Устройство, препятствующее накапливанию снега и направляющее поток, для тележки и рельсового транспортного средства
Группа изобретений относится к области железнодорожного транспорта, в частности, к устройствам, препятствующим накапливанию снега и направляющим поток снега, а также к рельсовым транспортным средствам, тележки которых оборудованы подобными устройствами. Устройство содержит приводной механизм и три пластины для направления снегового потока. Две стороны каждой пластины соединены выдвигающимися/убирающимися участками. Сверху первой и третьей пластин установлена уплотнительная пластина. Пластины огораживают уплотняющие участки. Верхние концы первой и третьей пластин могут поворачиваться относительно неподвижных точек. Точки расположены на верхней уплотнительной пластине или на кузове транспортного средства. Нижний конец первой пластины соединен со второй пластиной с возможностью поворачивания. Вторая и третья пластины соединены телескопически. Привод способен приводить в движения пластины для их открывания и закрывания. Пластины монтируют на раме кузова транспортного средства на переднем и заднем концах каждой тележки симметрично относительно оси тележки. При открытии устройств, расположенных спереди тележки, устройства, расположенные сзади тележки, закрывают. Повышается надежность эксплуатации транспортных средств. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.
Изобретение испрашивает приоритет и преимущество по китайскому запатентованному изобретению № 202010001531.8, выданному китайским национальным управлением интеллектуальной собственности 2 января 2020 г., которое включено в настоящей документ во всей его полноте посредством ссылки.
Область техники
Изобретение относится к устройству, препятствующему накапливанию снега и направляющему поток, для тележки и рельсового транспортного средства, которые относятся к технической области производства рельсового транспорта.
Уровень техники
Когда городской рельсовый транспорт движется в сильный снегопад в горной местности, снежные заносы на дороге будут попадать в область тележки из-за эффекта возмущения потока и накапливаться на тележке. Под действием нагревающихся компонентов тележки, таких как двигатель, редуктор и дисковый тормоз, накопленный снег будет плавиться и превращаться в воду, а затем будет образовываться лед, и после возвратно-поступательного движения в конечном итоге на тележке будут образовываться относительно большие ледяные блоки. Ледяные блоки изменяют динамические характеристики тележки, ухудшают способность городского рельсового транспортного средства к преодолению криволинейных участков дороги, снижают стабильность работы тормозной системы городского рельсового транспортного средства и представляют серьезную угрозу стабильности движения, безопасности и комфорту при поездке в рельсовом транспорте.
В патенте № 201510973920.6 предлагается устройство для тележки транспортного средства, препятствующее накапливанию снега, причем устройство содержит первый исполнительный механизм и второй исполнительный механизм, которые определяют последовательность движения в направлении следования транспортного средства; первый исполнительный механизм и второй исполнительный механизм соответственно установлены на передней концевой пластине и задней концевой пластине рамы транспортного средства, и тележка расположена между первым исполнительным механизмом и вторым исполнительным механизмом; первый исполнительный механизм содержит первую выдвигающуюся/убирающуюся пластину для направления потока, второй исполнительный механизм содержит вторую выдвигающуюся/убирающуюся пластину для направления потока, и первая пластина для направления потока и вторая пластина для направления потока приводятся в движение цилиндрами с целью выдвижения и открывания или убирания и закрывания. Когда транспортное средство движется, первая пластина для направления потока вблизи стороны направления движения вперед находится в выдвинутом и открытом состоянии, и вторая пластина для направления потока на удалении от стороны направления движения вперед находится в убранном и закрытом состоянии, так что величина накапливаемого снега, попадающего в переднюю концевую область, максимально уменьшается, и хвостовой конец направляет воздух с целью его максимального выпуска и уменьшения возможности накапливания снега.
В этом техническом решении первая пластина для направления потока и вторая пластина для направления потока соответственно смонтированы на передней концевой пластине и задней концевой пластине в области тележки, причем две пластины для направления потока соответственно расположены снизу двух концевых пластин, т.е. передняя концевая пластина и задняя концевая пластина и обе конструкции в виде полости выполнены из каучуковых капсул; монтажные рамы с одной стороны каждой конструкции в виде полости установлены посредством крепления на каждой из конструкций передней концевой пластины и задней концевой пластины снизу транспортного средства, и торцевая поверхность на другой стороне соединена с цилиндрами, и монтажные рамы соединены с торцевыми поверхностями с помощью складчатых выдвигающихся/убирающихся участков для обеспечения выдвигания и убирания пластин для направления потока.
В этом техническом решении пластины для направления потока имеют в целом складчатые структуры, и, таким образом, даже в выдвинутом состоянии нижняя поверхность (а именно, поверхность, по которой проходит воздух) каждой пластины для направления потока всё же имеет складки, и, таким образом, пластина для направления потока не может быть полностью выдвинута, влияя до некоторой степени на течение воздушного потока и увеличивая сопротивление движению, и снег легко накапливается в складках, не способствуя полному убиранию и закрыванию. Кроме того, пластина для направления потока на удалении от направления движения транспортного средства находится в полностью убранном и закрытом состоянии и упирается в концевую пластину. В это время зазоры между тележкой и концевыми пластинами находятся в полностью открытом состоянии, и существует вероятность, что снежные заносы будут попадать в верхнюю часть тележки. Кроме того, что касается рельсовых транспортных средств, не имеющих конструкций передней и задней концевых пластин, пластины для направления потока не могу полностью закрывать зазоры между пластинами для направления потока и тележкой и не могут служить для препятствования попаданию снежных заносов в область тележки.
