Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗОГРЕВА СМЕРЗШЕГОСЯ ГРУЗА В ВАГОНАХ ГРУЗОВОГО ПОЕЗДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области вспомогательных способов и устройств для погрузо-разгрузочных работ и может быть использовано для разогрева смерзшихся грузов в вагонах грузового поезда перед выгрузкой.

Известно устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне (Пат. РФ 2395444, МПК B65G 69/20, B61D 3/00. О.В. Москвичев, К.Э. Сморщкова, А.А. Булатов, В.В. Суетин. Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне. - Опубл. 27.07.2010 г.), состоящее из боковых стенок, пола и нагревательных элементов. На боковых стенках и полу вагона друг за другом закреплены теплоизоляционный и экранирующий материалы. К экранирующему материалу прикреплены нагревательные элементы в форме электронагревательного кабеля с шагом укладки 75-79 см, мощностью не менее 15 кВт, параллельно подключенные к источнику тока с напряжением 50 Вт. Нагревательные кабели защищены металлическим экраном толщиной не более 3-5 мм.

Недостатком известного устройства является неравномерный разогрев груза, от чего возникает его примерзание к металлическому экрану, который удаляется вручную, что влечет за собой повреждение конструкции, либо требуется дополнительная тепловая энергия, что вызывает дополнительный расход электроэнергии и увеличение времени разогрева груза.

Известно устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне (Пат. РФ 2571678, МПК B65G 69/20. - Опубл. 20.12.2015 г.), содержащее основание и источник переменного напряжения с преобразователем, рабочую камеру, в верхней части которой по бокам и по торцам установлены вертикальные перфорированные панели, верхние и нижние вращающиеся металлические лопасти и верхние ряды нагревательных элементов со сверхвысокочастотными генераторами с воздушным охлаждением, соединенные со сверхвысокочастотным трактом с облучающими волноводами и выходами в виде щелевых антенн. На нижних рядах нагревательных элементов выполнены сверхвысокочастотные генераторы с воздушным охлаждением. На вагоне установлены бесконтактные измерители температуры наружной поверхности вагона и смерзшегося груза, соединенные с блоком автоматического управления.

Недостатком данной конструкции является сложная техническая реализация из-за использования сверхвысокочастотных генераторов, волноводов, металлических лопастей, рабочей камеры и перфорированных панелей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемым способу и устройству является способ и устройство (Пат. РФ 2464216, МПК B65G 65/20, B65G 67/24. Е.М. Бубис, В.Е. Бубис, Н.Е. Вязигина, В.А. Тренин, Е.В. Фомин. Способ разогрев смерзшегося груза в вагонах и устройство для разогрева смерзшегося груза в вагонах. - Опубл. 20.10.2012 г.), включающего разогрев груза источником тепловой энергии в виде рядов инфракрасных излучателей, размещенных в ангаре, имеющем основание, рельсовый путь, расположенный на основании, инфракрасные излучатели с устройством электропитания и системой управления мощностью теплового потока. Ангар имеет три последовательно расположенные зоны: предварительного, основного и дополнительного нагрева.

Разогрев вагонов осуществляют последовательно, перемещая вагоны по зонам нагрева. В зоне предварительного нагрева разогревают боковые стенки вагона и частично его дно путем направления инфракрасного излучения на боковые стороны и под углом к поверхности дна вагона. В основной зоне нагрева разогревают боковые стенки и дно вагона, в зоне дополнительного нагрева разогревают дно вагона путем направления инфракрасного излучения по нормали к поверхности дна вагона, при этом в зонах разогрева регулируют мощность теплового потока инфракрасного излучения в зависимости от необходимой температуры разогрева.

Зоны предварительного и основного нагрева включают, по меньшей мере, один ряд инфракрасных излучателей, расположенных вдоль боковых стен ангара, излучающие поверхности которых направлены на боковые стороны вагона и, по меньшей мере, один ряд инфракрасных излучателей, расположенных вдоль боковых стен ангара, излучающие поверхности которых направлены под углом к поверхности дна вагона. Кроме того, основная зона нагрева включает, по меньшей мере, один ряд инфракрасных излучателей, установленных между рельсами, и один ряд инфракрасных излучателей, установленных с внешней стороны рельсов, а их излучающие поверхности направлены в сторону дна вагона.

