PL 220512 B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 220512 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 394402 (51) Int.Cl. B60F 1/04 (2006.01) B60G 11/27 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 31.03.2011 (54) Pojazd szynowo-drogowy (43) Zgłoszenie ogłoszono: 08.10.2012 BUP 21/12 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.11.2015 WUP 11/15 (73) Uprawniony z patentu: ZACHODNIOPOMORSKI UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY W SZCZECINIE, Szczecin, PL (72) Twórca(y) wynalazku: MIECZYSŁAW HANN, Dobra, PL MICHAŁ CZYŃSKI, Szczecin, PL IOURI SEMENOV, Szczecin, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Renata Zawadzka
2 PL 220 512 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest pojazd szynowo-drogowy do transportu, zwłaszcza na duże odległości i przewożenia dużych mas ładunków zarówno po szynach jak i po drodze. Pojazd ten nie ma własnego napędu. Transport intermodalny jako jeden ze sposobów realizacji transportu kombinowanego (szynowo-drogowego) ulega ciągłemu rozwojowi, który ograniczają jednak poważne bariery ekonomiczne, organizacyjne oraz techniczne. Skutkiem tego stanu rzeczy jest żywiołowy rozwój ciężkiego transportu samochodowego. Przy nasilającym się jednocześnie transporcie osobowym drogi kołowe (w tym autostrady) nie są w stanie sprostać wymaganiom bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Ogólnie znane cechy transportu kolejowego i drogowego decydują o słuszności poglądu, że lądowy transport daleki powinien być realizowany na drodze szynowej a transport dostawczo-odbiorczy przy użyciu środków transportu samochodowego. Obecnie najpopularniejsze są rozwiązania oparte na systemach typu BIMODAL i MODALOHR. System RO-LA (rollende landstrasse) to rozwiązanie, gdzie na kolejne wagony pociągu poczynając od krańcowego, wjeżdżają samochody i zestawy drogowe zajmując w ten sposób całą długość składu. System BIMODAL polega na osadzaniu naczep siodłowych na dwóch (przednim i tylnym) dwuosiowych wózkach kolejowych w celu zamiany naczepy na wagon. Natomiast w systemie MODALOHR stosuje się specjalne wagony kolejowe przystosowane do wjazdu na każdy z nich, pojazdu drogowego wyłącznie na stacjach wyposażonych w urządzenia do obsługi tych wagonów. Z opisu patentowego US 4685399 znany jest pojazd szynowo-drogowy bez napędu posiadający własne podwozie kolejowe i osobne, przyłączane odpowiednim urządzeniem sprzęgającym wózki z podwoziem drogowym. Znany jest z opisu patentowego GB 2268913 z 1982 r. pojazd drogowy z własnym podwoziem drogowym osadzanym na nisko-podwoziowym wagonie kolejowym, poprzez ruch podnoszenia i obrotu. Z opisu patentowego US 4653966 znany jest system do transportu naczep drogą szynową wykorzystujący niskopodwoziową, dwuosiową platformę kolejową wyposażoną w platformę obrotową na którą wjeżdżają koła naczepy i która umożliwia obrót naczepy przy zjeździe ze składu pociągu. Z opisu zgłoszenia wynalazku EP 0856449 A1 znany jest dwuosiowy wózek kolejowy podtaczany pod krańce naczep drogowych. Z opisu zgłoszenia patentowego US2008/0105159 znany jest pojazd posiadający przesuwne wzdłuż pojazdu podwozie samochodowe co umożliwia podtaczanie pod pojazd kolejowych wózków bimodalnych. Znany jest z opisu patentowego PL 177533 zespół do transportu bimodalnego wyposażony w zespół jezdny drogowy o regulowanej wysokości położenia kół, przy czym zastrzeżenia dotyczą szczegółów połączenia z kolejowym wózkiem bimodalnym i nie dotyczą sposobu regulacji położenia kół drogowych. W opisie patentowym PL 205494 przedstawiono układ jezdny