Постоянное устройство контроля заземления электрического средства общественного транспорта, котороедвижется на шинах и является самонаправляющимся - RU2322362C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к устройству безопасности для защиты пассажиров от поражения электрическим током на самонаправляющемся средстве общественного транспорта, приводимом в движение электрической энергией, которое движется на шинах.

Это устройство безопасности предназначено для предотвращения поражения потенциально опасным электрическим зарядом человека, находящего снаружи или внутри транспортного средства, при касании металлической части.

Опасность поражения пассажиров на средствах общественного транспорта электрическим током является предметом многих правил и норм.

Более того, изготовители средств общественного транспорта с электрическим приводом предусматривают оборудование безопасности, чтобы уменьшить опасность поражения электрическим током, и провели многочисленные эксперименты по контролю электрической изоляции на разных уровнях и у разных элементов, с которыми могут соприкасаться пассажиры.

Существует множество возможных мер для защиты пассажиров от поражения электрическим током. Можно на всех металлических частях транспортного средства использовать изолирующие покрытия, например, из полиэфира или стеклопластика. Изоляционным материалом можно покрыть пол транспортного средства. Другая обычная практика - это электрически изолировать металлические устройства и принадлежности, например, двери, опорные ручки, ступени и т.п. от транспортного средства при их установке. Однако все эти меры не исключают полностью опасность поражения пассажиров электрическим током и в лучшем случае просто снижают частоту несчастных случаев.

Одной из целей настоящего изобретения является устранить эту опасность путем заземления шасси транспортного средства, используя специальные башмаки, скользящие по направляющему рельсу, который замкнут на землю. Этот постоянный контакт с направляющим рельсом исключает появление любого высокого потенциала на шасси транспортного средства. Однако в двух случаях опасность может оставаться: если изолирован сам рельс или если башмаки отошли от него. Следовательно, необходимо специальное средство, которое бы постоянно обеспечивало надежное заземление транспортного средства.

Общей целью настоящего изобретения является постоянно контролировать качество заземления шасси, чтобы исключить любую опасность поражения электрическим током пассажиров, касающихся металлических частей или деталей, на которых может возникнуть электрический потенциал, практически мгновенно отключать подачу электрической энергии, если возникает любая опасность, и, в более общем аспекте, активировать все устройства безопасности, которыми оснащено транспортное средство: например, размыкание главного автоматического выключателя, опускание токоприемника и (или) включение предохранительного тормоза.

Для того чтобы контролировать заземление транспортного средства, предлагается оборудовать, по крайней мере, одно из направляющих устройств транспортного средства двумя башмаками для обеспечения фрикционного контакта с направляющим рельсом, который сам заземлен, и подавать с транспортного средства, по крайней мере, в один башмак ток низкого напряжения. Предпочтительно оба башмака расположены с любой стороны направляющих роликов или колес - один спереди направляющего узла, другой сзади. Устройство электрического контроля проверяет, в контакте ли башмаки с рельсом и правильно ли заземление шасси. Для включения систем безопасности транспортного средства при возникновении любой опасности предусмотрен электрический компонент в цепи или дополнительная компьютерная схема.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения такие башмаки, по крайней мере два, предусмотрены на направляющих узлах транспортного средства. В этом случае предпочтительным вариантом осуществления был бы вариант, когда башмаки соединены и друг с другом и с землей, благодаря чему оба имели бы одинаковый потенциал, но при этом башмаки изолированы друг от друга при подаче с транспортного средства низкого напряжения.

Для достижения этой цели предлагаемое устройство безопасности, предназначенное для исключения риска поражения электрическим током пассажиров, находящихся в приводимых в движение электрической энергией самонаправляющихся средствах общественного транспорта, движущихся на шинах вдоль металлического направляющего рельса с использованием, по крайней мере, одного самонаправляющего узла, который управляет движущимся направляющим узлом, по крайней мере, с одним направляющим колесом, движущимся по металлическому направляющему рельсу, отличается тем, что, по крайней мере, одно переднее или заднее самонаправляющее устройство в составе транспортных средств имеет, по крайней мере, два элемента электрического контакта, разобщенных между собой и контактирующих с металлическим направляющим рельсом, а указанные контактные элементы вместе с частью направляющего рельса, проходящего между ними, и прибор для обнаружения протекания тока образуют контур безопасности, запитываемый электрическим генератором низкого напряжения, причем указанное средство обнаружения подает сигнал, указывающий, разомкнут или замкнут контур безопасности, в зависимости от того, является электрический контакт на уровне контактных элементов хорошим и удовлетворительным или плохим и неудовлетворительным, в последнем случае происходит срабатывание устройств безопасности или принятие мер безопасности.

