RU2255004C1

RU2255004C1 - Multipurpose wheeled vehicle

Info

Publication number: RU2255004C1
Application number: RU2003135685/11A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Сливинский (RU); Е.В. Сливинский; А.А. Зайцев (RU); А.А. Зайцев; В.П. Саввин (RU); В.П. Саввин
Original assignee: Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2005-06-27

Abstract

FIELD: transport engineering; rail and reilless vehicles.

SUBSTANCE: proposed multipurpose wheeled vehicle includes chassis with steerable and driving wheels consisting of disks and tires and body with control cabin, steerable wheel control mechanism, air compressor and vacuum device using rarefaction in engine intake manifold. Additional all-metal wheels are rigidly secured at outer side of disks of driving and steerable wheels. Said all-metal wheels have profile rolling circle and flanges to suit rail head. Inner spaces of wheel tires are connected through control valve separately both to air compressor and to vacuum device operating on rarefaction in engine intake manifold. Outer diameter of wheel tires over rolling circle at gauge pressure of compressed air in tires exceeds diameter of rolling circle of said all-metal wheel, an steering gear is provided with interlock mechanism.

EFFECT: possibility of operation of roads, off-roads and rail tracks.

4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области колесных транспортных средств, способных перемещаться как по рельсовым путям, так и дорогам с различным покрытием и бездорожью.The present invention relates to the field of wheeled vehicles capable of moving both on rail tracks and roads with different surfaces and off-road.

Известны конструкции безрельсовых транспортных средств. Так, например, в книге “Теория и конструкция автомобиля. Учебник для автотранспортных техникумов /В.А.Иларионов и др., 2^ое изд. перераб. и доп. - М., Машиностроение 1985 г.”. На стр.126-134 описаны автомобили повышенной проходимости, способные осуществлять работу не только на дорогах с твердым покрытием, но и на грунтовых дорогах, а также на бездорожье. Такие автомобили снабжены широкопрофильными шинами с возможностью регулирования давления воздуха в них с помощью воздушных компрессоров, устройствами блокировки дифференциалов, механизмами, понижающими скорость движения, которые используют гидротрансформаторы, электромеханические трансмиссии и т.д. В то же время, в практике широко известны (см. ту же книгу стр.135-139) колесные вездеходные машины, в том числе и амфибии, снабженные также различным бортовым оборудованием, включающим в себя компрессоры, вакуумные насосы и т.д. Несмотря на свое конструктивное совершенство и эффективность работы в тяжелых условиях бездорожья они обладают существенным недостатком, заключающимся, например, в том, что при использовании их службами, обслуживающими участки железнодорожных путей, связанных с их ремонтом и содержанием, а также службами СЦБ, автоматики и телемеханики, возникают серьезные трудности в проведении таких работ. Так, например, такие участки длиной более сотен километров имеются в Карелии, Сибири и Дальнего Востока, которые совершенно изолированы от автомобильных дорог и подъезд к ним колесным транспортом практически невозможен. В таких случаях путейцы и электромеханики добираются до рабочих мест на дрезинах, автомотрисах или грузовых и пассажирских поездах, что вызывает массу проблем. Во-первых, дрезины и автомотрисы занимают главные и магистральные пути, тем самым нарушая графики движения поездов, а во-вторых, при переездах таких бригад, например, пассажирскими поездами исключается перевозка инструмента и материала, необходимого для устранения дефектов пути и автоблокировки. Следовательно, для перечисленных служб видимо необходим универсальный транспорт, использующий не только различные дороги и рельсовые пути, но также откосы, площадки и другие элементы железнодорожного полотна.Known design of trackless vehicles. So, for example, in the book “Theory and design of the car. Textbook for motor transport technical schools / V.A. Ilarionov et al., ^2nd ed. reslave. and add. - M., Mechanical Engineering 1985 ". On pages 126-134 described off-road vehicles capable of working not only on paved roads, but also on dirt roads, as well as on impassable roads. Such cars are equipped with wide-profile tires with the ability to regulate the air pressure in them with the help of air compressors, differential locking devices, speed-reducing mechanisms that use torque converters, electromechanical transmissions, etc. At the same time, wheeled all-terrain vehicles, including amphibians, also equipped with various on-board equipment, including compressors, vacuum pumps, etc., are widely known in practice (see the same book, pages 135-139). Despite their constructive perfection and efficiency in difficult off-road conditions, they have a significant drawback, which, for example, is that when they are used by services that service sections of railway tracks related to their repair and maintenance, as well as signaling, automation and telemechanics services serious difficulties arise in carrying out such work. So, for example, such sections with a length of more than hundreds of kilometers are available in Karelia, Siberia and the Far East, which are completely isolated from roads and access to them by wheeled vehicles is almost impossible. In such cases, railroad workers and electricians get to jobs on railcars, car tracks or freight and passenger trains, which causes a lot of problems. Firstly, railcars and railcars occupy the main and main lines, thereby violating the train schedules, and secondly, when moving such teams, for example, passenger trains exclude the transportation of tools and material necessary to eliminate track defects and auto-blocking. Therefore, for the above services, universal transport is apparently necessary, using not only various roads and rail tracks, but also slopes, platforms and other elements of the railway track.

