рельсовое транспортное средство (варианты) и устройство для защиты при аварийном столкновении

Формула изобретения

1. Рельсовое транспортное средство, содержащее головные вагоны, соединенные междувагонным сцепным устройством, автосцепку, установленную на раме каждого головного вагона, и устройство для защиты при аварийном столкновении, отличающееся тем, что передняя консольная часть рамы каждого головного вагона выполнена из двух боковых частей, между которыми расположена автосцепка с возможностью перемещения вовнутрь вагона, при этом каждая боковая часть рамы снабжена дополнительными продольными балками, установленными на поперечной и лобовой балках рамы, а хребтовая балка рамы выполнена укороченной.

2. Рельсовое транспортное средство, содержащее головные вагоны и, по меньшей мере, один прицепной вагон, соединенные междувагонными сцепными устройствами, автосцепку, установленную на раме каждого головного вагона, и устройство для защиты при аварийном столкновении, отличающееся тем, что передняя консольная часть рамы каждого головного вагона выполнена из двух боковых частей, между которыми расположена автосцепка с возможностью перемещения вовнутрь вагона, при этом каждая боковая часть рамы снабжена дополнительными продольными балками, установленными на поперечной и лобовой балках рамы, а хребтовая балка выполнена укороченной.

3. Устройство для защиты рельсового транспортного средства при аварийном столкновении, содержащее на каждом головном вагоне центральный крэш-элемент и поглощающий аппарат автосцепки, боковые крэш-аппараты с крэш-элементом и, по меньшей мере, один поглощающий элемент междувагонного сцепного устройства, отличающееся тем, что боковые крэш-элементы установлены внутри боковых частей рамы между дополнительными продольными балками, а междувагонное сцепное устройство снабжено крэш-элементом, установленным на концевой части хребтовой балки рамы и соединенным с поглощающим элементом, при этом центральный крэш-элемент расположен внутри хребтовой балки рамы и жестко соединен с центральным поглощающим аппаратом, причем боковые крэш-элементы и крэш-элемент междувагонного сцепного устройства установлены с возможностью совместной работы при аварийном столкновении.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что боковые крэш-аппараты установлены на одинаковом расстоянии от продольной оси рамы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к рельсовым транспортным средствам для железных дорог с устройствами для поглощения удара при аварийном столкновении.

Известна электромотриса, содержащая головной и моторный вагоны, соединенные между собой торцевыми частями посредством сцепного устройства, автосцепку, установленную в лобовых частях головных вагонов (см. патент RU № 86919 на полезную модель, МПК В61С 3/00, 20.09.2009 г.).

Данная электромотриса не обеспечивает необходимую безопасность пассажиров-рабочих при аварийном столкновении.

Наиболее близким к предлагаемому рельсовому транспортному средству по совокупности существенных признаков является рельсовый автобус, содержащий головные вагоны, соединенные междувагонным сцепным устройством, автосцепку, установленную на раме каждого головного вагона, и устройство для защиты при аварийном столкновении (см. К.П. Агеев. Рельсовые автобусы РА-1, РА-2. Устройство основных узлов, устройство аппаратов, электрические и пневматические схемы. - М.: Центр коммерческих разработок, 2007, с.3, 10, 57, 60, 61, рис. 1.1; 6.1; 6.4).

Известный рельсовый автобус не обеспечивает необходимую безопасность пассажиров при аварийном столкновении.

Известен высокоскоростной железнодорожный пассажирский состав, содержащее головные вагоны и прицепные вагоны, соединенные между собой сцепными устройствами, крэш-систему, содержащую энергопоглащающие элементы, боковые крэш-элементы и автосцепку (см. патент RU № 2454340 на изобретение, МПК В61C 3/00, 20.04.2011).

Данный высокоскоростной железнодорожный пассажирский состав не обеспечивает необходимую безопасность пассажиров, т.к. при аварийном столкновении не сохраняет геометрию экипажной части.

Наиболее близким к предлагаемому рельсовому транспортному средству по совокупности существенных признаков является рельсовый автобус, содержащий головные вагоны и, по меньшей мере, один прицепной вагон, соединенные междувагонными сцепными устройствами, автосцепку, установленную на раме каждого головного вагона, и устройство для защиты при аварийном столкновении (см. К.П. Агеев. Рельсовые автобусы PA-1,PA-2. Устройство основных узлов, устройство аппаратов, электрические и пневматические схемы. - М.: Центр коммерческих разработок, 2007, с.3,10,57, 60, 61, рис.1.1; 6.1; 6.4).

