РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, ТЕЛЕЖКА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТОРМОЗ

Область техники, к которой относится полезная модель
Настоящая полезная модель относится к электрогидравлическому тормозу, используемому в тележке рельсового транспортного средства, тележке рельсового транспортного средства, содержащей такой электрогидравлический тормоз, и рельсовому транспортному средству, оборудованному такой тележкой.
Уровень техники
Рельсовый транспорт обладает множеством преимуществ, таких как большая пропускная способность, высокая скорость и безопасность, движение точно по расписанию, высокий уровень комфорта, уменьшенное воздействие на окружающую среду, экономичное использование энергетических и земельных ресурсов, а также способствование экономическому и техническому прогрессу. Многие страны во всем мире уже осознали, что фундаментальным решением проблем городского транспорта является первоочередное развитие рельсовых транспортных систем.
Рельсовая транспортная система включает рельсы и рельсовые транспортные средства, перемещающиеся по рельсам. Рельсовое транспортное средство обычно содержит несколько вагонов, последовательно соединенных друг с другом по направлению перемещения. Рельсовый вагон, как правило, выполнен в виде модуля, так что рельсовое транспортное средство может быть легко разобрано и собрано. Вагон установлен на тележке, находящейся на рельсах и обеспечивающей перемещение вагона вдоль рельсов.
Тележка является одной из важнейших частей рельсового транспортного средства. Тележка несет на себе всю массу рельсового вагона и груза, направляет рельсовое транспортного средства по рельсам, а также обеспечивает плавное перемещение транспортного средства как по прямолинейным, так и по криволинейным участкам. Кроме того, она ослабляет вибрацию и толчки во время движения транспортного средства. Каждая двухосная тележка имеет раму, на которой установлены две оси, на каждой из которых установлены два колеса, перекатывающиеся по рельсам.
Для замедления движения рельсового транспортного средства или его полной остановки, а также для предотвращения проскальзывания транспортного средства на рельсах на тележке должно быть установлено тормозное устройство.
На фиг.1 и 2 показан дисковый тормоз с суппортом, используемый в тележке рельсового транспортного средства. Дисковый тормоз с суппортом содержит тормозной диск 1, установленный на оси, выступающей из боковой стороны рамы, и узел 2 суппорта, установленный на раме тележки и используемый для создания тормозного усилия на тормозном диске. Положение тормозного диска 1 определено тремя ортогональными осями, пересекающимися друг с другом в центральной точке О диска: осью X, параллельной плоскости тормозного диска, вертикальной осью Z и горизонтальной осью Y, перпендикулярной плоскости диска.
Узел 2 суппорта содержит корпус, установленный на раме двухосной тележки с помощью шарнирного пальца 3 и соединительной тяги 4, причем шарнирный палец 3 зафиксирован на раме так, чтобы корпус мог поворачиваться вокруг шарнирного пальца 3 относительно рамы. Два конца соединительной тяги 4 шарнирно соединены соответственно с корпусом и рамой. Длина соединительной тяги 4 может быть отрегулирована так, чтобы корпус мог поворачиваться вокруг шарнирного пальца 3, обеспечивая тем самым регулирование положения узла суппорта тормоза относительно тормозного диска 1. Узел 2 суппорта дополнительно содержит пару оппозитных суппортов 6 и пару оппозитных тормозных колодок 7, которые закреплены на противоположных внутренних поверхностях на наружном торце указанной пары суппортов. Внутренний торец каждого суппорта 6 шарнирно соединен с корпусом так, что суппорт 6 может поворачиваться вокруг оси Z относительно корпуса, благодаря чему регулируется расстояние до наружного торца обоих суппортов 6. Центральная ось между внутренним и наружным торцами суппорта 6 совпадает с осью X. Тормозной диск 1 расположен между указанной парой тормозных колодок 7. Суппорт 6 всегда прижат к тормозному диску 1 прижимным устройством, например пружиной. В режиме без торможения пара суппортов 6 выведены из зацепления под действием гидравлического давления, которое противодействует прижимному устройству. В режиме торможения гидравлическое давление стравливается, и пара суппортов 6 прижимаются к тормозному диску 1 под воздействием прижимного устройства и нажимают на тормозной диск 1. Таким путем осуществляется торможение тележки и всего рельсового транспортного средства.
