Фаб төрттігі: әлемді дүрліктірген Wabtec патенттері
2026 жылғы инженерлер апталығының арнайы
Wabtec - инженерлікке бағытталған компания. Онда бүкіл әлем бойынша 4700-ден астам инженерлер жұмыс істейді және 6,500-ден астам белсенді жаһандық патент бар (жақында сатып алынған Dellner Couplers, Eviden's Inspection Technologies Division және Frauscher Sensor Technology Group компаниясы жүк пен транзиттік темір жолды қауіпсіз әрі сенімді, тиімді және өнімді ететін инновацияларға бағытталған.
Инженерлер апталығының 75 жылдығын және Америка Құрама Штаттарының 250 жылдығын мерекелеуде Wabtec барлық инженерлерге сәлем береді, өйткені ол теміржол саласын және әлемді біржола өзгерткен ең үлкен төрт патентін көрсетеді.
Патенттер туралы ескерту
Бірақ алдымен жаңа технологияның патентке жарамдылығы үшін не қажет екенін қарастырыңыз. Wabtec компаниясының аға патенттік кеңесшісі Джон Крамер мына жетекші принциптерді ұсынады: “Өнертабыстың заңды түрде патентке лайықты болуы үшін ол екі негізгі критерийден өтуі керек: “жаңалық” және “айқын емес”.
Жаңалық сынағынан өту үшін өнертабыс, кем дегенде, біреудің бұрын жасаған нәрселерінен біртіндеп ерекшеленуі керек. Содан кейін, ол бұл өзгеріс “өнердегі қарапайым шеберлігі” бар адамға айқын болмас үшін бұл өзгеріс айқын болмас еді, ол мен бұрынғы стандарт арасында жеткілікті дельта бар екенін көрсетуі керек. Немесе еуропалық құқықтық қоғамдастық тұжырымдағандай, инновация “өнертапқыштық қадамды” қамтуы керек.
Біз сіз сынақ тапсырады артық келесі төрт Wabtec өнертабыстар келісесіз болады деп ойлаймын.
1. Дизель-электровоз: АҚШ патенті № 1,589,182
General Electric (қазіргі Wabtec) компаниясы Ingersoll-Rand және Американдық локомотив компаниясымен серіктестікте әзірлеген дизель-электровоз паровозды ығыстырып қана қоймай, соңғы 100 жылда салалық стандартқа айналады деген ой күтілмеген шығар.
Мүмкін, Томас Эдисонды қоспағанда.
Эдисон электр қуатының мүмкіндіктерін сезініп, бу тек 1860 жылдары ғана армандай алады және кейінірек 1880 жылы Нью Джорджидегі Менло Паркте (Нью-Йорк) толығымен электрлік пойыздардағы ізашар жұмысын бастады. Дегенмен, 19 ғасырдың аяғы мен 20 ғасырдың басында өнеркәсіптік қолданба ретінде Николаус Оттоның іштен жану қозғалтқышы (ICE; 1876 жылы ойлап табылған) пайда болғанға дейін - автомобиль, авиация және кеме қатынасы салаларын өзгертті - ICE мен электр қозғаушы жүйесін локомотивте біріктіру идеясы өз күшіне енді.
Уақыт кездейсоқ болуы мүмкін емес еді. Паровоздардың қиындықтары болды. Олар көмірге сүйенді, бұл оларды түбегейлі лас етті. Олар тендерден көмірді локомотив өрт сөндіргішіне күректеу үшін жұмыс күшін талап етті. Ал бумен жүретін пойыздарды тезірек жасаудың жалғыз жолы үлкенірек және үлкенірек локомотивтерді салу болды, олар өз кезегінде теміржол инфрақұрылымымен шектелді, өйткені тек қазандық емес, бүкіл жүйе өсуге мәжбүр болды.