Известно также колесное транспортное средство - автомобиль-фургон УАЗ-451 М (см. книгу Краткий автомобильный справочник 10^е изд., перераб. и доп. - М., Транспорт, 1983 г., стр.56), состоящий из шасси, на котором установлен цельнометаллический четырехдверный кузов. Такое транспортное средство обладает достаточно высокой проходимостью, но использование его на рельсовых путях исключено и такой недостаток не позволяет эксплуатировать автомобиль в условиях, описанных выше.It is also known wheeled vehicle - a car, van UAZ-451 M (see the book A Brief automobile reference 10 ^ed, revised and enlarged -.... M. Transport, 1983, p.56), consisting of a chassis on which has an all-metal four-door body. Such a vehicle has a fairly high cross, but its use on rails is excluded and such a drawback does not allow the vehicle to be operated in the conditions described above.

Поэтому целью предлагаемого изобретения является возможность использования серийного автомобиля-фургона одновременно как на различных дорогах и в условиях бездорожья, а также на рельсовых путях магистральных железных дорог.Therefore, the aim of the invention is the ability to use a serial van at the same time both on various roads and in off-road conditions, as well as on rail tracks of main railways.

Поставленная цель достигается тем, что на внешней стороне дисков ведущих и рулевых колес жестко закреплены дополнительные цельнометаллические колеса, снабженные профильным кругом качения и гребнями, выполненными под головку железнодорожного рельса, внутренние полости шин колес присоединены через управляющий вентиль раздельно как к воздушному компрессору, так и к вакуумному устройству, использующему разрежение во всасывающем коллекторе двигателя, причем внешний диаметр шин колес по кругу качения при избыточном давлении в них сжатого воздуха больше диаметра круга качения упомянутого цельнометаллического колеса, а рулевое устройство снабжено механизмом его блокировки.This goal is achieved by the fact that on the outer side of the drives of the driving and steering wheels additional all-metal wheels are rigidly fixed, equipped with a profile rolling circle and ridges made under the head of the rail, the inner cavities of the tire wheels are connected separately through the control valve to the air compressor and to a vacuum device using a vacuum in the intake manifold of the engine, and the outer diameter of the tire wheels in a rolling circle at overpressure in them is compressed outside the diameter of the circle of said rolling-metal wheels, and a steering device is provided with its locking mechanism.

На фиг.1 показан общий вид универсального колесного транспортного средства сбоку, на фиг.2 - принципиальная схема управления давлением внутреннего объема его шин, на фиг.3 - сечение одного из его колес при движении по дорожному покрытию и на фиг.4 - по рельсовому пути.In Fig.1 shows a General view of the universal wheeled vehicle from the side, Fig.2 is a schematic diagram of the pressure control of the internal volume of its tires, Fig.3 is a cross section of one of its wheels when moving along the road surface, and Fig.4 is a rail the way.

Универсальное колесное транспортное средство состоит из кузова 1, снабженного передними ведущими рулевыми колесами 2 и задними ведущими колесами 3. Они состоят из дисков 4, несущих на себе бескамерные шины 5, внутренняя полость которых с помощью трубопроводов 6, размещенных внутри ступиц 7 колес 2 и 3, и трубопроводов 8, установленных на неподвижных втулках 10 валов 11, связана через управляющие вентили 12 и 13 и трубопроводы 14 и 15 с компрессором 16 и всасывающим коллектором 17 двигателя 18. На трубопроводах 8 установлены манометр 19 и вакуумметр 20. К дискам 4 жестко присоединены цельнометаллические дополнительные колеса 21, снабженные гребнями 22, которые могут контактировать с рельсами 23.A universal wheeled vehicle consists of a body 1 equipped with front driving steering wheels 2 and rear driving wheels 3. They consist of disks 4 carrying tubeless tires 5, the inner cavity of which is provided with pipelines 6 located inside the hubs 7 of wheels 2 and 3 , and pipelines 8 mounted on the fixed bushings 10 of the shafts 11 are connected through control valves 12 and 13 and pipelines 14 and 15 to the compressor 16 and the suction manifold 17 of the engine 18. A pressure gauge 19 and a vacuum gauge 20 are installed on the pipelines 8 s 4 are rigidly connected extra-metal wheel 21 fitted with ridges 22 which may be in contact with the rails 23.

