RU234622U1

RU234622U1 - DIELECTRIC BASE OF THE DEPARTURE DEVICE FOR ROLLING STOCK

Info

Publication number: RU234622U1
Application number: RU2025105948U
Authority: RU
Inventors: Валерий Сергеевич Фадеев; Николай Михайлович Паладин; Татьяна Евгеньевна Флянтикова
Original assignee: Акционерное Общество "Инновационный Научно-Технический Центр" (Ао "Интц")
Filing date: 2025-03-13
Publication date: 2025-06-03

Abstract

Полезная модель относится к системам для обнаружения деталей, выступающих за пределы нижнего габарита в железнодорожном подвижном составе, а также для контроля схода железнодорожного подвижного состава, и является дополнительным средством, обеспечивающим безопасность движения поездов на железнодорожном транспорте. Задачей полезной модели является создание платформы диэлектрической для установки, в межшпальном пространстве рельсовой колеи, устройства контроля схода подвижного состава, обеспечивающее безопасность движения железнодорожных составов. Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в повышении надежности работы устройства за счет повышения вибрационной стойкости платформы и снижения воздействия на датчики контроля электрической цепи, и узлы крепления датчиков на шпале, высокочастотных колебаний, приводящих к их выходу из строя. Указанный технический результат достигается основанием диэлектрическим устройства контроля схода подвижного состава (УКСПС), выполненным в виде П-образного стеклопластикового профиля, при этом на полках профиля, с внешней стороны, закреплен слой материала с высокодемпфирующими свойствами. The utility model relates to systems for detecting parts protruding beyond the lower clearance in a railway rolling stock, as well as for monitoring the derailment of a railway rolling stock, and is an additional means ensuring the safety of train traffic on railway transport. The objective of the utility model is to create a dielectric platform for installing, in the inter-sleeper space of a track, a device for monitoring the derailment of a rolling stock, ensuring the safety of train traffic. The technical result achieved by the utility model consists in increasing the reliability of the device by increasing the vibration resistance of the platform and reducing the impact on the electrical circuit monitoring sensors and the sensor attachment units on the sleeper of high-frequency vibrations, leading to their failure. The specified technical result is achieved by a dielectric base of the device for monitoring the derailment of a rolling stock (UKSPS), made in the form of a U-shaped fiberglass profile, while a layer of material with high-damping properties is fixed on the shelves of the profile, on the outside.

Description

Полезная модель относится к системам для обнаружения деталей, выступающих за пределы нижнего габарита в железнодорожном подвижном составе, а также для контроля схода железнодорожного подвижного состава, и является дополнительным средством, обеспечивающим безопасность движения поездов на железнодорожном транспорте.The utility model relates to systems for detecting parts protruding beyond the lower clearance in a railway rolling stock, as well as for monitoring the derailment of a railway rolling stock, and is an additional means of ensuring the safety of train movement on railway transport.

Известны устройства контроля схода подвижного состава (УКСПС) которые крепятся на платформу, установленную в межшпальном пространстве рельсовой колеи, выполненную в виде плоской виброударостойкой балки из чередующихся слов из полимерных материалов (патенты RU 83473, RU 178861, RU 175925, RU 186747).There are known devices for controlling the derailment of rolling stock (UKSPS) that are attached to a platform installed in the inter-sleeper space of a track, made in the form of a flat vibration-impact-resistant beam made of alternating layers of polymeric materials (patents RU 83473, RU 178861, RU 175925, RU 186747).

Недостатками таких решений является отсутствие конструктивных параметров платформы, позволяющих использовать платформу диэлектрическую для установки, в межшпальном пространстве для установки УКСПС.The disadvantages of such solutions are the lack of design parameters of the platform that allow the use of a dielectric platform for installation in the inter-sleeper space for the installation of UKSPS.

Известна платформа наборная диэлектрическая для устройства контроля схода подвижного состава (УКСПС), выполненная из токонепроводящего и влагостойкого материала с возможностью крепления к шпалам, при этом выполнена в виде плоской виброударостойкой балки, состоящей из отдельных плоских элементов, соединенных между собой с ограниченной подвижностью болтовыми соединениями, отдельные плоские элементы уложены в чётное количество слоёв внахлёст по два плоских элемента в одном слое.A prefabricated dielectric platform for a rolling stock derailment control device (UKSPS) is known, made of a non-conductive and moisture-resistant material with the possibility of fastening to sleepers, while it is made in the form of a flat vibration-impact-resistant beam consisting of individual flat elements connected to each other with limited mobility by bolted connections, individual flat elements are laid in an even number of layers with an overlap of two flat elements in one layer.

