УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ ИЗНОСА ТОРМОЗА
IMPROVED BRAKE WEAR CONTROL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области техники тормозов для таких транспортных средств, как железнодорожные вагоны.
Предпосылки
В сфере систем контроля тормоза, применяемых к передвижным транспортным средствам как для автодорожного, так и для железнодорожного транспорта или других применений, используются детекторы износа тормоза, предупреждающие о том, что толщина фрикционного элемента достигла уровня, считающегося критическим, и поэтому становится необходимой замена фрикционного элемента для обеспечения безупречной эксплуатации транспортного средства.
Во многих устройствах известного уровня техники предусматривается добавление проводящего провода, встраиваемого внутрь фрикционного материала, который заключается во фрикционный материал во время процесса изготовления тормозного башмака или колодки. На конце проводящего провода предусмотрен соединитель; при установке на транспортное средство соединитель используется для осуществления соединения посредством кабеля с другими частями системы контроля тормоза.
Другие устройства известного уровня техники выполнены с возможностью установки на тормозные башмаки или колодки перед их установкой на транспортное средства без необходимости во встраивании системы во время изготовления фрикционного материала. Данные системы также снабжают соединителем; при установке на транспортном средстве соединитель используется для осуществления соединения с другими частями системы контроля тормоза посредством кабеля. Некоторые из таких систем известного уровня техники приспособлены таким образом, что износ фрикционного материала вызывает вхождение устройства в контакт с тормозным диском или барабаном, при котором цепь между устройством и тормозным диском или барабаном замыкается.
В документе EP 1798439 описан детектор износа для тормозных башмаков или колодок, выполненный с возможностью установки на тормозные башмаки или колодки перед их установкой. Такой детектор износа предупреждает об износе при замыкании электрической цепи устройства. Детектор износа содержит длинный, предпочтительно Т-образный корпус. Два противоположных плеча корпуса соединены в пазу, предусмотренном во фрикционном материале тормозного башмака или колодки, тогда как его центральная часть образует элемент, который входит в контакт с тормозным диском при износе фрикционного материала связанного башмака или колодки.
В документе EP 1270983 описан датчик износа с добавлением проводящего провода, встроенного внутрь фрикционного материала, который заключается во фрикционный материал во время процесса изготовления тормозного башмака или колодки. Такой датчик износа предупреждает об износе при размыкании электрической цепи устройства. Датчик износа выполнен с возможностью обнаружения износа тормозного элемента в процессе эксплуатации. Датчик износа содержит головку датчика, установленную так, что поверхность износа головки датчика по существу находится на одном уровне с поверхностью контакта тормозного элемента и входит в контакт с тормозящим элементом тогда же, когда и указанная поверхность контакта, и, таким образом, указанные поверхности контакта и износа подвергаются по существу равному износу.
Проблема, связанная с устройствами согласно обоим документам EP1798439 и EP1270983, заключается в том, что они сложны в использовании и установке, как описано в дальнейшем в данном документе.
Дополнительные родственные концепции можно найти в документах US 6360850 и EP 1148267. У них наблюдаются те же проблемы, что и в документах EP 1798439 и EP1270983, а также проблемой является то, что они не относятся к железнодорожному транспорту и не приспособлены для тормозов товарных вагонов.
В документе US 6006868 описаны способы и системы для контроля ручного тормоза, которые, однако, лишены средств для контроля износа тормоза.
В документе US 6341670 описана система для контроля износа тормоза для транспортного средства с по меньшей мере одной барабанной тормозной системой с толкателем и болтом воздушного цилиндра. В документе US 6341670 описаны барабанные тормоза грузовых автомобилей, и он не подходит для контроля износа тормоза железнодорожного вагона.
В документе US 2002/0195298 описан способ, в котором при помощи датчика положения измеряют расстояние от блока тормозной накладки до внутренней поверхности тормозного барабана. Однако способ согласно документу US 2002/0195298 труден в использовании, приспособлен для транспортных средств с кабиной транспортного средства, а также лишен средств для применения к железнодорожным вагонам.
В документе WO 2016/040430 описано приспособление датчика хода поршня для тормозного блока, который содержит тормозной блок, содержащий поршень и трубку поршня, и датчик приближения, опирающийся на тормозной блок. Датчик приближения выполнен с возможностью определения местоположения поршня в тормозном блоке на основе положения трубки поршня относительно датчика приближения. Проблема, связанная с документом WO 2016/040430, заключается в том, что данная концепция подходит для применения только к конкретной компоновке поршня и трубки поршня.
В данной области техники остается потребность в усовершенствованном контроле износа тормоза. Настоящее изобретение направлено на устранение по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых проблем.
Сущность изобретения
В первом аспекте в настоящем изобретении предлагается способ по пункту 1 формулы изобретения.
