RU202349U1

RU202349U1 - DEVICE FOR INCREASING THE TRAINING OF THE DRIVING WHEELS OF THE LOCOMOTIVE WITH RAILS

Info

Publication number: RU202349U1
Application number: RU2020134875U
Authority: RU
Inventors: Андрей Сергеевич Космодамианский; Владимир Иванович Воробьев; Максим Александрович Маслов; Вадим Олегович Корчагин; Николай Николаевич Стрекалов; Михаил Юрьевич Капустин; Александр Васильевич Самотканов; Дмитрий Николаевич Шевченко
Original assignee: Андрей Сергеевич Космодамианский
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2021-02-12

Abstract

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и касается устройства для повышения тягового усилия локомотива за счет увеличения сцепления ведущих колес с рельсами.Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее электромагниты, подключенные к источнику тока и связанные с балансирами, которые, в свою очередь, связаны с буксами колесных пар.Отличительной особенностью предлагаемого устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами является то, что балансиры одним концом связаны с рамой тележки, один из концов каждого из балансиров расположен вблизи ободов колес, с зазором относительно ободов колес, противоположный конец каждого из балансиров расположен вблизи рельса, с зазором относительно рельса, балансиры связаны с рамой тележки и буксой немагнитным креплением, на балансире расположен электромагнит и сориентирован вдоль диска колеса, а устройство содержит датчик продольных ускорений, размещенный на конце каждого из балансиров, измерительный блок, статистический анализатор сигналов, полосовой фильтр, выпрямитель, блок сравнения, блок уставки, логический элемент и ключ, на конце балансира размещен радиолокационный датчик, выход которого соединен со входом радиолокационного измерителя скорости, с буксы сигнал поступает на вход электронного тахометра, выходы радиолокационного измерителя скорости и электронного тахометра соединены со входами вычислительного устройства, выход которого также соединен со входом логического элемента.Предложенное устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами позволяет повысить производительность локомотива за счет увеличения коэффициента сцепления между колесами и рельсами, достигнутого в результате увеличения магнитного потока, проходящего через зону контакта колес с рельсами благодаря расположению концов каждого из балансиров с зазором вблизи обода колеса и вблизи рельса, при расположении на балансире электромагнита, сориентированного вдоль диска колеса, вследствие чего основная часть магнитного потока, идущего по балансиру, проходит через балансир на колесо. За счет того, что ток в электромагнит подается только в момент проскальзывания колеса по рельсам, снижаются затраты энергии на тягу, из-за сокращения потерь, вызываемых вихревыми токами.The utility model relates to transport engineering and concerns a device for increasing the tractive effort of a locomotive by increasing the adhesion of the driving wheels to the rails. A device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive to the rails, containing electromagnets connected to a power source and connected to balancers, which, in turn A distinctive feature of the proposed device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive to the rails is that the balancers are connected at one end to the bogie frame, one of the ends of each of the balancers is located near the wheel rims, with a gap relative to the wheel rims, the opposite end each of the balancers is located near the rail, with a gap relative to the rail, the balancers are connected to the bogie frame and axle box by non-magnetic fastening, an electromagnet is located on the balancer and is oriented along the wheel disk, and the device contains a longitudinal acceleration sensor located at the end of each ball nsirov, measuring unit, statistical signal analyzer, band-pass filter, rectifier, comparison unit, setting unit, logic element and key, at the end of the balance beam there is a radar sensor, the output of which is connected to the input of the radar speed meter, from the axle box the signal goes to the input of the electronic tachometer, the outputs of the radar speed meter and electronic tachometer are connected to the inputs of a computing device, the output of which is also connected to the input of a logic element. magnetic flux passing through the contact zone of the wheels with the rails due to the location of the ends of each of the balancers with a gap near the wheel rim and near the rail, when an electromagnet is located on the balancer, oriented along the disk to scaffolding, as a result of which the main part of the magnetic flux going along the balancer passes through the balancer to the wheel. Due to the fact that the current is supplied to the electromagnet only at the moment the wheel slides along the rails, the energy consumption for traction is reduced, due to the reduction of losses caused by eddy currents.