pojazdu drogowo-szynowego umożliwiający jazdę po torze kolejowym lub tramwajowym typowym pojazdom drogowym. Rozwiązanie dotyczy wyposażenia zawieszenia pojedynczego koła samochodowego w dodatkową rolkę prowadzącą pojazd po torze. Nie omawia się tu wykorzystania typowych kół kolejowych. Znane jest z opisu patentowego PL 198566 wyposażenie zawieszenia pojedynczego koła drogowego w koła szynowe w postaci rolek o małej średnicy przy czym przejście ze stanu drogowego w kolejowy polega na podnoszeniu kół samochodowych przy użyciu siłowników hydraulicznych podczas oparcia pojazdu na rolkach kolejowych. Jest to rozwiązanie stosowne dla typowych pojazdów szynowo-drogowych nie przystosowanych do transportu dalekiego drogą kolejową dużych mas ładunków. W opisie patentowym US 6598538 B2 przedstawiono urządzenie blokujące położenie podnoszonego koła kolejowego w szynowo-drogowym pojeździć posiadającym własne koła drogowe i kolejowe. Urządzenie posiada poduszkę, która jest maksymalnie ściśnięta przy górnym położeniu koła. Posiada urządzenie blokujące rozprężanie poduszki przy górnym położeniu koła. Znany jest pojazd szynowo-drogowy opublikowany przez francuską firmę Socofer na stronie internetowej http://www.socofer.fr/. Jest to pojazd posiadający cztery podnośniki wraz z długimi belkami poprzecznymi pozwalającymi na przemieszczenie pojazdu w kierunku poprzecznym do kierunku jazdy na bramach utworzonych z podnośników i belek. Przemieszczenie to ma na celu przeniesienie pojazdu z jezdni na równoległą drogę szynową lub odwrotnie przy czym podnośniki w stanie roboczym nie mieszczą się w gabarycie drogowym. Pojazd wyposażony jest we własne podwozia drogowe i kolejowe przy czym podwozie kolejowe nie jest przystosowane do transportu dużych mas ładunków ze względu na małą średnicę kół. Znane i stosowane w praktyce pojazdy szynowo-drogowe wyposażone w przemiennie działające podwozie drogowe i kolejowe (ang. Roadrailer, niem. Zweiwegefahrzeug) przeznaczone są do prac pomocniczych czy remontowych (dźwigi), ratunkowych (pożarnicze) i manewrowych (przetaczanie
PL 220 512 B1 3 wagonów). Funkcjonują jako pojazdy szynowe przy małych prędkościach eksploatacyjnych i na małych odcinkach, a więc nie nadają się do transportu na duże odległości. Często są to pojazdy osobowe dla kilku osób (inspekcyjne) a w przypadku pojazdów samochodowych wyposażonych w dodatkowe podwozie kolejowe przestrzeń ładunkowa nie pozwala na przewożenie dużych mas ładunków lub też podwozie kolejowe nie pozwala na osiąganie prędkości przydatnych przy transporcie na duże odległości. Pojazd szynowo-drogowy, według wynalazku, posiadający platformę nośną, podwozie samochodowe z zawieszeniem wahaczowo-pneumatycznym oraz podwozie kolejowe, charakteryzuje się tym, że ma połączone na stałe z platformą nośną i działające naprzemiennie z podwoziem samochodowym podwozie kolejowe wyposażone w dwie osie kolejowe, tylną i przednią, z typowymi kołami kolejowymi, oraz co najmniej jedną podnoszoną do góry oś samochodową. Platforma nośna ma co najmniej trzy podnośniki, sprzęgi kolejowe oraz czop zaczepu siodłowego. Zawieszenie podwozia samochodowego wyposażone jest w przestawne poduszki pneumatyczne przymocowane do wodzików napędzanych siłownikami. Oś samochodowa opiera się na przestawnych poduszkach pneumatycznych, przy czym platforma nośna wyposażona jest w zaczepy, służące do podwieszenia osi samochodowej podczas jazdy kolejowej. Korzystne jest wyposażenie pojazdu w cztery podnośniki umieszczone parami z tyłu i z przodu, przy czym odległość przedniej pary od czopa jest taka, że