Преимущество этого способа заключается в преимущественном контроле на уровне устройства регулировки тормоза. Такой контроль обеспечивает возможность работы с обычными тормозными элементами без крепления или встраивания электроники для обнаружения износа тормоза и, таким образом, делает возможным удешевление тормозных элементов. Кроме того, устройство регулировки тормоза обычно управляет более чем одним тормозным элементом, что ведет к большей эффективности контроля, при котором одна операция контроля потенциально выполняется сразу для нескольких тормозных элементов. Кроме того, поскольку тормозные элементы подлежат замене по причине износа на регулярной основе, снижение стоимости тормозных элементов за счет передачи контроля от тормозных элементов к устройству регулировки тормоза дополнительно сокращает издержки.
Еще одно преимущество заключается в более длительном сроке службы современных устройств регулировки тормоза, что обеспечивает возможность более длительного периода контроля без необходимости в физической повторной калибровке или повторном позиционировании компонентов системы контроля, что ведет к повышению удобства для пользователя. Кроме того, как известно специалистам в данной области техники, при износе тормозных элементов обычно образуются частицы, например, пыль и выделяется тепло. За счет того, что контроль не выполняется в непосредственной близости от тормозных элементов, его можно выполнять более надежно, с меньшим риском ошибок контроля, вызванных загрязнением частицами, или преждевременного отказа из-за перегрева. Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в непосредственном контроле устройства регулировки тормоза. Такой контроль обеспечивает возможность обнаружения работы устройства регулировки тормоза за пределами диапазона выдвижения, на который оно рассчитано. Это обнаружение может происходить, например, в случае, если диаметр колеса является слишком малым, и устройство регулировки тормоза выдвинуто за пределы максимального расстояния его выдвижения, что приводит к опасности при эксплуатации. Это отличается, например, от непосредственного контроля зазора между тормозными элементами и колесами, который не позволяет обнаруживать, находится ли устройство регулировки тормоза в пределах своего диапазона выдвижения.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что в тормозные элементы или из тормозных элементов не проходят кабели. Кроме того, детектор может являться чрезвычайно компактным. Это обеспечивает отсутствие каких-либо препятствий для тормозного механизма со стороны системы контроля. Это выгодно для общей безопасности и простоты установки.
Еще одно преимущество заключается в преимущественной комбинации настоящего изобретения с системами контроля, связанными с колесами, такими как системы, описанные в документе EP 2808223, поскольку контроль износа тормоза можно дополнительно улучшить за счет предпочтительного учета данных, относящихся к колесу, и еще более предпочтительно — за счет учета текущего диаметра колеса. В частности, система контроля, отслеживающая колеса или оси железнодорожного вагона, может отслеживать текущий диаметр колеса и/или диаметр колеса, в последний раз измеренный на этом колесе. Измеренный таким образом диаметр колеса можно соотнести с диаметром колеса в установленном состоянии и/или диаметром колеса, измеренным после операции технического обслуживания. Текущий диаметр колеса можно приравнять к измеренному диаметру колеса, однако предпочтительно его можно вычислить на основе текущего пробега указанного колеса или его оси, отслеженного, например, так, как описано в документе EP 2808223.
Во втором аспекте в настоящем изобретении предлагается система контроля по пункту 15 формулы изобретения.
В третьем аспекте в настоящем изобретении предлагается железнодорожный вагон по пункту 16 формулы изобретения.
В четвертом аспекте в настоящем изобретении предлагается применение по пункту 17 формулы изобретения.
В пятом аспекте в настоящем изобретении предлагается набор по пункту 18 формулы изобретения.
Преимущества системы, железнодорожного вагона, применения и набора аналогичным таковым для способа настоящего изобретения.
Дополнительные предпочтительные варианты осуществления и их преимущества описаны в подробном описании и зависимых пунктах формулы изобретения.
Описание графических материалов
На фиг. 1 представлен примерный товарный вагон согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 представлен примерный тормозной узел, относящийся к настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
Формы единственного числа, используемые в данном документе, относятся как к одиночным, так и к множественным упоминаемым объектам, если контекстом в явном виде не обусловлено иное. Например, термин «отсек» относится к одному или более чем к одному отсеку.
Термин «приблизительно», в рамках данного документа относящийся к такой измеримой величине, как параметр, количество, длительность во времени и т. п., подразумевается как охватывающий изменения +/–20 % или менее, предпочтительно +/–10 % или менее, более предпочтительно +/–5 % или менее, еще более предпочтительно +/–1 % или менее и даже еще более предпочтительно +/–0,1 % или менее, от указанной величины и до тех пор, пока такие изменения соответствуют выполнимости описываемого изобретения. Однако следует понимать, что значение, к которому относится модификатор «приблизительно», само также раскрывается отдельно.
Термины «содержать», «содержащий», «содержит», «состоит из» в рамках данного документа являются синонимами терминов «включать», «включающий», «включает» и представляют собой инклюзивные, или неограничивающие, термины, которые определяют наличие того, что следует за ними, например компонента, и не исключают или не препятствуют наличию дополнительных неперечисленных компонентов, признаков, элементов, деталей и этапов, известных в данной области техники или описанных в данном документе.
Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» и т. д. в описании и формуле изобретения используются для проведения различий между подобными элементами и необязательно — для описания последовательного или хронологического порядка, если это не указано. Следует понимать, что используемые таким образом термины являются взаимозаменяемыми при соответствующих обстоятельствах, и что варианты осуществления настоящего изобретения, описанные в данном документе, выполнены с возможностью эксплуатации в последовательностях, отличающихся от описанных или изображенных в данном документе.
