аварийное тормозное устройство для железнодорожного транспорта

Формула изобретения

1. АВАРИЙНОЕ ТОРМОЗНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА, включающее соединенную с составом платформу с пневматическим тормозом ходовой части, отличающееся тем, что платформа дополнительно снабжена барабаном с тормозным пневмоцилиндром, горизонтальным пневмоцилиндром со штоком, который направлен в сторону последнего вагона состава, по крайней мере одним вертикальным пневмоцилиндром с заостренным концом штока, направленным в сторону грунта, поворотным изогнутым рычагом с приводом, способным в опущенном положении упираться в боковую поверхность шпалы, и источником сжатого воздуха с распределительным устройством его подачи в заданной последовательности и по расчетному закону во все пневматические цилиндры, при этом на барабане расположен трос, один конец которого закреплен на барабане, а другой - на раме последнего вагона, причем соединение платформы с составом осуществлено стяжкой, способной разрушаться при включении аварийного торможения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что распределительное устройство содержит управляемый клапан источника сжатого воздуха, а на боковой поверхности горизонтального цилиндра выполнены фигурные окна, которые соединены магистралями со всеми пневмоцилиндрами приводов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тормозным устройствам для любого транспортного средства, однако преимущественное использование имеет для железнодорожного транспорта, когда необходимо произвести экстренную остановку состава, чтобы избежать аварийного столкновения.

Известно тормозное устройство транспортного средства, которое содержит тормозной элемент и его привод.

Недостатками известного транспортного средства и его тормозной системы являются:

неустойчивость транспортного средства при приложении тормозного усилия, так как оно будет зависеть от состояния поверхности движения;

зависимость усилия торможения от массы транспортного средства;

невозможность заранее даже в первом приближении предусмотрения длины тормозного пути при одинаковой начальной скорости и массе.

На железнодорожном транспорте используется повсеместно тормоз, который содержит привод пневматический и тормозную колодку, взаимодействующую под действием усилия привода с вращающейся поверхностью ходовой части.

Недостатками описанного устройства являются:

зависимость тормозного пути как от состояния поверхности движения, так и от состояния поверхности колодки тормозной и вращающейся поверхности, а они подвержены воздействию осадков и других факторов, которые влияют на коэффициент трения;

отсутствие полной гарантии избежания столкновения, что приводит к человеческим жертвам и материальным потерям, если же груз токсичен или опасен по своей природе, то последствия могут иметь глобальные нарушения, даже при идеальном состоянии всех поверхностей. Это объясняется тем, что при приложении тормозного усилия к рельсовому пути прикладывается сила, которая стремиться "сдвинуть" весь путь по направлению движения и эта сила не беспредельна. Кроме этого фактора вероятен и сход состава с пути.

Целью изобретения является устранение влияния внешних условий (влажность, состояние поверхностей торможения и т.д.), устранение опасного воздействия на сам путь при экстренном торможении, а также резкое сокращение тормозного пути вне зависимости от начальной скорости и массы состава.

Поставленная цель достигается тем, что состав дополнительно оснащен в своем конце платформой с пневматическим тормозным устройством, а на платформе дополнительно размещены барабан с тормозом, горизонтальный пневмоцилиндр со штоком, который обращен в сторону состава, вертикальный пневмоцилиндр с заостренным концом штока, обращенным к грунту, поворотный изогнутый рычаг с приводом, который способен при опущенном положении упираться в боковую поверхность шпалы, и источник сжатого воздуха с распределительным устройством, содержащим управляемый клапан у источника сжатого воздуха и фигурные окна на цилиндре горизонтальном, соединенные магистралями с пневмоцилиндрами приводов, причем на барабане размещен трос, другой конец которого соединен с составом, а соединение платформы с составом осуществлено стяжкой, которая способна разрушаться при включении аварийного торможения.

На фиг. 1 представлено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - место I на фиг. 1; на фиг. 4 - качественные графики работы устройства.

Аварийное тормозное устройство содержит платформу 1 с ходовой частью 2 и его стандартным пневматическим тормозом (условно не показан). На платформе 1 размещены горизонтальный пневмоцилиндр 3, шток 4 которого обращен к составу (к раме последнего вагона 5). На цилиндре 3 в конце его по ходу движения штока с поршнем 6 размещены окна 7, 8, соединенные соответственно с пневмоцилиндрами 9 тормоза 10 барабана 11, на котором расположен трон 12, концы которого закреплены на барабане 11 и раме последнего вагона 5. Платформа 1 соединена с последним вагоном 5 стяжкой 13 в виде тонкого троса, который обеспечивает передачу тянущего усилия на платформу 1 и разрушается при использовании аварийного тормозного устройства. В конце платформы расположен поворотный рычаг 14 со своим приводом в виде качающегося пневмоцилиндра 15.

