PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA COMPROBACIÓN DEL APRIETE DE SUJECIONES DE VÍAS DE FERROCARRIL.

La presente invención se refiere a un método y a un dispositivo para la comprobación de forma automática del estado de apriete desujeciones de vias férreas,

de modo que desde un tren que circul por una vía se puede captar una señal de cada una de las sujecines, que indica si el grado de apriete de dichas sujeciones es e idóneo o si por el contrario la sujeción no es la adecuada ya sa porque está floja o dañada. Ppara ello un dispositivo objeto dela invención comprende un elemento sensor de presión y al menos n elemento eléctricamente conductor conectado a dicho sensor de resión, con el cual se genera una variación de al menos una magntud eléctrica proporcional a la presión de apriete existente en l menos un punto en dicha sujeción durante el paso de un tren. L invención también se refiere a una placa aislante ppara sujecions y a una instalación de vías ferroviarias, que incorporan un dipositivo sensor objeto de la invención

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/ES2005/000268.

Solicitante: RAILTECH SUFETRA,S.A.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: VALENCIA.

Inventor/es: VIVES CLAVEL,JUAN.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 13 de Mayo de 2005.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B61L1/06 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B61 FERROCARRILES.B61L CONTROL DE TRAFICO FERROVIARIO; SEGURIDAD DEL TRAFICO FERROVIARIO (frenos o equipos auxiliares B61H, B61K; estructura de sistemas de agujas E01B). › B61L 1/00 Dispositivos a lo largo de la vía mandados por la acción del vehículo o del tren (petardos B61L 5/20; maniobra de sistemas de agujas o señales por el paso del vehículo B61L 11/00, B61L 13/00; maniobra de barreras o de barreras y señales por el acercamiento del tren B61L 29/18). › accionados por deformación del raíl; accionados por vibración del raíl.
  • B61L23/04B3
  • E01B35/00 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E01 CONSTRUCCION DE CARRETERAS, VIAS FERREAS O PUENTES.E01B VIAS FERREAS; HERRAMIENTAS PARA VIAS FERREAS;; MAQUINAS PARA LA CONSTRUCCION DE VIAS FERREAS DE CUALQUIER TIPO (dispositivos descarriladores o para situar los vehículos en la vía, frenos de vía o dispositivos ralentizadores B61K; retirada de materia indeseable de las vías de ferrocarril, control de la vegetación, applicación de líquidos E01H). › Aplicaciones de los aparatos o dispositivos de medida para la construcción de vías (aparatos para locomotoras o vagones para indicar o registrar secciones de vía en mal estado B61K 9/00; medida de ángulos, de dimensiones lineales o de irregularidades en general G01B, G01C).
  • E01B9/02 E01B […] › E01B 9/00 Fijación de los carriles sobre las traviesas o almohadillas (fijación de los carriles sobre los puentes E01D 19/12). › Fijación directa de los carriles, de los asientos de apoyo o de los cojinetes sobre las traviesas o las cimentaciones; Medios con este fin.
  • G01L5/24 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01L MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA MECANICA, RENDIMIENTO MECANICO O DE LA PRESION DE LOS FLUIDOS (pesado G01G). › G01L 5/00 Aparatos o métodos para la medida de fuerzas, p. ej. de la fuerza producida por un choque, para la medida del trabajo, de la potencia mecánica o del par, adaptados a fines especiales. › para determinar el valor del par o del momento de torsión para el apretado de una tuerca o de otro órgano sometido a una tensión análoga.

Clasificación PCT:

  • B61L1/06 B61L 1/00 […] › accionados por deformación del raíl; accionados por vibración del raíl.
  • E01B9/28 E01B 9/00 […] › Fijación sobre traviesas de madera o de hormigón o sobre mampostería con piezas de apriete.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania.

PDF original: ES-2366444_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Objeto de la Invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y a una instalación de ferrocarril para comprobación automática del estado de apriete de la sujeción de vías de ferrocarril, de modo que desde un tren que circula sobre una vía sea posible captar una señal de cada una de las sujeciones, que indica si el grado de apriete de dichas sujeciones es adecuado o si, por el contrario, no es adecuado debido a que están flojas o dañadas.