Раскрытие изобретения
Основные технические проблемы, которые должны быть решены в некоторых вариантах осуществления изобретения, состоят в том, чтобы предложить устройство для тележки, препятствующее накапливанию снега и направляющее поток, которое более лучше направляет поток и препятствует накапливанию снега и может обеспечивать стабильную и надежную эксплуатацию, и предложить тележку и рельсовое транспортное средство, каждое из которых оснащено устройством, препятствующим накапливанию снега и направляющим поток.
Для решения поставленных задач предлагается следующее техническое решение согласно нескольким вариантам осуществления изобретения:
устройство, препятствующее накапливанию снега и направляющее поток, для тележки, содержащее приводной механизм и первую пластину для направления потока, вторую пластину для направления потока и третью пластину для направления потока, которые последовательно соединены в направлении длины кузова транспортного средства; две стороны первой пластины для направления потока, второй пластины для направления потока и третьей пластины для направления потока соединены выдвигающимися/убирающимися участками, сверху первой пластины для направления потока и третьей пластины для направления потока установлена верхняя уплотнительная пластина, причем первая пластина для направления потока, вторая пластина для направления потока, третья пластина для направления потока, выдвигающиеся/убирающиеся участки с двух сторон и верхняя уплотнительная пластина совместно огораживают уплотненную полость, причем верхние концы первой пластины для направления потока и третьей пластины для направления потока выполнены с возможностью поворачивания относительно неподвижных точек, причем неподвижные точки расположены на верхней уплотнительной пластине или кузове транспортного средства, нижний конец первой пластины для направления потока соединен с возможностью поворачивания со второй пластиной для направления потока, вторая пластина для направления потока и третья пластина для направления потока могут быть соединены друг с другом телескопически с возможностью перемещения со скольжением, и приводной механизм способен приводить в движение первую пластину для направления потока и вторую пластину для направления потока и третью пластину для направления потока для их выдвижения и открывания в направлении рельса или убирания и закрывания в направлении кузова транспортного средства.
Кроме того, устройство для направления потока смонтировано как одно целое на раме кузова транспортного средства.
Кроме того, нижний конец первой пластины для направления потока расположен наклонно в направлении рядом с тележкой.
Кроме того, в выдвинутом и открытом состоянии угол α при вершине между первой пластиной для направления потока и горизонтальной плоскостью составляет 30 – 80°.
Кроме того, в убранном и закрытом состоянии угол β при вершине между первой пластиной для направления потока и горизонтальной плоскостью меньше или равен 50°.
Кроме того, вторая пластина для направления потока и третья пластина для направления потока являются двумя параллельными плоскими пластинами, и вторая пластина для направления потока и третья пластина для направления потока соединены с помощью нескольких пар скольжения.
Кроме того, когда первая пластина для направления потока находится в выдвинутом и открытом состоянии, высота от самой нижней точки первой пластины для направления потока до поверхности рельса составляет 1/3 – 2/3 высоты колес.
Кроме того, неподвижная точка на верхнем конце третьей пластины для направления потока находится на месте рядом с тележкой.
Кроме того, приводной механизм является цилиндровым приводным механизмом, передний концевой участок цилиндрового приводного механизма неподвижно соединен с первой пластиной для направления потока, и цилиндровый приводной механизм способен приводить в движение первую пластину для направления потока с целью ее поворачивания вверх или вниз для обеспечения выдвижения и открывания или убирания и закрывания; или приводной механизм является механизмом нагнетания воздуха, который способен нагнетать воздух в полость или выкачивать его из полости для обеспечения выдвижения и открывания или убирания и закрывания.
Другое техническое решение некоторых вариантов осуществления изобретения состоит в следующем:
рельсовое транспортное средство оснащено несколькими тележками; вышеописанные устройства для направления потока смонтированы на раме кузова транспортного средства на переднем конце и заднем конце каждой тележки, причем два устройства для направления потока смонтированы симметрично относительно центральной оси тележки, и два устройства для направления потока выполнены таким образом, что когда устройство для направления потока, смонтированное в передней части в направлении движения транспортного средства, находится в выдвинутом и открытом состоянии, устройство для направления потока удаленное от направления движения транспортного средства находится в убранном и закрытом состоянии.
Таким образом, по сравнению с известным уровнем техники устройство, препятствующее накапливанию снега и направляющее поток, для тележки и рельсового транспортного средства, предлагаемое в нескольких вариантах осуществления изобретения, имеет следующие преимущества:
(1) В некоторых вариантах осуществления изобретения устройства для направления потока расположены у переднего конца и заднего конца тележки, и устройства для направления потока управляются для автоматического выдвижения или убирания совместно с изменением направления движения транспортного средства, так что рельсовое транспортное средство может достигать эффектов направления потока и препятствования накопления снега во время двунаправленного движения.