Приведение числовых диапазонов по крайним значениям включает все числа и доли, заключенные в пределах такого диапазона, а также приведенные крайние значения.
Поскольку термин «один или более» или «по меньшей мере один», как, например, «один или более элементов» или «по меньшей мере один элемент» из группы элементов, ясен сам по себе, для дополнительного примера, этот термин включает, среди прочего, ссылку на любой один из указанных элементов или любые два или более указанных элементов, как, например, на любые ≥3, ≥4, ≥5, ≥6 или ≥7 и т. д. указанных элементов вплоть до всех указанных элементов.
Все ссылки, процитированные в описании настоящей заявки, полностью включены в данный документ посредством ссылки. В частности посредством ссылки включены идеи всех ссылок, к которым делается отсылка в данном документе.
Если не определено иное, все термины, используемые в описании настоящего изобретения, в том числе технические и научные термины, имеют такое значение, в котором их обычно понимает специалист в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Определения терминов, используемых в описании, включены как дополнительное руководство для лучшего понимания идей настоящего изобретения. Термины или определения, используемые в данном документе, предоставлены исключительно для помощи в понимании настоящего изобретения.
Отсылка к «одному варианту осуществления» или «варианту осуществления» повсюду в данном описании означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанная в связи с этим вариантом осуществления, включена в по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, все фразы «в одном варианте осуществления» и «в варианте осуществления», появляющиеся в разных местах повсюду в данном описании, необязательно относятся, но могут относиться, к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут комбинироваться любым подходящим образом, как очевидно специалисту в данной области техники их данного описания, в одном или более вариантах осуществления. Кроме того, несмотря на то, что некоторые варианты осуществления, описанные в данном документе, содержат некоторые, но не все, признаки, содержащиеся в других вариантах осуществления, комбинации признаков разных вариантов осуществления подразумеваются находящимися в пределах объема настоящего изобретения и образуют другие варианты осуществления, как понятно специалистам в данной области техники. Например, в нижеследующей формуле изобретения любые из заявленных вариантов осуществления могут использоваться в любой комбинации.
В данном документе термин «устройство регулировки тормоза» относится к устройству для автоматической регулировки зазора между тормозными элементами и колесами. Примером такого устройства регулировки тормоза является компенсатор износа или, эквивалентно, компенсатор износа тормоза. Устройство регулировки тормоза образует мост между износостойкими тормозными элементами, предпочтительно тормозными блоками, и приводом, и общей системой механического управления тормозом. Эта система механического управления может, например, содержать тормозную рычажную передачу, поршень и тормозной цилиндр, и может приводиться в действие сжатым воздухом, однако может приводиться в действие и другими средствами.
Устройство регулировки тормоза вносит вклад в правильную работу тормоза за счет амортизации уровня износа тормозных элементов так, что к соответствующему эффекту торможения на поверхности динамического воздействия, относящейся к колесам, независимо от уровня износа тормозных элементов, приводит одинаковое усилие, исходящее от системы механического управления. Характерным для данного документа является то, что регулятор тормоза содержит первую часть на одном конце и вторую часть на другом конце, и они перемещаются дальше в стороны друг от друга по мере износа тормозных элементов. В предпочтительном варианте осуществления первая часть и вторая часть сопряжены в скользящей посадке, более предпочтительно в телескопической скользящей посадке.
В первом аспекте настоящее изобретение относится к способу контроля износа тормозного элемента, предпочтительно тормозного элемента железнодорожного вагона, посредством системы контроля. Предпочтительно железнодорожный вагон содержит тормозной узел, содержащий указанный тормозной элемент. Предпочтительно тормозной узел дополнительно содержит устройство регулировки тормоза, содержащее первую часть на первом конце и вторую часть на втором конце. Предпочтительно тормозной узел выполнен с возможностью автоматической регулировки зазора относительно указанного тормозного элемента, при этом указанный зазор относится к торможению колеса. Предпочтительно способ включает этап измерения при помощи указанной системы контроля смещения указанной первой части относительно указанной второй части указанного устройства регулировки тормоза во время указанного торможения с целью определения текущего расстояния выдвижения указанного устройства регулировки тормоза. Предпочтительно способ дополнительно включает сравнение при помощи указанной системы контроля указанного измеренного смещения с предварительно определенным смещением с целью определения разности выдвижения. Предпочтительно способ дополнительно включает этапы:
- вычисления изменения в диаметре указанного колеса и/или прямого или косвенного извлечения изменения диаметра колеса из внутреннего запоминающего устройства, содержащегося в указанной системе контроля, или из внешнего запоминающего устройства, при этом доступ к внешнему запоминающему устройству может быть осуществлен посредством указанной системы контроля; и
- оценки указанной системой контроля указанного износа указанного тормозного элемента на основе указанной разности выдвижения и указанного изменения в диаметре указанного колеса.
