EA026252B1 - Система и способ управления тяговым усилием - Google Patents

Abstract

Предложена система для использования в колесном транспортном средстве. Система содержит резервуар для среды, способный удерживать тяговый материал, который содержит твердые частицы; сопло, связанное с резервуаром; и клапан среды, связанный по текучей среде с резервуаром среды и соплом. Клапан среды переключается между первым состоянием, в котором тяговый материал течет через клапан среды в сопло, и вторым состоянием, в котором тяговый материал не течет в сопло. В первом состоянии сопло принимает тяговый материал из резервуара среды и направляет тяговый материал к контактной поверхности так, что тяговый материал ударяет в контактную поверхность, которая пространственно отделена от границы колесо/поверхность. Система может изменять сцепление или тяговую способность контактной поверхности при последующем контакте с колесом.

Description

В одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для использования в колесном транспортном средстве. Система содержит резервуар для среды, содержащий тяговый материал, который содержит частицы; сопло, связанное по текучей среде с резервуаром среды; и клапан, связанный по текучей среде с резервуаром для среды и соплом. Клапан способен перемещаться между первым состоянием, в котором тяговый материал перемещается через клапан в сопло, и вторым состоянием, в который тяговый материал не может перемещаться в сопло. В первом состоянии сопло принимает тяговый материал из резервуара для среды и направляет тяговый материал к контактной поверхности так, что тяговый материал ударяет в контактную поверхность, которая отделена от границы колесо/поверхность. Указанная система позволяет изменить сцепление или тяговую способность контактной поверхности по отношению к колесу, входящему затем с ней в контакт.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для использования в транспортном средстве, в котором имеется множество колес для перемещения по некоторой поверхности. Система содержит сопло, способное принимать тяговый материал из резервуара и направлять этот тяговый материал к контактной поверхности; датчик, предназначенный для получения рабочих данных; и контроллер, электрически связанный с датчиком и предназначенный для приема от него рабочих данных. В зависимости от рабочих данных контроллер может изменять угол падения тягового материала относительно контактной поверхности.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложено сопло для использования с системой управления тяговым усилием с целью увеличения сцепления. Система управления тяговым усилием предназначена для транспортного средства, имеющего колесо, которое входит в контакт с некоторой поверхностью. Сопло содержит тело, определяющее сквозной проход и имеющее вход, который принимает тяговый материал, и выход, распределяющий тяговый материал по контактной поверхности рельса. Контактная поверхность - это часть поверхности, по которой может перемещаться колесо. Сопло имеет также механизм регулировки, установленный внутри прохода с возможностью перемещения между первым положением и вторым положением для регулировки площади потока в проходе.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложен способ, включающий управление потоком сжатого воздуха из воздушного резервуара в сопло, которое ориентировано в направлении к контактной поверхности. Контактная поверхность пространственно отделена от границы между колесом транспортного средства и поверхностью, частью которой являются указанная контактная поверхность и указанная граница. В контактную поверхность ударяет тяговый материал, который включает, по меньшей мере, поток сжатого воздуха, удаляющий мусор с контактной поверхности или меняющий ее шероховатость.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для использования в транспортном средстве, имеющем колесо, которое перемещается по некоторой поверхности. Система содержит по меньшей мере одно сопло и источник воздуха, который связан по текучей среде с соплом. Сопло принимает тяговый материал из источника воздуха и направляет поток тягового материала в то место на поверхности, которое представляет собой контактную поверхность для колеса. Кроме того, источник воздуха поставляет тяговый материал с расходом потока, который превышает приблизительно 2,83 куб.м/мин, измеренным на выходе тягового материала из сопла.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для использования в транспортном средстве, имеющем множество колес, при этом каждое из них катится по одному или большему количеству рельсов, который представляет собой один из множества рельсов. Система содержит один или более резервуаров для выборочной подачи тягового материала и сопло, связанное по текучей среде по меньшей мере с одним из резервуаров. Сопло может принимать тяговый материал и может направлять поток тягового материала в некоторое место на контактной поверхности рельса. Кроме того, сопло расположено или может быть расположено выше одного из рельсов и ориентировано так, что обращено к множеству рельсов, но не обращено непосредственно к ближайшему из множества колес.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система управления для использования в транспортном средстве. Система управления содержит контроллер, который может управлять клапаном, связанным по текучей среде с соплом. Тяговый материал может, по выбору, течь через сопло к контактной поверхности, которая расположена близко к границе между колесом и поверхностью, но пространственно отделена от нее. В ответ на сигналы из контроллера клапан может открываться и закрываться. Контроллер может управлять клапаном, подавая тяговый материал к контактной поверхности, или может перекрывать поток тягового материала к контактной поверхности. Подача тягового материала может быть реакцией на одно или более событий включения, в этом случае контроллер заставляет клапан открыться и пропустить тяговый материал к соплу. События включения включают одно или более следующих событий: уменьшение сцепления при работе транспортного средства, потеря или снижение тягового усилия во время эксплуатации транспортного средства и инициирование вручную команды, требующей подачи тягового материала. Выключение потока тягового материала может быть произведено в ответ на одно или более событий выключения. События выключения могут включать вход или нахождение транспортного средства в пределах определенной зоны выключения, срабатывание

- 2 026252 защитного тормоза транспортного средства, обнаружение, что измеренное доступное давление в системе пневматических тормозов транспортного средства ниже порогового уровня давления, обнаружение, что измеренные значения параметров цикла включения/выключения компрессора находятся в пределах определенного набора параметров цикла, и скорость или установка скорости транспортного средства находятся в пределах определенного диапазона скоростей или определенного диапазона установок скоростей соответственно.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложен способ, включающий регулировку ориентации сопла системы обеспечения тягового усилия на основе измеренного диаметра колеса. Колесо способно перемещаться по некоторой поверхности. Регулировку проводят так, чтобы сопло оставалось относительно поверхности в ориентации, которая является, по существу, такой же или, по существу, неизменной независимо от изменения диаметра колеса, например вследствие износа.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложен комплект для использования с транспортным средством, имеющим колесо, которое перемещается по рельсу, при этом часть рельса представляет собой контактную поверхность, которая пространственно отделена от границы колесо/рельс. Указанный комплект содержит сопло и монтажный кронштейн. Сопло связано по текучей среде с источником воздуха для подачи тягового материала, включающего поток воздуха, и способно принимать от источника воздуха поток воздуха, давление которого превышает по меньшей мере 689500 Па, измеренное до того, как тяговый материал выходит из сопла, или расход потока которого превышает 2,83 куб.м/мин, когда тяговый материал выходит из сопла, а затем доставлять тяговый материал на контактную поверхность со скоростью, которая превышает 45 м/с (например, больше чем 45,72 м/с), когда тяговый материал ударяет в контактную поверхность. Монтажный кронштейн позволяет установить сопло на транспортное средство относительно рельса так, чтобы оно было обращено внутрь в направлении множества рельсов и к контактной поверхности. В качестве опции указанный комплект содержит резервуар для среды, способный хранить такой тяговый материал, который содержит твердые частицы, и клапан, который управляется контроллером и, по выбору, позволяет протекать потоку твердых частиц, когда клапан находится в открытом положении.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система, которая содержит контроллер железнодорожной сети. Контроллер железнодорожной сети предназначен для использования в железнодорожной сети, которая содержит пункты прибытия/отправления, связанные железнодорожными путями для использования множеством локомотивов, которые перемещаются по железнодорожным путям от одного пункта прибытия/отправления в другой пункт прибытия/отправления в железнодорожной сети. По меньшей мере часть из множества локомотивов содержит систему управления тяговым усилием, которая обнаруживает информацию относительно значения тяги или уровня сцепления и передает это значение тяги или информацию об уровне сцепления в контроллер железнодорожной сети. Контроллер железнодорожной сети может определить, в каком пункте прибытия/отправления сложилась ситуация уменьшенной тяги, по меньшей мере частично, на основе значения тяги или информации об уровне сцепления, предоставленной системой (системами) управления тяговым усилием, имеющейся по меньшей мере в части из множества локомотивов. Контроллер железнодорожной сети реагирует на определение ситуации уменьшенной тяги в соответствующем пункте прибытия/отправления одной или обоими из следующих операций: управлением скоростью локомотивов по железнодорожной сети, так чтобы путь разгона или тормозной путь, или время разгона и время торможения, локомотива в пункте прибытия/отправления в ситуации уменьшенной тяги вычислялись контроллером железнодорожной сети по-другому, если локомотив содержит систему управления тяговым усилием, по сравнению с локомотивом, у которого нет системы управления тяговым усилием, или управлением маршрутизацией одного или более локомотивов из указанного множество локомотивов по железнодорожной сети на основе как наличия или отсутствия системы управления тяговым усилием на каждом локомотиве, так и на определенной ситуации уменьшенной тяги в одном или более пунктов прибытия/отправления.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для управления тяговым усилием, которая поддерживается колесным транспортным средством, имеющим множество рабочих режимов. Система управления тяговым усилием содержит контроллер, который определяет местоположение колесного транспортного средства на определенном маршруте, имеющем один или более прямых участков и один или более криволинейных участков, и управляет системой управления тяговым усилием в первом режиме работы на прямом участке и во втором режиме работы на криволинейном участке.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложено транспортное средство, содержащее первую ведущую ось и вторую ведущую ось. Первая ведущая ось расположена ближе к концу транспортного средства, а вторая ведущая ось расположена дальше от конца транспортного средства, при этом вторая ведущая ось соединена с буксой, которая не смещается во время прохождения транспортным средством искривленного участка. Кроме того, транспортное средство содержит систему управления тяговым усилием, соединенную с буксой второй ведущей оси. Система управления тяговым усилием содержит сопло и источник тягового материала, связанный с соплом.

- 3 026252

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для использования в локомотиве, имеющем колесо, которое перемещается по рельсу. Система содержит сопло, направленное от колеса, при этом сопло способно направлять поток абразивных твердых частиц и/или воздуха под давлением на контактную поверхность рельса, которая пространственно отделена от границы колесо/рельс.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для использования в колесном транспортном средстве, которое перемещается по некоторой поверхности. Система содержит сопло и источник воздуха. Источник воздуха связан по текучей среде с соплом так, что сопло принимает тяговый материал, содержащий поток воздуха из источника воздуха, и направляет поток тягового материала в некоторое место на поверхности, которое представляет собой контактную поверхность, при этом сопло совместно с источником воздуха обеспечивает подачу тягового материала со скоростью, которая превышает 45 м/с при измерении ее, когда тяговый материал ударяет в контактную поверхность. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения источник воздуха обеспечивает подачу тягового материала в сопло при давлении, которое превышает 689500 Па (приблизительно 100 единиц фунт-силы/кв.дюйм), если измерять его в сопле или вблизи сопла непосредственно перед тем, как тяговый материал выходит из сопла. Опционально, абразивный материал, состоящий из твердых частиц, может быть добавлен в воздушный поток и может стать частью потока тягового материала, ударяющего в контактную поверхность.

Краткое описание чертежей

Ниже подробно описаны варианты выполнения настоящего изобретения, примеры которых иллюстрируются на сопровождающих чертежах. Везде, где только возможно, одинаковыми позициями на разных чертежах обозначены одинаковые или сходные элементы.

На фиг. 1 схематично изображен пример железнодорожного транспортного средства.

На фиг. 2 схематично показана система управления тяговым усилием согласно варианту выполнения настоящего изобретения.

На фиг. 3 схематично показана система управления тяговым усилием согласно еще одному варианту выполнения настоящего изобретения.

На фиг. 4 схематично показана система управления тяговым усилием согласно еще одному варианту выполнения настоящего изобретения.

На фиг. 5 схематично показана система управления тяговым усилием согласно еще одному варианту выполнения настоящего изобретения.

На фиг. 6 схематично показана система управления тяговым усилием согласно еще одному варианту выполнения настоящего изобретения.

На фиг. 7 показан график, иллюстрирующий значения тягового усилия, достигнутые с использованием системы управления тяговым усилием, показанной на фиг. 3, в различных рабочих условиях.

На фиг. 8 показан детальный вид в перспективе антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения для использования с системами управления тяговым усилием, показанными на фиг. 2-6.

На фиг. 9 показан детальный вид антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения, показанного на фиг. 8, в рабочем режиме.

На фиг. 10 показан детальный вид антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения, показанного на фиг. 8, а режиме очистки.

На фиг. 11 показан вид в перспективе антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения в прочищенном состоянии, готового для использования в системе управления тяговым усилием.

На фиг. 12 показано сечение на виде сбоку антизасорного сопла, показанного на фиг. 11.

На фиг. 13 показан вид в перспективе антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения, показанного на фиг. 11, в засоренном состоянии.

На фиг. 14 показано сечение на виде сбоку антизасорного сопла, показанного на фиг. 13.

На фиг. 15 показано сечение на виде сбоку антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения в прочищенном состоянии, готового для использования в системе управления тяговым усилием.

На фиг. 16 показано сечение на виде сбоку антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения, показанного на фиг. 15, в засоренном состоянии.

На фиг. 17 показан вид в перспективе антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения в прочищенном состоянии для использования с системой управления тяговым усилием.

На фиг. 18 показано частичное сечение на виде сбоку антизасорного сопла, показанного на фиг. 17.

На фиг. 19 показан вид в перспективе антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения, показанному на фиг. 17, в засоренном состоянии.

На фиг. 20 показано частичное сечение на виде сбоку антизасорного сопла, показанного на фиг. 19.

На фиг. 21 показан вид в перспективе антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоя- 4 026252 щего изобретения в прочищенном состоянии, готового для использования в системе управления тяговым усилием.

На фиг. 22 показано частичное сечение на виде сбоку антизасорного сопла, показанного на фиг. 21.

На фиг. 23 показан вид в перспективе антизасорного сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения, показанному на фиг. 21, в засоренном состоянии.

