RU2816415C1 - Device for unloading transport wheels with hybrid magnets - Google Patents
Device for unloading transport wheels with hybrid magnets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816415C1 RU2816415C1 RU2023120120A RU2023120120A RU2816415C1 RU 2816415 C1 RU2816415 C1 RU 2816415C1 RU 2023120120 A RU2023120120 A RU 2023120120A RU 2023120120 A RU2023120120 A RU 2023120120A RU 2816415 C1 RU2816415 C1 RU 2816415C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- car
- frame
- force
- ferromagnetic
- attached
- Prior art date
Links
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 83
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 76
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к устройствам для снижения нагрузки на железнодорожные рельсы и колесные пары подвижного состава, используемого при транспортировке тяжелых и сверхтяжелых грузов, а также на участках, где необходимо снизить нагрузку на путевую структуру. The invention relates to railway transport, in particular, to devices for reducing the load on railway rails and wheel pairs of rolling stock used in the transportation of heavy and super-heavy loads, as well as in areas where it is necessary to reduce the load on the track structure.
Уровень техникиState of the art
На объектах тяжелого машиностроения, сталелитейных, добывающих предприятий и пр. часто возникает потребность в перемещении сверхтяжелых грузов. Для перемещения тяжелых и сверхтяжелых грузов внутри предприятий обычно используется специальная «усиленная» железнодорожная путевая структура, которая нуждается в дорогостоящем обслуживании и высокой периодичности капитального ремонта. Протяженность таких участков может составлять от нескольких сотен метров до километров. Таким образом, возникает необходимость в поиске технического решения, обеспечивающего снижение нагрузки на колеса и разгрузку путевой структуры. At heavy engineering facilities, steel foundries, mining enterprises, etc., there is often a need to move super-heavy loads. To move heavy and extra-heavy cargo within enterprises, a special “reinforced” railway track structure is usually used, which requires expensive maintenance and high frequency of major repairs. The length of such sections can range from several hundred meters to kilometers. Thus, there is a need to find a technical solution that reduces the load on the wheels and relieves the load on the track structure.
Из патента RU2611858 известен комбинированный магнитный подвес поезда, имеющий колеса для стоянки вагонов и их перемещения без левитации на железнодорожных станциях, а также магнитную систему, состоящую из постоянных магнитов и электромагнитов, обеспечивающую левитацию вагона в движении на высокой скорости. Данный подвес может применяться для разгрузки железнодорожного рельсового пути при перемещении сверхтяжелых грузов на промышленных предприятиях, однако сама структура подвеса по патенту RU2611858 предполагает значительную переделку как рельсового пути, так и самих грузовых вагонов для их оснащения указанным подвесом.From patent RU2611858, a combined magnetic suspension of a train is known, which has wheels for parking cars and moving them without levitation at railway stations, as well as a magnetic system consisting of permanent magnets and electromagnets, ensuring levitation of the car in motion at high speed. This suspension can be used to unload the railway track when moving super-heavy loads at industrial enterprises, however, the suspension structure itself according to patent RU2611858 requires significant modification of both the rail track and the freight cars themselves to equip them with the specified suspension.
В частности, железнодорожный путь потребуется оснастить ферромагнитным рельсом, располагаемым над рельсами и шпалами, а подвеску грузового вагона необходимо увеличить по высоте для того, чтобы разместить в ней постоянные магниты и электромагниты. Такое увеличение высоты подвески значительно повысит центр тяжести вагона, что создает серьезные риски раскачивания и переворачивания сверхтяжелого вагона с недопустимыми или трудно устранимыми последствиями опрокидывания, рассыпания или разлива перевозимого тяжелого груза.In particular, the railway track will need to be equipped with a ferromagnetic rail located above the rails and sleepers, and the suspension of the freight car will need to be increased in height in order to accommodate permanent magnets and electromagnets. Such an increase in the suspension height will significantly increase the center of gravity of the car, which creates serious risks of rocking and overturning of the super-heavy car with unacceptable or difficult to eliminate consequences of overturning, scattering or spilling of the transported heavy cargo.
Раскрытие изобретенияDisclosure of the Invention
Задачей изобретения является снижение нагрузки от грузового вагона на рельсовый путь без повышения центра тяжести грузового вагона и переделки рельсового пути.The objective of the invention is to reduce the load from a freight car on the rail track without increasing the center of gravity of the freight car and altering the rail track.
Задача изобретения решается с помощью способа регулирования силы притяжения магнитов устройства для разгрузки транспортных колес железнодорожного вагона. Устройство для разгрузки имеет раму, которая может быть прикреплена к вагону, постоянный магнит и электромагнит, прикрепленные к раме и которые обеспечивают притяжение к ферромагнитной направляющей железнодорожного пути. Способ содержит следующие шаги: обеспечивают силу притяжения постоянного магнита к ферромагнитной направляющей менее силы тяжести пустого вагона; определяют вес груза, загруженного в вагон; устанавливают силу притяжения электромагнита к ферромагнитной направляющей менее силы тяжести, создаваемой грузом в вагоне и определенной на основе веса груза.The problem of the invention is solved using a method for regulating the force of attraction of the magnets of a device for unloading transport wheels of a railway car. The unloading device has a frame that can be attached to the car, a permanent magnet and an electromagnet attached to the frame and which provide attraction to the ferromagnetic track of the railway track. The method contains the following steps: providing an attractive force of the permanent magnet to the ferromagnetic guide that is less than the gravity force of the empty car; determine the weight of the cargo loaded into the car; set the force of attraction of the electromagnet to the ferromagnetic guide less than the force of gravity created by the cargo in the car and determined on the basis of the weight of the cargo.
В предпочтительном варианте силу притяжения постоянного магнита к ферромагнитной направляющей может быть не более 90% силы тяжести пустого вагона. В преимущественном варианте сила притяжения электромагнита к ферромагнитной направляющей может быть не более силы тяжести груженого вагона за вычетом силы притяжения постоянных магнитов и несущей способности железнодорожного пути.In a preferred embodiment, the force of attraction of the permanent magnet to the ferromagnetic guide can be no more than 90% of the gravity force of the empty car. In an advantageous embodiment, the force of attraction of the electromagnet to the ferromagnetic guide can be no more than the force of gravity of a loaded car minus the force of attraction of permanent magnets and the bearing capacity of the railway track.
Задача изобретения также решается с помощью устройства для разгрузки транспортных колес железнодорожного вагона. Устройство содержит постоянный магнит и электромагнит, прикрепленные к раме, прикрепляемой к вагону и обеспечивающей расположение постоянного магнита и электромагнита под ферромагнитной направляющей прикреплении рамы к вагону. У постоянного магнита и электромагнита регулируется сила притяжения к ферромагнитной направляющей в соответствии со способом по любому из вышеописанных вариантов. В предпочтительном варианте устройства предназначены для попарного крепления на вагоне симметрично относительно продольной вертикальной плоскости симметрии вагона.The problem of the invention is also solved using a device for unloading transport wheels of a railway car. The device contains a permanent magnet and an electromagnet attached to a frame attached to the car and ensuring the location of the permanent magnet and the electromagnet under a ferromagnetic guide for attaching the frame to the car. For a permanent magnet and an electromagnet, the force of attraction to the ferromagnetic guide is adjusted in accordance with the method according to any of the options described above. In a preferred embodiment, the devices are designed for pairwise mounting on a car symmetrically relative to the longitudinal vertical plane of symmetry of the car.
Рама крепления магнитного модуля может иметь элементы крепления к вагону или элементы, используемые для прикрепления к вагону. Рама может быть протяженной вдоль вагона и при этом может быть снабжена промежутками для обеспечения доступа к колесам, колесным тележкам и подвагонным системам. В другом варианте вагон может иметь несколько рам для крепления к вагону отдельных постоянных магнитов и/или электромагнитов (каждая рама для крепления своего магнита или нескольких магнитов). Постоянные магниты и электромагниты могут быть прикреплены к горизонтальной, вертикальной или наклонной составляющей рамы. Постоянные магниты и электромагниты могут прикрепляться к раме попарно. В частном варианте рамы устройств, располагаемых с двух сторон вагона, могут быть соединены между собой. Постоянные магниты и электромагниты могут образовывать гибридные магниты. Устройство может прикрепляться к вагону с боку или под вагоном. Рама предпочтительно обеспечивает расположение постоянных магнитов и электромагнитов над поверхностью шпал и/или основания при прикреплении рамы к вагону.The magnetic module mounting frame may have elements for fastening to the car or elements used for attachment to the car. The frame can be extended along the car and at the same time can be provided with gaps to provide access to wheels, wheel bogies and under-car systems. In another embodiment, the car may have several frames for attaching individual permanent magnets and/or electromagnets to the car (each frame for attaching its own magnet or several magnets). Permanent magnets and electromagnets can be attached to horizontal, vertical or inclined frame components. Permanent magnets and electromagnets can be attached to the frame in pairs. In a particular version, the frames of the devices located on both sides of the car can be connected to each other. Permanent magnets and electromagnets can form hybrid magnets. The device can be attached to the side of the car or under the car. The frame preferably provides permanent magnets and electromagnets above the surface of the sleepers and/or base when attaching the frame to the car.
