Рельсовая стрелка
RAILROAD SWITCH

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к движению вдоль путевой направляющей транспортных средств, перевозящих товары или пассажиров с целью их доставки или для развлечения. В частности, настоящее изобретение относится к способам и устройствам, обеспечивающим избирательное изменение пути движения транспортного средства вдоль путевой направляющей путем перевода сегментов пути на стрелках расхождения (обеспечивающих разделение одного пути на несколько), на стрелках схождения (обеспечивающих соединение нескольких путей в один) или на стрелках пересечения (представляющих собой сочетания стрелок расхождения и стрелок схождения).
Уровень техники
Для транспортных систем на основе путевых направляющих, таких как обычные поезда, монорельсовые поезда и многие автоматизированные средства для передвижения людей, необходимы средства для реализации выбора между альтернативными направлениями движения. Изменение направления может осуществляться с помощью управляемых самим транспортным средством (бортовых) механизмов рулевого управления или с помощью центрально-управляемых (придорожных) механизмов изменения путевых направляющих. Последний вариант является наиболее предпочтительным, если требуется высокий уровень устойчивости и непрерывности централизованного управления.
Перевод путевых направляющих обычно выполняется с использованием способов и систем, предполагающих механическое перемещение нескольких рельсов или целых участков путевой направляющей. Эти способы и системы часто оказываются медленными, сложными, трудоемкими в эксплуатации и дорогостоящими в обслуживании, на практике они ограничены всего двумя положениями, требуют слишком много места для установки и в значительной степени подвержены критическим сбоям, что делает их объективно дорогостоящими, неэффективными, неудобными или недостаточно полезными, если только не снижены требования к их производительности и надежности или их использование не ограничено весьма специфическими случаями.
В случае широко распространенных железных дорог и других систем общественного транспорта с большими и тяжелыми транспортными средствами системы перевода пути (также называемые путевыми стрелками) являются критически важными из-за возможного значительного ущерба, связанного с риском схождения с рельсов. В таких случаях быстрое, компактное и надежное устройство перевода, предлагающее более двух обычных состояний (т.е. прямого и поворотного маршрутов), может означать различные улучшения в виде уменьшения затрат, снижения рисков, увеличения пропускной способности и повышения скорости работы.
В случае некоторых современных или только зарождающихся примеров применения, таких как персональный автоматический транспорт (PRT, Personal Rapid Transit) или другие системы автоматизированной перевозки пассажиров (AGT, Automated Guideway Transit), технология быстрого и надежного перевода пути позволяет не только преодолеть многие недостатки и препятствия, но и значительно увеличить их пропускную способность и, следовательно, сделать эти новые революционные транспортные системы реализуемыми при среднем или высоком спросе на перевозки. То же можно сказать и о некоторых рельсовых системах транспортировки материалов или изделий, применяемых на заводах и других промышленных объектах.
В случае развлекательных поездок на аттракционах, в тематических парках и т.д. быстрые и надежные системы перевода путевых направляющих, совместимые и с колесными узлами транспортных средств с охватом рельсов, позволяют не только преодолеть многие недостатки, но также могут привести отрасль к новому поколению «американских горок» или других подобных аттракционов со значительным повышением их вместимости, развлекательной ценности для клиентов и, как следствие, прибыльности бизнеса.
Для устранения упомянутых препятствий и недостатков и/или для реализации упомянутых потенциальных возможностей были предприняты некоторые попытки, оказавшиеся частичными, недостаточными или практически неудобными. Ниже приведены некоторые примеры таких решений.
Патентные документы US1112965 и US4015805 относятся к салазочным устройствам перевода пути и описывают системы, обеспечивающие перевод между двумя путями, толкающим движением сдвигая пару остряков в положение сопряжения с рамными рельсами.
Патентные документы US20100147183 и US6273000 относятся к направляющим устройствам с поперечной осью поворота и описывают системы, обеспечивающие перевод между двумя путями в горизонтальной плоскости посредством вращения или поворота сегментов всего пути вокруг вертикальной оси, расположенной поперек главной траектории пути.
Патентные документы US802049 и US7997540 относятся к направляющим устройствам с продольной осью поворота и описывают системы, обеспечивающие перевод между двумя путями с помощью одного механизма для всего пути (вместо механически независимых устройств перевода пути для каждого рельса пути) на основе цилиндрического или трубчатого элемента, который вместе с закрепленными на нем сегментами пути поворачивается вокруг оси, расположенной продольно и параллельно основному пути.
Патентный документ US3313243 также относится к направляющим устройствам с продольной осью поворота, в которых весь сегмент пути прикреплен к цилиндру, и, в частности, представляет собой систему двух переводных рельсов для использования при переводе пути на стрелках расхождения для подвесных рельсов и монорельсов, расположенных в горизонтальной плоскости.
Патентный документ GB2516706 относится к особым пересечениям и вертикально-поперечному перемещению и описывает систему для перевода между двумя путями в горизонтальной плоскости посредством вертикального поперечного перемещения пары переводных рельсов для их сопряжения с соответствующими рамными рельсами с использованием новой конфигурации профиля соединения.
Патентный документ US4030422 относится к переводу путевой направляющей с вертикальной компоновкой и описывает систему для перевода управляемых транспортных средств между двумя путями, расположенными вертикально, один над другим.
Патентный документ CN18660871 относится к однорельсовому узлу разветвленного монорельсового пути, представляющему собой поворотный узел, всегда содержащий переводной рельс ответвления, соединенный с механизмом качения, в котором отсутствует поворотная втулка, и содержащий переводные рельсы, непосредственно прикрепленные к обеим сторонам прямолинейного переводного рельса, через который проходит ось вращения поворотного комплекта. Это изобретение ограничено применением для монорельсов (а не двухрельсовых путей), имеющих прямоугольное сечение с одной верхней продольно-плоской поверхностью качения и одной боковой направляющей поверхностью, а также применением для переводных рельсов стрелки расхождения при горизонтальной компоновке.
В патентном документе GB1404648 раскрыты узлы монорельсовых путей для транспортных систем, в которых монорельсовые пути с рельсом, имеющим прямоугольное поперечное сечение или поперечное сечение с почти вертикальными боковинами, используются транспортными средствами с боковой направляющей. Таким образом, это решение разработано для транспортных систем, в которых используются только однорельсовые (а не двухрельсовые) пути, и для транспортных средств, которым требуется дополнительный направляющий контакт только с одной из боковых поверхностей рельсов, как в случае традиционных железных дорог. Оно обеспечивает альтернативные отводы от участка главной пути, являющегося по существу горизонтальным, к другим участкам пути, также являющимся по существу горизонтальными. Следовательно, оно разработано для переводных рельсов при горизонтальной компоновке, в которой отклонение от главной пути может быть только горизонтальным и не может бытье вертикальным. Это следует понимать так, что вертикальная компоновка подразумевают наличие главного рельсового пути и смещение сил вертикальной весовой нагрузки транспортного средства, которые действуют не прямо над осью вращения, а смещены по горизонтали от нее, что, в свою очередь, подразумевает не только различные требования к просвету для прохождении транспортного средства, но также и совершенно другую физическую динамику поворачивания переводных рельсов и стабильного удержания их в положении сопряжения. Описанный узел демонстрирует явно несбалансированное распределение масс поворотного узла относительно его оси вращения, поскольку все его переводные рельсы расположены по одну сторону от оси вращения и ограничены угловым диапазоном поперечного сечения максимум 110°. Такое существенное несоответствие между осью вращения поворотного узла и главной осью его момента инерции подразумевает вращательные движения, которыми довольно трудно управлять, поскольку они требуют непостоянных, существенно изменяющихся сил - положительных (толкающих), нулевых и отрицательных (удерживающих), для управления вращательным движением поворотного узла от одного края углового диапазона к другому, т.е. с центром масс, поворачивающимся влево и вправо над осью вращения, даже при минимальном угловом движении и минимальном горизонтальном смещении центра масс относительно оси вращения.
Вращение поворотного узла по кратчайшему угловому пути, то есть выше, а не ниже оси вращения, может быть причиной несоблюдения просвета, поскольку движущиеся элементы переводных рельсов выступают над плоскостью горизонтальных путей при их поворачивании в положение сопряжения и обратно.
Специфическое жесткое ограничение, относящееся к размещению переводных рельсов внутри поворотного узла, является технической характеристикой, которая делает это изобретение неприменимым для более сложных профилей рельсов, таких как в обычных «американских горках», требующих верхнего, бокового и нижнего охвата рельсов колесными устройствами.
В отношении последних из упомянутых документов важно также указать, что в целом известные решения для монорельсовых стрелок, характерные для монорельсовых транспортных систем, при простом сочетании с другими такими же монорельсовыми стрелками не подходят для использования в качестве устройств перевода рельса для двухрельсового пути. Устройство перевода двухрельсового пути значительно сложнее, чем два взятых вместе устройства перевода однорельсового пути, по следующим причинам.
Для устройства перевода двухрельсового пути требуется точное и осторожное выполнение синхронных и согласованных действий по переводу на обоих устройствах перевода рельса.
Для устройства перевода двухрельсового пути требуются раздельные, но точно совпадающие конструкции и формы (например, профиль кривизны, продольный размер, дистальная протяженность) их устройств перевода рельса, в зависимости от требуемой кривизны и наклона пути и рельсовых путей, на которых действует каждое устройство перевода пути со своими устройствами перевода рельса, а также от конфигурация колесного узла (например, внутреннее/наружное положение относительно путей, положение слева/справа относительно рельсов, степень охвата колесами рельсов) и сечения рельсов, несущих транспортные средства.
Для устройства перевода двухрельсового пути требуется решение значительно большего количества проблем с просветом, чтобы избежать помех между переводными рельсами и между переводными рельсами и фиксированными рельсами, а также удерживающими их конструкциями, не только в отношении одного устройства перевода рельса, но также в отношении других устройств перевода рельса, входящих в то же устройство перевода двухрельсового пути.
Вследствие всего вышеуказанного для хорошо функционирующего устройства перевода двухрельсового пути требуется пара устройств перевода рельса - компактных, быстрых и надежных, имеющих соответствующую форму и обеспечивающих соединение и согласованную работу друг с другом.
В целом, учитывая текущий уровень техники, настоящее изобретение позволяет преодолеть многие из основных препятствий и недостатков известных систем и способов перевода путевой направляющей, в основном, вызванных их низкой динамикой, и связанных с этим трудностей простого и эффективного приведения их в действие и управления их перемещением. Кроме того, настоящее изобретение может внести значительный технологический вклад в улучшение стрелок обычных железных дорог, обеспечить увеличение количества пассажиров на аттракционах и способствовать внедрению революционных систем скоростного общественного транспорта.
Настоящее изобретение реализует улучшенные способ и устройство, обеспечивающие избирательное изменение пути, по которому следуют товары или пассажиры, перемещаемые вдоль путевых направляющих, применимые для перевода путевых направляющих для транспортных средств. В настоящем описании термин «транспортные средства» следует понимать в широком смысле, как любой физический объект, вмещающий или группирующий товары или пассажиров для облегчения их перемещения вдоль путевой направляющей, например, поезда, тележки, личные скоростные транспортные средства (капсулы), вагоны, грузовые транспортные средства и т.д.
Более конкретная цель изобретения состоит в реализации таких способа и устройства, которые могут быть использованы в вариантах применения, требующих механизмов с уменьшенной площадью основания, меньшим весом и меньшей сложностью с точки зрения меньшего количества подвижных механических направляющих элементов. Еще более конкретная цель изобретения состоит в реализации способа и устройства, требующих движущих сил переводного рельса минимальной величины и минимальной изменчивости, чтобы максимизировать энергоэффективность, точность и простоту управления устройством.
Еще одна цель изобретения состоит в реализации таких способа и устройства, которые могут быть использованы в вариантах применения, требующих быстрой работы, минимального габарита и минимального расстояния между последовательно расположенными стрелками расхождения или стрелками схождения.
Еще одна цель изобретения состоит в реализации способа и устройства в вариантах применения, требующих перевода расходящихся или сходящихся путей, которые расходятся или сходятся в вертикальных или наклонных плоскостях, при этом количество путей может превышать два и пути могут иметь разные профили кривизны.
Еще одна цель изобретения состоит в реализации способа и устройства в вариантах применения с механизмами качения, скольжения или движения с зазором, которые требуют охвата значительной части периметра рельсов.
Еще одна цель изобретения состоит в реализации способа и устройства в вариантах применения, требующих маршрутизации транспортных средств не только на стрелках путевой направляющей, где один путь разделяется на множество путей (стрелках расхождения), но также и на стрелках путевой направляющей, где несколько путей соединяются в один (стрелках схождения), или на стрелках пересечения (выполненных как сочетание стрелок расхождения и стрелок схождения).
Раскрытие изобретения
В первом варианте осуществления изобретения техническое решение относится к устройству перевода рельса для перевода одного сегмента рельса, действующему отдельно, например, в устройстве перевода однорельсового пути, или в сочетании с другими такими же устройствами, например, в устройстве перевода многорельсового пути. Устройство перевода рельса является частью устройства перевода пути, устройство перевода пути является частью системы перевода пути, а система перевода пути является частью системы направления хода транспортного средства, содержащей транспортные средства и путевые направляющие, стандартные неподвижные рельсы или «обычные рельсы», специальные неподвижные рельсовые сегменты или «фиксированные рельсы» и специальные подвижные рельсовые сегменты или «переводные рельсы». Устройство перевода рельса содержит поворотный комплект элементов или «поворотный узел», и неподвижный комплект элементов или «неподвижный комплект».
Поворотный узел содержит:
- поворотную втулку;
- комплект из двух, трех или более переводных рельсов;
- комплект вспомогательных элементов для облегчения крепления переводных рельсов к поворотной втулке и/или для оптимизации физических характеристик поворотного узла и/или для способствования точному управлению вращательным движением поворотного узла.
Неподвижный комплект содержит:
- один главный фиксированный рельс;
- комплект из двух, трех или более фиксированных рельсов ответвления;
- несущую конструкцию.
Главный фиксированный рельс жестко прикреплен к обычному рельсу на наружном конце главного фиксированного рельса или на конце главного фиксированного рельса, наиболее удаленном от поворотного узла и противоположном внутреннему концу главного фиксированного рельса.