Description

Полезная модель относится к транспортному машиностроению и касается устройства для повышения тягового усилия локомотива за счет увеличения сцепления ведущих колес с рельсами.The utility model relates to transport engineering and concerns a device for increasing the tractive effort of a locomotive by increasing the adhesion of the driving wheels to the rails.

Известен магнитный догружатель рельсового транспортного средства, содержащий смонтированные на боковой балке тележки вертикально расположенные гидроцилиндры, связанные с магнитом, траверсу, жестко связанную со штоками гидроцилиндров и шарнирно посредством тяг с магнитом, датчики усилий, связанные с приводом (см. В.В. Мишин, В.А. Зябрев, А.И. Лебедев, В.А. Салов и Э.М. Шляхов. Магнитный догружатель рельсового транспортного средства. Авторское свидетельство СССР №1286453, Бюл. №4 30.01.87). Недостатком указанного устройства является дополнительное сопротивление движению, создаваемое вследствие контакта электромагнита с рельсом, что снижает эффективность устройства на локомотиве в режиме тяги.Known is a magnetic re-loader of a rail vehicle containing vertically arranged hydraulic cylinders mounted on a side beam of a bogie connected to a magnet, a traverse rigidly connected to the rods of hydraulic cylinders and pivotally by means of rods with a magnet, force sensors associated with the drive (see V.V. Mishin, VA Zyabrev, AI Lebedev, VA Salov and EM Shlyakhov. Magnetic additional loader of a rail vehicle. USSR author's certificate No. 1286453, Bul. No. 4 01/30/87). The disadvantage of this device is the additional resistance to movement created as a result of the contact of the electromagnet with the rail, which reduces the efficiency of the device on the locomotive in traction mode.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее разрезное колесо с размещенными внутри электромагнитами (см. John Otto Heinze Jr. Magnetic wheel. Патент США US709484 A, 24 февраля 1902 г).A device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive with rails is known, comprising a split wheel with electromagnets placed inside (see John Otto Heinze Jr. Magnetic wheel. US patent US709484 A, February 24, 1902).

Недостатком устройства является его низкая надежность вследствие большой концентрации нагрузок в контакте разрезного колеса с рельсом.The disadvantage of the device is its low reliability due to the high concentration of loads in the contact of the split wheel with the rail.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее катушку электромагнита, охватывающую диск колеса локомотива по хорде и подключенную к источнику тока (см. Wehner David Е. Electromagnetic traction increaser. Патент США US 2198928 А, 2 декабря 1936 г.).A device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive to the rails is known, containing an electromagnet coil, covering the wheel disk of the locomotive along the chord and connected to a current source (see David Wehner E. Electromagnetic traction increaser. US Patent US 2198928 A, December 2, 1936).

Недостатками устройства являются значительный воздушный зазор и магнитное сопротивление, ограниченное пространство для размещения электромагнита, что снижает эффективность использования на локомотиве, не позволяя существенно увеличить сцепление колеса с рельсом, и необходимость больших зазоров между неподвижным электромагнитом и вращающимся колесом, во избежание заклинивания колеса при попадании в зазор камешков балласта и случайно оказавшихся на пути костылей, болтов и гаек. Испытания тепловоза ТЭМ2УС с катушкой электромагнита, охватывающей диск колеса по хорде, показали увеличение сцепных свойств лишь на 4% (см. Е.А. Ситников, И.Н. Родионов, В.П. Гриневич. Исследования по повышению тяговых свойств маневровых тепловозов путем применения электромагнитного увеличения сцепления и более оптимальных схем соединения тяговых электродвигателей. Отчет ВНИТИ № И-108-82, Коломна, 1982 г, лист 46).The disadvantages of the device are a significant air gap and magnetic resistance, limited space for placing an electromagnet, which reduces the efficiency of use on a locomotive, not allowing a significant increase in wheel-rail adhesion, and the need for large gaps between a stationary electromagnet and a rotating wheel, in order to avoid wheel jamming when hit clearance of ballast stones and crutches, bolts and nuts accidentally caught in the way. Tests of the TEM2US diesel locomotive with an electromagnet coil covering the wheel disk along the chord showed an increase in adhesion properties by only 4% (see E.A. Sitnikov, I.N. Rodionov, V.P. Grinevich. Research to improve the traction properties of shunting diesel locomotives by the use of electromagnetic increase in adhesion and more optimal schemes for connecting traction electric motors. Report VNITI No. I-108-82, Kolomna, 1982, sheet 46).

