Подвижной состав монорельсовой транспортной системы
MONORAIL TRANSPORT ROLLING STOCK

Изобретение относится к пассажирским транспортным системам, а именно к монорельсовым системам эстакадного типа с линейным тяговым приводом, в состав которой входит подвижной состав и ходовая балка.
Известен подвижной состав монорельсовой транспортной системы (RU №2188775 - принятый за прототип), содержащий головной, хвостовой и промежуточные выгоны с кузовами, закрепленными на соответствующих подвагонных рамах, ходовые тележки, выполненные с поперечным ходовым мостом, на концах которого закреплены ходовые колеса, стабилизационную раму, каретку, вертикальные стабилизационные колеса, закрепленные на каретке и горизонтальные стабилизационные колеса, закрепленные на стабилизационной раме, системы управления, а также линейный тяговый двигатель с активными элементами, закрепленными на каретке, а пассивные элементы установлены на верхней поверхности ходовой балке. Поперечный ходовой мост и стабилизационная рама объединены в единый компоновочный узел, соединенный с кареткой посредством упругих деформируемых и промежуточных передаточных элементов. Подвагонные рамы имеют узлы крепления с кузовами, а также между собой и с ходовыми мостами тележек.
К недостаткам указанной конструкции прототипа следует отнести то, что пассивные элементы линейного тягового двигателя размещены на внешней горизонтальной поверхности ходовой балки, что усложняет функционирование транспортной системы в зимний период эксплуатации (снег и наледь необходимо счищать с верхней части ходовой балки). Кроме этого ходовые колеса тележки с поперечным ходовым мостом воспринимают вес всего подвижного состава, что приводит к увеличению их массы и габаритов.
Задачей данного изобретения является создание монорельсовой транспортной системы с использованием принципа магнитной разгрузки и достижением технического результата в виде улучшения эксплуатационных характеристик системы за счет улучшения комфортности пассажиров, улучшение условий эксплуатации в зимнее время и уменьшение энергопотребления и уровня шума за счет разгрузки веса подвижного состава.
Эта задача решается таким образом, что в подвижной состав монорельсовой транспортной системы содержащий вагоны, закрепленные на подвагонных рамах, единый компоновочный узел, выполненный с возможностью углового перемещения относительно подвагонной рамы в горизонтальной плоскости, состоящий из ходовых колес, ходового моста и стабилизационной рамы, горизонтальные стабилизационные колесные пары, системы управления, линейный тяговый двигатель, состоящий из закрепленных на ходовой балке монорельсовой транспортной системы пассивных, и закрепленных на подвижном составе активных элементов в виде индукторов, пассивные элементы каждого линейного тягового двигателя симметрично закреплены на боковой поверхности ходовой балки монорельсовой транспортной системы, а активные элементы-индукторы линейного тягового двигателя симметрично закреплены на стабилизационной раме соосно с горизонтальной стабилизационной колесной парой, а сам единый компоновочный узел дополнительно снабжен электромагнитами, закрепленными на стойке, установленной на стабилизационной раме выше активных элементов линейного тягового двигателя, при этом стойка имеет возможность вертикального перемещения, а электромагниты взаимодействуют с внутренней горизонтальной поверхностью ходовой балки с гарантированным зазором, и на них установлены антифрикционные накладки из материала - диэлектрика, ходовые колеса выполнены обрезиненными и попарно закреплены на осях, запрессованных в кронштейны, установленные на поперечном ходовом мосту стабилизационной рамы, а весь единый компоновочной узел выполнен с возможностью перемещения относительно подвагонной рамы в вертикальной плоскости, нормальной к плоскости движения подвижного состава. При этом система управления линейных тяговых двигателей выполнена с алгоритмом совместного регулирования силы тока, реализующего независимое управление силой тяги и силой притяжения в направлении противоположном боковому смещению единого компоновочного узла, в диапазоне от нулевой до максимальной скорости.
Изобретение поясняется фигурами чертежей.
На фиг. 1 изображен подвижной состав на ходовой балке.
На фиг. 2 изображен единый компоновочный узел, взаимодействующий с ходовой балкой.
На фиг. 3 изображен единый компоновочный узел (вид сбоку).
На фиг. 4 изображен единый компоновочный узел (вид сверху).
Подвижной состав монорельсовой транспортной системы (фиг. 1) является частью монорельсовой транспортной системы содержит вагоны и с помощью ходовой части перемещается по трассе, выполненной в виде ходовой балки 1 коробчатого сечения. Подвижной состав (фиг. 1), содержит вагоны 2, закрепленные на соответствующих подвагонных рамах 3, между которыми размещены междувагонные перекрытия 4 (фиг. 1), которые вместе с оборудованием и аппаратурой предназначены для комфортной и безопасной транспортировки пассажиров.
Ходовая часть подвижного состава содержит подвагонные рамы 3, на которые крепятся кузова вагонов и единый компоновочный узел 5 (фиг. 1), взаимодействующий с ходовой балкой 1 монорельсовой транспортной системы и выполненный с возможностью углового перемещения относительно подвагонной рамы 3 в горизонтальной плоскости.
