Un sistema de detección que comprende: un primer sensor (2) dispuesto de manera que se sitúe en uso adyacente a un primer carril (16) de una vía (6);

y un segundo sensor (4) dispuesto de manera que se sitúe en uso adyacente a un segundo carril (18) de una vía (6); y una unidad de control de sensor (8) para capturar los datos comunicados por los sensores (2, 4); y una unidad de procesamiento por ordenador (12); en la que los datos capturados por la unidad de control de sensor (8) son el momento y la longitud de activación de cada sensor activado (2, 4); y el que los datos se analizan en la unidad de procesamiento por ordenador (12) para determinar el ángulo de ataque de al menos uno de un eje calado (26), un bogie y un vehículo ferroviario en una primera localización

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a un aparato y procedimiento para medir el ángulo de ataque de un eje calado y detectar la oscilación del eje calado, el bogie o un vehículo ferroviario. Más particularmente, la presente invención se refiere a un sistema y procedimiento para detectar la oscilación y medir el ángulo de ataque de un eje calado de un automotor que viaja sobre un carril empleando sensores que detectan la proximidad de los objetos en movimiento.

Antecedentes de la invención

La oscilación es una condición en la que un eje calado, bogie o vehículo ferroviario oscila de lado a lado entre los carriles de la vía férrea mientras se está moviendo. La oscilación puede causarse por componentes del bogie desgastados, el desgaste o defectos en la vía férrea o los carriles o una diversidad de otras razones. La oscilación da como resultado un rápido desgaste de los componentes del bogie y los vehículos, los carriles y otros componentes de la vía, y tiene el potencial de causar daños a la carga y tal vez pueda dar lugar al descarrilamiento. La detección de la oscilación es importante pero relativamente difícil. Como tal, una condición de oscilación puede no manifestarse durante un periodo de tiempo sustancial.

En general, el ángulo de ataque se define como el ángulo de guiñada entre los rodamientos de un eje calado y los carriles. Una medida del ángulo de ataque es el ángulo entre el plano del rodamiento acoplado sobre el carril y un plano tangente al carril. El ángulo de ataque también puede mostrarse por el ángulo entre la línea central del eje de un eje calado y una línea que es perpendicular a un carril o normal a la tangente de un carril. El ángulo de ataque es un factor crítico para la evaluación del rendimiento del vehículo ferroviario. Por ejemplo, cuando el ángulo de ataque es cero, el eje calado de un vehículo ferroviario tiene igual magnitud y dirección que la velocidad translacional del vehículo ferroviario, dando como resultado una mayor eficiencia del vehículo ferroviario. Sin embargo, un ángulo de ataque positivo indica un riesgo para un eje calado, bogie o vehículo ferroviario de ascensión de los carriles e incluso de descarrilamiento. Además, un ángulo de ataque positivo tiene el riesgo de generar fuerzas transversales que pueden dar como resultado daños en los componentes de la vía y el bogie y un incremento en los costes de mantenimiento y reparación de dichos componentes.

En la actualidad, están disponibles sistemas que detectan la oscilación. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos Nº 5.622.338, cuya totalidad se incorpora expresamente en este documento por referencia, usa un sensor de aceleración montado en bogie para medir la aceleración de un vagón en una dirección transversal al carril. Sin embargo, dichos sistemas montados en un bogie no son adecuados para su uso en una estación de paso o el costado de una vía, es decir, a lo largo del lado o borde de una vía de ferrocarril. Además, dichos sistemas montados en bogies son inadecuados para detectar la oscilación de ruedas o ejes calados o medir el ángulo de ataque de las ruedas, los ejes calados, bogies o vehículos ferroviarios.

Actualmente también están disponibles sistemas para medir el ángulo de ataque. Por ejemplo, el ángulo de ataque se ha medido con un sistema montado en un vehículo asociado con un eje calado particular según el vehículo ferroviario viaja por la vía férrea. Dichos sistemas montados a un vehículo se montan típicamente en un eje calado en particular, y por lo tanto, son inadecuados para su uso en una estación de paso o costado de la vía, o para determinar el ángulo de ataque de todos los ejes calados de un vehículo ferroviario. Además, debido a que dichos sistemas se localizan en los mismos vehículos, los sistemas son menos fiables y requieren más mantenimiento y supervisión que un sistema adaptado para uso en estaciones de paso o en el costado de la vía.