(2) В некоторых вариантах осуществления изобретения используется способ направления с передней стороны и рассеивания с задней стороны для уменьшения накапливания снега, т.е. устройство для направления потока на переднем конце выдвигается для направления высокоскоростного воздушного потока и его перемещения вниз с целью исключения накапливания снега на тележке транспортного средства во время движения и обеспечения того, что динамические характеристики тележки не будут ухудшаться из-за накопления снега; и устройство для направления потока на заднем конце убирается для способствования прохождению воздушного потока, так чтобы уменьшить обратное течение на заднем конце в области тележки и в большей мере уменьшить накапливание снега и формирование льда на тележке.
(3) В некоторых вариантах осуществления изобретения используются пластинчатые конструкции для направления потока, и все поверхности, по которым течет воздушный поток, являются гладкими поверхностями, и, таким образом, пластины для направления потока, направляющие воздушный поток, также способствуют более плавному течению воздушного потока по поверхностям пластин для направления потока, дополнительно уменьшая сопротивление движению, а также способствуя препятствованию накапливанию льда и снега и способствуя спаданию льда и снега с поверхностей пластин для направления потока.
(4) В некоторых вариантах осуществления изобретения устройства для направления потока являются полностью уплотненными конструкциями, которые могут эффективно препятствовать попаданию снежных заносов в полости, тем самым обеспечивая стабильную и надежную работу устройств направления потока.
(5) В нескольких вариантах осуществления изобретения во время направления потока устройства для направления потока могут также эффективно загораживать зазоры между устройствами для направления потока и тележкой и могут эффективно загораживать верхнюю область тележки как в выдвинутом и открытом состоянии, так и в убранном и закрытом состоянии, тем самым дополнительно препятствуя попаданию снежных заносов в верхнюю часть тележки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематично показаны устройства для направления потока, смонтированные на рельсовом транспортном средстве согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
на фиг. 2 – установочная конструкция устройств для направления потока, смонтированных на тележке согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
на фиг. 3 – принцип действия устройств для направления потока, когда транспортное средство движется влево, согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
на фиг. 4 – конструкция устройства для направления потока в выдвинутом и открытом состоянии (с удаленной верхней уплотнительной пластиной) согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
на фиг. 5 – конструкция устройства для направления потока в убранном и закрытом состоянии (с удаленной верхней уплотнительной пластиной) согласно некоторым вариантам осуществления изобретения;
на фиг. 6 – сравнительная схема, на которой показано накапливание частиц снега на поверхности первой тележки согласно некоторым вариантам осуществления изобретения; и
на фиг. 7 – сравнительная схема, на которой показано накапливание частиц снега на поверхности второй тележки согласно некоторым вариантам осуществления изобретения.
Список позиций
1 – рама кузова транспортного средства; 2 – устройство для направления потока;
3 – тележка; 4 – колесо; 5 – первая пластина для направления потока; 6 – вторая пластина для направления потока; 7 – третья пластина для направления потока; 8 – выдвигающийся/убирающийся участок; 9 – полость; 10 – канавка скольжения; 11 – цилиндр; 12 – воздушный резервуар; 13 – электромагнитный клапан; 14 – штифт; 15 – штифт; 16 – штифт; 17 – штифт; 18 – соединительное основание; 19 – установочное основание; 20 – рама с усиливающими ребрами; 21 – верхняя уплотнительная пластина.
Описание вариантов осуществления изобретения
Далее по тексту некоторые варианты осуществления изобретения будут описаны подробно со ссылкой на приложенные чертежи и конкретные варианты выполнения.
Вариант выполнения I
Как показано на фиг. 1 – 3, некоторые варианты осуществления изобретения предлагают устройство для тележки, препятствующее накапливанию снега и направляющее поток, которое монтируется в месте расположения тележки 3 рельсового транспортного средства. В этом варианте выполнения устройство для направления потока смонтировано как одно целое непосредственно на раме 1 кузова транспортного средства. Две группы устройств 2 для направления потока смонтированы соответственно у переднего конца и заднего конца тележки 3. Переднее и заднее устройства 2 для направления потока имеют одинаковую конструкцию и в смонтированном состоянии симметрично расположены относительно центральной оси тележки 3. Два устройства 2 для направления потока определяют последовательность действий в направлении движения транспортного средства для достижения эффектов направления потока и препятствования накапливанию снега во время двунаправленного движения рельсового транспортного средства. Взаимодействие между передним и задним устройствами 2 для направления потока состоит в том, что когда транспортное средство движется вперед, устройство 2 для направления потока на переднем конце в направлении движения выдвигается в направлении поверхности рельса, так чтобы оно было в выдвинутом открытом состоянии, и в то же самое время устройство 2 для направления потока, направленное в противоположную сторону от направления движения транспортного средства, приближается к раме 1 кузова транспортного средства, так чтобы оно было в убранном закрытом состоянии.