В существующем уровне техники тормоз обычно состоит из модулей. Кроме того, на двух осях двухосной тележки установлены два одинаковых тормоза, диагонально расположенные относительно друг друга. Например, один тормоз расположен слева впереди тележки, а другой справа сзади тележки. При такой установке, когда работают два тормоза, тормозная колодка прикладывает к тормозному диску вертикальное усилие торможения, возникающее в результате трения между тормозной колодкой и тормозным диском. Тормозная сила F (как показано на фиг.1) тормоза с одной стороны направлена вертикально вверх, а тормозная сила (не показанная на рисунке) тормоза с другой стороны направлена вертикально вниз. Эта пара противоположно направленных тормозных сил на тележке создает крутящий момент вокруг продольной оси (параллельной оси X) тележки. Этот крутящий момент вызывает отклонение тележки и даже всего вагона вокруг продольной оси тележки. Когда торможение прекращается, этот крутящий момент исчезает и тележка и даже весь вагон могут снова отклониться в противоположном направлении вокруг продольной оси двухосной тележки. Такие отклонения влево и вправо могут не только создавать неудобство для пассажиров, но и отрицательно влиять на срок службы двухосной тележки и всего вагона.
Раскрытие полезной модели
Целью настоящей полезной модели является устранение описанного выше недостатка в существующих рельсовых транспортных средствах, заключающийся в том, что торможение тележки может создавать крутящий момент в тележке во время торможения.
Для этого в настоящей полезной модели предлагается электрогидравлический тормоз, используемый в тележке рельсового транспортного средства, содержащий тормозной диск, установленный на оси тележки, суппорт, установленный на раме тележки, тормозную колодку, расположенную на указанном суппорте и обращенную в сторону указанного тормозного диска, а также выполненную с возможностью вхождения в контакт с указанным тормозным диском, когда электрогидравлический тормоз приведен в действие и прилагает тормозную силу к указанному тормозному диску, причем угол, образованный между линией, проходящей через центр зоны контакта между тормозной колодкой и тормозным диском и центром тормозного диска, и вертикальной линией, проходящей через центр тормозного диска, равен или больше 0°, но меньше 90°.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанный угол составляет 15° до 75°, более предпочтительно от 30° до 70°, наиболее предпочтительно от 40° до 65°.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанный электрогидравлический тормоз дополнительно содержит корпус, который прикреплен к раме тележки шарнирным пальцем и соединительной тягой.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанная соединительная тяга имеет регулируемую длину.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанный суппорт имеет наружный торец, к которому прикреплена тормозная колодка, и внутренний торец, шарнирно прикрепленный к указанному корпусу.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели продольная центральная ось, проходящая между внутренним и наружным торцами суппорта, пересекает горизонтальную центральную ось тормозного диска.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанный электрогидравлический тормоз дополнительно содержит пружину, прижимающую суппорт в сторону тормозного диска.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели электрогидравлический тормоз дополнительно содержит гидравлический агрегат для отведения указанного суппорта от тормозного диска с преодолением прижимного усилия указанной пружины, когда электрогидравлический тормоз не приведен в действие.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанный электрогидравлический тормоз дополнительно содержит направляющую, обеспечивающую перемещение тормозной колодки в сторону тормозного диска или от него.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанный электрогидравлический тормоз дополнительно содержит автоматический механизм регулирования, предназначенный для компенсации износа тормозной колодки с целью поддержания надлежащего зазора между тормозной колодкой и тормозным диском, когда электрогидравлический тормоз не приведен в действие.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанный электрогидравлический тормоз имеет пару оппозитных суппортов и пару оппозитных тормозных колодок, установленных на суппортах, причем указанные тормозные диски расположены между указанной парой тормозных колодок.
В настоящей полезной модели дополнительно предлагается тележка рельсового транспортного средства содержащая раму, по крайней мере два вала, прикрепленных на этой раме, и по крайней мере один электрогидравлический тормоз, установленный на каждой оси.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели электрогидравлические тормоза расположены соответственно на противоположных сторонах рамы, например диагонально.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели каждый вал оборудован электрогидравлическими тормозами, расположенными на противоположных сторонах рамы.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанная тележка рельсового транспортного средства дополнительно содержит гидравлический агрегат, который отводит суппорты, когда электрогидравлический тормоз не приведен в действие, и обеспечивает создание сил торможения различных уровней, когда электрогидравлический тормоз приведен в действие.
В настоящей полезной модели дополнительно предлагается рельсовое транспортное средство, которое содержит по крайней мере один модуль вагона, установленный на указанной тележке рельсового транспортного средства.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели указанное рельсовое транспортное средство представляет собой трамвай.