Предлагаемое устройство имеет следующие полезные характеристики:

оно дешево, просто и надежно;

при любом виде отказа устройства контроля контур безопасности размыкается;

пригодность транспортного средства для эксплуатации не ухудшается;

в случае нескольких транспортных средств в одном составе электрическое взаимодействие между этими транспортными средствами или несколькими вагонами отсутствует.

Другие характеристики и признаки изобретения будут очевидными из последующего описания одного примерного варианта осуществления, которое будет вестись со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых

фигура 1 представляет собой схематический общий вид направляющего узла с прикрепленным к нему устройством контроля безопасности;

фигура 2 представляет собой подробный общий вид части, обведенной кружком на фигуре 1, с направляющим рычагом в зацеплении на направляющем рельсе одним из электрических контактных башмаков;

на фигуре 3 приведена схема, показывающая контур состава и размещение электрических контактных башмаков на направляющем рельсе;

фигура 4 представляет собой упрощенную электрическую схему первого варианта осуществления предлагаемого устройства, на которой с шасси соединен выход ВТ- генератора низкого напряжения;

фигура 5 представляет собой упрощенную электрическую схему второго варианта осуществления предлагаемого устройства, на которой с шасси соединен выход ВТ+ генератора низкого напряжения;

на фигуре 6 приведена схема, иллюстрирующая случаи потенциального риска и последующее состояние предохранительного контура для первого варианта осуществления; и

на фигуре 7 приведена схема, иллюстрирующая случаи потенциального риска и последующее состояние предохранительного контура для второго варианта осуществления.

Настоящее изобретение применимо, главным образом, для средств общественного транспорта, например, самонаправляющегося состава транспортных устройств 1 с электроприводом, с самонаправляющим узлом на металлическом рельсе 2 с использованием одного или нескольких направляющих колес 3 и 4 для движения вдоль этого металлического направляющего рельса, причем транспортное средство и состав транспортных устройств установлено или установлены на передние колеса 5, задние колеса 6 и промежуточные колеса 7 и 8 с шинами.

Изобретение относится к самонаправляющимся средствам 1 общественного транспорта, сцепленным в состав, один пример которых показан на фигуре 3.

Эти устройства 1 образованы взаимно сочлененными модулями: передний модуль 9, задний модуль 10, промежуточные поддерживаемые модули 11 и промежуточные поддерживающие модули 12. Устройство 13 с токоприемником 14, предназначенное для подачи электрической энергии высокого напряжения, запитывает электродвигатели через питающее устройство 14, которое имеет собственное заземление. Эти составы имеют и в своей передней и в задней части, а если состав большей длины, еще и с любой стороны средней части, эквивалент направляющей оси, управляемой, по крайней мере, одним самонаправляющим узлом, например узлом 16, прикрепленным к направляющему шасси 17, один примерный вариант осуществления которых более детально показан на фигурах 1 и 2.

Направляющее шасси 17 состоит из следующих основных элементов.

Рама 18 шасси шарнирно прикреплена к шасси 19 транспортного средства, а именно, к шасси состава 1. Она имеет две вертикальных стойки 20 и 21, к которым прикреплены оси колес 5 или 6, каждое из которых имеет шины. Эти вертикальные стойки проходят вверх и образуют опоры для подвесок 22 и 23, например, пневматических соединителей или амортизаторов.

Устройство направляется по металлическому направляющему рельсу 2, например, такому, который показан на чертежах. Этот направляющий рельс установлен или прикреплен к грунту и электрически замкнут на землю. Он может иметь, например, такую форму, как показано на чертежах.