Задача изобретения также решается с помощью железнодорожного пути, содержащего шпалы и рельсы, образующие железнодорожное полотно, а также опоры с ферромагнитными направляющими, установленными с двух сторон вдоль железнодорожного полотна (рядом с ним) или в железнодорожном полотне (опоры между шпалами, а ферромагнитные направляющие над шпалами). Ферромагнитные направляющие расположены над поверхностью основания или над поверхностью шпал (предпочтительно на расстоянии, обеспечивающим размещение под ферромагнитными направляющими магнитных модулей устройства для разгрузки транспортных колес). В одном из вариантов ферромагнитные направляющие могут располагаться над поверхностью основания (земли) или шпал с двух сторон от своих опор. По высоте опора предпочтительно не превосходит колесо вагона и/или ось (вал) колеса (колесной пары), установленного на железнодорожное полотно. The problem of the invention is also solved using a railway track containing sleepers and rails forming the railway track, as well as supports with ferromagnetic guides installed on both sides along the railway track (next to it) or in the railway track (supports between the sleepers, and ferromagnetic guides above sleepers). Ferromagnetic guides are located above the surface of the base or above the surface of the sleepers (preferably at a distance that ensures that the magnetic modules of the device for unloading transport wheels are placed under the ferromagnetic guides). In one embodiment, ferromagnetic guides can be located above the surface of the base (ground) or sleepers on both sides of their supports. The height of the support preferably does not exceed the car wheel and/or the axle (shaft) of the wheel (wheel set) installed on the railway track.
Задача изобретения также решается с помощью транспортной системы, обеспечивающей разгрузку транспортных колес железнодорожного вагона. Система содержит железнодорожный вагон, снабженный устройством для разгрузки транспортных колес железнодорожного вагона по одному из вышеописанных вариантов, установленным с обеих боковых сторон вагона или под вагоном, и железнодорожный путь по одному из вышеописанных вариантов. Ферромагнитные направляющие расположены над поверхностью основания (земли) или шпал на расстоянии, обеспечивающим размещение под ферромагнитными направляющими магнитных модулей устройства для разгрузки транспортных колес.The problem of the invention is also solved with the help of a transport system that provides unloading of the transport wheels of a railway car. The system contains a railway car equipped with a device for unloading the transport wheels of the railway car according to one of the above-described options, installed on both sides of the car or under the car, and a railway track according to one of the above-described options. Ferromagnetic guides are located above the surface of the base (ground) or sleepers at a distance that ensures that magnetic modules of the device for unloading transport wheels are placed under the ferromagnetic guides.
Технический результат заключается в снижении нагрузки на транспортные колеса железнодорожного вагона без переделки вагона и железнодорожного пути наиболее простым, экономичным и безопасным способом. Как в вагоне, так и в железнодорожном пути не заменяются какие-либо элементы и даже не требуется их разборка. Как вагон, так и железнодорожный путь только дополняются устройствами разгрузки транспортных колес и опорами с ферромагнитными направляющими, соответственно, что позволяет использовать настоящее изобретение на любых существующих железных дорогах с любыми железнодорожными вагонами. При этом обеспечивается безопасность перевозки груза, поскольку обеспечивается устойчивость транспортного средства ввиду того, что сохраняется достаточная нагрузка на колеса и рельсы, предотвращающая крен и опрокидывание вагона, которые могли бы быть, если бы устройство разгрузки транспортных колес осуществляло избыточную компенсацию веса вагона с грузом. The technical result consists in reducing the load on the transport wheels of a railway car without altering the car and the railway track in the simplest, most economical and safest way. Both in the carriage and in the railway track, no elements are replaced and their disassembly is not even required. Both the car and the railway track are only supplemented with devices for unloading transport wheels and supports with ferromagnetic guides, respectively, which allows the present invention to be used on any existing railways with any railway cars. At the same time, the safety of cargo transportation is ensured, since the stability of the vehicle is ensured due to the fact that sufficient load is maintained on the wheels and rails, preventing the car from rolling and tipping over, which could happen if the device for unloading the transport wheels carried out excessive compensation for the weight of the car with the cargo.
Благодаря настоящему изобретению не требуется увеличивать габаритные размеры вагонов, и они по ширине по-прежнему соответствуют ширине железнодорожного полотна (ширина вагона обычно имеет величину 3-3,5 м, что соответствует или немного больше длины шпал до 3 м). Это достигается тем, что снижение нагрузки обеспечивается дополнительными устройствами, устанавливаемыми с боков от вагона, в то время как сами вагоны габаритные размеры не меняют.Thanks to the present invention, there is no need to increase the overall dimensions of the cars, and their width still corresponds to the width of the railway track (the width of the car is usually 3-3.5 m, which corresponds to or slightly exceeds the length of sleepers up to 3 m). This is achieved by the fact that load reduction is ensured by additional devices installed on the sides of the car, while the cars themselves do not change their overall dimensions.
Кроме того, благодаря настоящему изобретению не требуется изменять ширину колеи и длину шпал, и они по ширине по-прежнему соответствуют ширине вагона (ширина вагона обычно имеет величину 3-3,5 м, что соответствует или немного больше длины шпал до 3 м). При этом нагрузка на железнодорожный путь и шпалы снижается, поскольку опоры с ферромагнитными направляющими устанавливаются с двух сторон вдоль железнодорожного полотна – рядом со шпалами, а не на них. В том случае, когда устройство разгрузки устанавливается под вагоном (в т.ч. между рельсами), также не увеличиваются габариты транспортной системы в целом, включающей в себя железнодорожный путь с вагонами, поскольку устройства разгрузки и ферромагнитные направляющие устанавливаются между рельсами и вагоном – то есть, под вагоном, а не сбоку от него.In addition, thanks to the present invention, it is not necessary to change the gauge and the length of the sleepers, and their width still corresponds to the width of the car (the width of the car is usually 3-3.5 m, which corresponds to or slightly exceeds the length of the sleepers up to 3 m). At the same time, the load on the railway track and sleepers is reduced, since supports with ferromagnetic guides are installed on both sides along the railway track - next to the sleepers, and not on them. In the case when the unloading device is installed under the car (including between the rails), the dimensions of the transport system as a whole, including the railway track with cars, also do not increase, since the unloading devices and ferromagnetic guides are installed between the rails and the car - then there is, under the carriage, and not on the side of it.
Благодаря настоящему изобретению не требуется увеличивать высоту вагонов, что сохраняет центр тяжести вагона на прежней высоте и снижает риски раскачивания и переворачивания вагона из-за наличия устройств снижения нагрузки в соответствии с изобретением, размещаемых с боков вагона и распределяющих вес вагона с грузом на более широкую полосу земли (основания). Thanks to the present invention, there is no need to increase the height of the cars, which maintains the center of gravity of the car at the same height and reduces the risks of swaying and overturning of the car due to the presence of load reduction devices in accordance with the invention, placed on the sides of the car and distributing the weight of the car with cargo over a wider strip land (foundation).
