| Статья напечатана в журнале Путь и путевое хозяйство №9 за 2011г. |
Если кто следит за публикациями новинок, то наверняка помнит, что в Патенте №2372440 на способ с заглублением рассказывалось об обеспечении стабильности зазора между основанием шпалы и лопаткой подбойки выправочно-подбивочной машины с цифровой системой управления рабочими органами.
Группа молодых новаторов, причем разных профессий (конструктор-механник, программист и швея), используя элементы АРИЗ (алгоритм решения изобретательских задач), решила усовершенствовать, казалось бы, лучший образец современной техники.
Для этого они, основываясь на указанном патенте, ввели в систему управления дополнительный задатчик заглубления подбоек и переключатель, что, совместно с некоторыми изменениями в программном обеспечении, позволяет производить качественную подбивку пути в местах перехода с одного типа рельс или шпал на другой (заявка №2011102087 на выдачу патента на изобретение).
Им также удалось не только найти недостаток в передовой технике, но и, устранив его, предложить свое решение (заявка №2011112240 на выдачу патента на изобретение), которое поможет на машинах, находящихся в эксплуатации получить улучшение качества подбивки пути.
При использования расчетной величины подъемки рельса в зоне средней тележки измерительного устройства, не удается получить стабильного значения зазора между подбойкой и основанием шпалы. Различие баз контроля величин погружения подбоек в балласт и подъемки железнодорожного пути приводит к отличию подъемки рельса от его перемещения относительно рамы машины. Этот факт приводит к недостаточной стабильности указанного зазора, плотности подбивки и, как следствие, к снижению качества пути.
Выправка пути в настоящее время производится выправочно-подбивочно-рихтовочными машинами, содержащими раму, установленную на задней и передней ходовых тележках, на которой установлены подбивочные блоки с датчиками 5 положения по высоте относительно рамы машины, измерительное устройство с датчиками 11 положения по высоте рельса относительно положения передней и задней измерительных тележек, подъемное устройство и систему управления, обеспечивающую автоматизацию процесса выправки пути.
После определения геометрических характеристик пути и расчета величины «b» (см. схемы в конце текста) требуемой подъемки рельсов в каждой точке обрабатываемого участка, исходя из вертикальных размеров рельсов и шпал, задают величину Н заглубления подбоек в балласт, которую контролируют датчиком 5, установленным на раме машины, т.е. датчик контролирует положение подбоек относительно прямой, проходящей через точки контакта рельса с колесами передней и задней ходовых тележек машины.
При движении машины при работе (на Рис.1 вправо) задняя измерительная и задняя ходовая тележки а также средняя измерительная тележка и шпалоподбивочный блок с подбойками, расположенный между задней ходовой и средней измерительной тележками, всегда находятся в зоне выправленного участка пути. При выравнивании рельсов в продольном направлении путем их подъема, в виду неровности пути и передвижения передней ходовой тележки по неровному участку пути, положение рамы машины в районе центра подбивочного блока, а следовательно и величина заглубления подбоек, относительно выровненного участка пути постоянно изменяется синхронно с изменением вертикального положения передней ходовой тележки. То же самое происходит с измерительным устройством, положение средней тележки которого изменяется синхронно с изменением вертикального положения передней измерительной тележки.
Поскольку ходовая и измерительная передние тележки находятся на некотором расстоянии друг от друга, т.е. на разных участках пути, их положения в вертикальном направлении зависят только от формы рельс и никакого взаимного влияния не оказывают.
Значит при одинаковом взаимном расположении измерительных тележек, т.е. при одинаковой подъемке «b» пути, фиксируемой датчиком 11 средней измерительной тележки (Рис.4 и 5), вырабатывается одинаковый сигнал на коррекцию величины заглубления подбоек, а передняя ходовая тележка в этот момент времени может занимать положение выше (Рис.4) или ниже (Рис.5) положения измерительной тележки. При этом рама машины, поворачиваясь вокруг задней ходовой тележки, может занимать различное угловое положение относительно выправленного участка пути. Указанный поворот рамы при постоянной величине перемещения подбивочного блока приводит к колебаниям величины заглубления подбоек и их положения относительно низа шпал.
Указанная нестабильность заглубления подбоек подбивочного блока в балласт относительно рельсового пути снижает качество (стабильность) уплотнения балласта.
Техническим результатом изобретения является повышение качества пути путем обеспечения стабильного уплотнения балласта за счет стабильного расположения погруженных в балласт подбоек относительно шпал на протяжении обрабатываемого участка железнодорожного пути.
Для исключения указанного недостатка в предлагаемом способе заглубление подбоек в балласт производят с учетом величины подъемки пути относительно рамы машины в зоне средней тележки измерительной системы, а не относительно базовых тележек. Для этого машина дополнительно снабжена датчиком 10 положения средней измерительной тележки относительно рамы машины.
Для пояснений реализации способа и описания машины изображены:
на Рис.1 - общий вид шпалоподбивочной машины;
на Рис.2 – установка датчиков положения средней измерительной тележки;
на Рис.3 – схема положения машины на «нулевом» пути, когда точки контакта колес ходовых тележек и тележек измерительной системы с рельсом находятся в одной плоскости и положение датчиков положения рельса соответствует нулю;
Рис.4 и Рис.5 - схемы положения машины, когда при одинаковом положении передней тележки измерительного устройства точка контакта колес с рельсом передней ходовой тележки изменяет свое положение.
