Способ управления токоприемным устройством вагона метро и токоприемное устройство для реализации способа
METHOD OF CONTROLLING CURRENT-CARRYING DEVICE OF A SUBWAY CAR AND A CURRENT-COLLECTING DEVICE FOR REALIZING THE METHOD

Изобретение относится к способам и устройствам для железнодорожных транспортных средств, в частности для вагонов метро, и может быть использовано в системах токосъема с управляемыми токоприемниками.
Известен токоприемник рельсовый типа ТР-7Б У2 с пневматическим приводом, предназначенный для токосъема электроэнергии с токопроводящего рельса системы электроснабжения подвижного состава метрополитена, содержащий основание, относительно которого качается рычаг с закрепленным на нем токосъемным башмаком, две цилиндрические пружины, служащие для прижатия башмака к токопроводящему рельсу, пневмоцилиндр, предназначенный для дистанционного отжатия башмака от токопроводящего рельса или прижатия к нему.
Способ управления токоприемником происходит следующим образом - для перевода башмака токоприемника из рабочего положения в нерабочее в пневмоцилиндр токоприемника подается сжатый воздух, под давлением сжатого воздуха шток пневмоцилиндра перемещается вниз и, преодолевая усилие пружин, отжимает башмак от токопроводящего рельса и удерживает башмак в отжатом положении, возвращение токоприемника в рабочее положение осуществляется путем выпуска воздуха из пневмоцилиндра, при этом башмак под воздействием двух пружин прижимается к токопроводящему рельсу (https://studopedia.su/15_106255_tokopriemnik-tr-b-s-izmenennim-mehanizmom-fiksatsii.html; http://studepedia.org/index.php?vol=1&post=28833).
Недостатком данного способа управления токоприемником и устройства токоприемника является недостаточная надежность, обусловленная возможностью самопроизвольного возвращения токоприемника из нерабочего в рабочее положение вследствие утечек в пневмосистеме вагона, отсутствием индикации отжатого положения токоприемника на пульте управления машиниста и отсутствие автоматической блокировки башмака в отжатом положении.
Наиболее близким к предлагаемой группе изобретений по совокупности существенных признаков является управляемый пневматический токоприемник ТРА-02, содержащий основание, изолятор, на котором расположен токосъемный башмак, установленный с возможностью взаимодействия с токопроводящим рельсом, рабочую пружину для прижатия токосъемного башмака к контактному рельсу, пневмоцилиндр для отжатия башмака токоприемника от токопроводящего рельса и механизм блокировкидля удержания башмака токоприемника в нерабочем положении.
Способ управления токоприемником ТРА-02 осуществляется следующим образом: переводом токоприемника из рабочего положения, при котором башмак прижат к токопроводящему рельсу с помощью рабочей пружины, при этом происходит подача электрической энергии от токопроводящего рельса через башмак токоприемника и гибкий шунт на силовое электрооборудование вагона, в нерабочее положение, при котором башмак отжат от токопроводящего рельса посредством подачи давления сжатого воздуха в пневмоцилиндр для отжатия и зафиксирован механизмом блокировки для удержания башмака токоприемника в нерабочем положении, при этом отсутствует подача электрической энергии на силовое оборудование вагона, и переводом токоприемника из нерабочего положения в рабочее положение (патент RU 2374094, МПК B60L 5/39 (2006.01), 29.11.2009 г.).
Известные способ и устройство не обеспечивают надежность работы токоприемника, обусловленную сбоями в работе системы индикации положения токоприемника в случае повреждения пневмосистемы, возможность дистанционного переключения токоприемника в случае нахождения в зоне перемещения башмака путевых напольных устройств, что влияет на безопасность эксплуатации вагонов метрополитена.
Задачей группы изобретений является создание способа управления токоприемным устройством вагона метро и токоприемного устройства для реализации способа, повышающих надежность работы устройства в экстремальных ситуациях (при повреждениях пневмосистемы, низких температурах) и повышающих надежность системы индикации отжатого состояния токоприемного устройства и обеспечивающих дистанционное переключение токоприемника на любых участках линии.
Техническим результатом при использовании предлагаемой группы изобретений является повышение надежности в экстремальных ситуациях и повышение безопасности эксплуатации вагонов метрополитена.
Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в способе управления токоприемником вагона метро, характеризующимся переводом токоприемника из рабочего положения, при котором башмак прижат к токопроводящему рельсу с помощью рабочей пружины, при этом происходит подача электрической энергии от токопроводящего рельса через башмак токоприемника и гибкий шунт на силовое электрооборудование вагона, в нерабочее положение, при котором башмак отжат от токопроводящего рельса посредством подачи давления сжатого воздуха в пневмоцилиндр для отжатия и зафиксирован механизмом блокировки для удержания башмака токоприемника в нерабочем положении, при этом отсутствует подача электрической энергии на силовое оборудование вагона, и переводом токоприемника из нерабочего положения в рабочее положение, для перевода токоприемника из нерабочего в рабочее положение для подачи электрической энергии на силовое электрооборудование вагона сначала подают давление в пневмоцилиндр для отжатия для снятия нагрузки от рабочей пружины на механизм блокировки, затем подают давление в пневмоцилиндр для разблокировки и отключают механизм блокировки башмака, затем сбрасывают давление с пневмоцилиндра для отжатия, при этом башмак прижимается к токопроводящему рельсу, и, вслед за этим, сбрасывают давление с пневмоцилиндра для разблокировки для возвращения механизма блокировки в исходное положение.
Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что токоприемное устройство, содержащее основание, изолятор, на котором расположен токосъемный башмак, установленный с возможностью взаимодействия с токопроводящим рельсом, рабочую пружину для прижатия токосъемного башмака к контактному рельсу, пневмоцилиндр для отжатия башмака токоприемника от токопроводящего рельса и механизм блокировки для удержания башмака токоприемника в нерабочем положении, снабжено кронштейном, установленным на основании, при этом механизм блокировки для удержания изолятора с башмаком в нерабочем положении расположен на кронштейне и выполнен в виде пневмоцилиндра для разблокировки, установленном горизонтально, фиксатора, установленного с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, представляющего собой трехплечий рычаг, верхнее плечо которого расположено с возможностью взаимодействия со штоком пневмоцилиндра для разблокировки, а нижнее плечо расположено с возможностью взаимодействия с запирающей пластиной изолятора, и датчика для сигнализации отжатого положения башмака, причем ось для установки изолятора с башмаком на основании расположена на задней стороне основания.
Кроме того, в токоприемном устройстве среднее плечо трехплечнго рычага выполнено в виде рукоятки для ручного отключения механизма разблокировки; токоприемное устройств снабжено элементом для регулировки рабочей пружины, выполненным в виде болта, расположенного в верхней шарнирной опоре рабочей пружины; снабжено съемным кожухом для защиты от механического воздействия и электрических разрядов составных частей, установленных на основании токоприемника: снабжено накладкой для предохранения изолятора от воздействия штока пневмоцилиндра для отжатия, расположенной на изоляторе.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено токоприемное устройство, общий вид;
на фиг. 2 - то же, общий вид без кожуха;
на фиг. 3-то же, вид А на фиг. 2;
на фиг. 4 - то же, вид Б на фиг. 2;
на фиг. 5 - то же, механизм блокировки для удержания башмака токоприемника в нерабочем положении;
на фиг. 6 - то же, крепление рабочей пружины.
Токоприемное устройство (фиг. 1) содержит основание 1, изолятор 2 с башмаком 3, установленным с возможностью взаимодействия с нижней поверхностью токопроводящего рельса, и кронштейном 4 гибкого шунта. Кронштейн 4 гибкого шунта предназначен для крепления силовых кабелей, через которые происходит передача электрической энергии от токопроводящего рельса на силовое электрооборудование вагона. Составные части токоприемного устройства, установленные на основании 1, защищены съемным кожухом 5 для защиты от механического воздействия и электрических разрядов.
Токоприемное устройство имеет два положения: положение I - рабочее, при котором токоприемное устройство включено, башмак 3 поджат к токопроводящему рельсу; положение II - нерабочее, при котором токоприемное устройство выключено, токосъемный башмак 3 отжат от токопроводящего рельса.
Основание 1 является несущей конструкцией, на которой закреплены составные части токоприемного устройства. На наружной стороне основания 1 (фиг. 2), обращенной к башмаку 3, с помощью углового кронштейна 6 в вертикальном положении установлен пневмоцилиндр 7 для отжатия, закреплена верхняя часть рабочей пружины 8, обеспечивающей прижатие башмака 3 к токопроводящему рельсу, кронштейн 9 механизма блокировки для удержания башмака токоприемника в нерабочем положении, два неподвижных ограничительных упора 10, предназначенных для ограничения поворота изолятора 2 с башмаком 3 за верхнее габаритное ограничение. Ответными упорами являются регулируемые буферы 11, установленные на изоляторе 2 с башмаком 3. Для ограничения поворота изолятора 2 с башмаком 3 за нижнее габаритное ограничение на внешней стороне основания 1 закреплен страховочный упор 12 (Фиг. 3). Ответными упорами являются два регулировочных болта 13, установленные в кронштейнах 14 рабочей пружины 8, закрепленных на изоляторе 2.
