CZ30679U1 - Zařízení k regulaci dávkování modifikátoru tření mezi kolo kolejového vozidla a kolejnici - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká zařízení k regulaci dávkování modifikátoru tření mezi kolo kolejového vozidla a kolejnici, které je stabilně umístěno v blízkosti koleje a obsahuje dávkovači agregát s nádrží modifikátoru tření, k níž je připojeno dopravní čerpadlo modifikátoru tření, k němuž je přes regulační pracovní jednotku připojeno vedení pro dopravu modifikátoru tření k aplikačnímu prostředku uspořádanému v blízkosti ošetřované kolejnice, přičemž dopravní čerpadlo a regulační pracovní jednotka jsou elektricky spojeny s řídicí jednotkou, která je spřažena se zdrojem elektrické energie.

Dosavadní stav techniky

Účinnost a bezpečnost provozu kolejových vozidel, především tramvají, lokomotiv a železničních motorových vozů, je zásadně ovlivněna adhezními podmínkami, resp. třením, mezi kolem a temenem hlavy kolejnic. Velikost hnací a brzdné síly je limitována tímto třením, jehož velikost je dána součinem síly působící kolmo na podložku a součinitelem tření.

Nízké tření mezi kolem a temenem hlavy kolejnice způsobené především místním výskytem kontaminantů a vlhkosti vede ke snížení přenosu trakčních a brzdných sil. Příliš vysoká adheze naopak způsobuje zvýšené opotřebení a nestabilní chování kontaktu, což vede ke zvýšení hladiny hluku a k vlnkovitému opotřebení kolejnic.

Jsou všeobecně známá traťová zařízení k mazání okolků kol kolejových vozidel. Tato zařízení aplikují mazivo především na boční plochu hlavy kolejnice a vnitřní plochu tramvajové žlábkové kolejnice. Mazání okolků zmenšuje opotřebení kol i kolejnic a snižuje hluk, který kolejová vozidla produkují především při jízdě v traťových obloucích o malých poloměrech.

Kromě aplikace maziva z důvodu mazání okolků se v poslední době rozšiřují systémy řízem tření mezi temenem hlavy kolejnice a kolem. Pro tyto účely se používá tzv. modifikátor tření, který je z pravidla na olejové nebo vodní bázi a obsahuje tuhé látky, které na rozdíl od maziv pro mazání okolků udržují adhezi na přijatelné úrovni z hlediska trakčních a brzdných schopností kolejového vozidla. Současně však dochází ke snížení negativních projevů souvisejících s příliš vysokou adhezi.

Podstata technického řešení

Cílem předkládaného technického řešení je především úprava adheze v kontaktu kola a temene kolejnice s ohledem na snížení opotřebení kol a kolejnic, snížení hlučnosti a velikosti laterámích sil. Současně jsou zajištěny trakční a brzdné schopností kontaktu a zohledněny aktuální provozní podmínky.

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

Dávkování maziva u off-board systémů je zpravidla spouštěno v pravidelných časových intervalech nebo po průjezdu pevně stanoveného počtu vozů, resp. dvojkolí. Tyto způsoby řízení však nezohledňují aktuální stav, zejména klimatické podmínky. Při snížené adhezi vlivem vlhkosti, teploty anebo kvůli výskytu biologických kontaminantů se potřebné aplikované množství modifikátoru tření mění.

Předmětem tohoto technického řešení je uspořádání stabilního zařízení připojeného ke kolejnici, jehož řízení velikosti dávky a intervalu aplikace modifikátoru tření by zohledňovalo aktuální klimatické podmínky, případně by reagovalo na hluk působený při jízdě kontaktem kola s kolejnicí.

_ 1 _

CZ 30679 Ul

Cíle tohoto technického řešení je dosaženo zařízením kolejového svršku k regulaci dávkování modifikátoru tření mezi kolo kolejového vozidla a kolejnici, které je stabilně umístěno v blízkosti koleje, jehož podstata spočívá v tom, že vlastním aplikačním prostředkem je aplikační lišta, která obsahuje výstupy směřující na temeno hlavy kolejnice, přičemž se zdrojem elektrické energie propojená řídicí jednotka je propojena alespoň s čidlem vzdušné vlhkosti a/nebo čidlem srážek a/nebo čidlem teploty okolí pro přivádění informací z těchto čidel. Pro predikci adheze je tak zohledněn vliv aktuálních klimatických podmínek, které adhezi zásadně ovlivňují.

K řídicí jednotce je připojeno čidlo hluku a řídicí jednotka obsahuje blok reagující na hladinu hluku. Je výhodné, když při predikaci adheze je zohledněn i hluk vznikající při jízdě kolejového vozidla v důsledku neřízených změn součinitele tření mezi hnacím průměrem kola a kolejnicí.

Řídicí jednotka zařízení obsahuje blok pro predikci adheze v místě kontaktu kola s temenem hlavy kolejnice, blok pro uživatelské vstupy a výstupy a blok pro řízení režimu dávkování modifikátoru.

