RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 204554 (21) Numer zgłoszenia: 375630 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 23.09.2003 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 23.09.2003, PCT/EP03/10583 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 01.04.2004, WO04/026655 PCT Gazette nr 14/04 (51) Int.Cl. B61C 17/02 (2006.01) (54) Pojazd szynowy zawierający niezrównoważony wagowo ciężar oraz sposób równoważenia niezrównoważonego wagowo ciężaru w pojeździe szynowym (30) Pierwszeństwo: 23.09.2002,GB,0222043.2 (73) Uprawniony z patentu: BOMBARDIER TRANSPORTATION GMBH, Berlin,DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 12.12.2005 BUP 25/05 (72) Twórca(y) wynalazku: Christian Segieth,Berlin,DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.01.2010 WUP 01/10 (74) Pełnomocnik: Balińska Ewa, Rzecznik Patentowy, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. PL 204554 B1
2 PL 204 554 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest pojazd szynowy zawierający niezrównoważony wagowo ciężar oraz sposób równoważenia niezrównoważonego wagowo ciężaru w pojeździe szynowym, a w szczególności wynalazek dotyczy projektu i konstrukcji zbiorników paliwa do wykorzystywania w takich pojazdach. Dotyczy on również sposobu równoważenia pojazdu poprzez odpowiednią konfigurację zbiornika paliwa. Pojazdy szynowe często zawierają zbiorniki paliwa wewnątrz swojej konstrukcji. Pociągi napędzane wysokoprężnym silnikiem Diesla lub silnikiem wysokoprężnym/elektrycznym wymagają znacznych rezerw paliwa do ich działania. Olej napędowy do silnika Diesla lub w szczególnych uwarunkowaniach olej opałowy jest także stosowany do ogrzewania pomieszczeń pasażerskich. Może być on magazynowany w oddzielnych zbiornikach lub może być doprowadzany z tego samego źródła co paliwo do napędzania pojazdu. Ilości paliwa, które są używane oraz ich waga może być znaczna do tego stopnia, że umieszczenie (położenie) zbiornika paliwa może wpływać na równowagę i położenie środka ciężkości całego pociągu jako takiego. W zintegrowanych pociągach pasażerskich bez oddzielnej lokomotywy, zbiorniki paliwa są powszechnie umieszczane w obszarze podpodłogowym poniżej przedziałów pasażerskich. Obszar ten jest ograniczony co do swojej powierzchni w związku z ograniczeniami narzuconymi przez wysokość podłogi, ograniczeniami wynikającymi z zewnętrznego profilu pociągu i prześwitu pod pojazdem. Taki zbiornik paliwa jest ujawniony według treści opisu patentowego nr DE 19719920 A, który przedstawia jak zbiornik paliwa może być umieszczony, aby zmaksymalizować dostępną przestrzeń. Problemem wynikającym z takiej konstrukcji jest umieszczenie studzienki ociekowej, z której paliwo jest usuwane na zewnątrz. W przypadku stacjonarnego toru lub sekcji toru o wzdłużnym profilu łukowym, lub kiedy rozważane jest zwiększone pochylenie ważne jest, żeby rura zasilająca pozostawała zanurzona w celu uniknięcia wnikania powietrza. Wymaga to dalszego dostosowania konstrukcji zbiornika, aby zapewnić skuteczną studzienkę ociekową lub opcjonalnie ograniczenia najniższego poziomu, z którego paliwo będzie mogło być pobierane, co skutkuje zwiększeniem martwej przestrzeni w zbiorniku paliwa. Próby uniknięcia tego problemu prowadzą do zredukowania całkowitej pojemności zbiornika paliwa. Jeden z takich układów został ujawniony w amerykańskim opisie patentowym nr US 3854416 A, w którym stosuje się parę wzdłużnych, rozmieszczonych symetrycznie zbiorników, połączonych razem poprzez cienki zbiornik zasilający umieszczony przy środkowej studzience ociekowej. Taki układ rozmieszczenia zwiększa stabilność przy zapobieganiu ruchom cieczy w zbiorniku, w tym przypadku paliwa z jednej strony pociągu na drugą, ale jest ograniczony co do całkowitej pojemności ponieważ obszar pomiędzy