Простота, экономичность и безопасность настоящего изобретения обеспечивается тем, что магнитные модули для разгрузки колес устанавливаются не выше уровня колес. Это упрощает изготовление опорных конструкций для ферромагнитных направляющих, поскольку ферромагнитные направляющие не требуется высоко поднимать – их можно установить даже на уровне земли или на уровне шпал в зависимости от того, где установлено устройство разгрузки транспортных колес. Это также снижает затраты на реализацию настоящего изобретения и делает его экономичным, поскольку опоры для ферромагнитных направляющих выполняются короткими с минимальными затратами материала. The simplicity, economy and safety of the present invention is ensured by the fact that the magnetic modules for unloading the wheels are installed no higher than the level of the wheels. This simplifies the production of support structures for ferromagnetic guides, since the ferromagnetic guides do not need to be raised high - they can even be installed at ground level or at sleeper level, depending on where the transport wheel unloader is installed. This also reduces the cost of implementing the present invention and makes it economical, since the supports for the ferromagnetic guides are short and require minimal material.
Малая высота опор ферромагнитных направляющих также повышает их надежность, поскольку они имеют повышенную прочность по сравнению с длинными опорами. Кроме того, расположение магнитных модулей у земли дополнительно повышает надежность настоящего изобретения, поскольку в случае критической перегрузки и потери магнитного взаимодействия магнитных модулей и ферромагнитных направляющих рамы могут опереться на землю и предотвратить опрокидывание вагона и разрушение путевой структуры железнодорожного пути. The low height of the supports of ferromagnetic guides also increases their reliability, since they have increased strength compared to long supports. In addition, the location of the magnetic modules near the ground further increases the reliability of the present invention, since in the event of a critical overload and loss of magnetic interaction of the magnetic modules and ferromagnetic guides, the frames can rest on the ground and prevent the car from tipping over and the destruction of the track structure of the railway track.
Все это обеспечивается только настоящим изобретением потому, что оно позволяет снизить нагрузку на транспортные колеса без переделки вагона и/или железнодорожного пути. Технические решения из уровня техники позволяют снизить нагрузку на транспортные колеса, но требуют либо переделки вагона, либо переделки железнодорожного пути, либо и то, и другое. В связи с этим технический результат настоящего изобретения включает в себя в качестве обязательного условия отсутствие переделки вагона и/или железнодорожного пути, которые, согласно изобретению, требуется только дополнить новыми элементами, оставляя вагон и железнодорожный путь без изменений в конструкции.All this is ensured only by the present invention because it makes it possible to reduce the load on transport wheels without altering the car and/or the railway track. Technical solutions from the state of the art can reduce the load on transport wheels, but require either modification of the car, or modification of the railway track, or both. In this regard, the technical result of the present invention includes, as a prerequisite, the absence of alteration of the car and/or the railway track, which, according to the invention, only need to be supplemented with new elements, leaving the car and the railway track without changes in design.
Дополнительным техническим результатом является то, что устройство для разгрузки транспортных колес железнодорожного вагона и железнодорожный путь в соответствии с изобретением обеспечивают свободный доступ для обслуживающего персона к колесам, тележкам, подвесу и другим подвагонным устройствам и системам вагона. Это обеспечивается либо промежутками в протяженной раме, либо креплением магнитных модулей отдельными рамами, либо установкой рам между колесами и колесными тележками. Кроме того, с этой же целью опоры ферромагнитных направляющих могут быть сделаны достаточно низкими, например, не превосходят по высоте колесо вагона, установленное на железнодорожное полотно.An additional technical result is that the device for unloading the transport wheels of a railway car and the railway track in accordance with the invention provide free access for the operator to the wheels, bogies, suspension and other under-car devices and systems of the car. This is ensured either by gaps in an extended frame, or by fastening magnetic modules with separate frames, or by installing frames between wheels and wheeled bogies. In addition, for the same purpose, the supports of ferromagnetic guides can be made quite low, for example, they do not exceed the height of a car wheel installed on the railway track.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
На фиг. 1 в поперечном разрезе показан общий вид транспортной системы, обеспечивающей разгрузку транспортных колес железнодорожного вагона, в первом варианте.In fig. 1 in cross section shows a general view of the transport system that ensures unloading of the transport wheels of a railway car in the first version.
На фиг. 2 в поперечном разрезе показана часть транспортной системы, обеспечивающей разгрузку транспортных колес железнодорожного вагона, во втором варианте.In fig. Figure 2 shows a cross-section of part of the transport system that provides unloading of the transport wheels of a railway car, in the second version.
На фиг. 3 и 4 в поперечном разрезе показана часть транспортной системы, обеспечивающей разгрузку транспортных колес железнодорожного вагона, в дополнительных вариантах.In fig. 3 and 4 show in cross section a part of the transport system that provides unloading of transport wheels of a railway car, in additional versions.
На фиг. 5 и 6 показан общий вид транспортной системы, обеспечивающей разгрузку транспортных колес железнодорожного вагона, в варианте установки устройства разгрузки транспортных колес под вагоном.In fig. 5 and 6 show a general view of the transport system that ensures unloading of transport wheels of a railway car, in the embodiment of installing a device for unloading transport wheels under the car.
На фигурах обозначены:The figures indicate:
1 – вагон; 1 – carriage;
2 – рама (силовой элемент крепления магнита); 2 – frame (power element for fastening the magnet);
3 – ферромагнитная направляющая; 3 – ferromagnetic guide;
4 – магнитный модуль; 4 – magnetic module;
5 – опора ферромагнитной направляющей.5 – support for the ferromagnetic guide.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Далее изобретение описано по отношению к фигурам, на которых представлены возможные варианты осуществления изобретения. Описываемые варианты, в т.ч. показанный на фигурах, не являются ограничивающими объем охраны изобретения и предназначены лишь для пояснения ее сущности. Объем охраны изобретения определяется последующей формулой изобретения.The invention is described below with reference to the figures, which show possible embodiments of the invention. The described options, incl. shown in the figures do not limit the scope of protection of the invention and are intended only to explain its essence. The scope of protection of an invention is determined by the following claims.
Для удобства восприятия устройство разгрузки транспортных колес изображено и описывается в рабочем положении, то есть в прикрепленном к вагону состоянии. Магнитное поле магнитных модулей обеспечивает притяжение вверх к ферромагнитным направляющим, противодействуя силе тяжести. Этот вариант расположения, детально охарактеризованный в описании, не является ограничивающим, поскольку устройство разгрузки транспортных колес до эксплуатации (например, при хранении или транспортировке) может быть перевернуто, располагаться вертикально, горизонтально или под наклоном, вдали от вагонов и ферромагнитных направляющих, а перемещаться не магнитными силами, а другими силовыми воздействиями, например, человеком или механическим погрузчиком. Однако в целях упрощения устройство описывается в положении, показанном на фигурах. Таким образом, устройство разгрузки транспортных колес по настоящему изобретению в широком смысле не ограничивается положением, представленным в описании, и относится к самым разным ориентациям в пространстве, которые могут быть заданы любым образом и обладают всеми признаками, указанными в независимом пункте формулы изобретения.For ease of perception, the device for unloading transport wheels is depicted and described in its working position, that is, in a state attached to the car. The magnetic field of the magnetic modules provides upward attraction to the ferromagnetic guides, counteracting the force of gravity. This arrangement option, described in detail in the description, is not limiting, since the device for unloading transport wheels before operation (for example, during storage or transportation) can be inverted, located vertically, horizontally or at an angle, away from the cars and ferromagnetic guides, and not move magnetic forces, but other force influences, for example, a person or a mechanical forklift. However, for the sake of simplicity, the device is described in the position shown in the figures. Thus, the device for unloading transport wheels according to the present invention in a broad sense is not limited to the position presented in the description, but refers to a variety of orientations in space, which can be specified in any way and have all the features specified in the independent claim.
На фиг. 1 в поперечном разрезе показан общий вид транспортной системы, обеспечивающей разгрузку транспортных колес железнодорожного вагона, в первом варианте. Система содержит железнодорожный вагон 1, снабженный двумя устройствами для разгрузки транспортных колес железнодорожного вагона, установленных с обеих боковых сторон вагона, и железнодорожный путь, снабженный ферромагнитной направляющей 3. In fig. 1 in cross section shows a general view of the transport system that ensures unloading of the transport wheels of a railway car in the first version. The system contains a railway car 1, equipped with two devices for unloading transport wheels of the railway car, installed on both sides of the car, and a railway track equipped with a ferromagnetic guide 3.
Устройства для разгрузки транспортных колес железнодорожного вагона содержат магнитные модули 4, прикрепленные к раме 2, которые в свою очередь прикреплены к вагону 1 и обеспечивают размещение магнитных модулей 4 под ферромагнитной направляющей 3 сбоку от вагона и не выше уровня колес. Devices for unloading transport wheels of a railway car contain magnetic modules 4 attached to the frame 2, which in turn are attached to the car 1 and ensure the placement of magnetic modules 4 under the ferromagnetic guide 3 on the side of the car and not higher than the level of the wheels.