Каждый из самонаправляющих узлов 16, подобных показанному, может состоять, по крайней мере, из подъемного рычага 24, который может поворачиваться вокруг горизонтальной оси вращения и конечная опора которого образована пластиной 25, к которой с возможностью вращения прикреплены два наклоненных направляющих колеса 26 и 27, образующих V и поддерживаемых с такой V-образной формой с острием, направленным вниз. Эти направляющие колеса могут быть фланцевыми, они движутся по направляющему рельсу 2 на своих наклонных поверхностях, задавая направление движения транспортного средства.

В соответствии с изобретением предусматриваются два элемента для контакта с направляющим рельсом, прикрепленные спереди или сзади шасси.

Указанные элементы для контакта с направляющим рельсом могут состоять из башмаков 28 и 29 для электрического контакта при скольжении или трении, используемых по настоящему изобретению парами и отделенных один от другого, чтобы выделить для электрической цепи часть направляющего рельса.

Указанные башмаки можно расположить, как показано на фигурах 1 и 2, - один перед концевой опорой, держащей наклоненные направляющие колеса 26 и 27, а другой (не показан) с другой стороны направляющих колес на оси направляющего рельса или на другом направляющем устройстве.

Корпус каждого башмака шарнирно прикреплен или иным образом сочленен с опорой (с упругой подвеской) или сочленен с шасси состава и в зависимости от ситуации должным образом электрически заземлен относительно этой опоры.

Каждый башмак может иметь нижнюю поверхность с профилем, обратным профилю рельса, для обеспечения плотного полного скользящего или фрикционного контакта. В примере, показанном на чертежах, она имеет форму желоба.

По первому варианту осуществления один башмак 28 электрически соединен непосредственно с заземлением шасси или отрицательным выводом ВТ- электрического генератора, как будет показано ниже, а другой башмак 29 этой пары соединен с положительным выводом ВТ+ того же генератора с использованием электрического соединения с большой площадью токопроводящего сечения.

Электрическое соединение башмака 28 в показанном варианте может состоять из двух плетеных полос 30 и 31, передние концы которых разделены и прикреплены винтами к передней части корпуса башмака, а задние концы которых подсоединены к концу электрического кабеля 32 с изолирующей оболочкой, другой конец которого подсоединен к отрицательному выводу ВТ- электрического генератора, подключенному к заземлению шасси.

Также со ссылкой на первый вариант осуществления, другой башмак 29 (на фигурах 1 и 2 не показан) электрически соединен через прибор для обнаружения, описываемый ниже, с положительным выводом ВТ+ электрического генератора низкого напряжения, отрицательный вывод ВТ- которого электрически соединен с металлическим шасси транспортного средства.

Как показано на фигурах 1 и 2 и объясняется ниже, два башмака 28 и 29 одной пары расположены с любой стороны от направляющих колес по оси направляющего рельса. В другом варианте осуществления, схематически показанном на фигуре 3, эти два башмака одной пары могут располагаться по любую сторону от оси колес впереди и сзади по оси направляющего рельса. Таким образом, они образуют две группы, далее в этом описании именуемые МЕ1 для передней группы (обведенной кружком в левой нижней части на чертеже) и МЕ2 для задней группы (обведенной кружком в правой нижней части на чертеже).

Для того чтобы постоянно определять наличие и качество электрического контакта с металлическим направляющим рельсом, т.е. электрическую неразрывность с металлическим направляющим рельсом и, следовательно, качество электрического заземления, разработана следующая компоновка.

При этой компоновке два башмака 28 и 29 сгруппированы по любую сторону от направляющих колес или два башмака по любую сторону от оси колес (пары МЕ1 и МЕ2) независимо от того, какое средство механической поддержки используется и как они поддерживаются, то есть независимо от механического соединения с плечом или шасси, которое может выполняться с использованием добавляемых элементов для поддержки многонаправленных сочленений с соответствующими упругими подвесками, которые могут быть сдвоенными с использованием предварительных соединений или любым другим способом.