Известно устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, обеспечивающую электромагнитное сцепление колес с рельсами, выполненную из изолированного провода, установленную на оси колесной пары и подключенную к источнику питания с помощью проводов, причем намагничивающая катушка установлена на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, при этом токопроводящие провода размещены внутри тележки электровоза (см. Б.П. Цалоев, Г.К. Пиранишвили. Устройство для увеличения сцепления колесной пары электровоза с рельсами. Патент РФ №2055748, опубл. 10.03.1996).A device for increasing the adhesion of a wheelset of an electric locomotive to rails is known, containing a wheelset, a magnetizing coil in the form of a coil, providing electromagnetic adhesion of wheels to rails, made of an insulated wire, mounted on the axis of the wheelset and connected to a power source using wires, and the magnetizing coil is installed on a frame, which is fixedly fixed on an electric locomotive bogie and is located coaxially with the axis of the wheelset with a gap, in which rolling bearings are installed, located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the wheelset axis inside it, while the conductive wires are placed inside the electric locomotive bogie (see BP Tsaloev, GK Piranishvili A device for increasing the adhesion of a wheel pair of an electric locomotive with rails. RF Patent No. 2055748, publ. 03/10/1996).

Недостатком указанного устройства является необходимость применения дополнительных подшипников качения, для ремонта которых требуется расформирование оси, что увеличивает расходы на ремонт в процессе эксплуатации.The disadvantage of this device is the need to use additional rolling bearings, for the repair of which it is necessary to disband the axle, which increases the cost of repairs during operation.

Известно устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее колесную пару, намагничивающую обмотку в виде катушки, выполненной из изолированного провода, подключенную к источнику питания с помощью проводов и установленную на оси колесной пары на каркасе, который неподвижно закреплен на тележке электровоза и расположен соосно с осью колесной пары с зазором, в котором установлены подшипники качения, размещенные по торцам каркаса катушки с возможностью вращения оси колесной пары внутри него, отличающееся тем, что устройство имеет ферромагнитные сердечники, размещенные над рельсами с постоянными зазорами между кругами катания колес и рельсами, связанные с буксами (см. Патент на полезную модель №163519, Российская Федерация, МПК В61С 15/08, B60L 15/20. Устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами [Текст] / Воробьев В.И., Новиков В.Г., Измеров О.В., Корчагин В.О., Авдащенко B.C., Моспанова М.Ю. Опубл. 20. 07. 2016, бюл. №20.).A device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive with rails is known, containing a wheelset, a magnetizing coil in the form of a coil made of insulated wire, connected to a power source using wires and mounted on the axis of the wheelset on a frame, which is fixedly mounted on an electric locomotive bogie and located coaxial with the axle of the wheelset with a gap, in which the rolling bearings are installed, located at the ends of the coil frame with the possibility of rotation of the axis of the wheelset inside it, characterized in that the device has ferromagnetic cores placed above the rails with constant gaps between the rolling circles of the wheels and the rails, associated with axleboxes (see Patent for utility model No. 163519, Russian Federation, IPC В61С 15/08, B60L 15/20. Device for increasing the adhesion of the driving wheels of the locomotive to the rails [Text] / Vorobyov V.I., Novikov V.G. ., Izmerov O.V., Korchagin V.O., Avdashchenko VS, Mospanova M.Yu. Publ. 20.07.2016, bulletin No. 20.).

Недостаток устройства тот же, что и у приведенного выше, в связи с необходимостью применения дополнительных подшипников качения, для ремонта которых требуется расформирование оси, что увеличивает расходы на ремонт в процессе эксплуатации.The disadvantage of the device is the same as that of the above, due to the need to use additional rolling bearings, for the repair of which the axle must be disbanded, which increases the repair costs during operation.

