Вагонотолкатель железнодорожных вагонов

Полезная модель относится к области промышленного железнодорожного транспорта и может быть использована для перемещения железнодорожных вагонов при погрузочно-разгрузочных работах на внутренних подъездных путях промышленных предприятий, проведения маневровых операций с вагонами, а также производства вывозных работ на тупиковых путях. Может применяться в различных отраслях промышленности, в морских и речных портах, а также в закрытых помещениях.
Известны различные вагонотолкатели, конструкции которых отличаются в зависимости от количества передвигаемых вагонов и других грузов.
Известен вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов, содержащий железнодорожную платформу с автосцепкой, установленную на одной двухосной железнодорожной тележке, силовой привод, установленный на платформе и состоящий из электродвигателя, связанного с ведущим редуктором (Патент РФ №2314951 на изобретение «Самоходное маневровое устройство», МПК B61J 3/00, опубл. 20.08.2007 г.).
Использование известных вагонотолкателей, платформа которых установлена на одной двухосной тележке, экономически целесообразно для передвижения небольших групп вагонов (до 5-7 вагонов), для передвижения большего количества вагонов используют несколько двухосных тележек или, например, два вагонотолкателя, что может вызвать дополнительные расходы и трудности при эксплуатации для перемещения 6-10 и более вагонов.
Известен вагонотолкатель железнодорожных вагонов, содержащий платформу с автосцепками, смонтированную на двух трехосных железнодорожных тележках (Патент РФ № 132769 на полезную модель «Вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов», МПК B61J 3/12, публ. 27.09.2013 г.).
Известен тяговый привод железнодорожного транспортного средства, содержащий, по крайней мере, две связанные между собой валопроводом силовые установки, каждая из которых кинематически связана с колесными парами соответствующих тележек транспортного средства (Патент РФ на полезную модель № 37053, МПК В61С 9/38, публ. 10.04.02004г.). Однако указанное техническое решение предназначено для высокоскоростного транспортного средства с синхронным движением силовых установок.
Известен вагонотолкатель железнодорожных вагонов, содержащий железнодорожную платформу, установленную на двух железнодорожных тележках, силовой привод, рабочее оборудование и систему управления (Патент РФ № 2477694 на изобретение «Вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов (варианты) и платформа вагонотолкателя для перемещения железнодорожных вагонов», МПК B61J 3/12, B61F1/00, публ. 10.08.2012 г., прототип).
Недостатком использования известных вагонотолкателей, платформа которых установлена на двух двухосных тележках, для передвижения небольших групп вагонов является экономическая нецелесообразность вследствие высоких энергетических и эксплуатационных затрат на перевозку грузов, а использование известных вагонотолкателей для передвижения большого количества вагонов потребует установки двигателя большой мощности, использования трехосных тележек или других технических решений.
Известно устройство для маневровой работы с подвижным составом (вагонотолкатель), содержащее силовой привод, выполненный из двух индивидуальных силовых приводов, установленных с возможностью резервирования одного из них, а система управления содержит два блока управления по одному для каждого индивидуального силового привода для обеспечения их синхронной или индивидуальной работы. Система управления дистанционно связана с пультом диспетчерского управления и пультом управления на локомотиве (WO 2005/039952 A1, 06.05.2005; EP1663757А1). Принят в качестве прототипа для выполнения силового привода.
Недостаток известного технического решения применительно к силовому приводу заявляемого вагонотолкателя состоит в усложнении его конструкции, в случае если каждая колёсная пара будет оснащена индивидуальным силовым приводом, что конструктивно и экономически нецелесообразно.
Задачей, решаемой заявляемым техническим решением, является расширение арсенала технических средств и систем их управления, используемых для перемещения железнодорожных вагонов при проведении маневровых операций с вагонами на узлах погрузки/разгрузки и при производстве вывозных работ на тупиковых участках путей при различных технических условиях.