umożliwia swobodny wjazd ciągnika siodłowego pod platformę nośną oraz połączenie z tym ciągnikiem. Pojazd ma nieruchomą oś tylną kolejową. Oś ta może być połączona do platformy nośnej za pomocą elementu sprężystego, na przykład sprężyny. Pojazd ma przestawny zderzak samochodowy, który zajmując dolne położenie zapewnia wymagany prześwit ponad jezdnią oraz górne położenie zapewniające wymagany prześwit ponad torem szynowym. Pojazd ma przemieszczaną przednią oś kolejową połączoną z wodzakiem. Korzystnie przemieszczana przednia oś kolejowa połączona jest z wodzakiem w postaci obrotowej dźwigni przymocowanej przegubem do platformy nośnej. Wodzak w pozycji do jazdy po torach opiera się na elemencie sprężystym, a w pozycji do jazdy po drogach zablokowany jest zaczepem. Korzystnie pojazd ma trzyosiowe podwozie samochodowe. W innej odmianie wynalazku, w odróżnieniu do pierwszej, pojazd szynowo-drogowy ma nieruchomą przednią oś kolejową, podobnie jak oś tylną kolejową. Pojazd ma chowany zderzak kolejowy. Zderzak chowa się w gabaryty platformy nośnej tak, że w stanie drogowym nie wpływa na gabaryty pojazdu. Zaletą pojazdu według wynalazku jest to, że może funkcjonować w ruchu drogowym jako naczepa tworząca zespół drogowy z ciągnikiem siodłowym ( stan drogowy ) a w ruchu kolejowym jest wagonem który może być włączony do dowolnego składu pociągu ( stan kolejowy ). Zaletą pojazdu i sposobu jest to, że drogą samochodową pojazd pokonuje krótki odcinek, natomiast transport daleki realizowany jest na torach kolejowych. Powoduje to, że ten typ transportu jest bardziej ekologiczny w stosunku do transportu drogowego i może być z powodzeniem wykorzystywany w miejscach, gdzie ruch samochodowy jest niepożądany czy wręcz niemożliwy a istnieją tory kolejowe. Zaletą rozwiązania jest to, że nie ma potrzeby wyposażania stacji kolejowej w dodatkową infrastrukturę typu dźwigi, podnośniki, platformy, a także to, że nie jest wymagana dodatkowa obsługa przy dołączaniu pojazdu do składu kolejowego. Przełączanie podwozia samochodowego na kolejowe i odwrotnie mogą odbywać się w stanie obciążenia pojazdu ładunkiem. Elementy są przemieszczane jednak pod obciążeniem tylko ciężarami własnymi gdyż obciążenia wywołane ciężarem ładunku i platformy są przenoszone w stanie przejściowym przez podpory. Przednia para podnośników może być również wykorzystywana do podpierania pojazdu w stanie drogowym jako naczepy w położeniu parkingowym po odjeździe ciągnika. Zaletami systemu transportu jest znaczne zwiększenie udziału długości drogi transportu szynowego w ogólnej drodze intermodalnego transportu ładunku a przez to pozytywny wpływ ekologiczny, zmniejszenie zużycia energii pierwotnej oraz poprawa bezpieczeństwa, jest więc ekologiczny. Rozwiązanie pozwala na zmniejszenie mas własnych pociągu utworzonego z pojazdów według wynalazku (szczególnie w stosunku do transportu na typowych wagonach kolejowych oraz wagonach MODALOHR). Pozwala na dużą elastyczność w sensie wyboru stacji przesiadkowej (w sensie szyna droga) w stosunku do systemu MODALOHR i BIMODAL. Nie ma konieczności posiadania specjalnych wózków i wykonania manewrów osadzania na nich naczep przez przewoźnika kolejowego oraz konieczności transportu dużych mas wózków (w stosunku do systemu BIMODAL). Zapewnia skrócenie czasu formowania składu kolejowego przy jego ekspedycji na trasę docelową. Uzyskuje się poprawienie dostępności do środków transportu wodnego poprzez możliwość wjazdu pojazdu na promy samochodowe, barki i statki RO RO. Rozwiązanie pozwala na wyeliminowanie przeładunków w relacji szyna droga.