Известно (см. Лужнов, Ю.М., Прунцев, А.П. Влияние постоянного магнитного поля на трение твердых тел. - Труды МИИТ, 1974, вып. 467), что коэффициент трения (сцепления) в контакте «металл-металл», помимо физических свойств пары трения, зависит от напряженности магнитного поля в пятне контакта и может быть повышен. Для более детального исследования влияния магнитного поля на коэффициент трения системы «металл-металл» были проведены испытания на специальных установках (см. В.П. Тихомиров, В.И. Воробьев, Д.В. Воробьев, Г.В. Багров, М.И. Борзенков, И.А. Бутрин. Моделирование сцепления колеса с рельсом. Орел, ОрелГТУ, 2007, С. 95-101). Результаты испытаний показали, что для исследуемых моделей контакта «сталь по стали» при создании сильных магнитных полей в зоне их контакта возможно повышение коэффициента трения (сцепления) более чем на 20%. В настоящее время данное явление объясняется прежде всего эффектом магнитопластичности, одной из главной причин которого считают увеличение подвижности дислокаций при воздействии внешнего электромагнитного поля под влиянием электронных спинов, локализованных на дефектах кристаллической решетки (см. Полетаев В.А., Потемкин Д.А. Энергетический анализ влияния магнитного поля на механические свойства стали. Вестник Ивановского государственного энергетического университета (ИГЭУ). - 2007 №3. - С. 8-11).It is known (see Luzhnov, Yu.M., Pruntsev, A.P. Influence of a constant magnetic field on the friction of solids. - Trudy MIIT, 1974, issue 467) that the coefficient of friction (adhesion) in the "metal-metal" contact , in addition to the physical properties of the friction pair, depends on the strength of the magnetic field in the contact patch and can be increased. For a more detailed study of the influence of the magnetic field on the coefficient of friction of the "metal-metal" system, tests were carried out on special installations (see V.P. Tikhomirov, V.I. Vorobiev, D.V. Vorobiev, G.V. Bagrov, M I. Borzenkov, I. A. Butrin. Modeling of wheel-rail adhesion (Orel, Orel State Technical University, 2007, pp. 95-101). The test results showed that for the investigated models of contact "steel on steel" when creating strong magnetic fields in the zone of their contact, it is possible to increase the coefficient of friction (adhesion) by more than 20%. At present, this phenomenon is explained primarily by the effect of magnetoplasticity, one of the main reasons for which is considered to be an increase in the mobility of dislocations when exposed to an external electromagnetic field under the influence of electron spins localized on defects in the crystal lattice (see Poletaev V.A., Potemkin D.A. Energetichesky analysis of the influence of the magnetic field on the mechanical properties of steel. Bulletin of the Ivanovo State Power Engineering University (ISEU). - 2007 No. 3. - P. 8-11).

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрано устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, содержащее электромагниты, подключенные к источнику тока и связанные с балансирами, которые, в свою очередь, связаны с буксами колесных пар (см. Karel Kucera. Electromagnetic adhesion means for railroad locomotives. Патент США US 3307058 А от 20 января 1964 года).As a prototype of the proposed utility model, a device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive to the rails was chosen, containing electromagnets connected to a current source and connected to the balancers, which, in turn, are connected to the axleboxes of wheelsets (see Karel Kucera. Electromagnetic adhesion means for railroad locomotives. US patent US 3307058 A dated January 20, 1964).

Недостатком прототипа является то, что магнитный поток, создаваемый электромагнитами, замыкается через балансиры и рельс и поэтому почти не проходит через контакт колеса и рельса. В результате в данном устройстве практически не используется указанный выше эффект повышения коэффициента трения между колесом и рельсом при пропускании через поверхность контакта колеса и рельса магнитного потока, и возможность увеличения силы сцепления колеса с рельсом в прототипе ограничена магнитным насыщением рельса и сердечников электромагнитов. Кроме того, постоянное включение электромагнитов вызывает увеличение сопротивления движению вследствие возникновения наводимых магнитным полем вихревых токов в рельсе, и это увеличивает расход энергии на движение локомотива.The disadvantage of the prototype is that the magnetic flux generated by the electromagnets is closed through the balancers and the rail and therefore hardly passes through the contact between the wheel and the rail. As a result, this device practically does not use the above effect of increasing the coefficient of friction between the wheel and the rail when passing through the contact surface of the wheel and the rail of the magnetic flux, and the possibility of increasing the adhesion force of the wheel to the rail in the prototype is limited by the magnetic saturation of the rail and the cores of the electromagnets. In addition, the constant switching on of electromagnets causes an increase in the resistance to movement due to the occurrence of eddy currents induced by the magnetic field in the rail, and this increases the energy consumption for the movement of the locomotive.