Известное рельсовое транспортное средство не обеспечивает необходимую безопасность пассажиров при аварийном столкновении.

Известно аварийное энергопоглощающее устройство для вагонов железнодорожного транспорта, состоящее из трех плит и содержащее энергопоглощающие элементы и энергопоглощающие ребра (см. патент RU № 2181677 на изобретение, МПК 7 B61G 11/16, 27.04.1999).

Данное устройство не обеспечивает необходимую безопасность пассажиров при аварийном столкновении.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для защиты рельсового транспортного средства при аварийном столкновении, содержащее на каждом головном вагоне центральный крэш-элемент и поглощающий аппарат автосцепки, боковые крэш-аппараты с крэш-элементом и, по меньшей мере, один поглощающий элемент междувагонного сцепного устройства (см. патент ЕР 0802100 А1 на изобретение, МПК 6 B61D 15/06, 22.10.1997).

Известное устройство для защиты рельсового транспортного средства не обеспечивает необходимую безопасность пассажиров при аварийном столкновении, обусловленную конструктивным выполнением кабины машиниста и кузова вагона.

Задачей группы изобретений является создание рельсового транспортного средства и устройства, обеспечивающих защиту пассажиров и персонала при аварийных столкновениях.

Техническим результатом при использовании предлагаемой группы изобретений является повышение безопасности пассажиров и персонала рельсового транспортного средства при аварийном столкновении.

Указанный технический результат достигается тем, что в рельсовом транспортном средстве (вариант I), содержащем головные вагоны, соединенные междувагонным сцепным устройством, автосцепку, установленную на раме каждого головного вагона, и устройство для защиты при аварийном столкновении, передняя консольная часть рамы каждого головного вагона выполнена из двух боковых частей, между которыми расположена автосцепка с возможностью перемещения вовнутрь вагона, при этом каждая боковая часть рамы снабжена дополнительными продольными балками, установленными на поперечной и лобовой балках рамы, а хребтовая балка рамы выполнена укороченной.

Указанный технический результат достигается также тем, что в рельсовом транспортном средстве (вариант II), содержащем головные вагоны и, по меньшей мере, один прицепной вагон, соединенные междувагонными сцепными устройствами, автосцепку, установленную на раме каждого головного вагона, и устройство для защиты при аварийном столкновении, передняя консольная часть рамы каждого головного вагона выполнена из двух боковых частей, между которыми расположена автосцепка с возможностью перемещения вовнутрь вагона, при этом каждая боковая часть рамы снабжена дополнительными продольными балками, установленными на поперечной и лобовой балках рамы, а хребтовая балка выполнена укороченной.

Указанный технический результат достигается также тем, что в устройстве для защиты рельсового транспортного средства при аварийном столкновении, содержащем на каждом головном вагоне центральный крэш-элемент и поглощающий аппарат автосцепки, боковые крэш-аппараты с крэш-элементом и, по меньшей мере, один поглощающий элемент междувагонного сцепного устройства, боковые крэш-элементы установлены внутри боковых частей рамы между дополнительными продольными балками, а междувагонное сцепное устройство снабжено крэш-элементом, установленным на концевой части хребтовой балки рамы и соединенным с поглощающим элементом, при этом центральный крэш-элемент расположен внутри хребтовой балки рамы и жестко соединен с центральным поглощающим аппаратом, причем боковые крэш-элементы и крэш-элемент междувагонного сцепного устройства установлены с возможностью совместной работы при аварийном столкновении.

Кроме того, боковые крэш-аппараты установлены на одинаковом расстоянии от продольной оси рамы.

На фиг.1 изображено рельсовое транспортное средство, общий вид, вариант I;

на фиг.2 изображено рельсовое транспортное средство, общий вид, вариант II;

на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1 и фиг.2;

на фиг.4 изображена схема устройства для защиты при аварийном столкновении;

на фиг.5 изображена схема аварийного столкновения рельсового транспортного средства с препятствием;

на фиг.6 изображена схема аварийного столкновения рельсового транспортного средства с грузовым вагоном.