Рама для крепления магнитного модуля предпочтительно выполнена с использованием металла и/или полимерных материалов, обеспечивающих прочность, достаточную для передачи весовой нагрузки вагона на магнитные модули и железнодорожный путь с ферромагнитной направляющей 3.The frame for attaching the magnetic module is preferably made using metal and/or polymer materials that provide strength sufficient to transfer the weight load of the car to the magnetic modules and the railway track with a ferromagnetic guide 3.
В одном из вариантов рама для крепления магнитного модуля может иметь элементы крепления к вагону или элементы, используемые для прикрепления к вагону. Элементы крепления к вагону могут включать в себя болты, штыри, выступы и т.п. Элементы, используемые для прикрепления к вагону, могут включать в себя отверстия, углубления, поверхности сочленения с вагоном и т.п. Крепление рамы к вагону может быть сварным, болтовым, с помощью заклепок, зажимным, прижимным или любым другим известным из уровня техники и обеспечивающим достаточную прочность крепления. In one embodiment, the frame for attaching the magnetic module may have elements for fastening to the car or elements used for attachment to the car. Fastening elements to the car may include bolts, pins, protrusions, etc. Features used for attachment to the car may include holes, recesses, mating surfaces with the car, and the like. Fastening the frame to the car can be welded, bolted, using rivets, clamping, pressing, or any other method known from the prior art and providing sufficient fastening strength.
В другом варианте рамы устройств, располагаемых с двух сторон вагона, могут быть соединены между собой. Они могут проходить под вагоном и вагон может на них опираться, тем самым передавая часть весовой нагрузки на устройства разгрузки. Прикреплением рамы к вагону в таком варианте соединение рамы с вагоном, которое не может быть разорвано или смещено ввиду весовой нагрузки вагона на раму, из-за чего повышается сила трения для продольного или поперечного смещения рамы относительно вагона. Кроме того, рама может дополнительно удерживаться в заданном положении относительно вагона с помощью выступов, углубления, соединительных элементов и соединений по типу сварных и других известных из уровня техники. Магнитное поле, проходящее в раме из магнитных модулей, также может способствовать прижиму рамы к вагону.In another embodiment, the frames of the devices located on both sides of the car can be connected to each other. They can pass under the car and the car can rest on them, thereby transferring part of the weight load to the unloading devices. By attaching the frame to the car in this embodiment, the connection between the frame and the car cannot be broken or displaced due to the weight load of the car on the frame, which increases the friction force for the longitudinal or transverse displacement of the frame relative to the car. In addition, the frame can be additionally held in a predetermined position relative to the car by means of projections, recesses, connecting elements and connections of the welded and other types known from the prior art. The magnetic field passing through the frame of magnetic modules can also help press the frame against the car.
Соединенные рамы могут, по меньшей мере, частично, проходит и над вагоном или его элементами, например, несущей рамой вагона. В этом случае рама может крепиться к вагону с помощью дополнительных элементов, таких как болты, клепки, охватывающие элементы, и соединений, таких как сварные, болтовые и т.п., которые будут передавать часть весовой нагрузки от вагона вверх к раме. The connected frames can, at least partially, extend over the car or its elements, for example, the supporting frame of the car. In this case, the frame can be attached to the car using additional elements such as bolts, rivets, female members, and connections such as welds, bolts, etc., which will transfer part of the weight load from the car up to the frame.
Рама может быть протяженной вдоль вагона для того, чтобы распределять весовую нагрузку вагона на ферромагнитную направляющую на протяжении всего вагона или его части. Магнитные модули также могут быть установлены на протяжении всей рамы или ее части для обеспечения распределения весовой нагрузки вагона. The frame can be extended along the car in order to distribute the weight load of the car on the ferromagnetic guide throughout the entire car or part of it. Magnetic modules can also be installed throughout the entire frame or part of it to ensure the distribution of the weight load of the car.
Протяженная рама может быть снабжена промежутками для обеспечения доступа к колесам, колесным тележкам и подвагонным системам. Магнитные модули могут крепиться к раме как в промежутках, так и между ними, поскольку они располагаются не выше уровня колес и не препятствуют доступу к колесным тележкам и подвагонным системам. Однако в предпочтительном варианте для обеспечения доступа к колесам магнитные модули крепятся к раме между промежутками, обеспечивающими доступ. The extended frame can be provided with gaps to provide access to wheels, wheel bogies and undercar systems. Magnetic modules can be attached to the frame both in spaces and between them, since they are located no higher than the level of the wheels and do not interfere with access to wheel bogies and undercar systems. However, in a preferred embodiment, to provide access to the wheels, magnetic modules are attached to the frame between the access spaces.
В другом варианте выполнения вагон может быть снабжен несколькими рамами для крепления к вагону отдельных магнитным модулей – каждая рама для крепления своего модуля или нескольких модулей. В таком варианте доступ к колесам, колесным тележкам и подвагонным системам обеспечен в тех местах, где рам нет. В частности, отдельные рамы могут крепиться к вагону там, где в продольной проекции отсутствуют обслуживаемые или контролируемые элементы вагона или его подвески, такие как колеса, колесные тележки и подвагонные системы.In another embodiment, the car can be equipped with several frames for attaching individual magnetic modules to the car - each frame for attaching its own module or several modules. In this option, access to wheels, wheeled bogies and undercar systems is provided in places where there are no frames. In particular, individual frames can be attached to the car where there are no serviceable or controllable elements of the car or its suspension, such as wheels, wheel bogies and undercar systems, in the longitudinal view.
Рамы 2 могут иметь различную форму, обеспечивающую размещение магнитных модулей 4 сбоку от вагона 1 не выше уровня колес. Например, как показано на фиг. 1 и 3, рама 2 может быть прикреплена к вагону (на фигурах – сбоку вагона, но крепление может быть и снизу или комбинированным) и отступать от вагона в горизонтальном направлении и затем опускаться вниз, к земле. На фиг. 1 и 3 показано, что опускание рамы к земле выполнено с помощью наклонного и вертикального участков. В других вариантах спуск вниз может осуществляться с помощью только наклонного участка или только вертикальным участком. The frames 2 can have different shapes, ensuring that the magnetic modules 4 are placed on the side of the car 1 no higher than the level of the wheels. For example, as shown in FIG. 1 and 3, frame 2 can be attached to the car (in the figures - on the side of the car, but the fastening can be from below or combined) and move away from the car in the horizontal direction and then lower down to the ground. In fig. 1 and 3 show that the frame is lowered to the ground using inclined and vertical sections. In other embodiments, the descent can be carried out using only an inclined section or only a vertical section.
В частных вариантах рама может не иметь горизонтального участка, а размещение магнитных модулей сбоку от вагона может обеспечиваться расположением сбоку от вагона рамы в целом или с помощью наклонных участков, которые помимо опускания рамы обеспечивают и ее отход от вагона в сторону. Например, на фиг. 2 показан вариант выполнения и прикрепления рамы 2, имеющей только вертикальный участок – то есть, рама 2 на всем своем протяжении опускается вниз и передает весовую нагрузку от вагона 1 к магнитным модулям 4 вниз.In private variants, the frame may not have a horizontal section, and the placement of magnetic modules on the side of the car can be ensured by placing the frame as a whole on the side of the car or using inclined sections, which, in addition to lowering the frame, also ensure that it moves away from the car to the side. For example, in FIG. Figure 2 shows an option for constructing and attaching frame 2, which has only a vertical section - that is, frame 2 goes down along its entire length and transfers the weight load from the car 1 to the magnetic modules 4 downwards.