zbiornikami nie jest wykorzystywany do magazynowania paliwa. W szczególności, w nowoczesnych niskopodłogowych wagonach, kiedy podłoga znajduje się tylko 600 mm powyżej poziomu szyn, wysokość dostępna dla instalacji zbiornika paliwa może być nawet tak mała jak 200-250 mm. Współczesne nisko-profilowe zbiorniki paliwa dążą do maksymalnego wykorzystania tej przestrzeni przy zminimalizowaniu dodatkowej wagi, i przy ograniczeniu wynikającym z wymagania dotyczącego prześwitu pod pojazdem dla obiektów montowanych na torach. Dodatkowym problemem, z którym należy się liczyć przy projektowaniu i wytwarzaniu wagonów kolejowych jest konieczność zapewnienia, aby ciężar wagonu był równo rozłożony pomiędzy lewymi i prawymi kołami bocznymi. Jeżeli środek ciężkości wagonu nie znajduje się na linii środkowej może spowodować nadmierne zużycie kół. Nie wyważony, nie zrównoważony pojazd szynowy jest także skrajnie niebezpieczny z punktu widzenia ryzyka wykolejenia. Z tego powodu maksymalna dopuszczalna różnica w obciążeniu koła jest ogólnie w granicach kilku procent (maksymalnie 5%), i jakiekolwiek większe części niezrównoważone, takie jak toalety z dodatkowymi zbiornikami czystej i brudnej wody, wymagają kompensacji poprzez umieszczenie innych części (przedmiotów), takich jak akumulatory, systemy elektryczne itp. po przeciwnej stronie pociągu. W pewnych warunkach występują niedostatecznie zrównoważone wagony i może być wymagany balast równoważący dodawany do całkowitego ciężaru wagonu. Pociągi typu Itino wykorzystują zbiorniki paliwa o symetrycznym przekroju poprzecznym, które są umieszczone asymetrycznie. Zapewnia to ciężar (obciążenie) balastowy (równoważący) przy wydatku związanym z utratą pojemności zbiornika paliwa. Ponadto, ciężar równoważący zmniejsza się stabilnie kiedy paliwo jest zużywane i jego skuteczność jest przez to zmniejszona. Z opisu niemieckiego wzoru użytkowego nr DE 20113898 znany jest zbiornik na płyny, dla pojazdu szynowego, z wytrzymałego tworzywa sztucznego o symetrycznej konstrukcji, zaopatrzony w co
PL 204 554 B1 3 najmniej jedno, a korzystnie kilka, urządzeń odbiorczych rozmieszczonych w przeciwległych obszarach zbiornika, w szczególności rozmieszczonych w czterech narożach dna zbiornika, w których znajdują się także odstojniki, przy czym wszystkie urządzenia odbiorcze są połączone za pomocą wspólnej pompy, a zbiornik posiada przyporządkowany mu zbiornik pośredni. Pojazd szynowy zawierający nie zrównoważony wagowo ciężar umieszczony po jednej stronie linii środkowej pojazdu oraz zbiornik paliwa umieszczony w obszarze podpodłogowym pojazdu szynowego, przy czym zbiornik paliwa zawiera pierwszą część rozmieszczoną zasadniczo symetrycznie względem linii środkowej pojazdu szynowego, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zbiornik paliwa pojazdu szynowego zawiera ponadto drugą część rozmieszczoną asymetrycznie w stosunku do linii środkowej pojazdu szynowego po drugiej stronie tej linii środkowej, służącą do pomieszczenia równoważącej wagowo masy balansowej paliwa, przy czym w części asymetrycznej zbiornika paliwa w odstępie od linii środkowej usytuowana jest studzienka ociekowa tworząca najniższą część tego zbiornika. Korzystnie, objętość asymetrycznej części zbiornika paliwa przekracza 5% całkowitej pojemności zbiornika. Korzystnie, objętość asymetrycznej części zbiornika paliwa przekracza 10% całkowitej pojemności zbiornika. Korzystnie, objętość asymetrycznej części zbiornika paliwa przekracza 25% całkowitej pojemności zbiornika. Korzystnie, dolna powierzchnia zbiornika paliwa jest nachylona na boki i ku górze od studzienki ociekowej przy nachyleniu wynoszącym 10%. Korzystnie, zbiornik paliwa ma ogólnie trójkątny przekrój poprzeczny, przy czym podstawa trójkąta przylega do podłogi pojazdu szynowego, a studzienka ociekowa