СПОСОБ ТОРМОЖЕНИЯ ВАГОНОВ НА РУЧНЫХ ТОРМОЗНЫХ ПОЗИЦИЯХ СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРОК
METHOD TO BRAKE CARS ON DOUBLE INCLINE MANUAL BRAKING POSITIONS

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и касается торможения вагонов на ручных тормозных позициях сортировочных горок, преимущественно горок малой мощности.
Известен способ торможения вагонов на ручных тормозных позициях, состоящих из отрезка одной нити рельсовой колеи с тормозным башмаком и башмакосбрасывателя в конце и примыкающей к ней площадки, по которой перемещается регулировщик скорости движения вагонов, отличающийся тем, что все вагоны регулировщик тормозит с помощью ручных тормозных башмаков, которые вилкой накладывает на ближайшую к себе нить рельсовой колеи, одно колесо колесной пары накатывается на тормозной башмак, колесная пара заклинивается, перестает вращаться, а второе колесо идет юзом, на башмакосбрасывателе тормозной башмак выталкивается из-под колеса и сбрасывается с рельсовой нити, причем длину тормозного юза регулировщик выбирает для каждой весовой категории вагонов из расчета погашения их кинетической энергии до расчетной.
Приведенный способ торможения вагонов на ручных тормозных позициях изложен в книгах: [1] Савченко И.Е., Земблинов С.В., Страковский Н.Н. Железнодорожные станции и узлы. М.: Трансжелдориздат, 1980. - 479 с., стр.224, 226, 227, 229. [2] Зембликов С.В. и Страковский Н.Н. Станции и узлы. М.: Трансжелдориздат, 1963. - 348 с., стр.201, 204, 210, 212. [3] Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1520 мм. МПС, 2003 г. - 169 с., стр.10, 14, 25, 52, 61, 62.
Известен также способ торможения вагонов на ручных тормозных позициях и устройство для его осуществления (RU 2202489 С2, 20.04.2003). Изобретение включает ручную тормозную позицию с тормозными башмаками, расположенную на одной нити рельсовой колеи, и однобалочное тормозное устройство - на второй нити рельсовой колеи, расположенное с внутренней стороны второй нити рельсовой колеи и прикрепленное к ней болтами с оставлением зазора между тормозной балкой и головкой рельса менее толщины гребня колеса, отличающийся тем, что все вагоны одновременно тормозятся с помощью тормозных башмаков на ручной тормозной позиции и на тормозном устройстве с помощью тормозной балки, причем указывается, что колесные пары, заторможенные тормозным башмаком, проворачиваются под действием тормозной силы однобалочного тормозного устройства.
Недостатком этого способа и устройства является то, что однобалочное тормозное устройство не отвечает современному уровню техники - обеспечение безопасности, и не удовлетворяет требованиям проектирования балочных тормозных устройств (вагонных замедлителей, которые по ГОСТу проектируются двухбалочными ([1], стр.224-226), охватывающими при торможении колеса с двух сторон и удерживающими их на ходовом рельсе. Примененное в изобретении однобалочное тормозное устройство создает условия выжимания колес вагонов выше головки рельса, в результате чего неизбежен сход колес с рельсов. Этому также способствует наличие остроконечных накатов на гребнях колес (см. «Правила технической эксплуатации железных дорог РФ» МПС, 2003 г., стр.89). Кроме того, поскольку предложенное балочное тормозное устройство является не управляемым и поэтому оно постоянно находится в тормозном положении, то на нем будут останавливаться вагоны легкой весовой категории, которые по условиям технологии должны проходить до расчетной точки без торможения (см. [3], стр.44), что связано с остановкой роспуска состава, заездом локомотива на ручную тормозную позицию и осаживанием таких вагонов, такая технология работы сортировочной горки недопустима [3].
Если тормозной момент замедлителя будет рассчитан на прокручивание заторможенной башмаком колесной пары легкого вагона, тогда вагоны всех остальных весовых категорий будут тормозиться с юзом без проворачивания колеса, заторможенного тормозным башмаком. С этих позиций, указанное изобретение полностью не решает проблему безъюзового торможения вагонов на ручных тормозных позициях сортировочных горок.
