CZ30672U1 - Zařízení kolejového svršku k modifikaci tření mezi kolem kolejového vozidla a kolejnicí - Google Patents

Description

Zařízení kolejového svršku k modifikaci tření mezi kolem kolejového vozidla a kolejnicí

Oblast techniky

Zařízení kolejového svršku k modifikaci tření mezi kolem kolejového vozidla a kolejnicí, které obsahuje dávkovači agregát s nádrží modifikátoru tření, dopravním čerpadlem a alespoň jednou regulační pracovní jednotkou, přičemž je stabilně umístěno v blízkosti koleje, a na alespoň jedné kolejnici je upevněna aplikační lišta opatřená řadou aplikačních trysek směřujících k hlavě kolejnice. V blízkosti alespoň jedné kolejnice je umístěn snímač přítomnosti kolejového vozidla, přičemž dávkovači agregát je spojen přívodními hadicemi s aplikačními lištami a elektrickým kabelem se snímačem přítomnosti kolejového vozidla. Aplikační lištou prochází vjejím podélném směru rozvodná trubice připojená jedním svým koncem k hadici, přičemž k rozvodné trubici jsou paralelně připojeny postupně prostřednictvím kanálků všechny aplikační trysky směřující ke kolejnicím z vnějších boků koleje.

Dosavadní stav techniky

Pro pohon jakéhokoliv kolového vozidla, resp. k vytvoření hnací síly, je nutná existence tření mezi podložkou, po které se vozidlo pohybuje, a obvodem hnacích kol. Velikost této hnací síly je limitována tímto třením, jehož velikost je dána součinem síly působící kolmo na podložku a součinitelem tření. Síla působící kolmo na podložku prostřednictvím hnacího kola je tíhou části vozidla přenášené tímto hnacím kolem.

Zvláště u kolejových vozidel hraje velikost a stálost součinitele tření zásadní roli především z hlediska dosažitelné hnací síly. Nízká adheze způsobená především místním výskytem biologických kontaminantů a vlhkosti vede ke snížení přenosu trakčních i brzdných sil. Příliš vysoká adheze naopak způsobuje zvýšené opotřebení a nestabilní chování kontaktu, což vede ke zvýšení hladiny akustické emise, k vlnkovitému opotřebení kolejnic a k zvlnění tratí.

Jsou všeobecně známá zařízení k mazání okolků tramvajových kol. Tato zařízení aplikují mazivo především na plochy okolků, které jsou v kontaktu s boční plochou hlavy železniční koleje a vnitřní plochou tramvajové žlábkové kolejnice. Mazání okolků zmenšuje opotřebení kol i kolejnic, navíc snižuje hluk, který kolejová vozidla produkují především při jízdě v obloucích o malých poloměrech.

Kromě aplikace maziva z důvodu mazání okolků a přivrácených ploch kolejnic existuje v poslední době snaha o řízené tření, tzv. „friction management“, mezi v podstatě válcovou plochou hnacího obvodu kola a kontaktní v podstatě vodorovnou plochou žlábkové kolejnice nebo temena hlavy kolejnice železniční. Jedná se o jiný a stále se vyvíjející prostředek související s provozem kolejových vozidel.

Podstata technického řešení

Cílem předkládaného technického řešení tohoto aspektu je optimalizace hodnoty adheze s ohledem na snížení opotřebení kol a kolejnic, stabilizace úrovně adheze a tím snížení negativního působení přirozených kontaminantů v kontaktu kol a kolejnic a řízení adhezní charakteristiky, které by redukovalo střídající se různé síly mezi obvodem kola a kontaktní plochou kolejnice.

Dosažení uvedeného technického cíle se řeší jednak prostřednictvím mobilních zařízení, která jsou součástí kolejového vozidla, tzv. uspořádání on-board, nebo zařízení stacionárních, tzv. uspořádání off-board, která jsou stabilně umístěna v železničním kolejišti nebo v částech městské tramvajové dopravy situovaných v terénu mimo vozovku.

Předmětem tohoto technického řešení je uspořádání off-board, jehož struktura vychází z uspořádání stabilního mazníku okolků se zásobníkem maziva spřaženým s dávkovacím zařízením ovládaným průjezdem kolejového vozidla.

