SISTEMA DE CENTRADO Y CORRECTOR DE PENDULACION PARA VEHICULOS FERROVIARIOS.

Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios,

destinado a vehículos que comprenden una suspensión que actúa vertical y lateralmente entre la caja de viajeros (3) y el conjunto de rodadura (5) del vehículo de aplicación, constituyéndose dicha suspensión por unos resortes (2, 2'') de acción vertical. La energía potencial acumulada en los resortes (2, 2'') se aprovecha para corregir el desplazamiento lateral de la caja (3) y su inclinación, para lo cual se establece un flujo de dicha energía desde los resortes (2, 2'') hasta un dispositivo de centrado (4, 4'' o 4'''') situado entre el conjunto de rodadura (5) y la caja (3)

Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con la adaptación de los vehículos ferroviarios para mejorar las condiciones de circulación y el confort de los mismos, proponiendo un sistema que permite mejorar el comportamiento dinámico lateral y de balanceo de dichos vehículos en la circulación por curvas, aprovechando la energía acumulada en los propios resortes de la suspensión del vehículo.

Estado de la técnica

En los vehículos ferroviarios es una condición fundamental la seguridad en la circulación, y cuando se trata de vehículos de transporte de viajeros es también esencial minimizar la influencia de los factores de la circulación para optimizar el confort de los usuarios.

En ese sentido, los vehículos ferroviarios destinados para el transporte de viajeros incorporan una suspensión, mediante la cual se proporcionan las condiciones necesarias para que los usuarios viajen con comodidad.

En gran parte de los vehículos ferroviarios, y en especial en los de alta velocidad, con el fin de garantizar en ruta una buena estabilidad dinámica y un filtrado adecuado de las vibraciones en dirección transversal, la rigidez lateral de dicha suspensión suele ser muy blanda. Debido a la gran flexibilidad lateral de la suspensión, cuando el vehículo ferroviario de aplicación recorre una curva los desplazamientos laterales de la caja de viajeros son muy grandes, lo que obliga a utilizar topes que frenan el recorrido de la caja en ese sentido.

Con dicha solución, cuando se produce el contacto de la caja del vehículo con un tope lateral, la rigidez lateral de la suspensión aumenta de forma progresiva, lo que se traduce en una disminución del confort para los pasajeros, y en los vehículos de alta velocidad hace además peligrar la estabilidad dinámica del propio vehículo.

Para evitar este tipo de comportamiento en las curvas, se conocen sistemas de centrado activo, como los que se recogen, por ejemplo, en la Patente EP 0128126, en la Patente WO 9220559, o en la Patente JP 2002193100, que se basan en el principio de introducir una fuerza entre el conjunto de rodadura y la caja del vehículo de aplicación, para recuperar una parte o la totalidad del desplazamiento lateral de la suspensión secundaria; siendo la fuente de energía y el medio de actuación (neumático, hidráulico, elementos electromecánicos, etc.), lo que diferencia a unos sistemas de otros.

Tales sistemas presentan sin embargo inconvenientes de montaje y aplicación, ya que requieren modificaciones importantes en el conjunto de rodadura de los vehículos para su instalación, y además necesitan la utilización de varios depósitos presurizados adicionales, para abastecer el consumo de fluido necesario en el sistema.

Por otra parte, en la circulación por curvas, parte del efecto beneficioso del peralte se pierde por la deflexión de la suspensión de los vehículos, lo cual puede evitarse incorporando barras de torsión, pero dichas barras rigidizan en gran medida el giro de la caja de pasajeros sobre el eje longitudinal, lo que facilita la transmisión de vibraciones desde los ejes, además de introducir un incremento de costo, peso y complejidad adicional en el diseño del vehículo.

Otra solución para paliar la deflexión mencionada son los sistemas de pendulación, que pueden ser activos o pasivos, resultando los sistemas pasivos de este tipo más sencillos pero con prestaciones inferiores que los sistemas activos y además requieren importantes cambios de diseño en el conjunto de rodadura y en la caja de los vehículos, para situar el centro de balanceo del sistema por encima del centro de gravedad.