Фиксированные рельсы ответвления жестко прикреплены к обычным рельсам на наружных концах фиксированных рельсов ответвления или концах фиксированных рельсов ответвления, наиболее удаленных от поворотного узла и противоположных внутренним концам фиксированных рельсов. В обычном рабочем режиме количество переводных рельсов равно количеству фиксированных рельсов ответвления. Каждый из переводных рельсов выполнен так, что обеспечена его активация или сопряжение в неподвижном рабочем положении, называемом «активным положением» выравнивания и/или соединения с соответствующим фиксированным рельсом ответвления. Каждый из переводных рельсов жестко закреплен на некотором расстоянии от оси вращения поворотной втулки таким образом, что вращательное движение поворотной втулки вокруг оси вращения обеспечивает избирательную активацию каждого из переводных рельсов с соответствующим фиксированным рельсом. Активация любого из переводных рельсов включает в себя выравнивание и/или соединение так называемого «главного конца» с внутренним концом главного фиксированного рельса и выравнивание и/или соединение так называемого «конца ответвления» с соответствующим внутренним концом соответствующего фиксированного рельса ответвления с целью двунаправленной транспортировки или направления транспортных средств через устройство перевода рельса, то есть от главного фиксированного рельса к любому из фиксированных рельсов ответвления, от любого из фиксированных рельсов ответвления к главному фиксированному рельсу, или одновременно в обоих направлениях движения. Устройство перевода рельса выполнено так, что внутренние концы ответвлений фиксированных рельсов ответвления отделены друг от друга неизменными расстояниями с обеспечением необходимых просветов для направления транспортных средств через устройство перевода рельса и исключения помех. Устройство перевода рельса выполнено так, что внутренние концы ответвлений фиксированных рельсов ответвления не обязательно должны образовывать плоскость, а если это так, то образуемая ими плоскость не обязательно должна быть горизонтальной. Поворотный узел в принципе выполнен компактным со сбалансированным центром масс для оптимизации его момента инерции относительно оси вращения. Несущая конструкция жестко поддерживает, объединяет и защищает элементы, содержащиеся в устройстве перевода рельса, а при необходимости также жестко крепит их к земле и/или к общим конструкциям путевой направляющей.
Изобретение может быть использовано с однорельсовыми, двухрельсовыми и многорельсовыми путями, а также применимо к транспортным решениям с использованием транспортных средств, в основном движущихся над рельсами (катящихся по рельсам) или транспортных средств, движущихся под рельсами (подвешенных к рельсам).
Изобретение также может быть использовано с Т-образными монорельсовыми путевыми направляющими, для которых требуются поверхности, взаимодействующие с транспортным средством и расположенные на верхней, наружной боковой и/или нижней сторонах как с левой, так и с правой сторон монорельса (например, направляющие для транспортных средств на магнитной подвеске), с использованием не одного, а двух устройств перевода рельса, каждый из которых предназначен для перевода одной боковой стороны монорельсового пути.
Поскольку изобретение не ограничивается горизонтальными плоскостями (или любой другой плоскостью) и допускает использование двух, трех или более переводных рельсов, это делает возможным более гибкий перевод транспортных средств. Настоящее изобретение не ограничивается какой-либо конкретной (или одинаковой) кривизной переводных рельсов, что дополнительно обеспечивает свободу конструкции переводного рельса.
Изобретение, примененное для устранения недостатков перевода пути в стрелках расхождения, обеспечивает решение, при котором несущие конструкции и средства привода могут быть расположены с любой стороны фиксированных рельсов. Изобретение обеспечивает решение, в котором ось вращения может находиться с любой стороны фиксированных рельсов.
Изобретение может содержать устройство вала, способное взаимодействовать с ведущим валом, с неподвижно закрепленным валом или с их комбинацией.
Изобретение применимо к стрелкам расхождения и к стрелкам схождения многорельсового пути, а также к стрелкам пересечения, если рассматривать их как комбинацию стрелок расхождения и стрелок схождения.
Изобретение применимо не только к стрелкам расхождения (для перемещения транспортного средства с магистральных рельсов на рельсы ответвления), но и к стрелкам схождения (перемещение транспортного средства с рельсов ответвления на магистральные рельсы).
Во втором варианте осуществления изобретения главный фиксированный рельс и переводные рельсы сформированы и/или выполнены с обеспечением сопряжения внутреннего конца главного фиксированного рельса с любым из главных концов переводных рельсов за счет сопрягаемых профилей на главных концах или «главных сопрягаемых профилей». Фиксированные рельсы ответвления и переводные рельсы сформированы и/или выполнены с обеспечением сопряжения внутренних концов фиксированных рельсов ответвления с соответствующими концами ответвления переводных рельсов за счет сопрягаемых профилей на концах ответвлений или «сопрягаемых профилей ответвления». Главный сопрягаемый профиль содержит главную сопрягаемую поверхность, называемую «охватывающей», имеющуюся на внутреннем конце главного фиксированного рельса, и главную сопрягаемую поверхность, называемую «охватываемой», соответствующую «охватывающей» поверхности и имеющуюся на любом из главных концов переводных рельсов.
Сопрягаемый профиль ответвления содержит сопрягаемую поверхность ответвления, называемую «охватывающей», имеющуюся на любом из внутренних концов фиксированных рельсов ответвления, и сопрягаемую поверхность ответвления, называемую «охватываемой», сопрягаемую с соответствующей «охватывающей» поверхностью и имеющуюся на любом из концов ответвления переводных рельсов.
Сопрягаемая поверхность ответвления или главная сопрягаемая поверхность, называемая охватывающей, не обязательно должна быть по существу вогнутой, а сопрягаемая поверхность ответвления или главная сопрягаемая поверхность, называемая охватываемой, не обязательно должна быть по существу выпуклой. Сопрягаемые профили обеспечивают возможность жесткого соединения переводных рельсов и фиксированных рельсов и возможность облегчения плавного перемещения переводных рельсов в положение сопряжения с соответствующими фиксированными рельсами и обратно.
В третьем варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из сопрягаемых профилей сконструирован и выполнен таким образом, чтобы способствовать прекращению непрерывности вращательного движения поворотного узла при достижении определенного активного положения переводного рельса, способствовать поддержанию достигнутого активного положения переводного рельса и способствовать изменению направления вращения поворотного узла, чтобы выйти из достигнутого активного положения переводного рельса. По меньшей мере один из сопрягаемых профилей выполнен таким образом, чтобы способствовать плавному и управляемому перемещению переводных рельсов в активное положение сопряжения с соответствующими фиксированными рельсами ответвления и обратно, предпочтительно за счет определенных форм сопрягаемых охватываемых и охватывающих поверхностей и/или за счет использования одного или более комплектов профильных подшипников сопряжения, предпочтительно, комплектов подшипников и/или других вспомогательных механизмов для уменьшения трения и/или для управления относительным перемещением поверхностей, объединенными с одной или с обеими сопрягаемыми поверхностями.
В четвертом варианте осуществления изобретения комплект переводных рельсов может содержать переводной рельс, имеющий по существу прямолинейную форму, называемый «прямолинейным переводным рельсом», первый переводной рельс, имеющий по существу криволинейную форму, называемый «первым криволинейным переводным рельсом», и второй переводной рельс, имеющий по существу криволинейную форму, называемый «вторым криволинейным переводным рельсом».
Комплект фиксированных рельсов ответвления может содержать фиксированный рельс, сформированный и/или выполненный с возможностью соединения с прямолинейным переводным рельсом и называемый «прямолинейным фиксированным рельсом ответвления», фиксированный рельс, сформированный и/или выполненный с возможностью соединения с первым криволинейным переводным рельсом и называемый «первым криволинейным фиксированным рельсом ответвления», и фиксированный рельс, сформированный и/или выполненный с возможностью соединения со вторым криволинейным переводным рельсом и называемый «вторым криволинейным фиксированным рельсом ответвления».
Когда прямолинейный переводной рельс поворачивается в активное положение, он одновременно сопрягается с главным фиксированным рельсом на главном конце и с соответствующим прямолинейным фиксированным рельсом ответвления на конце ответвления. Когда первый криволинейный переводной рельс поворачивается в активное положение, он одновременно сопрягается с главным фиксированным рельсом на главном конце и с соответствующим первым криволинейным фиксированным рельсом ответвления на конце ответвления. Когда второй криволинейный переводной рельс поворачивается в активное положение, он одновременно сопрягается с главным фиксированным рельсом на главном конце и с соответствующим вторым криволинейным фиксированным рельсом ответвления на конце ответвления.
Все сопряжения между переводными рельсами (прямолинейным переводным рельсом, первым криволинейным переводным рельсом и вторым криволинейным переводным рельсом) и соответствующими фиксированными рельсами (прямолинейным фиксированным рельсом ответвления, первым криволинейным фиксированным рельсом ответвления и вторым криволинейным переводным рельсом, соответственно) обеспечивают непрерывную рабочую поверхность и/или непрерывное двунаправленное соединение между переводным рельсом и соответствующим фиксированным рельсом (в одном направлении, в другом направлении или в обоих направлениях). Для оптимизации жесткости и компактности узла поворотной втулки и переводных рельсов первый и второй криволинейные переводные рельсы предпочтительно образуют приблизительно параллельные плоскости. Для упрощения взаимодействия переводных рельсов с главным фиксированным рельсом главные концы переводных рельсов выполнены в одной плоскости и на одинаковом расстоянии по нормали от оси вращения, а главные концы криволинейных переводных рельсов расположены приблизительно в диаметрально противоположных положениях друг относительно друга и по отношению к оси вращения.
В пятом варианте осуществления изобретения первый криволинейный переводной рельс и второй криволинейный переводной рельс могут иметь разные профили кривизны.
В другом варианте осуществления изобретения устройство перевода рельса может дополнительно содержать устройство вала для способствования вращательному движению поворотного узла, при этом поворотная втулка жестко поддерживает переводные рельсы, чтобы точно устанавливать их в активное положение путем избирательного вращательного движения вокруг неподвижной оси, пересекающей устройство вала в продольном направлении.
В шестом варианте осуществления изобретения устройство перевода рельса может дополнительно содержать устройство привода для обеспечения и передачи необходимого приводного усилия для вращательного движения поворотного узла, при этом устройство привода может приводить в действие только один поворотный узел или одновременно два или более поворотных узла различных устройств перевода рельса.
В седьмом варианте осуществления изобретения устройство перевода рельса может дополнительно содержать механизм для блокировки угловых положений поворотного узла, называемый «механизмом блокировки положения», для обеспечения и/или гарантирования точности и жесткости сопряжения переводных рельсов с фиксированными рельсами за счет жесткой, быстрой и своевременной блокировки и разблокировки поворотного узла с помощью многоточечного фиксирующего механизма, управляемого системой управления и/или механически связанного с угловым перемещением поворотной втулки, при этом механизм блокировки положения может управлять одним поворотным узлом или двумя или более поворотными узлами различных устройств перевода рельса.
В восьмом варианте осуществления изобретения устройство перевода рельса может дополнительно содержать систему направляющих сопряжения для обеспечения управляемого вращательного движения поворотной втулки и переводных рельсов во время переходных фаз и/или для точного направления концов переводных рельсов с точным и/или плавным сопряжением с соответствующими концами фиксированных рельсов.
В девятом варианте осуществления изобретения система направляющих сопряжения может содержать комплект из одной или более неподвижных направляющих сопряжения, комплект из одного или более подшипников направляющих сопряжения и комплект из одного или более поворотных элементов сопряжения.
Подшипники направляющих сопряжения, предпочтительно представляющие собой цилиндрические роликовые подшипники или игольчатые роликовые подшипники и/или любые другие вспомогательные механизмы для уменьшения трения и/или управления относительным перемещением поверхностей, способствуют взаимодействию между неподвижными поверхностями неподвижных направляющих сопряжения и движущимися поверхностями вращающихся элементов сопряжения для точного управления их относительным перемещением и/или для уменьшения возможного трения между ними и их взаимного влияния с конечной целью достижения быстрого, плавного и точного сопряжения переводных рельсов с соответствующими фиксированными рельсами. Поворотные элементы сопряжения обеспечивают поверхности для сопряжения с неподвижными направляющими сопряжения непосредственно или посредством подшипников направляющих сопряжения, жестко прикрепленных к поворотному узлу, объединенному с поворотной втулкой и/или с переводными рельсами и/или со вспомогательными элементами, и могут объединяться с сопрягаемыми профильными поверхностями на концах переводных рельсов.
В десятом варианте осуществления изобретения комплект неподвижных направляющих сопряжения может содержать одну или более неподвижных направляющих сопряжения, размещенных в наружных ободьях и имеющих направляющие поверхности с изгибом внутрь, называемых «вогнутыми направляющими поверхностями», и/или одну или более неподвижных направляющих сопряжения, размещенных во внутренних ободьях и имеющих направляющие поверхности с изгибом наружу, называемых «выпуклыми направляющими поверхностями».
Вогнутые или выпуклые направляющие поверхности не обязательно должны быть непрерывными, а если это так, то они имеют общую форму дуги, охватывающей приблизительно до 180°, при этом вогнутые или выпуклые направляющие поверхности являются по существу концентрическими и имеют общую ось, совпадающую с осью вращения поворотной втулки. Вогнутые или выпуклые направляющие поверхности, примыкающие к внутреннему концу фиксированного рельса ответвления, жестко прикреплены к нему и обеспечивают возможность плавного и точного сопряжения конца переводного рельса (и его сопрягаемого профиля, при наличии) с соответствующим концом фиксированного рельса (и его сопрягаемым профилем, при наличии).
В одиннадцатом варианте осуществления изобретения с целью минимизации люфтов, способствования замедлению вращательного движения поворотного узла и, таким образом, повышения конечной скорости и точности соединений между фиксированными рельсами и переводными рельсами при достижении активных положений, по меньшей мере одна из вогнутых направляющих поверхностей может иметь профиль кривизны с радиусом кривизны, который немного и постепенно уменьшается на одном или на обоих концевых участках неподвижной направляющей сопряжения и/или в средней части неподвижной направляющей сопряжения, и/или по меньшей мере одна из выпуклых направляющих поверхностей имеет профиль кривизны с радиусом кривизны, который немного и постепенно увеличивается на одном или на обоих концевых участках неподвижной направляющей сопряжения и/или в средней части неподвижной направляющей сопряжения.
В двенадцатом варианте осуществления изобретения по меньшей мере один поворотный элемент сопряжения может иметь форму, объединяющую сопрягаемые профили разных концов ответвления переводных рельсов и обеспечивающую поверхности, реализующие одновременное взаимодействие с вогнутой направляющей поверхностью и с выпуклой направляющей поверхностью.
В тринадцатом варианте осуществления изобретения устройство перевода пути, используемое для обеспечения управляемого и избирательного перевода сегмента пути или путевой направляющей, содержит одно или более устройств перевода рельса согласно предыдущим вариантам, комплект элементов, связанных с электронной системой оперативного управления или составляющих ее часть, и несущую конструкцию.