A este fin, un dispositivo, objeto de la invención, comprende un elemento sensor de presión y al menos un elemento de conducción eléctricamente conectado a dicho sensor de presión, con lo el que se produce una variación de al menos una magnitud eléctrica proporcional a la presión de apriete presente en al menos un punto en dicha sujeción durante el paso de un tren.

Antecedentes de la Invención

Los costes del mantenimiento de las vías de ferrocarril se incrementan con la densidad del tráfico, velocidad, carga por eje y decrece con el peso del raíl, siendo el primero de estos la causa principal del deterioro de las vías, actuando a través de las cargas totales dinámicas verticales y laterales que transmite, que se transforman en fatiga y desgaste de diferentes dispositivos o elementos que forman parte de las sujeciones de las vías, así como en la degradación de su geometría. Dicha degradación redundará por lo tanto, en la calidad y en la seguridad de la vía (definidas por las desviaciones estándar en el nivel, alineación, ancho de vía, etc.), la velocidad de los trenes y las cargas máximas por eje.

Convencionalmente para comprobar y verificar el estado de las sujeciones de las vías de ferrocarril, las operaciones se realizan manualmente o mediante maquinaria “in situ”, es decir, los operativos se desplazan periódicamente a lo largo de las vías, revisando entre otros aspectos, el apriete de los tornillos que cooperan en los dispositivos de sujeción de dichas vías, tomando las oportunas lecturas del par de torsión, carga o torsión y procediendo a apretar los que se consideren deficientes.

En una instalación de ferrocarril se conoce el empleo de placas aislantes para la sujeción resiliente de raíles sobre traviesas. Algunas de estas placas se describen en las siguientes patentes españolas ES-2.115.427 relativa a una placa aislante de tipo lámina resiliente y ES-2.160.529 referida a una tipo acodada con clip. Otros elementos conocidos participantes en una instalación de ferrocarril constan de un manguito de anclaje como el descrito en la patente española ES-2.125.603, o una placa de asiento resiliente para vía de ferrocarril tal como la descrita en la patente española ES-2.156.564. Una instalación de ferrocarril conocida se muestra en la figura 1 de la patente ES

2.115.427 para una placa aislante tipo lámina resiliente.

La patente europea EP-0.344.145, A1 describe un dispositivo para determinación del estado de cambios de vía u cruces de ferrocarriles

La patente alemana DE-4432329A1 se refiere a un sistema para detección de errores en el lecho de la vía, roturas de tornillos, errores en el raíl o en los vehículos lo que puede conducir a accidentes importantes en una instalación de ferrocarril.

Descripción de la Invención

La presente invención resuelve el problema técnico planteado, por medio del material de la invención incluido en las reivindicaciones 1 y 13 independientes adjuntas.

En términos más concretos, un primer aspecto de la invención se refiere a un dispositivo sensor (no reivindicado) para confirmación del estado de apriete de sujeciones de vías de ferrocarril que comprende un elemento sensor de presión y al menos un elemento de conducción eléctricamente conectado a dicho sensor de presión.

En la presente invención el término sujeciones, debe ser entendido con el significado de cualquier colección de elementos que permiten el aseguramiento en un punto de un raíl o línea, a una traviesa de ferrocarril.

El elemento sensor de presión puede estar formado por un material con propiedades piezoeléctricas, o puede consistir en un condensador de capacitancia variable, u otro tipo de sensor que permita determinar la presión en un punto de la sujeción. Por otra parte, el elemento conductor es capaz de radiar y/o recibir energía electromagnética.

Otro aspecto de la invención se refiere a una placa aislante (no reivindicada) para la sujeción de raíles sobre traviesas, que incorpora un dispositivo como el antes descrito. El dispositivo sensor formado por el elemento sensor de presión y el elemento radiante, pueden estar integrados en la propia placa como resultado del moldeo de dicha placa, o se puede acoplar posteriormente a la misma en una cavidad prevista a dicho fin.