jest umieszczona na wierzchołku trójkąta. Korzystnie, dolna powierzchnia zbiornika paliwa ma ukształtowanie schodkowe. Korzystnie, druga, asymetryczna część zbiornika paliwa jest utworzona jako oddzielny element konstrukcyjny. Korzystnie, wnętrze drugiej, asymetrycznej części zbiornika paliwa jest połączone z wnętrzem pierwszej części zbiornika paliwa. Korzystnie, dolna powierzchnia zbiornika paliwa jest nachylona ku górze od studzienki ociekowej w kierunku wzdłużnym przy nachyleniu wynoszącym, korzystnie, 1%. Korzystnie, zbiornik paliwa ma wysokość mniejszą niż 300 mm. Sposób równoważenia niezrównoważonego wagowo ciężaru w pojeździe szynowym, umieszczonego po jednej stronie linii środkowej pojazdu szynowego, w którym kształtuje się zbiornik paliwa z asymetryczną częścią rezerwową, według wynalazku charakteryzuje się tym, że umieszczony w części podpodłogowej pojazdu szynowego zbiornik paliwa tak, aby jego asymetryczna rezerwowa część była usytuowana po drugiej stronie linii środkowej pojazdu szynowego napełnia się paliwem tak, aby ciężar płynu w asymetrycznej rezerwowej części zbiornika paliwa równoważył niezrównoważony ciężar umieszczony na pojeździe szynowym po przeciwnej stronie jego linii środkowej. Korzystnie, odprowadza się paliwo ze zbiornika paliwa podczas działania pojazdu szynowego tak, że środek ciężkości zbiornika paliwa przesuwa się dalej od linii środkowej pojazdu szynowego kiedy objętość paliwa w zbiorniku zmniejsza się, przy czym moment siły w środku ciężkości paliwa wokół środka ciężkości pojazdu szynowego pozostaje, korzystnie, stały. Zaleta rozwiązania według wynalazku polega na zapewnieniu pojazdu szynowego ze zbiornikiem paliwa, który nie tylko miałby zwiększoną maksymalnie dostępną przestrzeń w obszarze podpodłogowym ale także zapewniałby zmniejszenie martwego ciężaru paliwa, które nie może być skutecznie wykorzystane, dodatkowo zbiornik paliwa zapewnia kompensację dla niezrównoważonych obciążeń znajdujących się na pojeździe szynowym bez zwiększania całkowitego ciężaru pojazdu. Zalety rozwiązania według wynalazku wynikają z tego, że zbiornik, który jest przystosowany do umieszczania w obszarze podpodłogowym pojazdu szynowego zawiera: pierwszą część umieszczoną zasadniczo symetrycznie w stosunku do linii środkowej pojazdu szynowego, studzienkę ociekową w odstępie od linii środkowej i tworzącą najniżej położoną część zbiornika oraz drugą część asymetryczną zbiornika, która to druga część asymetryczna jest umieszczona przylegle do studzienki ociekowej i służy do pomieszczenia równoważącej masy paliwa. Aby efekt równoważący takiego zbiornika paliwa był znaczący pożądane jest, aby objętość drugiej asymetrycznej części była znaczącą częścią całkowitej objętości zbiornika paliwa, i odpowiednio
4 PL 204 554 B1 jest pożądane aby część asymetryczna przekraczała 5% całkowitej pojemności zbiornika, bardziej korzystnie objętość asymetrycznej części może przekraczać 10% całkowitej pojemności zbiornika, a idealnie jest kiedy objętość asymetrycznej części przekracza 25% całkowitej pojemności zbiornika. Dokładna objętość części asymetrycznej jest ogólnie wybierana tak, aby odpowiadała występującej w pojeździe szynowym masie niezrównoważonej. Według innego aspektu, korzystne skutki rozwiązania według wynalazku polegają na zapewnieniu sposobu równoważenia niezrównoważonej masy, tj. niezrównoważonego ciężaru umieszczonego po jednej stronie linii środkowej pojazdu szynowego poprzez zastosowanie rezerwowego pojemnika paliwa, który to sposób obejmuje zapewnienie zbiornika w obszarze podpodłogowym pojazdu szynowego, przy czym zbiornik posiada asymetryczną część rezerwową, oraz umieszczenie zbiornika tak, aby asymetryczna część rezerwowa była umieszczona po drugiej stronie linii środkowej, i napełnienie zbiornika płynem dzięki czemu masa płynu w asymetrycznej rezerwowej części zbiornika służy do równoważenia niezrównoważonej masy w normalnych warunkach jazdy. Szczególnie korzystne jest, jeżeli z dalszym aspektem wynalazku zapewniony jest podpodłogowy zbiornik dla pojazdu szynowego mający studzienkę ociekową umieszczoną w najniżej położonym miejscu zbiornika, dzięki czemu dolna powierzchnia zbiornika jest nachylona do góry od studzienki ociekowej pod kątem odpowiadającym maksymalnemu kątowi nachylenia pojazdu szynowego w tym kierunku, przez co zminimalizowana jest martwa objętość w zbiorniku. Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania przedstawiono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok w przekroju poprzecznym niskopodłogowego pojazdu szynowego, fig. 2 - podobny widok przekroju poprzecznego jak fig. 1 przedstawiający przesuniecie środka ciężkości pojazdu z powodu asymetrycznej budowy, fig. 3 - podobny widok przekroju poprzecznego jak fig. 1 pokazujący teoretyczną maksymalną pojemność zbiornika paliwa, fig. 4 - podobny widok przekroju poprzecznego jak fig. 1 pokazujący dla porównania rzeczywistą maksymalną pojemność zbiornika paliwa dla zbiorników o konstrukcji symetrycznej, innej niż zaproponowana według niniejszego wynalazku, fig. 5 - podobny do fig. 1 widok przekroju poprzecznego przy zbiorniku paliwa umieszczonym nie centralnie, fig. 6 - podobny widok przekroju poprzecznego jak fig. 1 z asymetrycznym zbiornikiem paliwa według drugiego przykładu wykonania obecnego wynalazku, fig. 7 - podobny widok przekroju poprzecznego jak fig. 6 pokazujący zwiększenie uzyskanej pojemności, fig. 8 - widok przekroju poprzecznego alternatywnej konstrukcji zbiornika paliwa według obecnego wynalazku, oraz fig. 9 - widok przekroju poprzecznego zalecanej konstrukcji podpodłogowego zbiornika paliwa. W przedstawionym zalecanym przykładzie wykonania wynalazku pojazd szynowy 1 mający konstrukcję niskopodłogową jest przedstawiony w przekroju poprzecznym na fig. 1 przedstawiającej korpus 2, podłogę 4 i koła 6. Dla uniknięcia wątpliwości przekrój poprzeczny jest przekrojem w poprzek wykonanym przez wagon i wszystkie dalsze odniesienia do przekroju poprzecznego powinny być interpretowane zgodnie z tą definicją. Pojazd szynowy 1 ma środek ciężkości 8 usytuowany symetrycznie pomiędzy dwoma kołami 6. Podłoga 4 jest umieszczona na wysokości h ponad poziomem szyn 10. Przy konstrukcjach niskopodłogowych wysokość h może wynosić około 600 mm. Dla konstrukcji wysokopodłogowych wysokość h może zwykle wynosić pomiędzy 1000 mm a 1200 mm. Fig. 2 przedstawia jak konstrukcja pojazdu szynowego 1 może prowadzić do przesunięcia środka ciężkości 8. Zespół konstrukcyjny 20, taki jak kabina toalety mająca środek ciężkości 22, jest umieszczony po jednej stronie pojazdu szynowego 1. Powoduje to poprzeczne przesunięcie środka ciężkości pojazdu szynowego 1 do punktu 8 skutkujące w nierównym obciążeniu kół 6, przez co siła R R na prawym kole jest większa niż siła R L na lewym kole. Nierównowaga w obciążeniu kół może prowadzić do nadmiernego zużycia kół i trzeba jej unikać. Fig. 3 przedstawia zbiornik paliwa 30 umieszczony poniżej podłogi 4 pojazdu szynowego 1. Teoretycznie maksymalny dostępny obszar dla instalacji zbiornika paliwa jest ograniczony przez podłogę 4, zewnętrzny profil 32 pociągu i wymagany prześwit pod pojazdem. Rzeczywista maksymalna objętość, która może być zajmowana skutecznie, jest jednak zilustrowana przez zbiornik paliwa 40 na fig. 4, który ma środkową studzienkę ociekową 42 zapewniającą ciągłe zanurzenie rury doprowadzającej paliwo (nie pokazanej), dzięki czemu paliwo w zbiorniku może być wyciągane. Po obu stronach studzienki ociekowej 42 powierzchnia dolna 44 zbiornika paliwa jest pochyła ku górze, aby uniknąć martwych przestrzeni wewnątrz zbiornika paliwa 40. Kąt pochylenia jest określony przez maksymalny kąt pochylenia (łuk wygięcia) kół występujący w pojazdach szynowych, tak że kiedy jest on utrzymywany na stałe w sekcji pochylonej (wygiętej), paliwo będzie zawsze pozostawało w studzience ocie-
PL 204 554 B1 5 kowej. Ponadto, prawdziwy profil prześwitu pod pojazdem jest przedstawiony linią przerywaną 46 mającą wgłębienia (szczeliny) 48. Szczelina 48 wskazuje na potrzebę zwiększenia prześwitu wzdłuż linii środkowej toru szynowego, aby umożliwić umieszczenie elementów montażowych toru szynowego. Przekrój poprzeczny tego zbiornika jest najbardziej korzystny przy zmniejszaniu całkowitego ciężaru zbiornika paliwa, porównując z odpowiadającym mu zasadniczo zbiornikiem o dużej objętości o przekroju prostokątnym, który zawiera znaczącą martwą objętość. Zwykle wartości wygięcia lub nachylenia toru mogą być tak duże jak 1 : 10 lub 10%, a dolna powierzchnia 44 zbiornika będzie, korzystnie, również pochylona z boków w przybliżeniu w takim samym procencie. Dolna powierzchnia 44 może być również idealnie pochylona w kierunku wzdłużnym przy wartości odpowiadającej maksymalnemu pochyleniu. Zwykle wartości tego pochylenia są mniejsze niż wygięcia i mogą wynosić w przybliżeniu 15 : 1000 lub 1,5%. Na fig. 5 zbiornik paliwa 50 mający środek ciężkości 51 jest umieszczony nie-centrycznie w stosunku do linii środkowej pojazdu szynowego 1. Takie rozmieszczenie jest znane z pociągu typu Itino TM i może zapewniać ciężar balastowy do kompensowania innych niezrównoważonych (nie wyważonych) ciężarów, takich jak konstrukcja kabiny toaletowej, baterie akumulatorowe i wyposażenie serwisowe (naprawcze). Jednakże konstrukcja według fig. 5 zapewnia taki skutek, że tracona jest objętość zaznaczona jako obszar zacieniony 53. Ponieważ w nisko-podłogowych konstrukcjach pojemność zbiornika paliwa ma znaczenie krytyczne, jakakolwiek utrata objętości powinna być unikana. Ponadto, ponieważ zbiornik paliwa 50 jako taki ma konstrukcję symetryczną, przy jego opróżnianiu zmienia się efekt środka ciężkości i zmniejsza się w sposób liniowy, od pełnego zbiornika do pustego, efekt balansowy (równoważenia). Zbiornik paliwa 60 według wynalazku został przedstawiony na fig. 6. Zbiornik paliwa 60 jest umieszczony w tej samej przestrzeni podpodłogowej co na poprzednich figurach, ale jest zaopatrzony w studzienkę ociekową 62 umieszczoną po jednej stronie linii środkowej pojazdu szynowego 1. Znaczenie takiego rozmieszczenia jest dwojakiego rodzaju. Po pierwsze, ponieważ studzienka ociekowa 62 jest umieszczona po jednej stronie szczeliny 68, może być ona usytuowana niżej niż odpowiadająca jej umieszczona centralnie studzienka ociekowa, zwiększając pojemność zbiornika paliwa. Po drugie, wprowadzona przez takie usytuowanie studzienki ociekowej 62 asymetryczność powoduje, że środek ciężkości 61 zbiornika paliwa przesuwa się w stosunku do linii środkowej pojazdu szynowego 1. Kiedy paliwo jest zużywane i spada jego poziom w zbiorniku paliwa 60 środek ciężkości zbiornika będzie się przesuwał w kierunku studzienki ociekowej 62, utrzymując pożądany efekt balansowy (równoważący). Dodatkowo, kąt pochylenia powierzchni dolnej 64 zbiornika paliwa 60 odpowiada maksymalnemu wygięciu (nachyleniu) toru tak, aby zapewnić w każdych warunkach pozostawanie studzienki ociekowej 62 w najniższym punkcie. Według fig. 7 zbiornik paliwa 60 z fig. 6 jest porównywalny ze zbiornikiem paliwa 40 z fig. 4. Powiększenie pojemności zbiornika jest zilustrowane poprzez zacieniony obszar 72. Fig. 7 jasno przedstawia także, jak zbiornik paliwa 60 może być uważany jako posiadający część symetryczną odpowiadającą zasadniczo zbiornikowi paliwa 40 i część asymetryczną odpowiadającą zacienionemu obszarowi 72. Część symetryczna z definicji nie odgrywa żadnej roli w balansowaniu/równoważeniu pociągu (w