Способ повышения тягового усилия локомотива

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и предназначено для применения на тяговом подвижном составе.

Известно, что после преодоления буксования наличие песка на поверхности рельса является уже отрицательным фактором, обуславливающим повышение сопротивления движения состава. Оставшийся на рельсах создает дополнительное сопротивление движению поезда, достигающее 12%, а песок, попавший на трущиеся детали пути и подвижного состава, способствует их более интенсивному абразивному износу. [1] (Ренгевич А.А. Коэффициент сцепления шахтных электровозов. / В сб. "Вопросы рудничного транспорта" под ред. Чл.-корр. АН УССР проф. Н.С. Полякова. М.; ГНТИЛД, 1961 г. Вып. 5, стр. 227-246).

Кроме того, известно, что раздробленный песок более чем в два раза теряет свои сцепные свойства и при прохождении следующего ведущего колеса локомотива по уже использованному песку ожидаемый эффект не достигается. Экспериментально установлено, что коэффициент сцепления при подсыпке под колесо свежего песка равен 0,4, а при прохождении колеса локомотива участка рельса, покрытого раздавленным песком, - равен 0,18, т.е. меньше более чем в 2 раза [1]. Это можно объяснить тем, что все твердые материалы обладают поверхностной энергией. Например, для кварца она равна 980 эрг/см², и при диспергировании поверхностная энергия увеличивается пропорционально вновь образованной поверхности [2] (Ходаков Г.С. Физика измельчения. - М.: Наука, 1972. С.45). На основании этого в вышеупомянутой работе А.А. Ренгевича делается вывод, что для повышения тягового усилия локомотива под каждую колесную пару следует подавать свежий песок.

Также песок, подаваемый из песочниц локомотива, загрязняет балластную призму, ухудшает состояние железнодорожного пути, в том числе его упругость. Значительно повышается вероятность «запесочивания» нижнего строения пути. Все эти факторы требуют устранения и значительно увеличивают затраты на содержание железнодорожных путей.

Поэтому удаление песка с поверхности рельсов при прохождении локомотива является важной задачей и позволит повысить тяговое усилие локомотива, одновременно снизив сопротивление движению состава в целом, и улучшить характеристики балластной призмы и рельсового пути.

Известна "Система для уменьшения сопротивления движению подвижного состава", которая включает "бункер с абразивным материалом, воздухораспределители, трубопроводы, соединяющие форсунки с соплами, …конусные трубки, соединенные с воздухопроводом поддува, через который выполняется подача сжатого воздуха после прохождения последней колесной пары локомотива,…генератор импульсов, который управляется датчиком скорости, и дополнительными воздухораспределителями, а момент включения форсунок первой колесной пары первой тележки и момент включения форсунок последней колесной пары осуществляются в обратно пропорциональной зависимости от скорости движения локомотива и прямо пропорционально расстоянию между форсунками".

Система работает следующим образом. При обнаружении начала буксования под ведущие колеса локомотива поступает абразивный материал из бункера в количестве, определяемом на основании показаний датчиков, а сразу после прохождения последнего ведущего колеса локомотива данный материал сдувается с поверхности рельса потоком воздуха, поступающего из общей системы распределения сжатого воздуха локомотива. (Патент на полезную модель UA 86144 "Система для уменьшения сопротивления движению подвижного состава", опубликовано 10.12.2013, Бюл. №23).

Недостатком данной системы является запесочивание балластной призмы рельсового пути, а также сложность отделения раздавленного песка от рельса.

Известен также "Способ снижения сопротивления движению поездного состава и снижения износа системы «колесо - рельс», при котором дополнительно к форсунке песочницы к пневматической системе добавляется через дополнительный воздухоотвод система сдува песка с поверхности рельсов, состоящая из входного отверстия, пробки, контргайки, регулировочного болта, удерживающего болта, направляющего сопла и выходной горловины. Причем горловина выполнена зауженной, для увеличения скорости выходящего наружу воздуха через выходную трубу. В этом способе раздавленный, а в ряде случаев замасленный песок лучше отделяется от рельса, но все равно загрязняет балластную призму (RU 2446969, опубликовано 10.04.2015 бюл. №10).

Данный способ является наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату и рассматривается авторами в качестве прототипа.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в повышении тягового усилия локомотива, уменьшении загрязнения балластной призмы и возможности повторного использования песка.

Технический результат достигается за счет того, что песок, остающийся на поверхности рельса, разрыхляют разнонаправленными воздушными струями сразу после прохождения последней колесной пары первой по ходу тележки локомотива, под которую он подавался, после чего удаляют с поверхности рельсов путем всасывания через вытяжные трубки, транспортируют по системе трубопроводов и собирают в контейнер для отработанного песка.

Схема осуществления предлагаемого способа показана на фиг. 1.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. У каждой колесной тележки 1 локомотива попарно располагают вытяжные трубки переднего 2 и заднего хода 3, и дополнительные трубки подачи сжатого воздуха 4 и 5, снабженные на концах диффузорами 6, которые разделяют воздушный поток на несколько струй и одновременно повышают его скорость, причем струи воздуха контактируют с загрязненной поверхностью рельса разнонаправленно.

В момент начала пробуксовки колесной пары под ведущие колеса 7 подается песок из песочной системы локомотива 8. Одновременно с этим запускают систему всасывания 9 и подключают дополнительные трубки 4 или 5 к общей системе подачи сжатого воздуха локомотива 10. Причем если локомотив движется в переднем направлении 11, то к системе всасывания подключаются вытяжные трубки заднего хода 3, а если в обратном направлении, то переднего хода 2. Аналогично к общей системе подачи сжатого воздуха локомотива подключаются и дополнительные трубки подачи сжатого воздуха. Для переключения вытяжных трубок и дополнительных трубок подачи сжатого воздуха используют дроссельные заслонки 12.

После преодоления пробуксовки оставшийся на поверхности головки рельса раздавленный песок подвергается воздействию разнонаправленных струй сжатого воздуха. В результате происходит его отделение от рельса и над его поверхностью образуется песковоздушная смесь, которая всасывается в соответствующую вытяжную трубку и транспортируется по системе трубопроводов в контейнер для отработанного песка (не показан).

Таким образом, данное изобретение может позволить осуществлять заявляемый технический результат, а все признаки его характеризующие необходимы и достаточны для его осуществления.