Ширина платформы 120-160 мм, высота 20-100 мм, длина не менее 2700 мм.Platform width 120-160 mm, height 20-100 mm, length not less than 2700 mm.

Плоские элементы выполнены из материала, аналогичного по физико-механическим свойствам стеклотекстолиту.Flat elements are made of a material similar in physical and mechanical properties to fiberglass.

Плоские элементы имеют различную геометрическую форму и соединены в слое с зазором не более 4,0 мм.Flat elements have different geometric shapes and are connected in a layer with a gap of no more than 4.0 mm.

Стыки плоских элементов в слое расположены между датчиками устройства контроля схода подвижного состава.The joints of the flat elements in the layer are located between the sensors of the rolling stock derailment control device.

Последующие слои не совпадают по месту расположения со стыками плоских элементов в предыдущем слое.The subsequent layers do not coincide in location with the joints of flat elements in the previous layer.

Количество слоёв составляет 2 или 4, которые имеют подвижность между собой в рамках зазора между болтом и отверстием в плоском элементе при усилиях, превышающих силу трения между слоями, обеспеченную усилием затяжки болтов.The number of layers is 2 or 4, which have mobility between each other within the gap between the bolt and the hole in the flat element under forces exceeding the friction force between the layers, provided by the tightening force of the bolts.

Температура эксплуатации платформы от -60°С до +80°С (Патент RU 177016, Заявка: 2017107915 от 13.03.2017 г.).The platform operating temperature is from -60°C to +80°C (Patent RU 177016, Application: 2017107915 dated 13.03.2017).

Недостатком полезной модели является следующее.The disadvantage of the utility model is the following.

При прохождении подвижного состава происходит галопирование и скручивание платформы из-за воздействия ветровой нагрузки на плоскость датчиков. Т.к. платформа закрепляется в межшпальном пространстве с помощью консолей, прикрепляемых к шпале в торцах платформы, это приводит к тому, что серединная часть платформы имеет больший момент кручения, чем крайние части. Кроме того, внутренние слои материала пластин, а также сами пластины, имеют разнонаправленный момент кручения. Такое разнонаправленное воздействие на слои материала платформы и пластины слоёв платформы приводит к внутренним напряжениям и возникновению динамических нагрузок на болтовые соединения пластин и кронштейнов, к которым крепятся датчики. В результате происходит потеря целостности платформы из-за расхождения пластин и снижение надёжности болтовых креплений кронштейнов к платформе из-за постоянных вырывных нагрузок на болтовое крепление. При низкоскоростном движении подвижных составов такие факторы позволяли использовать УКСПС достаточно продолжительное время, но при увеличении скорости прохождения подвижного состава значительно снижается надёжность устройства.When a rolling stock passes, the platform gallops and twists due to the effect of the wind load on the plane of the sensors. Since the platform is secured in the space between sleepers using consoles attached to the sleeper at the ends of the platform, this leads to the fact that the middle part of the platform has a greater torsional moment than the extreme parts. In addition, the inner layers of the plate material, as well as the plates themselves, have a multidirectional torsional moment. Such multidirectional effects on the layers of the platform material and the plates of the platform layers lead to internal stresses and the occurrence of dynamic loads on the bolted connections of the plates and brackets to which the sensors are attached. As a result, the integrity of the platform is lost due to the divergence of the plates and the reliability of the bolted fastenings of the brackets to the platform is reduced due to constant tear-out loads on the bolted fastening. With low-speed movement of rolling stock, such factors made it possible to use the UKSPS for a fairly long time, but with an increase in the speed of the rolling stock, the reliability of the device is significantly reduced.

Известны, устройство для обнаружения частей поезда, выходящих за допустимые нижние габариты (Патент RU 131395, заявка 2021505699 дата подачи 17.11.2021 г.), и устройство для обнаружения частей поезда, выходящих за допустимые нижние габариты (Патент RU 130888, заявка 2021505326 дата подачи 27.10.2021 г.).A device for detecting train parts that extend beyond the permissible lower dimensions (Patent RU 131395, application 2021505699, filing date 11/17/2021) and a device for detecting train parts that extend beyond the permissible lower dimensions (Patent RU 130888, application 2021505326, filing date 10/27/2021) are known.