Башмаки 28 и 29 на одном и том же направляющем устройстве или на одной и той же паре МЕ1 или МЕ2 подключены к электрической цепи низкого напряжения, предпочтительно постоянного тока, например, 24В между выводами, именуемыми ВТ- и ВТ+, одного электрического генератора, как показано, образуя цепь обеспечения безопасности. В эту цепь безопасности включены последовательно между выводами ВТ- и ВТ+ генератора в виде контура, называемого контуром безопасности, прибор для обнаружения, например, прибор для обнаружения тока или протекания тока или электромагнитное устройство, например, выключатель с реле, имеющий электромагнитную катушку 33, которая управляет, по крайней мере, контактами выключателя 34, первый башмак 29. металлический проводящий направляющий рельс 2 и второй башмак той же пары МЕ1 или МЕ2, электрически подключенный к выводу ВТ-, который сам подключен к заземлению шасси.

Аналогичная компоновка используется для направляющего устройства в задней части состава.

Эти две компоновки могут быть независимыми, сгруппированными параллельно или сгруппированными просто соединением отрицательных выходов.

Наш пример ограничивается двумя направляющими устройствами. В случае более длинного состава можно предусмотреть один или два промежуточных направляющих устройства, каждый с системой обнаружения, описанной выше.

Что касается прибора для обнаружения тока или прибора для обнаружения протекания тока, им может быть любой подходящий прибор для обнаружения, который подает сигнал при протекании через него тока, превышающего минимальное пороговое значение, если невозможно определить точное значение или если качество электрического контакта, которое он представляет, слишком неопределенно.

Работа каждой цепи обнаружения протекает следующим образом.

Если качество электрического контакта на уровне каждого из двух башмаков 28 и 29 достаточно, ток протекает по контуру безопасности и через катушку реле; а при определенном пороговом значении он вызывает замыкание контактов выключателя 34 относительно обмотки 33 и удерживает их замкнутыми, пока величина тока превышает указанное пороговое значение. Принцип действия остается неизменным, если вместо устройства с электромагнитной обмоткой используется прибор для обнаружения тока. Если качество электрических контактов ухудшается, если происходит какое-либо событие, ограничивающее величину протекающего тока, или если по какой-либо причине контакт прерывается или становится слабым, посредственным или беспорядочным, ток через обмотку 33 прекратится или станет недостаточным и выключатель 34 разомкнется.

Два передних устройства МЕ1 и задних устройства МЕ2 работают аналогично.

В таблице на фигуре 6 приведены все возможные условия в системе с двумя устройствами ME1 и МЕ2 с заключением относительно потенциального риска и состояния контура безопасности, представляющие сетку программы контроля, которая приведет к исключению риска путем общего отключения подачи электрической энергии, опускания токоприемника, размыкания главного автоматического выключателя или включения предохранительного тормоза в случае обнаружения существенного риска.

Кроме того, будет обнаружен и дефектный направляющий рельс 2, поскольку он входит в цепь прибора для обнаружения.

Ниже описываются все ситуации, возникающие в разомкнутом контуре безопасности, соответствующие черному кружочку на фигуре 6, четыре из которых считаются потенциально опасными:

1) башмак 29 МЕ1 прилегает, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 прилегает, башмак 28 МЕ2 отошел;

2) башмак 29 МЕ1 прилегает, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 отошел;

3) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 прилегает, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 прилегает;

4) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 прилегает, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 отошел;

5) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 прилегает, башмак 28 МЕ2 отошел;

6) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 прилегает;

7) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 отошел.

Эти данные таблицы на фигуре 6 устанавливают систему предупреждения о потенциальной опасности поражения электрическим током, требующего принятия немедленных предупредительных мер вплоть до отключения подачи электрической энергии на средство общественного транспорта, особенно если оно состоит из нескольких транспортных устройств.

По второму варианту осуществления, показанному на фигурах 5 и 7, два башмака 28 и 29 на одном направляющем узле МЕ1 или МЕ2 тоже подключены к электрической цепи низкого напряжения, предпочтительно цепи постоянного тока, например, 24В между выходами, обозначенными ВТ- и ВТ+, одного электрического генератора, как показано на фигуре 5, образуя цепь обеспечения безопасности. Отдельный признак этого варианта осуществления касается соединения выходов ВТ- и ВТ+ генератора низкого напряжения. В данном случае в отличие от предыдущего варианта выход ВТ+ генератора замкнут на землю. Также, как и в предыдущем варианте, имеется несколько элементов, включенных между выходами ВТ- и ВТ+ генератора в виде контура, называемого контуром безопасности, например, прибор для обнаружения тока, прибор для обнаружения протекания тока, электромагнитное устройство, например, реле с электромагнитной обмоткой 33, которое управляет, по крайней мере, контактами выключателя 34, первый башмак 29, проводящий металлический направляющий рельс 2 и второй башмак той же пары МЕ1 или МЕ2, электрически подключенный к выходу ВТ-.