Единый компоновочный узел (фиг. 2) состоит из ходовых колес 6, ходового моста 7 и стабилизационной рамы 8, горизонтальных стабилизационных колесных пар 9. Линейный тяговый двигатель состоит из пассивных элементов 10 и активных элементов в виде индукторов 11. Пассивные элементы 10 каждого линейного тягового двигателя симметрично закреплены на боковой поверхности ходовой балки 1 монорельсовой транспортной системы. Активные элементы- индукторы 11 каждого линейного тягового двигателя симметрично закреплены на стабилизационной раме 8 соосно с горизонтальной стабилизационной колесной парой 9 (фиг. 3) в зоне менее подверженной обледенению в зимнее время. Единый компоновочный узел дополнительно снабжен электромагнитами 12, закрепленными на стойке 13, установленной на стабилизационной раме 8 выше активных элементов 11 линейного тягового двигателя. Стойка 13 имеет возможность вертикального перемещения за счет размещения на оси 14, а электромагниты 12 взаимодействуют с внутренней горизонтальной поверхностью (фиг. 3) ходовой балки 1 с гарантированным зазором. Ходовые колеса 6 попарно закреплены на осях 15 (фиг. 4), запрессованных в кронштейны 16, установленные на поперечном ходовом мосту 7 стабилизационной рамы 8, а весь единый компоновочный узел 5 имеет возможность углового перемещения относительно подвагонной рамы 3 в вертикальной плоскости, нормальной к плоскости движения подвижного состава. Возможность углового перемещения обеспечивается установкой кронштейна на оси относительно ходового моста 7. Работа электромагнитов 12 позволяет разгрузить вес вагонов и уменьшить нагрузку на ходовые колеса 6, что позволяет выполнить их обрезиненными. На электромагниты 12 установлены антифрикционные накладки из материала - диэлектрика, контактирующие с внутренней горизонтальной поверхностью ходовой балки 1, что не позволяет электромагнитам прилипнуть к поверхности ходовой балки. Горизонтальные стабилизационные колесные пары 9, закрепленные соосно на индукторе линейного тягового двигателя с помощью кронштейнов 18 (фиг. 4). Это позволяет исключить дополнительные конструктивные элементы для размещения колесных пар. При этом все эти элементы закреплены на стабилизационной раме 8. Пассивные элементы 11 каждого линейного тягового двигателя симметрично закреплены на боковой поверхности ходовой балки 1, в зоне менее подверженной обледенению в зимнее время.
Таким образом, по сравнению с прототипом (RU №2188775), предложенная конструкция единого компоновочного узла 5 подвижного состава монорельсовой транспортной системы позволяет значительно упростить и облегчить конструкцию единого компоновочного узла за счет отсутствия вертикальных стабилизационных колесных пар, каретки, упругих деформируемых и промежуточных передаточных элементов и изменении конструкции ходовых колесных пар.
Работает предложенный подвижной состав следующим образом.
При движении подвижного состава по ходовой балке размещение активных и пассивных элементов каждого линейного тягового двигателя ниже внутренней горизонтальной поверхности ходовой балки облегчает функционирование системы в зимний период эксплуатации за счет уменьшения влияния обледенения ходовой балки. А работа электромагнитов во время движения позволяет разгрузить вес подвижного состава и снизить нагрузку на ходовые колесные пары и, таким образом, уменьшить их размеры, что позволяет соединить пассажирские вагоны по междувагонным перекрытиям, уменьшить шумность при движении подвижного состава и уменьшить энергопотребление, тем самым улучшить эксплуатационные свойства монорельсовой транспортной системы. Сила веса подвижного состава передается на ходовую балку в требуемом соотношении одновременно через ходовые обрезиненные колесные пары и электромагниты в диапазоне скоростей движения от нуля до максимального значения, в результате чего у транспортной системы повышаются тягово-динамические эксплуатационные и энергетические показатели, надежность работы в любых климатических зонах и безопасность. При отсутствии полезной нагрузки в вагонах движение и буксировка возможны с неработающими электромагнитами. Активные элементы тягового двигателя взаимодействуют с пассивными элементами, закрепленными на боковой поверхности ходовой балки, защищены от воздействия осадков, обеспечивают тягу, торможение и боковую стабилизацию тележки. Вертикальное размещение элементов тягового двигателя дает исключительную возможность обеспечения поперечной стабилизации за счет нормально ориентированных относительно плоскостей индукторов сил притяжения и отталкивания. Внедрение векторной системы управления тяговых двигателей путем введения алгоритма совместного регулирования силы тока реализует независимое управление силой тяги и силой притяжения при прохождении кривых и динамических возмущениях. Боковая стабилизация единого компоновочного узла при действии внешних динамических нагрузок, осуществляется за счет сил притяжения линейного тягового двигателя в направлении, противоположном боковому смещению единого компоновочного узла, в диапазоне от нулевой до максимальной скорости движения. Симметричное расположение индукторов и пассивных элементов линейного тягового двигателя дает возможность повысить надежность транспортной системы, т.к. в случае отказа одного тягового двигателя возможно движение подвижного состава на втором симметричном тяговом двигателе.
Таким образом изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики системы за счет улучшения комфортности пассажиров, улучшение условий эксплуатации в зимнее время и уменьшение энергопотребления и уровня шума за счет разгрузки веса подвижного состава.