Эдисон өзгерісті жақсарту мүмкіндігін көрді, ал 1925 жылы General Electric және оның серіктестері бас тартты. Дизель-электр қозғалтқышы дүниеге келді.
“Эдисон әрқашан теміржолдарға буға таза, үнемді балама ұсынуды мақсат еткен”, - дейді Wabtec компаниясының локомотив сәулеті мен тұжырымдамасын дамыту жөніндегі директоры Стив Гербрахт. “Іштен жану қозғалтқыштарының өнеркәсіптік қолданылуы өшкендіктен, GE компаниясында электр желілері мен үшінші рельстерден тәуелсіз локомотив өз электр станциясын орналастыра алатыны туралы жарық шамы сөзбе қосылды.
“Содан кейін, алтернаторды пайдалану арқылы ICE шығаратын механикалық энергия - бұл жағдайда дизель қозғалтқышы - локомотивтің дөңгелектеріндегі тартқыш қозғалтқыштарын басқара алатын электр энергиясына айналуы мүмкін. Іштен жану қозғалтқышының Эдисонның электр компоненттері мен қозғаушы жабдықтар арсеналымен үйлесуі локомотив тарихын сөзбе өзгертті және біз Wabtec компаниясында және жалпы индустрияда жаңашылдықты жалғастыратын стандарт болып қала береді”.
Wabtec компаниясының атқарушы вице-президенті және бас технологиялық директоры Эрик Гебхардт былай дейді: “Эдисонның дизель-электр қозғалтқышымен серпілісі “жүйелік ойлаудың” көрінісі болып табылады. Ол және оның командасы қозғалтқышты жақсартуға ғана қараған жоқ, олар оны қайта ойластырды, соның ішінде оның нені қуаттай алатынын және қалай. Мәселелерді шешудің бұл біртұтас, жүйеге бағытталған тәсілі Wabtec-тің маңызды патенттерінің негізі және біздің инженерлік мәдениетіміздің ДНҚ-сында”.
2. Ауа тежегіші: АҚШ патенті № 124,405
Ауа тежегішіне дейін пойызды тоқтатудың ең бастысы “бреймендер” пойыздың ұзындығын кесіп өту және пойыз қозғалған кезде әр көліктегі тежегіштерді жеке-жеке іске қосу болды. Бұл міндет өте қауіпті жұмыс болды және пойыздың ұзындығын ұлғайту мүмкіндігін шектеді.
Wabtec-тің негізін қалаушы Джордж Уестингхаус бұл жұмысқа дұрыс адам болды.
Францияда тоннель қазу үшін пневматикалық бұрғылауды пайдалану туралы жазылған мақаладан шабыттанған, бұл процесс шамамен 3000 фут құбыр арқылы сығылған ауаны айдауды талап еткен Вестингхаус пойыздағы тежегіштерді қуаттау үшін ауаны пайдалану жоспарын ойлап тапты.
Оның 1869 жылы 13 сәуірде берілген № 88929 әуе тежегішіне арналған түпнұсқа патентінде әр автомобильдегі тежегіш цилиндрлеріне апаратын шлангілер желісі арқылы қысымды ауаны сорып алатын локомотивте бумен жұмыс істейтін ауа компрессоры көрсетілген. Жүйе пойыздың инженері іске қосқан кезде тежегіштерді пойыздың бүкіл ұзындығын тиімді қолданды.
Тек үш жылдан кейін Westinghouse өзінің дизайнын одан әрі жетілдірді, бірінші ауқымды сәтсіздікке ұшыраған қауіпсіз жүйені жасау үшін “үштік клапан” және “қосалқы резервуар” қосылды. Іс жүзінде инженер әдеттегідей тежеуді басқара алады, бірақ бір негізгі айырмашылықпен: қазір жүйе тежегіштерді өшіру үшін ауа қысымын қолданды. Егер муфта сынса немесе шланг жарылса, қысымның жоғалуы пойызды тоқтатып, барлық вагондарға тежегіштерді лезде қолдануға себеп болды.