Количество устройств перевода рельса равно количеству рельсов, составляющих сегмент пути, на который воздействует устройство перевода пути, при этом устройство перевода пути выполнено так, что внутренние концы ответвлений фиксированных рельсов ответвления устройств перевода рельса не обязательно должны образовывать плоскость, а если это так, то образуемая ими плоскость не обязательно является горизонтальной. Если они содержат более одного устройства перевода рельса, то в обычном рабочем режиме они предназначены для одновременного управления несколькими путями, но не обязательно за счет механических связей между ними и не обязательно в строго синхронном режиме. Если они содержат более одного устройства перевода рельса, то в обычном рабочем режиме они предназначены для согласованного управления с целью обеспечения работоспособных непрерывных путей для транспортных средств, движущихся по пути. Несущая конструкция жестко поддерживает, объединяет и защищает элементы, содержащиеся в устройстве перевода пути, а при необходимости также жестко крепит их к земле и/или к общим конструкциям путевой направляющей или объединяет их с несущими конструкциями устройств перевода рельса.
В четырнадцатом варианте осуществления изобретения рельсы путевой направляющей поддерживаются снаружи пути; и/или колесные пары колесных узлов охватывают рельсы изнутри пути и/или ширина пути; и/или максимальная ширина корпуса транспортного средства без учета колесных узлов или ширина корпуса транспортного средства такова, что транспортное средство при направлении его через устройство перевода пути находится в пределах горизонтального зазора между двумя рельсами одного пути и без помех проходит через устройство перевода пути; и/или просветы над и под рельсами существенно минимизированы на внутренних концах фиксированных рельсов ответвления; и/или высота верхнего колесного узла минимизирована до высоты его верхних колес и/или высота нижнего колесного узла минимизирована до высоты его нижних колес, при этом обеспечивая прохождение без помех колесного узла через устройство перевода пути; и/или пути в стрелках расхождения/схождения поступательно расходятся/сходятся по вертикали без боковых поворотов пути на участке путевой направляющей, называемом «прямолинейным сегментом путевой направляющей», который связан с фиксированными рельсами ответвления и, таким образом, примыкает к устройству перевода пути; и/или продольный размер прямолинейных сегментов путевых направляющих уменьшен за счет минимизации высоты верхней части корпуса транспортного средства и/или минимизации высоты нижней части корпуса транспортного средства; и/или сегменты путевой направляющей, примыкающие к устройству перевода пути и/или к главной общей путевой направляющей, и/или транспортные средства, проходящие через устройство перевода пути, адаптированы путем прямого или косвенного применения некоторых или всех вышеуказанных ограничений.
Четырнадцатый вариант осуществления изобретения может соответствовать устройству перевода пути, в котором дополнительно учтены:
- набор принципов конструирования;
- изменения в сегментах путевой направляющей, примыкающих к устройству перевода пути, являющиеся следствием прямого или косвенного применения некоторых или всех принципов конструирования;
- изменения в главной обычной путевой направляющей, являющиеся следствием прямого или косвенного применения некоторых или всех принципов конструирования;
- изменения в транспортных средствах, проходящих через устройство перевода пути, являющиеся следствием прямого или косвенного применения некоторых или всех принципов конструирования.
Устройство перевода пути может быть адаптировано путем прямого или косвенного применения некоторых или всех принципов конструирования, при этом:
- первый принцип конструирования включает в себя поддержку рельсов путевой направляющей с наружной стороны пути и охватывание колесными парами колесных узлов рельсов с внутренней стороны пути;
- второй принцип конструирования включает в себя адаптацию ширины пути и/или адаптацию максимальной ширины корпуса транспортного средства без учета колесных узлов или ширины корпуса транспортного средства таким образом, что транспортное средство, направляемое через устройство перевода пути, помещается в горизонтальном зазоре между двумя рельсами одного пути и без помех проходит через устройство перевода пути;
- третий принцип конструирования включает в себя минимизацию просветов над и под рельсами, в основном, на внутренних концах фиксированных рельсов ответвления, и/или минимизацию высоты верхнего колесного узла до высоты его верхних колес и/или минимизацию высоты нижнего колесного узла до высоты его нижних колес, обеспечивая прохождение без помех колесного узла через устройство перевода пути;
- четвертый принцип конструирования включает в себя поступательное разнесение/сближение по вертикали путей на стрелках расхождения/схождения без боковых поворотов путей на участке путевой направляющей, называемом прямолинейным сегментом путевых направляющих, который связан с фиксированными рельсами ответвления и, таким образом, примыкает к устройству перевода пути;
- пятый принцип конструирования включает в себя уменьшение продольного размера прямолинейных сегментов путевых направляющих, следующее из четвертого принципа конструирования, за счет минимизации высоты верхней части корпуса транспортного средства и/или минимизации высоты нижней части корпуса транспортного средства.
В пятнадцатом варианте осуществления изобретения система перевода пути, используемая для скоординированного и управляемого избирательного перевода нескольких сегментов пути в системе направления хода транспортного средства, содержит одно или более устройств перевода пути по вариантам 13 или 14, электронную систему оперативного управления и несущую конструкцию.
Электронная система оперативного управления управляет одним или более устройствами перевода пути, включая активацию, соединение, проверку, поддержание и управление работой устройств перевода пути и их устройств перевода рельса. Несущая конструкция жестко поддерживает, объединяет и защищает элементы, содержащиеся в системе перевода пути, а при необходимости также жестко крепит их к земле и/или к общим конструкциям путевой направляющей или объединяет их с несущими конструкциями устройств перевода пути.
В шестнадцатом варианте осуществления изобретения устройство перевода пути может оптимально использоваться в стрелке с двухпутевой горизонтальной компоновкой, требующей полной непрерывности поверхностей рельсов, взаимодействующих с транспортным средством, без исключения существующих рельсовых пересечений, в основном, путем конфигурирования каждого из устройств перевода рельса с достаточно длинным и соответствующим образом изогнутым наружу криволинейным переводным рельсом с концом ответвления, по существу выступающим из плоскости биссектрис, расположенной между осями двух устройств перевода рельса, и с жестким креплением к поворотной втулке. В этом варианте осуществления изобретения продольные размеры изогнутых внутрь криволинейных переводных рельсов значительно меньше размеров изогнутых наружу криволинейных переводных рельсов и они свободно поворачиваются без дополнительной поддержки системой направляющих сопряжения, как это имеет место в случае изогнутых наружу криволинейных переводных рельсов. В этом варианте осуществления изобретения формы системы направляющих сопряжения каждого устройства перевода рельса перекрываются и объединяются друг с другом во избежание возможных помех при поворачивании переводных рельсов, что может быть выполнено лишь в том случае, если вращательные движения двух устройств перевода рельса синхронизированы должным образом. В альтернативном варианте осуществления изобретения каждое устройство перевода рельса может быть снабжено криволинейными переводными рельсами, имеющими одинаковый продольный размер (но разные профили кривизны), и системами направляющих сопряжения, используемыми одновременно на концах ответвлений обоих криволинейных переводных рельсов.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1А (уровень техники) представлен схематический вид сверху для случая задачи перевода пути с тремя расходящимися путями, решаемой с помощью двух обычных двухпутевых устройств перевода пути, расположенных последовательно.
На фиг. 1Б представлен тот же вид той же задачи, что и на фиг. 1А, но решаемой с помощью одного устройства перевода пути в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2А (уровень техники) представлен схематический вид сверху для случая задачи перевода пути с пятью расходящимися путями, решаемой с помощью четырех обычных двухпутевых устройств перевода пути, расположенных последовательно.
На фиг. 2Б представлен тот же вид той же задачи, что и на фиг. 2А, но решаемой с помощью двух устройств перевода пути в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 представлен схематический аксонометрический вид для случая задачи перевода пути для трех расходящихся путей с вертикальной компоновкой, решаемой с помощью устройства перевода пути в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 представлен другой (в увеличенном масштабе) схематический аксонометрический вид варианта, показанного на фиг. 3.
На фиг. 5 представлен схематический аксонометрический вид для случая задачи перевода пути для трех расходящихся путей с горизонтальной компоновкой, решаемой с помощью устройства перевода пути в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, возможно, подходящего для некоторых случаев применения с низкой скоростью и/или с высокой нагрузкой.
На фиг. 6А (уровень техники) представлен схематический вид спереди в разрезе простого контакта рельса с колесом в случае обычного рельсового пути, который может быть реализован с использованием обычных устройств перевода, а также устройств согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 6Б (уровень техники) представлен схематический вид в разрезе контакта с охватом рельса колесным узлом в случае современных «американских горок», который может быть реализован с использованием обычных устройств перевода, а также устройств согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 7А (уровень техники) показан схематический вид спереди в разрезе, представляющий пример двухрельсового пути и охватывающих колесных узлов, в котором рельсы удерживаются изнутри пути, а колесные узлы охватывают рельсы снаружи пути, при этом могут использоваться устройства перевода рельса согласно настоящему изобретению, кроме предпочтительного варианта его осуществления.
На фиг. 7Б (уровень техники) показан схематический вид спереди в разрезе, представляющий пример двухрельсового пути и охватывающих колесных узлов, в котором рельсы удерживаются снаружи пути, а колесные узлы охватывают рельсы изнутри пути, при этом могут использоваться устройства перевода пути согласно настоящему изобретению, включая предпочтительный вариант его осуществления.
На фиг. 8 (уровень техники) приведен схематический вид в разрезе, представляющий пример двухрельсового пути (и соответствующего рельсового транспортного средства), в котором не соблюдены принципы конструирования, предложенные в настоящем изобретении, и может использоваться устройство перевода пути согласно настоящему изобретению, кроме предпочтительного варианта его осуществления.
На фиг. 9 приведен схематический вид в разрезе, представляющий пример стрелки расхождения двухрельсового пути, где в устройстве перевода пути и в рельсовом транспортном средстве соблюдены принципы конструирования, включая предпочтительный вариант его осуществления.
На фиг. 10А представлен схематический вид сбоку устройства перевода рельса, выполненного применительно к левому рельсу (двухрельсового пути) в трехпутевой стрелке расхождения с вертикальной компоновкой, в котором активировано «прямое» положение, в предпочтительном варианте осуществления изобретения.
На фиг. 10Б приведен схематический вид сзади в плоскости сечения (SP) варианта, представленного на фиг. 10А.
На фиг. 11А приведен схематический вид сбоку того же устройства перевода рельса, что и на фиг. 10А/Б, но с активированным положением «вверх».
На фиг. 11Б приведен схематический вид сзади в плоскости сечения (SP) варианта, представленного на фиг. 11А.
На фиг. 12А приведен схематический вид сбоку того же устройства перевода рельса, что и на фиг. 10А/Б-11А/Б, но с активированным положением «вниз».
На фиг. 12Б приведен схематический вид сзади в плоскости сечения (SP) варианта, представленного на фиг. 12А.
На фиг. 13 представлен схематический вид сбоку устройства перевода рельса, выполненного применительно к левому рельсу (двухрельсового пути), но не в стрелке расхождения, а в трехпутевой стрелке схождения с вертикальной компоновкой, в котором активировано положение «вниз», в предпочтительном варианте осуществления изобретения.
На фиг. 14 представлен схематический вид в разрезе улучшенной системы направляющих сопряжения с двумя неподвижными направляющими сопряжения (одна с вогнутой поверхностью сопряжения, а другая - с выпуклой поверхностью сопряжения), в которой поверхности сопряжения имеют постепенное изменение кривизны, в предпочтительном варианте осуществления изобретения.
На фиг. 15А представлен аксонометрический вид (слева от передней/главной стороны) трехпутевого устройства перевода рельса с вертикальной компоновкой в стрелке расхождения, выполненного применительно к правому рельсу двухрельсового пути (а не левого рельса, как на фиг. 10А/Б-12А/Б), где активировано положение «вниз», в предпочтительном варианте осуществления изобретения, причем представлен только поворотный узел (содержащий поворотную втулку, переводной рельс, комплекты подшипников, подшипники направляющих сопряжения, подвижные направляющие элементы и вспомогательные элементы).
На фиг. 15Б представлен аксонометрический вид (справа от стороны сзади/ответвлений) того же устройства, что и показанное на фиг. 15А.
На фиг. 16А представлен аксонометрический вид (с той же точки обзора, что и на фиг. 15А) того же устройства перевода рельса, что и показанное на фиг. 15А/Б, на котором представлены только неподвижные элементы: обычные рельсы, фиксированные рельсы, направляющие сопряжения и неподвижный вал (не несущие конструкции).
На фиг. 16Б представлен аксонометрический вид (с той же точки обзора, что и на фиг. 15Б) того же устройства, что и на фиг. 16А.
На фиг. 17А представлен аксонометрический вид (с той же точки обзора, что и на фиг. 15А и 16А) того же устройства перевода рельса, что и показанное на фиг. 15А/Б и 16А/Б, в котором представлены совместно все поворотные элементы по фиг. 15А/Б и все неподвижные элементы по фиг. 16А/Б.
На фиг. 17Б представлен аксонометрический вид (с той же точки обзора, что и на фиг. 15Б и 16Б) того же устройства, что и на фиг. 17А, но дополнительно содержащего возможное устройство привода.
На фиг. 18 представлен аксонометрический вид (с той же точки обзора, что и на фиг. 15Б, 16Б и 17Б) того же устройства, что и на фиг. 17Б, но дополнительно содержащего возможную несущую конструкцию.
На фиг. 19 представлен аксонометрический вид возможного устройства привода, содержащего двигатель, механизм передачи привода и частичную шестерню, объединенную с поворотной втулкой (без элементов несущей конструкции).
На фиг. 20 представлен схематический вид в разрезе поворотного узла устройства перевода рельса, выполненного применительно к левому рельсу двухрельсового пути в трехпутевой (вверх, прямо вперед и вниз) стрелке расхождения с вертикальной компоновкой, в котором активировано положение «вверх», с криволинейными переводными рельсами с разными профилями кривизны, в предпочтительном варианте осуществления изобретения.
На фиг. 21 (уровень техники) представлен схематический вид в разрезе поворотного узла известного устройства перевода монорельса, выполненного применительно к трехпутевой стрелке расхождения с вертикальной компоновкой, в котором активировано положение «вверх» и в котором решается та же задача перевода, а взаимодействующие с транспортным средством поверхности переводного рельса имеют ту же форму и размер, что и на фиг. 22.
На фиг. 22 представлен схематический вид в разрезе поворотного узла устройства перевода рельса, выполненного применительно к левому рельсу двухрельсового пути (таким образом, имеющего криволинейные переводные рельсы с разными профилями кривизны) в трехпутевой (влево, прямо вперед и вправо) стрелке расхождения с горизонтальной компоновкой, в котором активировано положение «влево», в предпочтительном варианте осуществления изобретения.
На фиг. 23 (уровень техники) представлен схематический вид в разрезе поворотного узла известного устройства перевода монорельса, также выполненного применительно к трехпутевой стрелке расхождения с горизонтальной компоновкой, в котором активировано положение «влево» и в котором решается та же задача перевода, а взаимодействующие с транспортным средством поверхности переводных рельсов имеют ту же форму и размер, что и на фиг. 20.