Рельсовое транспортное средство (вариант I) (фиг.1) содержит головные вагоны 1, соединенные междувагонным сцепным устройством 2 с поглощающим элементом 3 (фиг.3, 4) устройства для защиты при аварийном столкновении. Каждый головной вагон 1 содержит раму 4, передняя консольная часть которой выполнена из двух боковых частей 5, выполненных в виде соединенных между собой лобовой балки 6, боковой балки 7 и средней балки 8, установленной на поперечной балке 9. Между средними балками 8 боковых частей 5 расположена автосцепка 10 с центральным поглощающим аппаратом 11 устройства для защиты при аварийном столкновении, которые закреплены на передней части хребтовой балки 12 рамы 4. Автосцепка 10 установлена с возможностью перемещения вовнутрь вагона 1 при аварийном столкновении, чему способствует выполнение хребтовой балки 12 укороченной. Для жесткости конструкции каждая боковая часть 5 снабжена дополнительными продольными балками 13, например не менее чем двумя, жестко соединенными с лобовой балкой 6 и поперечной балкой 9. Боковые части 5 расположены симметрично относительно продольной оси рамы 4. На лобовых балках 6 боковых частей 5 рамы 4 установлены боковые крэш-аппараты 14, 15 устройства для защиты при аварийном столкновении, при этом каждая лобовая балка 6 выполнена, например, в виде плиты.

Рельсовое транспортное средство (вариант II) (фиг.2) содержит головные вагоны 1, например, с одним прицепным вагоном 16, соединенные междувагонными сцепными устройствами 2 с поглощающим элементом 3 (фиг.3, 4) устройства для защиты при аварийном столкновении. Каждый головной вагон 1 содержит раму 4, передняя консольная часть которой выполнена из двух боковых частей 5, выполненных в виде соединенных между собой лобовой балки 6, боковой балки 7 и средней балки 8, установленной на поперечной балке 9. Между средними балками 8 боковых частей 5 расположена автосцепка 10 с центральным поглощающим аппаратом 11 устройства для защиты при аварийном столкновении, которые закреплены на передней части хребтовой балки 12 рамы 4. Автосцепка 10 установлена с возможностью перемещения вовнутрь вагона 1 при аварийном столкновении, чему способствует выполнение хребтовой балки 12 укороченной. Для жесткости конструкции каждая боковая часть 5 снабжена дополнительными продольными балками 13, например не менее, чем двумя, жестко соединенными с лобовой балкой 6 и поперечной балкой 9. Боковые части 5 расположены симметрично относительно продольной оси рамы 4. На лобовых балках 6 боковых частей 5 рамы 4 установлены боковые крэш-аппараты 14, 15 устройства для защиты при аварийном столкновении, при этом каждая лобовая балка 6 выполнена, например, в виде плиты.

Рельсовое транспортное средство (вариант I, II) содержит устройство для защиты при аварийном столкновении (фиг.4), состоящее из нескольких элементов: центрального крэш-элемента 17 и поглощающего аппарата 11 автосцепки 10, боковых крэш-аппаратов 14, 15 соответственно с боковыми крэш-элементами 18, 19, поглощающего элемента 3 и крэш-элемента 20 междувагонного сцепного устройства 2 для варианта 1 и не менее двух крэш-элементов 20 междувагонных сцепных устройств 2 для варианта II.

Центральный крэш-элемент 17 расположен внутри хребтовой балки 12 рамы 4 и жестко соединен с центральным поглощающим аппаратом 11 автосцепки 10.

Боковые крэш-аппараты 14, 15 установлены на лобовых балках 6 рамы 4. Внутри боковых частей 5 рамы 4, между дополнительными балками 13 расположены боковые крэш-элементы 18, 19. Каждый боковой крэш-аппарат 14, 15 обладает высокой прочностью, рассчитанной на поглощение энергии, создаваемой при столкновении рельсового транспорта с препятствием, и снабжен элементами 21 для исключения «наползания» вагона на препятствие.

Боковые крэш-аппараты 14, 15 с боковыми крэш-элементами 18, 19 установлены на одинаковом расстоянии от продольной оси рамы 4.

Междувагонный крэш-элемент 20 установлен на концевой части хребтовой балки 12 рамы 4 и соединен с поглощающим элементом 3 междувагонного сцепного устройства 2.

Центральный крэш-элемент 17, боковые крэш-элементы 18, 19 и междувагонный крэш-элемент 20 предназначены для поглощения энергии столкновения путем собственной деформации вплоть до разрушения, причем боковые крэш-элементы 18, 19 и междувагонный крэш-элемент 20 установлены с возможностью совместной работы при аварийном столкновении.

Длина автосцепки 10 имеет большую величину по сравнению с известными автосцепками, причем длина хода центрального крэш-элемента 17 всегда меньше длины автосцепки 10, что позволяет исключить контакт с хребтовой балкой 12 головы 22 автосцепки 10 при перемещении ее вовнутрь вагона 1.