Каждое устройство 2 для направления потока содержит первую пластину 5 для направления потока, вторую пластину 6 для направления потока и третью пластину 7 для направления потока, которые последовательно соединены в направлении длины кузова транспортного средства. Первая пластина 5 для направления потока установлена на стороне, удаленной от тележки 3, и вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока установлены на стороне, обращенной к тележке 3. В устройстве для направления потока, установленном с передней стороны в направлении движения транспортного средства, первая пластина 5 для направления потока расположена со стороны наветренной поверхности (а именно, плоскости, служащей для направления воздушного потока), и вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока расположены на стороне подветренной поверхности. Общая длина первой пластины 5 для направления потока, второй пластины 6 для направления потока и третьей пластины 7 для направления потока проходит поперек ширины кузова транспортного средства. Для достижения оптимального заграждающего действия длины первой пластины 5 для направления потока, второй пластины 6 для направления потока и третьей пластины 7 для направления потока в поперечном направлении кузова транспортного средства соответствуют ширине тележки 3, и длины пластин для направления потока, по меньшей мере, больше или равны расстоянию между двумя колесами 4 на тележке 3, тем самым, в наивысшей степени снижая вероятность попадания снега и песка в тележку 3.
В этом варианте выполнения две стороны первой пластины 5 для направления потока, второй пластины 6 для направления потока и третьей пластины 7 для направления потока соответственно соединены с помощью выдвигающихся/убирающихся участков 8, и на верхних концах первой пластины 5 для направления потока и третьей пластины 7 для направления потока также установлена верхняя уплотнительная пластина 21. Первая пластина 5 для направления потока, вторая пластина 6 для направления потока, третья пластина 7 для направления потока, выдвигающиеся/убирающиеся участки 8 с двух сторон и верхняя уплотнительная пластина 21 совместно огораживают уплотненную полость 9, причем уплотненная полость 9, по существу, имеет форму треугольной призмы, тем самым эффективно препятствуя всасыванию снежных хлопьев внутрь полости 9 во время движения транспортного средства, обеспечивая стабильную и надежную работу устройства для направления потока. Для дальнейшего улучшения характеристик уплотнения полости 9 конструкции уплотнительных соединений могут быть дополнительно установлены между первой пластиной 5 для направления потока, третьей пластиной 7 для направления потока, выдвигающимися/убирающимися участками 8 с двух сторон и верхней уплотнительной пластиной 21, так чтобы полость образовывала полностью уплотненную конструкцию.
В этом варианте выполнения каждый из выдвигающихся/убирающихся участков 8 представляет собой складчатую конструкцию, выполненную из мягкого материала, для способствования выдвижению и убиранию трех пластин для направления потока. Предпочтительно выдвигающиеся/убирающиеся участки 8 состоят из каучукового материала или волокнистого материала, который является высокохолодостойким, ударопрочным, облегченным и высокоэластичным, что позволяет устройству для направления потока достигать предварительно заданного угла, когда выдвигающийся/убирающийся участок выдвигается, и позволяет устройству для направления потока убираться в предварительно заданное положение, когда выдвигающийся/убирающийся участок убирается.
Устройство для направления потока также содержит приводной механизм, причем приводной механизм приводит в движение устройство для направления потока с целью его автоматического выдвижения и убирания для изменения направления движения транспортного средства, т.е. переключения между двумя состояниями выдвижения и открывания или убирания и закрывания. Выдвинутое открытое состояние устройства для направления потока конкретно означает, что приводной механизм приводит в движение устройство для направления потока с целью его поворачивания в направлении поверхности рельса, так что расстояние между самой нижней точкой устройства для направления потока и поверхностью рельса уменьшается; и убранное закрытое состояние устройства для направления потока конкретно означает, что приводной механизм приводит в движение устройство для направления потока в целом для его поворачивания и закрывания в верхнем направлении, так что устройство для направления потока в целом приближается к раме 1 кузова транспортного средства и вплотную примыкает к дну кузова транспортного средства.
Первая пластина 5 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока выполнены как конструкции, способные поворачиваться относительно неподвижных точек, причем указанные неподвижные точки могут быть расположены на раме 1 кузова транспортного средства и также могут быть расположены на верхней уплотнительной пластине 21, после чего верхняя уплотнительная пластина 21 крепится к раме 1 кузова транспортного средства. Как показано на фиг. 4 и 5, в этом варианте выполнения верхний конец первой пластины 5 для направления потока соединен с возможностью поворачивания с рамой 1 кузова транспортного средства с помощью штифта 14, верхний конец третьей пластины 7 для направления потока соединен с возможностью поворачивания с рамой 1 кузова транспортного средства с помощью штифта 15, и верхняя уплотнительная пластина 21 неподвижно соединена с неподвижными точками на раме 1 кузова транспортного средства. Нижний конец первой пластины 5 для направления потока соединен с возможностью поворачивания со второй пластиной 6 для направления потока с помощью штифта 16, вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока являются двумя параллельными пластинами, и вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока могут раскладываться или перекрываться относительно друг друга и соединены с помощью телескопического механизма скольжения. Верхние концы первой пластины 5 для направления потока и третьей пластины 7 для направления потока смонтированы на соответствующих поперечинах (не показаны фигурах) рамы кузова транспортного средства.