На фиг. 24А представлен упрощенный аксонометрический вид (справа от передней/главной стороны) устройства перевода пути с двумя (левым и правым) устройствами перевода рельса, выполненными применительно к трехпутевой стрелке расхождения (влево, прямо вперед и вправо) с горизонтальной компоновкой, в котором активировано положение «влево», причем рельсы имеют прямоугольные сечения, а пересечения рельсов выполнены снаружи устройства перевода пути, в предпочтительном варианте осуществления изобретения.
На фиг. 24Б представлен тот же вид того же устройства перевода пути, что и показанный на фиг. 24А, но с активированным положением «прямо».
На фиг. 24В представлен тот же вид того же устройства перевода пути, что и показанный на фиг. 24А и 24Б, но с активированным положением «вправо».
На фиг. 25А представлен упрощенный аксонометрический вид (справа от передней/главной стороны) устройства перевода пути с двумя (левым и правым) устройствами перевода рельса, выполненными применительно к двухпутевой стрелке расхождения (влево и вправо) с горизонтальной компоновкой, в котором активировано положение «влево», причем рельсы имеют прямоугольные сечения, а пересечение рельсов по существу обеспечивается устройством перевода пути, в предпочтительном варианте осуществления изобретения.
На фиг. 25Б представлен тот же вид того же устройства перевода пути, что и показанный на фиг. 25А, но с активированным положением «вправо».
На фиг. 26А представлен аксонометрический вид (справа от стороны сзади/ответвлений) поворотного устройства со вспомогательными несущими и уравновешивающими центр масс элементами.
На фиг. 26Б представлен аксонометрический вид (справа от передней/главной стороны) того же устройства, что и показанное на фиг. 26А.
На фиг. 27 представлен схематический вид в разрезе главной секции того же поворотного узла для трехпутевой стрелки, что и показанный на фиг. 20.
На фиг. 28 представлен схематический вид в разрезе поворотного узла, эквивалентного показанному на фиг. 27, но при этом сечения переводных рельсов имеют не прямоугольные, а круглые профили.
На фиг. 29 представлен схематический вид в разрезе главной секции того же поворотного узла, что и показанный на фиг. 22.
На фиг. 30 представлен схематический вид в разрезе поворотного узла, эквивалентного показанному на фиг. 29, но при этом сечения переводных рельсов имеют не прямоугольные, а круглые профили.
Осуществление изобретения
Далее подробно описан вариант осуществления системы перевода путей со ссылкой на приложенные чертежи.
Устройство перевода рельса
Описанное здесь устройство, называемое «устройством перевода рельса» (RSU, rail-switching unit), обеспечивает избирательный перевод одного рельсового сегмента путевой направляющей, действуя либо в одиночку (в однорельсовом устройстве перевода пути), либо в сочетании с другими такими же устройствами (в многорельсовом устройстве перевода пути).
Устройство перевода рельса (RSU) является частью более широкой системы, которая обеспечивает управляемый избирательный перевод сегмента пути и называется «устройством перевода пути» (TSU, track-switching unit). Устройство перевода пути (TSU) является частью более широкой системы, которая обеспечивает управляемый избирательный перевод нескольких сегментов пути и называется «системой перевода пути» (TSS, track-switching system). Система перевода пути (TSS) является частью более широкой системы, которая обеспечивает направление транспортных средств вдоль путевой направляющей и называется «системой направления хода транспортного средства» (VGS, vehicle-guiding system). Система направления хода транспортного средства (VGS) содержит «путевые направляющие» и «транспортные средства».
Путевые направляющие содержат стандартные неподвижные рельсы или «обычные рельсы» (CR, common-rails) и особые рельсовые сегменты, представляющие собой основные части стрелок путевой направляющей. Эти рельсовые сегменты можно разделить на подвижные или «переводные рельсы» (SWR0/1/2/...) и неподвижные или «фиксированные рельсы». Фиксированные рельсы, в свою очередь, можно разделить на первичные сегменты рельса или «главные фиксированные рельсы» (MFR, main fixed-rails) и вторичные сегменты рельса ответвления или «фиксированные рельсы ответвления» (BFR 0/1/2/..., branch fixed-rails).
Транспортные средства, которые могут представлять собой поезда, тележки, капсулы, вагоны, грузовые платформы и т.д. (или любые физические объекты, вмещающие или группирующие товары или пассажиров, способствуя их перемещению вдоль путевых направляющих), могут включать в себя различные механизмы для движения вдоль путевых направляющих (в частности, колесные), именуемые «колесными узлами» (WA, wheels-assemblies). Они могут содержать различные комплекты «колес» (или подобные механизмы для обеспечения движения с минимальным трением твердого подвижного элемента относительно неподвижной поверхности). Колеса можно разделить на «верхние колеса» (tW, top wheels) или «опорные колеса» (воспринимающие вес транспортного средства и обычно движущиеся по верху рельсов), «боковые колеса» (sW, side wheels) или «направляющие колеса» (обеспечивающие поперечное направление транспортного средства и обычно движущиеся по одной стороне рельсов) и «нижние колеса» (bW, bottom wheels) или «колеса с упором вверх» (не позволяющие транспортным средствам съезжать с пути и движущиеся с прижимом к нижней части рельсов). На фиг. 6А представлен простой контакт колеса с типичным рельсовым путем, где верхнее колесо (tW) воспринимает вес транспортного средства и движется вдоль обычного рельса (CR, common-rail) по его верху. На фиг. 6Б представлен более сложный пример контакта колес с рельсами типичных «американских горок», где колесный узел (WA), содержащий три колесных пары (tW, sW и bW), охватывает обычный рельс (CR).
Устройство перевода рельса (RSU) содержит поворотный комплект элементов или «поворотный узел» (RE, rotatable ensemble) и неподвижный комплект элементов или «неподвижный комплект» (SS, stationary set). Поворотный узел (RE) содержит «поворотную втулку» (RH, rotatable hub), комплект из двух, трех или более переводных рельсов (SWR0/1/2/...), комплект вспомогательных элементов (AC1/2/3/..., auxiliary component), обеспечивающих крепление переводных рельсов к поворотной втулке и/или оптимизирующих физические характеристики поворотного узла (объем, массу, жесткость, момент инерции относительно оси вращения и т.д.) и/или обеспечивающих точное управление вращательным движением поворотного узла. Неподвижный комплект (SS) содержит один главный фиксированный рельс (MFR), комплект из двух, трех или более фиксированных рельсов ответвления (BFR0/1/2/...) и несущую конструкцию (ST).
Как показано на фиг. 10А/Б-12А/Б и фиг. 13, устройство перевода рельса (RSU) содержит способный вращаться цилиндр или «поворотную втулку» (RH), комплект переводных рельсов (SWR0/1/2), главный фиксированный рельс (MFR), комплект фиксированных рельсов ответвления (BFR0/1/2) и устройство вала (SA, shaft arrangement). На фиг. 10А/Б-12А/Б, 13, 14 и 16-17А/Б, также можно видеть систему, обеспечивающую сопряжение переводных рельсов с фиксированным рельсом или «систему направляющих сопряжения» (EGS, engagement-guiding system). На фиг. 17А/Б и фиг. 19 также можно видеть возможное устройство привода (AA, actuator arrangement) без конструктивных элементов.
На фиг. 15А/Б представлены аксонометрические виды подвижных элементов, составляющих часть поворотного узла (RE), а на фиг. 16А/Б показаны только главные «фиксированные» элементы, составляющие часть неподвижного комплекта (SS), за исключением несущей конструкции (ST). На фиг. 17А/Б представлены совместно поворачиваемые и неподвижные элементы. На фиг. 18 представлены те же элементы, что и на фиг. 17А/Б, но с возможной несущей конструкцией (ST).
Главный фиксированный рельс
Как показано на фиг. 10А/Б-12А/Б и фиг. 13, главный фиксированный рельс (MFR) представляет собой простой сплошной прямолинейный сегмент рельса (хотя он также может быть полым или с непрямым профилем). Главный фиксированный рельс (MFR) прикреплен на своем наружном конце (eMFR, main fixed-rail external end) к обычному рельсу (CR) посредством обычного соединения для путевой направляющей и установлен с обеспечением точного и надежного сопряжения внутреннего конца (iMFR, main fixed-rail internal end) с главным концом переводного рельса (mSWR0/1/2)за счет сопрягаемых профилей.
На фиг. 10А/Б-12А/Б, где представлена стрелка расхождения, главный фиксированный рельс (MFR) расположен на входной стороне устройства перевода рельса (RSU), управляя поступательным движением (TraM, translational motion) колесного узла (WA) к активированному переводному рельсу (SWR0/1/2) устройства перевода рельса (RSU). На фиг. 13, где представлена не стрелка расхождения, а стрелка схождения, главный фиксированный рельс (MFR) расположен на выходной стороне устройства перевода рельса (RSU), управляя поступательным движением (TraM) колесного узла (WA) от устройства перевода рельса (RSU) к обычному рельсу (CR).
Фиксированные рельсы ответвления
Как показано на фиг. 10А/Б-12А/Б и фиг. 13, фиксированные рельсы ответвления (BFR0/1/2) представляют собой простые сплошные сегменты рельса - прямолинейные (BFR0) или криволинейные (BFR1 и BFR2) (хотя они также могут быть полыми или иметь другие профили). Фиксированные направляющие ответвления (BFR0/1/2) прикреплены к обычному рельсу (CR) с наружных концов (eBFR0/1/2) с помощью обычного соединения путевых направляющих и установлены с обеспечением точного и надежного сопряжения их внутренних концов (iBFR0/1/2) с соответствующими концами ответвления переводных рельсов (bSWR0/1/2) за счет сопрягаемых профилей (BMP0/1/2).
На фиг. 10А/Б-12А/Б, где представлена стрелка расхождения, фиксированный рельс ответвления (BFR0/1/2) расположен с выходной стороны устройства перевода рельса (RSU), управляя поступательным движением (TraM) колесного узла (WA) от устройства перевода рельса (RSU). На фиг. 13, где представлена не стрелка расхождения, а стрелка схождения, фиксированный рельс ответвления (BFR0/1/2) расположен с входной стороны устройства перевода рельса, направляя поступательное движение (TraM) колесного узла (WA) к устройству перевода рельса (RSU).
Комплект фиксированных рельсов ответвления предпочтительно содержит комбинацию двух или трех из следующих элементов:
- один фиксированный рельс, сформированный и/или выполненный с возможностью соединения с прямолинейным переводным рельсом и называемый «прямолинейным фиксированным рельсом ответвления» (BFR0);
- один фиксированный рельс, сформированный и/или выполненный с возможностью соединения с первым криволинейным переводным рельсом и называемый «первым криволинейным фиксированным рельсом ответвления» (BFR1);
- один фиксированный рельс, сформированный и/или выполненный с возможностью соединения со вторым криволинейным переводным рельсом и называемый «вторым криволинейным фиксированным рельсом ответвления» (BFR2).
Прямолинейный фиксированный рельс ответвления (BFR0) предпочтительно прикреплен к обычному рельсу (CR) с наружного конца (eBFR0) и установлен с обеспечением сопряжения его внутреннего конца (iBFR0) с концом ответвления соответствующего прямолинейного переводного рельса (bSWR0) посредством пары охватывающей и охватываемой сопрягаемых поверхностей (fMMS0 и mMMS0).
Первый криволинейный фиксированный рельс ответвления (BFR1) предпочтительно прикреплен к обычному рельсу (CR) с наружного конца (eBFR1) и установлен с обеспечением сопряжения его внутреннего конца (iBFR1) с концом ответвления соответствующего первого криволинейного переводного рельса (bSWR1) посредством пары охватывающей и охватываемой сопрягаемых поверхностей (fMMS1 и mMMS1).
Второй криволинейный фиксированный рельс ответвления (BFR2) предпочтительно прикреплен к обычному рельсу (CR) с наружного конца (eBFR2) и установлен с обеспечением сопряжения его внутреннего конца (iBFR2) с концом ответвления соответствующего второго криволинейного переводного рельса (bSWR2) посредством пары охватывающей и охватываемой сопрягаемых поверхностей (fMMS2 и mMMS2).
Переводные рельсы
Как показано на фиг. 10А/Б-12А/Б и фиг. 13, переводные рельсы (SWR0/1/2) обеспечивают различные варианты для установления соединений между главным фиксированным рельсом (MFR) и фиксированными рельсами ответвления (BFR0/1/2).
Комплект переводных рельсов предпочтительно содержит следующие переводные рельсы:
- один переводной рельс, имеющий по существу прямолинейную форму, называемый «прямолинейным переводным рельсом» (SWR0);
- один первый переводной рельс, имеющий по существу криволинейную форму, называемый «первым криволинейным переводным рельсом» (SWR1); и
- один второй переводной рельс, имеющий по существу криволинейную форму, называемый «вторым криволинейным переводным рельсом» (SWR2).
Прямолинейный переводной рельс
Как показано на фиг. 10А/Б, когда прямолинейный переводной рельс (SWR0) поворачивается в активное положение, он одновременно сопрягается на главном конце (mSWR0) с главным фиксированным рельсом (MFR), а на конце ответвления (bSWR0) - с соответствующим прямолинейным фиксированным рельсом ответвления (BFR0), обеспечивая достаточную непрерывную рабочую поверхность (или уровень соединения) между фиксированными рельсами и переводным рельсом, чтобы направлять поступательное движение (TraM) колесных пар (tW, sW и bW) колесного узла (WA) с главной линии пути (ML) через устройство перевода рельса на путь приблизительно прямой линии ответвления (BL0).
Как показано на фиг. 15А/Б и фиг. 17А/Б, прямолинейный переводной рельс (SWR0) предпочтительно прикреплен к наружной поверхности поворотной втулки (RH) параллельно оси вращения (Ax) с возможностью его поворота в активное положение с одновременным сопряжением на одном конце с главным фиксированным рельсом (MFR), а на другом конце - с соответствующим фиксированным рельсом ответвления (BFR0), при этом его главный конец (mSWR0), расположен по отношению к оси вращения (Ax) на том же расстоянии по нормали, что и главные концы других переводных рельсов (mSWR1/2).
На фиг. 13, где представлена не стрелка расхождения, а стрелка схождения, устройство перевода рельса (RSU) показано в выбранном «нижнем» положении, в котором первый криволинейный переводной рельс (SWR1) находится в активном положении сопряжения за счет соединения на одном конце (bSWR1) с внутренним концом (iBFR1) первого криволинейного фиксированного рельса ответвления (BFR1), а на другом конце (mSWR1) - с внутренним концом (iMFR) главного фиксированного рельса (MFR) для обеспечения направления поступательного движения (TraM) колесного узла (WA) через устройство перевода пути (TSU) с первой криволинейной линии (BL1) на главную линию (ML).