Известно, что при скольжении колес по рельсу возникают фрикционные автоколебания колесной пары, представляющие собой периодический процесс с плавно меняющейся амплитудой. При этом усилие тяги на каждом из колес меняется с частотой автоколебаний, что вызывает продольные ускорения буксы и присоединенных к ней частей экипажа (см. Лысак В.А. Крутильные колебания колесных пар локомотивов, возникающие при боксовании / В.А. Лысак // Исследования динамики локомотивов: тр. ВНИТИ. - Коломна, 1966. - Вып. 22. - С. 101-108).It is known that when wheels slide on a rail, frictional self-oscillations of a wheelset arise, which are a periodic process with a smoothly varying amplitude. In this case, the traction effort on each of the wheels changes with the frequency of self-oscillations, which causes longitudinal accelerations of the axle box and the parts of the crew attached to it (see V.A.Lysak.Torsional vibrations of locomotive wheelsets arising during skidding / V.A.Lysak // Research dynamics of locomotives: Trudy VNITI. - Kolomna, 1966. - Issue 22. - pp. 101-108).

Известно, что при скольжении колес по рельсу меняется спектральная плотность продольных ускорений колесной пары (см. Коропец П.А. Прогнозирование боксования колесных пар локомотива по характеристикам динамических процессов в системе «экипаж-тяговый привод-путь». Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Ростов-на-Дону, 2007 - С. 11-13), что вызывает изменения спектральных плотностей продольных ускорений буксы и присоединенных к ней частей экипажа.It is known that when the wheels slide on the rail, the spectral density of the longitudinal accelerations of the wheelset changes (see P.A.Koropets, Predicting the skidding of wheelsets of a locomotive according to the characteristics of dynamic processes in the "crew-traction drive-track" system. Abstract of the thesis for the degree of candidate technical sciences. - Rostov-on-Don, 2007 - pp. 11-13), which causes changes in the spectral densities of longitudinal accelerations of the axle box and the parts of the crew attached to it.

Предлагаемое устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами не имеет недостатков известных устройств.The proposed device for increasing the adhesion of the driving wheels of the locomotive to the rails does not have the disadvantages of the known devices.

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами, на фиг. 2 - разрез по А-А, на фиг. 3 - разрез по Б-Б.The essence of the proposed device is illustrated by a drawing, where FIG. 1 shows a general view of a device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive to the rails; FIG. 2 is a section along AA, in Fig. 3 - section along B-B.

Предлагаемое устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами содержит электромагнит 1, подключенный к источнику тока 2 и связанный с балансиром 3, который, в свою очередь, связан с буксой 4 колесной пары.The proposed device for increasing the adhesion of the driving wheels of the locomotive to the rails contains an electromagnet 1 connected to a current source 2 and connected to the balancer 3, which, in turn, is connected to the axle box 4 of the wheelset.

При этом один из концов балансира 3 расположен вблизи обода колеса 5, с зазором относительно обода колеса 5, противоположный конец балансира 3 расположен вблизи рельса 6, с зазором относительно рельса 6, балансир 3 связан немагнитным креплением с буксой 4 и рамой тележки 7, ось электромагнита 1 сориентирована вдоль диска колеса. На буксе 4 размещен датчик продольных ускорений 8, который соединен со входом измерительного блока 9, с выходом которого соединены входы статистического анализатора сигналов 10 и полосового фильтра 11. Выход полосового фильтра соединен с выпрямителем 12, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения 13, второй вход которого соединен с блоком уставки 14. Выходы статистического анализатора сигналов 10 и блока сравнения 13 соединены с входами логического элемента 15, выход которого соединен с ключом 16, включенный в цепь источника тока 2. На конце балансира 3 размещен радиолокационный датчик 17, выход которого соединен со входом радиолокационного измерителя скорости 18, с буксы 4 сигнал поступает на электронный тахометр 20, выходы радиолокационного измерителя скорости 18 и электронного тахометра 20 соединены со входами вычислительного устройства 19, выход которого также соединен со входом логического элемента 15.In this case, one of the ends of the balancer 3 is located near the rim of the wheel 5, with a gap relative to the rim of the wheel 5, the opposite end of the balancer 3 is located near the rail 6, with a gap relative to the rail 6, the balancer 3 is non-magnetic fastened to the axle box 4 and the frame of the bogie 7, the axis of the electromagnet 1 is oriented along the wheel disc. On the axle box 4 there is a longitudinal acceleration sensor 8, which is connected to the input of the measuring unit 9, with the output of which the inputs of the statistical signal analyzer 10 and the bandpass filter 11 are connected. The output of the bandpass filter is connected to the rectifier 12, the output of which is connected to one of the inputs of the comparison unit 13, the second input of which is connected to the setting unit 14. The outputs of the statistical signal analyzer 10 and the comparison unit 13 are connected to the inputs of the logic element 15, the output of which is connected to the key 16 included in the current source circuit 2. At the end of the balance bar 3 there is a radar sensor 17, the output of which connected to the input of the radar speed meter 18, from the axle box 4 the signal is fed to the electronic tachometer 20, the outputs of the radar speed meter 18 and the electronic tachometer 20 are connected to the inputs of the computing device 19, the output of which is also connected to the input of the logic element 15.