Система контроля выполнена с возможностью осуществления доступа к внешнему запоминающему устройству через беспроводное соединение или сеть, как, например, но без ограничения, спутниковую связь, инфракрасную связь, микроволновую связь, Bluetooth, системы мобильной связи или Wi-Fi.
Настоящее изобретение предусматривает улучшенный контроль уровня износа за счет контроля степени, в которой первая и вторая части устройства регулировки тормоза перемещаются дальше в стороны друг от друга. Он может относиться к контролю смещения первой части относительно второй части.
При контроле износа тормозного элемента важно также учитывать износ колеса. Изменение смещения между первой и второй частями зависит не только от износа тормозного элемента, но и от износа колеса. Поэтому привязка изменения смещения только к износу тормозного элемента не даст правильного указания износа тормозного элемента. При включении изменения в диаметре колеса, которое отображает износ колеса, можно дать более точную оценку износа тормоза. За счет этого можно избежать необязательного или неправильного технического обслуживания. Особо следует отметить, что некоторые события могут приводить к заметному изменению в диаметре колеса, которые в прошлом нельзя было учесть при помощи пассивных измерений, но лишь путем фактического осмотра. Таким событиями являются, например, тормозные маневры высокой интенсивности. В частности при операциях торможения, при которых колесо продолжает скользить по рельсу в заблокированном положении (т. н. «ползун»), часть покрытия истирается в фиксированном положении, что служит основанием для немедленной перешлифовки колеса до (более) совершенной круглой формы, что, разумеется, оказывает серьезное воздействие на диаметр колеса. После шлифовки новый диаметр предпочтительно сохраняется в центральной базе данных, к которой может удаленно обращаться система контроля. Еще одним событием является плановое техническое обслуживание, которое включает перешлифовку колес, обычно после каждых 600000 км или каждых 12 лет в зависимости от того, что наступит раньше. Этот новый диаметр также сохраняется в базе данных. Следует отметить, что диаметр можно оценить в еще лучшем приближении фактического диаметра, учитывая расстояние, пройденное с момента последнего измерения колеса (и, необязательно, дополнительных подробностей, таких как нагрузка во время прохождения расстояния, траектория, состояние рельсов и т. д.), и оценочный износ колес на указанном расстоянии. Следует отметить, что, предпочтительно, диаметр колес обновляется чаще, чем каждые 12 лет или 600000 км, так как это дает более точную оценку.
Во многих случаях и, в частности, в предпочтительном варианте осуществления, когда торможение колеса связано с прижатием тормозных элементов к колесам, более предпочтительно к поверхности качения колеса, регулятор тормоза фактически вносит вклад в правильную работу тормоза также за счет амортизации уровня износа колеса. Это осуществляется за счет обеспечения того, что равное усилие, исходящее от системы механического управления, приводит к соответствующему эффекту торможения в отношении колеса, и оно, поскольку максимального выдвижения не достигается, не зависит от уровня износа колеса и от текущего диаметра колеса. Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления текущий диаметр колеса также учитывается, поскольку он может влиять на расстояние между тормозным элементом и поверхностью динамического воздействия, относящейся к колесу, предпочтительно на расстояние между тормозным элементом и колесом, и, поэтому, также на эффект торможения на уровне устройства регулировки тормоза.
Колесо подвергается износу на уровне его поверхности качения, в результате которого диаметр колеса медленно уменьшается при эксплуатации. Кроме того, для правильной эксплуатации важно, чтобы поверхность качения была по существу цилиндрической и оставалась такой же. Например, обычным для этой поверхности является то, что она сошлифовывается во время технического обслуживания с целью сохранения по существу цилиндрической формы этой поверхности.
Точность уменьшения диаметра во время технического обслуживания зависит от технического обслуживания. Выполнение технического обслуживания обычно инициируется в соответствии с одним из следующих критериев:
- колесо (или ось) превысило предварительно определенное общее рабочее расстояние с момента последнего технического обслуживания, например 600000 км;
- колесо (или ось) находится в эксплуатации в течение предварительно определенного промежутка времени с момента последнего технического обслуживания, например 12 лет;
- колесо (или ось) участвовало в происшествии, которое могло вызвать повреждение, такое как «ползун», после резкого торможения.
Для инициации технического обслуживания достаточно соответствия одному критерию. Техническое обслуживание, инициируемое в соответствии с расстоянием или длительностью эксплуатации, обычно сопровождается уменьшением поверхности колеса и соответствующим уменьшением диаметра колеса в степени от ограниченной до средней. Однако техническое обслуживание, инициируемое в соответствии с происшествием, часто сопровождается большим уменьшением диаметра колеса. Обычный (максимальный) диаметр колеса при введении в эксплуатацию составляет 923 мм. Шлифовка допускается только до определенного фиксированного минимального диаметра колеса, например 840 мм. На практике это предполагает большие изменения в диаметрах колес с разностью 83 мм между предельными значениями 840 мм и 923 мм.