Согласно настоящей полезной модели вертикальная составляющая тормозной силы, создаваемая тормозными колодками на тормозных дисках во время процесса торможения, меньше тормозной силы в существующем уровне техники (равна тормозной силе). Поэтому крутящий момент вокруг продольной оси тележки, который создается тормозной силой на обеих сторонах тележки, меньше крутящего момента, создаваемого в существующем уровне техники. Настоящая полезная модель уменьшает отклонение тележки и всего вагона влево и вправо вокруг продольной оси тележки.
Описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид спереди тормоза тележки рельсового транспортного средства, выполненного в соответствии с существующим уровнем техники.
Фиг.2 представляет собой вид сверху тормоза, показанного на фиг.1.
Фиг.3 представляет собой схематический вид сверху пятимодульного рельсового транспортного средства согласно настоящей полезной модели.
Фиг.4 представляет собой схематический вид сверху варианта пятимодульного рельсового транспортного средства, показанного на фиг.3.
Фиг.5 представляет собой схематический вид сверху семимодульного рельсового транспортного средства согласно настоящей полезной модели.
Фиг.6 представляет собой схематический вид сверху варианта семимодульного рельсового транспортного средства, показанного на фиг.5.
Фиг.7 представляет собой вид спереди тормоза тележки рельсового транспортного средства, выполненного согласно настоящей полезной модели.
Фиг.8 представляет собой вид справа тормоза, показанного на фиг.7.
Фиг.9 представляет собой вид сверху тормоза, показанного на фиг.8.
Осуществление полезной модели
Примеры рельсовых транспортных средств согласно настоящей полезной модели приведены ниже со ссылкой на приложенные чертежи.
Сначала со ссылкой на фиг.3 описано пятимодульное рельсовое транспортное средство согласно настоящей полезной модели. В соответствии с настоящей полезной моделью тележка может быть установлена под некоторыми вагонами, а другие вагоны не имеют тележки. Два продольных конца (передний и задний) рельсового вагона, не имеющих тележек, поддерживаются соседними вагонами, имеющими тележки. Это позволяет сэкономить на количестве используемых тележек. Как показано на фиг.3, рельсовое транспортное средство, содержащее пять вагонных моделей, может иметь только три вагона, оборудованных тележкой, при этом две моторные тележки 10-1 могут создавать тяговые силы, а немоторная тележка 10-2 расположена между указанными выше двумя моторными тележками.
Каждая тележка имеет раму, на которой установлены две вала, причем на каждом валу установлены два колеса, перекатывающиеся по рельсам.
На каждой стороне каждой моторной тележки 10-1 установлены электродинамический тормоз 20, электрогидравлический тормоз 30 и рельсовый тормоз 40. Как показано на фиг.3, электродинамический тормоз 20 и электрогидравлический тормоз 30 установлены соответственно на каждом валу.
Два электродинамических тормоза 20 размещены по диагонали относительно друг друга, и таким же образом размещены два электрогидравлических тормоза 30.
Электродинамический тормоз 20 используется при нормальном перемещении рельсового транспортного средства, и он обеспечивает создание необходимой силы сопротивления или тормозной силы путем постепенного регулирования электродинамической силы.
Электрогидравлический тормоз 30 является основным тормозом для рельсового вагона. Когда электродинамический тормоз 20 не может создать требуемое усилие сопротивления или тормозную силу во время нормального перемещения рельсового транспортного средства, в работу входит электрогидравлический тормоз 30.
Электрогидравлический тормоз 30 работает также в аварийной ситуации.
Кроме того, когда рельсовое транспортное средство перемещается в гору, используется также электрогидравлический тормоз 30, чтобы предотвратить откат рельсового транспортного средства назад при начале его перемещения. Электрогидравлический тормоз 30 не отпускается до тех пор, пока рельсовое транспортное средство не начнет перемещаться в штатном режиме.
Рельсовый тормоз 40 воздействует на рельс за счет использования электромагнитной силы, добавляемой к силе торможения аварийным тормозом.
Электрогидравлический тормоз 30 имеет следующие стадии работы:
Стадию освобождения тормоза, в которой отсутствует сила торможения;
промежуточную стадию 1, на которой создается сила торможения, составляющая малую часть максимальной силы торможения, например около 20%, которая может быть задана равное требуемой величине;
промежуточную стадию 2, на которой создается сила торможения, составляющая большую часть максимальной силы торможения, например около 60%, которая может быть задана равной требуемой величине;
стадию создания максимальной силы торможения, на которой создается максимальная сила торможения.