4 PL 220 512 B1 Przedmiot wynalazku jest bliżej zilustrowany w przykładach wykonania i na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia pojazd szynowo-drogowy w odmianie I w stanie drogowym w widoku ogólnym, Fig. 2 przedstawia pojazd szynowo-drogowy w odmianie I w stanie przełączania podwozia drogowego na kolejowe w widoku ogólnym, Fig. 3 przedstawia pojazd szynowo-drogowy w odmianie I w stanie kolejowym w widoku ogólnym, Fig. 4 przedstawia zawieszenie samochodowe w stanie drogowym w widoku, Fig. 5 przedstawia zawieszenie samochodowe w stanie kolejowym w widoku z boku, Fig. 6 przedstawia zawieszenie samochodowe w stanie drogowym w przekroju poprzecznym, Fig. 7 przedstawia zawieszenie samochodowe w stanie kolejowym w przekroju poprzecznym, Fig. 8 przedstawia zawieszenie samochodowe w stanie kolejowym w widoku z góry, Fig. 9 przedstawia zawieszenie samochodowe w stanie drogowym w widoku z góry, Fig. 10 przedstawia zawieszenie kolejowe z przemieszczalną osią przednią kolejową, gdzie linią przerywaną zaznaczono położenie koła kolejowego w pozycji drogowej w widoku bocznym, Fig. 11 przedstawia tylną oś kolejową w widoku bocznym, Fig. 12 przedstawia pojazd szynowo-drogowy w odmianie II w stanie kolejowym w widoku ogólnym, a Fig. 13 przedstawia pojazd szynowo-drogowy w odmianie II w stanie drogowym w widoku ogólnym. P r z y k ł a d 1 Pojazd w odmianie I składa się z platformy nośnej 1 wyposażonej w trzyosiowe podwozie samochodowe z zawieszeniem wahaczowo-pneumatycznym z typowymi kołami samochodowymi 2 i dwuosiowe podwozie kolejowe, przystosowane do przenoszenia dużych nacisków przy dużych prędkościach, z typowymi kołami kolejowymi 3. Koła kolejowe 3 umieszczone są na ruchomej przedniej osi kolejowej 4, zlokalizowanej od strony czopa 14 zaczepu siodłowego oraz na nieruchomej tylnej osi kolejowej 5, zlokalizowanej na przeciwległym końcu platformy nośnej 1. Zawieszenie podwozia samochodowego wyposażone jest w przestawne poduszki pneumatyczne 6 zamocowane do wodzików 15 oraz siłowniki pneumatyczne 7 podnoszące osie samochodowe 8 za pośrednictwem wahaczy 21 wyposażonych dodatkowo w czop 22 zaczepu 16 ustalającego położenie osi 8 w stanie kolejowym. Wodziki 15 połączone są z obrotowym siłownikiem 20. Zaczep 16 przymocowany jest do platformy nośnej 1. Ponadto, pojazd posiada cztery podnośniki 10, za pomocą których unosi się platformę nośną 1 na czas operacji przełączania podwozia w położenie kolejowe bądź drogowe. Podnośniki 10 mieszczą się w gabarycie drogowym pojazdu i zamocowane są na stałe parami z tyłu i z przodu pojazdu. Przednia oś kolejowa 4 jest łożyskowana na obrotowej dźwigni 11 zamocowanej przegubem 12 do platformy nośnej 1. Obrotowa dźwignia 11 połączona jest z siłownikiem pneumatycznym 18. Oś 4 opiera się w stanie kolejowym o platformę nośną 1 za pośrednictwem sprężyny 13, natomiast w stanie drogowym unieruchomiona jest za pomocą zaczepu z zamkiem 17, połączonego z platformą nośną 1. Tylna oś kolejowa 5 z zawieszeniem typowym dla wagonów dwuosiowych ma stałe położenie względem platformy 1. Oś tylna kolejowa opiera się na sprężynie 9 przymocowanej do platformy nośnej 1. Platforma nośna 1 wyposażona jest w typowe zderzaki kolejowe 23 oraz w przestawny zderzak