УСТРОЙСТВО ДЛЯ АДАПТИВНОГО СМАЗЫВАНИЯ РЕЛЬСОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Полезная модель относится к вспомогательному оборудованию, используемому на железнодорожном транспорте, и предназначено для подачи смазки в зону контакта «колесо-рельс».
Известны многочисленные устройства для смазывания рельсов, уменьшающие износ и их преждевременную замену, что значительно снижает стоимость эксплуатации пути (рельсы на криволинейных участках применяются из специальных износостойких сталей). Многообразие конструкций обусловлено стремлением упростить устройство, повысив его надежность, снизить расход смазки, что влияет не только на экологию, но и на физико-механические свойства балласта железнодорожного полотна (присутствие масел в балласте приводит к его просадке), т.е. в конечном итоге также на безопасность движения. Совершенствование технических решений в данной области идет по двум направлениям. Первое направление направлено на совершенствование и создание технических устройств устанавливаемых на подвижном составе (локомотиве, вагонах). Второе направление - это совершенствование и создание устройств устанавливаемых на рельсовом пути (кривунах, стрелочных переводах).
При этом в устройствах могут использоваться датчики, контактирующие с колесом, так и бесконтактные датчики для включения и выключения подачи смазки в зону контакта «колесо-рельс».
Механические датчики (патент РФ №2057667, патент РФ №57232,) контактируют непосредственно с колесом подвижного состава, наличие кинематических связей между датчиками и исполнительными механизмами, учитывая климатические, погодные условия и особенности эксплуатации, снижают надежность работы известных устройств.
Датчики, подающие сигнал на впрыскивание смазки в зону контакта реборды колеса с головкой рельса, по существу относится к решающим факторам, определяющим работоспособность устройства.
Известно шведское устройство для смазывания рельсов CLICOMATIC LP, type 015/017, Swedish Pail System AB SRS. Устройство (“рельсосмазыватель”) содержит форсунку-дозатор, установленную рядом с рельсом против точки нанесения смазки. Гидравлическим шлангом форсунка связана с масляным резервуаром, подключенным через газовый редуктор к баллону со сжатым азотом. Одновременно форсунка электрически связана с электронным блоком управления, к которому подключен датчик вибрации, выдающий сигнал на срабатывание форсунки. Устройство имеет батарею электропитания, обеспечивающую работу рельсосмазывателя. При приближении поезда датчик выдает сигнал на блок управления, по команде которого срабатывает электропневматический клапан форсунки и происходит впрыск масла на соответствующий участок (точку) головки рельса. Количество впрысков и их частота задаются регулируемым блоком управления.
Недостаток данного устройства, невозможность адаптироваться к изменяемым условиям эксплуатации, поскольку оно работает по заранее заданной программе. Например, устройство срабатывает на приближение поезда независимо от направления движения последнего: входит-ли поезд в кривую или выходит из нее, что имеет существенное значение, поскольку в первом случае подача смазки на рельс обязательна, а во втором в этом нет необходимости. Т.е., образно говоря, устройство "не понимает", что от него требуется, и поэтому, с одной стороны, происходит неоправданный расход ресурса (смазка, сжатый раз) и загрязнение окружающей среды, а с другой стороны - повышенный износ рельсов и реборд на колесах подвижного состава. Работа устройства по заложенной в него программе также относится к его недостаткам, поскольку не учитывает конструктивные особенности проходящего поезда, в каждой единице состава которого может находиться различное количество осей и поэтому время, количество и периодичность впрысков смазки на головку рельса должны быть индивидуальными для каждого поезда. Таким образом, анализ известного устройства показывает, что его недостатки обусловлены ошибочным принципом формирования команд, виной чему является применяемый в нем датчик.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является известное устройство для смазывания рельсов «Стационарный путевой рельсосмазыватель СПР-02» проекта РДНК.663324.002.00.000 (патент РФ №52375, МПК B61K 3/00, приоритет 2005 г., на полезную модель «Устройство для смазывания рельсов железнодорожного пути»).
Известное устройство («рельсосмазыватель») содержит форсунку-дозатор, установленную рядом с рельсом против точки нанесения смазки. Гидравлическим шлангом форсунка связана с масляным резервуаром, подключенным через регулятор давления газа к баллону со сжатым азотом. Одновременно форсунка электрически связана с электронным блоком управления, к которому подключен, по меньшей мере, один датчик, взаимодействующий с колесами подвижного состава, выдающий сигнал на срабатывание электропневматического клапана управления форсункой. При движении поезда колеса проходят над датчиком, выдающим сигнал на блок управления, по команде которого происходит выброс смазки на соответствующий участок (точку) головки рельса. Количество выбросов и их периодичность задается электронным блоком управления.
