PL238864B1 - Mechanizm stabilizacyjno-lewitacyjny dla pojazdu dedykowanego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm stabilizacyjno-lewitacyjny dla pojazdu dedykowanego, sytuowany w rejonie rozjazdów jak i szlaków torowych systemów kolei konwencjonalnych na podłożu, na którym znajduje się torowisko. Wynalazek pozwala na interoperacyjność z istniejącymi systemami transportowymi, w szczególności z koleją konwencjonalną typu koło-szyna.

Poprzez kolej konwencjonalną należy rozumieć wszelkie pojazdy szynowe jak kolej, oraz między innymi pojazdy typu tramwaj i metro, poruszające się po nawierzchni złożonej z szyn przy użyciu kół tocznych znajdujących się w podwoziu pojazdu. Rozwiązanie jest przystosowane do obsługi pojazdów dedykowanych lewitujących, jak i poruszających się przy kontakcie fizycznym z podłożem.

Poprzez pojazd dedykowany kolei magnetycznej należy rozumieć wszelkie poruszające się obiekty zdolne do korzystania z niniejszego rozwiązania.

Z dokumentu US20070044676A1 znany jest sposób zmiany kierunku jazdy pojazdu kolei magnetycznej, opisujący działanie ścianek bocznych wykorzystywanych do stabilizacji i zmiany toru podczas ruchu pojazdu. Nie opisuje on jednak takiego zastosowania przy potrzebie integracji tego systemu z innymi systemami transportowymi, w szczególności z koleją konwencjonalną.

Z dokumentu DE4141426A1 znany jest sposób zmiany kierunku jazdy pojazdu przy pomocy prowadnic przesuwających system w celu wybrania toru jazdy. Jest on jednak ograniczony do pojazdów podwieszanych, i nie jest właściwy dla pojazdów poruszających się po podłożu lub lewitujących, a także dla ruchu dwutorowego i dwukierunkowego, i w proponowanym rozwiązaniu może być on użyty do poruszania się w jednym kierunku. Nie opisuje on także takiego zastosowania przy potrzebie integracji różnych systemów transportowych, w szczególności kolei magnetycznej. Ponadto, system według w/w dokumentu operuje jedynie na określonych promieniach i prędkościach do 60 km/h.

Aby móc w pełni korzystać z istniejących korytarzy transportowych zachodzi potrzeba współdzielenia przestrzeni w ramach różnych systemów transportowych. Często spotykanym rozwiązaniem jest trasa kolei dużej prędkości zaprojektowana i wybudowana wzdłuż istniejącej autostrady. Przedmiot wynalazku pozwala na współdzielenie tej samej infrastruktury w ramach różnych systemów transportowych, w szczególności z koleją konwencjonalną typu koło-szyna.

Poprzez pojazd konwencjonalny należy rozumieć pojazdy przeznaczone do poruszania się w systemach, z którymi jest zintegrowany niniejszy wynalazek, umożliwiając ruch pojazdów dedykowanych. Pojazd konwencjonalny oznacza w szczególności kolej konwencjonalną typu koło-szyna poruszającą się po systemie torowym, czy też pojazdy magazynowe poruszające się po wyznaczonym torze.

Istotą wynalazku jest mechanizm stabilizacyjno-lewitacyjny dla pojazdu dedykowanego, sytuowany w rejonie rozjazdów jak i szlaków torowych systemów kolei konwencjonalnych na podłożu, na którym znajduje się torowisko, charakteryzujący się tym, że po obu stronach torowiska, co najmniej wzdłuż fragmentu, po którym poruszają się konwencjonalne pojazdy torowe umieszczone są bariery energochłonne, na których są zamocowane, ruchomo i jeden nad drugim, siłowniki wysięgnikowe połączone z kątownikowymi elementami obejmującymi.

Korzystnie, w kątownikowych elementach obejmujących umieszczone są materiały diamagnetyczne lub paramagnetyczne.

Korzystnie, siłowniki są siłownikami hydraulicznymi albo pneumatycznymi albo elektrycznymi.

Korzystnie, mechanizm jest wyposażony w manualny system awaryjny z siłownikiem pirotechnicznym.

Korzystnie, pojazd dedykowany jest wyposażony w obrotowe elementy stabilizujące lub łożyska ślizgowe.