На фиг. 24 показано частичное сечение на виде сбоку антизасорного сопла, показанного на фиг. 23.

На фиг. 25 схематично показаны части системы управления тяговым усилием согласно варианту выполнения настоящего изобретения, иллюстрирующие положение сопла на буксе транспортного средства, если смотреть спереди транспортного средства.

На фиг. 26 схематично показана система автоматической регулировки направления сопла согласно варианту выполнения настоящего изобретения для использования в системе управления тяговым усилием.

Подробное описание

Варианты выполнения настоящего изобретения относятся к системе управления тяговым усилием, предназначенной для изменения тяги колеса, входящего в контакт с поверхностью, и к соответствующим способам.

В контексте настоящего изобретения термин контактная поверхность означает область контакта на поверхности, которая является и местом, куда сопло направляет поток тягового материала, и местом, где часть поверхности впоследствии войдет в контакт с колесом, катящимся по этой поверхности; это место отличается от границы колесо/поверхность, которая в любой конкретный момент представляет собой место, где колесо фактически входит в контакт с поверхностью. В примерах указанная поверхность может быть металлическим рельсом или тротуаром, а колесо может быть металлическим колесом или полимерным колесом. Железнодорожное транспортное средство может быть магистральным локомотивом, маневровым локомотивом и т.п., и этот термин включает как товарные локомотивы, так и пассажирские локомотивы, которые, в свою очередь, могут быть дизель-электрическими или полностью электрическими, которые могу работать или на переменном токе, или на постоянном токе. Мусор может означать листья и растительность, воду, снег, золу, масло, смазку, скопления насекомых и другие вещества и предметы, которые могут покрывать поверхность рельса и оказывают негативное влияние на рабочие характеристики. Термины рельс и путь могут быть использованы взаимозаменяемо по всему документу и на практике могут включать магистрали и дороги. Хотя при более подробных рассмотрениях термин тяговый материал может включать частицы абразивного вещества, а также поток воздуха, как такового, поток воздуха определен отдельно. Для идентификации и дифференциации приложений, в которых ссылка делается на воздух плюс абразивный материал или только на воздух, могут использоваться контекст или явное указание, но при отсутствии ссылки на абразивные твердые частицы подразумевается поток только воздуха, а в некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения имеется опция добавления твердых частиц к потоку чистого воздуха. В контексте настоящего изобретения выражение соединенный по текучей среде или связь по текучей среде относится к такому расположению двух или более объектов, что они оказываются связаны с возможностью перетекания между ними потока текучей среды и допускают возможность осуществления передачи такой среды.

В контексте настоящего изобретения термин ударяет означает приложение силы, превышающей силу, которая передавалась бы, если бы тяговый материал падал на контактную поверхности под действием только силы тяжести. Например, в одном из вариантов выполнения настоящего изобретения тяговый материал выходит из сопла как поток под давлением, т.е. скорость тягового материала, выходящего из сопла больше, чем скорость тягового материала, падающего на контактную поверхность только под действием силы тяжести. В контексте настоящего изобретения термин шероховатость представляет собой меру параметра профиля шероховатости поверхности. Для иллюстрации подробно рассмотрен вариант с рельсом, когда локомотив со стальными колесами с ребордой перемещается по паре стальных рельсов.

Варианты выполнения настоящего изобретения относятся к системе управления тяговым усилием, предназначенной для модификации тяги колеса, входящего в контакт с рельсом или дорогой. Система управления тяговым усилием содержит резервуар в виде бака, способный содержать тяговый материал, и сопло, связанное с резервуаром по текучей среде между ними. Сопло принимает тяговый материал из резервуара и направляет меньшей мере часть тягового материала к контактной поверхности рельса до того, как эта контактная поверхность войдет в контакт с колесом. Направленный тяговый материал ударяет в контактную поверхность, изменяя тягу колеса, входящего в контакт с рельсом. Таким образом, когда тяговый материал ударяет в рельс, он удаляет или счищает мусор с рельса, обеспечивая более прямой контакт между рельсом и колесом. Кроме того, тяговый материал может изменить контактную поверхность рельса, например придать шероховатость гладким участкам или выровнять рельеф на рельсе, образовавшийся в результате его износа. Кроме того, указанный удар тягового материала может как удалить мусор, так и изменить морфологию поверхности рельса.

В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения система управления тяговым усилием может использоваться в транспортном средстве, таком как железнодорожное транспортное средство или

- 5 026252 локомотив. Например, на фиг. 1 схематично показано транспортное средство, в данном примере железнодорожное транспортное средство 1, предназначенное для перемещения по рельсу 2 посредством множества колес 3. На чертеже железнодорожное транспортное средство 1 содержит двигатель 4, например двигатель внутреннего сгорания. На раме 6 тележки установлено множество тяговых моторов 5, каждый из которых связан с одним из множества колес 3, обеспечивая силу тяги для разгона и замедления железнодорожного транспортного средства 1. Букса 7 может быть соединена с рамой 6 тележки для одного или более колес 3. Тяговые моторы 5 могут принимать электроэнергию из генератора, обеспечивая силу тяги для железнодорожного транспортного средства 1.

Схематично система 10 управления тяговым усилием согласно варианту выполнения настоящего изобретения показана на фиг. 2. В иллюстрируемом варианте выполнения настоящего изобретения указанная система установлена на железнодорожном транспортном средстве 12, у которого имеется по меньшей мере одно колесо 14 для перемещения по рельсу 16. Как показано на чертеже, система управления тяговым усилием содержит резервуар 18 с абразивом/текучей средой в виде бака, способного удерживать некоторый объем тягового материала 20 и имеющего воронку 22, по которой тяговый материал выходит из резервуара. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения резервуар не находится под давлением. Кроме того, система содержит резервуар 24 со сжатым воздухом. Этот воздушный резервуар 24 может быть уравнительным баком главного резервуара, который обеспечивает работу многочисленных функциональных компонентов транспортного средства, таких как воздушные тормоза и т.п. В другом варианте выполнения настоящего изобретения воздушный резервуар 24 может быть специальным воздушным резервуаром для системы 10 управления тяговым усилием. Трубопровод 26 с абразивом и трубопровод 28 для подачи воздуха переносят тяговый материал из резервуара с абразивом и сжатый воздух из воздушного резервуара соответственно в сопло 30, в котором тяговый материал попадает в поток сжатого воздуха, который ускоряет тяговый материал, направляя его на контактную поверхность 32 рельса. Тяговый материал ударяет в контактную поверхность с некоторой скоростью и удаляет весь присутствующий мусор и/или увеличивает шероховатость поверхности рельса (т.е. контактной поверхности), как подробно рассмотрено ниже.

Как показано на чертеже, система также содержит контроллер 34, который управляет подачей тягового материала и/или сжатого воздуха из воздушного резервуара 24. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения из сопла может выходить только один сжатый воздух. С контроллером может быть связан клапан 36 среды и воздушный клапан 38. Клапан 36 среды связан по текучей среде с выходом трубы 22, идущей из резервуара 18 и переключается между первым состоянием или положением, в котором тяговый материал может течь к соплу (как показано на фиг. 2), и вторым состоянием или положением, в котором тяговый материал не течет к соплу. Первое и второе состояния могут быть открытым и закрытым состояниями соответственно.

Воздушный клапан 38 связан по текучей среде с воздушным резервуаром. В варианте выполнения настоящего изобретения воздушный резервуар - это сосуд, который содержит сжатый воздух (например, это может быть накопительный резервуар воздушного компрессора). В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения воздушный резервуар может быть существующим компонентом/системой транспортного средства 12, например уравнительным баком главного резервуара. Как и в случае клапана 36 среды, воздушный клапан 38 переключается между первым состоянием или положением, в котором сжатый воздух может течь к соплу (как показано на фиг. 2), и вторым состоянием или положением, в котором сжатый воздух не течет к соплу. Первое и второе состояния могут быть открытым и закрытым состояниями соответственно. Как показано на фиг. 2, контроллер электрически или другим способом функционально соединен с клапаном 36 среды и воздушным клапаном 38 для управления переключением клапана 36 среды и воздушного клапана 38 между их соответствующими первым и вторым состояниями.

Для подачи тягового материала на контактную поверхность контроллер управляет клапаном среды и воздушным клапаном, переводя их в первое (т.е. открытое) состояние. Для подачи только воздуха контроллер переводит клапан среды во второе (т.е. закрытое) состояние, а воздушный клапан в первое (т.е. открытое) состояние. В выключенном состоянии контроллер переводит клапан среды и воздушный клапан во второе (т.е. закрытое) состояние.

На фиг. 3 схематично показана система управления тяговым усилием согласно одному из вариантов выполнения настоящего изобретения. Система 100, показанная на фиг. 3, установлена в локомотиве (рассматриваемом как обобщенный пример транспортного средства), у которого имеется колесо для перемещения по рельсу. Как показано на чертеже, система управления тяговым усилием содержит резервуар 18 в виде бака, способный хранить некоторый объем тягового материала и имеющий первую воронку 22, по которой подается этот тяговый материал. Ниже этот резервуар может упоминаться как резервуар для абразива, чтобы отличать его от воздушного резервуара или любого другого резервуара. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения резервуар для абразива не находится под давлением. Система также содержит воздушный резервуар, содержащий сжатый воздух. Трубопровод 26 для абразива и трубопровод 28 для подачи воздуха переносят тяговый материал из резервуара 18 и сжатый воздух из воздушного резервуара соответственно в сопло, в котором тяговый материал 110 попадает в поток сжа- 6 026252 того воздуха для ускорения тягового материала и подачи его на контактную поверхность рельса. Как и в случае системы на фиг. 2, тяговый материал ударяет в контактную поверхность с некоторой скоростью и удаляет любой присутствующий мусор и/или увеличивает шероховатость поверхности рельса (т.е. контактной поверхности).

Как показано на чертеже, система содержит контроллер, который управляет количеством, расходом потока, давлением, типом и количеством тягового материала и/или сжатого воздуха из воздушного резервуара. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения из сопла может подаваться только один сжатый воздух. Помимо контролера система 100 может также содержать связанные с ним клапан 36 среды и воздушный клапан 38. Клапан 36 среды связан по текучей среде с воронкой 22 на выходе резервуара 18 и переключается между первым состоянием или положением, в котором тяговый материал может течь к соплу (как показано на фиг. 3), и вторым состоянием или положением, в котором тяговый материал не течет к соплу. Первое и второе состояния могут быть открытым и закрытым состояниями соответственно.

Воздушный клапан связан по текучей среде с воздушным резервуаром. В варианте выполнения настоящего изобретения воздушный резервуар - это сосуд, который содержит сжатый воздух (например, это может быть накопительный резервуар воздушного компрессора). В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения воздушный резервуар может быть существующим компонентом/системой транспортного средства. Как и в случае клапана среды, воздушный клапан 38 переключается между первым состоянием или положением, в котором сжатый воздух может течь к соплу (как показано на фиг. 3), и вторым состоянием или положением, в котором сжатый воздух не течет к соплу. Первое и второе состояния могут быть открытым и закрытым состояниями соответственно. Как показано на фиг. 3, контроллер электрически или другим способом функционально соединен с клапаном среды и воздушным клапаном 38 для управления переключением клапана 36 среды и воздушного клапана 38 между их соответствующими первым и вторым состояниями.

Для подачи тягового материала на контактную поверхность контроллер управляет клапаном среды и воздушным клапаном, переводя их в первое (т.е. открытое) состояние. Для подачи только воздуха контроллер переводит клапан среды во второе (т.е. закрытое) состояние, а воздушный клапан в первое (т.е. открытое) состояние. В выключенном состоянии контроллер переводит клапан среды и воздушный клапан во второе (т.е. закрытое) состояние.

Как далее показано на фиг. 3, система управления тяговым усилием содержит также пескоструйную систему 102. В варианте выполнения настоящего изобретения пескоструйная система 102 использует тот же самый резервуар 18, что и для подачи тягового материала, хотя можно использовать отдельные резервуары или баки без выхода из объема аспектов настоящего изобретения. В варианте выполнения настоящего изобретения, в котором используется единственный резервуар 18, этот резервуар содержит вторую трубу 104, по которой подается тяговый материал. Как показано на фиг. 3, пескоструйная система 102 содержит песколовку 106, связанную по текучей среде с выходом воронки 104 и связанную по текучей среде с резервуаром со сжатым воздухом. Перемещение сжатого воздуха из воздушного резервуара в песколовку 106 регулируется воздушным клапаном 108 пескоструйного устройства. Песколовка 106 связана по текучей среде посредством пескоструйного трубопровода 110 с дозатором 112 песка (или пескоструйным устройством). Дозатор песка ориентирован так, чтобы обеспечить на поверхности рельса такой слой песка, чтобы имелся слой песка на границе колесо/рельс с целью увеличения тяги.

Как и в случае клапана среды и воздушного клапана, воздушный клапан 108 пескоструйного устройства управляемо переключается между первым состоянием или положением, в котором сжатый воздух может течь к песколовке 106 и соплу (как показано на фиг. 3), и вторым состоянием или положением, в котором сжатый воздух не течет к песколовке 106. Первое и второе состояния могут быть открытым и закрытым состояниями соответственно. Во время одного из режимов работы слой песка из пескоструйного устройства направлен на границу с колесом так, чтобы по меньшей мере часть песка осталась на границе с колесом. Распределение слоя песка происходит после удара в контактную поверхность потока тягового материала. Поэтому песок не сдувается потоком тягового материала, имеющего расход или скорость потока, которые в противном случае достаточно высоки, чтобы сдуть любой песок или твердые частицы тягового материала, который может использоваться.