“Бұл жүйенің көрегендігі мүлдем таңқаларлық”, - дейді Гебхардт. “150 жыл бұрынғы патенттерге қарап, біз әлі де пневматикалық тежегіштермен әуе тежегіштерін Джордж Вестингхаустың бастапқыда жоспарлағанына ұқсас жасайтынымызды түсінуге мүмкіндік береді. Пойызды қалай тоқтату керектігі туралы осы үлгіні жасай отырып, ол пойыздардың ұзағырақ өсуіне, сондықтан нәтижелі болуына мүмкіндік беруде маңызды рөл атқарды”.
3. Бір қолды пантограф: АҚШ патенті № 2 935,576
Wabtec негізін қалаушы Луи Фейвели пантографты ойлап таппады - ол оны танылмайтын жақсырақ жасады.
XX ғасырдың басынан ортасына дейінгі қос қолды, алмас пішінді пантографтар сол дәуірдің үстеме сымдарының қаттылығы мен кернеуіне сәйкес келді. Дегенмен, олардың көлемділігі мен ауыр массасы жоғары кернеулер мен жоғары жылдамдықтарға әсер етпеді.
Фейвели пантографтың жаңа және жақсы түрін жасау мүмкіндігін пайдаланып, бір қолды пантографты (жартылай пантограф немесе Z тәрізді пантограф деп те аталады) ойлап табумен қалыпты толығымен бұзды. Инженерлік таңғажайып, Faiveley-дің талғампаз дизайны жеңіл, аэродинамикалық болды және панхедты сыммен үнемі байланыста ұстау үшін оның жанынан асыққан ауадан табиғи түрде пайда болатын “көтеруді” тапқыр қолданды. Жаңа пантограф 1955 жылы енгізілген жылы электрмен жұмыс істейтін пойыз үшін жылдамдықтың әлемдік рекордын (331 км/206 миль) орнатты және осы күнге дейін салалық стандарт болып табылады.
Бір қолды пантографқа үнемі жаңашылдықпен рекордтық қойылымдар пайда болды. Wabtec пантографтарының жаңа модельдері, барлығы Фейвелимен қарыздар 1990 және 2007 жылдары тиісінше 515 км/320 миль/сағ және 574 км/356 миль жылдамдықпен жүруге мүмкіндік берді. Жылдамдықтың жаңа рекордтарын орнатудан басқа, Wabtec пантографтары 20-21 ғасырларда көптеген алғашқы жетістіктерге қол жеткізді, материал дизайны, із өлшемі, шатырдың интеграциясы, қолдың жетуі және қуат режимдері бойынша инновацияларды қамтыды, бұл пантографтың 150 түрінен асатын және бүкіл әлем бойынша 90 000-нан астам орнатылған пантографтың таралуына ықпал етті.
“Фейвелидің көреген жұмысы транзиттік индустрияны және онымен бірге миллиондаған саяхатшылардың өмірін өзгерткен жоғары жылдамдықты теміржолдың жаңа дәуірін ашты”, - деп Wabtec компаниясының электр жинағының инженерлік директоры Мэтт Аткинске таң қалдырады. “Пантографтар мен жүрдек пойыздар әлемінде 1955 жылмен белгіленген айқын 'бұрын және кейінгі' бар”.
4. LOCOTROL ® таратылған қуат: АҚШ патенті № 3,380,399
1965 жылға жылдам алға. Темір жол саласы таратылған қуатқа аш болды, модельдік пойыз жиынтығында бірге автомобильден кейін автомобильді асынған кез келген бала түйсікпен түсінетін құбылыс. Белгілі бір сәтте, пойыз тым ұзын болған кезде, ол бөлінгісі келеді.
Шешім? Қосымша локомотивтерді қосу.
Бірақ оларды қайда қою керек?