przypadku kiedy pociąg nie jest przechylany lub nie rozważamy zakrętów). W znaczeniu wynalazku jednak część asymetryczna ma środek ciężkości 71, który jest usytuowany w odległości d od linii środkowej pojazdu szynowego, i może dlatego dawać znaczną siłę balansującą w celu kompensacji nie zrównoważonych (nie wyważonych) elementów. Ponadto, usytuowanie części 72 w sąsiedztwie studzienki ociekowej 62 zapewnia, że jest to ostatnia porcja paliwa do zużycia i dzięki temu efekt balansowy jest utrzymywany na zasadniczo stałym poziomie kiedy objętość paliwa jest zużywana. Objętość części asymetrycznej 72 może być wybierana zgodnie z ciężarem nie wyważonych przedmiotów, dla których równoważenia (kompensacji) będzie przeznaczona. Zwykle objętość asymetrycznej części przekracza 5% całkowitej objętości zbiornika paliwa 60. Korzystnie, objętość asymetrycznej części przekracza 10% całkowitej objętości zbiornika paliwa 60. Idealnie, objętość części asymetrycznej przekracza nawet 25% całkowitej objętości zbiornika paliwa 60. Dla zbiornika paliwa o całkowitej pojemności 2000 l mogłoby to odpowiednio zapewnić balansowanie (równoważenie) ciężarów 100 kg, 200 kg i 500 kg. Przy rozpatrywaniu równowagi (wyważenia) zbiornika paliwa efekt środka ciężkości przy równoważeniu pojazdu szynowego może być określany na wiele sposobów. Zbiornik paliwa jako taki ma swoją masę i w konsekwencji także środek ciężkości. Ciężar ten jest zarówno stały jak i umocowany w stosunku do pojazdu szynowego, i jego efekt balansowy (równoważący) może zostać zatem łatwo
6 PL 204 554 B1 określony. Dla konstrukcji ukształtowanej asymetrycznie z fig. 6 zbiornik paliwa 60 będzie miał asymetryczny środek ciężkości 61 w stosunku do linii środkowej pociągu. Dalsza dyskusja będzie się odnosiła jedynie do efektów działania samego paliwa. Podobnie, jeżeli zbiornik jest pełny, paliwo zawarte wewnątrz zbiornika paliwa 60 będzie miało środek ciężkości umieszczony w lub blisko punktu środka ciężkości 61. Jednak kiedy paliwo jest zużywane i spada jego poziom w zbiorniku paliwa, położenie tego środka ciężkości będzie się zmieniało. W rozwiązaniu z fig. 6 środek ciężkości paliwa będzie się przesuwał na lewo od linii środkowej i ku dołowi. Kiedy ma to miejsce, spada ciężar paliwa oraz zmniejsza się również jego moment obrotowy wokół linii środkowej pojazdu szynowego, liczony jako funkcja ciężaru paliwa i odległości jego środka ciężkości od linii środkowej pojazdu szynowego, aż do chwili kiedy pozostaną tylko ostatnie krople paliwa, a środek ciężkości tych pozostałych kropli będzie usytuowany w samej studzience ociekowej. Alternatywną i prostszą drogą rozważania równowagi jest opracowanie zaczynające się od osi symetrii. Dla każdego ukształtowania zbiornika paliwa zawarta w nim objętość i ilość może być podzielona na symetryczną część, określoną jako ta ilość paliwa, która jest rozmieszczona symetrycznie względem linii środkowej pociągu, i część asymetryczna, która jest efektywnie niezrównoważona, chociaż może ona samodzielnie efektywnie równoważyć inne elementy wyposażenia pojazdu szynowego. Kiedy paliwo zużywa się i spada jego poziom w zbiorniku paliwa (rozważana jest sytuacja na poziomie torowiska) każde paliwo, które jest zużywane z części symetrycznej objętości, zużywane jest symetrycznie i nie powoduje żadnych zmian w położeniu środka ciężkości. Paliwo w niesymetrycznej części ma swój środek ciężkości 71, jak przedstawiono jako punkt na fig. 7. Tylko wtedy, kiedy to ostatnie paliwo jest zużywane zmienia się ciężar niezrównoważonego paliwa i zmniejsza się jego wpływ na równowagę pojazdu szynowego. Środek ciężkości 71 niezrównoważonego (nie wyważonego) paliwa będzie się obniżał i może się również przesuwać względem linii środkowej pociągu, w zależności od przekroju poprzecznego tej objętości. Ten wpływ jest