Вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов
Настоящая полезная модель относится к специальному железнодорожному тяговому подвижному составу колеи 1520 мм и может применяться на внутренних железнодорожных путях предприятий различных отраслей промышленности, например, для перемещения железнодорожных вагонов.
Вагонотолкатель железнодорожных вагонов содержит железнодорожную платформу с автосцепками, установленную на двухосных железнодорожных тележках и оснащенную кузовом, блок управления и силовой привод, автоматический электропневматический тормоз, реостатный тормоз, автоматический пневматический блок управления тормозами состава, блок подачи песка, бесконтактные датчики ограничения его рабочей зоны, бесконтактные датчики определения его местоположения на путях, бесконтактные датчики обнаружения препятствий на путях.
Достигаемый технический результат заявляемой полезной модели: повышение безопасности использования вагонотолкателя за счет снижения его тормозного пути и за счет обеспечения возможности своевременного реагирования при выходе его за пределы рабочей зоны или при нахождении посторонних предметов на путях.
Настоящая полезная модель относится к области промышленного железнодорожного транспорта, а именно к специальному железнодорожному тяговому подвижному составу колеи 1520 мм и может применяться на внутренних железнодорожных путях предприятий различных отраслей промышленности, например, для перемещения железнодорожных вагонов по фронту погрузки (выгрузки) на тупиковом пути предприятия как непрерывным способом, так и повагонно, а также для надвига вагонов в вагоноопрокидыватель или в размораживающее устройство.
Известен патент на изобретение «ВАГОНОТОЛКАТЕЛЬ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ (ВАРИАНТЫ) И ПЛАТФОРМА ВАГОНОТОЛКАТЕЛЯ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ» [РФ 2477694, опубл. 20.03.2013], из описания которого известен вагонотолкатель для перемещения железнодорожных вагонов, содержащий железнодорожную платформу с автосцепками, установленную на двухосных железнодорожных тележках, силовой привод, установленный на платформе и состоящий из электродвигателя, связанного с ведущим редуктором. При этом оси ведущих колес оснащены осевыми редукторами, редуктор привода кинематически связан карданной передачей с осевыми редукторами ведущих колес и с тормозом электрогидравлическим, установленным на его быстроходном валу, платформа оснащена кузовом, состоящим из машинного отделения и балластных отсеков. Толкатель оснащен распределительной станцией управления, троллейной системой подвода электропитания, путевыми блокировочными выключателями, установленными на платформе, «лыжами», установленными на железнодорожном пути, и путеочистителями. Управление вагонотолкателем производится с пульта дистанционного управления вагонотолкателем.
Это известное техническое решение выбирается в качестве прототипа, так как оно имеет наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемой полезной модели.
Однако этот прототип имеет существенный недостаток, а именно, низкая безопасность при его использовании, обусловленная большим тормозным путем из-за снабжения вагонотолкателя только одним тормозом - электрогидравлическим, установленным на валу редуктора привода, и малой степенью контроля его положения в рабочей зоне и наличия посторонних предметов на путях, поскольку его рабочую зону ограничивают только с помощью «лыж» и путевых выключателей. При этом стоит отметить, что при применении электрогидравлического тормоза, не осуществляется контроль за тормозным нажатием, что может привести к юзу колес при торможении или к увеличению тормозного пути при недостаточном тормозном нажатии.
Задачей настоящей полезной модели является создание нового вагонотолкателя для перемещения железнодорожных вагонов с достижением следующего технического результата: повышение безопасности его использования за счет снижения его тормозного пути и за счет обеспечения возможности своевременного реагирования при выходе его за пределы рабочей зоны или при нахождении посторонних предметов на путях.