С задней стороны основания 1 (фиг. 4), противоположной башмаку 3, с помощью болтов закреплены две зубчатые гребенки 15, которые служат для регулировки высоты расположения токоприемника с целью компенсации износа колес тележки рельсового транспортного средства и надежной фиксации токоприемного устройства на ответной зубчатой гребенке в месте установки. К задней стороне основания 1 болтами крепятся два кронштейна 16 с ввернутыми в них осями 17 изолятора 2, на которых изолятор 2 с башмаком 3 поворачивается относительно основания. Каждая ось 17 изолятора 2 от проворачивания зафиксирована стопором 18 и расположена на задней стороне основания 1.
Механизм блокировки для удержания башмака токоприемника в нерабочем положении (фиг. 5) установлен на кронштейне 9 и выполнен в виде пневмоцилиндра 19 для разблокировки, установленном горизонтально, фиксатора 20, установленного с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, представляющего собой трехплечий рычаг, верхнее плечо 21 которого расположено с возможностью взаимодействия со штоком пневмоцилиндра 19 для разблокировки, среднее плечо 22 трехплечего рычага выполнено в виде рукоятки для ручного отключения механизма разблокировки, а нижнее плечо 23 расположено с возможностью взаимодействия с запирающей пластиной 24 изолятора 2 посредством крюка 25, установленного на нижнем плече 23, и датчика 26 для сигнализации отжатого положения башмака 3.
С помощью торсионной пружины 27 верхнее плечо 21 фиксатора 20 поджато к штоку пневмоцилиндра 19 для разблокировки. На кронштейне 9 механизма блокировки для удержания башмака токоприемника в нерабочем положении через изолирующую пластину 28 установлен датчик 26 для сигнализации отжатого положения башмака 3.
Для соединения датчика 26 для сигнализации отжатого положения башмака с электросистемой вагона его электропровод выведен наружу в верхней части токоприемника.
Изолятор 2 выполнен из токоизолирующего материала. На изоляторе 2 также расположены два кронштейна 14 пружины для крепления нижней части рабочей пружины 8, два кронштейна 29 для оси изолятора 2 и накладка 30, взаимодействующая с головкой регулировочного болта 31, установленного в штоке пневмоцилиндра 7 для отжатия, при переводе токоприемника из рабочего положения в нерабочее и обратно. На кронштейне 29 для оси 17 изолятора, расположенного со стороны механизма блокировки, закреплен кронштейн 32. При отклонении изолятора 2 с башмаком 3 вниз кронштейн 32 нажимает на ролик датчика 26 для сигнализации отжатого положения башмака, при этом происходит замыкание электрических контактов в датчике 26 и в систему индикации положения башмака токоприемника поступает сигнал, информирующей об отжатом положении токоприемника.
Фиксация изолятора 2 с башмаком 3 в нерабочем положении достигается с помощью двух деталей - запирающей пластины 24 и крюка 25 фиксатора. При отжатии башмака 3 (повороте изолятора 2 с башмаком 3 вниз) запирающая пластина 24 изолятора заходит под крюк 25 фиксатора 20, чем достигается фиксация изолятора с башмаком в отжатом положении.
Рабочая пружина 8 закреплена на токоприемном устройстве следующим образом. Верхняя часть пружины (фиг. 6) через болт 33, шайбу 34 амортизатор 35, закреплена на основании 1. Причем болт 33 установлен в верхнем пружинодержателе 36 рабочей пружины 8 и имеет контргайку 37. В нижней части рабочей пружины 8 расположен пружинодержатель 38, в котором установлена шпилька 39, связанная с проушиной 40. В проушине установлена полиамидная втулка 41, через которую проходит ось 42 кронштейнов 14 рабочей пружины 8, установленных на изоляторе 2. Таким образом верхний конец рабочей пружины 8 упруго связан с основанием 1, а нижний конец шарнирно через ось 42 связан с изолятором 2, что обеспечивает поворот изолятора 2 и прижатие башмака 3 токоприемника к токопроводящему рельсу с необходимым усилием.
Регулировка силы прижатия башмака к токопроводящему рельсу производится посредством увеличения или уменьшения растяжения рабочей пружины 8. Регулировка растяжения, следовательно, силы прижатия, осуществляется вращением болта 33 при ослабленной контргайке 37.
Способ управления токоприемным устройством вагона метро осуществляется следующим образом.
Пример 1.