przedstawiony jaśniej na fig. 8, która pokazuje alternatywne rozwiązanie asymetrycznego zbiornika paliwa 80 bez (zasadniczo) opadających powierzchni dolnych. Zbiornik paliwa 80 ma zasadniczo symetryczną sekcję 82 mającą środek ciężkości 83 i sekcję asymetryczną 84 mającą środek ciężkości 85 usytuowany w odległości d od linii środkowej pojazdu szynowego. Początkowo zużywane jest paliwo z sekcji 82, aż pozostanie tylko sekcja asymetryczna 84. Podczas tego okresu, który stanowi większość upływającego czasu, efekt równoważący (balansowy) masy paliwa zawartej w asymetrycznej sekcji 84 pozostaje stały. Ponieważ jednak sekcja asymetryczna jest sama w stosunku do siebie symetryczna względem swojego środka ciężkości 85, odległość d będzie pozostawała stała aż do zużycia ostatniego paliwa. Ta asymetryczna sekcja 84 może efektywnie być rozważana jako sekcja rezerwowa zbiornika, która podczas normalnego użytkowania nie jest zużywana i może dzięki temu zapewniać stałą siłę równoważącą do kompensowania innych nie wyważonych obiektów pojazdu szynowego. Mogą być brane pod uwagę różne inne kształty i konfiguracje, które mieszczą się w zakresie obecnego wynalazku. Kąt pochylenia dolnej powierzchni zbiornika może być zmniejszony albo zupełnie pominięty, tworząc konfigurację schodkową jak na fig. 8, która może być odpowiednia do stosowania kiedy nachylenie torowiska nie jest znaczne. Pochylenie dolnych powierzchni może być także pominięte w takich przypadkach, kiedy objętość samej studzienki ściekowej jest wystarczająca do doprowadzenia paliwa przy maksymalnym zużyciu, przy którym pojazd szynowy może pozostać stabilny przy nachyleniu. Jak wspomniano wyżej, rzeczywisty zewnętrzny profil zbiornika paliwa może być podyktowany przez inne czynniki, takie jak profil podpodłogowy, prześwit pomiędzy pociągiem a podłożem, przedziały zamocowania zbiornika paliwa i inne urządzenia serwisowe umieszczone w obszarze podpodłogowym. Fig. 9 przedstawia zbiornik paliwa 90 podobny w projekcie do fig. 6, przedstawiający efektywne powiększenie objętości 92 w stosunku do symetrycznego ukształtowania i obecności dodatkowych ograniczeń projektowych w postaci takiej jak szczelina 95 do umieszczania, na przykład, przewodów, rur lub innych elementów składowych. Dodatkowo, należy zauważyć, że obecny wynalazek dotyczy poprzecznego przekroju zbiornika paliwa i mogą wystąpić różnice tego przekroju wzdłuż kierunku podłużnego. Zbiornik paliwa może być utworzony jako integralna konstrukcja. Alternatywnie dla już istniejących rozwiązań, mogłaby być utworzona dodatkowa objętość 72 lub 84, jak na przykład przedstawiono na fig. 7 lub na fig. 8, jako oddzielny zespół, dołączony do istniejącego zbiornika jako dodatkowy do" zespół w połączeniu przepływowym za pomocą perforacji wykonanych przez stykające się powierzchnie lub poprzez dodatkowe rury paliwowe. Podobnie dodatkowa objętość mogłaby być zupeł-
PL 204 554 B1 7 nie oddzielona fizycznie od istniejącej objętością, tak że dwa oddzielne zbiorniki zapewniałby, odpowiednio, pierwszy zasadniczo symetrycznie umieszczony główny zbiornik i umieszczony asymetrycznie zbiornik rezerwowy. Poprzez zastosowanie odpowiedniego połączenia przepływowego, obejmującego na przykład zawór odcinający, można zapewnić, żeby zbiornik rezerwowy pozostał pełny dopóki byłoby to wymagane, nawet w przypadku przeciwnego nachylenia toru. Chociaż powyższy opis został przedstawiony w odniesieniu do zbiorników paliwa dla pojazdu szynowego, bierze się również pod uwagę inne zbiorniki montowane pod podłogą pojazdu szynowego, takie jak te, które są stosowane do umieszczania świeżej (czystej) wody i ścieków, które to zbiorniki mogą być także projektowane i konstruowane w ten sam sposób. Zastrzeżenia patentowe 1. Pojazd szynowy zawierający nie zrównoważony wagowo ciężar umieszczony