Поставленная задача решена за счет того, что в известном вагонотолкателе железнодорожных вагонов, содержащем железнодорожную платформу с автосцепками, установленную на двухосных железнодорожных тележках и оснащенную кузовом, состоящим из машинного отделения и балластных отсеков, установленные в машинном отделении блок управления и силовой привод, состоящий из электродвигателя, связанного с блоком управления и с ведущим редуктором, при этом оси ведущих колесных пар оснащены осевыми редукторами, кинематически связанными карданной передачей с редуктором привода, согласно настоящей полезной модели, блок управления, включает контроллер, векторный частотный преобразователь, соединенный с контроллером и электродвигателем, и тормозной прерыватель, соединенный с частотным преобразователем, при этом толкатель дополнительно оснащен автоматическим электропневматическим тормозом, связанным через тормозную рычажную передачу с тормозными колодками, установленными на всех осях колесных пар, и с контроллером блока управления, реостатным тормозом, установленным в машинном отделении и включающим блок тормозных резисторов, расположенный на крыше машинного отделения и соединенный с тормозным прерывателем блока управления, автоматическим пневматическим блоком управления тормозами состава, установленным в машинном отделении и связанным с тормозами перемещаемого состава и с контроллером блока управления, блоком подачи песка, включающим восемь песочных бункеров, расположенных на тележках, и связанным с контроллером блока управления, бесконтактными датчиками ограничения его рабочей зоны, установленными на платформе и связанными с контроллером блока управления, бесконтактными датчиками определения его местоположения на путях, установленными на платформе и связанными с контроллером блока управления, бесконтактными датчиками обнаружения препятствий на путях, установленными на платформе и связанными с контроллером блока управления.
Таким образом, это заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет повысить безопасность при использовании вагонотолкателя за счет снижения его тормозного пути, благодаря его дополнительному оснащению электропневматическим и реостатным тормозом, а также автоматическим пневматическим тормозным блоком управления тормозами состава и блоком подачи песка. Одновременно с этим оснащение вагонотолкателя бесконтактными датчиками ограничения его рабочей зоны, определения его местоположения на путях и обнаружения препятствий на путях обеспечивает своевременное реагирование при выходе его за пределы рабочей зоны или при нахождении посторонних предметов на путях, что, в свою очередь, также повышает безопасность при его использовании. При этом оснащение блока управления контроллером, векторным частотным преобразователем и тормозной прерыватель обеспечивает работоспособность перечисленных датчиков и тормозных блоков.
Сущность заявляемой полезной модели и возможность ее практической реализации поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.
Фиг. 1 - Общий вид вагонотолкателя.
Фиг. 2 - Вид на тележку вагонотолкателя.
Вагонотолкатель железнодорожных вагонов содержит (Фиг. 1, 2) железнодорожную платформу 1 с автосцепками 2, установленную на двухосных железнодорожных тележках 3 и оснащенную кузовом, состоящим из машинного отделения 4 и двух балластных отсеков 5. В машинном отделении 4 установлены блок 6 управления и силовой привод, состоящий из электродвигателя 7, связанного с блоком 6 управления и с ведущим редуктором 8. Оси ведущих колесных пар 9 тележек 3 оснащены осевыми редукторами 10, кинематически связанными карданной передачей (валы) 11 с ведущим редуктором 8.
На вагонотолкателе установлен асинхронный трехфазный электродвигатель 7 с короткозамкнутым ротором. Электродвигатель 7 предназначен для преобразования электрической энергии в механическую и передачи её на быстроходный вал редуктора 8. Электродвигатель 7 установлен на платформе 1 на двух швеллерных балках (на чертеже не показано) и напольном листе платформы 1. От электродвигателя 7 через зубчатую муфту (на чертеже не показано) вращение передается на ведущий редуктор 8, а от него через карданную передачу 11 и осевые редукторы 10 - на все четыре оси колесных пар 9 вагонотолкателя. Реактивный момент осевых редукторов 10 тягами с амортизаторами передается на шкворневую балку (на чертеже не показано) тележки 3.
Блок 6 управления расположен в металлическом шкафу, установленном в машинном отделении 4, и включает в себя контроллер (на чертеже не показано), векторный частотный преобразователь (на чертеже не показано) для управления электродвигателем в режиме тяги и торможения, соединенный с контроллером (на чертеже не показано) и электродвигателем 7, и тормозной прерыватель (на чертеже не показано), соединенный с частотным преобразователем (на чертеже не показано).
Вагонотолкатель оснащен автоматическим электропневматическим тормозом (на чертеже не показано), реостатным тормозом, автоматическим пневматическим тормозным блоком (на чертеже не показано) управления тормозами состава и блоком подачи песка. Благодаря этому повышается эффективность торможения, т.е. снижается тормозной путь и тем самым повышается безопасность использования вагонотолкателя.