Cíle technického řešení je dosaženo zařízením kolejového svršku k modifikaci tření mezi kolem kolejového vozidla a kolejnicí, přičemž alespoň na jedné kolejnici je upevněna aplikační lišta

-1 CZ 30672 Ul opatřená řadou aplikačních trysek směřujících k hlavě kolejnice, jehož podstatou je to, že každému kanálku k aplikační trysce je přiřazen škrticí prostředek k nastavování průtočného průřezu kanálku pro dosažení optimálního/stejného množství modifikátoru tření (v dalším textuje používán jen jednoslovný výraz „modifikátor“) protékajícího každou aplikační tryskou, přičemž zařízení je připojeno ke zdroji elektrické energie. Toto uspořádání umožňuje nezávislé seřizování průtočných průřezů k jednotlivým aplikačním tryskám. Je výhodné, když je škrticí prostředek tvořen seřizovacím šroubem uloženým v závitovém otvoru vytvořeném v tělese aplikační trysky a směřujícím k ose aplikační trysky. Zvláště výhodné je, když uvnitř každého kanálku je vložena elastická trubička, přičemž ke každé elastické trubičce přiléhá čelo jí příslušného seřizovacího šroubu. To umožňuje přesné a plynulé nastavování průtočného průřezu.

Aplikační trysky směřují z vnějších stran koleje k temenům hlav kolejnic, přičemž mezera mezi podélným okrajem aplikační lišty a bokem hlavy kolejnice je pod ústími aplikačních trysek těsněna souvislým těsnicím pásem. To zabraňuje ztrátám nevyužitého modifikátoru a tím i zbytečnému znečišťování okolí koleje.

Zdrojem elektrické energie pro napájení elektrické části zařízení je fotovoltaický solární panel, který je s výhodou doplněn vyměnitelnými elektrickými akumulátory. Zařízení tak nemusí být vázáno na napájení z traťového rozvodu elektřiny.

Objasnění výkresů

Zařízení kolejového svršku k modifikaci tření mezi kolem kolejového vozidla a kolejnicí podle tohoto technického řešení je schematicky znázorněno na výkresech, kde je na obr. 1 šikmý pohled na skříň dávkovacího přístroje s příslušenstvím a její připojení k aplikačním lištám na kolejnicích, k snímači přítomnosti projíždějícího kolejového vozidla a ke zdroji elektrické energie, na obr. 2 pohled v podélném směru kolejnice na aplikační lištu s částečným příčným řezem lištou v podélné ose aplikační trysky a na obr. 3 schematický podélný řez aplikační lištou.

Příklady uskutečnění technického řešení

V blízkosti obsluhované koleje je v příkladném provedení podle obr. 1 stabilně umístěn dávkovači agregát 10, který je uspořádán v uzavíratelné skříni 11. Obsahuje nádrž 12 s polotekutým modifikátorem. Nádrž 12 je opatřena prostředky pro promíchávám modifikátoru, které udržují modifikátor v požadované konzistenci a napomáhají plnění dopravního čerpadla 13, které zdola navazuje na nádrž 12. K dopravnímu čerpadlu 13 jsou v příkladném provedení znázorněném na obr. 1 připojeny dvě regulační pracovní jednotky 14, 15.

Výstup první regulační jednotky 14 je vysokotlakou hadicí 141 připojen k první aplikační liště 21 kolejnice 22 a výstup druhé regulační jednotky 15 je vysokotlakou hadicí 142 připojen k druhé aplikační liště 23 kolejnice 24. Aplikační lišty 21, 23 jsou upevněny k vnějším bokům kolejnic 22, 24 koleje 20. Z vnitřní strany kolejnice 22 je upevněn snímač 25 přítomnosti kolejového vozidla, jehož výstupní kabel 26 je připojen k řídicím a regulačním prostředkům 27 mazacího agregátu 10.