Первый криволинейный переводной рельс
Как показано на фиг. 10А/Б, когда первый криволинейный переводной рельс (SWR1) поворачивается в активное положение, он одновременно сопрягается на главном конце (mSWR1) с главным фиксированным рельсом (MFR), а на конце ответвления (bSWR1) - с соответствующим первым криволинейным фиксированным рельсом ответвления (BFR1), обеспечивая достаточную непрерывную рабочую поверхность (или уровень соединения) между фиксированными рельсами и переводным рельсом, чтобы направлять поступательное движение (TraM) колесных пар (tW, sW и bW) с главной линии пути (ML) через устройство перевода рельса на путь первой приблизительно кривой линии ответвления (BL1).
Как показано на фиг. 15А/Б-17А/Б, первый криволинейный переводной рельс (SWR1) предпочтительно прикреплен к наружной поверхности поворотной втулки (RH) и изогнут наружу от оси вращения (Ax) на своем конце ответвления, при этом его криволинейный профиль, отличный от профиля второго криволинейного переводного рельса (SWR2), расположен в плоскости, приблизительно параллельной плоскости, в которой расположен второй криволинейный переводной рельс (SWR2), а его главный конец (mSWR1) расположен относительно оси вращения (Ax) на том же расстоянии по нормали, что и главные концы других переводных рельсов, и приблизительно в диаметрально противоположном положении по отношению к главному концу второго криволинейного переводного рельса (bSWR2).
Второй криволинейный переводной рельс
Как показано на фиг. 10А/Б, когда второй криволинейный переводной рельс (SWR2) поворачивается в активное положение, он одновременно сопрягается на главном конце (mSWR2) с главным фиксированным рельсом (MFR), а на конце ответвления (bSWR2) - с соответствующим вторым криволинейным фиксированным рельсом ответвления (BFR2), обеспечивая достаточную непрерывную рабочую поверхность (или уровень соединения) между фиксированными рельсами и переводным рельсом, чтобы направлять поступательное движение (TraM) колесных пар (tW, sW и bW) с главной линии пути (ML) через устройство перевода рельса на путь второй приблизительно кривой линии ответвления (BL2).
Как показано на фиг. 15А/Б-17А/Б, второй криволинейный переводной рельс (SWR2) предпочтительно прикреплен к наружной поверхности поворотной втулки (RH), изогнутой наружу от оси вращения (Ax) на своем конце ответвления, при этом его криволинейный профиль, отличный от профиля первого криволинейного переводного рельса (SWR1), расположен в плоскости, приблизительно параллельной плоскости, в которой расположен первый криволинейный переводной рельс (SWR1), при этом его главный конец (mSWR2), расположен относительно оси вращения (Ax) на том же расстоянии по нормали, что и главные концы других переводных рельсов, и приблизительно в диаметрально противоположном положении по отношению к главному концу первого криволинейного переводного рельса (bSWR1).
Поворотная втулка
Как показано на фиг. 10А/Б-12А/Б, фиг. 13 и фиг. 15А/Б, поворотная втулка (RH) жестко поддерживает и компактно удерживает вместе комплект переводных рельсов (SWR0/1/2) как часть поворотного узла (RE), чтобы точно поворачивать и помещать их в положение активного сопряжения путем избирательных вращательных движений (Rot) в двух направлениях вокруг оси вращения (Ax), пересекающей устройство вала (SA) в продольном направлении.
Как показано на фиг. 15А/Б-17А/Б и фиг. 19, поворотная втулка (RH) предпочтительно имеет цилиндрическое отверстие (CH) вдоль оси вращения (Ax) для объединения с устройством, содержащим неподвижный вал или «закрепленный вал» (DS). Также предпочтительно, она может получать необходимую движущую силу для ее вращательного движения (Rot), взаимодействуя с двигателем (Mot) устройства привода непосредственно или посредством шестеренчатого механизма или «трансмиссии привода» (DT), которая может быть связана с шестерней или частью шестерни, закрепленной или сформированной на наружной поверхности поворотной втулки или «шестерни втулки» (HG). Поворотная втулка (RH) также предпочтительно установлена с возможностью вращения (Rot) в двух направлениях вокруг неподвижной оси (Ax), расположенной вдоль закрепленного вала (DS), который размещен параллельно направлению внутреннего конца главного фиксированного рельса (MFR) приблизительно на одной с ним высоте (в случае вариантов перевода пути с вертикальной компоновкой, как показано на фиг. 15А/Б) или под ним (в случае вариантов перевода пути с горизонтальной компоновкой, например, как показано на фиг. 5).
Дифференциальная динамика поворотного узла
На фиг. 20-21 представлен один и тот же вид в разрезе для той же задачи перевода и соединения переводного рельса трехпутевой стрелки расхождения с вертикальной компоновкой и комплектом из трех переводных рельсов с теми же поверхностями, взаимодействующими с транспортным средством, Тем не менее, на этих двух чертежах представлены совершенно разные решения: на фиг. 20 показан поворотный узел (RE) устройства перевода рельса (RSU) согласно предпочтительному варианту осуществления, а на фиг. 21 показан поворотный узел (RE) однорельсового узла перевода согласно известному патенту GB1404648. Оба решения, проиллюстрированные на фиг. 20-21, представляют собой поворотные узлы (RE) устройств для соединения левого рельса главного двухрельсового участка пути (не показан) с левым рельсом одного из трех двухрельсовых участков ответвления пути (также не показан): один держит курс прямо, другой отклоняется вертикально вверх, а третий отклоняется вертикально вниз. На обоих чертежах представлен поворотный узел (RE), способный поворачиваться вокруг оси вращения (Ax), создавая вращательное движение (Rot) комплекта переводных рельсов, содержащих один прямолинейный переводной рельс (SWR0), один направленный вверх криволинейный переводной рельс (SWR1) и один направленный вниз криволинейный переводной рельс (SWR2), при этом все они имеют профиль рельса прямоугольного сечения, а взаимодействующие с транспортными средствами поверхности расположены на их верхней стороне и на их боковой стороне внутри пути, причем направленный вверх криволинейный переводной рельс (SWR1) показан в активном положении сопряжения, обеспечивающем непрерывное соединение рельсов по отходящей вверх линии пути рельса ответвления (BL). На обоих чертежах также представлены вертикальная (VAx) и горизонтальная (HAx) плоскости, определяющие ось вращения (Ax), а также горизонтальная плоскость (HP), содержащая высшую точку главного конца верхней поверхности (TopS) переводных рельсов, взаимодействующей с транспортным средством при сочленении в активном положении.
Поверхности рельса, взаимодействующие с транспортным средством, представляют собой наружные поверхности рельса, способные к взаимодействию с элементами проезжающих транспортных средств, взаимодействующих с рельсами (например, с колесными узлами). Взаимодействующая с транспортным средством верхняя поверхность (TopS) сечения рельса представляет собой взаимодействующую с транспортным средством поверхность, расположенную в верхней части рельса. На фиг. 20-21 также по-разному показаны самые удаленные точки главного конца переводных рельсов (FP) каждого из переводных рельсов (SWR0/1/2), называемые самыми удаленными точками (FP) переводного рельса (SWR0/1/2), представляющие собой точки наружной поверхности переводного рельса, расположенные дальше всего от оси вращения (Ax) и являющиеся частью поперечного сечения на главном конце поворотного узла (RE).
Решения по фиг. 20 и фиг. 21 имеют следующие различия.
На фиг. 20 плоскости, в которых лежат криволинейные линии рельсового пути криволинейных переводных рельсов SWR1 и SWR2, параллельны друг другу и оси вращения (Ax), поэтому не пересекают ее, тогда как на фиг. 21 эквивалентные плоскости далеко не параллельны друг другу и оси вращения (Ax) и пересекают ее, будучи смещенными друг относительно друга под углом, не превышающим 110°.
На фиг. 20 центр масс прямолинейного переводного рельса (SWR0) и центр масс сгруппированной пары криволинейных переводных рельсов (SWR1-2) расположены на противоположных сторонах от оси вращения (Ax), тогда как на фиг. 21 они расположены с одной стороны от этой оси, при этом все три переводных рельса расположены в пределах угла 110°.
На фиг. 20 поворотное вращательное движение (Rot) поворотного узла (RE) происходит ниже его оси вращения (Ax) и находится в пределах угла 180°, тогда как на фиг. 21 оно происходит над осью вращения (Ax) и находится в пределах угла 110°.
На фиг. 20 наиболее удаленные от главного конца точки переводных рельсов (FP) каждого из переводных рельсов (SWR0/1/2) эквидистантно смещены от оси вращения (Ax) на минимальное расстояние, не превышающее четырехкратной наибольшей ширины главного конца этих переводных рельсов, тогда как на фиг. 21 эквивалентное соотношение приблизительно равно шести. Определение ширины главного конца переводного рельса дополнительно поясняется на фиг. 27-30.
На фиг. 20, благодаря компактной конфигурации, несущие элементы поворотного узла (RE) переводных рельсов (не показаны) минимальны, тогда как на фиг. 21 эквивалентные несущие элементы (SC) имеют значительную длину, что означает гораздо меньший ожидаемый вес (W) поворотного узла (RE), показанного на фиг. 20, чем показанного на фиг. 21.
На фиг. 20, благодаря компактности и сбалансированному распределению масс переводных рельсов (SWR0/1/2), предполагается, что центр масс (CM) поворотного узла (RE) легко совмещается с его осью вращения (Ax), тогда как в поворотным узле (RE) по фиг. 21 это невозможно из-за его длинных несущих элементов (SC) и несбалансированного распределения масс его переводных рельсов (SWR0/1/2). Следовательно, на фиг. 20 ось вращения и главная ось момента инерции поворотного узла (RE) совмещены, тогда как на фиг. 21 они явно разнесены.
На фиг. 20 площадь сечения объемного просвета (Cle), необходимого для вращательного движения (Rot) поворотного узла (RE), намного меньше по размеру, чем на фиг. 21 и, в отличие от фиг. 21, он не содержит значительного пространства, расположенного справа от линии ответвления пути (BL), что могло бы создавать серьезные помехи корпусу проезжающего транспортного средства. Площадь сечения объемного промежутка (Cle) изображена на чертеже пунктирной поверхностью.
На фиг. 22 представлено устройство перевода рельса (RSU), аналогичное показанному на фиг. 20, а на фиг. 23 представлен монорельсовый узел перевода из предшествующего уровня техники, аналогичный показанному на фиг. 21, оба примененные к переводному рельсу трехпутевой стрелки с горизонтальной компоновкой. Оба решения представляют собой поворотные узлы (RE) для соединения левого рельса главного двухрельсового участка пути (не показан) с левым рельсом одного из трех двухрельсовых участков ответвления пути (также не показан) - сохраняющего прямое направление, отходящего горизонтально влево и отходящего горизонтально вправо. На каждом из чертежей представлен поворотный узел (RE), способный поворачиваться вокруг оси вращения (Ax), создавая вращательное движение (Rot) комплекта переводных рельсов, содержащего один прямолинейный переводной рельс (SWR0), один направленный влево криволинейный переводной рельс (SWR1) и один направленный вправо криволинейный переводной рельс (SWR2). Все они имеют профиль рельса прямоугольного сечения, причем направленный влево криволинейный переводной рельс (SWR1) показан в активном положении сопряжения, обеспечивающем непрерывное соединение рельсов по отходящей горизонтально влево линии ответвления пути (BL). На обоих чертежах также представлены вертикальная (VAx) и горизонтальная (HAx) плоскости, определяющие ось вращения (Ax), а также горизонтальная плоскость (HP), содержащая наивысшую точку главного конца верхней поверхности (TopS) переводных рельсов, взаимодействующей с транспортным средством, при сопряжении в активном положении. На обоих чертежах также представлены наиболее удаленные от главного конца точки переводных рельсов (FP) каждого из переводных рельсов (SWR0/1/2), как определено ранее.
Решения по фиг. 22 и фиг. 23 имеют следующие различия.
На фиг. 22 плоскости, в которых лежат криволинейные рельсовые пути взаимодействующих с транспортными средствами верхних поверхностей (TopS) криволинейных переводных рельсов SWR1 и SWR2, параллельны друг другу и оси вращения (Ax), поэтому не пересекают ее, тогда как на фиг. 23 эквивалентные плоскости далеко не параллельны друг другу и оси вращения (Ax) и пересекают ее, будучи смещенными друг относительно друга под углом, не превышающим 110°.
На фиг. 22 центр масс прямолинейного переводного рельса (SWR0) и центр масс сгруппированной пары криволинейных переводных рельсов (SWR1-2) расположены с противоположных сторон от оси вращения (Ax), тогда как на фиг. 23 они расположены с одной стороны от этой оси, при этом все три переводных рельса расположены в пределах угла 110°.
На фиг. 22 поворотное вращательное движение (Rot) поворотного узла (RE) происходит ниже его оси вращения (Ax) в пределах угла 180°, тогда как на фиг. 23 оно происходит над осью вращения (Ax) в пределах угла 110°.
На фиг. 22 наиболее удаленные от главного конца точки переводных рельсов (FP) каждого из переводных рельсов (SWR0/1/2) эквидистантно смещены от оси вращения (Ax) на минимальное расстояние, не превышающее четырехкратной наибольшей ширины главного конца этих переводных рельсов, тогда как на фиг. 23 эквивалентное соотношение составляет приблизительно равно шести. Определение ширины главного конца переводного рельса дополнительно поясняется на фиг. 27-30.
На фиг. 22, благодаря компактной конфигурации, несущие элементы поворотного узла (RE) переводных рельсов (не показаны) минимальны, тогда как на фиг. 23 эквивалентные несущие элементы (SC) имеют значительную длину, что означает гораздо меньший ожидаемый вес (W) поворотного узла (RE), показанного на фиг. 22, чем показанного на фиг. 23.
На фиг. 22, благодаря компактности и сбалансированному распределению масс переводных рельсов (SWR0/1/2) предполагается, что центр масс (CM) поворотного узла (RE) легко совмещается с его осью вращения (Ax), тогда как в поворотном узле (RE) по фиг. 23 это невозможно из-за его длинных несущих элементов (SC) и несбалансированного распределения масс его переводных рельсов (SWR0/1/2). Следовательно, на фиг. 22 ось вращения и главная ось момента инерции поворотного узла (RE) совмещены, тогда как на фиг. 23 они явно разнесены.
На фиг. 22 площадь сечения объемного просвета (Cle), необходимого для вращательного движения (Rot) поворотного узла (RE), намного меньше по размеру, чем на фиг. 23 и, в отличие от фиг. 23, он не содержит значительного пространства, расположенного справа от линии ответвления пути (BL), что могло бы вызывать серьезную помеху корпусу проезжающего транспортного средства. Площадь сечения объемного просвета (Cle) показана на чертеже пунктирной поверхностью.