Blok pro predikci adheze je propojen s čidly přítomnosti vozidla na koleji pro stanovování rychlosti vozidla, s čidlem vzdušné vlhkosti, s čidlem srážek, s čidlem teploty a s čidlem hluku. Řídicí jednotka je tak schopna provádět svoji Činnost automaticky, přičemž je možné její činnost v případě potřeby korigovat vnějšími vstupy.

Blok pro uživatelské vstupy a výstupy je propojen s modulem pro bezdrátové sledování chodu zařízení a jeho ovládání, což zjednodušuje propojení a komunikaci jednotlivých částí zařízení. Přitom bezdrátovým modulem je Wi-Fi modul nebo GSM modul.

Zdrojem elektrické energie je fotovoltaický solární panel, který odstraňuje závislost elektrické části zařízení na traťové elektrické síti. Fotovoltaický solární panel je přitom spřažen s akumulátorem elektrické energie pro zajištění napájení při absenci slunečního svitu.

Objasnění výkresů

Příkladné provedení zařízení pro aplikaci modifikátoru tření na kolejnici prostřednictvím stabilního zařízení připojeného ke kolejnici podle tohoto technického řešení je znázorněno na výkrese, kde je na obr. 1 jsou schematicky znázorněny hlavní části zařízení a na obr. 2 je blokové schéma automatizovaného řídicího systému pro dávkování modifikátoru tření.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příkladné provedení zařízení pro aplikaci modifikátoru tření (v dalším textu jen „modifikátor“) na kolejnici prostřednictvím stabilních prostředků je instalováno v oblasti traťového oblouku nebo v jeho blízkosti. V těchto místech zpravidla dochází ke zvýšenému tření, opotřebení a hluku vlivem neřízeného skluzu mezi jízdní plochou kola a kolejnicí. Zařízení v příkladném provedení podle obr. 1 je umístěno v blízkosti obsluhované koleje 1. Dávkovači agregát 10 je uspořádán v uzavíratelné skříni IT. Obsahuje nádrž 12 s polotekutým modifikátorem, na kterou zdola navazuje dopravní čerpadlo 13. K dopravnímu čerpadlu je připojena alespoň jedna regulační pracovní jednotka 14. Modifikátor je přiváděn z této regulační pracovní jednotky 14 vedením 15. které je ve znázorněném provedení tvořeno tlakovou hadicí, do alespoň jedné aplikační lišty 16. která je umístěna z hlediska oblouku koleje 1 na vnější straně vnitřní kolejnice 17. Na vnitřní straně kolejnice 17 jsou za sebou v definované vzájemné vzdálenosti upevněna čidla 18 a 19 přítomnosti kolejového vozidla. Tlaková hadice může být nahrazena tlakovými trubicemi nebo kombinací trubic a hadic. V aplikační liště 16 jsou vytvořeny výstupy směřující na temeno hlavy kolejnice 17.

V blízkosti uzavíratelné skříně li je na sloupu 2 umístěno čidlo 21 vzdušné vlhkosti, čidlo 22 srážek, čidlo 23 teploty a čidlo 24 hluku.

Zdrojem elektrické energie pro zařízení k aplikaci modifikátoru tření je v příkladném provedení podle technického řešení fotovoltaický solární panel 3 umístěný na sloupu 2. Pro zajištění napájení při absenci slunečního svitu jsou ve spodní části skříně 11 dávkovacího agregátu 10 umístěny _ O _ akumulátory 31 elektrické energie. Je zřejmé, že elektrická energie pro napájení zařízení k aplikaci modifikátoru může být v neznázoměném provedení odebírána z traťové elektrické sítě.

K regulaci a ovládání zařízení k aplikaci modifikátoru je zařízení vybaveno řídicí jednotkou 100 umístěnou ve skříni Π. · Řídicí jednotka 100 je elektricky spojena s dopravním čerpadlem 13, regulační pracovní jednotkou 14, všemi čidly 18, 19, 21, 22, 23, 24, fotovoltaickým panelem 3 a akumulátory 3L

V dalším příkladném provedení podle tohoto technického řešení, které je také zahrnuto do obr. 1, je i k vnější kolejnici 25 koleje i z vnější strany připojena druhá aplikační lišta 26. Modifikátor je do ní přiváděn z druhé regulační jednotky 14 dávkovacího agregátu vedením 27, které je ve znázorněném provedení rovněž tvořeno tlakovou hadicí. Toto uspořádání je vhodné v případech, kdy kromě aplikace modifikátoru na temena hlav kolejnic 17, 25 se může modifikátor dostat i na vnitřní boky hlav kolejnic 17, 25. kde pozitivně snižuje tření okolků kol o tyto plochy kolejnic 17, 25. To ovšem není primárním cílem použití modifikátoru.

Blokové schéma příkladného provedení řídicí jednotky 100 a jejího zapojení je uvedeno na obr. 2. Řídicí jednotka 100 obsahuje blok 101 pro predikci adheze v místě kontaktu kola kolejového vozidla s temenem hlav kolejnic 17, 25, blok 102 pro uživatelské vstupy a výstupy, blok 103 reagující na zvýšenou hladinu hluku a blok 104 pro řízení režimu dávkování modifikátoru.