Недостатками этих решений является отсутствие конструктивных параметров платформы, позволяющих использовать платформу диэлектрическую для установки, в межшпальном пространстве для установки УКСПС в условиях повышенной вибрационной нагрузки в процессе эксплуатации.The disadvantages of these solutions are the lack of design parameters of the platform that allow the use of a dielectric platform for installation in the inter-sleeper space for the installation of UKSPS under conditions of increased vibration load during operation.

Задачей заявленной полезной модели является создание платформы диэлектрической, для установки, в межшпальном пространстве рельсовой колеи, устройства контроля схода подвижного состава обеспечивающее безопасность движения железнодорожных составов.The objective of the claimed utility model is to create a dielectric platform for installation in the inter-sleeper space of a track of a device for controlling the derailment of rolling stock, ensuring the safety of movement of railway trains.

Технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью, заключается в повышении надёжности работы устройства за счёт повышения вибрационной стойкости платформы и снижения воздействия на датчики контроля электрической цепи и узлы крепления датчиков на шпале, высокочастотных колебаний, приводящих к их выходу из строя.The technical result achieved by the claimed utility model consists in increasing the reliability of the device by increasing the vibration resistance of the platform and reducing the impact on the electrical circuit monitoring sensors and sensor attachment units on the sleeper of high-frequency vibrations, leading to their failure.

Указанный технический результат достигается основанием диэлектрическим устройства контроля схода подвижного состава (УКСПС), выполненным в виде П-образного стеклопластикового профиля, при этом на полках профиля, с внешней стороны, закреплён слой материала с высокодемпфирующими свойствами.The specified technical result is achieved by the dielectric base of the rolling stock derailment control device (USDSD), made in the form of a U-shaped fiberglass profile, while a layer of material with high-damping properties is fixed on the profile shelves, on the outside.

Основание получено пултрузией.The base is obtained by pultrusion.

П-образный стеклопластиковый профиль имеет размеры: высота 140 мм, ширина 70 мм, толщина 17 мм.The U-shaped fiberglass profile has the following dimensions: height 140 mm, width 70 mm, thickness 17 mm.

Стеклопластик имеет плотность 1,8-2,7 г/см³, модуль упругости 60000-70000 МПа, температуру эксплуатации от -60°С до +80°С.Fiberglass has a density of 1.8-2.7 g/ ^cm3 , an elastic modulus of 60,000-70,000 MPa, and an operating temperature of -60°C to +80°C.

В качестве материала с высокодемпфирующими свойствами используется сталь 01Ю5Т или сталь 09Г2С.Steel 01Ю5Т or steel 09Г2С is used as a material with high damping properties.

Слой материала выполнен одной, двумя или тремя пластинами из высокодемпфирующей стали толщиной 1-3 мм, соединение с балкой выполнено болтовым.The material layer is made of one, two or three plates of high-damping steel with a thickness of 1-3 mm, the connection to the beam is made by bolts.

Основание крепится на одной железобетонной шпале, или двух железобетонных шпалах, или на одной деревянной или двух деревянных шпалах, или на отдельном деревянном брусе, установленном в межшпальном пространствеThe foundation is fixed on one reinforced concrete sleeper, or two reinforced concrete sleepers, or on one wooden sleeper or two wooden sleepers, or on a separate wooden beam installed in the space between sleepers.

Техническое решение поясняется изображениями.The technical solution is explained with images.

Фиг.1, 2 - Основание в сборе, вид сверху с кронштейнами для крепления к шпале.Fig. 1, 2 - Assembled base, top view with brackets for fastening to the sleeper.

Фиг. 3 - Основание в сборе, вид снизу с кронштейнами для крепления к шпале.Fig. 3 - Assembled base, bottom view with brackets for fastening to the sleeper.

Фиг. 4- Сечение основания по болтовому соединению,Fig. 4 - Section of the base along the bolted connection,

где 1 - основание диэлектрическое, выполненное в виде П-образного стеклопластикового профиля, 2 - пластина из высокодемпфирующей стали 01Ю5Т или стали 09Г2С, 3 - болтовое крепление.where 1 is a dielectric base made in the form of a U-shaped fiberglass profile, 2 is a plate made of high-damping steel 01Ю5Т or steel 09Г2С, 3 is a bolted fastening.

Повышения вибрационной стойкости основания УКСПС и снижения воздействия на датчики контроля электрической цепи, и узлы крепления датчиков на шпале, высокочастотных колебаний, приводящих к их выходу из строя УКСПС, достигается наличием на двух полках с внешней стороны слоя материала с высокодемпфирующими свойствами, пластин, выполненных из высокодемпфирующего сплава, стали 01Ю5Т или стали 09Г2С.Increasing the vibration resistance of the UKSPS base and reducing the impact on the electrical circuit monitoring sensors and sensor attachment units on the sleeper of high-frequency vibrations that lead to their failure of the UKSPS is achieved by having a layer of material with high-damping properties on the outer side of two shelves, plates made of a high-damping alloy, 01Yu5T steel or 09G2S steel.

Наличие двух высокодемпфирующих слоев в предлагаемом основании УКСПС, в условиях повышенной вибрации, позволяет исключить появление резонансные явление в датчиках, а также снизить амплитуды вибрации элементов датчика в широком диапазоне частот, в результате действия вынуждающих колебаний, обусловленных проходящим железнодорожным составом. Вибрация - это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил, которая распространяется в виде упругих волн по рельсам, шпалам, через узлы крепления датчика на платформу и датчики, вызывая их колебания, приводящие к преждевременному разрушение датчика и ложному срабатыванию УКСПС.The presence of two highly damping layers in the proposed UKSPS base, under conditions of increased vibration, allows eliminating the occurrence of resonance phenomena in sensors, as well as reducing the vibration amplitudes of sensor elements in a wide frequency range, as a result of the action of forced vibrations caused by a passing train. Vibration is small mechanical vibrations that occur in elastic bodies under the influence of variable forces, which spreads in the form of elastic waves along rails, sleepers, through the sensor attachment points on the platform and sensors, causing their vibrations, leading to premature destruction of the sensor and false triggering of the UKSPS.

Конструкционные металлические сплавы высокого демпфирования, такие как сплавы 01Ю5Т, обладают повышенной демпфирующей способностью, и их применение позволяет создавать более надёжные платформы для установки на них устройств контроля разрыва электрической цепи УКСПС. Данные сплавы обеспечивают эффективное затухание колебаний в широком интервале температур, частот и амплитуд деформации при воздействии вибраций на платформу и на датчики, от проходящих железнодорожных составов.Structural metal alloys with high damping, such as alloys 01Ю5Т, have increased damping capacity, and their use allows creating more reliable platforms for installing UKSPS electrical circuit breakage monitoring devices on them. These alloys provide effective damping of vibrations in a wide range of temperatures, frequencies and deformation amplitudes when vibrations are applied to the platform and to the sensors from passing trains.

Использование основания УКСПС в виде П-образного стеклопластикового профиля с наличием на двух полках с внешней стороны пластин, выполненных из высокодемпфирующего сплава, из стали 01Ю5Т или стали 09Г2С, позволяет минимизировать такие явления, как галопирование и скручивание платформы из-за воздействия ветровой нагрузки на плоскость датчиков вовремя прохождения составов и, в целом повысить, жёсткость основания УКСПС в целом.The use of the UKSPS base in the form of a U-shaped fiberglass profile with plates made of a highly damping alloy, 01U5T steel or 09G2S steel, on the two shelves on the outside allows for minimizing such phenomena as galloping and twisting of the platform due to the impact of wind load on the plane of the sensors during the passage of trains and, in general, increasing the rigidity of the UKSPS base as a whole.

Осуществляют заявленную полезную модель следующим образом.The claimed utility model is implemented as follows.

Соединение датчиков между собой, а также с шинами подрельсовыми и перемычками осуществляется резьбовыми виброустойчивыми соединениями (болтовыми или шпилечными) с образованием электрической цепи.The connection of the sensors to each other, as well as to the rail buses and jumpers, is carried out using threaded vibration-resistant connections (bolted or studded) to form an electrical circuit.