Рис.6 - схема положения подбоек, когда при любых положениях передних тележек измерительного устройства и машины величина заглубления подбоек производится с учетом подъемки рельса относительно рамы машины.
Предлагаемый способ содержит операции задания величины заглубления подбоек, исходя из вертикальных размеров рельса и шпалы, и выправки пути. Заглубление подбоек в балласт на заданную глубину производят с учетом величины подъемки пути относительно рамы машины в зоне средней тележки измерительной системы и геометрии машины, т.е. по датчику 5 (см. Рис.2).
Причем при заглублении подбоек в балласт учет величины подъемки пути относительно рамы машины в зоне измерительного устройства может производиться во время его выправки или после постановки пути в требуемое положение с последующей подбивкой балласта.
Осуществление предлагаемого способа может производится машиной (см. Рис.1) для выправки и подбивки железнодорожного пути типа ВПР или ВПРС а также аналогичной техникой как отечественного так и иностранного производства. Штанга средней измерительной тележки снабжена датчиком, контактирующим с натянутым между передней и задней тележками измерительной системы тросом. На раме машины установлен один или два датчика контроля положения рельса относительно рамы машины, связанных каждый со своей штангой 9 средней тележки. В случае использования одного датчика на машине должно быть дополнительно установлено устройство для определения относительного положения штанг между собой, например уровень. Подбивочные блоки, снабженные подбойками для перемещения под шпалу и сжима балласта, имеют датчики вертикального положения блока относительно рамы машины. Система управления обеспечивает автоматизацию управления рабочими органами машины во время осуществления процесса выправки пути и выполнена с использованием средств электроавтоматики и/или вычислительной техники.
Для осуществления способа подбивки шпал железнодорожного пути перед началом работ, в зависимости от размеров высоты рельса и шпалы, устанавливают с помощью задающего устройства системы управления, например потенциометра, величину hз заглубления подбоек, обеспечивающую зазор «а» щели между верхней кромкой лопатки подбойки и низом шпалы, исходя из того, что машина находится на «нулевом» пути, т.е. когда уровни верха головки рельса в зоне средней тележки измерительного устройства и середины подбивочных блоков находятся на одной прямой, проходящей через точки контакта рельса с передней и задней тележками машины и измерительного устройства, а сигналы датчиков 5, 10 и 11 соответствуют нулю (см.Рис.3).
Затем машина подъезжает к шпале обрабатываемого участка и останавливается над ней. Подъемным устройством, системой управления производят выравнивание пути, посредством подъема рельса до его установки в требуемое положение, и опускание подбивочного блока. При подъеме рельса одновременно происходит смещение (подъем) штанги средней измерительной тележки на величину «с» относительно рамы машины, определяемое датчиком. На датчике появляется сигнал hш, соответствующий величине «с» смещения рельса относительно рамы машины. Поскольку рельс в зоне от средней тележки измерительного устройства до задней опорной тележки машины прямой, то между перемещением «с» рельса относительно рамы в зоне средней тележки измерительного устройства и перемещением «d» рельса в зоне середины подбивочного блока существует прямая зависимость, обусловленная геометрий их расположения на машине, т.е. с/L=d/l, или d=c*l/L=с*k.
Система управления при заглублении подбоек в балласт перемещает подбивочный блок вниз до уровня пока сигнал h датчика 5 положения подбивочного блока не будет соответствовать равенству h=hз-khш, где:
h – сигнал датчика 5, соответствующий положению подбивочного блока;
hз – сигнал задающего устройства, соответствующий положению подбойки относительно низа шпалы;
k= l/L – коэффициент, учитывающий расположение рабочих органов на машине;
hш – сигнал датчика 15, соответствующий смещению штанги и рельса (шпалы) относительно рамы машины.
По достижении сигналом указанного уровня, опускание блока прекратится и он остановится в положении «d1» (Рис.6).
Если величину hз на некотором участке принять постоянной, то, как видно из формулы, изменение величины заглубления подбойки будет равно изменению подъема рельса относительно рамы машины, т.е. ∆h = -∆khш. Такой контроль положения двух элементов (подбивочный блок и рельс) относительно одной базы (рама машины) позволяет обеспечивать стабильное требуемое положение лопаток подбоек относительно низа шпалы вне зависимости от величины подъемки рельса в данной точке и вне зависимости от взаимного расположения передних тележек машины и измерительной системы. Чем выше подъем рельса, тем на столько же меньше опускание подбивочного блока.
Таким образом, реализация данного способа предложенной машиной обеспечивает получение постоянного по величине зазора между верхней кромкой лопатки подбойки и низом шпалы на всей длине обрабатываемого участка железнодорожного пути, что приводит к стабильной плотности балласта под шпалой и обеспечивает стабильное положение пути в течение более длительного времени.
Достоинство предложенных новшеств заключается в том, что они могут быть использованы уже сегодня на машинах, находящихся в эксплуатации.
Этим решением уже заинтересовались и проводят сравнительные экспериментальные работы ООО «ProfiGrup» и ОАО «Кировский машзавод 1 Мая». Более подробную информацию и методику проведения сравнительных испытаний можно получить по запросу по E-mail: inventive_center@mail.ru.