Вследствие всего вышесказанного можно предположить, что не только в вариантах переводного рельса стрелки с вертикальной компоновкой, но также и в вариантах с горизонтальной компоновкой технические характеристики устройства перевода рельса (RSU) на фиг. 20 и 22 не только значительно отличаются от характеристик известного монорельсового узла перевода на сравниваемых фиг. 21 и 23, соответственно, но значительно превосходят их, будучи главными отличительными характеристиками и преимуществами по следующим параметрам:
- меньшие габариты, вес и требуемый радиальный размер просвета (Cle) поворотного узла (RE);
- значительно более сбалансированное распределение масс переводных рельсов относительно оси вращения (Ax) и значительно более близкое расположение этих масс к этой оси;
- значительно меньший момент инерции относительно оси вращения и значительно лучшее совмещение оси вращения с главной осью момента инерции;
- достигаемое в результате снижение затрат на строительство, транспортировку, установку, балансировку, эксплуатацию и управление устройством, а также снижение рисков поломки или механических повреждений;
- как следствие, усилия, необходимые для приведения устройства в действие, имеют минимальную величину и минимальную изменчивость, что обеспечивает максимальную энергоэффективность, точность и простоту управления устройством.
На фиг. 27-30 более ясно проиллюстрирована компактность поворотного узла (RE). На фиг. 27 показан вид в поперечном разрезе на главном конце поворотного узла (RE) с профилированными переводными рельсами прямоугольного сечения (SWR0/1/2) для трехпутевой стрелки с вертикальной компоновкой. На фиг. 28 показан вид в поперечном разрезе на главном конце поворотного узла (RE) с профилированными переводными рельсами круглого сечения (SWR0/1/2) для трехпутевой стрелки с вертикальной компоновкой. На фиг. 29 показан вид в поперечном разрезе на главном конце поворотного узла (RE) с профилированными переводными рельсами прямоугольного сечения (SWR0/1/2) для трехпутевой стрелки с горизонтальной компоновкой. На фиг. 30 показан вид в поперечном разрезе на главном конце поворотного узла (RE) с профилированными переводными рельсами круглого сечения (SWR0/1/2) для трехпутевой стрелки с горизонтальной компоновкой.
На каждой из фиг. 27-30 для каждого переводного рельса (SWR0/1/2) определена верхняя вертикальная поверхность сопряжения (TopS), боковая вертикальная поверхность сопряжения (LatS) и самая удаленная точка главного конца (FP). На каждом чертеже также показана сила веса транспортного средства (F), перпендикулярная взаимодействующей с транспортным средством верхней поверхности (TopS) переводного рельса в активном положении. На всех этих чертежах также показано, что самая удаленная точка (FP) главного конца каждого переводного рельса (SWR0/1/2) смещена на одинаковое расстояние (D) от оси вращения (Ax). На каждом из этих чертежей для обеспечения компактности всего поворотного узла (RE) расстояние (D) задано относительно самой большой ширины (Wi) главного конца переводных рельсов (SWR0/1/2) в соотношении, предпочтительно составляющем от двух- до трехкратной и не превышает четырехкратной ширины (Wi). Ширина (Wi) главного конца переводного рельса представляет собой наибольшую ширину его поперечного сечения, измеренную на главном конце (mSWR0/1/2) переводного рельса перпендикулярно виртуальной прямой линии, соединяющей его самую удаленную точку (FP) на главном конце с осью вращения (Ax), и с учетом поперечного сечения переводного рельса, без несущих элементов поворотной втулки, иными словами, это минимально необходимая площадь для удержания вертикально взаимодействующих поверхностей переводного рельса.
Вертикальная/горизонтальная компоновка двух- или трехпутевых стрелок и рельсовых пересечений
Фиг. 3-4 и фиг. 10А/Б-20 относятся к стрелкам с вертикальной компоновкой, когда линии пути расходятся или сходятся в вертикальном измерении. В отличие от них, фиг. 22-26А/Б относятся к стрелкам с горизонтальной компоновкой, когда линии пути расходятся или сходятся в горизонтальном измерении.
На фиг. 24А показан упрощенный аксонометрический вид (справа от передней/главной стороны) устройства перевода двухрельсового пути (TSU) с двумя (левым и правым) устройствами перевода рельса (RSU) для трехпутевой (влево, прямо вперед и вправо) стрелки расхождения с горизонтальной компоновкой, в котором положение «влево» активировано путем вращательного движения (Rot) в каждом устройстве перевода рельса (RSU) одного из двух криволинейных переводных рельсов (SWR1, SWR2) каждого устройства перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения с обеспечением непрерывных поверхностей, взаимодействующих с рельсовым транспортным средством, в данном случае - с верхней и внутренней боковой поверхностей, соединяющих обычные рельсы (CR), размещенные перед устройством перевода пути (TSU) и после него. Чтобы активировать положение «влево» двухрельсового пути, в левом устройстве перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения повернут изогнутый внутрь переводной рельс (SWR2) с большей кривизной, а в правом устройстве перевода рельса (RSU) в активное положение повернут изогнутый наружу криволинейный переводной рельс (SWR1) с меньшей кривизной. Изогнутый внутрь переводной рельс (SWR2) с большей кривизной правого устройства перевода рельса (RSU) и изогнутый наружу переводной рельс (SWR1) с меньшей кривизной левого устройства перевода рельса (RSU) не показаны просто потому, что они остаются скрытыми в положениях вращения, показанных на чертеже.
Одна из особенностей стрелочных переводных рельсов с горизонтальной компоновкой состоит в том, что при переводе двухрельсовых (не однорельсовых) путей имеются рельсовые пересечения. Это ясно показано на фиг. 24А, где имеются 3 рельсовых пересечения: одно пересечение (RC0) между обычным рельсом наружного изгиба левого пути и обычным рельсом наружного изгиба правого пути, другое пересечение (RC1) между левым обычным рельсом прямого пути и обычным рельсом наружного изгиба правого пути, и еще одно пересечение (RC2) между правым обычным рельсом прямого пути и обычным рельсом наружного изгиба правого пути. На этом чертеже рельсовые пересечения (RC0, RC1 и RC2) находятся за пределами функциональной досягаемости устройства перевода пути (TSU), так как они реализованы на основе решения для обычного рельсового пересечения, в котором предусмотрен минимальный, но достаточный промежуток для прохождения фланца рельсового транспортного средства. В случае трехпутевой стрелки с горизонтальной компоновкой, требующей идеальной непрерывности рельса также на рельсовых пересечениях, устройство перевода пути (TSU) по настоящему изобретению может оказаться неподходящим решением, если оно не объединено с другими решениями для рельсовых пересечений. Если строго горизонтальная компоновка стрелки не является необходимой, то может использоваться устройство перевода пути (TSU) с вертикальной компоновкой для обеспечения идеальной непрерывности рельса, поскольку в конфигурации с вертикальной компоновкой рельсовых пересечений можно избежать.
На фиг. 24Б представлен тот же вид того же устройства перевода пути, что и показанный на фиг. 24А, но в положении «прямо», активированном путем вращательного движения (Rot) в каждом устройстве перевода рельса (RSU) прямого переводного рельса (SWR0) каждого устройства перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения с обеспечением непрерывных взаимодействующих с рельсовым транспортным средством поверхностей, в данном случае - верхней и внутренней боковой поверхностей, соединяющих обычные рельсы (CR), размещенные перед устройством перевода пути (TSU) и после него.
На фиг. 24В представлен тот же вид того же устройства перевода пути, что и показанный на фиг. 24А-Б, но в положении «вправо», активированном путем вращательного движения (Rot) в каждом устройстве перевода рельса (RSU) одного из двух криволинейных переводных рельсов (SWR1, SWR2) каждого устройства перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения с обеспечением непрерывных взаимодействующих с рельсовым транспортным средством поверхностей, в данном случае - верхней и внутренней боковой поверхностей, соединяющих обычные рельсы (CR), размещенные перед устройством перевода пути (TSU) и после него. Чтобы активировать положение «вправо» двухрельсового пути, в левом устройстве перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения повернут изогнутый наружу переводной рельс (SWR1) с меньшей кривизной, а в правом устройстве перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения повернут изогнутый внутрь переводной рельс (SWR2) с большей кривизной.
На фиг. 25А показан упрощенный аксонометрический вид (справа от передней/главной стороны) двухрельсового устройства перевода пути (TSU) с двумя (левым и правым) устройствами перевода рельса (RSU) для двухпутевой (влево и вправо) стрелки расхождения с горизонтальной компоновкой, в котором положение «влево» активировано путем вращательного движения (Rot) вокруг оси вращения (Ax) в каждом устройстве перевода рельса (RSU) одного из двух криволинейных переводных рельсов (SWR1, SWR2) каждого устройства перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения с обеспечением полностью непрерывных поверхностей, взаимодействующих с рельсовым транспортным средством, в данном случае - верхней, нижней и внутренней боковой поверхностей, соединяющих обычные рельсы (CR), размещенные перед устройством перевода пути (TSU) и после него. Чтобы активировать положение «влево» двухрельсового пути, в левом устройстве перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения повернут изогнутый внутрь переводной рельс (SWR2) с большей кривизной, а в правом устройстве перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения повернут изогнутый наружу криволинейный переводной рельс (SWR1) с меньшей кривизной.
На фиг. 25Б представлен тот же вид того же устройства перевода пути, что и показанный на фиг. 25А, но в положении «вправо», активированном путем вращательного движения (Rot) вокруг оси вращения (Ax) в каждом устройстве перевода рельса (RSU) одного или двух криволинейных переводных рельсов (SWR1, SWR2) каждого устройства перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения с обеспечением непрерывных взаимодействующих с рельсовым транспортным средством поверхностей, в данном случае - верхней, нижней и внутренней боковой поверхностей, соединяющих обычные рельсы (CR), размещенные перед устройством перевода пути (TSU) и после него. Чтобы активировать положение «вправо» двухрельсового пути, в левом устройстве перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения повернут изогнутый наружу переводной рельс (SWR1) с меньшей кривизной, а в правом устройстве перевода рельса (RSU) в активное положение сопряжения повернут изогнутый внутрь переводной рельс (SWR2) с большей кривизной.
С учетом того, что представленная на фиг. 25А-Б стрелка с горизонтальной компоновкой является не трехпутевой, а двухпутевой (с поворотом влево и вправо), возможные рельсовые пересечения ограничиваются одним пересечением (не показано) между левым изогнутым наружу рельсовым путем и правым изогнутым наружу рельсовым путем. На этих чертежах показано, что устройство перевода пути (TSU) может быть оптимально использовано в двухпутевой стрелке с горизонтальной компоновкой, которая требует полной непрерывности поверхностей рельсов, взаимодействующих с транспортным средством, без исключения существующих рельсовых пересечений, в основном, путем конфигурирования каждого из устройств перевода рельса (RSU) с достаточно длинным и соответствующим образом изогнутым наружу криволинейным переводным рельсом (SWR1), с концом ответвления (bSWR1), который по существу выступает из плоскости биссектрис, расположенной между осями (Ax) двух устройств перевода рельса (RSU), и с жестким креплением к поворотной втулке (RH). В показанной конфигурации изогнутые внутрь криволинейные переводные рельсы (SWR2) имеют значительно меньшие продольные размеры, чем изогнутые наружу криволинейные переводные рельсы (SWR1) и они свободно поворачиваются без дополнительной поддержки системой направляющих сопряжения (EGS), как это имеет место в случае изогнутых наружу криволинейных переводных рельсов SWR1. В этом варианте осуществления изобретения формы системы направляющих сопряжения (EGS) каждого устройства перевода рельса (RSU) перекрываются и объединяются друг с другом, чтобы избежать возможных помех при поворачивании переводных рельсов, что, естественно, может быть обеспечено лишь в том случае, если вращательные движения двух устройств перевода рельса (RSU) синхронизированы должным образом.
В показанном на фиг. 25А-Б варианте осуществления изобретения, где каждое устройство перевода рельса (RSU) содержит всего два криволинейных переводных рельса (SWR1 и SWR2), имеющих поворотный узел (RE) со сбалансированным центром масс вдоль его продольного размера, для обеспечения идеального или значительно улучшенного совмещения его главной оси момента инерции с осью вращения (Ax), например, с помощью вспомогательного элемента (AC2), который может быть изготовлен из материала с более высоким удельным весом, чем эти переводные рельсы, иметь выверенную массу и форму для точной компенсации формы поступательно расходящихся переводных рельсов и располагаться напротив переводных рельсов (SWR1 и SWR2) относительно оси вращения (Ax).
Альтернативная конфигурация двухпутевого стрелочного переводного рельса с горизонтальной компоновкой по фиг. 25А-Б (не показана) может обеспечивать каждое устройство перевода рельса (RSU) криволинейными переводными рельсами одинакового продольного размера (но с другим профилем кривизны) и системами направляющих сопряжения (EGS), используемыми одновременно в концах ответвления обоих криволинейных переводных рельсов (подобно решению, показанному на фиг. 10А/Б-16, но при горизонтальной компоновке).
На фиг. 26А-Б приведено упрощенное представление трехпутевого поворотного узла (RE) для иллюстрации возможного размещения нескольких вспомогательных элементов балансировки центра масс (AC2 и AC3), не мешающих взаимодействующим с транспортным средством поверхностям переводных рельсов (SWR0/1/2).
На фиг. 26А показан аксонометрический вид (справа от стороны сзади/ответвлений) поворотного узла (RE) со вспомогательным элементом (AC1) для поддержки криволинейных переводных рельсов (SWR1 и SWR2) и вспомогательным элементом (AC2), который может быть выполнен из материала с более высоким удельным весом, чем переводные рельсы, иметь выверенную массу и форму для точной компенсации массы поступательно расходящихся переводных рельсов (SWR1-2) и несущего вспомогательного элемента (AC1) относительно оси вращения (Ax) по сравнению с прямым переводным рельсом (SWR0) и располагаться напротив переводных рельсов (SWR1-2) относительно оси вращения (Ax), с той особенностью, что он расположен внутри прямого переводного рельса (SWR0), чтобы не мешать взаимодействующим с транспортным средством поверхностям этого переводного рельса.
На фиг. 26Б показан аксонометрический вид (справа от передней/главной стороны) того же поворотного узла (RE), что и показанный на фиг. 26А, со вспомогательным элементом (AC1) для поддержки криволинейных переводных рельсов (SWR1 и SWR2) и вспомогательным элементом (AC3), не показанным на фиг. 26А, который может быть выполнен из материала с более высоким удельным весом, чем переводные рельсы, иметь выверенную массу и форму для точной компенсации массы прямого переводного рельса (SWR0) по сравнению с массами продольных поступательно расходящихся форм криволинейных переводных рельсов (SWR1-2) и несущего вспомогательного элемента (AC1) относительно оси вращения (Ax), с той особенностью, что он размещен вне поворотной втулки и несущего вспомогательного элемента (AC1) в местах, где отсутствуют поверхности, соприкасающиеся с транспортным средством, и где отсутствует риск возникновения помех для элементов проезжающих транспортных средств.