Телескопический механизм скольжения содержит множество пар скольжения, расположенных между второй пластиной 6 для направления потока и третьей пластиной 7 для направления потока. Как показано на фиг. 4, на верхней поверхности третьей пластины 7 для направления потока расположено множество канавок 10 скольжения, причем это множество канавок 10 скольжения расположены параллельно, и могут быть предусмотрены три канавки 10 скольжения, соответственно расположенные с двух боковых сторон и посередине третьей пластины 7 для направления потока, так чтобы выдвижение и убирание были стабильными и без отклонения. Соответственно трем канавкам 10 скольжения на нижней поверхности второй пластины 6 для направления потока расположены три скользящих блока (не показаны на фигурах), и скользящие блоки перемещаются со скольжением внутри канавок скольжения. Когда устройство для направления потока должно быть выдвинуто и открыто, вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока перемещаются со скольжением в направлении друг от друга, вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока находятся в состоянии выдвижения относительно друг друга, как показано на фиг. 4; и когда устройство для направления потока должно быть убрано и закрыто, вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока перемещаются со скольжением в направлении друг к другу, и вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока находятся во взаимно перекрывающемся состоянии, как показано на фиг. 5.
Как показано на фиг. 3 – 5, приводные механизмы являются приводными механизмами цилиндрового типа и содержат цилиндры 11, воздушный резервуар 12 и электромагнитные клапаны 13. В этом варианте выполнения цилиндры 11 являются цилиндрами двустороннего действия, воздушный резервуар 12 сообщается с цилиндрами 11, и электромагнитные клапаны 13 двойного действия установлены на воздухопроводах между цилиндрами 11 и воздушным резервуаром 12 с целью регулирования согласно перемещениям транспортного средства в переднем направлении и заднем направлении. Приводные механизмы двух устройств для направления потока, установленных на одной тележке 3, совместно используют один воздушный резервуар 12.
Цилиндры 11 смонтированы как одно целое внутри полости 9, причем верхние части цилиндров 11 установлены на верхней уплотнительной пластине 21, и передние концевые части штоков цилиндров неподвижно соединены с первой пластиной 5 для направления потока; или цилиндры 11 установлены над верхней уплотнительной пластиной 21, и штоки цилиндров проходят через верхнюю уплотнительную пластину 21 и неподвижно соединены с первой пластиной 5 для направления потока. Цилиндры 11 используются для приведения в движение первой пластины 5 для направления потока с целью ее перемещения, так чтобы выдвигать и открывать или убирать и закрывать устройство для направления потока. В этом варианте выполнения первая пластина 5 для направления потока смонтирована с рамой 20 с усиливающими ребрами. Один конец каждого из цилиндров 11 соединен с возможностью поворачивания с рамой 1 кузова транспортного средства с помощью установочного основания 19 и фиксатора 17, причем передняя концевая часть штока каждого цилиндра 11 неподвижно соединена с рамой 20 с усиливающими ребрами с помощью соединительного основания 18, и благодаря этому более надежным образом обеспечивается, что поверхность направления воздушного потока первой пластины 5 для направления потока не деформируется под действием приводного механизма, а другая поверхность может быстро деформироваться для обеспечения выдвижения и открывания или убирания и закрывания. Для обеспечения плавного перемещения первой пластины 5 для направления потока в целом на первой пластине 5 для направления потока установлены, по меньшей мере, три цилиндра 11. Когда приводной механизм приводит в движение первую пластину 5 для направления потока с целью ее перемещения в направлении поверхности рельса, достигается выдвижение и открывание устройства для направления потока; и когда приводной механизм приводит в движение первую пластину 5 для направления потока с целью ее перемещения в направлении кузова транспортного средства, достигается убирание и закрывание устройств для направления потока.
Как показано на фиг. 3, верхний конец первой пластины 5 для направления потока неподвижно соединен с рамой 1 кузова транспортного средства, а ее нижний конец расположен наклонно в направлении близко к тележке 3. В выдвинутом и открытом состоянии первой пластины 5 для направления потока угол α при вершине между наружной поверхностью первой пластины для направления потока и горизонтальной плоскостью составляет 30 – 80°, предпочтительно 50 – 70°, и оптимальное выбранное значение составляет 60°, и эта наклонная плоскость используется для направления воздуха внизу кузова транспортного средства и его отклонения к поверхности рельса. В убранном и закрытом состоянии первой пластины 5 для направления потока угол β при вершине между первой пластиной для направления потока и горизонтальной плоскостью меньше или равен 50°, предпочтительно меньше или равен 20°, и оптимальное выбранное значение составляет 5°, так что устройство для направления потока расположено максимально близко к раме 1 кузова транспортного средства, и наклонная плоскость, образованная первой пластиной 5 для направления потока в убранном и закрытом состоянии может направлять воздух, поступающий в заднюю область тележки 3, для выпуска сзади тележки 3. Согласно большому числу экспериментов или имитационных расчетов, предпочтительно, когда первая пластина 5 для направления потока находится в выдвинутом и открытом состоянии, высота от самой нижней точки первой пластины 5 для направления потока до поверхности рельса составляет 1/3 – 2/3, предпочтительно 1/3 – 1/2 высоты колес. Устройство, препятствующее накапливанию снега, настоящего изобретения, может направлять воздух внизу городского рельсового транспорта более целенаправленным образом. С одной стороны, в области переднего конца тележки величина накапливаемого снега, возникающего в области, где расположена тележка 3, максимально уменьшается; и, с другой стороны, у заднего конца области, где расположена тележка 3, воздух в максимальной степени направляется наружу для препятствования течению воздушного потока в задней области, где расположена тележка 3, обратно в область, где расположена тележка 3, уменьшая вероятность накопления снега. Кроме того, поскольку первая пластина 5 для направления потока, вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока являются плоскими пластинчатыми конструкциями, во время движения транспортного средства поверхности, по которым движется воздушный поток, являются гладкими поверхностями, так что пластины для направления потока во время направления воздушного потока также способствуют более плавному течению воздушного потока по поверхностям пластин для направления потока, тем самым, дополнительно уменьшая сопротивление движению, а также способствуя предотвращению скапливания льда и снега и способствуя отставанию льда и снега от поверхностей пластин для направления потока. Для повышения прочности конструкции и жесткости пластин для направления потока на пластинах для направления потока также может быть предусмотрено множество вогнутых ребер (не показаны на фигурах), причем вогнутые ребра проходят в направлении длины кузова транспортного средства и, разумеется, структуры, такие как усиливающие ребра, также могут быть предусмотрены на внутренних поверхностях пластин для направления потока.
Согласно варианту выполнения точка соединения верхнего конца третьей пластины 7 для направления потока и рамы 1 кузова транспортного средства находится рядом с местом расположения тележки 3, так что верхняя область тележки 3 может эффективно заграждаться как в выдвинутом и открытом положении, так и в убранном и закрытом положении, тем самым препятствуя накапливанию снега в верхней области тележки 3.
Как показано на фиг. 3, когда транспортное средство движется влево, воздух высокого давления в воздушном резервуаре 12 течет через сторону электромагнитного клапана 13 двойного действия в положении 1 с правой стороны и нагнетает воздух на сторонах цилиндров 11 двойного действия в положении 1 у заднего конца (правая сторона) области, где расположена тележка 3, что приводит в движение три цилиндра 11 двойного действия у заднего конца для убирания и совместного толкания первой пластины 5 для направления потока с целью ее поворачивания в направлении рамы 1 кузова транспортного средства; и во время поворачивания вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока перекрывают друг друга под действием телескопического механизма скольжения, и устройство для направления потока убирается и закрывается и в убранном и закрытом состоянии присоединяется к раме 1 кузова транспортного средства. В то же самое время воздух высокого давления в воздушном резервуаре 12 течет через сторону электромагнитного клапана 13 двойного действия в положении 2 с левой стороны и нагнетает воздух на сторонах цилиндров 11 двойного действия в положении 2 у переднего конца (левая сторона) области, где расположена тележка 3, и три цилиндра 11 двойного действия у переднего конца области, где расположена тележка 3, выдвигаются и совместно толкают первую пластину 5 для направления потока с целью ее поворачивания в направлении поверхности рельса; и во время поворачивания вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока выдвигаются друг от друга под действием телескопического механизма скольжения, уменьшая расстояние между первой пластиной 5 для направления потока и передним концом поверхности рельса, и, таким образом, устройство для направления потока находится в выдвинутом и открытом состоянии, и наклонная плоскость, образованная посредством выдвижения и открывания первой пластины 5 для направления потока в устройстве для направления потока с левой стороны, вынуждает воздушный поток у передней нижней части отклоняться к поверхности рельса, препятствуя попаданию воздушного потока в область, где расположена тележка 3. Когда воздушный поток захватывает снежные хлопья, количество снега, попадающего в область, где расположена тележка 3, также уменьшается. Таким образом, первая пластина 5 для направления потока устройства для направления потока с правой стороны находится в убранном и закрытом состоянии, и наклонная плоскость, образованная в этом случае, всё еще позволяет воздушному потоку перемещаться назад, когда нижний воздушный поток поступает к первой пластине 5 для направления потока у задней части, тем самым, препятствуя течению воздушного потока назад в область, где расположена тележка 3. Когда воздушный поток захватывает снежные хлопья, количество снежных хлопьев, поступающих от задней части в область, где расположена тележка 3, также уменьшается. За счет комбинированного действия первых пластин 5 для направления потока у переднего конца и заднего конца тележки снежный занос в области, где расположена тележка 3, значительно уменьшается, и безопасная эксплуатация транспорта может быть обеспечена в максимальной степени без снижения скорости движения.
Когда транспорт движется вправо, электромагнитный клапан 13 двойного действия с правой стороны переключается на сторону в положении 2, электромагнитный клапан 13 двойного действия с левой стороны переключается на сторону в положении 1, так что цилиндры 11 двойного действия на двух сторонах тележки 3 выполняют противоположные действия; однако принцип действия совершенно такой же, как и принцип действия, когда транспорт движется влево, так что накапливание снега может быть уменьшено. Когда транспорт заезжает в депо или останавливается на длительное время, обе первые пластины 5 для направления потока на сторонах тележки 3 убираются под действием соответствующих цилиндров 11 двойного действия, так чтобы первые пластины для направления потока могли вернуться в нерабочее состояние.
На фиг. 6 и 7 показаны результаты цифрового моделирования устройств для направления потока.