Инфракрасные излучатели, расположенные вдоль боковых стен ангара и вдоль нижней поверхности боковых стен ангара, размещены на несущем каркасе ангара или его боковых стенах и закреплены на модуле, выполненном в виде каркасной конструкции, который жестко прикреплен к несущем каркасу ангара или к его боковым стенам. Зона дополнительного нагрева включает, по меньшей мере, один ряд инфракрасных излучателей, установленных между рельсами, и, по меньшей мере, один ряд инфракрасных излучателей с внешней стороны рельсов, которые закреплены на модуле, выполненном в виде каркасной конструкции, которая жестко закреплена на основании.

Недостатком данного способа является длительный процесс поэтапного разогрева смерзшегося груза в вагоне до начала выгрузки, необходимость подачи вагонов в место разогрева и уборка из него, приводит к непроизводительному простою подвижного состава, а недостатками устройства являются необходимость наличия или возведения вновь помещения (ангара), а так же наличие железнодорожной инфраструктуры, необходимой для подачи и уборки вагонов.

Цель изобретения - сократить время разгрузки смерзшегося груза, снизить потребление электроэнергии, упростить конструкцию устройства для разогрева и уменьшить расходы на разгрузку грузовых вагонов.

Указанная цель достигается тем, что груз начинают разогревать еще при движении состава к станции разгрузки, так как источники теплового излучения смонтированы на бортах вагонов с грузом, а для электропитания источников теплового излучения используют контактную сеть и электровоз, следующий в режиме рекуперации.

Сущность изобретения по п. 1 заключается в том, что разогрев смерзшегося в вагонах груза начинают производить до прибытия грузового поезда на станцию выгрузки, при движении поезда со скоростью не менее 10 км/ч, при этом в качестве источника электроэнергии для электропитания инфракрасных излучателей используют контактную сеть и электровоз, следующий в режиме рекуперации, сущность изобретения по п. 2 заключается в том, что инфракрасные излучатели установлены на боковых и торцевых бортах грузового вагона при помощи П-образной металлической конструкции, а источником электроэнергии для электропитания инфракрасных излучателей является электровоз постоянного или переменного тока и контактная сеть, при этом электрическая цепь подачи электроэнергии от контактной сети включает имеющиеся в электровозе токоприемник, разрядник, автоматический выключатель, переключатель, система управления мощностью теплового потока с датчиками температуры, а также высоковольтные магистрали электровоза и вагонов, сообщающиеся через междувагонные соединения и розетки высоковольтной магистрали, кроме того, при использовании электровоза переменного тока в состав устройства включен главный трансформатор электровоза с возможностью снижения напряжения контактной сети переменного тока до 3 кВ, а система управления мощностью теплового потока содержит контроллер, причем излучающие поверхности инфракрасных излучателей направлены под углом 20-30° к поверхности дна вагона, в качестве источника электроэнергии для электропитания инфракрасных излучателей использована контактная сеть напряжением 3 кВ, система управления мощностью теплового потока содержит пульт управления, а главный трансформатор электровоза имеет возможность снижения напряжения контактной сети переменного тока с 25 кВ до 3 кВ.

На фиг. 1 представлена схема электроснабжения грузовых вагонов в составе грузового поезда от электровоза постоянного тока; на фиг. 2 - схема электроснабжения грузовых вагонов в составе грузового поезда от электровоза переменного тока; на фиг. 3 - схема крепления инфракрасных излучателей.

Схема электроснабжения грузовых вагонов (фиг. 1 и фиг. 2) включает электровоз 1, грузовой вагон 2, контактную сеть 3, токоприемник 4, инфракрасные излучатели 5, высоковольтную магистраль поезда 6, междувагонное соединение высоковольтной магистрали 7, разрядник для защиты высоковольтных цепей электровоза и поезда от повышенного напряжения контактной цепи 8, автоматический выключатель 9, переключатель для подачи напряжений 3 кВ на розетки высоковольтной магистрали 10, розетки высоковольтной магистрали 11, систему управления мощностью теплового потока 12, главный трансформатор электровоза 13, П-образную металлическую конструкцию 14.

Предлагаемые способ и устройство разогрева смерзшегося груза в вагонах грузового поезда осуществляются следующим образом.