Poprzez kątownikowe elementy obejmujące należy rozumieć aktywny lub pasywny element pozwalający na stabilizację pojazdu dedykowanego oraz/lub wybór toru jazdy, przy czym kątownikowe elementy obejmujące stanowią w szczególności układ elektromagnesów współpracujący z magnesami trwałymi zainstalowanymi na pojeździe dedykowanym, albo kształtowniki współpracujące w sposób kontaktowy z dodatkowym ramieniem pojazdu, i są ukształtowane tak, że umożliwiają lewitację pojazdu.

Kątownikowe elementy obejmujące, w zależności od wymaganej realizacji, mogą być wykonane segmentowo lub jako monolityczny odcinek. Oba rozwiązania pozwalają na odwzorowanie krzywizny luku, przy czym mogą zostać wykonane jako aktywne lub pasywne. Elementy aktywne są wyposażone w elektromagnesy współpracujące z polem magnetycznym pochodzącym z pojazdu, wyposażonego w materiały para- lub diamagnetyczne (np. aluminium czy miedź), i przyciągające go. Pasywne kątow

PL 238 864 B1 nikowe elementy obejmujące mogą współpracować z pojazdem również poprzez siły elektromagnetyczne lub siły tarcia. Pasywne elementy elektromagnetyczne są wykonane z materiału para- lub diamagnetycznego (np. aluminium czy miedź) zamocowanego na materiale ferromagnetycznym. Taki układ, podczas poruszania się pojazdu dedykowanego, będzie powodował jego odpychanie od kątownikowych elementów obejmujących. Pasywne tarciowe elementy obejmujące są natomiast wykonane z trwałego materiału odpornego na ścieranie i odkształcenia.

Pojazd dedykowany może być wyposażony w dodatkowe ramię stabilizujące, które poprzez kontakt z kątownikowym elementem obejmującym będzie utrzymywać właściwy tor jazdy lub spowoduje wybranie odpowiedniego kierunku na rozjeździe. Każdy kątownikowy element obejmujący może znajdować się w dwóch położeniach - zasadniczym oraz spoczynkowym, przy czym położenie spoczynkowe oznacza położenie kątownikowych elementów obejmujących poza obrysem skrajni kolejowej, pozwalając pojazdom kolei konwencjonalnej bezpiecznie poruszać się po torach systemu kolejowego. Położenie zasadnicze oznacza ustawienie kątownikowych elementów obejmujących w obrysie skrajni kolejowej, kształtujące tor jazdy pojazdów dedykowanych, przy czym w każdy kątownikowy element obejmujący może być także umieszczony na zintegrowanych prowadnicach. Poprzez zintegrowane prowadnice należy rozumieć w szczególności prowadnice liniowe, listwy prowadzące lub mechanizm zębatkowy, na których mogą być jednocześnie usytuowane istniejące systemy transportowe, w szczególności systemy kolei konwencjonalnej oraz mechanizm stabilizacyjno-lewitacyjny znajdujący się poza skrajnią danego systemu transportowego. Przedmiotowe prowadnice umożliwiają przesuw tych systemów celem wybrania odpowiedniego toru jazdy oraz pozwalają na poruszanie się po nich zarówno pojazdom dedykowanym jak i konwencjonalnym. Jako siłowniki wysięgnikowe mogą być zastosowane siłowniki hydrauliczne albo pneumatyczne albo elektryczne. Cały układ może być także umieszczony w szczelnej rurze z wytworzeniem w niej próżni, ale przy zachowaniu funkcjonalność tegoż układu.

Sposób stabilizacji pojazdu mechanizmem stabilizująco-lewitacyjnym polega na tym, że podczas przejazdu pojazdu konwencjonalnego kątownikowe elementy obejmujące umieszczone są w położeniu spoczynkowym, a przed przejazdem pojazdu dedykowanego, tj. bezpośrednio przed takim przejazdem, dostosowuje się infrastrukturę kolejową tak, że za pomocą siłowników wymusza się przesunięcie kątownikowych elementów obejmujących bliżej osi toru jazdy tj. do położenia zasadniczego, zaś po przejeździe pojazdu dedykowanego cofa się, za pomocą tychże siłowników, kątownikowe elementy obejmujące z powrotem do położenia spoczynkowego, ponownie umożliwiając przejazd pojazdom konwencjonalnym. Tor ruchu pojazdu dedykowanego może być także ukierunkowany za pomocą sił tarcia, które oddziałują na zainstalowane w pojeździe dedykowanym obrotowe elementy stabilizujące lub ślizgowe łożyska. Pozycjonowanie w położeniach końcowych i blokowanie ruchu kątownikowych elementów obejmujących na czas przejazdu pojazdu odbywa się za pomocą mechanicznych ustalaczy lub elektromagnesów, umiejscowionych w skrajnych punktach sekcji rozjazdu i w skrajnych punktach toru nieruchomego, które działają w ostatniej fazie ruchu, ustawiając mechanizm stycznie z nieruchomą częścią infrastruktury.