Как показано на фиг. 3, контроллер электрически или другим способом соединен с воздушным клапаном 108 пескоструйного устройства для переключения клапана 108 между его первым и вторым состояниями. Слой песка из резервуара среды направлен на границу колеса через дозатор песка так, что по меньшей мере часть песка остается на границе с колесом, а распределение слоя песка происходит уже после удара в контактную поверхность потока тягового материала, в результате чего песок не сдувается потоком тягового материала, имеющим достаточно высокую скорость или расход потока, при которых твердые частицы тягового материала могли бы быть сдуты.

На фиг. 4 схематично показана система 200 управления тяговым усилием согласно варианту выполнения настоящего изобретения. Система 200 содержит прочный сосуд 202 высокого давления, в который подается тяговый материал из резервуара 18, не находящегося под давлением. С этой целью система 200 дополнительно содержит дозировочный клапан 204 и второй воздушный клапан 206. Дозиро- 7 026252 вочный клапан 204 аналогичен клапану среды, т.е. он переключается контроллером между первым и вторым состояниями, обеспечивая прохождение тягового материала.

Как показано на фиг. 4, вход дозировочного клапана 204 связан по текучей среде с выходом первой воронки 22 из резервуара 18, а выход дозировочного клапана 204 связан по текучей среде с входом сосуда 202 высокого давления. Вход клапана среды связан по текучей среде с выходом сосуда 202 высокого давления между сосудом высокого давления и соплом. Второй воздушный клапан 206 установлен по текучей среде между воздушным резервуаром и входом сосуда 202 высокого давления. Второй воздушный клапан 206 электрически связан с контроллером 24 и переключается им между первым и вторым состояниями (т.е. открытым и закрытым состояниями соответственно), при этом в первом состоянии сжатый воздух подается в сосуд 202 высокого давления, а во втором состоянии сжатый воздух в сосуд 202 высокого давления не подается.

При работе для подачи к контактной поверхности рельса только воздуха контроллер переключает клапан среды во второе (т.е. закрытое) состояние, а первый воздушный клапан - в первое (т.е. открытое) состояние. Для заполнения сосуда 202 высокого давления тяговым материалом контроллер переключает клапан среды во второе (т.е. закрытое) состояние, второй воздушный клапан 206 - во второе (т.е. закрытое) состояние, а дозаторный клапан 204 - в первое (т.е. открытое) состояние. Дозаторным клапаном 204 можно управлять, позволяя заполнить сосуд 202 высокого давления достаточным объемом тягового материала, на основе времени, объемного расхода или датчиков уровня загрузки, или же дозаторный клапан 204 может быть переключен во второе (т.е. закрытое) состояние, несмотря на наличие тягового материала в пределах дозаторного клапана 204.

Для подачи тягового материала на контактную поверхность контроллер переводит дозаторный клапан 204 во второе (т.е. закрытое) состояние, воздушный клапан - во второе (т.е. закрытое) состояние, а клапан среды и второй воздушный клапан 206 - в первое (т.е. открытое) состояние. Когда дозаторный клапан 204 и первый воздушный клапан закрыты, а клапан среды и второй воздушный клапан 206 открыты, тяговый материал из сосуда высокого давления течет по трубопроводу и из сопла. Тяговый материал ударяет в контактную поверхность с некоторой скоростью и удаляет любой присутствующий мусор и/или увеличивает шероховатость поверхности рельса (т.е. контактной поверхности), как рассмотрено ниже.

На фиг. 5 показана система 300 управления тяговым усилием согласно варианту выполнения настоящего изобретения. Эта система 300 содержит пескоструйную систему 102, описанную выше при рассмотрении системы 100 на фиг. 2. Как показано на фиг. 5, система 300 содержит сосуд 202 высокого давления, в который подается тяговый материал из резервуара среды, не находящегося под давлением. Кроме того, система 300 содержит дозаторный клапан 204 и второй воздушный клапан 206. Как показано на чертеже, вход дозаторного клапана 204 связан по текучей среде с выходом первой воронки 22 резервуара 18, а выход дозаторного клапана 204 связан по текучей среде с входом сосуда 202 высокого давления. Вход клапана среды связан по текучей среде с выходом сосуда 202 высокого давления между сосудом высокого давления и соплом. Второй воздушный клапан 206 включен по текучей среде между воздушным резервуаром и входом сосуда 202 высокого давления. Второй воздушный клапан 206 электрически соединен с контроллером и переключается им между первым и вторыми состояниям (т.е. открытым и закрытым состояниями соответственно), при этом в первом состоянии сжатый воздух подается в сосуд 202 высокого давления, а во втором состоянии сжатый воздух в сосуд 202 высокого давления не подается.

При работе системы, которая может обеспечить подачу тягового материала с твердыми частицами, для того, чтобы подавать на контактную поверхность рельса только воздух, контроллер переводит клапан для потока твердых частиц (например, клапан среды) во второе (т.е. закрытое) состояние, а первый воздушный клапан - в первое (т.е. открытое) состояние. Для заполнения сосуда 202 высокого давления тяговым материалом контроллер переводит клапан среды во второе (т.е. закрытое) состояние, второй воздушный клапан 206 - во второе (т.е. закрытое) состояние, а дозаторный клапан 204 - в первое (т.е. открытое) состояние. Дозаторным клапаном 204 можно управлять, обеспечивая, чтобы в сосуд 202 высокого давления вошел достаточный объем тягового материала, на основе времени, объемного расхода или датчиков уровня загрузки, или же дозаторный клапан 204 может быть переключен во второе (т.е. закрытое) состояние, несмотря на наличие тягового материала в пределах дозаторного клапана 204.

Для подачи тягового материала на контактную поверхность контроллер переводит дозаторный клапан 204 во второе (т.е. закрытое) состояние, воздушный клапан - во второе (т.е. закрытое) состояние, а клапан среды и второй воздушный клапан 206 - в первое (т.е. открытое) состояние. Когда дозаторный клапан 204 и первый воздушный клапан закрыты, а клапан среды и второй воздушный клапан 206 открыты, тяговый материал из сосуда высокого давления течет по трубопроводу 26 и из сопла. Тяговый материал ударяет в контактную поверхность со скоростью и удаляет любой присутствующий мусор и/или увеличивает шероховатость поверхности рельса (т.е. контактной поверхности), как рассмотрено ниже.

Как отмечено выше, система 300 дополнительно содержит пескоструйную систему 102. Как отмечено выше при рассмотрении фиг. 3, пескоструйная система 102 использует тот же самый резервуар 18,

- 8 026252 что и для подачи тягового материала, хотя можно использовать отдельные резервуары или баки без выхода из объема аспектов настоящего изобретения. В варианте выполнения настоящего изобретения, в котором используется единственный резервуар 18, этот резервуар содержит вторую воронку 104, по которой подается тяговый материал. Как показано на фиг. 3, пескоструйная система 102 содержит песколовку 106, связанную по текучей среде с выходом воронки 104 и связанную по текучей среде с резервуаром со сжатым воздухом. Перемещение сжатого воздуха из воздушного резервуара в песколовку 106 регулируется воздушным клапаном пескоструйного устройства 108. Песколовка 106 связана по текучей среде посредством пескоструйного трубопровода 110 с дозатором 112 песка. Дозатор песка ориентирован так, чтобы обеспечить на поверхности рельса такой слой песка, чтобы имелся некоторый слой песка на границе колесо/рельс с целью увеличения тяги.

На фиг. 6 схематично показана система 400 управления тяговым усилием согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения. На чертеже система 400 содержит резервуар 18 с абразивом в виде бака, способного вмещать некоторый объем тягового материала и имеющего воронку 22, из которой выходит тяговый материал. Система 400 содержит также воздушный резервуар, содержащий сжатый воздух. Трубопровод 26 для абразива и трубопровод 28 для воздуха переносят тяговый материал из резервуара 18 для абразива и сжатый воздух из воздушного резервуара соответственно в сопло, в котором тяговый материал попадает в поток сжатого воздуха, который ускоряет тяговый материал и направляет его на контактную поверхность рельса.

В отличие от системы 10 на фиг. 2, резервуар 18 системы 400 находится под давлением и управляется посредством клапана 402 сжатого воздуха, вход которого связан по текучей среде с воздушным резервуаром, а выход связан по текучей среде с резервуаром 18 для тягового материала.

Система 400 дополнительно содержит контроллер, который управляет подачей тягового материала и воздуха 24. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения из сопла можно подавать лишь один сжатый воздух. Система 400 может также содержать соединенный с контроллером клапан 36 среды и воздушный клапан 38. Клапан среды связан по текучей среде с выходом воронки 22 резервуара 18 и переключается между первым состоянием или положением, в котором тяговый материал может течь к соплу (как показано на фиг. 6), и вторым состоянием или положением, в котором тяговый материал не течет к соплу. Первое и второе состояния могут быть открытым и закрытым состояниями соответственно.

Воздушный клапан связан по текучей среде с воздушным резервуаром. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения воздушный резервуар - это сосуд, который содержит сжатый воздух (например, это может быть накопительный резервуар воздушного компрессора). В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения воздушный резервуар может быть существующим компонентом/системой транспортного средства 12. Как и в случае клапана среды и клапана 502 сжатого воздуха, воздушный клапан переключается между первым состоянием или положением, в котором сжатый воздух может течь к соплу, и вторым состоянием или положением, в котором сжатый воздух не течет к соплу. Первое и второе состояния могут быть открытым и закрытым состояниями соответственно. Как показано на фиг. 6, контроллер электрически или другим способом функционально соединен с клапаном среды и воздушным клапаном для управления переключением клапана среды и воздушного клапана между их соответствующими первым и вторым состояниями.

Для подачи тягового материала на контактную поверхность контроллер переводит клапан 502 сжатого воздуха, клапан среды и воздушный клапан в первое (т.е. открытое) состояние, в результате чего тяговый материал может течь по трубопроводу 26 к соплу. Тяговый материал ударяет в контактную поверхность со скоростью и удаляет любой присутствующий мусор и/или увеличивает шероховатость поверхности рельса (т.е. контактной поверхности), как подробно рассмотрено ниже.

Для подачи только воздуха контроллер переводит клапан среды во второе (т.е. закрытое) состояние, а воздушный клапан в первое (т.е. открытое) состояние. В выключенном состоянии контроллер переводит клапан среды и воздушный клапан во второе (т.е. закрытое) состояние.

Как сказано выше, работа систем 10, 100, 200, 300, 400 в режиме осаждения абразива, когда тяговый материал выходит из сопла и ударяет в контактную поверхность рельса, увеличивает тяговое усилие транспортного средства или локомотива, с которым используется система 10, 100, 200, 300 или 400. В таких вариантах выполнения настоящего изобретения тяговый материал ударяет в контактную поверхность со скоростью и удаляет любой присутствующий мусор и/или увеличивает шероховатость поверхности рельса (т.е. контактной поверхности).

В тех вариантах выполнения настоящего изобретения, в которых происходит изменение контактной поверхности путем удара в нее тягового материала, измененная шероховатость может быть меньше чем 0,1 мкм (т.е. высота пиков не превышает 0,1 мкм), в диапазоне приблизительно от 0,1 до 1 мкм (т.е. высота пиков составляет приблизительно от 0,1 до 1 мкм), приблизительно от 1 до 10 мкм (т.е. высота пиков составляет приблизительно от 1 до 10 мкм), приблизительно от 10 мкм до 1 мм (т.е. высота пиков составляет приблизительно от 10 мкм до 1 мм), приблизительно от 1 до 10 мм (т.е. высота пиков составляет приблизительно от 1 до 10 мм) или превышать приблизительно 10 мм (т.е. высота пиков превышает приблизительно 10 мм). В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения измененная морфо- 9 026252 логия поверхности характеризуется пиками с высотой, которая лежит приблизительно между 0,1 мкм и 10 мм. Согласно одному из аспектов указанные высоты пиков представляют собой максимальную высоту пиков.

В вариантах выполнения настоящего изобретения, раскрытых выше, многочисленные рабочие параметры или характеристики систем 10, 100, 200, 300 и 400 могут варьироваться для создания желательной шероховатости поверхности. Такие факторы могут включать тип используемого тягового материала, скорость тягового материала, выходящего из сопла, величину или расход потока тягового материала, тип рельса, скорость транспортного средства 12, расстояние от сопла до контактной поверхности и другие факторы, которые могут играть роль в последующей обработке поверхности. В различных вариантах выполнения настоящего изобретения тяговый материал не внедряется в контактную поверхность и/или тяговый материал существенно менее твердый, чем железнодорожный путь 16, и поэтому не может в него внедряться.

Степень удаления мусора с пути 16 и степень изменения контактной поверхности влияют на результирующий уровень наблюдаемого тягового усилия. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения тяговое усилие возрастает на величину, превышающую любую из достигнутых при промывании контактной поверхности водой, очистке контактной поверхности, встраивании частиц в контактную поверхность или укладывании свободных частиц песка на контактную поверхность. Увеличение тягового усилия может составлять 40000 или больше в результате нанесения тягового материала с использованием системы 10, 100, 200, 300 и 400 и способа согласно изобретению, например при нанесении тягового материала тяговое усилие увеличивается по меньшей мере на 40000.

Тяговый материал может содержать частицы, которые тверже, чем обрабатываемый путь. Подходящие типы более твердых частиц включают металлы, керамику, минералы и сплавы. Подходящий твердый сплав может быть инструментальной сталью, нержавеющей сталью, твердосплавной сталью или сплавами титана. Другие подходящие тяговые материалы могут быть изготовлены из бокситовой группы минералов. Подходящие бокситы включают в качестве составляющей окись алюминия (А1₂О₃), опционально с небольшим количеством окиси титана (Тт₂О₃), окиси железа (Ре₂О₃) и двуокиси кремния (δίθ₂). В варианте выполнения настоящего изобретения количество бокситов может составлять в смеси приблизительно до 85 вес.% или больше. Другие подходящие тяговые материалы могут включать битое стекло или стеклянную дробь. В других вариантах выполнения настоящего изобретения тяговый материал содержит одну или более частиц, сформированных из двуокиси кремния, окиси алюминия или железа. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения другим подходящим тяговым материалом может быть органический материал. Подходящий органический материал может содержать частицы, сформированные из ореховой скорлупы, например скорлупы грецкого ореха. Другой тяговый материал на биологической основе может включать частицы, сформированные из ракообразных или морских ракушек (таких как скелетные останки моллюсков и аналогичных морских существ).

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения размер частиц тягового материала составляет приблизительно от 0,1 до 2 мм. В других вариантах выполнения настоящего изобретения величина частиц тягового материала может составлять в диапазоне стандартного размера сетки приблизительно от 30 до 100 или приблизительно от 150 до 600 мкм. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения у частиц могут быть острые края или выступы. Частицы больше чем с одним острым краем или выступом имеют большую вероятность удалить материал или деформировать поверхность железнодорожного пути.

Дополнительные подходящие тянущие материалы включают моющие средства, эвтектики или соли, гели и модификаторы когезии, а также удалители пыли. Все тяговые материалы могут использоваться по отдельности или в комбинации в зависимости от конкретного приложения.

Как отмечено выше со ссылкой, например, на фиг. 2, системы 10, 100, 200, 300 и 400 согласно изобретению могут быть использованы на борту транспортного средства 12, имеющего колесо 104, которое соединено с ведущей осью транспортного средства 12. В варианте выполнения настоящего изобретения система управления тяговым усилием может быть установлена на транспортном средстве, которое является частью состава, включающего множество сцепленных транспортных средств, при этом указанное колесо (т.е. колесо, для которого должно быть увеличено сцепление) установлено на различных транспортных средствах в составе. Может возникнуть ситуация в составе, когда в первом локомотиве или другом железнодорожном транспортном средстве в составе нет систем управления тяговым усилием, но второй локомотив или последующее транспортное средство в составе оборудован системой управления тяговым усилием. В таких случаях коэффициент проскальзывания первого локомотива может предоставлять контроллеру информацию об условиях движения, позволяя корректировать действия системы по изменению тягового усилия. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения система управления тяговым усилием может быть установлена на первом локомотиве, обеспечивая максимально возможное повышение тягового усилия. Следует отметить, что, по меньшей мере, при некоторых обстоятельствах рельс представляет собой стальной рельс, предназначенный для использования в железнодорожном транспорте. Хотя на фиг. 2-6 показана система управления тяговым усилием на примере локомотива, предложенные система и способ согласно изобретению могут быть использованы на любом желез- 10 026252 нодорожном транспортном средстве и охватывают локомотивы всех типов, включая маневровые локомотивы, моторные вагоны и т.п.

Как сказано выше, системы 10, 100, 200, 300 и 400 могут брать тяговый материал (среду) 20 из резервуара 18 для среды. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения резервуар 18 может быть соединен с нагревателем, вибратором, экраном или фильтром и/или обезвоживающим устройством.

В варианте выполнения настоящего изобретения, показанном, например, на фиг. 6, резервуар или бак 18 находится под давлением. В других вариантах выполнения настоящего изобретения, как показано, например, на фиг. 3 и 4, тяговый материал перемещается из работающего при нормальном давлении резервуара 18 в сосуд 202 высокого давления, который может находиться под давлением. В любом случае давление может быть выбрано на основе конкретных параметров применения. В различных вариантах выполнения настоящего изобретения могут быть различные требования к давлению воздуха. В одном варианте выполнения настоящего изобретения давление воздуха может быть больше чем приблизительно 70 футов/кв.дюйм (482 кПа), но в других приложениях рабочее давление может быть в диапазоне приблизительно от 75 футов/кв.дюйм (517 кПа) до приблизительно 150 футов/кв.дюйм (1034 кПа). Во время работы только с воздухом (без использования твердых частиц в потоке текучей среды) в некоторых случаях давление воздуха, которое могло бы быть достаточным для нанесения песка, может оказаться недостаточным для достижения заметного увеличения тягового усилия. В одном варианте выполнения настоящего изобретения в режиме работы только с воздухом используется давление воздуха, которое превышает приблизительно 90 футов/кв.дюйм (620 кПа) или составляет приблизительно от 90 футов/кв.дюйм (620 кПа) до 100 футов/кв.дюйм (689 кПа), приблизительно от 100 футов/кв.дюйм (689 кПа) до 110 футов/кв.дюйм (758 кПа), приблизительно от 110 футов/кв.дюйм (758 кПа) до 120 футов/кв.дюйм (827 кПа), приблизительно от 120 футов/кв.дюйм (827 кПа) до 130 футов/кв.дюйм (896 кПа) или приблизительно от 130 футов/кв.дюйм (896 кПа) до 140 футов/кв.дюйм (965 кПа).

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения давление воздуха в локомотиве равно давлению воздуха, создаваемому компрессором и используемому для работы воздушных тормозов, которое превышает 100 футов/кв.дюйм или 689500 Па (и до приблизительно 135 футов/кв.дюйм (930 кПа)). Поэтому при выровненном давлении система может работать без введения регулятора давления воздуха. Это позволяет снизить стоимость, расширить срок службы и надежность системы, повысить простоту изготовления и уменьшить или вообще исключить аварийные режимы. Для дальнейшего приспособления к применениям с относительно высоким давлением можно использовать трубопровод с большим диаметром, чем можно использовать в системах с относительно меньшим (и, возможно, регулируемым) давлением. Трубопровод большего диаметра позволяет снизить падение давления по сравнению с системами меньшего диаметра или регулируемого давления.

Давление воздуха - это лишь один из факторов, который можно учитывать при работе. Другие факторы включают воздушный поток, скорость потока, температуру воздуха, окружающие условия и рабочие параметры. Что касается воздушного потока, система может работать при расходах потока больших чем 30 куб.футов/мин (приблизительно 0,85 куб.м/мин) для пары сопел (на каждое сопло приходится половина этого значения) или в диапазоне приблизительно от 30 куб.футов/мин (приблизительно 0,85 куб.м/мин) до 75 куб.футов/мин (приблизительно 2,12 куб.м/мин), приблизительно от 75 до 100 куб.футов/мин (приблизительно 2,83 куб.м/мин), приблизительно от 100 до 110 куб.футов/мин (приблизительно 3,11 куб.м/мин), приблизительно от 110 до 120 куб.футов/мин (приблизительно 3,40 куб.м/мин), приблизительно от 120 до 130 куб.футов/мин (приблизительно 3,68 куб.м/мин), приблизительно от 130 до 140 куб.футов/мин (приблизительно 3,96 куб.м/мин), приблизительно от 140 до 150 куб.футов/мин (приблизительно 4,25 куб.м/мин), приблизительно от 150 до 160 куб.футов/мин (приблизительно 4,53 куб.м/мин) или больше чем приблизительно 160 куб.футов/мин для пары сопел. Что касается скорости воздуха, система может работать при скорости соударения больше чем 75 футов/с (приблизительно 23 м/с) или в диапазоне приблизительно от 75 до 100 футов/с (приблизительно 30 м/с), приблизительно от 100 до 200 футов/с (приблизительно 61 м/с), приблизительно от 200 до 300 футов/с (приблизительно 91 м/с), приблизительно от 300 до 400 футов/с (приблизительно 122 м/с), приблизительно от 400 до 450 футов/с (приблизительно 137 м/с), приблизительно от 450 до 500 футов/с (приблизительно 152 м/с), приблизительно от 500 до 550 футов/с (приблизительно 168 м/с) или больше чем приблизительно 550 футов/с.

В других вариантах выполнения настоящего изобретения, что касается воздушного потока, система может работать при расходах потока больших чем 0,85±0,05 куб.м/мин для пары сопел (на каждое сопло приходится половинное значение) или в диапазоне от 0,85±0,05 до 2,12±0,05 куб.м/мин, от 2,12±0,05 до 2,83±0,05 куб.м/мин, от приблизительно 2,83±0,05 до 3,11±0,05 куб.м/мин, от 3,11±0,05 до 3,40±0,05 куб.м/мин, от 3,40±0,05 до 3,68±0,05 куб.м/мин, от 3,68±0,05 до 3,96±0,05 куб.м/мин, от 3,96±0,05 до 4,25±0,05 куб.м/мин, от 4,25±0,05 куб.м/мин до 4,53±0,05 или больше чем 4,53±0,05 куб.м/мин для пары сопла. Что касается скорости воздуха, система может работать при скорости соударения большей чем 23±1 м/с или в диапазоне от 23±1 до 30±1 м/с, от 30±1 до 61±1 м/с, от 61±1 до 91±1 м/с, от 91±1 до 122 ±1 м/с, от 122±1 до 137±1 м/с, от 137±1 до 152 м/с, от 152±1 до 168±1 м/с или

- 11 026252 больше чем 168±1 м/с.

Ниже рассмотрена работа системы и обращается внимание на взаимодействие пневматической системы локомотива с вариантами выполнения настоящего изобретения. Одним из рассматриваемых факторов является системная потеря давления воздуха (или полного объема воздуха) в работающем локомотиве, которая может привести к срабатыванию аварийного тормоза. Воздушные тормоза локомотива отпущены, когда давление в воздушных линиях превышает пороговый уровень давления, и тормозят локомотив, когда давление воздуха в линии снижается (что приводит к схватыванию тормозов и замедлению поезда). Выпуск большого объема воздуха из системы с любой целью может вызвать соответствующее падение давления. Так, выпуск воздуха с целью воздействия на тяговое усилие может вызвать падение давления. Другим фактором, который следует учесть, является работа компрессора, который подает воздух в систему. Срок службы компрессора снижается, если заставить его включаться и выключаться, поддерживая давление в заданном диапазоне. Естественно, способ работы системы, которая потребляет большое количество воздуха, может повлиять на работу компрессора. По этим и иным соображениям система может содержать контроллер, который учитывает приведенные выше факторы. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения контроллер учитывает давление воздуха и/или условия в окружающей среде локомотива и реагирует, управляя потреблением воздуха системой согласно изобретению. Например, если давление в главном уравнительном воздушном резервуаре локомотива (МКЕ) падает ниже порогового значения, контроллер уменьшит, перекроет воздушный поток системы согласно изобретению, пока давление в воздушном резервуаре локомотива не восстановится до определенного уровня давления, или, если имеется тенденция к изменению давления во времени (что может быть вызвано изменением географической высоты локомотива), контроллер может реагировать соответствующим изменением использования системы согласно изобретению. Изменения могут быть, конечно, бинарными по сути, т.е. могут заключаться в простом выключении системы целиком. Однако может быть достигнут некоторый выигрыш при уменьшении расхода потока, для чего контроллер может понизить расход потока и обеспечить некоторый меньший уровень усиления тяги. Опционально, контроллер также может выдать уведомление о том, что режим работы был соответственно изменен, или может сделать запись о данном событии, или же может не делать ничего, помимо проведения изменения. Уведомление может быть основано на нормативах эксплуатации. При работе воздух под давлением из воздушного резервуара может подаваться в резервуар с абразивом или в сосуд 202 высокого давления, где воздух смешивается с тяговым материалом. Смесь среда/воздух может перемещаться к выпускному соплу, где смесь ускоряется. Хотя в вариантах выполнения настоящего изобретения, раскрытых здесь, показано одиночное сопло для выдачи тягового материала или смеси тяговый материал/воздух, можно использовать множество сопел 30 без отхода от аспектов изобретения. Сопло может служить двойной цели: для ускорения тягового материала/смеси, а также для направления материала/смеси к контактной поверхности рельса. В варианте выполнения настоящего изобретения, помимо воздуха, можно использовать воду или гель под давлением. В вариантах выполнения настоящего изобретения, в которых используется гель, он может способствовать прилипанию к рельсу достаточного количество увлекаемого тягового материала, что повышает сцепление в дополнение к увеличению сцепления, обусловленному удалением мусора и/или изменением поверхности.

На фиг. 7 показан график, иллюстрирующий зависимость от времени значения тягового усилия, достигнутого с использование системы управления тяговым усилием, изображенной на фиг. 3, и пескоструйной системы 102, установленной на локомотиве с пятью ведущими осями на влажном рельсе на скоростях 5 миль/ч (8 км/ч) и 7 миль/ч (11,3 км/ч). Измерялось сцепление, а систему 200 управления тяговым усилием несколько раз включали и выключали. В частности, интервалы а соответствуют периодам времени, когда система управления тяговым усилием была задействована, а интервалы Ъ соответствуют периодам времени, когда система управления тяговым усилием бездействовала, при этом заштрихованный прямоугольник соответствует периоду времени, когда система управления тяговым усилием использовала только воздух, направленный на контактную поверхность. Результаты указывают, что сцепление влажного рельса увеличивается в ответ на удар тяговым материалом в контактную поверхность. Кроме того, видно, что сцепление также увеличивается, когда на контактную поверхность падает только сжатый воздух.

Здесь и в других местах система описана на примере только одного сопла; однако в системе согласно изобретению может использоваться множество сопел, которые могут работать независимо или согласованно под управлением контроллера. Для источников более низкого давления сопло может быть выполнено так, чтобы создать достаточное давление для ускорения тягового материала к контактной поверхности во время работы. В других вариантах выполнения настоящего изобретения к соплу могут быть присоединены различные насадки. Подходящие насадки могут включать, например, вибрирующие устройства, датчики засорения, нагреватели, противозасорные устройства и т.п. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения может иметься второе сопло, предназначенное для подачи на контактную поверхность воздуха, воды или раствора. Раствор может быть растворителем или моющим средством, таким как мыло или моющий раствор. Другие растворы могут включать кислотные растворы, растворы для пассивации металла (для сохранения поверхности рельса) и т.п. С соплом может быть связан

- 12 026252 выключатель, который останавливает поток тягового материала, позволяя пропускать через сопло поток воздуха и/или воды.

Фиг. 8-10 представляют собой различные детальные виды сопла 500 согласно варианту выполнения настоящего изобретения, которое подходит для использования в качестве сопла в системах 10, 100, 200, 300 и 400, раскрытых выше. Как показано на фиг. 8, сопло 500 содержит первую половину 502 и вторую половину 504, которые взаимодействуют, определяя сквозной канал 506, через который может проходить тяговый материал. Как лучше всего показано на фиг. 8, внутри канала 506 расположена или сформирована иначе закаленная внутренняя гильза 508. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения гильза 508 может быть выполнена из износостойкого материала, такого как керамика или кермет.

На фиг. 9 показан вид сбоку и с торца сопла 500 в рабочем режиме. Как показано на чертеже, сквозной канал 506 сопла 500 имеет заднюю часть 510 большего диаметра, переднюю часть 512 меньшего диаметра и сужающуюся часть 514, образующую переход между задней частью 510 и передней частью 512. Сужающаяся часть 514 ускоряет тяговый материал, идущий под воздействием сжатого воздуха, к контактной поверхности (фиг. 2). Сжатый воздух и/или тяговый материал подается шлангом 516 с воздухом/средой, который связан по текучей среде со сквозным каналом 506.

Однако при некоторых условиях работы и особенно при повышенной влажности тяговый материал может засорить сопло, таким образом уменьшая эффективность системы. В частности, во влажных условиях песок или другой тяговый материал может засорить отверстие сопла. Это может произойти потому, что частицы тягового материала будут иметь размер, превышающий диаметр отверстия. В случае, когда в качестве тягового материала используется песок, этот песок может слипнуться в комок. В некоторых случаях это может произойти из-за влажности песка. Присутствие таких агломератов блокирует сопло и заставляет расти давление выше отверстия сопла. Соответственно, по меньшей мере, некоторые варианты выполнения настоящего изобретения направлены на создание такой конструкции сопла, которая обеспечивает работу без засорения.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения, показанном на фиг. 10, сопло 500 (подходящее для использования в качестве сопла в системе, показанной на фиг. 2) выполняет антизасорную функцию. Как лучше всего видно на видах сбоку и с торца на фиг. 9, две половины 502, 504 сопла 500 скреплены на ближнем конце 518 сильфонным фланцем 520 и шарниром/петлей 522. Половины 502, 504 сопла расходятся на дальнем конце 524, когда шарнир/петля 522 поворачивается, и волна воздуха, идущего только из воздушного резервуара, проталкивает любой засор в сквозной канал 506 сопла 500. В рабочем режиме, показанном на фиг. 8, упругий элемент 526, например упругая лента, упругий рукав и т.п., размещенный на внешнем/дальнем конце сопла 500, удерживает дальний конец первой половины 502 и второй половины 504 сопла 500 вместе. Однако во время очистки или предотвращения засорения сильфонный фланец 520 растягивает упругий элемент 526 и позволяет половинам 502, 504 на дальнем конце сопла 500 разойтись после прихода волны сжатого воздуха из воздушного резервуара или когда давление до отверстия сопла растет и достигает порогового давления, которое заставляет половины 502, 504 разойтись.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения в антизасорном сопле используется механизм регулировки, установленный в теле / отверстии сопла для очистки или прочистки сопла. Подходящий механизм регулировки может быть механизмом из пружины и плунжера, установленного в отверстии сопла. Примеры подходящих антизасорных механизмов показаны на фиг. 11-22. На фиг. 11-14 показан вариант выполнения антизасорного сопла 600. Как показано на чертеже, тяговый материал поступает к выходу сопла по проходу 602. Сопло содержит плунжер 604 (см. фиг. 11), который перемещается вверх и вниз посредством пружины, когда внутреннее давление/давление выше по потоку в пределах сопла 600 изменяется.

Положение плунжера и пружины в нормальных рабочих условиях, т.е. когда сопло не засорено, показано на фиг. 11 и 12. Как показано на этих чертежах, тяговый материал перемещается мимо плунжера через проход и выходит из сопла 600. Когда абразивные частицы слипаются, сопло засоряется, а давление выше по потоку увеличивается. Поэтому это давление необходимо периодически снижать, или вручную, или с использованием контроллера, позволяя пружине 606 ослабнуть и достичь положения, как показано на фиг. 13 и 14. Это увеличивает площадь прохода 608 и позволит пройти и быть вытолкнутыми большим частицам. После того как большие абразивные частицы покинули сопло и сопло стало чистым, пружина смещает плунжер к его исходному положению, как показано на фиг. 11 и 12, уменьшая площадь прохода.

Антизасорное сопло 610 согласно варианту выполнения настоящего изобретения показано на фиг. 15 и 16. Как показано на этих чертежах, сопло 610 содержит тело, или первую часть 612, определяющую сквозной проход, и вторую часть 614, принимаемую указанной первой частью 612 с возможностью скольжения и образующую конический проход. Смещающий элемент, такой как пружина 616, установлен по периферии второй части 614. В незакупоренном положении вторая часть 614 покоится в пределах первого положения так, что диаметр ά и, таким образом, площадь прохода 618 между первой частью 612 и второй частью 614 минимальны. В этом положении пружина может иметь другой уровень напряжения и/или сжатия. Однако когда частицы абразива слипаются, поток тягового материала из сопла 610 может

- 13 026252 быть, по меньшей мере частично, блокирован, и в пределах первой части 612 может возникать давление. С ростом этого давления вторая часть 614 отжимается от первой части 612, растягивая сжатую пружину 616, как показано на фиг. 16. Когда вторая часть 616 перемещается в направлении наружу, диаметр прохода 618 увеличивается до диаметра Ό, как показано на фиг. 16. Это увеличивает площадь прохода 618, позволяя, таким образом, большим частицам абразива покинуть сопло 610. После того как большие частицы абразива вышли из сопла 610 и сопло 610 очистилось, пружина 616 смещает вторую часть 614 в ее исходное положение (положение при отсутствии засора), как показано на фиг. 15, уменьшая площадь прохода 618.

На фиг. 17-20 показано антизасорное сопло 620 согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения. Как показано на этих чертежах, тяговый материал подается к выходу сопла через проход 622. Сопло 620 содержит плунжер 624, который перемещается вверх и вниз в пределах отверстия 626 сопла, когда внутреннее давление/давление выше по потоку в пределах сопла 620 изменяется. На фиг. 17 и 18 показан плунжер 624 в положении при нормальных рабочих условиях, т.е. когда сопло 620 не засорено. Как показано на чертеже, тяговый материал перемещается мимо плунжера 624 между плунжером и стенкой отверстия 626 сопла, в котором расположен плунжер 624. Как показано на фиг. 18, проход 628 для прохождения тягового материала относительно мал, когда сопло 620 находится в чистом состоянии. Однако, когда частицы абразива слипаются, как рассмотрено выше, поток тягового материала из сопла 620 блокирован и выше по потоку от плунжера 624 давление растет. Когда давление растет, плунжер 624 вынужден отойти вниз в положение, показанное на фиг. 19 и 20. Когда плунжер 624 перемещается вниз, пространство между плунжером и стенкой отверстия, т.е. проход 628, увеличивается, таким образом позволяя большим частицам абразива выйти из отверстия и сопла 620. После того как большие частицы абразива удалены из сопла 620 и сопло 620 очистилось, плунжер 624 возвращается в положение, показанное на фиг. 17 и 18.

На фиг. 21-24 показан еще один вариант выполнения антизасорного сопла 630 согласно настоящему изобретению. Как показано на чертежах, тяговый материал подается к выходу сопла через проход 632. Сопло содержит плунжер 634, который перемещается вверх и вниз посредством пружины 636, когда внутреннее давление/давление выше по потоку в пределах сопла 630 изменяется. На фиг. 21 и 22 показаны положения плунжера 634 и пружины 636 в нормальных рабочих условиях, т.е. когда сопло 630 не засорено. Как показано на чертеже, тяговый материал перемещается мимо плунжера 604 через проход 638 и выходит из сопла 600. Однако, когда частицы абразива слипаются, как рассмотрено выше, поток тягового материала из сопла блокирован и выше по потоку от плунжера 634 давление растет. Когда давление растет, плунжер 634 вынужден отойти вниз в направлении стрелки А, сжимая пружину 636, как показано на фиг. 23 и 24. Когда плунжер 634 перемещается вниз, площадь прохода 638 увеличивается, таким образом позволяя большим частицам абразива выйти из отверстия и сопла 630. После того как большие частицы абразива удалены из сопла 630 и сопло 630 очистилось, пружина 636 смещает плунжер 634 к его исходному положению, как показано на фиг. 18 и 19, уменьшая площадь прохода 638.

Антизасорные сопла 600, 610, 620 и 630 могут срабатывать автоматически, реагируя на давление в пределах сопла. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения сопла также могут содержать пневматический привод или электромагнитный привод для перемещения плунжера в ответ на сигнал из контроллера. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения сигнал может быть основан на одном или более следующих факторов: протекшее время, обнаружение засорения или измеренное (непосредственно или косвенно) проскальзывание колес.

Само сопло может быть выполнено из материала, достаточно прочного, чтобы противостоять сильному износу вследствие контакта с быстрым потоком тягового материала. Как сказано выше, в одном из вариантов выполнения настоящего изобретения для противостояния износу из-за контакта с тяговым материалом можно использовать износостойкую внутреннюю гильзу 508. В других вариантах выполнения настоящего изобретения все сопло может быть отлито из износостойкого материала. Как рассмотрено выше, подходящие износостойкие материалы включают высокопрочные металлические сплавы и/или керамику.

В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения сопло может быть одним из множества сопел или же сопло может определять множество отверстий. У каждого отверстия или сопла может быть различный угол падения относительно контактной поверхности. Можно включить в состав системы коллектор, который под управлением контроллера способен выбрать угол падения. Контроллер может определять, изменять или сохранять угол падения, по меньшей мере частично, на основе сигналов обратной связи из одного или более электронных датчиков. Эти датчики могут измерять фактический и/или направленный угол падения или могут предоставить информацию, которая используется для вычисления угла падения. Такие расчетные углы могут быть основаны, например, на значении диаметра колеса или пробега соответствующего колеса. Если используется пробег соответствующего колеса, то контроллер может обратиться к таблице износа, которая моделирует износ колеса при соответствующем использовании. Это может быть прямое измерение пробега или же сам пробег может быть вычислен или оценен. Способы оценки пробега включают просто продолжительность использования, умноженную на среднюю скорость, или же слежение за местоположением с использованием Глобальной системы навигации и оп- 14 026252 ределения местоположения (СР8). Поскольку колеса не меняют одновременно, можно следить за отдельными колесами и группами колес, а затем производить вычисления. Наборы команд контроллера могут использовать более одного косвенного вычисления, последовательно учитывая поправки.

Возвратимся к соплу на фиг. 2. В этом варианте выполнения настоящего изобретения сопло может поддерживаться корпусом, который соединен с рамой вагона или с осевой конструкцией. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения сопло может быть ориентировано так, чтобы направлять тяговый материал в направлении от колеса, в частности, так, чтобы тяговый материал, по существу, не присутствовал, когда колесо входит в контакт с контактной поверхностью. Такая ориентация может быть выполнена со смещением от направления движения и с наклоном к контактной поверхности. Угол может быть направлен внутрь к центру между двумя рельсами или может быть направлен наружу за пределы центра путей. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения сопло может быть ориентировано вперед в направлении движения и от колеса.

Колеса для железной дороги могут иметь единственную реборду, которая расположена с внутренней стороны пары рельсов. Таким образом, поток, идущий из внутренней части рельсов наружу, сначала столкнулся бы или миновал реборду, прежде чем столкнуться с поверхностью рельса. В еще одном варианте выполнения сопло может быть нацелено на ребордовую часть колеса с ребордой. При этом сопло, направленное внутрь, выпускало бы поток, который входит в контакт с поверхностью рельса до контакта с ребордой. Поэтому местоположение и ориентацию сопла можно характеризовать относительно местоположения реборды колеса. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения направленное наружу сопло направлено к контактной поверхности рельса перед границей колесо/рельс, поэтому реборда не является преградой. В другом варианте выполнения настоящего изобретения направленное внутрь сопло направлено относительно ближе к границе рельс/колесо или на саму границу рельс/колесо (по сравнению с соплом, обращенным наружу) вследствие того, что путь к поверхности рельса не перегорожен ребордой.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения сопло расположено выше и по горизонтали снаружи от множества рельсов и ориентировано относительно рельса внутрь, будучи обращенным ко множеству рельсов. Сопло может быть ориентировано так, чтобы поток был направлен на контактную поверхность под контактным углом (углом падения), который находится в диапазоне приблизительно от 75 до 85° относительно горизонтальной плоскости, определенной контактной поверхностью. Кроме того, сопло может быть ориентировано так, чтобы поток был направлен на контактную поверхность под контактным углом, который находится в диапазоне приблизительно от 15 до 20° относительно вертикальной плоскости, определенной направлением движения колеса. Контактный угол может быть измерен так, что поток тягового материала идет извне внутрь к множеству рельсов.

Как показано на фиг. 25, в варианте выполнения настоящего изобретения сопло 30 и устройство ориентации сопла может быть установлено на буксу 714 или поддерживаться буксой, которая соединена с ведущей осью транспортного средства 12. Сопло может быть поддержано буксой, которая представляет собой одну из множества букс и является первой буксой в направлении перемещения транспортного средства 12. В варианте выполнения настоящего изобретения, в котором транспортное средство 12 способно перемещаться вперед и назад, сопло поддерживается буксой, которая является первой или последней, в зависимости от того, перемещается ли транспортное средство вперед или назад соответственно. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения сопло может быть поддержано буксой, которая является следующей буксой после первой буксы в направлении перемещения транспортного средства и которая не смещается при перемещении транспортного средства по криволинейному участку. Как рассмотрено выше и показано на фиг. 26, в варианте выполнения настоящего изобретения сопло 30 расположено выше и в поперечном направлении снаружи рельсов 16 и ориентировано относительно рельса внутрь и обращено от рельсов 16.

На эффективность системы могут влиять расстояние и ориентация сопла относительно желательной точки соударения. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения сопло установлено на расстоянии меньше 1 фута (30,48 см) от контактной поверхности. В различных вариантах выполнения настоящего изобретения указанное расстояние от сопла до контактной поверхности может составлять менее 4 дюймов (10 см), приблизительно от 4 дюймов (10 см) до 6 дюймов (15 см), приблизительно от 6 дюймов (15 см) до 9 дюймов (23 см), приблизительно от 9 дюймов (23 см) до 12 дюймов (30,5 см) или превышать приблизительно 12 дюймов (30,5 см). Как раскрыто выше в отношении реборды, реборда препятствует установке сопла на небольшие расстояния под некоторыми углами и с некоторой ориентацией. В случае, когда сопло направлено от внутренней части рельсов наружу, поскольку контактная поверхность приближается к границе колесо/рельс, расстояние необходимо увеличить, чтобы учесть реборду. Так, системы, предназначенные, например, для сдувания снега с рельсов для предотвращения его скапливания или образования сугробов между рельсами, имеют различные ограничения на местоположения и ориентацию по сравнению с системами, в которых сопла обращены внутрь.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения сопло (или сопла в тех вариантах, в которых используются множество сопел) могут реагировать на условия движения транспортного средства

- 15 026252 или на информацию о местоположении (например, данные Глобальной системы навигации и определения местоположения (ОР§)), обеспечивая определенную ориентацию относительно контактной поверхности, когда транспортное движется по криволинейному участку, поднимая или опуская сопло, как подробно рассмотрено ниже. В ответ на сигнал сопло может перемещаться в поперечном направлении, вверх или вниз, или же можно регулировать и/или изменять диаграмму распределения тягового материала из сопла. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения изменение диаграммы может меняться от параллельного потока до относительно широкого конуса или от конуса до вытянутого пятна. Смещение сопла и/или диаграмма распределения могут быть основаны на обратной связи с учетом измерения сцепления или проскальзывания. Кроме того, для определения желательного уровня или уровней тяги для любого регулируемого параметра смещение сопла может включать режим поиска, который перемещает и/или изменяет диаграмму распределения и/или скорость потока, или скорость тягового материала, или давление в резервуара.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения для улучшения сцепления в системе колесо-рельс во время торможения и ускорения тяговый материал может выходить из сопла (сопел) 30 и попадать на границу рельс/колесо, т.е. в область, где колесо входит в контакт с рельсом. Кроме того, когда локомотив 12 перемещается по прямой, для улучшения сцепления тяговый материал подается между границей рельс/колесо. Однако, когда локомотив 12 перемещается по криволинейному участку, концевая ось локомотива 12 перемещается в поперечном направлении, что изменяет местоположение границы рельс/колесо, таким образом снижая эффективность системы, в которой используется сопло в фиксированном положении.

Для достижения определенного уровня сцепления, в еще одном варианте выполнения настоящего изобретения угол наклона сопла относительно контактной поверхности может непрерывно корректироваться в реальном времени. Входные рабочие данные, включая данные о том, перемещается ли транспортное средство по прямому или криволинейному пути, могут считываться непрерывно во время движения, обеспечивая точную доставку тягового материала на контактную поверхность через сопло или на границу колесо/рельс через дозатор песка. В контексте настоящего изобретения термин входные рабочие данные может включать входные данные перемещения, прогнозирование, входные данные на основе карты или таблицы, составленные на основе данных о местоположении транспортного средства, и т.п. Входные данные перемещения охватывают линейное перемещение между осью или установленными на оси компонентами и тележкой вагона, а также угловое перемещение между тележкой и корпусом вагона.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система для использования в колесном транспортном средстве, перемещающемся по некоторой поверхности. Система содержит сопло и источник воздуха для подачи тягового материала с расходом потока, который превышает 100 куб.футов/мин (2,83 куб.м/мин), измеренным там, где тяговый материал выходит из сопла, при этом источник воздуха связан по текучей среде с соплом, которое принимает тяговый материал из источника воздуха и направляет поток тягового материала в то место на поверхности, которое представляет собой контактную поверхность. Источник воздуха - это главный уравнительном воздушный резервуар (МРЕ) или трубопровод локомотива, а указанный определенный параметр является нерегулируемым и равен тому же давлению, что и давление в главном уравнительном воздушном резервуаре или трубопроводе во время эксплуатации транспортного средства.

Контроллер может реагировать на сигнал, основанный на работе компрессора, связанного по текучей среде с резервуаром МРЕ, или на измеренное давление в главном уравнительном резервуаре или трубопроводе и управляет клапаном, который способен управлять потоком тягового материала из источника воздуха в сопло или блокировать этот поток. Кроме того, контроллер способен управлять работой компрессора и реагирует на работу компрессора так, что, если цикл включения/выключения компрессора выше порогового уровня цикла включения/выключения, он заставляет компрессор снизить цикл включения/выключения и/или управляет клапаном для изменения скорости потока тягового материала через сопло. Контроллер может реагировать на обнаруженное понижение давления в главном уравнительном резервуаре или в трубопроводе ниже порогового уровня давления путем уменьшения или блокирования потока тягового материала и, таким образом, поддерживает давление в главном уравнительном резервуаре выше порогового уровня давления.

Во время использования резервуар для среды, если он связан по текучей среде с соплом, способен поставлять твердые частицы тягового материала в комбинации с текучей средой или погруженные в поток тягового материала (воздушный), который ударяет в контактную поверхность.

Система может содержать регулируемый монтажный кронштейн для поддержания сопла. Подходящий регулируемый монтажный кронштейн может включать болты, которые после затяжки фиксируют сопло в определенной ориентации и которые при ослаблении позволяют изменить местоположение сопла и произвести калибровку нацеливания сопла. Физическая регулировка и калибровка могут выполняться периодически или в ответ на определенные сигналы. Такие сигналы могут включать изменение времени года или погоды (поскольку некоторые ориентации могут работать по-разному в зависимости от того, представляет ли собой мусор воду, снег или листья) или изменение состояния транспортного средства (например, износ колес или замена колес на новые). Автоматическая или ручная ориентации рассмотре- 16 026252 ны на примере системы, которая выдает информацию обратной связи для автоматической ориентации или ориентации на основе факторов окружающей среды или рабочих факторов (например, движение по криволинейному участку).

Схематично система 700 для регулировки направления сопла для использования в системе управления тяговым усилием, раскрытой выше, показана на фиг. 26. В показанном варианте выполнения настоящего изобретения входные данные перемещения считываются непрерывно одним или более датчиков, функционально связанных с локомотивом. В частности, датчик 702 может непрерывно считывать данные прямолинейного перемещения между тележкой 704 и осью 706 / компонентами на оси. Кроме того, датчик 708 может непрерывно считывать угловое перемещение между тележкой 704 и корпусом 710 вагона.

Соответствующие датчики могут быть механическими, электрическими, оптическими или магнитными датчиками. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения можно использовать более одного типа датчиков. Датчики 702, 708 могут быть электрически соединены с контроллером и могут передавать сигналы, указывающие на перемещение тележки относительно оси и тележки относительно корпуса вагона, в контроллер для анализа. Опционально, анализ сигналов может не производиться. Контроллер посылает сигнал в устройство 712 ориентации сопла, которое функционально связано с соплом, для мгновенного изменения ориентации/угла сопла, чтобы обеспечить постоянную подачу тягового материала на границу рельс/колесо, таким образом улучшая сцепление локомотива, особенно на криволинейных участках.

Устройством для ориентации сопла можно управлять механически, электрически, с помощью магнитного поля, пневматически или гидравлически или комбинацией перечисленных способов, регулируя угол сопла относительно контактной поверхности рельса. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения система ориентации направления сопла может также использоваться для управления ориентацией дозатора песка вышеописанным способом.

Контроллер может принимать сигналы от датчиков, как рассмотрено выше, или путем ручного ввода и может управлять различными функциями и параметрами системы управления тяговым усилием. Например, контроллер может управлять одним или более состояний вкл./выкл. системы, скоростью потока тягового материала или скоростью тягового материала через сопло. Такое управление может быть основано на одном или более следующих параметров: скорость транспортного средства относительно пути, количество мусора на пути, тип мусора на пути, обратная связь по количеству или типу мусора на пути, фактически удаляемом тяговым материалом, тип пути, состояние контактной поверхности пути, обратная связь, по меньшей мере частично, на основе обнаруженного проскальзывания колеса на пути и географическое местоположение транспортного средства, содержащего колесо, в результате чего тяговый материал направляют или не направляют на контактную поверхность в определенных местах. Таким образом, контроллер может наносить тяговый материал в ответ на внешний сигнал, который включает одно или оба из следующего: условия движения или информацию о местоположении.

Вернемся к работе контроллера. В одном из вариантов выполнения настоящего изобретения он может принимать на вход данные от датчика, который обнаруживает уровень давления в резервуаре или сосуде высокого давления, и может управлять подачей тягового материала только тогда, когда уровень давления находится в определенном диапазоне давлений. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения контроллер может управлять уровнем давления в резервуаре или сосуде 202 высокого давления путем включения воздушного компрессора. Подача тягового материала контроллером может быть непрерывной или импульсной/периодической. Длительность и частота импульсов могут быть установлены на основе определенных уровней порога. Эти уровни могут учитывать измеренное или оцененное количество доступного тягового материала, время, за которое тяговый материал может быть пополнен, данные о времени года и/или географии (в которых можно косвенно указать тип и количество листьев или снега) и т.п. В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения контроллер может прекратить подачу тягового материала в ответ на то, что непосредственное или косвенное значение уровня сцепления находится за пределами определенных пороговых значений. Эта ситуация включает, естественно, сцепление, которая слишком низкое, но также и слишком высокое или, по меньшей мере, достаточное, чтобы сохранить тяговый материал в резерве. А также, если уровень сцепления является слишком низким даже после подачи тягового материала, и если режима поиска нет или поиск не увенчался успехом, и если нет никакого указания на засорение, то контроллер может сохранить тяговый материал просто потому, что не достигнуто желательное улучшение.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения контроллер может производить или приостанавливать подачу тягового материала на основе местоположения или наличия конкретного объекта или конструкции. Например, в месте расположения придорожного устройства смазки контроллер может приостановить подачу. В других вариантах выполнения настоящего изобретения можно заранее задано осуществлять подачу тягового материала, когда локомотив находится на криволинейном или наклонном участке. Выдача местоположения обеспечивается данными ОР8, как рассмотрено выше, маршрутной картой или сигналом из конструкции или объекта (например, радиочастотного идентификатора (КТГО)). Например, вблизи сортировочной станции может быть определенная зона, о которой уведомля- 17 026252 ется контроллеру и в которой контроллер не будет приводить в действие систему управления тяговым усилием.

Еще один вариант выполнения настоящего изобретения относится к системе управления тяговым усилием, предназначенной для изменения тяги колеса, входящего в контакт с рельсом. Эта система управления тяговым усилием может содержать резервуар для среды, способный содержать тяговый материал, сопло, связанное по текучей среде с резервуаром среды, и клапан среды, связанный по текучей среде с резервуаром среды и соплом, при этом клапан среды переключается между первым состоянием, в котором поток тягового материала течет через клапан среды в сопло, и вторым состоянием, в котором тяговый материал не течет к соплу. В первом состоянии сопло принимает тяговый материал из резервуара для среды и направляет тяговый материал к контактной поверхности рельса так, что тяговый материал ударяет в контактную поверхность до того, как колесо войдет в контакт с контактной поверхностью, и изменяет тягу колеса, входящего в контакт с рельсом. Система управления тяговым усилием может дополнительно содержать воздушный резервуар, способный хранить некоторый объем сжатого воздуха, при этом воздушный резервуар связан по текучей среде с соплом, а воздушный клапан связан по текучей среде с воздушным резервуаром и соплом, при этом клапан переключается между первым состоянием, в котором поток сжатого воздуха проходит через воздушный клапан к соплу, и вторым состоянием, в котором сжатый воздух не течет к соплу. Система может содержать контроллер, электрически соединенный с клапаном среды и воздушным клапаном и предназначенный для переключения клапана среды и воздушного клапана между первым состояниям и вторым состоянием, соответственно.

Может иметься дозатор песка, который ориентирован так, чтобы осадить слой песка на границе колесо/рельс. Система управления тяговым усилием может содержать сосуд высокого давления, связанный по текучей среде с выходом резервуара для среды, выходом воздушного резервуара и вводом клапана среды, дозаторный клапан, установленный между резервуаром среды и сосудом высокого давления и переключаемый между первым состоянием, в котором тяговый материал течет через дозаторный клапан в сосуд высокого давления, и вторым состоянием, в котором тяговый материал не течет в сосуд высокого давления, и второй воздушный клапан, установленный между воздушным резервуаром и сосудом высокого давления, при этом второй воздушный клапан переключается между первым состоянием, в котором сжатый воздух течет через второй воздушный клапан в сосуд высокого давления, и вторым состоянием, в котором сжатый воздух не течет в сосуд высокого давления.

Воздушный резервуар может быть связан по текучей среде с резервуаром для среды. В таком варианте выполнения настоящего изобретения система может содержать клапан сжатого воздуха, установленный между воздушным резервуаром и резервуаром для среды и переключаемый между первым состоянием, в котором сжатый воздух течет через клапан сжатого воздуха в резервуар для среды для создания давления в резервуаре для среды, и вторым состоянием, в котором сжатый воздух не течет в резервуар для среды.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения тяговый материал ударяет в контактную поверхность и удаляет мусор с контактной поверхности. Кроме того, или альтернативно, когда тяговый материал ударяет в контактную поверхность, морфология контактной поверхности может меняться от гладкой до шероховатой. Если морфология контактной поверхности меняется, измененная шероховатость может составлять для параметра шероховатости профиля приблизительно свыше 0,1 мкм и меньше чем 10 мм, например, в измененной морфологии могут быть пики высотой, которая превышает приблизительно 0,1 мкм и меньше чем 10 мм. Во время приложения тягового материала тяговое усилие может увеличиться по меньшей мере на 40000; во время приложения тягового материала, например, тяговое усилие увеличивается на значение, превышающее 40000. В некоторых вариантах выполнения настоящего изобретения система может быть установлена на транспортном средстве, а колесо может быть связано с ведущей осью этого же транспортного средства. В других вариантах выполнения настоящего изобретения система может быть установлена на транспортном средстве, которое является частью подвижного состава, содержащего множество сцепленных транспортных средств, при этом указанное колесо может быть связано с другим транспортным средством в составе. Тяговый материал может быть одним или несколькими из следующей группы: окись кремния, окись алюминия и окись железа. Тяговый материал может быть органическим материалом. Тяговый материал может содержать ореховую скорлупу, панцири ракообразных или морские раковины.

Сопло может содержать первую и вторую половины, которые взаимодействуют с формированием сужения во время рабочего режима и могут отделяться друг от друга во время режима очистки. В отверстии, определяемом соплом, может быть установлен толкательный механизм для прочистки сопла, и этот толкательный механизм может содержать пневматический или электромагнитный привод, соединенный с толкателем, который срабатывает в ответ на сигнал из контроллера. Сопло может быть ориентировано так, чтобы направлять тяговый материал в сторону от колеса. По меньшей мере часть сопла может быть выполнена из материала, достаточно прочного, чтобы противостоять заметному износу вследствие контакта с быстрым потоком тягового материала. Контроллер может подавать тяговый материал в зависимости от условий движения транспортного средства или информации о местоположении. Кроме того, резервуар для среды может быть соединен с нагревателем, вибрирующим устройством, экраном или филь- 18 026252 тром и/или устройством обезвоживания.

Еще один вариант выполнения настоящего изобретения относится к системе управления тяговым усилием с целью изменения тяги колеса транспортного средства, входящего в контакт с рельсом. Эта система управления тяговым усилием может содержать резервуар для среды, способный подавать тяговый материал, сопло, связанное по текучей среде с резервуаром для среды и способное получать тяговый материал из резервуара для среды и направлять тяговый материал на контактную поверхность рельса, датчик, предназначенный для обнаружения входных данных перемещения, и контроллер, электрически связанный с датчиком и предназначенный для приема входных данных перемещения от датчика. Контроллер может регулировать ориентацию сопла в зависимости от обнаруженных входных данных перемещения. Входные данные перемещения охватывают линейное перемещение между осью или установленными на оси компонентами и тележкой вагона, и угловое перемещение между тележкой и корпусом вагона. Датчик может быть механическим, электрическим, оптическим или магнитным датчиком. Для выработки входных данных перемещения можно также использовать множество датчиков.

Еще один вариант выполнения настоящего изобретения относится к соплу для использования с системой управления тяговым усилием с целью увеличения сцепления с рельсом для транспортного средства, имеющего колесо, входящее в контакт с рельсом. Сопло содержит тело, определяющее сквозной проход и имеющее вход, который принимает тяговый материал, и выход, распределяющий тяговый материал по контактной поверхности рельса, а также механизм регулировки, установленный внутри прохода с возможностью перемещения между первым положением и вторым положением для регулировки площади потока в проходе. Механизм регулировки может содержать плунжер, установленный в проходе с возможностью скольжения, и пружину, функционально связанную с плунжером так, что пружина смещает плунжер от выхода в проход. Когда давление в теле сопла растет, плунжер выдавливается против действия смещения пружины и из прохода, увеличивая площадь потока в проходе. Тело и проход могут иметь, по существу, конусообразную форму, а механизм регулировки может содержать плунжер согласованной формы, установленный в проходе с возможностью скольжения и имеющий декомпрессионную часть, позволяющую тяговому материалу обтекать плунжер. Плунжер может перемещаться между первым положением, в котором периферийная часть плунжера расположена близко к стенке прохода, и вторым положением, в котором периферийная часть плунжера отделена от стенки прохода некоторым расстоянием. Для перемещения плунжера между первым положением и вторым положением в ответ на сигнал из контроллера может иметься привод. Сигнал может быть основан на одном или нескольких из следующих факторов: протекшее время, обнаружение засорения или измеренное (непосредственно или косвенно) проскальзывание колес. Кроме того, механизм регулировки может содержать плунжер, установленный с возможностью скольжения, плотно входящий в проход и имеющий коническую выемку, связанную по текучей среде с входом и выходом, при этом тело имеет конический выступ, выступающий в направлении указанной выемки. Пружина функционально связана с плунжером и заставляет его смещаться к коническому выступу, так что конический выступ, по меньшей мере частично, входит в коническую выемку. Когда давление в теле сопла растет, плунжер выдавливается против действия пружины и отходит от конического выступа, увеличивая площадь потока через коническую выемку.

Еще один вариант выполнения настоящего изобретения относится к контроллеру и способу повышения сцепления с рельсом для транспортного средства, имеющего колесо, входящее в контакт с путевым рельсом. Поток тягового материала можно регулировать на пути из резервуара для среды к соплу. Поток сжатого воздуха также можно регулировать на пути из воздушного резервуара к соплу. В контактную поверхность рельса перед колесом может ударять тяговый материал, удаляя мусор или изменяя шероховатость поверхности рельса. Ориентация сопла может быть отрегулирована в зависимости от условий движения транспортного средства или информации о местоположении, что позволяет сохранять определенную ориентацию относительно контактной поверхности. Условия движения транспортного средства могут включать одну или несколько из ситуаций, когда одно или более колес перемещаются по криволинейному участку, когда транспортное средство перемещается по наклонному пути вверх и когда транспортное средство перемещается по наклонному пути вниз. Сопло может перемещаться в поперечном направлении и/или вверх или вниз в ответ на условия движения транспортного средства или информацию о местоположении.

Расходом или скоростью тягового материала через сопло можно управлять в ответ по меньшей мере на один параметр из следующих: скорость транспортного средства относительно рельса, количество мусора на рельсе, тип мусора на рельсе, обратная связь о количестве или типе мусора на рельсе, фактически удаляемом тяговым материалом, тип рельса, состояние контактной поверхности рельса, измеренные колебания, характеризующие контактную поверхность, обратная связь, по меньшей мере частично, основанная на обнаруженном проскальзывании колеса на рельсе или измеренном сцеплении, и географическое местоположение транспортного средства, содержащего колесо. Уровень давления подаваемого воздуха или давления в резервуаре для среды (если таковой используется) может быть измерен и/или получен в результате мониторинга, и в зависимости от этого давления тяговый материал может быть подан, когда уровень давления находится в заданном диапазоне давлений.

Уровень давления в резервуаре для среды можно увеличить путем запуска воздушного компрессо- 19 026252 ра, связанного по текучей среде с резервуаром среды. Предлагаемый способ может включать перевод клапана среды в закрытое положение для блокировки потока тягового материала к соплу и воздействия на контактную поверхность рельса сжатым воздухом. Способ может включать нанесение слоя песка из резервуара для среды на рельс с помощью дозатора песка. Подачей тягового материала можно управлять в зависимости от перемещения транспортного средства по криволинейному или наклонному пути. Кроме того, подача тягового материала может производиться в зависимости от местоположения транспортного средства относительно одного или более пересечений дорог, соседства с жилыми участками или определенной зоной, на основе чувствительности к шуму, пыли или предметам, перемещаемым потоком сжатого воздуха. Соответствующие способы для определения местоположения транспортных средств, например приближения к пересечению дорог, могут включать хранение картографических данных, вычисление расстояния, пройденного по известному маршруту, использование данных Глобальной системы навигации и определения местоположения (ОР8), использование сигналов дорожного оборудования и т.п. Определяемые зоны могут включать области безопасности, которые могут меняться динамически. Например, если служащий сортировочной станции обязан носить с собой сигнальное устройство с радиусом действия (х), то любая система, которая способна считывать сигнал этого сигнального устройства, понимает, что этот служащий находится в пределах радиуса (х) и поэтому может быть затронут мусором, выбрасываемым с большой скоростью вместе с тяговым материалом при работе системы управления тяговым усилием. Кроме того, способ может включать очистку сопла в случае его засорения. Очистка может производиться периодически или в ответ на измеренное значение некоторого параметра, например тягового усилия и т.п.

Поскольку машинист транспортного средства может не знать о доступном тяговом усилии, в одном варианте выполнения настоящее изобретение содержит сигнальный механизм, который уведомляет оператора, когда система пытается увеличить тягу. Таким образом, когда обнаружено проскальзывание или если включение системы оправдано, оператору выдается сигнал, уведомляющий его о том, что имеются условия для создания большей тяги. Эта информация может учитывать индикацию того, что сопло или сопла не ориентированы должным образом или засорены, что резервуар тяговой среды пуст, или что существует некий фактор, которому необходимо уделить внимание. Кроме того, информация о проскальзывании и/или потребности в увеличении тяги может быть собрана и передана в базу данных или эквивалентное устройство для использования при генерировании карты железнодорожной сети, на которой указано состояние участков сети. Кроме того, эта собранная информация может быть введена в программу управления сетью для лучшего управления и планирования движения по сети, по меньшей мере частично, на основе модели тяги с использованием сообщенных данных о проскальзывании. Эти данные могут быть собраны в пункте прибытия/отправления или могут собираться почти в реальном времени с использованием беспроводного получения и загрузки данных в удаленные устройства.

Контроллер железнодорожной сети может использоваться в железнодорожной сети, в которой пункты прибытия/отправления связаны железнодорожными путями и через которую множество локомотивов может перемещаться по путям из одного пункта в другой. Контроллер железнодорожной сети отслеживает, какой из локомотивов имеет систему управления тяговым усилием, а также следит, у какого из пунктов прибытия/отправления имеется ситуация уменьшения тяги, на основе информации, предоставленной контроллеру сети системой управления тяговым усилием. Контроллер железнодорожной сети отвечает на обнаружение ситуации уменьшения тяги а) управлением скоростью локомотивов в железнодорожной сети, так чтобы расстояние разгона или торможения или время нахождения локомотива в месте, характеризующемся уменьшением тяги, вычислялись контроллером железнодорожной сети подругому, если локомотив содержит систему управления тяговым усилием, по сравнению с локомотивом, у которого нет системы управления тяговым усилием, или б) управлением маршрутами множества локомотивов через железнодорожную сеть на основе наличия или отсутствия системы управления тяговым усилием в локомотиве и наличием ситуации уменьшенной тяги в одном или более пунктов прибытия/отправления.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система управления тяговым усилием для использования с локомотивом, имеющим колесо, которое перемещается по рельсу. Система содержит сопло, ориентированное от колеса и предназначенное для подачи песка и/или сжатого воздуха на контактную поверхность рельса, которая пространственно отделена от границы колесо/рельс. Опционально, с источником сжатого воздуха в локомотиве может быть связан регулятор сжатого воздуха. Этот регулятор понижает давление воздуха, подаваемого в сопло, чтобы это давление было меньше, чем давление воздуха в тормозной магистрали локомотива. Второе сопло и труба для подачи воздуха могут быть соединены с каждым соплом и с регулятором, при этом труба для подачи воздуха включает Т-образное соединение. Потоком сжатого воздуха через линию подачи воздуха к каждому соплу может управлять единственный магнитный клапан или соленоид. Альтернативно, можно организовать индивидуальное управление соплами с использованием клапанов, связанных с каждым соплом. Кроме того, система может содержать один или более переключателей вкл./выкл. или открыт/закрыт, которые в режиме вкл. или открыт позволяют работать системе или функциональному устройству, которое по выбору препятствует тому, чтобы система подавала воздух и/или песок. Сжатый воздух могут производить ком- 20 026252 прессоры с приводом от вала. Компрессор с приводом от вала может быть механически связан с двигателем, обеспечивающим передачу вращательного момента в компрессор через вал, когда двигатель работает. Альтернативно, можно использовать компрессор с приводом от электромотора.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложена система управления для использования в транспортном средстве. Указанная система управления содержит контроллер, который может управлять клапаном, связанным по текучей среде с соплом. Тяговый материал может по выбору течь через сопло к контактной поверхности, которая расположена близко к границе между колесом и поверхностью, но пространственно отделена от нее. Клапан может открываться и закрываться в ответ на сигналы из контроллера. Контроллер может управлять клапаном, обеспечивая подачу тягового материала к контактной поверхности, или может предотвращать поток тягового материала к контактной поверхности. Подача тягового материала может происходить в ответ на одно или более событий включения, когда контроллер заставляет клапан открыться и обеспечивает подачу тягового материала к соплу. События включения включают одно или более из следующего: сцепление ограничивает работу транспортного средства, потеря или уменьшение тягового усилия во время работы транспортного средства и ручная подача команды, вызывающей подачу тягового материала. Перекрытие потока тягового материала может происходить в ответ на одно или более событий выключения. События выключения могут включать вход или нахождение транспортного средства в пределах определенной зоны выключения, срабатывание защитного тормоза транспортного средства, обнаружение, что измеренное доступное давление в системе пневматических тормозов транспортного средства ниже порогового уровня давления, обнаружение, что измеренные значения параметров цикла включения/выключения компрессора находятся в пределах определенного набора параметров цикла, и скорость или установка скорости транспортного средства находятся в пределах определенного диапазона скоростей или определенного диапазона установок скоростей соответственно.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения предложен комплект для модернизации транспортного средства, имеющего колесо, которое перемещается по рельсу, при этом часть рельса представляет собой контактную поверхность, которая пространственно отделена от границы колесо/рельс. Указанный комплект может содержать дополнительный резервуар для среды, способный содержать тяговый материал в виде твердых частиц; источник воздуха для подачи с воздухом тягового материала и способный создавать одно или более из значения давления, которое превышает 100 футов/кв.дюйм (приблизительно 689500 Па), измеренного до того, как тяговый материал выходит из сопла, и расхода потока, который превышает 2,83 куб.м/мин при измерении его, когда тяговый материал выходит из сопла, а затем доставлять тяговый материал на контактную поверхность со скоростью, которая превышает 45 м/с (например, больше чем 45,72 м/с) при измерении ее, когда тяговый материал ударяет в контактную поверхность; и сопло, которое связано по текучей среде с источником воздуха и которое способно получать и направлять тяговый материал, взвешенный в воздухе, на контактную поверхность. Опционально, сопло может иметь тело сопла, определяющее сквозной проход и имеющее вход, принимающий тяговый материал, и выход, выдающий тяговый материал к контактной поверхности, а также механизм регулировки, установленный в пределах прохода с возможностью перемещения между первым положением и вторым положением для регулировки площади прохода, и, опционально, сопло может быть расположено выше множества рельсов и, в горизонтальной плоскости, между множеством рельсов. Сопло ориентировано наружу относительно множества рельсов.

Указанный комплект может содержать контроллер, электрически связанный с датчиком, который обнаруживает рабочие данные. В зависимости от указанных рабочих данных контроллер может изменять угол падения тягового материала относительно контактной поверхности.

В еще одном варианте выполнения настоящего изобретения транспортное средство содержит первую ведущую ось и вторую ведущую ось. Первая ведущая ось является ближайшей к концу транспортного средства, а вторая ведущая ось относительно удалена от конца транспортного средства, при этом вторая ведущая ось соединена с буксой, которая не сдвигается во время движения транспортного средства по криволинейному участку. Система управления тяговым усилием связана с буксой второй ведущей оси. Опционально, транспортное средство может содержать первую кабину оператора и вторую кабину оператора, при этом каждая кабина оператора расположена в соответствующих удаленных концах транспортного средства. Монтаж системы управления тяговым усилием ко второй ведущей оси позволяет по желанию перемещать транспортное средство вперед и или назад или эксплуатировать при движении его вперед или назад при сохранении, по существу, постоянного уровня параметров тягового усилия. Естественно, в некоторых случаях желательно наличие системы управления тяговым усилием, обеспечивающей на путях относительно увеличенное тяговое усилие для всех ведущих колес, но это может потребовать наличия сопел, расположенных на обоих концах транспортного средства (как сделано в других вариантах выполнения настоящего изобретения), что приводит к увеличению стоимости и сложности системы. Таким образом, модель независимого от направления локомотива может использоваться, если разместить сопла не на ведущих осях. Это обеспечивает гибкость в использовании транспортного средства и в принципе снижает необходимость контроля со стороны персонала во время установки системы на локомотиве в заводских условиях. Кроме того, поскольку вторая ведущая ось не смещается при про- 21 026252 хождении криволинейных участков, ориентация сопла (так, чтобы поток тягового материала ударял в контактную поверхность) может позволить приблизиться к 100%-ной целевой рабочей характеристике.

Приведенное выше описание предназначено для иллюстрации, а не для ограничения изобретения. Например, вышеописанные варианты выполнения настоящего изобретения (и/или его аспекты) могут использоваться в комбинации друг с другом. Кроме того, возможны многочисленные изменения изобретения для приспособления к конкретной ситуации или материалу без выхода из объема изобретения. В то время как размеры и типы материалов, описанных выше, предназначены для определения параметров изобретения, они ни в коем случае не ограничивают его и представляют собой просто примеры вариантов выполнения настоящего изобретения. Из настоящего описания специалистам будут очевидны другие многочисленные варианты выполнения настоящего изобретения. Поэтому объем изобретения определяется пунктами формулы изобретения наряду с полным объемом эквивалентов этих пунктов. В формуле изобретения термины включающий и в котором используются в качестве простых эквивалентов соответствующих терминов содержащий и где. Кроме того, в формуле изобретения термины первый, второй, третий, выше, ниже, низ, верх и т.д. используются просто в качестве обозначений и не предназначены для наложения численных или позиционных ограничений на соответствующие предметы, если не сказано иначе.

В контексте настоящего изобретения элемент или шаг в единственном числе следует понимать, как не исключающий множественное число указанных элементов или шагов, если явно не сформулировано обратное. Кроме того, ссылки на один вариант выполнения настоящего изобретения не должны интерпретироваться как исключающие существование дополнительных вариантов выполнения настоящего изобретения, которые также включают раскрытые признаки. Кроме того, если явно не сформулировано обратное, варианты выполнения настоящего изобретения, включающие, содержащие и имеющие элемент или множество элементов, обладающих конкретным признаком, могут дополнительно содержать такие элементы, не обладающие указанным признаком.

В настоящем описании используются примеры, позволяющие раскрыть несколько вариантов выполнения настоящего изобретения, включая предпочтительный вариант его выполнения, а также позволяющие специалисту в данной области техники применить на практике варианты выполнения настоящего изобретения, включая создание и использование любых устройств или систем и выполнение любых встроенных способов. Объем изобретения определяется формулой изобретения и может включать другие примеры, которые очевидны специалистам. Предполагается, что такие другие примеры находятся в объеме формулы изобретения, если в них присутствуют конструктивные элементы, которые не отличаются от буквального определения элементов в формуле изобретения или если они содержат эквивалентные конструктивные элементы с несущественными отличиями от буквальных определений, данных в формуле изобретения.

Claims (17)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Система для увеличения сцепления колеса транспортного средства с поверхностью, по которой едет транспортное средство, содержащая резервуар для песка;

   воздушный резервуар, способный удерживать объем сжатого воздуха;

   сопло, связанное по текучей среде с резервуаром для песка и воздушным резервуаром;

   клапан для песка, связанный по текучей среде с резервуаром для песка и соплом, при этом клапан для песка переключается между первым состоянием, в котором песок проходит через клапан для песка в сопло, и вторым состоянием, в котором песок не проходит в сопло, при этом в первом состоянии сопло принимает песок из резервуара для песка и направляет песок к поверхности, которая впоследствии войдет в контакт с колесом, так, что песок ударяет в эту поверхность, которая пространственно отделена от границы колесо/поверхность, и, таким образом, изменяет сцепление или тяговую способность этой поверхности при последующем контакте с колесом;

   первый воздушный клапан, связанный по текучей среде с воздушным резервуаром и соплом, при этом первый воздушный клапан переключается между первым состоянием, в котором сжатый воздух течет через первый воздушный клапан в сопло, и вторым состоянием, в котором сжатый воздух не течет в сопло;

   дозатор песка, ориентированный для осаждения слоя песка непосредственно на границу колесо/поверхность;

   песколовку, связанную по текучей среде с резервуаром для песка, воздушным резервуаром и дозатором песка; и второй воздушный клапан, установленный между воздушным резервуаром и песколовкой, при этом второй воздушный клапан переключается между первым состоянием, в котором часть сжатого воздуха течет через второй воздушный клапан в песколовку, и вторым состоянием, в котором сжатый воздух не течет в песколовку.
2. 2. Система по п.1, дополнительно содержащая контроллер, электрически связанный с клапаном для

   - 22 026252 песка и первым воздушным клапаном и предназначенный для переключения клапана для песка и первого воздушного клапана между первым состоянием и вторыми состоянием соответственно.
3. 3. Система для увеличения сцепления колеса транспортного средства с поверхностью, по которой едет транспортное средство, содержащая резервуар для песка;

   воздушный резервуар, способный удерживать объем сжатого воздуха;

   сопло, связанное по текучей среде с резервуаром для песка и воздушным резервуаром;

   клапан для песка, связанный по текучей среде с резервуаром для песка и соплом, при этом клапан для песка переключается между первым состоянием, в котором песок проходит через клапан для песка в сопло, и вторым состоянием, в котором песок не проходит в сопло, при этом в первом состоянии сопло принимает песок из резервуара для песка и направляет песок к поверхности, которая впоследствии войдет в контакт с колесом, так, что песок ударяет в эту поверхность, которая пространственно отделена от границы колесо/поверхность, и, таким образом, изменяет сцепление или тяговую способность этой поверхности при последующем контакте с колесом;

   первый воздушный клапан, связанный по текучей среде с воздушным резервуаром и соплом, при этом первый воздушный клапан переключается между первым состоянием, в котором сжатый воздух течет через первый воздушный клапан в сопло, и вторым состоянием, в котором сжатый воздух не течет в сопло;

   сосуд высокого давления, связанный по текучей среде с выходом резервуара для песка, выходом воздушного резервуара и входом клапана для песка;

   дозаторный клапан, установленный между резервуаром для песка и сосудом высокого давления, при этом дозаторный клапан переключается между первым состоянием, в котором песок течет через дозаторный клапан в сосуд высокого давления, и вторым состоянием, в котором песок не течет в сосуд высокого давления; и второй воздушный клапан, установленный между воздушным резервуаром и сосудом высокого давления, при этом второй воздушный клапан переключается между первым состоянием, в котором сжатый воздух течет через второй воздушный клапан в сосуд высокого давления, и вторым состоянием, в котором сжатый воздух не течет в сосуд высокого давления.
4. 4. Система для увеличения сцепления колеса транспортного средства с поверхностью, по которой едет транспортное средство, содержащая резервуар для песка;

   сопло, связанное по текучей среде с резервуаром для песка; и клапан для песка, связанный по текучей среде с резервуаром для песка и соплом, при этом клапан для песка переключается между первым состоянием, в котором песок проходит через клапан для песка в сопло, и вторым состоянием, в котором песок не проходит в сопло, при этом в первом состоянии сопло принимает песок из резервуара для песка и направляет песок к поверхности, которая впоследствии войдет в контакт с колесом, так, что песок ударяет в эту поверхность, которая пространственно отделена от границы колесо/поверхность, и, таким образом, изменяет сцепление или тяговую способность этой поверхности при последующем контакте с колесом, причем система выполнена с возможностью перемещения песка так, что он ударяет в контактную поверхность и, таким образом, изменяет морфологию контактной поверхности в достаточной степени для увеличенного тягового усилия колеса, впоследствии входящего в контакт с поверхностью, относительно неизмененной морфологии контактной поверхности.
5. 5. Система по п.4, дополнительно содержащая контроллер, который управляет расходом потока сжатого воздуха, песка или как сжатого воздуха, так и песка через сопло.
6. 6. Система по п.5, в которой контроллер выполнен с возможностью реагирования на сигнал, указывающий уровень тяги, и изменения расхода потока на основе этого сигнала.
7. 7. Система по п.4, в которой указанная измененная морфология характеризуется пиками высотой, которая превышает приблизительно 0,1 мкм и меньше чем 10 мм.
8. 8. Система по п.4, в которой во время подачи песка тяговое усилие увеличивается по меньшей мере на 40000 фунтов-силы.
9. 9. Система по п.4, которая установлена на транспортном средстве, при этом указанное колесо соединено с ведущей осью этого транспортного средства.
10. 10. Система по п.9, в которой сопло поддерживается первой буксой.
11. 11. Система по п.10, в которой первая букса представляет собой переднюю буксу в направлении движения транспортного средства или, если транспортное средство способно перемещаться вперед и назад, первая букса является передней или задней в зависимости от того, движется ли транспортное средство соответственно вперед или назад.
12. 12. Система по п.10, в которой транспортное средство содержит первую буксу и вторую буксу, при этом вторая букса представляет собой переднюю буксу в направлении движения колесного транспортного средства, а первая букса расположена за второй буксой в направлении движения колесного транспортного средства.

    - 23 026252
13. 13. Система по п.12, в которой первая букса во время движения транспортного средства по криволинейному участку не смещается и, таким образом, во время движения по криволинейному участку сопло остается точнее нацелено на поверхность, которая впоследствии войдет в контакт с колесом, чем соответствующее сопло, установленное на передней или задней буксе, которая смещается во время движения транспортного средства по криволинейному участку.
14. 14. Система по п.4, установленная на транспортном средстве, которое является частью состава, содержащего множество сцепленных транспортных средств, при этом упомянутое колесо соединено с другим транспортным средством в составе.
15. 15. Система по п.4, в которой сопло содержит первую и вторую половины, которые взаимодействуют, определяя сужение, во время рабочего режима, при этом первая и вторая половины способны отделяться друг от друга во время режима очистки.
16. 16. Система по п.4, дополнительно содержащая толкательный плунжер, способный проходить через отверстие, определяемое соплом, для выталкивания засора, если такой засор образовался в сопле.
17. 17. Система для увеличения сцепления колеса транспортного средства с поверхностью, по которой едет транспортное средство, содержащая резервуар для песка;

    сопло, связанное по текучей среде с резервуаром для песка;

    клапан для песка, связанный по текучей среде с резервуаром для песка и соплом, при этом клапан для песка переключается между первым состоянием, в котором песок проходит через клапан для песка в сопло, и вторым состоянием, в котором песок не проходит в сопло, при этом в первом состоянии сопло принимает песок из резервуара для песка и направляет песок к поверхности, которая впоследствии войдет в контакт с колесом, так, что песок ударяет в эту поверхность, которая пространственно отделена от границы колесо/поверхность, и, таким образом, изменяет сцепление или тяговую способность этой поверхности при последующем контакте с колесом;

    толкательный плунжер, способный проходить через отверстие, определяемое соплом, для выталкивания засора, если такой засор образовался в сопле; и пневматический или электромагнитный привод, соединенный с толкательным плунжером и запускаемый в ответ на сигнал из контроллера.