Техническим результатом является реализация заявляемыми устройствами функции вагонотолкателя для перемещения железнодорожных вагонов с целью оптимизации энергетических расходов при перемещении вагонов.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом вагонотолкателе железнодорожных вагонов, содержащем железнодорожную платформу, установленную на двух железнодорожных тележках, силовой привод, рабочее оборудование и систему управления, силовой привод вагонотолкателя выполнен из двух индивидуальных силовых приводов, установленных с возможностью резервирования одного из них, при этом система управления содержит два блока управления по одному для каждого для каждого индивидуального силового привода для обеспечения их синхронной или индивидуальной работы, при этом индивидуальные силовые приводы установлены по одному для каждой из железнодорожных тележек, индивидуальный силовой привод каждой железнодорожной тележки кинематически связан с осями ведущих колес своей тележки, индивидуальный силовой привод содержит электродвигатель, связанный с редуктором, индивидуальный силовой привод каждой тележки установлен вертикально, вагонотолкатель оснащен токосъемником, снимающим с троллея электроэнергию для питания оборудования и силовых приводов; оси ведущих колес каждой тележки оснащены осевыми редукторами, кинематически связанными карданной передачей с редуктором индивидуального привода своей тележки; индивидуальные приводы содержат электродвигатели с одинаковыми значениями по мощности и крутящему моменту, а ведущие редукторы - с одинаковыми значениями по передаточному отношению и крутящему моменту на выходном валу; система управления установлена в шкафу управления, связана электрически с силовым и рабочим оборудованием и дистанционно связана с пультом диспетчерского управления вагонотолкателя и пультом управления на вагонотолкателе, пульты дополнительно оборудованы аппаратурой контроля и управления каждого индивидуального силового привода для обеспечения их синхронной или индивидуальной работы; вагонотолкатель снабжен тормозной системой, оборудованной электропневматическим тормозом и системой дистанционного управления им; вагонотолкатель оборудован двухсторонней подачей песка под колеса вагонотолкателя, оснащен путеочистителями, блокировочными выключателями, звуковой и световой сигнализациями; оснащен, по меньшей мере, одной автосцепкой, кузовом, балластом, компрессором для выгрузки специализированных вагонов; платформа вагонотолкателя может быть установлена на двух двухосных железнодорожных тележках, а также на двух трехосных железнодорожных тележках.
Использование заявляемого вагонотолкателя с системой его управления позволит оптимизировать энергетические расходы при перемещении вагонов. При перемещении небольшого количества вагонов будет включен силовой привод одной тележки, а при более высоких нагрузках предусмотрена работа силовых приводов обеих тележек. Сохранится работоспособность вагонотолкателя при выходе из строя одного из силовых приводов.
Заявляемая полезная модель соответствуют критериям «новизна», «промышленная применимость» поскольку заявляется новая конструкция вагонотолкателя железнодорожных вагонов с системой управления им. Вагонотолкатель предназначен для использования в промышленных условиях и изготавливается в промышленных условиях.
Выявленные технические решения, хотя и имеют признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемой полезной модели, но конструктивные элементы этих признаков используются в других взаимных расположениях, изменены качественные и количественные характеристики установленного на вагонотолкателе оборудования, следовательно, можно сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждают известность комплектующих элементов, входящих в вагонотолкатель, и простота технологического процесса его производства.
На фиг.1 изображен вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов, смонтированный на двух двухосных железнодорожных тележках, общий вид. На фиг.2 изображен вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов, смонтированный на двух трехосных железнодорожных тележках, общий вид.
Вагонотолкатели, смонтированные на двух двухосных и двух трёхосных железнодорожных тележках, содержат аналогичные основные элементы конструкции, отличающиеся качественными характеристиками и различной мощностью силовых приводов. Поэтому на фиг.1 и 2 обозначения основных элементов конструкции вагонотолкателей представлены одинаковыми цифрами. Работа упомянутых вагонотолкателей также аналогична.
Вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов содержит платформу 1 с автосцепками 2, смонтированную на двух железнодорожных тележках 3 и 4, установленные на платформе 1 балластные отсеки 5 и под кузовом 6 машинное отделение, оснащенное силовым приводом, выполненным из двух индивидуальных приводов по одному для каждой из железнодорожных тележек 3 и 4 и состоящим: для тележки 3 - из электродвигателя 7, связанного с ведущим редуктором 8, а для тележки 4 - из электродвигателя 9, связанного с ведущим редуктором 10; оси ведущих колёс 11 железнодорожной тележки 3 оснащены редукторами 12, кинематически связанными карданной передачей 13 с ведущим редуктором 8; оси ведущих колёс 14 железнодорожной тележки 4 оснащены редукторами 15, кинематически связанными карданной передачей 16 с ведущим редуктором 10; на платформе 1 также установлен шкаф для системы управления 17, содержащий два блока управления по одному для каждого индивидуального привода; кузов 6 оснащен лампами внутреннего освещения 18; вагонотолкатель снабжен звуковой 19 и световой 20 сигнализациями, блокировочными выключателями 21, путеочистителями 22, лыжами 23, установленными на железнодорожном пути, компрессором 24, тормозной системой и двухсторонней системой подачи песка под каждую колесную пару (на фиг.1 не показаны), токосъемниками 25, снимающими с троллея шинопровода электроэнергию для питания приводов и рабочего оборудования вагонотолкателя. Подача трехфазного питания производится от подстанции предприятия 27 через силовой шкаф 26, шинопровод и токосъемники 25.
Вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов работает следующим образом.
После включения питания на пульте дистанционного диспетчерского управления подается питание на обогрев шкафа управления 17, освещение моторного отсека 6 и включение габаритных огней вагонотолкателя. Подача питания контролируется оператором по загоранию на пульте дистанционного управления сигнальной лампы «питание подано».
Для приведения в действие вагонотолкателя оператор устанавливает на пульте дистанционного диспетчерского управления переключатель направления движения «вперед» или «назад» и нажимает кнопку «Пуск», сигнал поступает на систему управления вагонотолкателя. После этого на вагонотолкателе включается звуковая 19 и световая сигнализация 20, через определенное время (4-10 с) растормаживаются колесные пары и подается питание на двигатели 7 и 9 приводов, частотный преобразователь системы управления 17 дает разрешение на движение вагонотолкателя. Остановка вагонотолкателя производится оператором нажатием кнопки «стоп» на пульте дистанционного диспетчерского управления.
Электропитание (24 В) световой сигнализации и звонков подключено через автоматические выключатели. Звуковая сигнализация 19 включается/выключается автоматически при начале/окончании движения вагонотолкателя. Кузов вагонотолкателя 6 оснащен лампами внутреннего освещения 18 для проведения ремонтных и профилактических работ. Включение (выключение) этих ламп производится выключателем, расположенным у входной двери корпуса. Входная дверь кузова защищена блокировочным выключателем, который разрывает силовое электропитание тягового двигателя при открывании этой двери. На пути движения вагонотолкателя устанавливаются блокировочные путевые ограничители движения - «лыжи» 23, которые монтируются «по месту» в крайних точках остановки вагонотолкателя. Путевой блокировочный выключатель 21 при контакте с любым путевым ограничителем движения 23 в одной из крайних точек отключает вагонотолкатель от сети питания, и движение вагонотолкателя прекращается.
Принцип работы вагонотолкателя заключается в передаче вращающего момента тягового электродвигателя 7 через кинематическую цепь, состоящую из ведущего редуктора 8 индивидуального привода тележки 3, карданных валов 13, осевых редукторов 12 на осях колесных пар 11, и в передаче вращающего момента тягового электродвигателя 9 через кинематическую цепь, состоящую из ведущего редуктора 10 индивидуального привода тележки 4, карданных валов 16, осевых редукторов 15 на осях колесных пар 14. Такое решение обеспечивает увеличение тяговых усилий и реализацию необходимых скоростей (до 1 км/ч) перемещения вагонотолкателя с вагонами или другими объектами. Большое передаточное число совокупности редукторов позволяет двигаться толкателю с вагонами или другими объектами с небольшой скоростью и, одновременно, по «золотому» правилу механики увеличить тяговое усилие вагонотолкателя.