Как указано, задача комплекта вспомогательных элементов (AC1, AC2 и т.д.), показанных на фиг. 26А и 26Б, состоит в оптимизации физических характеристик поворотного узла и/или в способствовании точному управлению вращательным движением поворотного узла.
В показанном иллюстративном варианте осуществления изобретения комплект вспомогательных элементов содержит ряд пластин, выполненных из материала с более высоким удельным весом, чем переводные рельсы (SWR0, SWR1, SWR2 и т.д.). Эти пластины могут быть закреплены снаружи или внутри поворотной втулки (RH), а также прикреплены к телам переводных рельсов или к телам других вспомогательных элементов, не оказывая влияния ни на вращательное движение (Rot) поворотного узла (RE), ни на движение транспортного средства по взаимодействующим с транспортным средством поверхностям этих переводных рельсов.
В показанном иллюстративном варианте осуществления изобретения пластины сформированы с постепенно увеличивающимися или уменьшающимися площадями поперечного сечения вдоль их продольных размеров, что по существу компенсирует постепенное смещение тел расходящихся переводных рельсов и их несущих вспомогательных элементов относительно оси вращения (Ax) и/или по существу компенсирует путем постепенной нужной/ненужной компенсации дальность прямолинейного переводного рельса (SWR0) относительно криволинейных переводных рельсов, размещенных с противоположных сторон от оси вращения (Rot).
Несущая конструкция
Несущая конструкция (ST) жестко поддерживает, объединяет и защищает элементы, содержащиеся в устройстве перевода рельса (RSU), а при необходимости также жестко крепит их к земле и/или к общим конструкциям путевых направляющих. Пример несущей конструкции (ST) для устройства перевода рельса (RSU) показан на фиг. 18.
Устройство вала
Устройство вала (SA) поддерживает поворотную втулку (RH) и способствует ее вращательному движению (Rot) в двух направлениях вокруг оси вращения (Ax). Устройство вала содержит либо вращающийся ведущий вал, жестко прикрепленный к поворотной втулке (RH) и поддерживаемый подшипниками в по меньшей мере двух закрепленных неподвижных корпусах, либо - что предпочтительно - (как показано на фиг. 16-17А/Б) содержит неподвижный жестко закрепленный вал (DS), поддерживаемый и зафиксированный на концах по меньшей мере двумя неподвижными корпусами (SH1, SH2) и имеющий подшипники, обеспечивающие вращение вала или «подшипники вращения вала» (SRB1/2/...) между внутренней поверхностью полой поворотной втулки (RH) и наружной поверхностью закрепленного вала (DS), или любую комбинацию этих двух вариантов. Закрепленный вал (DS) предпочтительно проходит сквозь поворотную втулку (RH) через ее продольное цилиндрическое отверстие (CH).
Устройство привода
Как показано на фиг. 17Б и фиг. 18, устройство привода (AA) обеспечивает и передает необходимое приводное воздействие для прямого или опосредованного вращения поворотной втулки (RH) и обеспечивает необходимую скорость и точность вращательной движущей силы для обеспечения быстрого и точного вращательного движения (Rot) переводных рельсов (SWR0/1/2) в активное положение сопряжения. Привод или двигатель (Mot) предпочтительно представляет собой серводвигатель или аналогичное устройство, способное обеспечивать движение в двух направлениях (Rot) с достаточной скоростью, реализуя возможность точного управления угловыми положениями вала и способное неподвижно сохранять эти положения. Двигатель (Mot) предпочтительно дополнен шестеренчатым механизмом или подобным устройством, называемым «трансмиссией привода» (DT), для передачи усилий от привода к поворотной втулке (RH). Двигатель (Mot) предпочтительно расположен как можно ближе к поворотной втулке (RH) в месте, не мешающем движению транспортных средств вдоль путевой направляющей.
Двигатель (Mot) может одновременно приводить в действие одну поворотную втулку (RH) или одновременно две или более поворотных втулок разных устройств перевода рельса (RSU1/2) одного и того же устройства перевода пути (TSU).
Система направляющих сопряжения
Устройство перевода рельса (RSU) предпочтительно может быть дополнено системой, называемой «системой направляющих сопряжения» (EGS), задачей которой является обеспечение точного и контролируемого вращательного движения поворотной втулки и переводных рельсов (SWR0/1/2/...) во время переходных фаз с точным направлением концов переводных рельсов (mSWR0/1/2/ и bSWR0/1/2/...) в точное и/или плавное сопряжение с соответствующими концами фиксированных рельсов (iMFR и iBFR0/1/2/...).
На фиг. 10А/Б-12А/Б и фиг. 15А/Б-17А/Б представлены различные виды и частичные комплекты элементов трехпутевого устройства перевода рельса (RSU) в предпочтительном варианте осуществления изобретения, в котором система направляющих сопряжения (EGS) содержит две неподвижные направляющие сопряжения (SEG1 и SEG2), комплект из нескольких подшипников направляющих сопряжения (EGB1/2/...) и один поворотный элемент сопряжения (REC), связывающий два конца ответвлений криволинейных переводных рельсов (bSWR1 и bSWR2) в единое целое и способный одновременно взаимодействовать с двумя неподвижными направляющими сопряжения (SEG1 и SEG2).
В этом предпочтительном варианте осуществления изобретения первая неподвижная направляющая сопряжения (SEG1) обеспечивает одну непрерывную вогнутую направляющую поверхность (CNC), расположенную в наружном ободе, а вторая неподвижная направляющая сопряжения (SEG2) обеспечивает одну непрерывную выпуклую направляющую поверхность (CNV), размещенную во внутреннем ободе, при этом обе поверхности (CNC и CNV) являются концентрическими, т.е. имеют общий центр на оси вращения (Ax) поворотной втулки (RH) и в целом имеют форму дуги, охватывающей приблизительно 180° или несколько меньше.
В этом варианте осуществления изобретения обе неподвижные направляющие сопряжения (SEG1 и SEG2) жестко прикреплены к внутренним концам неподвижных направляющих ответвления (iBFR1 и iBFR2), при этом выпуклая направляющая поверхность (CNV) объединяется с охватывающей сопрягаемой поверхностью (fBMS1), расположенной на внутреннем конце первого криволинейного фиксированного рельса ответвления (iBFR1), способствуя точному и управляемому перемещению первого криволинейного переводного рельса (SWR1) в активное положение сопряжения с соответствующим первым криволинейным фиксированным рельсом ответвления (BFR1), а вогнутая направляющая поверхность (CNC) объединяется с охватывающей сопрягаемой поверхностью (fBMS2), расположенной на внутреннем конце второй криволинейной неподвижной направляющей ответвления (iBFR2), способствуя точному и управляемому перемещению второго криволинейного переводного рельса (SWR2) в активное положение сопряжения с соответствующим вторым криволинейным фиксированным рельсом ответвления (BFR2).
Поворотный элемент сопряжения (REC) в этом варианте осуществления изобретения может жестко связывать два конца ответвлений криволинейных переводных рельсов (bSWR1 и bSWR2) и одновременно взаимодействовать с двумя неподвижными направляющими сопряжения (SEG1 и SEG2). Благодаря наличию выпуклых и вогнутых криволинейных поверхностей, обеспечивающих идеальное взаимодействие с наружной вогнутой направляющей поверхностью (CNC) и внутренней выпуклой направляющей поверхностью (CNV) с помощью подшипников направляющих сопряжения (EGB1/2/...), поворотный элемент сопряжения (REC) может плавно вращаться между направляющими поверхностями (CNC и CNV) и, в конечном счете, обеспечивать точное и управляемое сопряжение переводного рельса в активном положении.
Подшипники направляющих сопряжения (EGB1/2/...) по этому варианту осуществления изобретения позволяют снижать трение и ограничивать относительное движение (и управлять им) между поворотным элементом сопряжения (REC) и направляющими поверхностями (CNC и CNV). Они предпочтительно представляют собой цилиндрические роликовые подшипники или игольчатые роликовые подшипники и предпочтительно размещаются с креплением к концам ответвлений криволинейных переводных рельсов (bSWR1 и bSWR2).
Как показано на фиг. 14, представляющей расширенный предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, неподвижные направляющие сопряжения (SEG1 и SEG2) не содержат направляющих поверхностей с идеально круглой формой продольного сечения, а представляют собой модификации с целью дальнейшей минимизации люфтов, способствуя замедлению вращательного движения (Rot) поворотного узла вокруг оси (Ax) и, в конечном итоге, улучшению конечной скорости и точности соединений между фиксированными рельсами и переводными рельсами при достижении активных положений. Эти модификации, которые могут дополнительно повысить общую точность и эффективность системы направляющих сопряжения (EGS), заключаются в том, что по меньшей мере одна из вогнутых направляющих поверхностей (CNC) имеет профиль кривизны с немного и постепенно уменьшающимся радиусом кривизны на одном или на обоих концевых участках неподвижной направляющей сопряжения (bCNC и bCNC′) и/или на среднем участке неподвижной направляющей сопряжения (mCNC) и/или по меньшей мере одна из выпуклых направляющих поверхностей (CNV) имеет профиль кривизны с немного и постепенно увеличивающимся радиусом кривизны на одном или на обоих концевых участках неподвижной направляющей сопряжения (bCNV и bCNV′) и/или на среднем участке неподвижной направляющей сопряжения (mCNV).
Устройство перевода пути
Описанное в настоящем документе устройство, называемое «устройством перевода пути» (TSU), обеспечивает избирательный перевод сегмента путевой направляющей.
Устройство перевода пути (TSU) содержит одно или более устройств перевода рельса (RSU1/2/...), таких как как ранее описанное устройство перевода рельса (RSU), а также комплект элементов, связанных с электронной системой оперативного управления (OCS), и конструкцию (ST) для поддержки, объединения и защиты элементов устройства перевода пути.
Количество устройств перевода рельса (RSU1/2/...) в устройстве перевода пути (TSU) равно количеству рельсов, составляющих сегмент пути, на который воздействует это устройство перевода пути.
За счет гибкости своих устройств перевода рельса (RSU1/2/...) устройство перевода пути (TSU) не ограничивается вариантами перевода рельса «с горизонтальной компоновкой» (как на фиг. 5) и, в качестве альтернативы, оно может быть использовано во многих других случаях, например, для перевода пути с «вертикальной компоновкой» (как на фиг. 3 или 4).
Когда устройство перевода пути (TSU) содержит более одного устройства перевода рельса и работает в обычном режиме, его устройства перевода рельса (RSU1/2/...) должны работать одновременно, но не обязательно за счет механических связей между ними, и не обязательно в строго синхронном режиме.
В обычном режиме работы устройства перевода рельса (RSU1/2/...) одного и того же устройства перевода пути (TSU) предназначены для работы согласованно, то есть с созданием работоспособного непрерывного пути для движения транспортных средств по устройству перевода пути (TSU).
Согласованная работа устройств перевода рельса проиллюстрирована на фиг. 4 (и на фиг. 3), при этом в предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство перевода пути (TSU) используется в стрелке расхождения с вертикальной компоновкой двухрельсового пути. В данном примере два устройства перевода рельса (RSU1 и RSU2) устройства перевода пути (TSU) согласованно переведены в «верхнее» активное положение путем размещения их переводных рельсов (SWR1 и SWR1′) в активное положение сопряжения. В случае устройства перевода рельса на правой стороне пути (RSU1) первый криволинейный переводной рельс (SWR1) находится в активном положении сопряжения с главным фиксированным рельсом (MFR) и соответствующим первым криволинейным фиксированным рельсом ответвления (BFR1), при этом оба фиксированные рельса прикреплены к обычным рельсам (CR). В случае устройства перевода рельса на левой стороне пути (RSU1′) первый криволинейный переводной рельс (SWR1′) находится в активном положении сопряжения с главным фиксированным рельсом (MFR′, не показано) и соответствующим первым криволинейным фиксированным рельсом ответвления (BFR1′). Согласованный перевод обоих устройств перевода рельса (RSU1 и RS2) обеспечивает транспортным средствам на входе в устройство перевода пути (TSU) направление поступательного движения (TraM) транспортного средства с главного пути (MTP) на работоспособный непрерывный путь, в данном случае, на отходящее ответвление пути, изгибающееся вверх (BTP1), а не сохраняющее прямое направление (BTP0) или изгибающееся вниз (BTP2).
Согласованная работа устройств перевода рельса также проиллюстрирована на фиг. 5, на которой в возможном варианте осуществления изобретения представлено устройство перевода пути (TSU) для стрелки расхождения двухрельсового пути с горизонтальной компоновкой. В этом примере оба устройства перевода рельса (RSU1 и RSU2) в устройстве перевода пути (TSU) согласованно переведены в «левые» активное положение путем размещения их переводных рельсов (SWR1 и SWR1′) в активное положение сопряжения. Такой согласованный перевод обоих устройств перевода рельса (RSU1 и RS2) обеспечивает транспортным средствам на входе в устройство перевода пути (TSU) направление поступательного движения (TraM) транспортного средства с главного пути (MTP), в данном случае, на отходящее ответвление пути, изгибающееся влево (BTP1), а не сохраняющее прямое направление (BTP0) или изгибающееся вправо (BTP2).
Устройства перевода пути по настоящему изобретению (TSU, TSU1/2/3/...), обеспечивающие выбор более чем двух направлений, особенно полезны для упрощения, повышения производительности и снижения общих затрат на системы перевода пути (TSS) и, следовательно, на системы направления хода транспортного средства (VGS). Это проиллюстрировано на примере фиг. 1Б (по сравнению с фиг. 1А), а также в примере на фиг. 2Б (по сравнению с фиг. 2А).
На фиг. 1А представлена задача перевода пути, где один главный путь (MTP) расходится на три пути (BTP0, BTP1 и BTP2), которая решена неэффективно - с использованием двух обычных двухпутевых устройств перевода пути (TSD1 и TSD2), расположенных последовательно. На фиг. 1Б представлена та же задача, решенная с помощью одного устройства перевода пути (TSU) согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2А представлена задача перевода пути, где один главный путь (MTP) расходится на пять путей (BTP0, BTP1, BTP2, BTP3 и BTP4), которая решена неэффективно - с использованием четырех обычных двухпутевых устройств перевода пути (TSD1 и TSD2, TSD3 и TSD4), расположенных последовательно. На фиг. 2Б представлена та же задача, решенная с помощью двух устройств перевода пути (TSU1 и TSU2) согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Несущая конструкция (TSU-ST) жестко поддерживает, объединяет и защищает элементы, содержащиеся в устройстве перевода пути (TSU), а при необходимости также жестко крепит их к земле и/или к общим конструкциям путевых направляющих или объединяет их с несущими конструкциями (ST) устройств перевода рельса (RSU1/2/...).