Выше описание расположения участков рамы дано в динамическом описании – рама «отступает», «отходит», «опускается» и т.п. Такое описание сделано только в целях упрощения пояснения, в то время как рама имеет статичную структуру, обеспечивающую в том числе благодаря своей статичности прочность, достаточную для передачи части веса вагона на магнитные модули и ферромагнитную направляющую. Динамичность описания надо понимать как перемещение области анализа по статичной раме, и тогда область анализа в соответствии с пространственной структурой рамы будет «отступать», «отходить», «опускаться» и т.п., позволяя понять расположение и форму рамы, в то время как сама рама остается неизменной и ее элементы и участки не перемещаются друг относительно друга и вагона в прикрепленном к нему положении.The above description of the location of the frame sections is given in a dynamic description - the frame “retreats”, “departs”, “lowers”, etc. This description is made only for the purpose of simplifying the explanation, while the frame has a static structure, which, due to its static nature, provides strength sufficient to transfer part of the weight of the car to the magnetic modules and ferromagnetic guide. The dynamism of the description must be understood as the movement of the analysis area along a static frame, and then the analysis area, in accordance with the spatial structure of the frame, will “retreat”, “move away”, “lower”, etc., allowing one to understand the location and shape of the frame, while how the frame itself remains unchanged and its elements and sections do not move relative to each other and the car in the position attached to it.
В предпочтительном варианте в целях устранения кренящих сил, устройства для разгрузки транспортных колес крепятся с двух боковых сторон железнодорожного вагона, для чего они могут быть выполнены симметричными попарно. Боковые стороны вагона являются продольными, т.е. проходящими вдоль направления движения (рельсов и железнодорожного полотна в целом). В некоторых вариантах, востребованных на путях со сложной структурой или для вагонов с несимметричным расположением элементов или нестандартным функционированием, симметрия устройств разгрузки может отсутствовать и устройства располагаться не друг напротив друга или иметь различную структуру, но это требует дополнительных расчетов формы рам и расположения магнитных модулей. In a preferred embodiment, in order to eliminate heeling forces, devices for unloading transport wheels are attached to both sides of the railway car, for which they can be made symmetrical in pairs. The sides of the car are longitudinal, i.e. passing along the direction of movement (rails and the railway track as a whole). In some options, demanded on tracks with a complex structure or for cars with an asymmetrical arrangement of elements or non-standard functioning, the symmetry of the unloading devices may be absent and the devices may not be located opposite each other or have a different structure, but this requires additional calculations of the shape of the frames and the location of the magnetic modules.
Магнитные модули крепится к раме с помощью сварных, болтовых, зажимных, прижимных и других способов крепления, известных из уровня техники. Магнитные модули 4 могут быть прикреплены к горизонтальной (фиг. 1 и 3), вертикальной (фиг. 2) или наклонной составляющей (участку, поверхности) рамы 2. На фиг. 1 и 3 показаны варианты рам, имеющие горизонтальные площадки для крепления магнитных модулей.Magnetic modules are attached to the frame using welding, bolting, clamping, clamping and other fastening methods known from the prior art. Magnetic modules 4 can be attached to the horizontal (Fig. 1 and 3), vertical (Fig. 2) or inclined component (section, surface) of the frame 2. In FIG. 1 and 3 show frame options that have horizontal platforms for attaching magnetic modules.
В вариантах, показанных на фиг. 5 и 6, устройства для разгрузки транспортных колес и опоры с ферромагнитными направляющими размещены между вертикальными проекциями рельсов железнодорожного пути (полотна). То есть, в поперечном сечении опоры 5 размещены между рельсами и шпалами, а ферромагнитные направляющие 3 размещены над шпалами между рельсами (их вертикальными проекциями), также как и устройства для разгрузки транспортных колес в соответствии с настоящим изобретением. Это позволяет более рационально использовать межрельсовое пространство железнодорожного пути, в котором обычно ничего не располагается, и земля (основание) под межрельсовым пространством несет незначительную нагрузку. In the embodiments shown in FIGS. 5 and 6, devices for unloading transport wheels and supports with ferromagnetic guides are placed between the vertical projections of the rails of the railway track (bed). That is, in the cross section, supports 5 are placed between the rails and sleepers, and ferromagnetic guides 3 are placed above the sleepers between the rails (their vertical projections), as well as devices for unloading transport wheels in accordance with the present invention. This makes it possible to more rationally use the inter-rail space of the railway track, in which nothing is usually located, and the ground (base) under the inter-rail space bears an insignificant load.
В одном из вариантов ферромагнитные направляющие 3 могут располагаться над поверхностью шпал с двух сторон от своих опор 5, как это показано на фиг. 5. В таком случае устройства для разгрузки транспортных колес могут быть размещены с двух сторон от продольной плоскости симметрии вагона, также как и ферромагнитные направляющие размещаются с двух сторон от опоры, расположенной по середине – в месте прохождения продольной вертикальной плоскости симметрии вагона. Рама 2 установлена посередине под вагоном 1 (в вертикальной продольной плоскости симметрии), а магнитные модули 4 размещены с двух сторон от рамы 2. Это позволит снизить затраты на установку опор, поскольку в таком случае для размещения двух ферромагнитных направляющих требуется одна протяженная опора или один набор локализованных опор.In one embodiment, ferromagnetic guides 3 can be located above the surface of the sleepers on both sides of their supports 5, as shown in Fig. 5. In this case, devices for unloading transport wheels can be placed on both sides of the longitudinal plane of symmetry of the car, just as ferromagnetic guides are placed on both sides of the support located in the middle - at the point where the longitudinal vertical plane of symmetry of the car passes. Frame 2 is installed in the middle under car 1 (in the vertical longitudinal plane of symmetry), and magnetic modules 4 are placed on both sides of frame 2. This will reduce the cost of installing supports, since in this case, placing two ferromagnetic guides requires one extended support or one a set of localized supports.
В другом варианте ферромагнитные направляющие могут располагаться над поверхностью шпал с одной сторон от своих опор, как это показано на фиг. 6, но опор может быть две (или два набора) для того, чтобы ферромагнитные направляющие были установлены симметрично относительно продольной вертикальной плоскости симметрии вагона (которая также является продольной вертикальной плоскостью симметрии железнодорожного полотна). В таком случае рама 2 устройства для разгрузки транспортных колес, прикрепленная к вагону 1 снизу, может быть установлена в продольной вертикальной плоскости симметрии вагона, а магнитные модули 4 размещены с двух сторон от продольной вертикальной плоскости симметрии вагона. Это позволит снизить затраты на установку рам, поскольку в таком случае для размещения двух магнитных модулей (или их количества, кратного двум) требуется одна рама.In another embodiment, ferromagnetic guides can be located above the surface of the sleepers on one side of their supports, as shown in Fig. 6, but there can be two supports (or two sets) so that the ferromagnetic guides are installed symmetrically relative to the longitudinal vertical plane of symmetry of the car (which is also the longitudinal vertical plane of symmetry of the railway track). In this case, the frame 2 of the device for unloading transport wheels, attached to the car 1 from below, can be installed in the longitudinal vertical plane of symmetry of the car, and the magnetic modules 4 are placed on both sides of the longitudinal vertical plane of symmetry of the car. This will reduce the cost of installing frames, since in this case one frame is required to accommodate two magnetic modules (or a multiple of two).
Как устройства для разгрузки транспортных колес (в частности, их рамы), так и опоры с ферромагнитными направляющими размещены в вертикальной проекции железнодорожного пути (полотна). В таком случае рамы с магнитными модулями располагаются под вагонами над шпалами, а опоры установлены между шпалами с обеспечением размещения ферромагнитных направляющих над шпалами.Both devices for unloading transport wheels (in particular, their frames) and supports with ferromagnetic guides are placed in the vertical projection of the railway track (track). In this case, frames with magnetic modules are located under the cars above the sleepers, and supports are installed between the sleepers to ensure the placement of ferromagnetic guides above the sleepers.
Магнитные модули могут содержать постоянные магниты и/или электромагниты и/или гибридные магниты или любые их комбинации. В целом настоящее изобретение может быть реализовано с помощью одного постоянного магнита и одного электромагнита, однако в предпочтительных вариантах используются несколько постоянных магнитов и несколько электромагнитов, что входит в объем изобретения, поскольку они по-прежнему содержат один постоянный магнит и один электромагниты (а остальные – в дополнение). Магнитные модули предпочтительно располагаются симметрично относительно вертикальной продольной плоскости симметрии вагона, однако могут использоваться и несимметричные варианты или нечетные количества (в т.ч. по одному постоянному магниту и одному электромагниту).Magnetic modules may contain permanent magnets and/or electromagnets and/or hybrid magnets or any combination thereof. In general, the present invention can be implemented using one permanent magnet and one electromagnet, however, preferred embodiments use multiple permanent magnets and multiple electromagnets, which are within the scope of the invention, since they still contain one permanent magnet and one electromagnet (and the rest - in addition). Magnetic modules are preferably located symmetrically relative to the vertical longitudinal plane of symmetry of the car, however, asymmetrical options or odd numbers can be used (including one permanent magnet and one electromagnet).
В предпочтительном варианте постоянные магниты и электромагниты могут быть объединены в гибридные магниты. Применение гибридных магнитов позволяет снизить потери магнитного поля, направив его по большей части в сторону ферромагнитной направляющей, а также упростить алгоритмы управления токами, подаваемыми в электромагниты, благодаря унификации и единообразию постоянных магнитов и электромагнитов, используемых в гибридных магнитах, а также благодаря одинаковым свойствам гибридных магнитов, в которых поля постоянных магнитов и электромагнитов взаимодействуют и объединение этих магнитов в гибридный магнит позволяет унифицировать взаимодействие их полей в различных ситуациях и при различных токах, благодаря чему упрощается координирование компенсирующих магнитных полей для компенсации нагрузки груженого вагона на железнодорожный путь.In a preferred embodiment, permanent magnets and electromagnets can be combined into hybrid magnets. The use of hybrid magnets makes it possible to reduce losses of the magnetic field, directing it mostly towards the ferromagnetic guide, and also to simplify the control algorithms for currents supplied to electromagnets, thanks to the unification and uniformity of permanent magnets and electromagnets used in hybrid magnets, as well as due to the same properties of hybrid magnets. magnets in which the fields of permanent magnets and electromagnets interact and combining these magnets into a hybrid magnet makes it possible to unify the interaction of their fields in different situations and at different currents, thereby simplifying the coordination of compensating magnetic fields to compensate for the load of a loaded car on the railway track.
Таким образом, в преимущественном варианте устройство для разгрузки транспортных колес железнодорожного вагона, предназначенного для размещения и/или перемещения по железнодорожному пути с рельсами и ферромагнитными направляющими, включает в себя раму и гибридные магниты, включающие в себя постоянный магнит и электромагнит, прикрепленный к раме, причем рама выполнена с возможностью прикрепления к вагону и обеспечения расположения магнитного модуля под ферромагнитной направляющей при прикреплении рамы к вагону.Thus, in an advantageous embodiment, a device for unloading transport wheels of a railway car intended to be placed and/or moved along a railway track with rails and ferromagnetic guides includes a frame and hybrid magnets, including a permanent magnet and an electromagnet attached to the frame, wherein the frame is configured to be attached to the car and ensure the location of the magnetic module under the ferromagnetic guide when attaching the frame to the car.
Величина подъемной силы зависит от нескольких параметров магнитной системы: от площади полюсов; величины зазора между полюсом магнита и ферромагнитной направляющей; от площади полюса магнита. Известно, что при площади полюса 1 м2 и величине магнитной индукции в зазоре 1 Т, величина подъемной силы составляет 40 тонн. Таким образом, для увеличения грузоподъемности системы при фиксированном зазоре требуется увеличивать количество электромагнитов и/или площадь полюсов магнитной системы. Магнитные модули могут прикрепляться к раме попарно, с двух сторон от рамы, как показано на фиг. 3, для увеличения подъемной силы устройства для разгрузки транспортных колес – то есть, для повышенного снижения нагрузки на транспортные колеса.The magnitude of the lifting force depends on several parameters of the magnetic system: the area of the poles; the size of the gap between the magnet pole and the ferromagnetic guide; from the area of the magnet pole. It is known that with a pole area of 1 m2 and a magnetic induction value in the gap of 1 T, the lifting force is 40 tons. Thus, to increase the load capacity of the system at a fixed gap, it is necessary to increase the number of electromagnets and/or the pole area of the magnetic system. Magnetic modules can be attached to the frame in pairs, on both sides of the frame, as shown in Fig. 3, to increase the lifting force of the device for unloading transport wheels - that is, to increase the load on transport wheels.
Применение электромагнитов и/или гибридных магнитов (т.е. магнитных модулей, содержащих как постоянные магниты, так и электромагниты) обеспечивает возможность управлять подъемной силой в зависимости от нагрузки вагона на железнодорожный путь. Нагрузка вагона зависит от массы вагона и массы груза, который он перевозит. В одном из вариантов постоянными магнитами можно компенсировать массу вагона как частично, в том числе небольшие веса, так и полностью. В предпочтительных вариантах масса вагона компенсируется на 90% и более - чтобы исключить риск прилипания магнитов к ферромагнитной направляющей. The use of electromagnets and/or hybrid magnets (i.e., magnetic modules containing both permanent magnets and electromagnets) provides the ability to control the lifting force depending on the load of the car on the railway track. The load of the car depends on the weight of the car and the weight of the cargo it carries. In one of the options, permanent magnets can compensate for the weight of the car either partially, including small weights, or completely. In preferred options, the mass of the car is compensated by 90% or more - to eliminate the risk of magnets sticking to the ferromagnetic guide.
Постоянные магниты и электромагниты всегда притягиваются к ферромагнетикам, поэтому, чтобы вагон поднимался магнитным полем вверх, магнитные модули должны располагаться под ферромагнитной направляющей. Для обеспечения работоспособности настоящего изобретения магнитные модули предпочтительно прикреплены к рамам с обеспечением возможности расположения ферромагнитной направляющей над магнитным модулем при прикреплении рамы к вагону. Для повышения эффективности магнитные модули преимущественно формируют рабочее магнитное поле вверху, в рабочем зазоре между магнитным модулем и ферромагнитной направляющей, которая размещается над магнитным модулем в рабочем положении.Permanent magnets and electromagnets are always attracted to ferromagnetic materials, therefore, in order for the car to rise upward with a magnetic field, the magnetic modules must be located under the ferromagnetic guide. To enable operation of the present invention, the magnetic modules are preferably attached to the frames, allowing the ferromagnetic guide to be positioned over the magnetic module when the frame is attached to the car. To increase efficiency, magnetic modules preferentially form a working magnetic field at the top, in the working gap between the magnetic module and the ferromagnetic guide, which is placed above the magnetic module in the working position.
Для того, чтобы вагон оставался устойчивым, регулируют магнитное поле постоянных магнитов и электромагнитов. Силу притяжения постоянных магнитов вагона к ферромагнитной направляющей обеспечивают такую, чтобы она была менее силы тяжести пустого вагона. В предпочтительно варианте она составляет не более 90% силы тяжести пустого вагона. In order for the car to remain stable, the magnetic field of permanent magnets and electromagnets is adjusted. The force of attraction of the permanent magnets of the car to the ferromagnetic guide is ensured such that it is less than the gravity force of the empty car. Preferably, it is no more than 90% of the gravity of an empty car.
После загрузки вагона определяют вес груза, загруженного в вагон. Это можно сделать прямым путем – измеряя вес загружаемого груза, или косвенным – через объем груза или взвешиванием вагона с грузом после загрузки (а также, если необходимо, взвешивая пустой вагон, до загрузки). Это позволяет установить силу притяжения электромагнитов к ферромагнитной направляющей менее силы тяжести, создаваемой грузом в вагоне и определенной на основе веса груза. After loading the car, the weight of the cargo loaded into the car is determined. This can be done directly - by measuring the weight of the loaded cargo, or indirectly - through the volume of the cargo or by weighing the wagon with cargo after loading (and, if necessary, weighing the empty wagon before loading). This allows you to set the force of attraction of the electromagnets to the ferromagnetic guide less than the force of gravity created by the cargo in the car and determined based on the weight of the cargo.
Таким образом можно скомпенсировать вес груза электромагнитами и вес вагона постоянным магнитами так, чтобы вагон оставался устойчивым благодаря нескомпенсированному весу, прижимающему вагон к железнодорожному пути. В предпочтительном варианте, дополнительно повышающим надежность способа регулирования нагрузки на железнодорожный путь, силу притяжения электромагнитов к ферромагнитной направляющей могут установить не более силы тяжести груженого вагона за вычетом силы притяжения постоянных магнитов и несущей способности железнодорожного пути.In this way, it is possible to compensate the weight of the cargo with electromagnets and the weight of the car with permanent magnets so that the car remains stable due to the uncompensated weight pressing the car to the railway track. In a preferred embodiment, which further increases the reliability of the method of regulating the load on the railway track, the force of attraction of the electromagnets to the ferromagnetic guide can be set to no more than the gravity force of the loaded car minus the force of attraction of the permanent magnets and the bearing capacity of the railway track.