drogowy 19. Pojazd szynowo-drogowy załadowany u nadawcy w stanie drogowym ma uniesione podnośniki 10 ponad jezdnię. Przednia oś kolejowa 4 jest przemieszczona przy pomocy siłownika 18 w położenie A co umożliwia wjazd ciągnika siodłowego i uzyskanie wymaganego prześwitu ponad jezdnią. Ciągnik siodłowy połączony jest z platformą nośną za pomocą czopa 14 zaczepu siodłowego. Przednia oś kolejowa unieruchomiona jest za pomocą zaczepu z zamkiem 17. Trzyosiowe podwozie samochodowe jest opuszczone tak, że koła drogowe 2 osadzone są na drodze. Osiąga się to dzięki temu, że osie samochodowe 8 opierają się na przestawnych poduszkach 6. Poduszki pneumatyczne 6 wraz z przestawnymi wodzikami 15 znajdują się w położeniu A pomiędzy osią koła jezdnego i konstrukcją nośną platformy 1 zapewniając elastyczne przeniesienie nacisków z platformy 1 na koła 2. Opuszczone koła samochodowe zapewniają uniesienie tylnej osi kolejowej 5 względem podłoża wraz z platformą 1 do położenia zapewniającego wymagany prześwit ponad jezdnią. Tylny zderzak samochodowy 19 jest opuszczony do położenia w którym pełni swą funkcję. Pojazd szynowo-drogowy załadowany u nadawcy w stanie drogowym przyjeżdża na stację kolejową, wyposażoną w utwardzoną nawierzchnię. Pojazd wjeżdża na utwardzoną nawierzchnię, na którą opuszcza się podnośniki 10 unosząc platformę nośną 1 do poziomu zapewniającego brak styku kół samochodowych 2 z jezdnią. Pojazd znajduje się w stanie przejściowym. Uniesienie platformy 1 pozwala na rozłączenie zaczepu siodłowego i wyjazd ciągnika. Koła samochodowe 2 podnosi się dla spełnienia wymagań skrajni kolejowej oraz opuszczane są przednie koła kolejowe wraz z osią 4. Na skutek grawitacyjnego opadnięcia osi 8 kół samochodowych 2 kontrolowanego pracą siłownika hydraulicznego 7 i pojawienia się luzu dh (Fig. 6 i 7) możliwe jest przemieszczenie poluzowanych podu-
PL 220 512 B1 5 szek 6 przy pomocy wodzików 15 napędzanych obrotowymi siłownikami 20 z położenia A do B. Umożliwia to podniesienie osi kół samochodowych 8 do stanu kolejowego i zablokowanie ich w tym położeniu przez samoczynny zaczep 16 działający jak typowy zaczep sprzęgu siodłowego. Przednia oś kolejowa 4 opuszczana jest do styku kół kolejowych z szyną przez siłownik 18 po uprzednim zwolnieniu zaczepu 17. Następnie platforma jest opuszczana na podnośnikach 10 aż do osadzenia pojazdu na obu osiach podwozia kolejowego. Tylny zderzak samochodowy 19 uniesiony jest do położenia zapewniającego wymagany prześwit ponad szynami. Pojazd szynowo-drogowy dołącza się do składu kolejowego i kieruje w dalszą drogę do odbiorcy po szynach. Po przejechaniu założonej trasy pojazd jest odczepiany od składu kolejowego. Przejście ze stanu kolejowego w stan drogowy odbywa się przez wykonanie operacji odwrotnych, również przy uniesieniu platformy 1 na podnośnikach 10. Konieczne jest podniesienie do poziomu umożliwiającego: swobodny obrót dźwigni 11 w celu przemieszczenia przedniej osi kolejowej 4 w położenie drogowe A, oraz uniesienie tylnej osi kolejowej 5 na wymaganą wysokość ponad jezdnię. Pod tak uniesioną platformę wjeżdża ciągnik siodłowy. Następnie, po zwolnieniu zaczepów 17 opuszczane są przez siłownik 7 osie 8 kół samochodowych aż do styku z jezdnią. Nie