Mechanizm według wynalazku umożliwia stabilizację i zmianę toru ruchu pojazdów dedykowanych bez naruszania skrajni kolejowej pojazdu kolei konwencjonalnej. Przedmiot wynalazku znajduje zastosowanie zwłaszcza w infrastrukturze rozjazdu kolejowego. W kolejnictwie, oprócz torów, rozjazdy wyposażone są w dodatkową infrastrukturę obsługującą rozjazd, która położona jest w odległości ok. 0,5 m od torowiska i na jego poziomie. Przykładami takiej dodatkowej infrastruktury są np. napędy rozjazdu czy transformatory grzewcze. Przedmiot wynalazku pozwala bezinwazyjnie umieścić kątownikowy element obejmujący w obszarze skrajni kolejowej nie naruszając przy tym infrastruktury dodatkowej. Stosując rozwiązanie według wynalazku możliwe jest korzystanie na szlaku, zwłaszcza w obrębie bocznic i stacji, z obu środków transportu, czyli konwencjonalnego pojazdu szynowego oraz pojazdu dedykowanego.

Przedmiotowe rozwiązanie umożliwiające zmianę toru jazdy pojazdu dedykowanego zapewnia interoperacyjność systemu kolejowego dla wszystkich znanych szerokości rozstawu szyn pojazdów szynowych, posadowionych zarówno na nawierzchni kolejowej typu podsypkowego, jak i bezpodsypkowego.

Przedmiot wynalazku przedstawiony w przykładzie wykonania zilustrowano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój ruchomego mechanizmu stabilizacyjno-lewitacyjnego oraz infrastruktury kolejowej, fig. 2 przedstawia kątownikowe elementy obejmujące wykonane segmentowo, fig. 3 przedstawia kątownikowe elementy obejmujące wykonane monolitycznie, fig. 4 przedstawia wariant wykona

PL 238 864 B1 nia kątownikowych elementów obejmujących, które pozwalają na wychylenie pojazdu przy dużej prędkości, fig. 5 przedstawia położenie kątownikowych elementów obejmujących poza obrysem skrajni kolejowej w położeniu spoczynkowym, fig. 6 przedstawia mechanizm stabilizacyjno-lewitacyjny oraz infrastrukturę kolejową zamocowane na zintegrowanych prowadnicach, wzdłuż których cały układ może się przesuwać, fig. 7 przedstawia ten mechanizm umieszczony wewnątrz rury, fig. 8 przedstawia przekrój mechanizmu na zintegrowanych prowadnicach, a fig. 9 przedstawia przekrój ruchomego mechanizmu stabilizacyjno-lewitacyjnego oraz infrastruktury kolejowej.

Ruchomy mechanizm stabilizacyjno-lewitacyjny 3 wraz infrastrukturą kolejowa, pokazany na fig. 1, składa się ze kątownikowych elementów obejmujących 3.c, połączonych z siłownikami 3.b umożliwiającymi zmianę ich położenia. Siłowniki 3.b zamocowane są na barierze energochłonnej 3.a, zaś ta do podłoża 2.b będącego częścią systemu kolei konwencjonalnej 2. Układ pozwala na przysunięcie elementów obejmujących 3.c blisko pojazdu dedykowanego 1. Sposób działania w/w mechanizmu jest następujący. Podczas przejazdu pojazdu konwencjonalnego kątownikowe elementy obejmujące 3.c znajdują się w położeniu spoczynkowym. Przed przejazdem pojazdu dedykowanego 1 ruchomy mechanizm 3 musi odpowiednio dostosować infrastrukturę. Ruch siłowników 3.b powoduje przesunięcie kątownikowych elementów obejmujących 3.c bliżej osi toru jazdy tj. do położenia zasadniczego. To pozwala na swobodny i bezpieczny przejazd pojazdu dedykowanego 1. Następnie siłowniki 3.b odsuwają kątownikowe elementy obejmujące 3.c z powrotem do położenia spoczynkowego, ponownie umożliwiając pojazdom konwencjonalnym przejazd. Mechanizm 3 według wynalazku może również ukierunkowywać tor ruchu pojazdów dedykowanych 1 za pomocą sił tarcia, które oddziałują na zainstalowane w pojeździe dedykowanym obrotowe elementy stabilizujące lub ślizgowe łożyska.