Электропневматический тормоз (Фиг. 2) связан через тормозную рычажную передачу 12 с тормозными колодками 13, установленными на всех осях колесных пар 9 тележек 3 и с контроллером блока 6 управления. Нажатие колодок 13 одностороннее. На обеих тележках 3 установлено по два тормозных цилиндра 14, каждый из которых приводит в действие рычажную передачу 12 тормоза с одной стороны тележки 3. При торможении воздух подается в тормозные цилиндры 14 и через тормозную рычажную передачу 12 тормозное усилие передается на тормозные колодки 13, которые прижимаются к колесным парам 9. Тормозное усилие распределяется на все оси вагонотолкателя.
Реостатный тормоз установлен в машинном отделении 4 и включает блок 15 тормозных резисторов, расположенный на крыше машинного отделения 4 и соединенный с тормозным прерывателем (на чертеже не показано) блока 6 управления. Электроэнергия, вырабатываемая тяговым электродвигателем 7 в режиме реостатного торможения, гасится в блоке 15 тормозных резисторов и приводит к полной остановке вагонотолкателя.
Вагонотолкатель дополнительно может быть оборудован стояночным тормозом (на чертеже не показано), предназначенным для обеспечения тормозами вагонотолкателя (против ухода) при проведение работ при ремонте и обслуживании и длительном отстое.
В машинном отделении 4 вагонотолкателя установлен пневматический автоматический блок (на чертеже не показано) управления тормозами состава, который связан с тормозами перемещаемого состава и с контроллером блока 6 управления. Этот блок (на чертеже не показано) включает в себя: мотор-компрессор (на чертеже не показано), главные резервуары (на чертеже не показано) для запаса сжатого воздуха, кран (на чертеже не показано) автоматического управления тормозами состава, аппаратуру (на чертеже не показано) управления тормозами состава. Таким образом, обеспечивается безопасность проведения работ, поскольку имеется возможность подключать и управлять тормозами состава, что сокращает тормозной путь, так как при торможении тормозят все вагоны, а не только вагонотолкатель.
Блок подачи песка связан с контроллером блока 6 управления и включает восемь песочных бункеров 16, расположенных на тележках 3 и прикрепленных к концевым балкам 17 тележек 3, два электропневматических клапана (на чертеже не показано) песочниц, расположенных в машинном отделении 4, восемь форсунок 18, смонтированных на днищах песочных бункеров 16, и пескопровод 19. Управление пескоподачей осуществляется с помощью блока 6 управления в автоматическом режиме электропневматическими вентилями (на чертеже не показано), которые при соответствующем направлении движения (вперед или назад) включают определенную группу форсунок 18 (4 шт.), подающих песок под колеса. Песок должен быть хорошо просушен, без пыли и комков. Количество песка, подаваемого под колеса, регулируется форсунками песочниц: 0,7 - 1,2 кг/мин для средних колесных пар и 0,7 - 0,8 кг/мин для крайних. Наличие блока подачи песка сокращает тормозной путь вагонотолкателя, повышая безопасность его использования.
Вагонотолкатель снабжен соединенными с контроллером (на чертеже не показано) блока 6 управления бесконтактными датчиками 20 ограничения его рабочей зоны, бесконтактными датчиками 21 определения его местоположения на путях и бесконтактными датчиками 22 обнаружения препятствий на путях. При этом датчики 21 определения местоположения и датчики 20 ограничения рабочей зоны установлены по бокам платформы 1, а датчики 22 обнаружения препятствий установлены с торцов платформы 1, например, с помощью опор 23. Причем датчики 21 определения местоположения выполнены с возможностью взаимодействия с метками (на чертеже не показано), установленными на путевых опорах (на чертеже не показано), а датчики 20 ограничения рабочей зоны выполнены с возможностью взаимодействия с отражателями (на чертеже не показано), также установленными на путевых опорах (на чертеже не показано). В качестве датчиков 20, 21, 22 могут быть применены оптические, ультразвуковые и магнитные. Благодаря этим датчикам и их управлению контроллером (на чертеже не показано) блока 6 управления имеется возможность своевременного реагирования при выходе вагонотолкателя за пределы рабочей зоны или при нахождении посторонних предметов на путях, что одновременно с уменьшением тормозного пути также обеспечивает повышение безопасности его использования.