Решение модели выполняли с помощью метода вычислительной гидрогазодинамики (CFD), и был получен следующий результат сравнения модели оптимизации, к которой добавлены устройства для направления потока, и исходной модели без устройств для направления потока:
Таблица 1. Накопленные количества частиц снега в тележках в целом при комбинированном решении I и исходных рабочих условиях
| Решение | Первая тележка | Вторая тележка | В целом |
| Решение оптимизации | 26531 | 9075 | 35606 |
| Исходные рабочие условия | 406947 | 94823 | 501770 |
Накопленное количество частиц снега в решение оптимизации намного меньше накопленного количества частиц снега при исходных рабочих условиях, причем накопленное количество частиц снега в первой тележке в решение оптимизации составляет только 6,52% от накопленного количества частиц снега в исходных рабочих условиях, и накопленное количество частиц снега во второй тележке составляет только 9,57% от накопленного количества частиц снега в исходных рабочих условиях, и количество накопленных частиц снега в решении оптимизации составляет 7,10% от накопленного количества частиц снега в исходных рабочих условиях. Таким образом, ситуация со снежными заносами в области, где расположена тележка 3 городского рельсового транспорта, при использовании решения оптимизации намного лучше, чем в исходных рабочих условиях, и оптимизация является эффективной.
Таблица 2. Накопленные количества частиц снега в тормозных устройствах при комбинированном решении I и исходных рабочих условиях
| Решение | Первая тележка | Вторая тележка | В целом |
| Решение оптимизации | 6463 | 1686 | 8149 |
| Исходные рабочие условия | 73725 | 7359 | 81084 |
Независимо от накопленного количества снега в первой тележке, накопленного количества снега во второй тележке и общего количества накопленного снега решение оптимизации имеет значительные преимущества перед исходными рабочими условиями. Накопленное количество снега в тормозном устройстве первой тележки уменьшается на 91,23%, и накопленное количество снега в тормозном устройстве второй тележки уменьшается на 77,09%, и общее накопленное количество снега уменьшается на 89,94%.
Из описанных результатов моделирования можно определить, что монтаж устройств для направления потока эффективно улучшает характеристики поля потока в области, где расположена первая тележка 3, смонтированная у переднего конца в направлении движения. Достаточное направление воздушного потока вниз обеспечивает, что большая часть высокоскоростного воздушного потока, захватываемого частицами снег, движется от нижней части первой тележки 3, более конкретно, в места расположения некоторых основных компонентов, таких как двигатель, редуктор и тормозное устройство, что заметно уменьшает величину накапливаемого снега. Воздушный поток продолжает двигаться вниз, блокируется нижними устройствами транспортного средства и оказывается в нижнем положении, и когда воздушный поток достигает передней стороны второй тележки 3, скорость значительно снижается, так что накапливание снега на верхней поверхности второй тележки 3 уменьшается более эффективно, и величина накапливаемого снега на верхней поверхности второй тележки, по существу, становится равной нулю.
Вариант выполнения II
Этот вариант выполнения отличается от варианта выполнения I тем, что: в этом варианте выполнения приводные механизмы являются механизмами нагнетания воздуха, цилиндры 11 из варианта выполнения I заменены воздушными насосами двойного назначения для нагнетания/выкачивания воздуха, одна сторона каждого воздушного насоса двойного назначения для нагнетания/выкачивания сообщается с воздушным резервуаром 12 или непосредственно соединена с источником воздуха на транспортном средстве, а другая его сторона сообщается с полостью 9 в устройстве для направления потока с помощью воздухопровода. Воздушные насосы двойного назначения для нагнетания/выкачивания воздуха управляются контроллером для обеспечения переключения между операцией нагнетания воздуха и операцией выкачивания воздуха. Для уменьшения времени нагнетания и выкачивания воздуха могут быть установлены несколько насосов двойного назначения для нагнетания/выкачивания воздуха.
Когда устройство для направления потока должно выдвигаться и открываться, контроллер используется для управления насосами двойного назначения для нагнетания/выкачивания воздуха с целью начала действия по нагнетанию воздуха, так чтобы нагнетать воздух в полость 9 устройства для направления потока; и наряду с течением воздуха первая пластина 5 для направления потока поворачивается вниз относительно неподвижной точки у верхнего конца, и в это время вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока перемещаются со скольжением в направлении друг от друга до тех пор, пока они не будут выдвинуты, и выдвигающиеся/убирающиеся участки 8 постепенно выдвигаются, и в результате управления временем нагнетания воздуха первая пластина 5 для направления потока может управляться для поворачивания на заданный угол.
Когда устройство для направления потока должно убираться и зарываться, контроллер используется для управления насосами двойного назначения для нагнетания/выкачивания воздуха с целью начала действия по выкачиванию воздуха, так чтобы выкачивать воздух в полости 9 устройства для направления потока; и наряду с выпуском воздуха первая пластина 5 для направления потока может поворачиваться вверх относительно неподвижной точки у верхнего конца, и в это время вторая пластина 6 для направления потока и третья пластина 7 для направления потока перемещаются со скольжением в направлении друг к другу до тех пор, пока они не будут перекрываться, и выдвигающиеся/убирающиеся участки 8 постепенно закрываются, и в результате управления временем выкачивания воздуха первая пластина 5 для направления потока может управляться для поворачивания на заданный угол.