Принципы конструирования
В случае применения вертикального перевода пути, когда транспортные средства движутся по двухрельсовым путям и имеют элементы, взаимодействующие с рельсами, такие как колесные узлы (WA) с колесными парами (tW, sW или bW), которые в большей или меньшей степени охватывают рельс (CR) (как показано на фиг. 6Б, в отличие от фиг. 6А), предпочтительны определенные принципы конфигурирования и конструирования, называемые «принципами конструирования» (DG1-5). Эти принципы конструирования относятся непосредственно к конструкции/конфигурации сегментов путевых направляющих, примыкающих к устройствам перевода пути (TSU1/2/3/...), и, следовательно, они также влияют на общую конструкцию всей путевой направляющей, а также на конструкцию корпуса транспортного средства (VB) и взаимодействующих с рельсами элементов транспортных средств, движущихся вдоль путевых направляющих.
Конечная цель применения этих принципов конструирования заключается в улучшении характеристик и снижении затрат (на изготовление, установку, эксплуатацию, техническое обслуживание и т.д.) устройств перевода пути (TSU1/2/3/...), системы перевода пути (TSS) и системы направления хода транспортного средства (VGS). Это обеспечивается за счет общего упрощения и уменьшения размеров устройств перевода рельса (RSU1/2/...), устройств перевода пути (TSU1/2/3/...) и их несущих конструкций (TSU-ST), а также соответствующих путевых направляющих и транспортных средств, но при условии обеспечения минимального просвета между путевыми направляющими для проезда транспортных средств через устройства перевода пути (TSU1/2/3/...), избегая при этом возможных помех транспортным средствам со стороны других элементов системы направления хода транспортного средства (VGS), таких как неиспользуемые фиксированные рельсы ответвления (BFR0/1/2/...) или соседние участки пути, отходящие от устройства перевода пути (TSU1/2/3/...) или сходящиеся к нему.
Первый принцип конструирования
Как показано на фиг. 7Б (в отличие от фиг. 7А), первый принцип конструирования (DG1) включает в себя поддержку рельсов путевой направляющей (CR) с наружной стороны пути и охватывание колесными парами (tW, sW и bW) колесных узлов (WA) рельсов (CR) с внутренней стороны пути. На фиг. 7А показано обратное: направляющие рельсы поддерживаются изнутри, а колесные узлы охватывают рельсы снаружи.
Первый принцип конструирования подразумевает значительное уменьшение и упрощение устройств перевода рельса (RSU1/2/...), устройств перевода пути (TSU1/2/3/...), систем перевода пути (TSS) и системы направления хода транспортного средства (VGS), особенно, если принцип конструирования применяется в сочетании со следующими принципами конструирования - вторым, третьим, четвертым и пятым (DG2-5).
Второй принцип конструирования
Как показано на фиг. 9 (в отличие от фиг. 8) второй принцип конструирования (DG2) включает в себя адаптацию ширины пути (HGAP) и/или адаптацию максимальной ширины корпуса транспортного средства (VB) без учета колесных узлов (WA) или ширины корпуса транспортного средства (wVB) - так что транспортное средство, направляемое через устройство перевода пути (TSU), без помех помещается в горизонтальном зазоре между парой рельсов одного пути (HGAP). Иными словами, горизонтальный зазор пути (HGAP) больше ширины корпуса транспортного средства (wVB).
Третий принцип конструирования
Как показано на фиг. 9 (в отличие от фиг. 8), третий принцип конструирования (DG3) включает в себя минимизацию вертикальных просветов над и под рельсами (tvGAP и bvGAP) и/или минимизацию высоты верхнего колесного узла (thWA) до высоты верхних колес (tW) и/или минимизацию высоты нижнего колесного узла (bhWA) до высоты нижних колес (bW) таким образом, что эти колесные узлы могут беспрепятственно проходить через минимальные вертикальные зазоры (tvGAP и bvGAP). Соблюдение этого принципа конструирования подразумевает, что верхний вертикальный зазор (tvGAP) больше высоты верхнего колесного узла (thWA) и/или что нижний вертикальный зазор (bvGAP) больше высоты нижнего колесного узла (bhWA). Фиг. 9 иллюстрирует промежутки фиксированного рельса ответвления центрального пути (BFR0) выше и ниже точки, которая должна сопрягаться с соответствующим центральным переводным рельсом (SWR0, не показан на фиг. 9), но эти промежутки должны быть обеспечены также для других рельсов (BFR1, BFR2) вдоль всего устройства перевода пути (TSU), независимо от его выбранного активного положения и с учетом того, что нижний вертикальный зазор (bvGAP) одного рельса также может быть верхним вертикальным зазором (tvGAP) другого рельса (или наоборот) и что внутренние концы фиксированных рельсов ответвления (iBFR0/1/2, не показаны на фиг. 9) необязательно должны совпадать или находиться в одной плоскости.
Четвертый принцип конструирования
Как показано на фиг. 3, четвертый принцип конструирования (DG4) включает в себя поступательное разнесение/сближение по вертикали путей на стрелках расхождения/схождения, избегая боковых поворотов путей на участке путевой направляющей, называемом «прямолинейным сегментом путевых направляющих» (SGS), который связан с фиксированными рельсами ответвления и, таким образом, примыкает к устройству перевода пути (TSU).
На фиг. 3 представлен конкретный случай стрелки расхождения с одним главным путем (MTP), расходящимся на три пути (BTP0, BTP1 и BTP2), в котором поступательное движение транспортного средства (TraM) выполняется по выбранному «восходящему» пути (BTP1). В этом случае цель четвертого принципа конструирования (DG4) состоит в том, чтобы направлять транспортные средства на выходе из устройства перевода пути (TSU) в прямом направлении по горизонтали (без поворотов влево или вправо) через прямолинейный сегмент путевых направляющих (SGS) до достижения вертикальных зазоров выше или ниже расходящихся путей (например, vGAP1 и vGAP2), достаточных для прохождения транспортных средств, следующих по путям ответвления, поворачивающим наружу (BTP1 и BTP2), без помех от других расходящихся путей того же устройства перевода пути (TSU).
В случае стрелок схождения цель четвертого принципа конструирования (DG4) состоит в том, чтобы направлять транспортные средства, приближающиеся к устройству перевода пути, в прямом направлении по горизонтали после достижения вертикальных зазоров выше или ниже сходящихся путей, которых недостаточно для прохождения транспортных средств, направляемых по поворотным путям, без помех от других сходящихся путей того же устройства перевода пути.
Пятый принцип конструирования
Как показано на фиг. 9 (в отличие от фиг. 8), а также на фиг. 4, пятый принцип конструирования (DG5) включает в себя уменьшение продольного размера прямолинейного сегмента путевых направляющих (lSGS), что следует из четвертого принципа конструирования (DG4), за счет уменьшения, насколько это возможно, высоты верхней части корпуса транспортного средства (thVB) и/или уменьшение, насколько это возможно, высоты нижней части корпуса транспортного средства (bhVB). Пятый принцип конструирования (DG5) сводит к минимуму конструктивные ограничения четвертого принципа конструирования (DG4), одновременно обеспечивая множество других потенциальных преимуществ для системы направления хода транспортного средства (VGS), например, получаемых за счет минимизации моментов инерции транспортного средства.
Система перевода пути
Раскрытая в настоящем документе система, называемая «системой перевода пути» (TSS), обеспечивает скоординированный и управляемый избирательный перевод множества сегментов путевой направляющей.
Система перевода пути (TSS) содержит одно или несколько устройств перевода пути (TSU1/2/3/...), таких как ранее описанное устройство перевода пути (TSU), электронную систему оперативного управления (OCS) и несущую конструкцию (TSS-ST).
Устройства перевода пути (TSU1/2/3/...) аналогичны ранее описанному устройству перевода пути (TSU).
Электронная система оперативного управления (OCS) управляет одним или более устройствами перевода пути (TSU1/2/3/...), включая активацию, соединение, проверку, поддержание и управление работой устройств перевода пути (TSU1/2/3/...) и их устройств перевода рельса (RSU1/2/...).
Несущая конструкция (TSS-ST) жестко поддерживает, объединяет и защищает элементы, содержащиеся в системе перевода пути (TSS), а при необходимости также жестко крепит их к земле и/или к общим конструкциям путевых направляющих или объединяет их с несущими конструкциями (ST) устройств перевода пути (TSU1/2/...).
Варианты реализации изобретения
Несмотря на то, что объяснение настоящего изобретения относится к его предпочтительному варианту (вариантам) осуществления, следует понимать, что возможны многие другие модификации и вариации и их сочетания без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Таким образом, предполагается, что приложенная формула изобретения охватывает такие модификации и вариации (а также их комбинации), подпадающие в объем изобретения. Некоторые из этих изменений и вариаций могут быть вызваны особыми требованиями, например, следующими:
- адаптация к применению для двухпутевого перевода (среди других возможных изменений, путем удаления одного или более переводных рельсов и/или одного или более фиксированных рельсов ответвления и связанных с ними элементов или путем упрощения, уменьшения, изменения или устранения элементов конструкции, а также механизмов блокировки, остановки или направления движения);
- адаптация к применению для более чем трехпутевого перевода (среди других возможных изменений, путем установки дополнительных переводных рельсов и фиксированных рельсов ответвления или установки последовательного комплекта систем трехпутевого перевода);
- адаптация к применению для стрелки схождения (среди других возможных изменений, путем изменения позиционирования и ориентации устройств перевода пути);
- адаптация к применению для перевода пути с горизонтальной компоновкой, например, обычного рельсового пути (среди других возможных изменений, путем размещения устройств перевода рельса под рельсами и ориентирования их вверх и/или путем изменения конструкционных и несущих элементов и/или путем усиления механизмов блокировки вращения);
- адаптация к вариантам применения, в которых плоскость пути наклонена (среди других возможных изменений, за счет соответствующего положения и ориентации устройств перевода рельса);
- адаптация к вариантам применения, в которых криволинейные переводные рельсы имеют одинаковый профиль кривизны или в которых все переводные рельсы имеют одинаковый продольный размер (среди других возможных изменений, за счет адаптации и упрощения поворотной втулки, поворотных направляющих и конструкций);
- адаптация к вариантам применения, в которых внутренние концы фиксированных рельсов ответвления не образуют плоскости (среди прочих возможных изменений, за счет изменения диапазона угловых перемещений поворотной втулки);
- адаптация к вариантам применения, в которых криволинейные переводные рельсы имеют разный продольный размер (среди других возможных изменений, за счет адаптации поворотной втулки, поворотных направляющих и конструкций);
- адаптация к вариантам применения, в которых прямолинейные переводные рельсы могут быть неидеально прямыми или криволинейные рельсы могут быть неравномерно изогнутыми (среди других возможных изменений, за счет соответствующей адаптации форм переводных рельсов и соответствующих фиксированных рельсов);
- адаптация к вариантам применения, в которых один привод используется в нескольких устройствах перевода рельса (среди других возможных изменений, за счет обеспечения прямой или косвенной механической связи между устройствами перевода рельса, при которой один механизм привода прямо или опосредованно передает вращательное усилие);
- адаптация к применению для перевода пути с вертикальной компоновкой, при котором рельсы поддерживаются не с наружных боковых сторон пути, а с внутренних боковых сторон рельсов (среди других возможных изменений, путем размещения устройств перевода рельса внутри пути и ориентирования их наружу);
- адаптация к вариантам применения, в которых рельсы пути поддерживаются сверху (среди других возможных изменений, за счет изменения расположения устройств перевода рельса над рельсами и ориентирования их вниз);
- адаптация к вариантам применения с более строгими требованиями к безопасности, надежности и/или производительности (среди других возможных изменений, путем реализации дополнительных механизмов блокировки, остановки или направления движения либо усиления описанных механизмов и/или за счет использования дополнительных механических или магнитных способов для улучшения сопряжения переводных рельсов с фиксированными рельсами в активных положениях и/или за счет адаптации несущих и ограждающих конструкций таким образом, чтобы максимизировать жесткость и точность системы и минимизировать вероятность помех от механизмов);
- адаптация к вариантам применения с более слабыми требованиями к безопасности и/или производительности (среди других возможных изменений, путем адаптации, упрощения или отказа от описанных механизмов блокировки, остановки и перемещения/сопряжения);
- адаптация к вариантам применения, требующим колесного узла, расположенного только с двух сторон или только с одной стороны рельса (среди других возможных изменений, за счет изменения и упрощения профилей переводных рельсов и фиксированных рельсов);
- адаптация к вариантам применения, требующим различных форм, профилей и контактов между колесами и поверхностями рельсов (среди прочих возможных изменений, за счет изменения профилей переводных рельсов и фиксированных рельсов);
- адаптация к однорельсовым вариантам применения (среди прочих возможных изменений, путем уменьшения до одного количества устройств перевода рельса в устройстве перевода пути или за счет упрощения системы управления);
- адаптация к вариантам применения, в которых транспортное средство движется по более чем двум рельсам (среди других возможных изменений, за счет увеличения до более чем двух устройств перевода рельса в устройстве перевода пути);
- адаптация к вариантам применения, в которых транспортные средства подвешены к рельсам и находятся под ними (среди прочих возможных изменений, за счет изменения положения и ориентации устройств перевода рельса);
- адаптация к вариантам применения с ограниченными динамическими нагрузками (среди прочих возможных изменений, за счет изменения продольного размера и формы переводных рельсов и/или за счет адаптации поворотных направляющих и конструкций);
- адаптация к вариантам применения, в которых движение транспортных средств вдоль путевых направляющих обеспечивается не с помощью катящихся колес, а с помощью альтернативных способов (или их комбинации), таких как, например, электромагнитная подвеска, прямое контактное скольжение, пневматическая амортизация или непрерывные роликовые пути (среди других возможных изменений, за счет адаптации профилей формы переводных рельсов и неподвижных направляющих и/или за счет изменения расположения и ориентации устройств перевода рельса);
- адаптация к применению для стрелок пересечения или к вариантам применения, в которых требуется перевод для установления правильных соединений между несколькими входящими и отходящими рельсами (среди других возможных изменений, путем объединения устройств перевода рельса для стрелок расхождения и стрелок схождения, за счет адаптации профилей формы переводного рельса и фиксированных рельсов с обеспечением минимальных физических разрывов на рельсовых пересечениях, за счет изменения в целом формы, расположения и ориентации устройств перевода рельса или за счет изменения компоновки путей для минимизации возможных помех при их пересечении);
- адаптация к применению для перевода путевой направляющей, где транспортные средства могут двигаться внутри путевых направляющих трубчатой формы (среди других возможных изменений, за счет изменения сопрягаемых профилей);
- адаптация к применению для перевода путевой направляющей, где транспортные средства движутся вдоль путевых направляющих не с главной целью перевозки товаров или пассажиров, а с второстепенными целями, такими как техническое обслуживание путевых направляющих или надзор за ними.