Blok 101 pro predikci adheze zohledňuje vliv provozních a klimatických podmínek. Základní výpočtová hodnota adheze je predikována jako funkce referenčních hodnot provozních a klimatických podmínek a rychlosti. Rychlost je vypočítána z informací z čidel 18 a 19 přítomnosti vozidla. Pomocí výpočtových vztahů je dále vyhodnocena informace o aktuální relativní vzdušné vlhkosti detekovaná čidlem 21, o přítomnosti dešťových nebo sněhových srážek detekovaná čidlem 22 a o teplotě detekované čidlem 23. Dále je zohledněna pravděpodobnost výskytu biologických kontaminantů na základě kalendářního data sledovaného řídicí jednotkou 100.

Blok 102 pro uživatelské vstupy a výstupy umožňuje zadávat korekční součinitele 28, které zohledňují zejména požadovanou adhezi a typ provozu. Pro účely úprav těchto součinitelů je řídicí jednotka 100 vybavena Wi-Fi modulem 105, který umožňuje snadný přístup prostřednictvím bezdrátové sítě nebo pomocí mobilního zařízení s Wi-Fi, pokud není bezdrátová síť provozovatele k dispozici. Prostřednictvím Wi-Fi sítě má uživatel rovněž přístup k informacím o činnosti zařízení a množství modifikátoru v nádrži 12 mazacího agregátu 10. Pokud není k dispozici bezdrátová síť, může být jednotka vybavena GSM modulem 106.

Blok 103 zpracovává informace z čidla 24 hluku. Vyhodnocována je hladina hluku při průjezdu kolejového vozidla, jehož přítomnost je detekována pomocí čidel 18 a 19. Signál může být filtrován ve frekvenční oblasti za účelem detekce zvýšené hladiny zvláště nepříjemného zvuku vyšší frekvence.

Řídicí blok 104 pro režim dávkování modifikátoru zpracovává hodnotu výpočtové adheze bloku 101, korekční součinitele zadané v rámci bloku 102 pro uživatelské vstupy a výstupy a informaci o hluku vyhodnocenou v rámci bloku 103 reagujícího na zvýšenou hladinu hluku. Použitím řídicích algoritmů jsou stanoveny vhodné parametry dávkování modifikátoru tření. Výstupem řídicí jednotky 100 ie velikost dávky a interval aplikace modifikátoru tření. Tyto výstupy jsou spřaženy ovládacími vedeními s dopravním čerpadlem 13 a regulační pracovní jednotkou 14.

Claims (9)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Zařízení k regulaci dávkování modifikátoru tření mezi kolo kolejového vozidla a kolejnici, které je stabilně umístěno v blízkosti koleje (1) a obsahuje dávkovači agregát (10) s nádrží (12) modifikátoru tření, k níž je připojeno dopravní čerpadlo (13) modifikátoru tření, k němuž je přes regulační pracovní jednotku (14) připojeno vedení (15, 27) pro dopravu modifikátoru tření k aplikačnímu prostředku uspořádanému v blízkosti ošetřované kolejnice (17, 25), přičemž do. 7 .

   CZ 30679 Ul právní čerpadlo (13) a regulační pracovní jednotka (14) jsou elektricky spojeny s řídicí jednotkou (100), která je spřažena se zdrojem elektrické energie, vyznačující se tím, že aplikační prostředek je tvořen aplikační lištou (16, 26) protáhlého tvaru, která obsahuje výstupy směřující na temeno hlavy kolejnice (17, 25), přičemž se zdrojem elektrické energie propojená řídicí jednotka (100) je propojena alespoň s čidlem (21) vzdušné vlhkosti a/nebo čidlem (22) srážek a/nebo čidlem (23) teploty okolí pro přivádění informací z těchto čidel (21, 22, 23).
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačuj ící se tím, že k řídicí jednotce (100) je připojeno čidlo (24) hluku a řídicí jednotka (100) obsahuje blok (103) reagující na hladinu hluku.
3. 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (100) obsahuje blok (101) pro predikci adheze v místě kontaktu kola s temenem hlavy kolejnice (17, 25), blok (102) pro uživatelské vstupy a výstupy a blok (104) pro řízení režimu dávkování modifikátoru.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že blok (101) pro predikci adheze je propojen s čidly (18, 19) přítomnosti vozidla na koleji (17, 25) pro stanovování rychlosti vozidla, s čidlem (21) vzdušné vlhkosti, s čidlem (22) srážek, s čidlem (23) teploty a s čidlem (24) hluku.
5. 5. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že blok (102) pro uživatelské vstupy a výstupy je propojen s modulem pro bezdrátové sledování chodu zařízení a jeho ovládání.
6. 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že bezdrátovým modulem je Wi-Fi modul (105).
7. 7. Zařízení podle nároku 5, vyznačující setím, že bezdrátovým modulem je GSM modul (106).
8. 8. Zařízení podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že zdrojem elektrické energie je fotovoltaický solární panel (3).
9. 9. Zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že fotovoltaický solární panel (3) je spřažen s akumulátorem (31) elektrické energie.