Предлагаемое устройство для увеличения сцепления ведущих колес локомотива с рельсами работает следующим образом. При движении локомотива возникают продольные ускорения буксы 4 колесной пары и связанного с ней балансира 3, которые регистрируются датчиком продольных ускорений 8, связанным со входом измерительного блока 9, на выходе которого возникает сигнал, пропорциональный величине продольных ускорений, который поступает на входы статистического анализатора сигналов 10 и полосового фильтра 11. При отсутствии скольжения колеса 5 по рельсу 6 сигнал на выходе измерительного блока 9 меняется случайным образом. Статистический анализатор сигналов 10 определяет статистические характеристики случайного сигнала, сравнивает их с эталонными, и, если расхождение не превышает пороговых значений, определенных в результате испытаний, на его выходе не возникает сигнала. Сигналы, поступающие на входы вычислительного устройства 19 с выходов радиолокационного измерителя скорости 18 и электронного тахометра 20, соответствуют одинаковой измеренной скорости движения, при этом на выходе вычислительного устройства 19 не возникает сигнала.The proposed device for increasing the adhesion of the driving wheels of the locomotive to the rails works as follows. When the locomotive moves, longitudinal accelerations of the axle box 4 of the wheel pair and the associated balancer 3 occur, which are registered by the longitudinal acceleration sensor 8, connected to the input of the measuring unit 9, at the output of which a signal is generated proportional to the value of the longitudinal accelerations, which is fed to the inputs of the statistical signal analyzer 10 and a band-pass filter 11. In the absence of wheel 5 sliding on rail 6, the signal at the output of the measuring unit 9 changes randomly. The statistical signal analyzer 10 determines the statistical characteristics of a random signal, compares them with the reference ones, and if the discrepancy does not exceed the threshold values determined as a result of tests, no signal appears at its output. The signals arriving at the inputs of the computing device 19 from the outputs of the radar speed meter 18 and the electronic tachometer 20 correspond to the same measured speed, and no signal appears at the output of the computing device 19.

В случае начала проскальзывания колес 5 по рельсу 6 расхождение статистических характеристики случайного сигнала и эталонных превышает пороговое значение, и на выходе статистического анализатора сигналов 10 появляется сигнал, который поступает на вход логического элемента 15 и с выхода последнего на ключ 16 Ключ 16 открывается и подает ток от источника тока 2 на электромагнит 1. Электромагнит 1 создает магнитный поток, который проходит через балансир 3, обод колеса 5 и поверхность контакта колеса 5 с рельсом 6, что ведет к увеличению коэффициента сцепления между колесом 5 и рельсом 6.In the case of the beginning of slipping of wheels 5 on rail 6, the discrepancy between the statistical characteristics of the random signal and the reference signal exceeds the threshold value, and a signal appears at the output of the statistical signal analyzer 10, which is fed to the input of the logic element 15 and from the output of the latter to the key 16 Key 16 opens and supplies current from the current source 2 to the electromagnet 1. The electromagnet 1 creates a magnetic flux that passes through the balance bar 3, the wheel rim 5 and the contact surface of the wheel 5 with the rail 6, which leads to an increase in the coefficient of adhesion between the wheel 5 and the rail 6.