obciążone naciskami kół poduszki 6 mogą być przemieszczone z położenia B do A zajmując pozycję ponad osiami 8 kół samochodowych. Następnie platforma 1 jest opuszczana aż do styku kół jezdnych 2 z jezdnią i uzyskania pełnego oparcia na tych kołach. Wówczas wjeżdża ciągnik a platformę opuszcza się na podnośnikach 10 aż do jej oparcia na siodle ciągnika. Po zamknięciu zamka siodłowego oraz opuszczeniu zderzaka 19 do położenia drogowego pojazd gotowy jest do drogi. Pojazd kieruje się do odbiorcy, który znajduje się w pobliżu stacji kolejowej. P r z y k ł a d 2 Pojazd szynowo-drogowy wykonany analogicznie jak w przykładzie 1, przy czym platforma nośna wyposażona jest w przemieszczalne zderzaki kolejowe 24. Obie osie kolejowe przednia 4 i tylna 5 mają typowe zawieszenie dla wagonów dwuosiowych (na elemencie sprężystym sprężyna 9 i zajmują stałe położenie względem platformy 1. Obie osie 4 i 5 są nieruchome. Zastrzeżenia patentowe 1. Pojazd szynowo-drogowy posiadający platformę nośną, podwozie samochodowe z zawieszeniem wahaczowo-pneumatycznym oraz podwozie kolejowe, znamienny tym, że ma połączone na stałe z platformą nośną (1) i działające naprzemiennie z podwoziem samochodowym podwozie kolejowe wyposażone w dwie osie kolejowe, tylną (5) i przednią (4), z typowymi kołami kolejowymi, oraz co najmniej jedną podnoszoną do góry oś samochodową, przy czym platforma nośna (1) ma co najmniej trzy podnośniki (10), sprzęgi kolejowe oraz czop zaczepu siodłowego. 2. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawieszenie podwozia samochodowego wyposażone jest w przestawne poduszki pneumatyczne (6) przymocowane do wodzików (15) napędzanych siłownikiem (20), a oś samochodowa (8) opiera się na przestawnych poduszkach pneumatycznych (6), przy czym platforma nośna (1) wyposażona jest zaczepy (16). 3. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma cztery podnośniki (10) umieszczone parami z tyłu i z przodu, przy czym odległość przedniej pary od czopa (14) jest taka, że umożliwia swobodny wjazd ciągnika siodłowego pod platformę nośną (1) oraz połączenie z tym ciągnikiem. 4. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma nieruchomą oś tylną kolejową (3). 5. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma przestawny zderzak samochodowy (19). 6. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma przemieszczaną przednią oś kolejową (4) połączoną z wodzakiem (11). 7. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 6, znamienny tym, że przemieszczana przednia oś kolejowa (4) połączona jest z wodzakiem (11) w postaci obrotowej dźwigni przymocowanej przegubem (12) do platformy nośnej (1), przy czym wodzak (11) w pozycji do jazdy po torach opiera się na elemencie sprężystym (13) a w pozycji do jazdy po drogach zablokowany jest zaczepem (17). 8. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma trzyosiowe podwozie samochodowe.
6 PL 220 512 B1 9. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma nieruchomą przednią oś kolejową (4). 10. Pojazd szynowo-drogowy według zastrz. 1, znamienny tym, że ma chowany zderzak kolejowy (23). Rysunki
PL 220 512 B1 7
8 PL 220 512 B1
PL 220 512 B1 9
10 PL 220 512 B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)