Индивидуальные приводы содержат электродвигатели 7 и 9 с одинаковыми значениями по мощности и крутящему моменту, а ведущие редукторы 8 и 10 - с одинаковыми значениями по передаточному отношению и крутящему моменту на выходном валу.
Управление работой индивидуальных приводов вагонотолкателя производится следующим образом:
1) для обеспечения синхронной работы индивидуальных приводов:
с пульта диспетчерского управления через дистанционный канал радиосвязи передаются команды на оба блока системы управления работой индивидуальных приводов;
2) для обеспечения работы любого индивидуального привода при отключении исправного второго индивидуального привода:
на пульте диспетчерского управления вагонотолкателем переключателем количества используемых индивидуальных приводов подается команда на отключение одного из индивидуальных приводов тележки. При этом система управления вагонотолкателя отключает электропитание конкретного индивидуального привода, но подает электропитание на электрический тормоз этого индивидуального привода. Если в дальнейшем будет дана команда на движение вагонотолкателя, работающий индивидуальный привод будет вращать колеса своей тележки, а привод и колеса другой тележки будут вращаться в режиме холостого хода, то есть просто вращаться;
3) для обеспечения работы любого индивидуального привода при выходе из строя одного индивидуального привода:
перед работой с исправным индивидуальным приводом в шкафу системы управления вагонотолкателем отключают электропитание блока управления неисправного индивидуального привода и производят механическое отсоединение этого привода от осевого редуктора; далее с пульта диспетчерского управления через канал связи передаются команды системе управления вагонотолкателем на включение блока управления работой исправного индивидуального привода.
С целью плавного пуска электродвигателя привода вагонотолкателя в нем применяется устройство, изменяющее питающее напряжение путем увеличения частоты напряжения от 0 до 100 Гц и при необходимости уменьшая ее (устройство плавного пуска).
С целью повышения сцепного веса вагонотолкателя и увеличения его тяговых усилий платформа вагонотолкателя монтируется на две трехосных железнодорожных тележки. С целью уменьшения длин управляющих проводов и улучшения качества передачи управляющих команд вагонотолкатель оборудован модемами, передающими сигналы управления на вагонотолкатель по линиям питания электромеханического привода. С целью передвижение по участкам пути вагонотолкателя с изменяемой скоростью в нем имеется устройство, изменяющее питающее напряжение путем увеличения частоты напряжения (преобразователь частоты). С целью организации выгрузки специализированных вагонов вагонотолкатель снабжен компрессором 24 для выработки сжатого воздуха на эти цели.
Скоростные и тяговые характеристики определяются непосредственно для выполнения конкретных задач, что позволяет устанавливать на вагонотолкатели электродвигатели различной мощности (рассчитанной для данного вагонотолкателя) и редуктора с различными передаточными отношениями, в зависимости от количества перемещаемых вагонов и заданных параметров движения, что приводит к уменьшению энергетических и эксплуатационных затрат при производстве вагонотолкателя и его эксплуатации. Удобно и экономично устанавливать на вагонотолкатели серийно выпускаемое оборудование. Управление вагонотолкателем производится с пульта дистанционного диспетчерского управления. Вагонотолкатели соединяется с составом перемещаемых вагонов посредством автосцепок.
Таким образом, заявляемый вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов и система управления его движением позволят достичь технический результат, который заключается в реализации заявляемыми устройствами функции вагонотолкателя для перемещения железнодорожных вагонов с целью оптимизации энергетических расходов при перемещении вагонов.