В случае внезапного ухудшения условий сцепления колеса 5 с рельсом 6 скольжение колеса 5 по рельсу 6 возрастает, возникают фрикционные автоколебания колесной пары, которые приводят к периодическим продольным колебаниям буксы 4, балансира 3 и периодическим изменениям сигналов на выходе датчика продольных ускорений 8 и на выходе измерительного блока 9. Периодически изменяющийся сигнал с выхода измерительного блока 9 поступает на вход полосового фильтра 11, который пропускает только сигнал с частотой, соответствующий частоте собственных колебаний колесной пары, во избежание ложных срабатываний устройства. Сигнал с выхода полосового фильтра 11 выпрямляется выпрямителем 12 и поступает на вход блока сравнения 13, на другой вход которого поступает сигнал от блока уставки 14. Если величина сигнала с выхода выпрямителя 12 больше величина сигнала с выхода блока уставки 14, на выходе блока сравнения 13 появляется сигнал, который поступает на вход логического элемента 15 и с выхода последнего на ключ 16. Ключ 16 открывается и подает ток от источника питания 2 на электромагнит 1. Электромагнит 1 создает магнитный поток, который проходит через балансир 3, обод колеса 5 и поверхность контакта колеса 5 с рельсом 6, что ведет к увеличению коэффициента сцепления между колесом 5 и рельсом 6, снижению скольжения колеса 5 по рельсу 6 и уменьшению фрикционных автоколебаний колесной пары.In the event of a sudden deterioration of the conditions of adhesion of the wheel 5 to the rail 6, the slip of the wheel 5 on the rail 6 increases, frictional self-oscillations of the wheel pair arise, which lead to periodic longitudinal vibrations of the axle box 4, balancer 3 and periodic changes in the signals at the output of the longitudinal acceleration sensor 8 and at the output of the measuring block 9. A periodically varying signal from the output of the measuring unit 9 is fed to the input of the band-pass filter 11, which only passes the signal with a frequency corresponding to the natural frequency of the wheelset in order to avoid false alarms of the device. The signal from the output of the bandpass filter 11 is rectified by the rectifier 12 and goes to the input of the comparison unit 13, to the other input of which the signal from the setpoint unit 14 is received. If the value of the signal from the output of the rectifier 12 is greater than the value of the signal from the output of the setpoint unit 14, the output of the comparison unit 13 appears a signal that goes to the input of logic element 15 and from the output of the latter to key 16. Key 16 opens and supplies current from power source 2 to electromagnet 1. Electromagnet 1 creates a magnetic flux that passes through balance bar 3, wheel rim 5 and wheel contact surface 5 with rail 6, which leads to an increase in the coefficient of adhesion between the wheel 5 and the rail 6, a decrease in the slip of the wheel 5 on the rail 6 and a decrease in the frictional self-oscillations of the wheel pair.

В случае, если при внезапном ухудшении условий сцепления колеса 5 с рельсом 6, рост скольжения колеса 5 по рельсу 6 не сопровождается фрикционными автоколебаниями (что возможно, например, в случае наезда локомотива на масляное пятно), окружная скорость колеса 5 становится выше, чем скорость движения локомотива относительно рельса 6, скорость движения, определенная на основе сигнала, поступающего на вход вычислительного устройства 19 с выхода радиолокационного измерителя скорости 18, отличается от скорости движения, определенной на основе сигнала, поступающего на вход вычислительного устройства 19 с выхода электронного тахометра 20, на выходе вычислительного устройства 19 возникает сигнал, который поступает на вход логического элемента 15 и с выхода последнего на ключ 16. Ключ 16 открывается и подает ток от источника питания 2 на электромагнит 1. Электромагнит 1 создает магнитный поток, который проходит через балансир 3, обод колеса 5 и поверхность контакта колеса 5 с рельсом 6, что ведет к увеличению коэффициента сцепления между колесом 5 и рельсом 6, снижению скольжения колеса 5 по рельсу 6 и уменьшению разницы между скоростью движения, определенной на основе сигнала, поступающего на вход вычислительного устройства 19 с выхода радиолокационного измерителя скорости 18, и скоростью движения, определенной на основе сигнала, поступающего на вход вычислительного устройства 19 с выхода электронного тахометра 20.If, with a sudden deterioration of the adhesion conditions of wheel 5 with rail 6, the increase in sliding of wheel 5 on rail 6 is not accompanied by frictional self-oscillations (which is possible, for example, in the case of a locomotive hitting an oil slick), the peripheral speed of wheel 5 becomes higher than the speed the movement of the locomotive relative to the rail 6, the movement speed determined on the basis of the signal arriving at the input of the computing device 19 from the output of the radar speed meter 18 differs from the speed of movement determined on the basis of the signal received at the input of the computing device 19 from the output of the electronic tachometer 20 to the output of the computing device 19, a signal arises, which is fed to the input of the logic element 15 and from the output of the latter to the key 16. The key 16 opens and supplies current from the power source 2 to the electromagnet 1. The electromagnet 1 creates a magnetic flux that passes through the balance bar 3, the wheel rim 5 and the contact surface of the wheel 5 with the rail 6, which leads leads to an increase in the coefficient of adhesion between the wheel 5 and the rail 6, a decrease in the slip of the wheel 5 on the rail 6 and a decrease in the difference between the speed of movement, determined on the basis of the signal arriving at the input of the computing device 19 from the output of the radar speed meter 18, and the speed of movement, determined on based on the signal entering the input of the computing device 19 from the output of the electronic tachometer 20.