Оларды алдына жинау оңай болғанымен, ауыр локомотивтердің мұндай конфигурациясы қолданыстағы темір жол инфрақұрылымына, соның ішінде көпірлерге (диаграмманы қараңыз) және пойыздардың қосқыштары мен тартқыштарына тым көп стресс тудыратын болар еді. Осы бірінші “пайдалану жағдайын” шешу үшін LOCOTROL ® дүниеге келді.
LOCOTROL ® ұшқышсыз локомотивтің қай жерде орналасса да, қорғасын локомотивінің бұйрықтарын орындауға мүмкіндік беретін басқару және байланыс жүйесінің серпілісін білдіреді. Сонымен, егер оператор локомотивті тартымды бақылаудың төрттік кертігіне қоятын болса, онда бұл ойық-төрт командасы поездың ортасында немесе артқы жағында орналастырылған локомотивке (лерге) беріледі.
“LOCOTROL ® алғашқы нұсқалары суперкомпьютерлердің алғашқы күндеріне ұқсас”, - дейді Wabtec компаниясының инженерия жөніндегі вице-президенті Дэнни Раш. “Пойыздың алдыңғы жағынан артқы жағына дейін “қашықтан басқару” командаларын орындау үшін RFID және есептеу техникасының бүкіл жүк вагоны қажет болды. 1990 жылдарға қарай біз оны жабдықтың кітап сөресінің көлеміне дейін жеткіздік, содан кейін микропроцессорлардағы үздіксіз жетістіктермен шешім ізі ұзындығы шамамен бір фут қорапқа дейін қысқарды”.
Есептеу қуаты мен байланыс желілері дамып жалғастырды ретінде, сондықтан да, LOCOTROL ® үшін амбициясы бар, бүкіл әлем бойынша темір жол операторлары ұзағырақ және ұзақ поез дар мүмкіндік берді локомотивтер арасындағы ғана емес, байланыс командалар туралы конвертті итеріп бар, сонымен қатар локомотивтер мен мұнаралардың арасында, тіпті толық алыс жерлерден.
“LOCOTROL ® үшін түпнұсқа патент ұзағырақ және ұзағырақ пойыздар дәуірінде шығарылған пойыздағы қауіпсіз таратылған қуатты және олармен байланысты өнімділіктің жоғарылауына мүмкіндік беру үшін қажетті басқару және байланыс шеңберін құрды”, - деп нұсқау береді Боб Паланти, аға сәулетші, Wabtec компаниясындағы пойыздарды өңдеу. “Бірақ бұл су өтпелі патент сонымен қатар автоматикадағы революцияға негіз болды, ол қазір 70 жыл жүріп жатыр, бұл жаңа жұмыс модельдерін ынталандырады және жаңа тиімділікті арттырады. Wabtec және оның клиенттері LOCOTROL ® -пен әлі аяқталған жоқ - тіпті жақын емес”.
Қорытынды
Табысты патенттің бір белгісі - ол жетекші және шабыттандыратын кейінгі инновациялардың мөлшері. Бұл (FAB) төрт патент, тамыры 1800 жылдардың ортасына дейін бақыланып, уақыт өте келе теміржол саласын өзгертіп қана қоймай, олар Wabtec инженерлері бүгінгі күнге дейін инновацияларды жалғастыратын негізге айналды.
“Бұл патенттердің әрқайсысы бөлісетін нәрсе - олардың керемет көрегендігі ғана емес, батылдығы. Мен 150, 100 және 50 жылдан кейін айтайын дегенім, біз әлі де осы патенттердің түпнұсқалық ой-пікіріне өте құрметпен қараймыз”, - деп қорытындылайды Гебхардт. “Эдисон, Уестингхаус, Фейвели және басқалары барлық жарқын ойлы және өршіл инженерлер үшін жоспар құрды: қоршауларға арналған бұрылыс. Сіздің идеяларыңыз әлемді өзгерте алады. ”