V neznázoměném příkladném provedení má zařízení pouze jednu aplikační lištu 21, která je upevněna k vnějšímu boku kolejnice 22, která je z hlediska oblouku koleje 20 vnitřní kolejnicí. Vnitřní kolo dvojkolí ujede v oblouku koleje 20 kratší dráhu než vnější kolo. V oblouku má vnitřní kolo vůči příslušné kolejnici 22 podstatně větší prokluz než kolo vnitřní, protoje modifikátor nutné přednostně aplikovat na temeno vnitřní kolejnice, zatímco u kolejnice vnější aplikace nutná není.

Na obr. 2 je v příčném svislém řezu aplikační lištou 21 a současně kolejnicí 22, vztaženému ke směru z obr. 1 a vedenému podélnou osou 201 aplikační trysky 202, znázorněna vzájemná poloha aplikační lišty 21 vzhledem k příčnému řezu kolejnicí 22 a upevnění aplikační lišty 21 k patce 221 kolejnice 22.

Patku 221 kolejnice 22 obepíná z pravé strany zdola hák 211, jehož přímá část je ukončena závitem 212. Na přímou část háku 211 je navlečena svým otvorem upínací kostka 213, která je svým

- 2 CZ 30672 U1 výřezem 214 nasunuta na patku 221 kolejnice 22. S kostkou 213 je nastavitelně otočně kolem čepu upevněn držák 215, na kterém je ve směru jeho délky stavitelně upevněn nosič 216 aplikační lišty 21.

Aplikační lišta 21, 23 podle příkladného provedení z obr. 2 a 3 obsahuje řadu šesti aplikačních trysek 202, jejichž otvory jsou tvořeny elastickými trubičkami 217 připojenými paralelně k rozvodné trubici 218 procházející celou délkou aplikační lišty 21, 23. Přívodní hadice 141,142 je přitom připojena k jednomu čelu rozvodné trubice 218.

Každému kanálku aplikační trysky 202 je přiřazen škrticí prostředek, který je ve znázorněném provedení tvořen radiálně vzhledem k podélné ose každé aplikační trysky 202 umístěným seřizovacím šroubem 219. Toto uspořádání umožňuje nezávislé seřizování průtočných průřezů jednotlivých elastických trubiček 217 nastavením seřizovačích šroubů 219, jejichž čely lze elastickou trubičku 217 deformovat a tím škrtit její průtočný průřez. Tak lze nastavit nejmenší průtočný průřez u aplikační trysky 202 nejbližší vstupu hadice 141 do rozvodné trubice 218 a u dalších trysek 202 jej postupně zvětšovat. Tím je prakticky možné dosáhnout stejných průtoků modifikátoru u všech aplikačních trysek 202 a tak zajistit rovnoměrné nanášení modifikátoru v celé délce aplikační lišty 21, 23. nebo je možné nastavit různé průtočné průřezy podle jakéhokoliv jiného požadavku. Je zřejmé, že škrcení jednotlivých kanálků je možné provádět i jiným způsobem, například bez použití elastické trubičky 217 tak, že seřizovači šroub 219 škrtí průřez kanálku vytvořeného přímo v materiálu tělesa aplikační trysky 202, nebo vložením jiného známého škrticího prostředku, například škrticího ventilu.

Případnému stékání modifikátoru po vnějším boku hlavy kolejnice 22, 24 zabraňuje těsnicí pás 231 upevněný neznázoměným způsobem k aplikační liště 21, 23 pod výstupními otvory aplikačních trysek 202. Břit těsnicího pásu 231 je v pružném kontaktu s vnějším bokem hlavy kolejnice 22, 24. Pokud se modifikátor aplikovaný na temeno kolejnice 22 dostane až na vnitřní bok vnitřní kolejnice 22, působí jeho přítomnost pozitivně z hlediska mazání okolků příslušných kol. To je ovšem jenom podružný důsledek aplikace modifikátoru.