Электрическая цепь разогрева смерзшегося груза в вагонах 2 (фиг. 1-2) получает электроэнергию от контактной сети 3 при помощи токоприемника 4, находящегося в поднятом положении. Перед отправлением грузового поезда со станции погрузки производится подсоединение высоковольтной магистрали поезда 6 к электрической цепи разогрева смерзшегося груза (далее - электрическая цепь) между вагонами 2 и электровозом 1, подсоединение осуществляется с помощью междувагонных соединений 7 и розеток высоковольтной магистрали 11. Подключение высоковольтной магистрали поезда 6 к электрической цепи осуществляет специально обученный электромеханик в присутствии помощника машиниста электровоза после выполнения технологических операций по опробованию тормозов в составе грузового поезда и получения справки о тормозах. Подключение производится при опущенных токоприемниках 4 с целью исключения возможности травмирования работников электрическим током. Убедившись в том, что токоприемники 4 опущены, электромеханик присоединяет высоковольтную магистраль 6 к розеткам высоковольтной магистрали 11 при помощи междувагонных соединений 7. После того как помощник машиниста электровоза убедится в надежном присоединении кабеля высоковольтной магистрали 6 к электровозу 1, он докладывает машинисту электровоза о выполнении данной технологической операции. Получив доклад, машинист электровоза поднимает токоприемник 4 до точки соприкосновения с контактной сетью 3 переводом соответствующего тумблера с пульта управления электровозом 1 в положение «Поднять токоприемник». О надежном присоединении токоприемника 4 с контактной сетью 3 машинист электровоза убеждается по контрольным приборам пульта управления электровозом (на фигурах не показаны). Далее машинист приводит в движение грузовой поезд установленным порядком.

Для разогрева смерзшегося груза в вагонах 2, заблаговременно до прибытия грузового поезда на станцию назначения, при движении грузового поезда со скоростью не менее 10 км/час, машинист электровоза с пульта управления электровоза 1 посылает в систему управления мощностью теплового потока 12 сигнал «Пуск» методом нажатия тумблера «Пуск» (на фигурах не показан). По этому сигналу приводится в рабочее положение переключатель 10. На розетки высоковольтной магистрали 11 подается напряжение 3 кВ. Переключатель 10 замыкает электрическую цепь подачи электроэнергии от контактной сети 3 через токоприемник 4 электровоза 1 постоянного тока (фиг. 1). Электрическая цепь подачи электроэнергии от контактной сети 3 через токоприемник 4 электровоза 1 переменного тока (фиг. 2) включает в себя главный трансформатор электровоза 13, который регулирует и стабилизирует подачу напряжения в электрическую цепь. Далее электроэнергия в электрической цепи от электровоза 1 (фиг. 1 и 2) передается к грузовым вагонам 2 по высоковольтной магистрали 6 с номинальным напряжением 3 кВ постоянного или переменного тока частотой 50 Гц. О включении и целостности электрической цепи сигнализирует контроллер системы управления мощностью теплового потока 12. Далее электроэнергия поступает в нагревательные элементы инфракрасных излучателей 5, установленных на бортах грузовых вагонов 2 при помощи П-образной металлической конструкции 14 (фиг. 3).

В процессе нагрева груза, достигнув необходимой температуры, система управления мощностью теплового потока 12 (фиг. 1 и 2) получает сигнал от расположенных в ней датчиков температуры (на фигурах не показаны) и посылает этот сигнал через контроллер системы управления мощностью теплового потока 12 на автоматический выключатель 9. Затем автоматический выключатель 9 приводится в рабочее положение и останавливает подачу электроэнергии в электрическую цепь от электровоза 1 по высоковольтной магистрали 6 на вагоны 2. При движении грузового поезда в контактной сети 3 возможны высокие напряжения и перенапряжения, которые в случае своего воздействия могут вывести из рабочего состояния элементы высоковольтных электрических цепей, в том числе элементы электрической цепи разогрева смерзшегося груза в вагонах. При получении сигнала на контроллер системы управления мощностью теплового потока 12 о высоком напряжении в контактной сети 3 контроллер системы управления мощностью теплового потока 12 передает сигнал по электрической цепи на разрядник 8, который приводится в рабочее положение и разрывает электрическую цепь, тем самым сохраняя элементы всей электрической цепи в исправном состоянии. О том, что разрядник 8 приведен в рабочее положение, машинист электровоза убеждается по контрольным приборам пульта управления электровозом (на фигурах не показаны).

Отключение устройства для разогрева смерзшегося груза в вагонах в пути следования грузового поезда до станции выгрузки машинист электровоза производит на длительных стоянках поезда с целью обеспечения безопасности осмотрщиков вагонов при осмотре состава поезда или после прибытия грузового поезда на станцию выгрузки.