Работает универсальное колесное транспортное средство следующим образом. В движении по различным дорогам и бездорожью такое транспортное средство находится в таком состоянии, как это показано на фиг.1. В тех случаях, когда необходимо повысить его проходимость в условиях бездорожья, водитель широко известными в технике способами повышает или снижает давление воздуха в шинах 5, например, с использованием системы регулирования, описанной в книге “Теория и конструкция автомобиля. Учебник для автотранспортных техникумов/В.А.Иларионов и др., 2^е изд. перераб. и доп. - М., Машиностроение, 1985 г., стр.234, рис.114 (эта книга представлена в аналоге). При проведении же ремонтно-профилактических работ систем автоблокировки и сигнализации железнодорожных участков, подъехать к ним за счет наличия болот, водоемов, в гористой местности и т.д. вообще не представляется возможности. Тогда транспортное средство заводят своими колесами 2 и 3 на железнодорожный путь таким образом, чтобы указанные колеса разместились между двумя нитками рельсов пути (см. фиг.3, где показано одно из колес 2, у которого рельс размещен справа от него). Как только это произойдет, водитель широко известными в технике способами блокирует рулевое управление и открывает вентиль 12 при работающем двигателе 18, и тогда сжатый воздух из шин 5 поступает через трубопроводы 6 и 8 во всасывающий коллектор 17, по стрелкам А. Снижение давления будет способствовать деформации шин 5 под действием собственного веса транспортного средства, а это приведет к тому, что зазор “δ” между кругом качения дополнительных колес 21 и головкой рельса 23 будет уменьшаться в сторону стрелки В. Через некоторое время давление воздуха снизится до атмосферного, и дополнительные колеса 21 упрутся по стрелке В в головку рельса 23. Так как двигатель 18 продолжает работать, то во внутренних полостях шин 5 за счет создаваемого вакуума во всасывающем коллекторе 17 двигателя 18 будет происходить разрежение воздуха, что в итоге приведет к такой деформации шин 5 колес 2 и 3, как это показано на фиг.4. После этого водитель перекрывает вентиль 13 и начинает движение транспортного средства вперед или назад па рельсовому пути, регулируя скорость движения, осуществляя торможение и т.д., то есть так, как это производится при управлении автомобилем. Такая деформация шин в то же время необходима и для того, чтобы в движении они свободно “проходили”, например, над стрелочными переводами, настилами переездов и над другими препятствиями, которые могут встретится в междупутье железнодорожного полотна. В процессе движения транспортного средства по рельсам 23 к месту проведения работ водитель по вакуумметру 20 контролирует заданную величину вакуума и в случае его снижения восстанавливает ее с помощью вентиля 13 (такая работа может быть выполнена и в автоматическом режиме). Доставив бригаду рабочих к месту проведения работ и выбрав место на обочине пути, где можно временно разместить транспортное средство, которое бы не мешало пассажирским или грузовым поездам двигаться по графику, водитель открывает вентиль 12 и сжатый воздух от компрессора 16 поступает в трубопровод 14, а затем и в трубопроводы 8 и 6 по стрелкам С. Под действием избыточного давления воздуха шины 5 принимают такое положение, как это показано на фиг.3, что обеспечивает увеличение зазора “δ” до тех пор, пока шины 5 не упрутся в грунт междупутья. После этого водитель производит разблокировку рулевого управления, закрывает вентиль 12 и, управляя рулевыми колесами 2, переезжает через рельсы 23 и съезжает на обочину пути. Давление в шинах 5 колес 2 и 3 он контролирует манометром 19. После окончания работ и согласовав свои действия с диспетчером, транспортное средство перемещают в междупутье и подобным образом, как это было описано выше, опускают его своими дополнительными колесами 21 на рельсы 23 и перемещают его по ним в заданном направлении. Далее описанные процессы повторяются неоднократно.Works universal wheeled vehicle as follows. In motion on various roads and off-road, such a vehicle is in such a state, as shown in figure 1. In those cases when it is necessary to increase its cross-country ability in off-road conditions, the driver increases or decreases the air pressure in the tires 5 by methods well known in the art, for example, using the regulation system described in the book “Theory and Design of the Car. Textbook for motor transport technical schools / V.A. Ilarionov et al., ^2nd ed. reslave. and add. - M., Mechanical Engineering, 1985, p. 234, Fig. 114 (this book is presented in analogue). When carrying out repair and maintenance work of the automatic blocking and signaling systems of railway sections, drive up to them due to the presence of swamps, ponds, in mountainous areas, etc. not at all possible. Then the vehicle is driven with its wheels 2 and 3 onto the railway track so that these wheels are placed between the two threads of the track rails (see Fig. 3, where one of the wheels 2 is shown, in which the rail is placed to the right of it). As soon as this happens, the driver locks the steering by methods well known in the art and opens the valve 12 with the engine 18 running, and then the compressed air from the tires 5 enters through the pipes 6 and 8 into the intake manifold 17, along arrows A. A decrease in pressure will contribute to deformation tires 5 under the action of the vehicle’s own weight, and this will lead to the fact that the gap “δ” between the rolling circle of the additional wheels 21 and the rail head 23 will decrease in the direction of arrow B. After some time, the pressure air will decrease to atmospheric, and additional wheels 21 will abut along arrow B into the rail head 23. Since the engine 18 continues to operate, air pressure will occur in the internal cavities of the tires 5 due to the created vacuum in the intake manifold 17 of the engine 18, which ultimately leads to to such a deformation of the tires 5 of the wheels 2 and 3, as shown in Fig.4. After that, the driver closes the valve 13 and begins to move the vehicle forward or backward along the track, adjusting the speed, braking, etc., that is, as it is when driving a car. Such deformation of the tires is also necessary at the same time so that they “pass” freely in motion, for example, over turnouts, levelings and other obstacles that may occur in the inter-blast of the railway track. During the movement of the vehicle along the rails 23 to the place of work, the driver, through a vacuum gauge 20, controls the set value of the vacuum and, if it decreases, restores it using valve 13 (this work can also be done automatically). Having delivered a team of workers to the place of work and choosing a place on the side of the track where you can temporarily place a vehicle that would not prevent passenger or freight trains from moving on schedule, the driver opens valve 12 and compressed air from compressor 16 enters pipeline 14, and then and into pipelines 8 and 6 in the direction of arrows C. Under the influence of excess air pressure, the tires 5 take a position as shown in FIG. 3, which ensures an increase in the gap “δ” until the tires 5 abut against the inter-blast ground. After that, the driver unlocks the steering, closes the valve 12 and, controlling the steering wheels 2, moves over the rails 23 and moves to the side of the road. He controls the pressure in the tires 5 of wheels 2 and 3 with a manometer 19. After completing work and coordinating his actions with the dispatcher, the vehicle is moved between the blades and similarly, as described above, lower it with its additional wheels 21 onto the rails 23 and move it over them in a given direction. Further, the described processes are repeated repeatedly.

