трения на поверхность головки внутреннего рельса при прохождении кривой железнодорожным составом.
Известно техническое решение устройство (система) для нанесения смазки и модификатора трения на рельсы, обеспечивающее снижение сопротивления движению рельсовых экипажей и содержащее смонтированные на рельсовом транспортном средстве баки под смазку и под модификатор трения, полости которых соединены трубопроводами через запорные клапаны с исполнительными механизмами-форсунками для нанесения смазки на боковую грань головки наружного в кривой пути рельса и с форсунками для нанесения модификатора трения на поверхность катания головки внутреннего рельса, которые установлены перед колесами рельсового транспортного средства и закреплены на горизонтальной планке Г-образного кронштейна, жестко закрепленного на буксе колесной пары рельсового транспортного средства, блок управления подачей смазки и модификатора трения к форсункам, соединенный связями с запорными клапанами, при этом баки установлены по отношению к форсункам на высоте, обеспечивающей свободное истекание смазки и модификатора трения жидкой консистенции за счет перепада давления, возникающего между уровнями расположения форсунок и баков, причем баки оборудованы механизмами для перемешивания смазки и модификатора трения (исполнительный механизм). Система также содержит группы датчиков для определения состояния внешней среды, соединенные с блоком анализа и управления, и формирователь управляющих сигналов, подключенный к исполнительным механизмам (см. Косов B.C., Панин Ю.А., Халявин B.C., Чижиков А.Н., Трифонов А.В., Егоров А.Ю. Устройство для нанесения смазки и модификатора трения на рельсы. Патент №РФ 2288125.).
Недостатками устройства являются ограниченные функциональные возможности и недостаточная эффективность при работе.
В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрано устройство для снижения сопротивления движению рельсовых экипажей в виде системы подачи смазки на рельсы железнодорожного пути, содержащее блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами группы датчиков, формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к одному из выходов блока анализа и управления, а выход - к исполнительному механизму, например, к устройству для нанесения смазки на рельсы, блоки отслеживания энергии акустической эмиссии от датчиков установленных на «левой» и «правой» буксах вагонной тележки включающих в себя фильтры, усилители, аналогово-цифровые преобразователи, коммутаторы, блоки датчиков «фонового» и «эталонных» сигналов акустической эмиссии для различной интенсивности подачи смазки на рельсы железнодорожного пути (см. Фадеев B.C., Семашко Н.А., Васин В.В., Емельянов Е.Н., Конаков А.В., Чигрин Ю.Н.. Штанов О.В. Ободовский Ю.В., Паладин Н.М. Система подачи смазки на рельсы железнодорожного пути. Патент на полезную модель №94198).
Недостатком прототипа является то, что смазка, попадая на поверхность катания головки рельса, снижает коэффициент трения между колесом и рельсом, что может привести к боксованию локомотива следующего состава. Для предотвращения этого на локомотиве должно быть установлено устройство, наносящее на поверхность головки рельса модификатор, увеличивающий коэффициент трения. Однако остатки модификатора, смешиваясь с пылью, создают дополнительное сопротивление движению состава, что увеличивает затраты энергии на перевозку грузов.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в снижении затрат на энергии на перевозку грузов путем снижения потребности в нанесении модификатора на поверхность катания рельса.
Указанная цель достигается тем, что устройство для снижения сопротивления движению рельсовых экипажей, содержащее блок анализа и управления, соответствующие входы которого соединены с выходами группы датчиков, формирователь управляющих сигналов, вход которого подключен к одному из выходов блока анализа и управления, а выход - к исполнительному механизму, например, к устройству для нанесения смазки на рельсы, блоки отслеживания энергии акустической эмиссии от датчиков установленных на «левой» и «правой» буксах вагонной тележки включающих в себя фильтры, усилители, аналогово-цифровые преобразователи, коммутаторы, блоки датчиков «фонового» и «эталонных» сигналов акустической эмиссии для различной интенсивности подачи смазки на рельсы железнодорожного пути, содержит блок памяти, подключенный к одному из входов блока анализа и управления и содержащий данные о числе осей в составе и типе смазки.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1. изображена блок-схема устройства для снижения сопротивления движению рельсовых экипажей.
Устройство содержит датчики акустической эмиссии 1 и 2, установленных на буксах колес (на фиг. 1 не показаны), фильтров 3 и 4, усилителей 5 и 6, аналого-цифрового преобразователя 7, формирователя 8, датчиков «фонового» сигнала энергии акустической эмиссии и коммутаторов и компараторы 9 и 10 и сумматора 11, анализаторы 12, 13, 14, блока управления 15 и датчики «фонового» и «эталонных» сигналов акустической эмиссии 16, 17.