Для отключения устройства для разогрева смерзшегося груза в вагонах машинист электровоза с пульта управления электровоза 1 посылает в систему управления мощностью теплового потока 12 сигнал «Выключить» нажатием тумблера «Выключение». После этого система управления мощностью теплового потока 12, посылает этот сигнал через свой контроллер на автоматический выключатель 9, который приводится в рабочее положение и останавливает подачу электроэнергии в электрическую цепь от электровоза 1 по высоковольтной магистрали 6 на вагоны 2, прекращая тем самым поступление электроэнергии в нагревательные элементы инфракрасных излучателей 5. О прекращении подачи электрического тока в электрическую цепь машинист электровоза убеждается по контрольным приборам пульта управления (на фигурах не показаны) электровозом 1.

После прибытия грузового поезда на станцию выгрузки и прекращении подачи электрического тока в электрическую цепь специально обученный электромеханик, в присутствии помощника машиниста электровоза, с помощью междувагонных соединений 7 и розеток высоковольтной магистрали 11 производит отсоединение высоковольтной магистрали 6 электрической цепи между вагонами 2 и электровозом 1. Отключение производят при опущенных токоприемниках 4 с целью исключения возможности травмирования работников электрическим током. Убедившись в том, что токоприемники 4 опущены, электромеханик отсоединяет высоковольтную магистраль 6 от розеток высоковольтной магистрали 11 при помощи междувагонных соединений 7. Помощник машиниста электровоза убеждается в отсоединении высоковольтной магистрали 6 от электровоза 1. После этого помощник машиниста, придя на электровоз, докладывает машинисту электровоза о выполнении данной технологической операции. Затем машинист электровоза поднимает токоприемник 4 до точки соприкосновения с контактной сетью 3 переводом соответствующего тумблера с пульта управления электровозом в положение «Поднять токоприемник». Машинист электровоза убеждается в надежном присоединении токоприемника 4 с контактной сетью 3 по контрольным приборам пульта управления электровозом (на фигурах не показаны). Далее машинист электровоза установленным порядком приводит в движение электровоз 1 и отцепляет его от состава грузового поезда. Отцепка электровоза 1 от состава грузового поезда осуществляется после выполнения технологической операции по закреплению грузового поезда тормозными башмаками с целью обеспечения безопасности движения поездов и исключения самопроизвольного движения состава поезда. После отцепки электровоза 1 от состава грузового поезда и уборки тормозных башмаков вагоны подаются на места выгрузки вагонов.

Предлагаемые способ и устройство для разогрева смерзшегося груза в вагонах грузового поезда позволяют осуществить полный и равномерный разогрев смерзшегося груза при движении грузового поезда до станции выгрузки, исключая простой вагонов на станции назначения в ожидании разогрева груза. За счет этого снижается средний простой грузового вагона под операциями разогрева груза на станции в зимний период времени на 4 часа, а оборот вагона улучшается на 0,2 суток. При движении грузового поезда стоимость использованной электроэнергии от электровоза для нагрева смерзшегося груза в вагонах в 10 раз ниже стоимости электроэнергии, получаемой от стационарных установок при нагреве вагонов и смерзшихся грузов в них на станциях выгрузки.

Кроме того, предлагаемое крепление электрических инфракрасных излучателей на бортах вагонов с помощью П-образной металлической конструкции, жестко прикрепленной к боковым и торцевым бортам вагона, позволяет повысить устойчивость и жесткость конструкции и уменьшить ее материалоемкость и, следовательно, снизить себестоимость. Возможность монтажа и демонтажа П-образной металлической конструкции без особых трудозатрат позволяет сохранить универсальность вагона, как сезонную, так и для вида перевозимого груза в вагоне.

Таким образом, применение предлагаемого способа разогрева смерзшегося груза в вагонах грузового поезда и устройства для его осуществления позволит сократить время простоя вагона под выгрузкой за счет увеличения времени разогрева груза при движении состава, сократить потребляемую электроэнергию, так как в качестве источника электроэнергии для электропитания инфракрасных излучателей используют контактную сеть и электровоз, следующий в режиме рекуперации, упрощение конструкции устройства, уменьшение ее материалоемкости и снижение расходов на осуществление процесса разогрева груза, так как инфракрасные излучатели расположены непосредственно на вагонах поезда при помощи П-образной металлической конструкции.