Для перевода токоприемника из рабочего положения в нерабочее положение по команде из кабины машиниста в пневмоцилиндр 7 для отжатия кратковременно подается сжатый воздух. Под действием сжатого воздуха поршень пневмоцилиндра 7 для отжатия, преодолевая усилие рабочей пружины 8, выдвигается вниз, головкой регулировочного болта 31, ввернутого в шток поршня, нажимает на накладку 30, установленную на изоляторе 2 и поворачивает изолятор 2 с башмаком 3 вниз до упора регулировочных болтов 13 в страховочный упор 12. Башмак 3 токоприемника отходит от токопроводящего рельса. Запирающая пластина 24 при повороте изолятора вниз преодолевая усилие торсионной пружины 27 отводит назад фиксатор 20 и заходит под крюк 25 фиксатора, после чего фиксатор 20 под воздействием торсионной пружины 27 возвращается в исходное положение. По истечении подачи сжатого воздуха в пневмоцилиндр 7 для отжатия изолятор 2 под воздействием рабочей пружины 8 поворачивается вверх до упора запирающей пластины 24 изолятора в нижнюю часть крюка 25 фиксатора 20, в результате чего изолятор 2 токоприемника с башмаком 3 фиксируется в нерабочем положении. При этом отсутствует подача электрической энергии на силовое оборудование вагона.
Пример 2.
Для перевода токоприемника из нерабочего положения в рабочее положение по команде из кабины машиниста сначала кратковременно подается сжатый воздух в пневмоцилиндр 7 для отжатия. Под действием сжатого воздуха поршень пневмоцилиндра 7 для отжатия, преодолевая усилие рабочей пружины 8 головкой регулировочного болта 31, нажимает на накладку 30, и поворачивает изолятор 2 с башмаком 3 вниз до упора регулировочных болтов 13 в страховочный упор 12. В результате между запирающей пластиной 24 изолятора и нижней частью крюка фиксатора 25 образуется зазор и на фиксатор 20 перестает действовать нагрузка от рабочей силовой пружины 8. Затем, с небольшой задержкой по времени относительно начала подачи давления в пневмоцилиндр 7 для отжатия, в пневмоцилиндр 19 для разблокировки кратковременно подается сжатый воздух. Под действием давления воздуха поршень пневмоцилиндра 19 для разблокировки выдвигается, поворачивает фиксатор 20 и отводит крюк 25 назад. В этот момент времени давление сжатого воздуха действует одновременно на пневмоцилиндр 7 для отжатия и пневмоцилиндр 19 для разблокировки. Затем, по истечении подачи сжатого воздуха, в пневмоцилиндре 7 для отжатия производится сброс давления. Изолятор 2 с башмаком 3 благодаря отсутствию упора запирающей пластины 24 в крюк фиксатора 25 под воздействием рабочей пружины 8 поворачивается вверх до упора башмака 3 в токопроводящий рельс. После этого, по истечении подачи сжатого воздуха, в пневмоцилиндре 19 для разблокировки производится сброс давления и фиксатор 20 под воздействием торсионной пружины 27 возвращается в исходное положение.
Токоприемное устройство работает следующим образом.
В рабочем положении башмак 3 поджат к токопроводящему рельсу, при этом происходит подача электрической энергии от токопроводящего рельса через башмак токоприемника и гибкий шунт на силовое электрооборудование вагона.
В случае необходимости отключения силового оборудования вагона перевод изолятора 2 с башмаком 3 в нерабочее положение (отжатие от токопроводящего рельса) производится дистанционно по команде из кабины машиниста (пример 1) или вручную с помощью штанги. Для ручного отжатия штангой нажимают на башмак токоприемника или на рычаг 22 фиксатора 20 до срабатывания механизма блокировки для удержания башмака токоприемника в нерабочем положении (захода запирающей пластины 24 под крюк 25).
Перевод изолятора 2 с башмаком 3 из нерабочего положения в рабочее (прижатие башмака к токопроводящему рельсу) производится дистанционно по команде из кабины машиниста (пример 2) или вручную с помощью штанги. Для ручного прижатия башмака к токопроводящему рельсу нажимают штангой на рычаг 22 фиксатора 20. Под воздействием штанги фиксатор 20 поворачивается, крюк 25 фиксатора отходит назад и освобождает запирающую пластину 24. Происходит расцепление механизма блокировки. Изолятор 2 с башмаком 3 под воздействием рабочей пружины 8 поворачивается вверх и башмак 3 прижимается к токопроводящему рельсу.
Система индикации отжатого положения башмака токоприемника работает следующим образом. При отжатии башмака от токопроводящего рельса изолятор 2 с башмаком 3 поворачивается вниз, кронштейн 32 нажимает на ролик датчика 26 и замыкает электрический контакт в датчике 26 для сигнализации отжатого положения башмака. При замыкании контакта в систему индикации положения башмака токоприемника поступает сигнал, информирующей об отжатом положении токоприемника. При прижатии башмака к токопроводящему рельсу изолятор 2 с башмаком 3 поворачивается вверх, кронштейн 32 освобождает ролик датчика 26 и размыкает электрический контакт в датчике 26 для сигнализации отжатого положения башмака. При размыкании контакта сигнал отжатого положения в системе индикации отсутствует.