Как указано выше, башмак 29 подключен к заземлению шасси через электромагнитную обмотку 33.

Аналогичная компоновка используется для направляющего устройства в задней части состава.

Эти две компоновки могут быть независимыми, сгруппированными параллельно или сгруппированными просто соединением положительных выходов.

Работа каждой цепи обнаружения по отдельности практически идентична описанной выше.

Если условия для протекания тока выполняются, ток протекает по контуру безопасности и через обмотку реле, и при превышении током некоторого порогового значения он вызывает замыкание контактов выключателя 34 относительно обмотки 33 и удерживает их замкнутыми до тех пор, пока величина тока превышает пороговое значение.

Если качество контакта ухудшается, если происходит какое-либо событие, ограничивающее величину протекающего тока, или если по какой-либо причине контакт прерывается или становится слабым, средним или беспорядочным, ток через обмотку 33 прекратится или станет недостаточным и выключатель 34 разомкнется.

Два передних устройства МЕ1 и задних устройства МЕ2 работают аналогично.

В таблице на фигуре 7 приведены все возможные условия в системе с двумя устройствами МЕ1 и МЕ2 с заключением относительно потенциального риска и состояния контура безопасности, представляющие сетку программы контроля, которая приведет к исключению риска путем общего отключения подачи электрической энергии, опускания токоприемника, размыкания главного автоматического выключателя или включения предохранительного тормоза в случае обнаружения существенного риска.

Кроме того, может быть обнаружен и дефект направляющего рельса 2, поскольку он входит в цепь прибора для обнаружения.

Ниже описываются все ситуации, возникающие в разомкнутом контуре безопасности, соответствующие черному кружочку на фигуре 7, четыре из которых считаются потенциально опасными:

1) башмак 29 МЕ1 прилегает, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 прилегает, башмак 28 МЕ2 отошел;

2) башмак 29 МЕ1 прилегает, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 прилегает;

3) башмак 29 МЕ1 прилегает, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 отошел;

4) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 прилегает, при этом башмак 29 МЕ2 прилегает, башмак 28 МЕ2 отошел;

5) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 прилегает, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 прилегает;

6) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 прилегает, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 отошел;

7) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 прилегает, башмак 28 МЕ2 отошел.

8) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 прилегает;

9) башмак 29 МЕ1 отошел, башмак 28 МЕ1 отошел, при этом башмак 29 МЕ2 отошел, башмак 28 МЕ2 отошел,

Эти данные таблицы на фигуре 7 устанавливают систему предупреждения о потенциальной опасности поражения электрическим током, требующего принятия немедленных предупредительных мер вплоть до отключения подачи электрической энергии на средство общественного транспорта, особенно на средство, состоящее из нескольких транспортных устройств.

Из-за большего числа ситуаций сигнализации об опасности второй вариант осуществления обеспечивает более высокий уровень безопасности, чем первый.

Реферат

Устройство содержит блоки из пар фрикционных или скользящих башмаков, движущихся на металлическом направляющем рельсе, каждый из которых прикреплен к самонаправляющемуся устройству роликами, которые катятся по указанному направляющему рельсу. Указанные башмаки образуют с указанным направляющим рельсом электрическую цепь, включающую в себя прибор для обнаружения с контуром безопасности, запитываемым цепью генератора низкого напряжения с выходами ВТ+ и ВТ-, через которую протекает ток при хороших заземляющих контактах через башмаки и направляющий рельс. В зависимости от качества электрического контакта на башмаках контур безопасности будет разомкнут или замкнут, тем самым показывая наличие или отсутствие потенциального риска. Данное изобретение полезно для изготовителей средств общественного транспорта, которые движутся на шинах и являются самонаправляющимися. Технический результат заключается в повышении безопасности пассажиров, находящихся внутри и снаружи транспортного средства. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула