Устройство спасения на железнодорожных путях и способ его применения
Владельцы патента RU 2498914:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к спасательным устройствам, установленным на локомотиве железнодорожного состава и предназначенным для спасения людей и предотвращения столкновения с животными на железнодорожных путях. На лобовой части локомотива железнодорожного состава в его верхней части установлен акустический прожектор, который кратковременным направленным узким пучком звукового фона впереди состава вдоль путей предупреждает людей или отпугивает животных. Если звуковой фон не дал эффекта, то с определенного расстояния компактно установленная на железнодорожном составе пневматическая корзина развертывается и тем самым подхватывает объект. Основой корзины является подушка безопасности на базе эластичных криволинейных баллонов, поддерживаемых эластичными баллонами разного диаметра, на смазанной поверхности которой гасится кинетическая энергия массы тела человека или животного. Техническим результатом является повышение безопасности дорожного движения и предотвращение гибели людей и наездов на животных при столкновении с железнодорожным составом. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к спасательным устройствам, установленным на локомотиве железнодорожного состава и предназначенным для спасения людей и предотвращения столкновения с животными на железнодорожных путях.
Общеизвестны способы предотвращения травматизма и гибели людей, находящихся вне автомобиля в системе «человек - транспортное средство».
Так, известно устройство и способ для предотвращения травматизма и гибели людей при наезде транспортного средства [патент RU №2241614, МПК B60R 21/34, опубл. 10.12.2004 г.], заключающийся в торможении транспортного средства путем включения тормозов и выключения сцепления, при этом устанавливают на фронтальной части транспортного средства по всей ширине горизонтально расположенный на уровне радиатора цилиндрический элемент с эластичной оболочкой с давлением внутри него 1,5-2 атм, который захватывает, фиксирует и одновременно вертикально поднимает человека на высоту 10-20 см от полотна дороги.
Недостатками данного способа и устройства является:
- чрезмерная сложность устройства и связанная с этим низкая надежность;
- сложность обеспечения синхронизации действия различных элементов системы, поскольку эти действия должны осуществляться практически мгновенно с целью обеспечения безопасности;
- опасность травмирования людей захватами, так как на них реализуется с огромной скоростью кинетическая энергия массы тела человека при столкновении с автомобилем.
Из уровня техники также известны оповещающие устройства [www.secnews.ru] дальнего действия (нелетальная акустическая пушка, используемая как один из элементов предлагаемого технического решения). В США, в частности, они используются для разгона животных с взлетных полос и разгона птиц в аэропортах, для разгона демонстраций и, как средства дальней акустической связи, в Морфлоте, в войсках.
Недостатком оповещающих устройств является то, что безопасно их можно применять только до определенного расстояния до объекта.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ защиты автомобиля и пешехода при автомобильной аварии [патент RU №2261187, МПК B60R 19/40, B60R 21/34, опубл. 27.09.2005 г.], включающий дополнительный амортизирующий бампер, автоматически выдвигающийся навстречу препятствию и смягчающий удар, оснащенный подушкой безопасности, соразмерной с длиной бампера и ростом взрослого человека, раскрывающейся в момент касания бампера о пешехода, выполненный разделенной на три продольные полости, из которых боковые соединены со средней полостью, имеющей самоклеющуюся поверхность, через клапаны, обеспечивающие перетекание воздуха из средней полости в боковые, причем при давлении на среднюю полость подушки безопасности упавшим пешеходом воздух из нее переходит через клапаны, обеспечивающие перетекание воздуха в ее боковые полости, увеличивая их в объеме, и захват человека боковыми полостями.
Недостатками данного способа являются:
- срабатывание системы безопасности в момент столкновения с человеком, когда высокая динамика не гарантирует быстроты и последовательности выполнения операций способа;
- захват человека с очень высокой скоростью даже пневматическими полостями не гарантирует его от травмирования.
Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в повышении безопасности дорожного движения и предотвращении гибели людей и наездов на животных при столкновении с железнодорожным составом.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве спасения на железнодорожных путях, включающем в транспортных средствах дополнительную конструкцию, автоматически выдвигающуюся навстречу препятствию, оснащенную пневмоцилиндрами и подушкой безопасности, выполненной разделенной на продольные полости, новым является то, что содержит акустический прожектор и компактную пневматическую корзину, основой которой является подушка безопасности на базе эластичных криволинейных баллонов, поддерживаемых эластичными баллонами разного диаметра, с нетравмирующим профилем базового тканевого покрытия с нанесенной смазкой, с эластичной вставкой переда и заслонкой, а также реле давления, выдвижные поддоны с поддерживающими роликами, лазерный дальномер и его сканирующий привод, пороговое электронное устройство, усилитель, электроприводы, клапаны, основной и резервный ресиверы, замыкатель, заслонку с ручным управлением.
В способе спасения на железнодорожных путях, заключающемся в автоматическом выдвижении навстречу препятствию дополнительной конструкции с пневмоцилиндрами, новым является то, что сначала акустическим прожектором машинист предупреждает людей или отпугивает животных, если звуковой фон не дал эффекта то, на определенном расстоянии до объекта на пути движения, дальномер генерирует луч лазера с его сканированием приводом вдоль пути под углом 10 градусов по горизонтали, пороговое электронное устройство передает сигнал на усилитель, который подает импульс, включающий электромагнитный привод первого клапана в положение «открыто» и электромагнитный привод второго клапана в положение «закрыто», при этом воздух из ресивера, заряженного от компрессора, поступает в свернутую пневматическую корзину, которая «отстреливается» в рабочее положение впереди на рельсы с двумя пневмоцилиндрами с базированием на выдвижных поддонах с поддерживающими роликами, и тем самым подхватывает объект. Если объектом является крупное животное, то дополнительно срабатывает реле давления, сигнал с которого передается на усилитель, который подает импульс, включающий электромагнитный привод дополнительного клапана в положение «открыто» и подключается резервный ресивер с большой скоростью повышающий упругость пневматической корзины за счет повышения давления в ней.
Возвращение пневматической корзины в транспортное положение производится заслонкой с ручным управлением, соединяющей полость корзины с входом компрессора и электроблокиратор дает импульс на закрытие первого клапана и открытие второго на последующую зарядку ресиверов, компрессор отсасывает воздух из корзины и тем самым она складывается в транспортное положение.
Заявляемая группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем объекты изобретений имеют одинаковое назначение, одно из которых предназначено для осуществления другого, обеспечивающие получение одного и того же технического результата.
Сопоставительный анализ с прототипом позволил выявить совокупность существенных по отношению к техническому результату отличительных признаков для каждого из заявляемых объектов группы, изложенных в формуле. Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует критерию «новизна».
Признаки, отличающие заявляемые технические решения от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данных и смежных областей науки и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 схематично изображен общий вид устройства, где а - действие акустического прожектора на расстоянии от 500 м до объекта, б - момент подхватывания объекта пневматической корзиной в рабочем положении; на фиг.2 изображена принципиальная электропневматическая схема для пневматической корзины; на фиг.3 показана конструкция пневматической корзины в рабочем положении.
Устройство состоит из акустического прожектора 1, установленного на лобовой части локомотива, пневматической корзины в транспортном 2 и рабочем 3 положении (фиг.1а, б), дальномера 4 (фиг.2), генерирующего луч лазера 5, привода его сканирования 6, порогового электронного устройства 7, усилителей 8 и 24, клапанов 9 и 10 с электромагнитными приводами 11 и 12, клапана 25 с электромагнитным приводом 26, ресивера 13 и резервного ресивера 27, компрессора 14 локомотива, заслонки 28 с ручным управлением, электроблокиратора 29, замыкателя 30, реле давления 23 (фиг.2, 3), пневмоцилиндров 15 (фиг.3), выдвижных поддонов 16 и 17 с поддерживающими роликами 18, заслонки 19, подушки безопасности на базе эластичных криволинейных баллонов 20, поддерживаемых эластичными баллонами 21 разного диаметра, бортов 22 корзины.
Устройство осуществляется следующим образом.
При движении железнодорожного состава в случае обнаружения объекта на рельсовых путях на расстоянии от 500 метров, машинист включает акустический прожектор 1 (фиг.1, а), который кратковременно направленным узким пучком звукового фона впереди состава вдоль путей предупреждает людей или отпугивает животных, с уровнем акустического фона около 117 дБ, что находится близко к болевому порогу восприятия звука и является безопасным для здоровья.
В случае если акустическое предупреждение или отпугивание не дало эффекта, то со 150 метров пневматическая корзина 2 развертывается в рабочее положение 3 (фиг.1, б) следующим образом: дальномер 4 (фиг.2), установленный ниже пневматической корзины 2, генерирует луч лазера 5 на уровне 100 мм от уровня головки рельс (УГР), с его сканированием приводом 6 вдоль пути под углом 10 градусов по горизонтали. При текущем значении электрического сигнала дальномера 4, соответствующему расстоянию 150 метров до объекта - человека или животного на пути движения, пороговое электронное устройство 7 передает сигнал на усилитель 8, который подает импульс, включающий электромагнитный привод 11 клапана 9 в положение «открыто» и электромагнитный привод 12 клапана 10 в положение «закрыто». При этом воздух из ресивера 13 под давлением 10 атм, заряженного от тормозной системы локомотива - компрессора 14, при открытом клапане 9 поступает в пневматическую корзину 2, которая «отстреливается» в рабочее положение 3 впереди на рельсы с двумя пневмоцилиндрами 15 (фиг.3) с базированием на выдвижных поддонах 16 и 17, с поддерживающими роликами 18.
Дистанция в 150 метров необходима для обеспечения времени развертывания корзины до объекта на рельсовом пути в рабочее положение при максимальной скорости поезда.
При столкновении с объектом - человеком (животным), он сбивается с ног эластичной вставкой (не показана) переда пневматической корзины 3, падает на заслонку 19 (фиг.3) и своим весом поворачивает ее, затем скользит по смазанной поверхности А подушки безопасности на базе шести эластичных криволинейных баллонов 20, поддерживаемых шестью эластичными баллонами 21 разного диаметра, на криволинейной поверхности которой гасится кинетическая энергия массы его тела. Заслонка 19 под действием торсионной пружины (не показана) возвращается в вертикальное положение и тем самым натягивает тканевые борта 22 корзины, прикрепленные к ней. Пневматическая корзина настроена на давление 1 кг/см2. В случае наезда на крупное животное срабатывает реле давления 23 (фиг.2, 3), установленное в пневмоцилиндрах 15, сигнал с которого передается на усилитель 24 (фиг.2), который подает импульс, включающий электромагнитный привод 26 клапана 25 в положение «открыто» - подключается резервный ресивер 27 с большой скоростью, повышающий упругость за счет повышения давления в пневматической корзине 3 до 2 кг/см2. Это повышение может выполнить вручную и машинист, когда заметил животное на пути.
Максимальная степень снижения травматизма при захвате корзиной объекта на рельсовом пути обеспечивается за счет нетравмирующего профиля А базового тканевого покрытия корзины с нанесенной смазкой.
Возвращение пневматической корзины 3 в транспортное положение 2 производится заслонкой 28 (фиг.2) с ручным управлением, соединяющей полость корзины с входом компрессора 14 и электроблокиратор 29 дает импульс на закрытие клапана 9 и открытие клапана 10 на последующую зарядку ресиверов 13 и 27. Компрессор 14 отсасывает воздух из корзины 3 и, тем самым, она складывается в транспортное положение 2: задвигаются пневмоцилиндры 15 (фиг.3), сдвигаются и поднимаются две части поддона 16 и 17, закрывая всю конструкцию.
В сложенном виде пневматическая корзина имеет толщину, равную длине автосцепки железнодорожного состава. В нем имеется клапан (не показан), который откидывается в случае необходимости сцепления локомотива с другим локомотивом или вагоном.
Пневматическая корзина 2 срабатывает только при автоматическом включении порогового электронного устройства 7 (фиг.2) замыкателем 30 от скоростемера локомотива при его движении на скоростях свыше 20 км/ч.
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Во время движения железнодорожного состава при обнаружении объекта - человека или животного на рельсовых путях на расстоянии 500 метров, машинист включает акустический прожектор 1 (фиг.1), который кратковременно направленным узким пучком звукового фона впереди состава вдоль путей предупреждает или отпугивает его.
Пример 2. В случае если акустическое предупреждение или отпугивание (см. пример 1) не дало эффекта, то при автоматическом включении порогового электронного устройства 7 (фиг.2) замыкателем 30 от скоростемера локомотива при его движении на скоростях свыше 20 км/ч, со 150 метров пневматическая корзина 2 развертывается в рабочее положение 3 следующим образом: дальномер 4 (фиг.2), установленный ниже пневматической корзины 2, генерирует луч лазера 5 на уровне 100 мм от уровня головки рельс (УТР), с его сканированием приводом 6 вдоль пути под углом 10 градусов по горизонтали. При текущем значении электрического сигнала дальномера 4, соответствующему расстоянию 150 метров до объекта - человека или животного на пути движения, пороговое электронное устройство 7 передает сигнал на усилитель 8, который подает импульс, включающий электромагнитный привод 11 клапана 9 в положение «открыто» и электромагнитный привод 12 клапана 10 в положение «закрыто». При этом воздух из ресивера 13 под давлением 10 атм, заряженного от тормозной системы локомотива - компрессора 14, при открытом клапане 9 поступает в пневматическую корзину 2, которая «отстреливается» в рабочее положение 3 впереди на рельсы с двумя пневмоцилиндрами 15 (фиг.3) с базированием на выдвижных поддонах 16 и 17, с поддерживающими роликами 18.
При столкновении с объектом он сбивается с ног эластичной вставкой (не показана) переда пневматической корзины 3, падает на заслонку 19 (фиг.3) и своим весом поворачивает ее, затем скользит по поверхности А подушки безопасности на базе шести эластичных криволинейных баллонов 20, поддерживаемых шестью эластичными баллонами 21 разного диаметра, на криволинейной поверхности которой гасится кинетическая энергия массы его тела. Заслонка 19 под действием торсионной пружины (не показана) возвращается в вертикальное положение и тем самым натягивает тканевые борта 22 корзины, прикрепленные к ней.
Возвращение пневматической корзины 3 в транспортное положение 2 производится заслонкой 28 с ручным управлением, соединяющей полость корзины с входом компрессора 14 и электроблокиратор 29 дает импульс на закрытие клапана 9 и открытие клапана 10 на последующую зарядку ресиверов 13 и 27. Компрессор 14 отсасывает воздух из корзины 3, и тем самым она складывается в транспортное положение 2: задвигаются пневмоцилиндры 15, сдвигаются и поднимаются две части поддона 16 и 17, закрывая всю конструкцию.
Пример 3. В случае если акустическое отпугивание (см. пример 1) не дало эффекта, и объектом является крупное животное, то устройство срабатывает как в примере 2, но с увеличенной упругостью. Дополнительно срабатывает реле давления 23 (фиг.2, 3), установленное в пневмоцилиндрах 15, сигнал с которого передается на усилитель 24 (фиг.2), который подает импульс, включающий электромагнитный привод 26 клапана 25 в положение «открыто» - подключается резервный ресивер 27 с большой скоростью повышающий упругость за счет повышения давления в пневматической корзине 3 до 2 кг/см2.
Возвращение пневматической корзины 3 в транспортное положение 2 производится заслонкой 28 с ручным управлением, соединяющей полость корзины с входом компрессора 14 и электроблокиратор 29 дает импульс на закрытие клапана 9, 25 и открытие клапана 10 на последующую зарядку ресиверов 13 и 27. Компрессор 14 отсасывает воздух из корзины 3, и тем самым она складывается в транспортное положение 2: задвигаются пневмоцилиндры 15, сдвигаются и поднимаются две части поддона 16 и 17, закрывая всю конструкцию.
Преимуществами настоящего изобретения являются:
- возможность внедрения в систему обеспечения безопасности движения на железных дорогах РФ мощных звуковых генераторов узкой направленности для предупреждения людей и отпугивания животных, находящихся на железнодорожных путях, на дальних дистанциях от движущихся поездов, что более эффективно, чем штатный гудок локомотива;
- возможность внедрения устройства спасения людей и предотвращения столкновения с животными захватом их в нетравмирующую пневматическую корзину;
- нетравмирующий подхват людей и животных в пневматическую корзину обеспечивается за счет ее конструкции, где происходит полное погашение кинетической энергии массы тела при скольжении по криволинейной смазанной поверхности;
- адаптация упругости пневматической корзины к массе человека или крупного животного за счет реле давления в пневмоцилиндрах корзины.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить безопасность дорожного движения, предотвратить гибель людей и наезды на животных при столкновении с ними железнодорожных составов.
1. Устройство спасения на железнодорожных путях, включающее в транспортных средствах дополнительную конструкцию, автоматически выдвигающуюся навстречу препятствию, оснащенную пневмоцилиндрами и подушкой безопасности, выполненной разделенной на продольные полости, отличающееся тем, что содержит акустический прожектор и компактную пневматическую корзину, основой которой является подушка безопасности на базе эластичных криволинейных баллонов, поддерживаемых эластичными баллонами разного диаметра, с не травмирующим профилем базового тканевого покрытия с нанесенной смазкой, с эластичной вставкой переда и заслонкой, а также реле давления, выдвижные поддоны с поддерживающими роликами, лазерный дальномер и его сканирующий привод, пороговое электронное устройство, усилитель, электроприводы, клапаны, основной и резервный ресиверы, замыкатель, заслонку с ручным управлением.
2. Способ спасения на железнодорожных путях, заключающийся в автоматическом выдвижении навстречу препятствию дополнительной конструкции с пневмоцилиндрами, отличающийся тем, что сначала акустическим прожектором машинист предупреждает людей или отпугивает животных, если звуковой фон не дал эффекта, то на определенном расстоянии до объекта на пути движения, дальномер генерирует луч лазера с его сканированием приводом вдоль пути под углом 10° по горизонтали, пороговое электронное устройство передаст сигнал на усилитель, который подает импульс, включающий электромагнитный привод первого клапана в положение «открыто» и электромагнитный привод второго клапана в положение «закрыто», при этом воздух из ресивера, заряженного от компрессора, поступает в свернутую пневматическую корзину, которая «отстреливается» в рабочее положение впереди на рельсы с двумя пневмоцилиндрами с базированием на выдвижных поддонах с поддерживающими роликами, и тем самым подхватывает объект.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что если объектом является крупное животное, то дополнительно срабатывает реле давления, сигнал с которого передается на усилитель, который подает импульс, включающий электромагнитный привод дополнительного клапана в положение «открыто» и подключается резервный ресивер с большой скоростью, повышающий упругость пневматической корзины за счет повышения давления в ней.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что возвращение пневматической корзины в транспортное положение производится заслонкой с ручным управлением, соединяющей полость корзины с входом компрессора, и электроблокиратор дает импульс на закрытие первого клапана и открытие второго на последующую зарядку ресиверов, компрессор отсасывает воздух из корзины и, тем самым, она складывается в транспортное положение.