С помощью программируемого контроллера (на чертеже не показано) блока 6 управления осуществляется управление всей работой вагонотолкателя. Также он может быть оснащен графическим дисплеем (на чертеже не показано), на котором выводятся все основные параметры работы (скорость, направление движения, готовность к работе и др.), а также возможные неисправности.
Блок 6 управления также может включать автоматические выключатели (на чертеже не показано) силовых цепей, частотного преобразователя и цепей управления и освещения, входной фильтр (на чертеже не показано), реле (на чертеже не показано) контроля фаз и другую электроарматуру.
Применение векторного частотного преобразователя (на чертеже не показано), управляемого контроллером (на чертеже не показано), позволяет обеспечить толкатель реостатным тормозом и автоматически управляемым электропневматическим тормозом (на чертеже не показано), что позволяет обеспечить работу толкателя в широком диапазоне точного управления скоростью (т.е. независимо от веса состава, возможность регулировки точной скорости движения и её плавного увеличения / уменьшения, до заданных параметров). Это позволяет производить погрузку вагонов навальными грузами в движении, без остановки вагона в месте погрузки, что значительно сокращает время загрузки и повышает безопасность его использования.
При этом благодаря соединению блока 6 управления с датчиками 20 ограничения рабочей зоны имеется возможность автоматического уменьшения скорости при подходе к меткам, расположенным на столбах (опорах) в конце рабочей зоны, соединение с датчиками 21 определения местоположения позволяет обеспечить вывод изображения местонахождения вагонотолкателя на дисплей контроллера, а соединение с датчиками 22 обнаружения препятствий на путях обеспечивает возможность автоматического снижения скорости и остановки толкателя при приближении к препятствию. Это значительно повышает безопасность использования вагонотолкателя.
Контроллер (на чертеже не показано) блока 6 управления дистанционно связан с контроллером пульта (на чертеже не показано) управления оператора (машиниста вагоноопрокидователя), расположенным вне вагонотолкателя и предназначенным для дистанционного автоматического управления агрегатами и узлами вагонотолкателя, питания цепей управления, освещения и сигнализации, защиты оборудования от перегрузок. Для этого блок 6 управления и пульт (на чертеже не показано) управления оператора оснащены промышленными модемами (на чертеже не показано) на базе стандарта IEEE 802.11 (WI-FI).
Пульт (на чертеже не показано) управления оператора включает в себя: кнопки (на чертеже не показано) управления движением вагонотолкателя, лампы (на чертеже не показано) контроля питания и движения, контроллер (на чертеже не показано) с графическим дисплеем (на чертеже не показано) для отображения информации о работе оборудования, неисправностях, скорости и направления движения, температурных характеристиках оборудования и воздуха в рабочей зоне, тумблер (на чертеже не показано) аварийного отключения питания, блок (на чертеже не показано) передачи данных по беспроводной связи. С помощью блока 6 управления и пульта управления оператора имеется возможность исполнять следующие функции: обеспечение дискретного изменения скорости в любом направлении движения от 0 км/ч до конструкционной скорости; контроль «крайних положений» вагонотолкателя на путях с помощью бесконтактных датчиков; дистанционное управление; торможение двигателем и колесными парами; защита двигателя средствами частотного регулятора; контроль температуры машинного отделения вагонотолкателя; контроль температуры уличного воздуха; контроль температуры в блоке управления и вентиляция; отопление и вентиляция машинного отделения вагонотолкателя; управление приборами освещения, габаритными огнями, прожекторами; управление светозвуковыми сигналами; контроль открытия дверей машинного отделения; контроль скорости движения; выдача диагностики и всех измеряемых параметров на экран диспетчера; возможность управления из машинного отделения; контроль за моторесурсом двигателя; выдача оператору предупреждений о том или ином сервисном обслуживании; ведение журнала аварий и предупреждений; остановка вагонотолкателя при возникновении аварийных ситуаций.