Тяговая тележка 10-2 может не иметь электродинамического тормоза 20. Как показано на фиг.30, электродинамический тормоз 20 содержит рельсовые тормоза 40, расположенные по обе стороны тележки, и электрогидравлические тормоза 30, диагонально расположенные на двух осях.
Однако в соответствии с настоящей полезной моделью электрогидравлические тормоза 30 при необходимости могут быть также установлены на двух концах оси. Например, в варианте пятимодульного рельсового транспортного средства, показанном на фиг.4, электрогидравлические тормоза 30 установлены на обоих концах каждой оси в тяговой тележке 10-2.
Хотя это не показано на фигуре, понятно, что электрогидравлические тормоза 30 могут быть также установлены на обоих концах каждой оси моторной тележки 10-1.
Для рельсового транспортного средства в соответствии с настоящей полезной моделью каждый модуль вагона выполнен как отдельная сборочная единица, поэтому очень легко устанавливать и удалять эти модули с рельсового транспортного средства, а также изменять количество моделей в рельсовом транспортном средстве. Кроме того, это позволяет изменять длину и вместимость пассажиров в рельсовом транспортном средстве.
Например, как показано на фиг.5, к рельсовому транспортному средству добавлены два вагонных модуля, а именно один вагон имеет тележку, а другой вагон не имеет тележки. Другими словами, как показано на фиг.5, создано семимодульное рельсовое транспортное средство, которое имеет 7 моторных тележек 10-1 и одну тяговую тележку 10-2. Конструкция тормозов на каждой тележке подобна конструкции тормозов в пятимодульном рельсовом транспортном средстве, показанном на фиг.3. На фиг.6 изображен вариант семимодульного рельсового транспортного средства, в котором электрогидравлические тормоза 30 могут быть также установлены на обоих концах каждой оси тяговой двухосной тележки 10-2. Понятно, что электрогидравлические тормоза 30 могут быть установлены на обоих концах каждой оси каждой тяговой двухосной тележки 10-1 и в семимодульном рельсовом транспортном средстве.
На фиг.7-9 изображен электрогидравлический дисковый тормоз с суппортом, выполненный на основе настоящей полезной модели и используемый в тележке рельсового транспортного средства. На фиг.7-9 схематично показано колесо 11 и ось 12. В примере, показанном на этой фигуре, электрогидравлический тормоз настоящей полезной модели установлен на внутренней стороне колеса, то есть между колесом и рамой двухосной тележки. Безусловно, настоящая полезная модель позволяет устанавливать электрогидравлический тормоз на наружной стороне этого колеса.
Электрогидравлический тормоз настоящей полезной модели содержит тормозной диск 1, установленный на оси, которая выступает из боковой стороны рамы, и узел 2 суппорта, который установлен на раме тележки и используется для прикладывания тормозного усилия к тормозному диску. Тормозной диск 1 ограничивает три ортогональные оси, которые пересекаются друг с другом в центральной точке О диска: ось X, параллельную плоскости диска тормоза, вертикальную ось Z и горизонтальную ось Y, перпендикулярную плоскости диска тормоза.
Узел 2 суппорта содержит корпус, установленный на раме двухосной тележки с помощью шарнирного пальца 3 в нижней части и соединительной тяги 4 в верхней части, причем шарнирный палец 3 зафиксирован на раме так, чтобы корпус мог поворачиваться вокруг шарнирного пальца 3 относительно рамы. Два конца соединительной тяги 4 шарнирно соединены соответственно с корпусом и рамой. Длина соединительной тяги 4 может быть отрегулирована так, чтобы корпус мог поворачиваться вокруг шарнирного пальца 3, обеспечивая тем самым регулирование положения узла суппорта тормоза относительно тормозного диска 1.
Узел 2 суппорта дополнительно содержит пару оппозитных суппортов 6 и пару оппозитных тормозных колодок 7, которые закреплены на относительной внутренней поверхности на наружном торце указанной пары суппортов. Внутренний торец (опорный торец) каждого суппорта 6 шарнирно прикреплен к корпусу так, что суппорт 6 может поворачиваться вокруг оси Z относительно корпуса, благодаря чему регулируется расстояние до наружного торца обоих суппортов 6.
Тормозной диск 1 расположен между указанной парой тормозных колодок 7. Суппорт тормоза 6 всегда отжимается в сторону тормозного диска 1 механическим нажимным устройством, например пружиной. В режиме без торможения пара суппортов 6 выведены из зацепления под действием гидравлического давления, которое противодействует прижимному устройству. В режиме торможения гидравлическое давление стравливается, и пара суппортов 6 прижимаются к тормозному диску 1 под воздействием прижимного устройства и нажимают на тормозной диск 1. Таким путем осуществляется торможение тележки и всего рельсового транспортного средства.