При замене изношенных тормозных элементов на новые тормозные элементы также необходимо учитывать вышеупомянутый износ колес. Регулятор тормоза должен компенсировать изменившееся взаимное расстояние между износостойкой поверхностью контакта тормозного элемента и износостойкой поверхностью колеса. Эта концепция отличается от концепции контроля, которая направлена, в первую очередь, на износ тормозных элементов и, таким образом, на толщину тормозных элементов. В качестве второго размера важен текущий диаметр колеса. Диаметр колеса можно узнать непосредственно. Поэтому в предпочтительном варианте осуществления данной концепции текущий диаметр колеса известен в явном виде. Предпочтительно это значение обновляется после каждого технического обслуживания колес. В дополнительном варианте осуществления данное значение преимущественно хранится в системе для контроля колес и/или осей, такой как система, описанная в документе EP 3003820.
В свете вышесказанного, заявитель допускает несколько возможностей для учета (приблизительного) фактического диаметра колеса при определении износа тормозных элементов, при этом несколько этих возможностей могут быть выполнены с возможностью комбинирования для системы контроля с целью получения диаметра колеса. В конкретном варианте осуществления используется система для контроля колес, выполненная с возможностью сохранения диаметров колес и их привязки к соответствующему колесу с одновременным обеспечением возможности удаленного доступа к базе данных. Система контроля приспособлена для идентификации колес, торможение которых осуществляется при помощи контролируемых тормозных элементов (например, при помощи метки RFID на колесе или оси, или базы данных, в которой хранятся данные колес, связанных с железнодорожными вагонами), и выполнена с возможностью использования указанного идентификатора для получения диаметра колеса из базы данных.
В предпочтительном варианте осуществления вычисление изменения в диаметре указанного колеса включает один этап или комбинацию следующих этапов:
- регистрацию указанной системой контроля текущего расстояния, пройденного указанным колесом, при этом текущее пройденное расстояние представляет собой расстояние, пройденное указанным колесом с момента последней регистрации или измерения диаметра указанного колеса;
- извлечение из указанной системы контроля или из внешней базы данных, доступ к которой может быть осуществлен посредством указанной системы контроля, предварительно определенного диаметра указанного колеса, при этом предварительно определенный диаметр указанного колеса представляет собой последний зарегистрированный или измеренный диаметр указанного колеса;
- вычисление указанной системой контроля текущего диаметра указанного колеса, при этом указанный текущий диаметр вычисляют на основе текущего расстояния, пройденного указанным колесом, и предварительно определенного диаметра указанного колеса;
- вычисление указанной системой контроля изменения в диаметре указанного колеса посредством комбинирования текущего диаметра колеса и предварительно определенного диаметра колеса.
Особенно преимущественной для правильного определения износа тормозного элемента является комбинация всех четырех этапов.
Система контроля может, но не обязательно, содержать систему контроля расстояния для контроля расстояния, пройденного указанным колесом. Система контроля расстояния может представлять собой средство отслеживания на основе системы глобального позиционирования.
В предпочтительном варианте осуществления комбинирование текущего диаметра колеса и предварительно определенного диаметра колеса включает вычитание текущего диаметра колеса из предварительно определенного диаметра колеса.
Заявитель заметил, что вычитание текущего диаметра колеса из предварительно определенного диаметра колеса обеспечивает простой и чрезвычайно точный способ вычисления изменения в диаметре колеса.
В предпочтительном варианте осуществления внутреннее запоминающее устройство выполнено с возможностью сохранения и/или хранения всех зарегистрированных или измеренных диаметров указанного колеса.
Связь с внешним запоминающим устройством может вызывать задержку при определении износа тормозного элемента. Наличие всех зарегистрированных или измеренных диаметров указанного колеса во внутреннем запоминающем устройстве позволяет исключить как можно большее количество промежуточных этапов, что обеспечивает более быстрое и точное определение износа тормозного элемента.
В предпочтительном варианте осуществления предварительно определенное смещение представляет собой смещение во время торможения при известном диаметре указанного колеса и при известном износе тормозного элемента или тормозного элемента указанного типа.
В еще более предпочтительном варианте осуществления предварительно определенное смещение представляет собой смещение во время торможения при максимальном диаметре указанного колеса и минимальном износе тормозного элемента или тормозного элемента указанного типа.
Использование в качестве точки отсчета условий торможения из известного диаметра колеса и известного износа тормозного элемента ведет к более точному вычислению износа. Эта точность еще более увеличивается при использовании в качестве точки отсчета предварительно определенного смещения при максимальном диаметре и минимальном износе.
В предпочтительном варианте осуществления изменение в диаметре указанного колеса определяется на основе комбинирования известного диаметра колеса и текущего диаметра указанного колеса.
В предпочтительном варианте осуществления система контроля приспособлена для предупреждения о том, что уровень износа, относящийся к указанному износу, превышает предварительно определенный максимальный уровень износа. Предпочтительно указанная система контроля приспособлена для удаленного предупреждения при помощи сети спутниковой связи о том, что указанный уровень износа, относящийся к указанному износу, превышает предварительно определенный максимальный уровень износа.
Данная система является преимущественной для обеспечения замены тормозного элемента по необходимости, и, таким образом, обеспечивалась оптимальная безопасность с одновременным исключением ненужных перерывов для технического обслуживания.