Благодаря тому, что электромагнит 1 расположен на балансире 3, а ось электромагнита 1 сориентирована вдоль диска колеса 5, основная часть магнитного потока, идущего по балансиру, проходит через балансир на колесо, в результате чего увеличивается часть магнитного потока, проходящая через контакт колеса 5 с рельсом 6.Due to the fact that the electromagnet 1 is located on the balance bar 3, and the axis of the electromagnet 1 is oriented along the disk of the wheel 5, the main part of the magnetic flux going along the balance bar passes through the balance bar to the wheel, as a result of which the part of the magnetic flux passing through the contact of the wheel 5 s rail 6.

Предполагаемое устройство обеспечивает получение следующего технического результата. Благодаря расположению конца балансира с зазором вблизи обода колеса и вблизи рельса и ориентации электромагнита на балансире вдоль диска колеса, основная часть магнитного потока, идущего по балансиру, проходит через балансир на колесо, в результате чего увеличивается часть магнитного потока, проходящая через контакт колеса с рельсом и увеличивается коэффициент сцепления между колесом и рельсом, что ведет к повышению производительности локомотива. За счет того, что ток в электромагнит подается только в момент проскальзывания колеса по рельсам, снижаются затраты энергии на тягу, из-за сокращения потерь, вызываемых вихревыми токами.The proposed device provides the following technical result. Due to the location of the balance bar end with a gap near the wheel rim and close to the rail and the orientation of the electromagnet on the balance bar along the wheel disc, the main part of the magnetic flux going along the balance bar passes through the balance bar to the wheel, as a result of which the part of the magnetic flux passing through the wheel-rail contact increases. and the coefficient of adhesion between the wheel and the rail increases, which leads to an increase in the productivity of the locomotive. Due to the fact that the current is supplied to the electromagnet only at the moment the wheel slides along the rails, the energy consumption for traction is reduced, due to the reduction of losses caused by eddy currents.

Claims

A device for increasing the adhesion of the driving wheels of a locomotive to the rails, containing electromagnets connected to a current source and connected to the balancers, which, in turn, are connected to the axleboxes of the wheelsets, characterized in that the balancers are connected at one end to the bogie frame, one of the ends of each of the balancers is located near the wheel rims, with a gap relative to the wheel rims, the opposite end of each of the balancers is located near the rail, with a gap relative to the rail, the balancers are connected to the bogie frame and the axle box by a non-magnetic fastening, an electromagnet is located on the balancer and is oriented along the wheel disk, and the device contains a longitudinal acceleration sensor located at the end of each of the balancers, a measuring unit, a statistical signal analyzer, a band-pass filter, a rectifier, a comparison unit, a setting unit, a logic element and a key, a radar sensor is located at the end of the balancer, the output of which is connected to the input of a radar speed meter, with b The signal is fed to the input of the electronic tachometer, the outputs of the radar speed meter and the electronic tachometer are connected to the inputs of the computing device, the output of which is also connected to the input of the logic element.