Таким образом, в известном изобретении создается существенный отрицательный результат, который не отвечает изобретательскому уровню техники и Федеральному закону «О Федеральном железнодорожном транспорте» от 30.08.1995 г. в части обеспечения безопасности движения поездов. В связи с этим, это изобретение не принято за прототип.
Известны также изобретения (SU 998196 А1 от 28.02.1983 г., RU 2270773 от 27.02.2006 г. и SU 1498662 А1 от 07.08.1989 г.). Приведены устройства вагонных замедлителей, цель которых состоит в совершенствовании конструкций вагонных замедлителей, а не способов торможения вагонов на ручных тормозных позициях. Применение их полностью исключает башмачное торможение и превращает их в механизированные тормозные позиции. В этом случае ручная тормозная позиция с башмачным торможением полностью исчезает. Поэтому приведенные известные изобретения, несмотря на их ручное управление, также не приняты за прототип.
Известные устройства вагонных замедлителей (SU 998196 А1 от 28.02.1983 г. и SU 1498662 А1 от 07.08.1989 г.) обеспечивают торможение всех вагонов, в связи с чем они не нуждаются в помощи башмачной тормозной позиции и их применение полностью заменяет ручную тормозную позицию, превращая ее в механизированную, независимую от систем управления им (см. [3], стр.10).
В связи с изложенным за прототип предлагаемого изобретения принят способ башмачного торможения вагонов на ручных тормозных позициях сортировочных горок.
Недостатком способа является то, что практически все вагоны на ручных тормозных позициях проходят юзом (фиг.1а) и в результате получают повреждения в виде ползунов (фиг.1б) на колесах вагонов, которые в процессе движения в поездах увеличиваются (углубляются), на колесах вагонов образуются выбоины, передние грани которых наносят удары (фиг.1в) по рельсам и выводят их из строя, превращая в остродефектные. Образовавшиеся ползуны на сортировочных горках также являются одной из причин заклинивания колесных пар при торможении поездов. Кроме того, при башмачном торможении вагонов сохраняется высокая трудоемкость и опасность труда регулировщиков скорости движения отцепов, которые постоянно находятся в опасной зоне движения вагонов при накладке тормозных башмаков и переходов путей, а также низкая безопасность маневровой работы на ручных тормозных позициях из-за нестабильности торможения вагонов (заклинивания и приваривания к рельсу тормозных башмаков и сходов вагонов).
В предлагаемом изобретении эти недостатки полностью устранены.
Технический результат предложенного изобретения состоит в том, что при башмачном торможении вагонов на ручных тормозных позициях сортировочных горок полностью устраняется юз колес вагонов и дальнейшее образование ползунов и выбоин и повреждения рельсов в процессе движения поездов, полностью устраняются сходы вагонов, существенно снижается тормозная мощность вагонного замедлителя - зажима, и нажатие тормозных шин на колеса вагонов и их износ в процессе эксплуатации, а также снижаются опасность и трудоемкость труда регулировщиков скорости движения вагонов при безусловном выполнении безопасности маневровой работы.
Технический результат достигается тем, что на ручной тормозной позиции применяют раздельный и совместный режимы торможения вагонов, отличающийся тем, что вагоны весом, например, до 70 тc тормозят только на вагонном замедлителе, а вагоны весом более 70 тc тормозят совместно на ручной тормозной позиции с вагонным замедлителем с полным использованием его мощности, причем тормозную мощность вагонного замедлителя рассчитывают, исходя из торможения вагона весом 70 тc и проверяют ее на возможность проворачивания колесной пары, заторможенной тормозным башмаком, а тормозную мощность ручной тормозной позиции с тормозными башмаками проверяют на возможность дотормаживания вагона весом 90 тc на длине юза тормозного башмака, равной длине вагонного замедлителя.
Применение предложенного способа для торможения вагонов на ручных тормозных позициях сортировочных горок преимущественно малой мощности объясняется тем, что интенсивность работы этих тормозных позиций является низкой и замена их на механизированные тормозные позиции с использованием тормозных средств, применяемых на горках средней, большой и повышенной мощности, нецелесообразно из-за высокой их стоимости и длительных сроков внедрения.