При помощи металлических кронштейнов датчики монтируют резьбовыми (болтовыми или шпилечными) соединениями к основанию, выполненному в виде П-образного стеклопластикового профиля, с закреплённым на двух полках с внешней стороны слоем материала с высокодемпфирующими свойствами в виде пластин (одной, двух или трёх), выполненных из высокодемпфирующего сплава, стали 01Ю5Т. Соединение пластин с полками основания производится болтовым соединением.Using metal brackets, the sensors are mounted with threaded (bolt or stud) connections to the base, made in the form of a U-shaped fiberglass profile, with a layer of material with high-damping properties in the form of plates (one, two or three) made of high-damping alloy, 01U5T steel, fixed to two shelves on the outside. The connection of the plates to the base shelves is made with a bolted connection.

УКСПС монтируется в межшпальном пространстве.The UKSPS is mounted in the space between sleepers.

Основание выполненное, например, из стеклотекстолита плотностью 1,8-2,7 г/см³,имеющего модуль упругости 60000-70000 МПа, температуру эксплуатации от -60°С до +80°С, размеры высоту -140 мм, ширину - 70 мм, толщину 17 мм, может крепиться, как на одной деревянной или одной железобетонной шпале, так и на двух деревянных и железобетонных шпалах, а также на отдельном деревянном брусе, установленном в межшпальном пространстве.A base made, for example, of fiberglass with a density of 1.8-2.7 g/ ^cm3 , having an elastic modulus of 60,000-70,000 MPa, operating temperature from -60°C to +80°C, dimensions of height -140 mm, width - 70 mm, thickness 17 mm, can be fastened either to one wooden or one reinforced concrete sleeper, or to two wooden and reinforced concrete sleepers, as well as to a separate wooden beam installed in the inter-sleeper space.

При монтаже на основание датчики устанавливают плоскостью пластины перпендикулярно направлению движения подвижного состава таким образом, что центр тяжести каждого датчика смещён ближе к одному из краёв платформы, при этом вес каждого датчика составляет 1,0-1,5 кг. Экспериментально установлено, что при таком весе каждого датчика обеспечивается минимальное воздействие на основание при их раскачивании.When mounted on a base, the sensors are installed with the plane of the plate perpendicular to the direction of movement of the rolling stock in such a way that the center of gravity of each sensor is shifted closer to one of the edges of the platform, while the weight of each sensor is 1.0-1.5 kg. It has been experimentally established that with such a weight of each sensor, the minimum impact on the base is ensured when they swing.

Разработана конструкторско-технологическая документация, обеспечивающая производство основания УКСПС в виде П-образного стеклопластикового профиля, с установленными на полках с внешней стороны пластинами с высокодемпфирующими свойствами из стали 01Ю5Т. Получены положительные результаты испытаний произведённых образцов основания УКСПС.Design and technological documentation has been developed to ensure the production of the UKSPS base in the form of a U-shaped fiberglass profile with plates with high-damping properties made of 01U5T steel installed on the shelves from the outside. Positive test results have been obtained for the produced UKSPS base samples.

Claims

1. The dielectric base of the rolling stock derailment control device (USDSD), made in the form of a U-shaped fiberglass profile, with a layer of material with high-damping properties fixed to the profile shelves on the outside.

2. The base according to paragraph 1, characterized in that it is obtained by pultrusion.

3. The base according to item 1, characterized in that the U-shaped fiberglass profile has the following dimensions: height 140 mm, width 70 mm, thickness 17 mm.

4. The base according to item 1, characterized in that the fiberglass has a density of 1.8-2.7 g/ ^cm3 , an elastic modulus of 60,000-70,000 MPa, and an operating temperature from -60°C to +80°C.

5. The base according to item 1, characterized in that 01Ю5Т steel is used as the material with high damping properties.

6. The base according to item 1, characterized in that 09G2S steel is used as the material with high damping properties.

7. The base according to item 1, characterized in that the material layer is made of a plate of highly damping steel with a thickness of 1-3 mm, the connection to the beam is made by bolts.

8. The base according to item 1, characterized in that the layer of material is made of two or three plates of high-damping steel with a thickness of 1-3 mm, the connection to the beam is made by bolts.

9. The base according to paragraph 1, characterized in that it is attached to one reinforced concrete sleeper or two reinforced concrete sleepers.

10. The base according to paragraph 1, characterized in that it is fastened to one wooden or two wooden sleepers, or to a separate wooden beam installed in the space between sleepers.