Możliwe jest także, jak przedstawiono na fig. 6, zamocowanie układu kątownikowych elementów obejmujących 3.c oraz infrastruktury kolejowej na poprzecznych zintegrowanych prowadnicach 3.d. Pozwala to na przesuw torowiska wzdłuż tychże prowadnic 3.d przy pomocy siłowników 3.b lub silnika 3.e, i dopasowanie jego kształtu do potrzebnej w danym momencie wersji rozjazdu. Dzięki odpowiedniemu rozmieszczeniu kątownikowych elementów obejmujących 3.c (bocznych i lewitacyjnych) zachowane zostaną wymogi skrajni, w szczególności skrajni kolejowej, i możliwym będzie przejazd zarówno pojazdem konwencjonalnym jak i dedykowanym. Pozycjonowanie w końcowych położeniach i blokowanie ruchu na czas przejazdu pojazdu może odbywać się za pomocą mechanicznych ustalaczy lub elektromagnesów 2.c, umiejscowionych w skrajnych punktach sekcji rozjazdu i w skrajnych punktach toru nieruchomego, które działałyby w ostatniej fazie ruchu ustawiając mechanizm stycznie z nieruchomą częścią infrastruktury. Ponadto, cały układ może być także umieszczony w szczelnej rurze z wytworzeniem w niej próżni, ale przy zachowaniu funkcjonalność tegoż układu.

Kątownikowe elementy obejmujące 3.c mogą być wykonane segmentowo, jak pokazano na fig. 2, lub jako odcinek monolityczny, co ukazano na fig. 3. Oba rozwiązania pozwalają na odwzorowanie krzywizny łuku, przy czym wspomniane elementy 3.c mogą być wykonane jako aktywne lub pasywne.

Elementy aktywne są wyposażone w elektromagnesy współpracujące z polem magnetycznym pochodzącym z pojazdu 1, wyposażonego w materiały para- lub diamagnetyczne 1.a (np. aluminium czy miedź), i przyciągające go. Pasywne kątownikowe elementy obejmujące 3.c mogą współpracować z pojazdem 1 również poprzez siły elektromagnetyczne lub siły tarcia. Pasywne elementy elektromagnetyczne są wykonane z materiału para- lub diamagnetycznego (np. aluminium czy miedź) zamocowanego na materiale ferromagnetycznym. Taki układ, podczas poruszania się pojazdu dedykowanego 1, będzie powodował jego odpychanie od kątownikowych elementów obejmujących 3.c. Pasywne tarciowe elementy obejmujące są natomiast wykonane z trwałego materiału odpornego na ścieranie i odkształcenie. Poruszający się pojazd dedykowany 1 wyposażony w dodatkowe ramię stabilizujące będzie utrzymywać właściwy tor jazdy, lub też wybierze odpowiedni kierunek na rozjeździe, poprzez kontakt z kątownikowym elementem obejmującym 3.c.

Jedną z cech kątownikowych elementów obejmujących 3.c jest możliwość ich wykonania w postaci umożliwiającej lewitację magnetyczną pojazdu dedykowanego 1. Poprzez odpowiednie ukształtowanie geometryczne elementu 3.c, np. w formie kątownika, pojazd 1 jest w stanie poruszać się po wyznaczonym torze wykorzystując poziomą część tegoż kątownika jako podłoże, co pokazano na fig. 1. Ta cecha pozwala również na przechylenie toru jazdy, dzięki czemu pokonywanie rozjazdu czy łuku przez pojazd dedykowany 1 może odbywać się przy większej prędkości, co ukazano na fig. 4. Pojazd dedykowany 1 może poruszać się po podłożu na skutek działania siły elektromagnetycznej (np. w postaci poduszki magnetycznej).