На фиг.1 представлено движение колеса юзом (а), процесс образования ползуна (выбоины) на колесе (б), схема нанесения ударов передней кромкой выбоины на колесе по рельсам в процессе движения поезда на перегоне.
На фиг.2 представлена схема ручной тормозной позиции с размещением на первой нити рельсовой колеи ручной тормозной позиции с тормозными башмаками, а на второй нити рельсовой колеи - тормозной позиции с управляемым вагонным замедлителем (вид сверху).
На фиг.3 показан управляемый вагонный замедлитель-зажим (сечение по А - А).
На фиг.4 - схема воздействия на колесную пару тормозных сил при торможении ее на вагонном замедлителе-зажиме и с помощью тормозных башмаков.
На второй нити рельсовой колеи (фиг.2, 3) (от нахождения регулировщика 2 скорости движения вагонов) ручной тормозной позиции размещают управляемый, например, вагонный замедлитель-зажим 3 (патент №2270773 БЧ №б 2006 г.) со стороны сортировочной горки от башмакосбрасывателя 4 тормозных башмаков, расположенного на первом ходовом рельсе 5 в конце тормозной позиции. Ручной привод 6 управления вагонным замедлителем-зажимом выводят в каждое междопутие, где находится регулировщик 2, и размещают его в начале тормозной позиции. При наличии механического привода 7, например стрелочного привода, пульт 8 управления им также размещают в каждом междопутии путей, обслуживаемых одним регулировщиком, или снабжают его переносным радиопультом с возможностью управления всеми вагонными замедлителями-зажимами с каждого междопутия.
Применение предложенного способа для торможения вагонов на ручных тормозных позициях сортировочных горок преимущественно малой мощности объясняется тем, что интенсивность работы этих тормозных позиций является низкой и применение на них механизированных современных средств, используемых на горках средней, большой и повышенной мощности, нецелесообразно из-за высокой их стоимости и длительных сроков внедрения.
Применение предложенного способа торможения связано с необходимостью существенного снижения (почти в два раза) тормозной мощности вагонного замедлителя-зажима, а применение самого вагонного замедлителя-зажима связано с упрощением ручной тормозной позиции, а также и с необходимостью создания дополнительного тормозного момента для многократного проворачивания колесной пары, заторможенной тормозным башмаком.
в
н
к
Тормозную мощность вагонного замедлителя-зажима рассчитывают исходя из возможности погашения скорости, например, хорошего бегуна (ХБ) весом q=70 тc с начальной скоростью V=3,5 м/с входа на замедлитель-зажим и конечной V=1,4 м/с при выходе из замедлителя-зажима. Тогда работа тормозных сил (тормозная мощность) замедлителя-зажима составит:
н
к,
где  изменение кинетической энергии вагона массой m при изменении его скорости от V до Vтс·м,
2
g' - ускорение силы тяжести вагона, м/с.
Отсюда тормозная сила, действующая на тележку вагона, составит:
,
рз
где l - рабочая длина тормозных балок 11 замедлителя-зажима 3 (фиг.3), м;
2 - количество тележек, проходящих замедлитель-зажим.
c
Суммарную тормозную мощность ручной тормозной позиции с башмачным торможением и вагонным замедлителем рассчитывают, исходя из совместного торможения вагона весом, например, q=90 тc с возможностью снижения его скорости с V=4,5 м/с до V=1,4 м/с, тогда суммарная тормозная мощность ручной тормозной позиции составит:
1
В предлагаемом изобретении используется совместное торможение вагонов весом более 70 тc на тормозной позиции с вагонным замедлителем с использованием его полной мощности, равной A=36,75 тс, и на ручной тормозной позиции с башмачным торможением мощностью, равной 74,5-36,75=37,75 тс·м. В результате основную часть вагонов, поступающих на ручную тормозную позицию, тормозят на вагонном замедлителе, и существенно меньшую часть вагонов весом более 70 тс тормозят на ручной тормозной позиции с башмачным торможением, что значительно снижает трудозатраты регулировщиков скорости движения вагонов.