Недостаткам данного технического рения является недостаточная адаптация к изменяемым условиям эксплуатации, поскольку оно работает по заранее заданной программе. Например, устройство срабатывает на приближение поезда независимо от того имеется смазка на рельсах или нет, что имеет существенное значение, поскольку в первом случае в подаче смазки на рельсы нет необходимости, а во втором она обязательна. Т.е., образно говоря, устройство «не видит», есть на рельсах смазка или нет, и поэтому, с одной стороны, происходит неоправданный расход ресурса (смазка, сжатый раз) и загрязнение окружающей среды, а с другой стороны - повышенный износ рельсов и реборд на колесах подвижного состава.
Задача заявляемого технического решения заключается в увеличении эксплуатационного ресурса рельсосмазывателя и увеличение срока службу рельсов.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличении времени автономной работы рельсосмазывателя за счет оптимального расходования материалов (масло, сжатый газ) и снижение износа рельсов.
Указанный технический результат достигается заявляемым устройством для адаптивного смазывания рельсов железнодорожного пути, содержащим средства подачи смазки к головке рельса, управляемые электронным устройством, подключенным к датчикам, установленным, как минимум, в точках сопряжения прямолинейного участка рельса с криволинейным, при этом, датчики являются акустическими и размещены на смазываемом криволинейном рельсе, электронное устройство содержит блоки усиления, анализа акустического излучения от взаимодействия колес подвижного состава с рельсами и блок опорных излучений полученных от взаимодействия колес подвижного состава с рельсами при оптимальных условиях смазки рельса.
Кроме этого устройство содержит дополнительно датчики, установленные на криволинейном участке пути.
На фигуре показана принципиальная блок-схема заявленного устройства для смазывания рельсов.
В заявленном устройстве средства подачи смазки к головке рельса содержат, по меньшей мере, две форсунки 1 гидравлически соединенную с резервуаром 2, нижняя часть которого заполнена маслом, а верхняя, отделенная поршнем, связана с газовым баллоном 3, заполненным сжатым азотом. Одновременно форсунка 1 электрически соединена с электронным блоком 4 управления. Устройство содержит также блок 5 электропитания. К блоку 4 управления подключены, через блоки усиления 8 и 9, как минимум, два датчика 6 и 7, т.е., датчики 6 и 7 установлены в точках сопряжения прямолинейного участка рельса с криволинейным, а количество дополнительных датчиков устанавливаемых на криволинейном участке, определяется конкретными условиями эксплуатации. Устройство содержит блоки анализа 10, 11 обработки информации поступающей с датчиков 6, 7. В блоке 12 хранится опорная информация. В качестве датчиков используются известные в технике широкополосные пьезоэлектрические преобразователи с полосой частот от 200 кГц о 2 МГц. Датчики отличаются высокой надежностью и устойчивостью к механическим и атмосферным воздействиям.
В зависимости от конкретных условий применения заявленного устройства количество датчиков может быть иным, чем указано в описании. Устройство работает следующим образом.
При прохождении железнодорожного состава сигналы от датчиков 6 или 7 поступают в блок 8 или 9 обработки информации и далее в блок 10, 11 где происходит сравнение полученного сигнала с опорным сигналом блока 12. Обработанная информация поступает в блок 4 управления. Далее возможны два варианта управления форсунками. Если поступивший сигнал от датчика выше сигнала опорного блока 12, то блок 4 управления включает форсунку 1 на впрыск смазки. Если при движении состава акустическая эмиссия от взаимодействия колес подвижного состава с рельсами не превышает уровень опорного излучения, соответствующего излучению при наличии оптимальной смазки в зоне контакта колесо-рельс, то блок управления блокирует работу форсунки 1, поскольку в смазке нет необходимости. Уровень опорного излучения определяется экспериментально и заносится в память блока 12. При подаче сигнала от датчика 6 блок 4 подает команду на электропневматический клапан форсунки 1, газ из баллона по одному каналу попадает в форсунку, а по другому - в резервуар 2, из которого смазка под давлением подается в форсунку, происходит выброс порции смазки на боковую поверхность рельса. Число выбросов порций смазки во время прохождения состава, для оптимального расхода смазки, определяется по величине превышении уровня энергии акустической эмиссии полученной с датчика установленного на рельсе над опорным уровнем, оно может иметь быть также фиксированным или зависеть от скорости движения состава.
Устройство изготавливается из выпускаемых промышленностью датчиков и материалов.