Рычаг 14 выполнен изогнутым, он способен при опущенном положении (показано на фиг. 1) упираться в боковую поверхность шпалы с любой из сторон в зависимости от направления движения платформы 1. На платформе расположены источник сжатого воздуха 16 с управляемым клапаном 17. Управление клапаном 17 осуществляется из кабины локомотива машинистом путем подачи на него напряжения (электрическая цепь условно не показана), это единственный управляющий сигнал на приведение в действие аварийного тормозного устройства. Электрическая цепи имеет разъем, который при приложении усилия разъединяется без разрушения.

На платформе расположен вертикальный пневмоцилиндр 18, шток 19 выполнен заостренным и обращен к грунту (насыпи) 20. Расстояние между осью штока 19 и упором изогнутого поворотного рычага 14 выполнено таким, чтобы при взаимодействии его со шпалой 21 с любой стороны шток при своем взаимодействии с грунтом 20 не попадал на шпалу 21. Устройство может быть выполнено с двумя вертикальными пневмоцилиндрами 18. Это обеспечит более надежное взаимодействие с грунтом 20, а при сдвиге ох осей гарантию, что не будет взаимодействия со шпалой 21. Все пневмоцилиндры соединены магистралью 22 с окнами 8 и 9, магистрали могут иметь редукторы давления для обеспечения согласования по давлению.

Действует аварийное тормозное устройство следующим образом. При подаче аварийного сигнала на экстренное торможение срабатывает клапан 1 и воздух под давлением подается в горизонтальный пневмоцилиндр 3, шток 13 упирается в последний вагон 5 состава, сообщает ему дополнительно ускорение и одновременно останавливает платформу 1. При этом будут наблюдаться следующие варианты процесса, которые зависят от начальной скорости, массы состава: платформа остановится (случай маловероятен), платформа поедет назад или будет продолжать двигаться вперед, но в обеих случаях скорость будет близкой к нулю.

В любом случае стяжка 13 разрушится и трос 12 будет свободно вытягиваться за счет разности скоростей и отсутствия тормозного усилия на барабане 11. Когда поршень 6 откроет отверстие в виде окна 8 сначала включится привод поворотного рычага 14 путем подачи давления в качающийся пневмоцилиндр 15. Рычаг опускается и упирается в шпалу 21 с какой-либо из ее сторон в зависимости от направления движения платформы 1. Платформа останавливается и в этот момент включается тормоз ходовой части платформы 1 другим аналогичным по форме окном 8. Одновременно включается тормозная система состава и начинает открываться окно 7. До этого совместно с поступлением сжатого воздуха на тормоз платформы 7 (она уже остановилась за счет поворотного рычага) воздух под давлением поступает в вертикальный пневмоцилиндр 18 и его шток 19 под действием усилия воздуха под давлением разгоняется до скоростей, соизмеримых со скоростью снаряда, и врезается в грунт 20. По заданному закону, который определяется формой окна 7, происходит поступление сжатого воздуха в цилиндры 9 и барабан 11 тормозится тормозом 10. При этом трос 12 начинает удерживать состав, а усилие воспринимается штоком 19. Понятно, что можно создать любое усилие на всех приводах. Усилия будут определяться только начальным давлением в источнике сжатого воздуха 16, которое может достигать 500 ати, и диаметром пневмоцилиндров приводов. Как говорилось выше, скорость штока должна быть соизмерима со скоростью снаряда, а тормозное усилие на барабане 11, которое создается пневмоцилиндрами 9, должно создавать усилие, которое обеспечивает почти мгновенную остановку состава. Это обеспечивается как подаваемым давлением, так и диаметром поршня 6. Ускорение состава за счет воздействия штока 4 незначительно, так как масса его по крайней мере в 20-50 раз больше массы платформы 1. Переменное сечение окна 7 обеспечивает сравнительно плавную остановку. Состав при торможении будет испытывать растяжение, а на путь будет воздействовать усилие только от собственных тормозов, причем усилие будет передаваться на грунт через шток 19, диаметр которого должен быть достаточным с учетом глубины проникновения (произведение длины на диаметр определяет площадь, которая удерживает состав) для удержания самого тяжелого состава. Конечно, будет большая нагрузка на пассажиров, но она не приведет к гибели людей и разрушению состава. Для предложенного аварийного тормоза желательно дополнительно соединить вагоны состава, например тросом, так как сцепка может не выдержать нагрузки.

Таким образом, предлагаемый аварийный тормоз позволяет достигнуть все поставленные цели:

тормозное усилие прилагается непосредственно к грунту через шток;

исключается влияние условий и состояния поверхностей, которые взаимодействуют при торможении;

исключается столкновение за счет сокращения тормозного пути, а также последствия его.

Все это позволяет получить значительный экономический эффект.