po jednej stronie linii środkowej pojazdu oraz zbiornik paliwa umieszczony w obszarze podpodłogowym pojazdu szynowego, przy czym zbiornik paliwa zawiera pierwszą część rozmieszczoną zasadniczo symetrycznie względem linii środkowej pojazdu szynowego, znamienny tym, że zbiornik paliwa (60, 80, 90) pojazdu szynowego (1) zawiera ponadto drugą część rozmieszczoną asymetrycznie w stosunku do linii środkowej pojazdu szynowego (1) po drugiej stronie tej linii środkowej, służącą do pomieszczenia równoważącej wagowo masy balansowej paliwa, przy czym w części asymetrycznej zbiornika paliwa (60, 80, 90) w odstępie od linii środkowej usytuowana jest studzienka ociekowa (62) tworząca najniższą część tego zbiornika. 2. Pojazd szynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że objętość asymetrycznej części zbiornika paliwa (60, 80, 90) przekracza 5% całkowitej pojemności zbiornika. 3. Pojazd szynowy według zastrz. 2, znamienny tym, że objętość asymetrycznej części zbiornika paliwa (60, 80, 90) przekracza 10% całkowitej pojemności zbiornika. 4. Pojazd szynowy według zastrz. 3, znamienny tym, że objętość asymetrycznej części zbiornika paliwa (60, 80, 90) przekracza 25% całkowitej pojemności zbiornika. 5. Pojazd szynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna powierzchnia zbiornika paliwa (60, 80, 90) jest nachylona na boki i ku górze od studzienki ociekowej (62) przy nachyleniu wynoszącym 10%. 6. Pojazd szynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zbiornik paliwa (60, 80, 90) ma ogólnie trójkątny przekrój poprzeczny, przy czym podstawa trójkąta przylega do podłogi pojazdu szynowego, a studzienka ociekowa (62) jest umieszczona na wierzchołku trójkąta. 7. Pojazd szynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna powierzchnia zbiornika paliwa (60, 80, 90) ma ukształtowanie schodkowe. 8. Pojazd szynowy według zastrz. 1 do 7, znamienny tym, że druga, asymetryczna część zbiornika paliwa (60, 80, 90) jest utworzona jako oddzielny element konstrukcyjny. 9. Pojazd szynowy według zastrz. 8, znamienny tym, że wnętrze drugiej, asymetrycznej części zbiornika paliwa (60, 80, 90) jest połączone z wnętrzem pierwszej części zbiornika paliwa (60, 80, 90). 10. Pojazd szynowy według zastrz. 1, znamienny tym, że dolna powierzchnia zbiornika paliwa (60, 80, 90) jest nachylona ku górze od studzienki ociekowej (62) w kierunku wzdłużnym przy nachyleniu wynoszącym, korzystnie, 1%. 11. Pojazd szynowy według jednego z zastrz. 1-10, znamienny tym, że zbiornik paliwa (60, 80, 90) ma wysokość mniejszą niż 300 mm. 12. Sposób równoważenia niezrównoważonego wagowo ciężaru w pojeździe szynowym, umieszczonego po jednej stronie linii środkowej pojazdu szynowego, w którym kształtuje się zbiornik paliwa z asymetryczną częścią rezerwową, znamienny tym, że umieszczony w części podpodłogowej pojazdu szynowego (1) zbiornik paliwa (60, 80, 90) tak, aby jego asymetryczna rezerwowa część była usytuowana po drugiej stronie linii środkowej pojazdu szynowego (1) napełnia się paliwem tak, aby ciężar płynu w asymetrycznej rezerwowej części zbiornika paliwa (60, 80, 90) równoważył niezrównoważony ciężar umieszczony na pojeździe szynowym (1) po przeciwnej stronie jego linii środkowej. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że odprowadza się paliwo ze zbiornika paliwa (60, 80, 90) podczas działania pojazdu szynowego (1) tak, że środek ciężkości (61) zbiornika paliwa (60, 80, 90) przesuwa się dalej od linii środkowej pojazdu szynowego (1) kiedy objętość paliwa w zbiorniku zmniejsza się, przy czym moment siły w środku ciężkości paliwa wokół środka ciężkości pojazdu szynowego (1) pozostaje, korzystnie, stały.
8 PL 204 554 B1 Rysunki
PL 204 554 B1 9
10 PL 204 554 B1
PL 204 554 B1 11
12 PL 204 554 B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 4,00 zł.