Для бесперебойной связи между пультом управления оператора и блоком 6 управления, эти устройства оборудованы источниками (на чертеже не показано) бесперебойного питания для обеспечения работы устройств управления и связи, а так же устройств освещения и контроля толкателя при аварийных ситуациях.
Платформа 1 представляет собой стальную конструкцию, которая воспринимает продольные тяговые, ударные и сжимающие, а так же вертикальные нагрузки от массы установленного на ней и подвешенного снизу оборудования. На платформе 1 установлены автосцепки 2, узлы и детали которых имеют различное назначение, например, для сцепления единиц подвижного состава, а так же передачи тяговых и ударных нагрузок. Автосцепка 2 снабжена поглощающим аппаратом, смягчающим удары и рывки, предохраняя подвижной состав от вредных динамических воздействий. Машинное отделение 4 и два балластных отсека 5 кузова приварены к платформе 1.
Кузов выполнен капотного типа. Внутри кузов оснащен осветительными лампами (на чертеже не показано), автоматической системой (на чертеже не показано) вентиляции и обогрева машинного отделения 4, огнетушителями (на чертеже не показано) и другими устройствами, обеспечивающими надлежащую эксплуатацию вагонотолкателя. Снаружи кузова машинного отделения 4 на боковой стенке расположены поручни 24 для облегчения выхода на крышу. В дверных проемах боковых стенок кузова машинного отделения имеются двери 25, на крыше установлены съемные люки (на чертеже не показано). Двери и люки уплотнены резиновыми прокладками. В машинное отделение 4 воздух из атмосферы поступает через сетчатые фильтры 26, расположенные по обеим сторонам боковых стенок кузова, и отверстие для забора воздуха автоматической системы вентиляции и отопления, за счет наличия которой расширен диапазон эксплуатации вагонотолкателя от - 45 до + 45 оС и имеется возможность поддерживать автоматически заданную температуру (возможно также ее совмещение с кондиционированием). Двери кузова, люки, стенки и крыша звукотеплоизолированы.
Балластные отсеки 5 предназначены для увеличения сцепной массы вагонотолкателя (путем заполнения рекомендуемым материалом), размещения демонтированного оборудования и элементов конструкции в момент транспортировки. Имеют съемную крышу и ребра жесткости. Разница по весу наполняемого материала в балластных отсеках не должна превышать 6%.
Вагонотолкатель снабжен звуковой и световой сигнализацией (на чертеже не показано) и оснащен троллейной системой 27 подвода электропитания и путеочистителями 28. Для организации энергоснабжения используется троллейная система, открытого или закрытого типа или кабельный барабан с пружинным или электроприводом, устанавливаемый на платформе 1 вагонотолкателя. Электропитание осуществляется переменным током 380 В., 3 фазы, 50 Гц.
Принцип работы вагонотолкателя заключается в передаче вращающего момента тягового электродвигателя 7 через кинематическую цепь, состоящую из цилиндрического (ведущего) редуктора 8, карданных валов 11 и осевых редукторов 10 на колесные пары 9 вагонотолкателя в режиме тяги и остановки вагонотолкателя, в режиме торможения. Дистанционное управление приводом производится по каналу WI-FI с пульта управления оператора.
Для начала движения в нужную сторону и автоматического отпуска тормозов вагонотолкателя, необходимо однократно, на непродолжительное время, нажать кнопку увеличения скорости в нужном направлении на пульте. Скорость в процентном соотношении от максимальной показана на экране контроллера пульта управления оператора. Далее, чтобы увеличить или уменьшить скорость вагонотолкателя нужно, однократно, на непродолжительное время, нажать кнопку увеличения или уменьшения скорости в том направлении, в котором движется вагонотолкатель. Направление движения обозначается сигнальной лампой зеленого цвета. При нажатиях на кнопку уменьшения скорости вагонотолкатель будет тормозить двигателем.
Для остановки вагонотолкателя необходимо нажать кнопку «СТОП» на пульте управления оператора. Скорость на экране контроллера будет обозначаться 000% и загорится красная лампа «СТОП». При этом блок управления дает команду торможения двигателем и включает пневматический тормоз. Дальнейшее движение опять осуществляется в выбранном направлении путем нажатия на кнопки увеличения (уменьшения) скорости. Кнопка уменьшения скорости может снизить скорость вагонотолкателя только до 5%. Это минимально возможная скорость движения. Для остановки вагонотолкателя необходимо нажать кнопку «СТОП».