PL 238 864 B1

Urządzenia utrzymujące kątownikowe elementy obejmujące 3.c muszą wytrzymać działającą na nie siłę równą co najmniej sile odśrodkowej działającej na pojazd na łuku czy rozjeździe. W przypadku zastosowania systemu lewitacyjnego wspomniane urządzenia muszą wytrzymać także ciężar przejeżdżającego pojazdu dedykowanego 1. Jeśli natomiast zastosowane zostaną zintegrowane prowadnice 3.d musi istnieć możliwość przesuwu odpowiednio długiego odcinka połączonego torowiska dla pojazdu dedykowanego 1 i konwencjonalnego wzdłuż tych prowadnic 3.d. Dlatego siłowniki 3.b, hydrauliczne, pneumatyczne lub elektryczne, muszą charakteryzować się wysoką odpornością na nagłe zmiany nacisku, tak aby cały układ był sztywny i stabilizował przejeżdżające pojazdy, oraz odpowiednio dużą siłą, aby były w stanie przesunąć odnośne elementy układu. Jednocześnie szybkie zadziałanie siłowników 3.b, czyli zmiana ich stanu, zapewni płynność pracy całego układu.

Sterowanie awaryjne opiera się na metodzie manualnej lub siłowniku pirotechnicznym, podobnym do zaproponowanego w dokumencie PL225323B1. Metoda manualna polega na przestawieniu kątownikowego elementu obejmującego 3.c z położenia spoczynkowego do zasadniczego lub odwrotnie, dzięki jego mechanicznemu sprzęgnięciu z uchwytem służącym do zmiany położenia obiektu za pomocą siły mięśni. W przypadku wersji przedstawionej na fig. 6 przestawieniu ulega jednocześnie torowisko i kątownikowe elementy obejmujące 3.c (stabilizujące i lewitacyjne, jeśli są).

Sterowanie awaryjne oparte na siłowniku pirotechnicznym wyzwalane jest zdalnie lub bezpośrednio z lokalizacji obok rozjazdu. Jest uzupełnieniem sterowania manualnego, gdy nie jest możliwe dotarcie na miejsce rozjazdu w czasie krótszym niż czas konieczny do zmiany stanu kątownikowego elementu obejmującego 3.c przed przybyciem pojazdu znajdującego się w ruchu na danej linii, lub niemożliwe jest dokonanie zmiany stanu kątownikowego elementu obejmującego 3.c za pomocą siły mięśni.

Wynalazek umożliwia przemieszczenie elementów toru zapewniających stabilizację boczną oraz zmianę kierunku ruchu pojazdu dedykowanego 1, dzięki czemu możliwa jest integracja tego systemu transportowego z istniejącymi już systemami. W tym przypadku kątownikowe elementy obejmujące 3.c oraz siłowniki 3.b będą znajdować się w obszarze obowiązującej skrajni systemu kolei konwencjonalnej 2, co należy rozumieć jako ich położenie zasadnicze dla przejazdu pojazdu dedykowanego 1, lub też będą usytuowane poza tą skrajnią, co należy rozumieć jako ich położenie spoczynkowe dla przejazdu pojazdu konwencjonalnego. Kątownikowe elementy obejmujące 3.c są poruszane poprzez siłowniki 3.b sterowane zdalnie lub autonomicznie z możliwością sterowania awaryjnego. Możliwe jest także użycie zintegrowanych prowadnic 3.d i jednoczesne poruszanie wszystkich elementów toru, zarówno tych dla pojazdu dedykowanego 1 jak i konwencjonalnego, celem zmiany toru jazdy, zapewniając interoperacyjność systemów przy pomocy siłowników lub mechanizmu zębatkowego i pozycjonowanie ich przy pomocy elektromagnesów.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Mechanizm stabilizacyjno-lewitacyjny (3) dla pojazdu dedykowanego (1), sytuowany w rejonie rozjazdów jak i szlaków torowych systemów kolei konwencjonalnych (2), na podłożu (2.b), na którym znajduje się torowisko (2.a), znamienny tym, że po obu stronach torowiska (2.a), co najmniej wzdłuż fragmentu, po którym poruszają się konwencjonalne pojazdy torowe, umieszczone są bariery energochłonne (3.a), na których są zamocowane, ruchomo i jeden nad drugim, siłowniki wysięgnikowe (3.b) połączone z kątownikowymi elementami obejmującymi (3.c).
2. 2. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że w kątownikowych elementach obejmujących (3.c) umieszczone są materiały diamagnetyczne lub paramagnetyczne (3.f).
3. 3. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że siłowniki (3.b) są siłownikami hydraulicznymi albo pneumatycznymi albo elektrycznymi.
4. 4. Mechanizm według zastrz. 1, znamienny tym, że jest wyposażony w manualny system awaryjny z siłownikiem pirotechnicznym.
5. 5. Mechanizm według zastrz. 1 znamienny tym, że pojazd dedykowany (1), jest wyposażony w obrotowe elementy stabilizujące lub łożyska ślizgowe (1 .a).