Устройство содержит блок памяти 18, подключенный к одному из входов блока управления 15 и содержащий данные о числе осей в составе и типе смазки.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Датчики акустической эмиссии 1 и 2 установлены на необрессоренных массах ходовой тележки вагона (на фиг. 1. не показано). При движении грузового или пассажирского поезда левое и правое колесо, взаимодействуя с рельсами, создают звуковые колебания (акустическую эмиссию), которые регистрируются датчиками 1 и 2. Сигналы от датчиков акустической эмиссии 1 и 2 проходят через фильтры 3 и 4, которые ограничивают полосу частот сигнала частотами, соответствующими колебаниям, вызванным взаимодействием гребня бандажа с рельсом. Сигналы с выхода фильтров 3 и 4 поступают на входы усилителей соответственно 5 и 6. Сигналы с выходов усилителей 5 и 6 поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 7, который переводит их в цифровую форму. С выхода аналого-цифрового преобразователя 7 сигнал поступает на вход формирователя 8. Формирователь 8 производит статистическую обработку сигнала, поступающего на вход и определяет максимальное (пиковое) значение акустической энергии. С выхода формирователя 8 информация о максимальном значении акустической энергии поступает на входы компараторов 9 и 10. Также на входы компараторов 9 и 10 с выходов датчиков сравнения 16 и 17 подаются сигналы, соответствующие «фоновым» значениям энергии акустической эмиссии при взаимодействии колеса с рельсом, полученные опытным путем. Компараторы 9 и 10 производят сравнение пиковых значений, поступивших с выхода формирователя 8, с «фоновыми» значениями энергии, поступивших с выходов датчиков сравнения 16 и 17.
Если пиковые значения, поступившие с выхода формирователя 8, меньше или равны «фоновых» значений энергии, поступивших с выходов датчика сравнения 16, на выходе компаратора 9 формируется сигнал, соответствующий логическому значению «0». Если пиковые значения, поступившие с выхода формирователя 8, больше «фоновых» значений энергии, поступивших с выходов датчика сравнения 16, на выходе компаратора 9 формируется сигнал, соответствующий логическому значению «1». Если пиковые значения, поступившие с выхода формирователя 8, меньше или равны «фоновых» значений энергии, поступивших с выходов датчика сравнения 17, на выходе компаратора 10 формируется сигнал, соответствующий логическому значению «0». Если пиковые значения, поступившие с выхода формирователя 8, больше «фоновых» значений энергии, поступивших с выходов датчика сравнения 17, на выходе компаратора 10 формируется сигнал, соответствующий логическому значению «1».
Блок 11 суммирует данные с выходов (нулевых каналов) компараторов 9 и 10. Логические блоки 12, 13, 14 служат для анализа данных, поступающих с выходов компараторов 9 и 10 и подготовку команд для принятия решения о проведения смазки.
Если сигналы на выходах компараторов 9 и 10 соответствуют логическим «0», анализатор 12 со своего выхода подает на вход блока управления 15 команду «штатное». Если сигнал на выходе компаратора 9 соответствует логическому «1», а на выходе компаратора 10 соответствует логическому «0», анализатор 13 со своего выхода подает команду «смазка левого колеса и рельса». Если сигнал на выходе компаратора 9 соответствует логическому «0», а на выходе компаратора 10 соответствует логическому «1», анализатор 13 со своего выхода подает команду «смазка правого колеса и рельса». Если сигналы на выходах компараторов 9 и 10 соответствуют логическому «1», анализатор 14 со своего выхода подает команду «интенсивная смазка левого и правого колеса и рельса».
Указанные команды поступают на входы блока управления 15. Также на вход блока 15 с выхода блока 18 подаются данные о числе осей в составе и типе смазки. Блок анализа и управления 15 на основе команд с анализаторов 12-14 определяет режим работы устройств смазывания (ожидание или подача смазки для левых или правых колес), а на основе поступающих с выхода блока 18 данных о числе осей поезда и сорта смазки производит с учетом эмпирических зависимостей, установленных путем испытаний, расчет для определения количества подачи смазки для устройств смазки, установленных на локомотиве (на Фиг. 1 не показаны), исходя из условия, что после прохождения состава по смазке, нанесенной на рельс, ее свойства должны быть утрачены вследствие трения колес колесных пар вагонов о рельсы и загрязнения смазки пылью. Поскольку тележки вагонов состава совершают горизонтальные колебания виляния и относа, вследствие чего гребни колесных пар не всегда касаются поверхности рельса при движении, для расчета блоком анализа и управления 15 используются полученные опытным путем эмпирические зависимости между общим количеством осей в составе и степенью потери смазки ее свойств. В результате при прохождении следующего состава сцепление колес локомотива с рельсами не ухудшается смазкой, нанесенной при прохождении предыдущего состава, что исключает необходимость в нанесении модификатора на колеса локомотива следующего состава и рельсы.
Предложенное устройство для снижения сопротивления движению рельсовых экипажей позволяет снизить затраты на энергии на перевозку грузов путем снижения потребности в нанесении модификатора на поверхность катания рельса благодаря тому, что блок памяти, подключенный к одному из входов блока анализа и управления и содержащий данные о числе осей в составе и типе смазки, позволяет регулировать подачу смазки таким образом, что после прохождения всех осей состава смазывающие свойства смазки, нанесенной на рельс, утрачиваются вследствие трения колес о рельсы и загрязнения смазки пылью.