Los sistemas de basculación activa son por su parte altamente complejos, aumentan el peso por eje de los vehículos y también requieren diseños específicos en el conjunto de rodadura y en la caja de los vehículos para su implantación; y si bien existen sistemas de pendulación activa, mediante balones neumáticos, que no requieren grandes cambios en el conjunto de rodadura y en la caja de los vehículos de aplicación, con estos sistemas el consumo de aire necesario es muy elevado, lo que además de aumentar el consumo de energía requiere mayores prestaciones en las instalaciones neumáticas del tren.

Tanto los sistemas conocidos de centrado activo, como los sistemas de pendulación activa, requieren un aporte de energía externa, que en los sistemas neumáticos supone un consumo de aire en gran cantidad.

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone un sistema de aplicación a vehículos ferroviarios, según una realización que permite mejorar ventajosamente el comportamiento de los vehículos de aplicación en la circulación por curvas, o situaciones de efecto semejante, como fuerte viento de costado, corrigiendo los efectos negativos que afectan en esas situaciones a la estabilidad del vehículo y a la comodidad de los usuarios.

Este sistema objeto de la invención se basa en el principio de aprovechar la energía potencial acumulada en los resortes de suspensión; de manera que parte de la energía acumulada en el resorte de la parte del vehículo que corresponde al lado contrario del desplazamiento lateral de la caja de viajeros, se transfiere a un dispositivo de centrado, situado entre el conjunto de rodadura y la caja, que hace recuperar la posición media de la suspensión lateral.

La liberación de energía acumulada en el resorte exterior a la curva da lugar a una pérdida de altura del citado resorte y a una recuperación del ángulo de peralte perdido por deflexión de la suspensión.

Cuando los resortes de suspensión sean neumáticos, una forma no limitativa de aplicación de la invención consiste en utilizar el aire del que se dispone en el resorte neumático que se expande en las curvas para alimentar un dispositivo de centrado.

De esta forma, con un mínimo consumo de aire, se consiguen los dos objetivos siguientes:

1. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, destinado a vehículos que comprenden una suspensión que actúa vertical y lateralmente entre la caja de viajeros (3) y el conjunto de rodadura (5) del vehículo de aplicación, constituyéndose dicha suspensión por unos resortes (2, 2') de acción vertical, caracterizado porque según el mismo, la energía potencial acumulada en los resortes (2, 2') se aprovecha para corregir el desplazamiento lateral de la caja (3) y su inclinación, para lo cual se establece un flujo de dicha energía desde los resortes (2, 2') hasta un dispositivo de centrado (4, 4' o 4'') situado entre el conjunto de rodadura (5) y la caja (3).

2. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, en todo de acuerdo con la reivindicación primera, caracterizado porque según una realización preferente, el dispositivo de centrado se constituye por unos actuadores (4, 4') de acción lateral, estableciéndose entre la suspensión de actuación vertical y los actuadores de acción lateral una transferencia de energía que es controlada en función de los movimientos de inclinación y/o desplazamiento lateral de la caja de viajeros (3) por las influencias de las condiciones de la circulación sobre ella.

3. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, en todo de acuerdo con las reivindicaciones primera y segunda, caracterizado porque desde los resortes (2, 2') de acción vertical de cada lado del vehículo se establece una comunicación, a través de correspondientes dispositivos distribuidores (8, 8'), con los actuadores (4, 4') de acción lateral.

4. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, de acuerdo con las reivindicaciones primera, segunda y tercera, caracterizado porque respecto de los dispositivos distribuidores (8, 8') se establece un control de operatividad funcional, mediante un dispositivo detector de posición (6) incluido entre la caja de viajeros (3) y el conjunto de rodadura (5) del vehículo, determinándose automáticamente variaciones de la suspensión, para corregir la posición de la caja (3), en función de los movimientos relativos de ésta.

5. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, de acuerdo con las reivindicaciones primera, segunda tercera y cuarta, caracterizado porque respecto de los dispositivos distribuidores (8, 8') se establece un control de operatividad funcional, mediante el desplazamiento lateral entre caja y conjunto de rodadura, determinándose automáticamente variaciones de la suspensión, para corregir la posición de la caja (3), en función de los movimientos relativos de ésta.

6. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, destinado a vehículos que comprenden una suspensión neumática que actúa vertical y lateralmente entre la caja de viajeros (3) y el conjunto de rodadura (5) del vehículo de aplicación, constituyéndose dicha suspensión por unos resortes neumáticos (2, 2') de acción vertical, caracterizado porque según el mismo, la energía potencial acumulada en los resortes neumáticos (2, 2') se aprovecha para corregir el desplazamiento lateral de la caja (3) y su inclinación, para lo cual se establece un flujo de dicha energía desde los resortes neumáticos (2, 2') hasta un dispositivo de centrado que puede ser hidráulico, neumático o hidroneumático(4, 4' o 4'') situado entre el conjunto de rodadura (5) y la caja (3).

7. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, en todo de acuerdo con la reivindicación sexta, caracterizado porque según una realización preferente, el dispositivo de centrado se constituye por unos actuadores neumáticos (4, 4') de acción lateral, estableciéndose entre la actuación vertical y la actuación lateral una transferencia neumática que es controlada en función de los movimientos de inclinación y desplazamiento lateral de la caja de viajeros (3) por las influencias de las condiciones de la circulación sobre ella, para determinar unos cambios de estado neumático que restablecen la nivelación y el centrado de dicha caja de viajeros (3).

8. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, de acuerdo con las reivindicaciones sexta y séptima, caracterizado porque desde los resortes neumáticos (2, 2') de acción vertical de cada lado del vehículo se establece una comunicación neumática, a través de correspondientes válvulas distribuidoras (8, 8'), con los respectivos actuadores neumáticos (4, 4') de acción lateral del lado opuesto, determinando cada una de dichas válvulas distribuidoras (8, 8') además una salida (9) de comunicación a la atmósfera.

9. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, de acuerdo con las reivindicaciones sexta, séptima y octava, caracterizado porque respecto de las válvulas distribuidoras (8, 8') se establece un control de operatividad funcional, mediante un dispositivo detector de posición (6) incluido entre la caja de viajeros (3) y el conjunto de rodadura (5) del vehículo, determinándose automáticamente variaciones neumáticas de la suspensión, para corregir la posición de la caja (3), en función de los movimientos relativos de ésta.

10. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, de acuerdo con las reivindicaciones sexta, séptima, octava y novena, caracterizado porque respecto de las válvulas distribuidoras (8, 8') se establece un control de operatividad funcional, mediante el desplazamiento lateral entre caja y conjunto de rodadura, determinándose automáticamente variaciones neumáticas de la suspensión, para corregir la posición de la caja (3), en función de los movimientos relativos de ésta.

11. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, destinado a vehículos que comprenden una suspensión hidro-neumática que actúa verticalmente entre la caja de viajeros (3) y el conjunto de rodadura (5) del vehículo de aplicación, constituyéndose dicha suspensión por unos resortes hidro-neumáticos (2, 2') de acción vertical, caracterizado porque según el mismo, la energía potencial acumulada en los resortes hidro-neumáticos (2, 2') se aprovecha para corregir el desplazamiento lateral de la caja (3) y su inclinación, para lo cual se establece un flujo de dicha energía desde los resortes hidro-neumáticos (2,2') hasta un dispositivo de centrado (4, 4' o 4'') situado entre el conjunto de rodadura (5) y la caja (3).

12. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, de acuerdo con las reivindicaciones primera, sexta y undécima, caracterizado porque el dispositivo de centrado se constituye por un actuador de doble efecto (4'').

13. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, de acuerdo con las reivindicaciones primera, tercera, sexta y undécima, caracterizado porque los dispositivos distribuidores (8, 8') pueden ser electroválvulas, válvulas de accionamiento mecánico, válvulas manuales o cualquier medio análogo que permita realizar una función de apertura y de cierre del flujo de energía.

14. Sistema de centrado y corrector de pendulación para vehículos ferroviarios, de acuerdo con las reivindicaciones primera, cuarta, sexta, novena y undécima, caracterizado porque los dispositivos detectores de posición (6) pueden ser eléctricos, electrónicos, mecánicos y/o del tipo preciso para cumplir sus funciones de detección.