В предпочтительном варианте осуществления система контроля содержит сенсорный модуль, по меньшей мере частично установленный на указанном устройстве регулировки тормоза. Предпочтительно сенсорный модуль выполнен с возможностью надежного определения текущего расстояния выдвижения указанного устройства регулировки тормоза. Предпочтительно указанная система контроля содержит модуль контроля. Предпочтительно этот модуль контроля выполнен с возможностью установления связи с указанным сенсорным модулем. Предпочтительно указанное установление связи включает по меньшей мере отправку указанного измеренного смещения из указанного сенсорного модуля в указанный модуль контроля, и при этом более предпочтительно указанный сенсорный модуль и указанный модуль контроля выполнены с возможностью выполнения указанного установления связи беспроводным способом.
В предпочтительном варианте осуществления переключатель тормозного режима контролируется посредством потенциометра, установленного на этом переключателе тормозного режима. При наличии чрезвычайно надежных и водостойких потенциометров, доступных на рынке, это ведет к простой и надежной реализации. Это также обеспечивает возможность чрезвычайно ограниченного потребления электроэнергии системой контроля. В альтернативном варианте осуществления переключатель тормозного режима контролируется посредством геркона в комбинации с одним или двумя магнитами или, альтернативно, парой герконов в комбинации с одним магнитом. Этот вариант осуществления также обеспечивает возможность чрезвычайно ограниченного потребления электроэнергии системой контроля, а также позволяет избежать непосредственного механического контакта между магнитом и герконом, что снижает риск создания помех работе тормоза.
В предпочтительном варианте осуществления указанный сенсорный модуль содержит первую пару детекторных элементов. Предпочтительно первая пара детекторных элементов содержит первый и второй детекторные элементы. Предпочтительно указанный сенсорный модуль дополнительно содержит вторую пару детекторных элементов. Предпочтительно вторая пара детекторных элементов содержит указанный второй детекторный элемент и третий детекторный элемент. Предпочтительно указанное измерение указанного смещения указанной первой части относительно указанной второй части включает определение того, находятся ли указанный первый и указанный второй детекторные элементы в пределах диапазонов друг друга. Предпочтительно указанное измерение указанного смещения указанной первой части относительно указанной второй части дополнительно включает определение того, находятся ли указанные второй и указанный третий детекторные элементы в пределах диапазонов друг друга. Предпочтительно первый элемент каждой пары содержит геркон. Предпочтительно второй элемент каждой пары содержит магнит. Предпочтительно указанное определение того, находятся ли указанные первый и второй детекторные элементы в пределах диапазонов друг друга, и, более предпочтительно, указанное определение того, находятся ли указанные второй и третий детекторные элементы в пределах диапазонов друг друга, включает оценку намагниченности указанного геркона вследствие близости к указанному магниту, при этом указанное смещение измеряется для определения указанного текущего расстояния выдвижения указанного устройства регулировки тормоза.
В альтернативном варианте осуществления первый элемент каждой пары содержит оптический детектор. Предпочтительно второй элемент каждой пары содержит метку, выполненную с возможностью оптического обнаружения. Предпочтительно указанное определение того, находятся ли указанные первый и второй детекторные элементы в пределах диапазонов друг друга, и, более предпочтительно, указанное определение того, находятся ли указанные второй и третий детекторные элементы в пределах диапазонов друг друга, включает оценку видимости указанной метки, выполненной с возможностью оптического обнаружения, указанным оптическим детектором, за счет чего измеряется указанное смещение для определения указанного текущего расстояния выдвижения указанного устройства регулировки тормоза.
В предпочтительном варианте осуществления указанный регулятор тормоза представляет собой компенсатор износа. Предпочтительно указанное устройство регулировки тормоза представляет собой гидравлический компенсатор износа.
Настоящее изобретение может относиться к тормозному элементу, представляющему собой тормозной блок, тормозной башмак или тормозную колодку. В предпочтительном варианте осуществления тормозной элемент представляет собой тормозной блок или тормозной башмак, пригодный для прижатия к колесу или тормозному барабану. В родственном варианте осуществления тормозной блок или тормозной башмак принадлежит к системе барабанного тормоза, при этом тормозной блок или тормозной башмак прижимается к тормозному барабану или колесу. В альтернативном варианте осуществления тормозной элемент представляет собой тормозную колодку, эта тормозная колодка предпочтительно принадлежит к системе дискового тормоза, при этом тормозная колодка прижимается к тормозному диску. В других вариантах осуществления настоящего изобретения тормозной элемент может относиться к любому виду торможения на основе трения.
В предпочтительном варианте осуществления указанный железнодорожный вагон относится к несамоходным товарным вагонам.
В другом предпочтительном варианте осуществления указанная система контроля и/или указанный модуль контроля, и/или указанный сенсорный модуль содержит аккумулятор или эквивалентный источник питания, такой как энергособирающий блок питания. Этот вариант осуществления является преимущественным, так как дополнительно увеличивает модульность и автономность, что особенно полезно, когда товарный вагон является несамоходным. Сбор энергии может вносить частичный вклад или даже может составлять источник питания и может быть основан на энергии движения и/или солнечной энергии, и/или энергии ветра.
В предпочтительном варианте осуществления передача данных выполняется беспроводным способом. Этот вариант осуществления позволяет считывать данные с любой стороны железнодорожного вагона. В предпочтительном варианте осуществления эти данные могут быть считаны извне. Например, оператор, выполняющий осмотр тормозных элементов, может стоять рядом с железнодорожным вагоном и получать сообщения от него. Другой пример может представлять собой приемник, установленный вблизи стоящих железнодорожных вагонов. В этом случае система контроля согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность автоматической «проверки» износа тормозов во время стоянки железнодорожного вагона. В системе согласно известному уровню техники такой «аудит» потребовал бы проводного соединения или намного более сложной системы.
В предпочтительном варианте осуществления система контроля содержит модуль спутниковой связи, приспособленный для отправки предупреждения в удаленное местоположение, при этом указанное предупреждение содержит предупреждение и/или сигнал тревоги, и/или сообщение, и/или статус, и/или идентификатор железнодорожного вагона. Этот вариант осуществления является преимущественным для планирования технического обслуживания, а также для своевременного контроля угроз безопасности.
В предпочтительном варианте осуществления указанная система контроля дополнительно содержит модуль спутниковой навигации, при этом указанное предупреждение содержит положение указанного товарного вагона. Спутниковая навигация может быть основана на любой глобальной системе спутниковой навигации (GNSS), такой как GPS, GLONASS, Galileo или Beidou. Этот вариант осуществления является преимущественным, так как позволяет определить, где необходимо выполнить операцию технического обслуживания.
В предпочтительном варианте осуществления указанный товарный вагон представляет собой несамоходный товарный вагон, и указанная система контроля полностью установлена на указанном несамоходном товарном вагоне. Этот вариант осуществления является преимущественным, так как обеспечивает вагон без средств технического обслуживания электронного оборудования соразмерным и автономным решением.
В другом предпочтительном варианте осуществления указанная система контроля содержит мобильное устройство, при этом указанное мобильное устройство содержит по меньшей мере один модуль контроля указанной системы контроля, и мобильное устройство предпочтительно дополнительно содержит по меньшей мере один из следующих модулей указанной системы контроля: модуль спутниковой связи, модуль спутниковой навигации. Этот вариант осуществления является преимущественным, так как позволяет оператору вручную или автоматически проверять состояние тормозов при помощи мобильного устройства, предпочтительно портативного мобильного устройства.
В другом предпочтительном варианте осуществления система контроля содержит модуль внесения записей в журнал, в котором хранится информация в отношении износа тормозных элементов с течением времени. Этот вариант осуществления позволяет вести полный журнал архивной информации, что является преимущественным, так как облегчает техническое обслуживание.
В предпочтительном варианте осуществления указанный тормозной узел приводится в действие приводом. Предпочтительно привод содержит тормозной цилиндр и поршень. Предпочтительно указанное приведение в действие основано на сжатом воздухе. Предпочтительно указанный тормозной узел дополнительно содержит тормозную рычажную систему. Предпочтительно указанная тормозная рычажная система выполнена с возможностью соединения указанного привода с указанным устройством регулировки тормоза.
Во втором аспекте настоящее изобретение относится к системе контроля, выполненной с возможностью контроля износа тормозного элемента. Предпочтительно эта система контроля выполнена с возможностью контроля тормозного элемента железнодорожного вагона. Предпочтительно указанный тормозной элемент представляет собой компонент тормозного узла. Предпочтительно тормозной узел дополнительно содержит устройство регулировки тормоза. Предпочтительно устройство регулировки тормоза содержит первую часть на первом конце. Предпочтительно устройство регулировки тормоза дополнительно содержит вторую часть на втором конце. Предпочтительно устройство регулировки тормоза выполнено с возможностью автоматической регулировки зазора относительно указанного тормозного элемента, при этом указанный зазор относится к торможению колеса указанного железнодорожного вагона.
Предпочтительно система контроля содержит сенсорный модуль. Предпочтительно сенсорный модуль выполнен с возможностью измерения смещения указанной первой части относительно указанной второй части указанного устройства регулировки тормоза во время указанного торможения с целью определения текущего расстояния выдвижения указанного устройства регулировки тормоза. Предпочтительно указанный сенсорный модуль приспособлен для установки по меньшей мере частично на указанном устройстве регулировки тормоза. Предпочтительно система контроля содержит средства, выполненные с возможностью сравнения указанного измеренного смещения с указанным предварительно определенным смещением с целью определения разности выдвижения, при этом указанные средства, выполненные с возможностью указанного сравнения, предпочтительно содержатся в модуле контроля, содержащемся в указанной системе контроля. Предпочтительно система контроля содержит средства, выполненные с возможностью вычисления изменения в диаметре указанного колеса и/или извлечения изменения диаметра колеса из внутреннего запоминающего устройства, содержащегося в указанной системе контроля, или из внешнего запоминающего устройства, при этом доступ к внешнему запоминающему устройству может быть осуществлен посредством указанной системы контроля. Предпочтительно система контроля содержит средства, выполненные с возможностью оценки на основе указанной разности выдвижения и указанного изменения в диаметре указанного колеса указанного износа указанного тормозного элемента, при этом, предпочтительно, оценка указанного износа указанного тормозного элемента происходит в указанном модуле контроля, содержащемся в указанной системе контроля.
В предпочтительном варианте осуществления предварительно определенное смещение представляет собой смещение во время торможения при известном диаметре указанного колеса и при известном износе тормозного элемента или тормозного элемента указанного типа.
В еще более предпочтительном варианте осуществления предварительно определенное смещение представляет собой смещение во время торможения при максимальном диаметре указанного колеса и минимальном износе тормозного элемента или тормозного элемента указанного типа.
Настоящее изобретение дополнительно описано при помощи следующего неограничивающего примера, который дополнительно иллюстрирует настоящее изобретение и не предназначен, а также не может быть интерпретирован, для ограничения объема настоящего изобретения.
Пример
На фиг. 1 представлен примерный железнодорожный вагон (1) с системой (9, 4) контроля согласно настоящему изобретению, которая контролирует износ тормозного элемента (6) железнодорожного вагона, т. е. несамоходного товарного вагона (1). На фиг. 2 представлен примерный тормозной узел (2) данного товарного вагона (1).
Железнодорожный вагон (1) содержит тормозной узел (2), содержащий указанный тормозной элемент (6), при этом указанный тормозной узел (2) дополнительно содержит устройство (7) регулировки тормоза, содержащее первую часть (71) на первом конце и вторую часть (72) на втором конце для автоматической регулировки зазора (13) относительно указанного тормозного элемента (6), при этом указанный зазор (13) относится к торможению колеса (3) указанного железнодорожного вагона (1).
Система контроля содержит модуль (4) контроля, выполненный с возможностью установления связи со спутником (8) связи, принадлежащим к сети связи, а также установления связи с сенсорным модулем (9), установленным на устройстве (7) регулировки тормоза. В частности модуль (9) контроля выполнен с возможностью
- установления беспроводной связи с указанным сенсорным модулем (9) для получения указанного измеренного смещения,
- сравнения указанного измеренного смещения с указанным предварительно определенным смещением для определения разности выдвижения,
- вычисления текущего диаметра указанного колеса (3) и/или извлечения указанного текущего диаметра колеса из запоминающего устройства, содержащегося в указанном модуле (4) контроля;
- оценки указанного износа указанного тормозного элемента (6) на основе указанной разности выдвижения, а также предпочтительно на основе указанного текущего диаметра указанного колеса (3).
Кроме того, в данном примере модуль (4) контроля также выполнен с возможностью контроля одной или более осей (5), расположенных под несамоходным транспортным устройством (2), таким как грузовая единица или цистерна, с контролем осей, описанным в документе EP 2808223. Одна ось (5) образует одно целое с парой автономных колес (3), размещенных на обоих концах соответствующей оси (5).
Сенсорный модуль (9) выполнен с возможностью измерения смещения указанной первой части (71) относительно указанной второй части (72) указанного устройства (7) регулировки тормоза во время указанного торможения с целью определения текущего расстояния выдвижения указанного устройства (7) регулировки тормоза. Указанный сенсорный модуль (9) по меньшей мере частично установлен на указанном устройстве (7) регулировки тормоза.
Сенсорный модуль (9) содержит потенциометр для указанного измерения указанного смещения указанной первой части (71) относительно указанной второй части (72), при этом предпочтительно указанный потенциометр содержит скользящий контакт и реостатный провод, на котором установлен скользящий контакт; при этом предпочтительно указанный скользящий контакт приспособлен для перемещения вместе с одной из указанной первой (71) и указанной второй (72) частей, тогда как указанный реостатный провод, на котором установлен скользящий контакт, приспособлен для перемещения вместе с другой из указанной первой (71) и указанной второй (72) частей.
Устройство (7) регулировки тормоза представляет собой гидравлический компенсатор износа.
Тормозной элемент (6) представляет собой тормозной блок. Указанная автоматическая регулировка указанного зазора (13) указанным устройством (7) регулировки тормоза относится к зазору (13) между указанным тормозным элементом (6) и указанным колесом (3).
Тормозной узел (2) приводится в действие приводом (14), содержащим тормозной цилиндр (11) и поршень (12). Приведение в действие основано на сжатом воздухе. Тормозной узел (2) дополнительно содержит тормозную рычажную систему (10) для соединения указанного привода (14) с указанным устройством (7) регулировки тормоза.
Предполагается, что настоящее изобретение не ограничивается никакой из ранее описанных форм реализации, и что некоторые модификации могут быть добавлены в представленный пример изготовления без пересмотра приложенной формулы изобретения. Например, настоящее изобретение было описано в отношении железнодорожных вагонов, однако ясно, что настоящее изобретение может применяться к другим транспортным средствам, таким как пассажирские поезда, вагоны метрополитена, легковые автомобили, автобусы, грузовые автомобили, велосипеды, мотоциклы и любые другие транспортные средства, в которых используются тормоза с устройством регулировки тормоза и такие тормозные элементы, как тормозные блоки, тормозные колодки и тормозные башмаки.