Для экстренной остановки вагонотолкателя или необходимости аварийного снятия напряжения с троллей на пульте оператора расположен аварийный выключатель. Для приведения его в действие необходимо поднять крышку тумблера и включить его на непродолжительное время.
При отказе пневматического тормоза (например, сработал датчик давления в тормозной системе, т.е. давление в резервуаре компрессора стало менее 5 атм.), пуск вагонотолкателя невозможен. На пульте управления оператора горит лампа авария, на контроллере выведено сообщение об аварии компрессора. Такое же сообщение может быть выведено при пуске после длительного нахождения без электропитания, но оно исчезнет, как только компрессор создаст необходимое давление в системе.
При появлении на путях на близком расстоянии перед вагонотолкателем крупного объекта срабатывает датчик обнаружения препятствий на путях, и контроллер блока управления остановливает вагонотолкатель.
При достижении вагонотолкателем границы участка движения, т.е. если сработал датчик ограничения его рабочей зоны, контроллер блока управления также останавливает вагонотолкатель. В этом случает дальнейшее движение возможно только в противоположном направлении.
Температура в машинном отделении регулируется автоматически. Ее значение изменяется в меню контроллера блока управления в машинном отделении. По умолчанию значение составляет +5 градусов в зимнее время. В летнее время, забор воздуха производится снаружи и происходит автоматическое вентилирование машинного отделения. При перегреве блока управления включается вентилятор, подающий в него воздух из машинного отделения.
В экстренных случаях, например при неисправности пульта управления оператора или пропадании связи с блоком управления, возможно временное управление вагонотолкателем прямо с контроллера блока управления в машинном отделении вагонотолкателя. Кнопки «стрелка вправо» и «стрелка влево» контроллера в данном случае позволят выбрать направление движения вагонотолкателя, а кнопки «стрелка вверх» и «стрелка вниз» контроллера позволят увеличивать или уменьшать скорость соответственно. Остановка осуществляется кнопкой «СТОП» контроллера.
Таким образом, достигается технический результат заявляемой полезной модели, а именно, повышение безопасности его использования за счет снижения его тормозного пути и за счет обеспечения возможности своевременного реагирования при выходе его за пределы рабочей зоны или при нахождении посторонних предметов на путях.
Вагонотолкатель железнодорожных вагонов, содержащий железнодорожную платформу с автосцепками, установленную на двухосных железнодорожных тележках и оснащенную кузовом, состоящим из машинного отделения и балластных отсеков, установленные в машинном отделении блок управления и силовой привод, состоящий из электродвигателя, связанного с блоком управления и с ведущим редуктором, при этом оси ведущих колесных пар оснащены осевыми редукторами, кинематически связанными карданной передачей с редуктором привода, отличающийся тем, что блок управления включает контроллер, векторный частотный преобразователь, соединенный с контроллером и электродвигателем, и тормозной прерыватель, соединенный с частотным преобразователем, при этом толкатель дополнительно оснащен автоматическим электропневматическим тормозом, связанным через тормозную рычажную передачу с тормозными колодками, установленными на всех осях колесных пар, и с контроллером блока управления, реостатным тормозом, установленным в машинном отделении и включающим блок тормозных резисторов, расположенный на крыше машинного отделения и соединенный с тормозным прерывателем блока управления, автоматическим пневматическим блоком управления тормозами состава, установленным в машинном отделении и связанным с тормозами перемещаемого состава и с контроллером блока управления, блоком подачи песка, включающим восемь песочных бункеров, расположенных на тележках, и связанным с контроллером блока управления, бесконтактными датчиками ограничения его рабочей зоны, установленными на платформе и связанными с контроллером блока управления, бесконтактными датчиками определения его местоположения на путях, установленными на платформе и связанными с контроллером блока управления, бесконтактными датчиками обнаружения препятствий на путях, установленными на платформе и связанными с контроллером блока управления. 