Для осуществления возможности проворачивания колеса 12 на тормозном башмаке 13 (фиг.4) необходимо выполнение условия:
тн
тбк
F(R-h)>F·R,
где h - высота тормозной балки 11 вагонного замедлителя-зажима над уровнем головки рельса 1, см;
R - радиус колеса, см;
тбк
к
н
F - тормозная сила, действующая на колесо от колодки тормозного башмака, тc  где q - нагрузка на тормозной башмак одного колеса вагона, тc; µ- коэффициент трения между тормозным башмаком и рельсом, колесом и колодкой тормозного башмака);
тс
F - тормозная сила, действующая на второе колесо колесной пары от вагонного замедлителя-зажима, тс.
тc
к
тбк
Принимая F=1,8 тc, R=48 см, h=10 см, q=11,25 тc, F=0,26 тc, ползучим: 1,8(48-10)>0,26·48 или 68,4>12,48, что подтверждает возможность проворачивания колеса 12 на тормозном башмаке 13.
Необходимую мощность ручной тормозной позиции с башмачным торможением проверяют по условию:
,
3
где l - рабочая длина замедлителя, м;
в
q- вес вагона, тс;
4 - количество осей вагона;
2 - кол-во тормозных башмаков, подкладываемых под колеса одного вагона;
µ - тормозной коэффициент.
2
1
в
3
Принимая А=74,5 тс·м, A=36,75 тс·м, q=90 тс, l=10 м, µ=0,15, получим:
Или 37,75<67,5, что подтверждает выполнение условия - мощность ручной тормозной позиции с башмачным торможением является достаточной для дотормаживания вагона весом 90 тс после торможения его на вагонном замедлителе.
Перед началом роспуска состава регулировщик скорости движения вагонов заранее размещает тормозные башмаки вдоль полки 15.
Способ работает следующим образом.
Перед роспуском состава регулировщик 2 скорости движения вагонов по натурному листу знакомится со структурой вагонов в составе и с учетом их веса разделяет их на две группы: в первую включает вагоны весом, например, до 70 тс, которые нужно тормозить только с помощью вагонного замедлителя-зажима, во вторую - вагоны весом более 70 тс, которые необходимо тормозить совместно с помощью вагонного замедлителя-зажима и тормозных башмаков.
В первом случае регулировщик 2 скорости движения вагонов тормозит только с помощью вагонного замедлителя-зажима 3 (фиг.2.3). Для этого регулировщик со своего рабочего места, находящегося в безопасной зоне, заблаговременно перед каждым вагоном весом до 70 тс ручным приводом 6 или с пульта 8 переводит вагонный замедлитель-зажим в тормозное положение, в результате - его тормозные балки 11 сближаются. При входе вагона на замедлитель-зажим колеса разжимают тормозные балки, воздействуя через рычаги 10 на пружины 9. В результате создается тормозная сила. При снижении скорости вагона до заданной величины регулировщик ручным приводом 6 или с пульта 8 переводит вагонный замедлитель-зажим в нетормозное положение.
Во втором случае при поступлении вагонов весом более 70 тс регулировщик скорости движения вагонов тормозит с помощью вагонного замедлителя-зажима, используя его полную тормозную мощность, и тормозных башмаков 13. В этом случае регулировщик, как и в первом случае, заблаговременно ставит вагонный замедлитель-зажим в тормозное положение, затем берет вилкой с полки 15 заранее подготовленные тормозные башмаки и накладывает их на первый рельс 5 ручной тормозной позиции в створе вагонного замедлителя-зажима во избежание юза и с учетом снижения скорости отцепа до заданной величины на отрезке пути до башмакосбрасывателя 4, при этом колеса 12, находящиеся на тормозных башмаках 13, проворачиваются под действием тормозной силы вагонного замедлителя-зажима на второе колесо 14 заторможенной колесной пары (фиг 4.). Кроме того, при раздельном торможении регулировщик имеет возможность управлять с пульта 8 всеми вагонными замедлителями-зажимами, снабженными механическим приводом 7 без перехода путей, находящихся в обслуживании регулировщика.
Экономическая эффективность предложенного способа складывается за счет снижения затрат, связанных с ремонтом вагонов, пути, и повышения перевозочной работы железных дорог. Кроме того, предлагаемое изобретение повышает безопасность движения поездов и существенно снижает трудозатраты, повышает безопасность труда регулировщиков скорости движения вагонов.