Для применения устройства разгрузки транспортных колес в соответствии с настоящим изобретением, железнодорожный путь, содержащий шпалы, располагаемые поперечно, и рельсы, располагаемые продольно и вместе образующие железнодорожное полотно (рельсовый путь), должен быть снабжен ферромагнитными направляющими, установленными с двух сторон вдоль железнодорожного полотна для симметричной подъемной силы, что исключает кренящее воздействие на вагон. Кроме того, при использовании электромагнитов и/или гибридных магнитов возможно применение системы управления для коррекции крена.To use the device for unloading transport wheels in accordance with the present invention, a railway track containing sleepers located transversely and rails located longitudinally and together forming a railway track (rail track) must be equipped with ferromagnetic guides installed on both sides along the railway track for symmetrical lifting force, which eliminates the heeling effect on the car. In addition, when using electromagnets and/or hybrid magnets, it is possible to use a control system for roll correction.
Ферромагнитные направляющие должны быть расположены над поверхностью земли, предпочтительно на расстоянии, обеспечивающим размещение под ферромагнитными направляющими магнитных модулей устройства для разгрузки транспортных колес. Для того, чтобы ферромагнитные направляющие 3 находились над землей, они устанавливаются на опорах 5, которые передают весовую нагрузку вагона с ферромагнитных направляющих, получивших ее от устройства для разгрузки транспортных колес посредством магнитного поля, в основанием (землю).Ferromagnetic guides should be located above the ground surface, preferably at a distance that allows the magnetic modules of the device for unloading transport wheels to be placed under the ferromagnetic guides. In order for the ferromagnetic guides 3 to be above the ground, they are installed on supports 5, which transfer the weight load of the car from the ferromagnetic guides, which received it from the device for unloading transport wheels through a magnetic field, to the base (ground).
Опоры должны быть прочными и могут быть выполнены, например, с использованием металлоконструкций, железобетонных блоков и элементов или других прочных материалов. Опоры закрепляются в основании и/или на основании (земле) так, чтобы весовая нагрузка могла переходить в основание (землю). Например, опоры могут закрепляться на шпалах, но предпочтительно опоры устанавливаются вдоль рельсового пути рядом со шпалами, а не на шпалы, поскольку задачей системы разгрузки транспортных колес может являться не только разгрузка колес, но и разгрузка железнодорожного полотна, в частности, шпал, входящих в состав полотна, которые испытывают перегрузки от сверхтяжелых вагонов. В том случае, когда опоры ферромагнитных направляющих установлены рядом со шпалами, весовая нагрузка переходит в основание (землю) помимо шпал и в результате нагрузка на них снижается по сравнению с вариантами, в которых система разгрузки транспортных колес в соответствии с настоящим изобретением отсутствует или ее опоры установлены на шпалах.The supports must be strong and can be made, for example, using metal structures, reinforced concrete blocks and elements or other durable materials. The supports are fixed to the base and/or the base (ground) so that the weight load can transfer to the base (ground). For example, the supports can be fixed to the sleepers, but preferably the supports are installed along the rail track next to the sleepers, and not on the sleepers, since the task of the transport wheel unloading system may be not only to unload the wheels, but also to unload the railway track, in particular, the sleepers included in composition of the canvas, which experience overloads from super-heavy cars. In the case where the supports of the ferromagnetic guides are installed next to the sleepers, the weight load is transferred to the base (ground) in addition to the sleepers and, as a result, the load on them is reduced compared to options in which the transport wheel unloading system in accordance with the present invention is absent or its supports installed on sleepers.
Под основанием в настоящем описании понимается земная поверхность, на которую опирается шпалы рельсового пути. Это может быть грунт, земля, гравий, песок, щебенка, насыпь или ровная поверхность земли. В других вариантах это могут быть любые внешние для рельсового пути конструкции, находящиеся под шпалами и выполняющие роль грунта или земли: полоса бетона, металлические, деревянные или железобетонные конструкции мостов, тоннелей или усиленных оснований, в том числе для перевозки тяжелых и сверхтяжелых грузов. Таким образом, в настоящем изобретении под основанием понимаются внешние для железнодорожного пути протяженные элементы, на которые он опирается.In the present description, the base refers to the earth's surface on which the sleepers of the rail track rest. This may be soil, earth, gravel, sand, crushed stone, embankment or level ground. In other options, this can be any structure external to the rail track, located under the sleepers and acting as soil or ground: a strip of concrete, metal, wooden or reinforced concrete structures of bridges, tunnels or reinforced foundations, including for the transportation of heavy and super-heavy loads. Thus, in the present invention, the base refers to the extended elements external to the railway track on which it rests.
По высоте опора предпочтительно не превосходит колесо вагона, установленное на железнодорожное полотно (рельсы). Это обеспечит доступ к колесам, колесным тележкам и подвагонным системам.The height of the support preferably does not exceed the car wheel mounted on the railway track (rails). This will provide access to wheels, wheel bogies and undercar systems.
Ферромагнитная направляющая может иметь любую форму, но в одном из предпочтительных вариантов может представлять собой плоский лист, стальную полосу необходимой толщины, размеры которой определяются исходя из величины замыкаемого магнитного потока, или плоскую балку, горизонтально расположенную вдоль железнодорожного пути. Выполнение направляющей из ферромагнитного материала, например, стали, железа или других, обеспечивает снижение себестоимости ввиду широкой распространенности железа и низкой себестоимости производства и изготовления из него изделий в объемах, необходимых для изготовления ферромагнитных направляющих протяженностью в несколько километров или десятков или даже сотен километров. The ferromagnetic guide can have any shape, but in one of the preferred embodiments it can be a flat sheet, a steel strip of the required thickness, the dimensions of which are determined based on the magnitude of the closed magnetic flux, or a flat beam located horizontally along the railway track. Making the guide from a ferromagnetic material, for example, steel, iron or others, reduces the cost due to the widespread availability of iron and the low cost of production and manufacturing of products from it in the volumes necessary for the manufacture of ferromagnetic guides with a length of several kilometers or tens or even hundreds of kilometers.
Преимуществом применения ферромагнитных материалов является то, что взаимодействие магнитных модулей с ферромагнитной направляющей может осуществляться как в движении, так и без движения транспортного средства вдоль железнодорожного пути, например, на остановках. Ферромагнитные направляющие расположены над поверхностью основания на расстоянии, обеспечивающим размещение под ферромагнитными направляющими магнитных модулей устройства для разгрузки транспортных колес.The advantage of using ferromagnetic materials is that the interaction of magnetic modules with a ferromagnetic guide can be carried out both in motion and without the vehicle moving along the railway track, for example, at stops. Ferromagnetic guides are located above the surface of the base at a distance that ensures that magnetic modules of the device for unloading transport wheels are placed under the ferromagnetic guides.
В одном из вариантов ферромагнитные направляющие могут располагаться над поверхностью основания (земли) с двух сторон от своих опор, как это показано на фиг. 3. В таком случае устройство для разгрузки транспортных колес может быть снабжено удвоенным количеством магнитных модулей, размещаемых с двух сторон от рамы, также как и ферромагнитные направляющие размещаются с двух сторон от опоры. Это позволит повысить грузоподъёмность устройства для разгрузки транспортных колес.In one embodiment, ferromagnetic guides can be located above the surface of the base (ground) on both sides of their supports, as shown in Fig. 3. In this case, the device for unloading transport wheels can be equipped with a double number of magnetic modules placed on both sides of the frame, just as ferromagnetic guides are placed on both sides of the support. This will increase the load-carrying capacity of the device for unloading transport wheels.
Снижение нагрузки на транспортные колеса железнодорожного вагона обеспечивается тем, что часть веса вагона 1 через рамы 2, прикрепленные к вагону 1, и магнитные модули 4, прикрепленные к рамам 2, посредством магнитного поля от магнитных модулей 4 передается на ферромагнитные направляющие 3, поскольку они притягиваются магнитным полем к магнитным модулям. Далее от ферромагнитной направляющей 4 весовая нагрузка через опоры 5 передается в основание (землю).Reducing the load on the transport wheels of a railway car is ensured by the fact that part of the weight of the car 1 through the frames 2 attached to the car 1 and the magnetic modules 4 attached to the frames 2 is transmitted through the magnetic field from the magnetic modules 4 to the ferromagnetic guides 3, since they are attracted magnetic field to magnetic modules. Next, from the ferromagnetic guide 4, the weight load is transferred through the supports 5 to the base (ground).