Для предотвращения контакта автосцепки 10 с боковыми крэш-аппаратами 14, 15 при прохождении криволинейных участков пути соединенных автосцепкой 10 двух головных вагонов 1, с учетом деформации центрального поглощающего аппарата 11, голова 22 автосцепки 10 выступает относительно фронтальной плоскости боковых крэш-аппаратов 14, 15 на величину ₁ (фиг.5).

Для обеспечения совместного срабатывания боковых крэш-элементов 18, 19 и междувагонных крэш-элементов 20 при столкновении, например с грузовым вагоном, не оборудованным буферами, определена величина перемещения головы 22 автосцепки 10 относительно грузового вагона на расстояние ₂= ₁+610 мм, где 610 мм - постоянная заданная величина, определяемая экспериментальным путем.

Рельсовое транспортное средство (вариант I) с устройством для защиты при столкновении работает следующим образом.

Головные вагоны 1, соединенные междувагонным сцепным устройством 2, перемещают в заданном направлении.

При возникновении аварийной ситуации в результате столкновения вагона 1 с препятствием (фиг.5), которое возникло, например, на железнодорожном переезде, устройство для защиты при столкновении работает следующим образом: в начальный момент голова 22 автосцепки 10 входит в контакт с препятствием и начинает перемещаться вовнутрь вагона. Усилие, воздействующее на голову 22 автосцепки 10, передается на центральный поглощающий аппарат 11, который ослабляет удар в автосцепке 10, поглощая его энергию, происходит сжатие центрального поглощающего аппарата 11. Затем при усилии, превышающем расчетное, вступает в работу центральный крэш-элемент 17, который, испытывая деформацию сжатия, деформируется и поглощает энергию столкновения, при этом голова 22 автосцепки 10 продолжает перемещаться вовнутрь вагона 1.

При перемещении головы 22 автосцепки 10 относительно вагона на расстояние, равное ₁, в дополнение к центральному крэш-элементу 17 начинают работать боковые крэш-элементы 18, 19 и междувагонный крэш-элемент 20, которые, претерпевая деформацию сжатия, поглощают энергию столкновения.

Боковые крэш-аппараты 14, 15, работая совместно с центральным крэш-элементом 17, распределяют сжимающее усилие по элементам кузова вагона 1, уменьшая локальное воздействие на раму 4 вагона. Это позволяет увеличить допустимое усилие сжатия, уменьшив при этом рабочий ход крэш-аппаратов 14, 15 без уменьшения энергоемкости устройства для защиты рельсового транспортного средства при столкновении.

Рельсовое транспортное средство (вариант II) с устройством для защиты при столкновении работает следующим образом.

Головные вагоны 1 с, например, одним прицепным вагоном 16, соединенные междувагонными сцепными устройствами 2, перемещают в заданном направлении.

При возникновении аварийной ситуации в результате столкновения рельсового транспортного средства, например с грузовым вагоном (фиг.6), устройство для защиты при столкновении работает следующим образом, в начальный момент автосцепка 10 входит в зацепление со сцепным устройством грузового вагона. Далее под воздействием усилия от столкновения автосцепка 10 перемещается вовнутрь вагона 1. Усилие, воспринимаемое автосцепкой 10, передается на центральный поглощающий аппарат 11, который ослабляет удар в автосцепке 10, поглощая его энергию, при этом происходит сжатие центрального поглощающего аппарата 11. Затем при усилии, превышающем расчетное, вступает в работу центральный крэш-элемент 17, который, деформируясь, поглощает энергию столкновения.

При перемещении головы 22 автосцепки 10 относительно грузового вагона на расстояние, равное ₁ или ₂, в дополнение к центральному крэш-элементу 17 начинают работать боковые крэш-элементы 18, 19 и междувагонные крэш-элементы 20. Боковые крэш-аппараты 14, 15, работая совместно с центральным крэш-элементом 17, распределяют сжимающее усилие по элементам кузова, уменьшая локальное воздействие на раму 4 вагона. Это позволяет увеличить допустимое усилие сжатия, уменьшив при этом рабочий ход крэш-аппаратов 14, 15 без уменьшения энергоемкости устройства для защиты рельсового транспортного средства при столкновении.

Рельсовое транспортное средство с устройством для защиты при аварийном столкновении позволяет не только повысить безопасность пассажиров и персонала рельсового транспортного средства при аварийном столкновении за счет замедленного торможения, но и сохранить геометрию экипажной части вагонов.