Вариант выполнения III
Некоторые варианты выполнения изобретения также предлагают рельсовое транспортное средство, содержащее множество вагонов; две тележки 3 смонтированы ниже каждого вагона, и устройства для направления потока для тележки, как представлено в варианте I, смонтированы у переднего конца и заднего конца каждой тележки 3 на раме 1 кузова транспортного средства.
Как указано выше, сходные технические решения могут быть получены в сочетании с содержанием решений, представленных на приложенных чертежах. Однако любые простые модификации, эквивалентные варианты и модификации, выполненные по вышеописанным вариантам выполнения в соответствии с технической сущностью некоторых вариантов выполнения изобретения без отклонения от содержания технических решений вариантов осуществления изобретения, всё же будут соответствовать объему технических решений некоторых вариантов осуществления изобретения.
1. Устройство, препятствующее накапливанию снега и направляющее поток, для тележки, содержащее приводной механизм и первую пластину (5) для направления потока, вторую пластину (6) для направления потока и третью пластину (7) для направления потока, которые последовательно соединены в направлении длины кузова транспортного средства; две стороны первой пластины (5) для направления потока, второй пластины (6) для направления потока и третьей пластины (7) для направления потока соединены выдвигающимися/убирающимися участками (8), сверху первой пластины (5) для направления потока и третьей пластины (7) для направления потока установлена верхняя уплотнительная пластина (21), причем первая пластина (5) для направления потока, вторая пластина (6) для направления потока, третья пластина (7) для направления потока, выдвигающиеся/убирающиеся участки (8) с двух сторон и верхняя уплотнительная пластина (21) совместно огораживают уплотненную полость, причем верхние концы первой пластины (5) для направления потока и третьей пластины (7) для направления потока выполнены с возможностью поворачивания относительно неподвижных точек, причем неподвижные точки расположены на верхней уплотнительной пластине (21) или кузове транспортного средства, нижний конец первой пластины (5) для направления потока соединен с возможностью поворачивания со второй пластиной (6) для направления потока, вторая пластина (6) для направления потока и третья пластина (7) для направления потока могут быть соединены друг с другом телескопически с возможностью перемещения со скольжением, и приводной механизм способен приводить в движение первую пластину (5) для направления потока и вторую пластину (6) для направления потока и третью пластину (7) для направления потока для их выдвижения и открывания в направлении рельса или убирания и закрывания в направлении кузова транспортного средства.
2. Устройство по п. 1, в котором устройство (2) для направления потока смонтировано как одно целое на раме (1) кузова транспортного средства.
3. Устройство по п. 1, в котором нижний конец первой пластины (5) для направления потока расположен наклонно в направлении рядом с тележкой (3).
4. Устройство по п. 3, в котором в выдвинутом и открытом состоянии первой пластины (5) для направления потока угол α при вершине между первой пластиной (5) для направления потока и горизонтальной плоскостью составляет 30-80°.
5. Устройство по п. 3, в котором в убранном и закрытом состоянии первой пластины (5) для направления потока угол β при вершине между первой пластиной (5) для направления потока и горизонтальной плоскостью меньше или равен 50°.
6. Устройство по п. 1, в котором вторая пластина (6) для направления потока и третья пластина (7) для направления потока являются двумя параллельными плоскими пластинами, и вторая пластина (6) для направления потока и третья пластина (7) для направления потока соединены с помощью нескольких пар скольжения.
7. Устройство по п. 1, в котором, когда первая пластина (5) для направления потока находится в выдвинутом и открытом состоянии, высота от самой нижней точки первой пластины для направления потока до поверхности рельса составляет 1/3-2/3 высоты колес (4).
8. Устройство по п. 1, в котором неподвижная точка на верхнем конце третьей пластины (7) для направления потока находится на месте рядом с тележкой (3).
9. Устройство по п. 1, в котором приводной механизм является цилиндровым приводным механизмом, передний концевой участок цилиндрового приводного механизма неподвижно соединен с первой пластиной (5) для направления потока, и цилиндровый приводной механизм способен приводить в движение первую пластину (5) для направления потока с целью ее поворачивания вверх или вниз для обеспечения выдвижения и открывания или убирания и закрывания; или приводной механизм является механизмом нагнетания воздуха, который способен нагнетать воздух в полость (9) или выкачивать его из указанной полости для обеспечения выдвижения и открывания или убирания и закрывания.
10. Рельсовое транспортное средство, оснащенное несколькими тележками (3), в котором устройства, препятствующие накапливанию снега и направляющие поток, для тележки по любому из пп. 1-9 смонтированы на раме (1) кузова транспортного средства на переднем конце и заднем конце каждой тележки (3), причем два устройства, препятствующие накапливанию снега и направляющие поток, для тележки смонтированы симметрично относительно центральной оси тележки (3), и два устройства, препятствующие накапливанию снега и направляющие поток, для тележки выполнены так, что когда устройство, препятствующее накапливанию снега и направляющее поток, для тележки, смонтированное в передней части в направлении движения транспортного средства, находится в выдвинутом и открытом состоянии, устройство, препятствующее накапливанию снега и направляющее поток, для тележки, удаленное от направления движения транспортного средства, находится в убранном и закрытом состоянии.