Сила зажима, прилагаемая суппортами 6 к тормозному диску 1, регулируется за счет использования механического прижимного устройства. Например, каждый суппорт тормоза может создать максимальную силу зажима равную 45 кН.
Каждая тележка оборудована независимым гидравлическим агрегатом, связанным с таким электрогидравлическим тормозом, независимо от моторной тележки или от тяговой тележки. Гидравлический агрегат освобождает суппорты и регулирует усилия торможения суппортов тормоза по трем уровням, описанным выше. Кроме того, каждая тележка оборудована вспомогательным электрогидравлическим агрегатом, который освобождает суппорты тормоза при появлении неисправности. Каждая тележка снабжена также модулем управления гидравлическим насосом, которым, в свою очередь, управляет блок управления тормозом. Таким образом, работой электрогидравлического тормоза можно управлять через блок управления тормозом.
Тяговая тележка оборудована также гидравлическим аккумулятором, который используется для накопления и сохранения гидравлической энергии в гидравлическом агрегате.
Верхняя и нижняя части каждой тормозной колодки 7 перемещаются по соответствующему направляющему стержню 9, установленному на корпусе так, чтобы тормозная колодка 7 могла перемещаться точно по направлению, параллельному оси Y.
В соответствии с настоящей полезной моделью центроид рабочей зоны (зона контакта и трения с тормозным диском 1) каждой тормозной колодки 7 находится над осью X. Другими словами, угол, образованный между линией, соединяющей центр О тормозного диска 1 и центроид рабочей зоны тормозной колодки 7, и осью Z равен или больше 0°, но меньше 90°. Этот угол составляет от 15° до 75°, более предпочтительно от 30° до 70° и наиболее предпочтительно от 40° до 65°.
В предельном случае этот угол равен 0°, то есть центроид тормозной колодки 7 лежит на оси Z. Вследствие этого ограничения этот экстремум нежелателен в практике.
Согласно предпочтительному варианту осуществления данной полезной модели, например, угол θ образуется центральной осью, проходящей между внутренним и наружным концами суппорта 6, и осью X, причем центральная ось может пересекать ось Y.
В соответствии с настоящей полезной моделью центроид рабочей зоны тормозной колодки 7 находится над осью X, поэтому тормозная сила F торможения, создаваемая на тормозном диске 1 тормозной колодкой 7, не направлена вертикально вверх (не параллельна оси Z), но образует угол с осью Z. Этот угол приблизительно равен 90°, но меньше угла, образованного линией, соединяющей центр О тормозного диска 1 и центроид рабочей зоны тормозной колодки 7, и осью Z. В этом случае тормозная сила F имеет вертикальную составляющую в направлении оси Z и горизонтальную составляющую в направлении оси X. Предположим, тормозная сила F одна и та же, вертикальная составляющая силы F в настоящей полезной модели меньше силы (равной силе F торможения) в существующем уровне техники, как показано фиг.1. Поэтому крутящий момент вокруг продольной оси (параллельной оси X) тележки, который создается силами торможения на обеих сторонах двухосной тележки, меньше крутящего момента, создаваемого в существующем уровне техники. Настоящая полезная модель уменьшает отклонение тележки и всего вагона влево и вправо вокруг продольной оси двухосной тележки.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящей полезной модели каждый электрогидравлический тормоз снабжен автоматическим механизмом регулирования, предназначенным для компенсации износа тормозной колодки 7 с целью поддержания надлежащего зазора между тормозной колодкой 7 и тормозным диском 1.
Тормозную колодку 7 недопустимо изготавливать из таких материалов, как асбест, свинец и цинк, вредных для окружающей среды.
Несмотря на то что указанный вше узел суппорта электрогидравлического тормоза содержит два суппорта и две тормозные колодки, настоящая полезная модель может иметь узел суппорта электрогидравлического тормоза, который содержит только один суппорт тормоза и одну тормозную колодку.
Тележка настоящей полезной модели и ее электрогидравлический тормоз могут применяться в различных рельсовых транспортных средствах, особенно в трамваях.
Выше описан лишь предпочтительный вариант осуществления настоящей полезной модели. Следует отметить, что специалисты в данной области техники могут выполнять множество различных усовершенствований и замен без отклонения от идеи настоящей полезной модели, при этом такие усовершенствования и замены тем не менее входят в объем защиты настоящей полезной модели.