Описанное снижение нагрузки на транспортные колеса обеспечивается без переделки вагона и железнодорожного пути. Как в вагоне, так и в железнодорожном пути не заменяются какие-либо элементы и даже не требуется их разборка. Вагон только дополняется устройствами разгрузки транспортных колес, а железнодорожный путь только дополняется опорами с ферромагнитными направляющими. Это позволяет использовать настоящее изобретение на любых существующих железных дорогах с любыми железнодорожными вагонами.The described reduction in load on transport wheels is ensured without alteration of the car and the railway track. Both in the carriage and in the railway track, no elements are replaced and their disassembly is not even required. The carriage is only supplemented with devices for unloading transport wheels, and the railway track is only supplemented with supports with ferromagnetic guides. This allows the present invention to be used on any existing railways with any railway cars.
Благодаря настоящему изобретению не требуется увеличивать габаритные размеры вагонов, и сами по себе они по ширине по-прежнему соответствуют ширине железнодорожного полотна (ширина вагона обычно имеет величину 3-3,5 м, что соответствует или немного больше длины шпал до 3 м). Это достигается тем, что снижение нагрузки обеспечивается дополнительными устройствами, устанавливаемыми с боков от вагона, в то время как сами вагоны габаритные размеры не меняют.Thanks to the present invention, there is no need to increase the overall dimensions of the cars, and their width itself still corresponds to the width of the railway track (the width of the car is usually 3-3.5 m, which corresponds to or slightly exceeds the length of sleepers up to 3 m). This is achieved by the fact that load reduction is ensured by additional devices installed on the sides of the car, while the cars themselves do not change their overall dimensions.
Кроме того, благодаря настоящему изобретению не требуется изменять ширину колеи и длину шпал, и они по ширине по-прежнему соответствуют ширине вагона (ширина вагона обычно имеет величину 3-3,5 м, что соответствует или немного больше длины шпал до 3 м). При этом нагрузка на железнодорожный путь и шпалы снижается, поскольку опоры с ферромагнитными направляющими устанавливаются с двух сторон вдоль железнодорожного полотна – рядом со шпалами, а не на них.In addition, thanks to the present invention, it is not necessary to change the gauge and the length of the sleepers, and their width still corresponds to the width of the car (the width of the car is usually 3-3.5 m, which corresponds to or slightly exceeds the length of the sleepers up to 3 m). At the same time, the load on the railway track and sleepers is reduced, since supports with ferromagnetic guides are installed on both sides along the railway track - next to the sleepers, and not on them.
Благодаря настоящему изобретению не требуется увеличивать высоту вагонов, что сохраняет центр тяжести вагона на прежней высоте и снижает риски раскачивания и переворачивания вагона из-за наличия устройств снижения нагрузки в соответствии с изобретением, размещаемых с боков вагона и распределяющих вес вагона с грузом на более широкую полосу земли (основания). Thanks to the present invention, there is no need to increase the height of the cars, which maintains the center of gravity of the car at the same height and reduces the risks of swaying and overturning of the car due to the presence of load reduction devices in accordance with the invention, placed on the sides of the car and distributing the weight of the car with cargo over a wider strip land (foundation).
Все это обеспечивается только настоящим изобретением потому, что оно позволяет снизить нагрузку на транспортные колеса без переделки вагона и/или железнодорожного пути. Технические решения из уровня техники позволяют снизить нагрузку на транспортные колеса, но требуют либо переделки вагона, либо переделки железнодорожного пути, либо и то, и другое. В связи с этим технический результат настоящего изобретения включает в себя в качестве обязательного условия отсутствие переделки вагона и/или железнодорожного пути, которые согласно изобретению требуется только дополнить новыми элементами, оставляя вагон и железнодорожный путь без изменений в конструкции.All this is ensured only by the present invention because it makes it possible to reduce the load on transport wheels without altering the car and/or the railway track. Technical solutions from the state of the art can reduce the load on transport wheels, but require either modification of the car, or modification of the railway track, or both. In this regard, the technical result of the present invention includes, as a prerequisite, the absence of alteration of the car and/or the railway track, which, according to the invention, only need to be supplemented with new elements, leaving the car and the railway track without changes in design.
Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является то, что магнитные модули воздействуют на поверхность ферромагнитной направляющей равномерно своим магнитным полем, тогда как колеса давят только в точках касания рельсов. Поэтому при одной и той же нагрузке магнитный подвес не столь требователен к качеству ферромагнитной направляющей по сравнению с рельсами железнодорожного пути.An additional advantage of the present invention is that the magnetic modules act on the surface of the ferromagnetic guide evenly with their magnetic field, while the wheels apply pressure only at the points of contact of the rails. Therefore, under the same load, magnetic suspension is not so demanding on the quality of the ferromagnetic guide compared to railway rails.
Claims (17)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816415C1 true RU2816415C1 (en) | 2024-03-28 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2360813C2 (en) * | 2006-12-06 | 2009-07-10 | Людмила Михайловна Пономарева | System for compensation of tube train car weight on superconductor and method for its realisation |
| RU2611858C1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-01 | Акционерное Общество "Нииэфа Им. Д.В. Ефремова" | Adjustable magnetic suspension of vehicles with lifting force correction |
| CN114132186A (en) * | 2021-11-25 | 2022-03-04 | 江西理工大学 | Rare earth permanent magnet suspension track suspension force regulation and control system and method |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2360813C2 (en) * | 2006-12-06 | 2009-07-10 | Людмила Михайловна Пономарева | System for compensation of tube train car weight on superconductor and method for its realisation |
| RU2611858C1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-01 | Акционерное Общество "Нииэфа Им. Д.В. Ефремова" | Adjustable magnetic suspension of vehicles with lifting force correction |
| CN114132186A (en) * | 2021-11-25 | 2022-03-04 | 江西理工大学 | Rare earth permanent magnet suspension track suspension force regulation and control system and method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Zhang H, Li Y, Guo K. Changes in the mode of transportation using active magnetic technology for non-standard equipment. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 2023;0(0). doi:10.1177/09544089231172328. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2551165B1 (en) | Freight transportation system and method | |
| US8595879B2 (en) | Bridge beam placement system and apparatus | |
| CN107097804B (en) | Magnetomotive bogie | |
| RU2816415C1 (en) | Device for unloading transport wheels with hybrid magnets | |
| CN201686455U (en) | Long-journey heavy-load hoister for conveying dual-row trays | |
| US8220613B2 (en) | Stackable carrier assembly, system, and method for storing carrier assemblies | |
| CN109368519B (en) | Lifting method for emergency diesel generator of nuclear power station | |
| KR101692028B1 (en) | The accumulated box type of rail transporter and the rapid ballast bridge replacement method | |
| CN201587815U (en) | Double-main-beam multi-point hoist gantry | |
| CZ20032050A3 (en) | Method and low-floored vehicle for the transport of road vehicles on rails | |
| CN108100867B (en) | Crane travelling mechanism carrying tool | |
| CN215145979U (en) | Long steel rail welding platform device for subway operation line base | |
| CN209225148U (en) | A kind of straddle mounting flat car of the traversing laying of track switch | |
| CN213799418U (en) | Fortune roof beam slab car support and fortune roof beam slab car | |
| CN220013239U (en) | Portable rail collecting and paving machine | |
| CN207916848U (en) | Railway T-beam transport carriage | |
| CN218930525U (en) | Girder transferring tool | |
| RU2782389C1 (en) | Method for functioning of a combined suspension and high-speed magnitolevity transport with a combined suspension functioning in accordance with such method | |
| CN215363157U (en) | Unloading and positioning device for dry-type transformer | |
| CN215101597U (en) | Side-accessible portal crane | |
| CN202322079U (en) | Novel large-hoisting-capacity stationary portal crane | |
| WO2019057963A1 (en) | Ballast system | |
| CN113070619A (en) | Long steel rail welding platform device for subway operation line base and using method | |
| JP2018065189A (en) | Tundish Car | |
| CN101966569B (en) | Long-distance transverse transfer device for casting blank |