Napájení pohonu dopravního čerpadla 13, regulačních pracovních jednotek a elektrických a elektronických řídicích a regulačních prostředků 27 zařízení, které jsou umístěny v horní části skříně 11, je provedeno fotovoltaickým solárním panelem 28, čímž je v podstatě zajištěna nezávislost zařízení na trakčním vedení železniční nebo tramvajové tratě. K tomu je elektrický systém doplněn dvěma akumulátory 29 spřaženými s řídicími a regulačními prostředky 27. Tyto akumulátory 29 jsou v příznivých světelných podmínkách dobíjeny případným přebytkem elektrické energie. Při dlouhodobé absenci slunečního svitu je možné akumulátory 29 odpojit a po dobu jejich nabíjení je nahradit druhou sadou nabitých akumulátorů 29.

Regulační a řídicí prostředky mazacího agregátu 10 řídí režim aplikace modifikátoru, tedy v příkladném provedení pracovní tlak modifikátoru 250 bar, tedy 25 MPa, množství modifikátoru dodávané do jedné aplikační lišty do cca 4 cm³ za minutu, dobu aplikace od signálu snímače 25 přítomnosti kolejového vozidla 1 až 59 s po 1 s, nebo počtem projetých náprav od signálu snímače 25 přítomnosti kolejového vozidla.

Zásadním přínosem řešení podle předloženého technického řešení je dosažení požadované rovnoměrnosti aplikovaného modifikátoru, přičemž příslušné seřizovači prostředky jsou konstrukčně jednoduché, levné a snadno obsluhovatelné. Přitom je možné nastavit jen takové množství aplikovaného modifikátoru, které ulpívá na kolech vozidla a/nebo se roznáší po povrchu kolejnice bez nežádoucí kontaminace okolí modifikátorem.

Claims (7)

1. Zařízení kolejového svršku k modifikaci tření mezi kolem kolejového vozidla a kolejnicí, které obsahuje dávkovači agregát (10) s nádrží (12) modifikátoru, dopravním čerpadlem (13)

-3CZ 30672 U1 a alespoň jednou regulační pracovní jednotkou (14, 15), přičemž je stabilně umístěno v blízkosti koleje (20), přičemž alespoň na jedné kolejnici (22, 24) je upevněna aplikační lišta (21, 23) opatřená řadou aplikačních trysek (202) směřujících k hlavě kolejnice (22, 24), přičemž v blízkosti alespoň jedné kolejnice je umístěn snímač (25) přítomnosti kolejového vozidla, přičemž dávkovači agregát (10) je spojen přívodními hadicemi (141, 142) s aplikačními lištami (21, 23) a elektrickým kabelem (26) se snímačem (25) přítomnosti kolejového vozidla, přičemž aplikační lištou (21,23) prochází vjejím podélném směru rozvodná trubice (218) připojená jedním svým koncem k hadici (141, 142), a k rozvodné trubici (218) jsou paralelně připojeny postupně prostřednictvím kanálků všechny aplikační trysky (202) směřující ke kolejnicím (22, 24) z vnějších boků koleje (20), vyznačující se tím, že každému kanálku kaplikační trysce (202) je přiřazen škrticí prostředek k nastavování průtočného průřezu kanálku pro dosažení optimálního/stejného množství modifikátoru protékajícího každou aplikační tryskou (202), přičemž zařízení je připojeno ke zdroji elektrické energie.

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že škrticí prostředek je tvořen seřizovacím šroubem (219) uloženým v závitovém otvoru vytvořeném v tělese aplikační trysky (202) a směřujícím k ose aplikační trysky (202) k plynulému nastavování průtočného průřezu kanálku.

3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že uvnitř každého kanálku je vložena elastická trubička (217), přičemž ke každé elastické trubičce (217) přiléhá čelo jí příslušného seřizovacího šroubu (219).

4. Zařízení podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že aplikační trysky (202) směřují z vnějších stran koleje (20) k temenům hlav kolejnic (22, 24), přičemž mezera mezi podélným okrajem aplikační lišty (21, 23) a bokem hlavy kolejnice (22, 24) je pod ústími aplikačních trysek (202) těsněna souvislým těsnicím pásem (231).

5. Zařízení podle nároku kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že zdrojem elektrické energie je fotovoltaický solární panel (28).

6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že fotovoltaický solární panel (28) je elektricky spřažen s elektrickými akumulátory (29).

7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že elektrické akumulátory jsou uspořádány vyměnitelně pro externí nabíjení.