Además, el ángulo de ataque también se ha detectado con un sistema montado en el costado de la vía. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos Nº 5.368.260, cuya totalidad se incorpora expresamente en este documento por referencia, utiliza un telémetro en el costado de la vía que incorpora un rayo láser dirigido a una rueda para medir el ángulo de ataque entre un plano de la rueda y una tangente de la vía férrea. Sin embargo, los sistemas conocidos del costado de la vía y los procedimientos para la medición del ángulo de ataque están separados sustancialmente de la vía férrea y dan como resultado una medición estática que no tiene en cuenta la desalineación dinámica de los carriles a causa de la fuerza del tren, las fuerzas medioambientales, tales como los cambios en la humedad y la temperatura, o la desalineación de los sistemas de medición del costado de la vía debido a las mismas o similares fuerzas medioambientales. Además, dichos sistemas se localizan en un lado de la vía, lo que les hace inadecuados para detectar directamente el ángulo de ataque de las ruedas en el carril más lejano. Además, los sistemas de rayos láser son caros, requieren mantenimiento y supervisión continuos y son propensos a desalinearse y funcionar de forma incorrecta debido al entorno, a menudo peligroso, de la vía y otros objetos en movimiento asociados con el entorno.

Actualmente, también están disponibles sistemas situados adyacentes a los carriles de una vía que miden el ángulo de ataque. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos Nº 6.381.521, cuya totalidad se incorpora expresamente en este documento por referencia, describe un procedimiento para determinar el ángulo de ataque usando galgas extensiométricas verticales, laterales y de ángulo de ataque colocadas sobre los carriles. Sin embargo, dichos sistemas implican múltiples tipos de galgas para detectar una pluralidad de fuerzas y tensiones y requieren cambios costosos y que consumen mucho tiempo en la infraestructura de la vía férrea o la suplementación por otros dispositivos. Por ejemplo, la instalación de galgas extensiométricas en un carril típicamente requiere moler el carril e instalar traviesas de hormigón. Además, cuando se cambian las secciones del carril, la pérdida de potencia de las galgas extensiométricas hace poco práctica esta tecnología.

Además, los sistemas de galgas extensiométricas conocidos requieren una localización e instalación precisa de las galgas, un consumo de tiempo y es un proceso tedioso. Por ejemplo, las galgas extensiométricas deben situarse precisamente en un carril y a menudo no pueden colocarse sobre una placa de junta o traviesa ya que la flexión del carril necesaria para medir la tensión se da entre las traviesas. Además, la precisión de las galgas extensiométricas puede verse comprometida por la temperatura, las propiedades del material, el adhesivo que une las galgas al carril y la estabilidad del metal de la vía. Por ejemplo, muchos materiales de las galgas extensiométricas son sensibles a cambios en la temperatura y tienden a coger holgura y cambiar su resistencia según pasa el tiempo. Además, calcular el ángulo de ataque en base significativamente a las mediciones de la tensión requiere cálculos complejos. Por lo tanto, existe una gran necesidad desde hace tiempo de obtener un aparato y un procedimiento para tanto medir el ángulo de ataque como para detectar la oscilación de las ruedas individualmente, así como de los bogies y vehículos ferroviarios. Además, existe la necesidad de que un aparato y procedimiento de este tipo sea menos susceptible a la desalineación y a una calidad de señal pobre debido a las fuerzas externas del entorno peligroso de la vía. Además, existe la necesidad de que un aparato y procedimiento de este tipo sea económico, fácil de instalar, usar y mantener, y sin embargo sea preciso en la medición del ángulo de ataque y la detección de la oscilación.

Técnica anterior más próxima

El documento EP 1614602 A1 describe un aparato para medir los datos de las condiciones para un eje calado rodante de un material rodante ferroviario que comprende al menos uno, preferentemente al menos 2, sensores de distancia sin contacto para determinar la altura vertical del reborde de la rueda a su paso por debajo del reborde de la rueda próximo al carril. El valor de la distancia obtenido se introduce a un dispositivo de análisis que determina el desgaste de las superficies de recorrido de la rueda del diámetro medio de rueda.

El documento DE 101 01 601 A1 describe un sistema para diagnosticar ruedas de la vía que comprende un dispositivo de medición de la... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de detección que comprende:

un primer sensor (2) dispuesto de manera que se sitúe en uso adyacente a un primer carril (16) de una vía (6); y

un segundo sensor (4) dispuesto de manera que se sitúe en uso adyacente a un segundo carril (18) de una vía (6); y

una unidad de control de sensor (8) para capturar los datos comunicados por los sensores (2, 4); y

una unidad de procesamiento por ordenador (12);

en la que los datos capturados por la unidad de control de sensor (8) son el momento y la longitud de activación de cada sensor activado (2, 4); y el que los datos se analizan en la unidad de procesamiento por ordenador (12) para determinar el ángulo de ataque de al menos uno de un eje calado (26), un bogie y un vehículo ferroviario en una primera localización.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que el primer sensor (2) y el segundo sensor (4) se disponen a lo largo de una línea común generalmente perpendicular a al menos uno de un eje longitudinal de al menos uno del primer carril (16) y el segundo carril (18) y una tangente de al menos uno del primer carril (16) y el segundo carril (18); y

en el que el primer sensor (2) y el segundo sensor (4) no son galgas extensiométricas y están en comunicación operativa con la unidad de control de sensor (8).

3. El sistema de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que cada uno del primer sensor (2) y el segundo sensor (4) comunican información para su comparación en la determinación de al menos uno de un ángulo de ataque y una posición lateral del eje calado (26).

4. El sistema de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la información se utiliza para determinar una condición de oscilación.

5. El sistema de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el primer sensor (2) se adapta para su interconexión al primer carril (16) y el segundo sensor (4) se adapta para su interconexión al segundo carril (18).

6. El sistema de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el primer sensor (2) y el segundo sensor (4) son al menos uno de un sensor de proximidad, un sensor de desplazamiento, un sensor óptico, un sensor de posición, un sensor capacitivo, un sensor inductivo, un sensor ultrasónico, un sensor de infrarrojos, un sensor acústico, un sensor fotoeléctrico, un sensor láser y un sensor de efecto Hall.

7. El sistema de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende adicionalmente una unidad central de procesamiento (12) en comunicación con al menos uno del primer sensor, el segundo sensor y la unidad de control de sensor (8).

8. Un procedimiento de detección que comprende: proporcionar un primer sensor (2) adyacente a un primer carril (16) de una vía (6); proporcionar un segundo sensor (4) adyacente a un segundo carril (18) de la vía (6); obtener un momento de activación y una longitud de activación del primer sensor (2); obtener un momento de activación y una longitud de activación del segundo sensor (4); y utilizar el momento de activación y la longitud de activación del primer sensor (2) y el momento de activación

y la longitud de activación del segundo sensor (4) para determinar el ángulo de ataque de al menos uno de un eje calado (26), un bogie y un vehículo ferroviario en una primera localización.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente: proporcionar un tercer sensor (2) adyacente al primer carril (16); proporcionar un cuarto sensor (4) adyacente al segundo carril (18); obtener un momento de activación y una longitud de activación del tercer sensor (2); obtener un momento de activación y una longitud de activación del cuarto sensor (4);

utilizar el momento de activación y la longitud de activación del tercer sensor (2) y el momento de activación y la longitud de activación del cuarto sensor (4) para determinar el ángulo de ataque de al menos uno de un eje calado (26), un bogie y un vehículo ferroviario en una segunda localización; y

utilizar el ángulo de ataque de al menos uno del eje calado (26), el bogie y el vehículo ferroviario en la primera localización y el ángulo de ataque de al menos uno del eje calado (26), el bogie y el vehículo ferroviario en la segunda localización para detectar si al menos uno del eje calado (26), el bogie y el vehículo ferroviario está oscilando.

10. El procedimiento de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente guardar al menos uno del momento

de activación del primer sensor (2), la longitud de activación del primer sensor (2), el momento de activación del 10 segundo sensor (4) y la longitud de activación del segundo sensor (4).

11. El procedimiento de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente mostrar al menos uno del momento de activación del primer sensor (2), la longitud de activación del primer sensor (2), el momento de activación del segundo sensor (4) y la longitud de activación del segundo sensor (4).

12. El procedimiento de la reivindicación 8, que comprende adicionalmente comunicar al menos uno del momento

15 de activación del primer sensor (2), la longitud de activación del primer sensor (2), el momento de activación del segundo sensor (4) y la longitud de activación del segundo sensor (4).

13. El procedimiento de la reivindicación 8, en el que la determinación del ángulo de ataque de al menos uno del eje calado (26), el bogie y el vehículo ferroviario en la primera localización se realiza en un ordenador.

14. El procedimiento de la reivindicación 9, en el que al menos uno de la determinación del ángulo de ataque de

20 al menos uno del eje calado (26), el bogie y el vehículo ferroviario en la primera localización, la determinación del ángulo de ataque de al menos uno del eje calado (26), el bogie y el vehículo ferroviario en la segunda localización, y la detección de si al menos uno del eje calado (26), el bogie y el vehículo ferroviario está oscilando, se realiza en un ordenador.