Технико-экономическое преимущество предложенного технического решения очевидно, так как оно связано с созданием универсального транспортного средства, которое, обладая высокой проходимостью по бездорожью, может еще и перемещаться по рельсовым путям железных дорог. В настоящее время в ЕГУ им. И.А.Бунина совместно с Елецким электромеханическим заводом - филиал ОАО “РЖД” разрабатывается техническая документация на предложенную конструкцию, привязанную к атомобилю-фургону модели УАЗ-451М, и в III квартале 2004 г. планируется ее изготовление и испытание в эксплуатационных условиях.The technical and economic advantage of the proposed technical solution is obvious, since it is associated with the creation of a universal vehicle, which, having high off-road patency, can also move along rail tracks of railways. Currently at YSU named after I.A. Bunina, together with the Yelets Electromechanical Plant, a branch of Russian Railways, is developing technical documentation for the proposed design, tied to the UAZ-451M model car-van, and in the third quarter of 2004 it is planned to manufacture and test it under operational conditions.

Claims

A universal wheeled vehicle, including a chassis with steering and driving wheels consisting of disks and tires, and a body with a control cabin, steering gear, an air compressor and a vacuum device using a vacuum in the intake manifold of the engine, characterized in that on the outside drive wheels and steering wheels additionally fixed all-metal wheels rigidly equipped with a profile rolling circle and ridges made under the head of the rail, internal two wheel tire cavities are connected through a control valve separately to both an air compressor and a vacuum device using a vacuum in the intake manifold of the engine, and the outer diameter of the tire wheels in a rolling circle at an excess pressure of compressed air in them is greater than the diameter of the rolling circle of the said all-metal wheel, and the steering device is equipped with a locking mechanism.