La invención se refiere también a una instalación de ferrocarril convencional formada por raíles montados sobre traviesas en cooperación con placas de sujeción aislantes y tornillos que pasan a través de dichas placas, que incorpora el dispositivo sensor antes descrito, que puede estar acoplado en un punto de la sujeción que se considere adecuado para determinar el estado de apriete de la misma.

Por ejemplo, el sensor de presión puede estar en contacto con la placa aislante y la traviesa, o entre la placa aislante y el raíl, o entre la placa aislante y un clip de sujeción, o entre la placa resiliente y una lámina resiliente.

Otro aspecto de la invención se refiere a un procedimiento para comprobar el estado de apriete de sujeciones de vías de ferrocarril, en el que se produce una variación de al menos una magnitud eléctrica y/o magnética proporcional a o indicativa de la presión de apriete existente en al menos un punto en dicha sujeción durante o después del paso de un tren. La variación de las magnitudes eléctricas, puede consistir en una variación de una emisión de energía electromagnética, en una variación de frecuencia, corriente o amplitud de una señal, originada por el paso de un tren sobre una sujeción que es transformada en una variación de presión sobre un sensor de presión situado en la sujeción.

Por la adquisición de estas variaciones de las magnitudes eléctricas y/o magnéticas producidas en cada sujeción, es posible determinar las fuerzas a las que la sujeción es sometida y en consecuencia saber si el grado de apriete de la misma es el adecuado. La adquisición de estas variaciones eléctricas y/o magnéticas se puede obtener desde un receptor situado por ejemplo en un tren que se desplaza sobre la vía.

La presente invención logra evitar el trabajo altamente laborioso que supone la comprobación manual de la instalación, debido a número de kilómetros de vía que se tienen que inspeccionar periódicamente “in situ”, reduciendo considerablemente el coste de mantenimiento de la misma, así como transmitir la evidencia de la seguridad de la vía tanto a los organismos oficiales como a los usuarios que emplean estos medios de transporte. Dado que la confirmación del estado de las sujeciones se puede realizar automáticamente con un tren que circule normalmente, la supervisión de las vías se puede llevar a cabo de manera continua durante el día por lo que cualquier daño en una sujeción se detecta rápidamente.

Descripción de los Dibujos

Para complementar la descripción que se hace y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de una realización práctica de la misma, se adjunta a esta descripción un conjunto de dibujos, como parte integrante de la misma, en los que, a modo de ilustración y no limitativamente, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.muestra una vista en perspectiva de una realización de un dispositivo con sensor piezoeléctrico para la comprobación del estado de apriete de sujeciones de vías de ferrocarril objeto de la invención. Las flechas se usan para ilustrar la variación en compresión que dicho sensor experimenta.

La figura 2 muestra un esquema eléctrico correspondiente a la operación del dispositivo de la figura 1.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de otra realización de un dispositivo con sensor capacitivo para la comprobación del estado de apriete de sujeciones de vías de ferrocarril.

La figura 4 muestra en la figura 4b un esquema eléctrico correspondiente a la operación del dispositivo de la figura

3. En la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de ferrocarril que comprende raíles (20) montados sobre traviesas (21) en cooperación con sujeciones (11,13,17,18,23) para aseguramiento de los raíles a las traviesas, comprendiendo dichas sujeciones (11,13,17,18,23) placas (11) de sujeciones aislantes y tornillos (13) que pasan a través de dichas placas (11) y fijos en las traviesas, comprendiendo además la instalación de ferrocarril una placa (22) base resiliente dispuesta entre la parte inferior de un raíl y una traviesa, de manera que el raíl (20) se apoye sobre la traviesa (21) a través de la placa (22) base resiliente,

caracterizada porque la instalación de ferrocarril comprende además al menos un dispositivo (1) sensor para comprobación del estado de apriete de dichas sujeciones, comprendiendo dicho dispositivo (1) sensor un elemento (2) de sensor de presión formado por un material piezoeléctrico, y un elemento (3) conductor eléctricamente conectado al elemento (2) de sensor de presión para radiación de energía electromagnética producida por dicho sensor (2) de presión,

en la que dicho elemento (2) de sensor de presión está situado en un punto de dichas sujeciones, de manera tal que el elemento (3) conductor eléctricamente produce un pulso electromagnético proporcional a la magnitud de un impacto de fuerza contra el elemento (2) de sensor de presión causado por la compresión-relajación de la placa

(22) base resiliente después de que una rueda de un tren haya pasado sobre el medio de sujeción en el que está situado el sensor (2) de presión.

2. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dicho impacto de fuerza contra el sensor de presión es causado por el retorno de la placa (22) base resiliente a su estado de compresión inicial, después de que un ten haya pasado sobre el medio de sujeción en el que está situado el sensor de presión.

3. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el elemento (2) de sensor de presión y el elemento (3) conductor eléctricamente están ambos situados en conjunción con las sujeciones.

4. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas sujeciones comprenden una placa

(11) de sujeción aislante y un tornillo (13) que pasa a través de dicha placa (11) y fijo a las traviesas (21), y un clip

(23) resiliente que hace contacto con la parte inferior del raíl (20) para la sujeción del mismo.

5. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 1, en la que dichas sujeciones comprenden una placa

(11) de sujeción aislante y un tornillo (13) que pasa a través de dicha placa (11) y fijo a la traviesa (21), el tornillo

(13) retiene dicha placa (11) por medio de una tuerca (17) roscada en el extremo superior del tornillo y por medio de una placa (18) de refuerzo metálica.

6. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en la que el dispositivo sensor está incorporado en la placa (11) aislante.

7. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el elemento (2) de sensor de presión está en contacto con la placa (11) aislante y a la traviesa (21), o entre la placa (11) distante y el raíl (20), o entre la placa (11) aislante y un clip (23) de sujeción.

8. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 4, en la que el elemento (2) de sensor de presión está situado bajo el punto de apoyo del clip (23) resiliente con respecto a la parte inferior del raíl (20).

9. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de radiación está seleccionado entre: una antena, electrodo, placa, espira abierta o cerrada, bobina, una capa de tinta o pasta conductora.

10. Instalación de ferrocarril de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque el elemento de radiación es una antena seleccionada entre: monopolo, dipolo, vertical monopolo, dipolo paralelo a un plano conductor, bastidor de antena, antena coplanar, antena de radiofrecuencia, antena plana, o antena impresa.

11. Instalación de ferrocarril de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende una carcasa (16) y porque el elemento de sensor y el elemento radiante están alojados dentro de dicha carcasa.

12. Sistema de ferrocarril que comprende una instalación de ferrocarril de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes y al menos un vehículo (25) de ferrocarril concebido para circular sobre los raíles de dicha instalación de ferrocarril; en el que el sistema de ferrocarril comprende además una unidad (5) receptora instalada en dicho vehículo (25) de ferrocarril, en el que dicha unidad (5) receptora está adaptada para detectar dicho pulso electromagnético.

13. Procedimiento para confirmación del estado de apriete de las sujeciones de instalaciones de ferrocarril, comprendiendo dicha instalación de ferrocarril raíles (20) montados sobre traviesas (21) en cooperación con sujeciones para aseguramiento de los raíles a las traviesas, y una placa (22) base resiliente dispuesta entre la parte inferior de un raíl y una traviesa, de manera que el raíl (20) se apoye sobre la traviesa a través de dicha placa

(22) base resiliente,

caracterizado porque el procedimiento comprende la producción de emisión de pulsos electromagnéticos proporcionales a la presión de apriete presente en al menos un punto de dichas sujeciones después del paso de una rueda de un vehículo (25) de ferrocarril, en el que dichos pulsos electromagnéticos son producidos por medio de un elemento (3) conductor eléctricamente conectado a un sensor (2) de presión, en el que el sensor de presión es un material con propiedades piezoeléctricas y porque dichos pulsos electromagnéticos son producidos sometiendo el material piezoeléctrico a un impacto de fuerza del paso del tren,

en el que dicho elemento (2) de sensor de presión está situado en un punto de dichas sujeciones, de manera tal que el elemento (3) conductor eléctricamente produce un pulso electromagnético proporcional a la magnitud de un impacto de fuerza contra el elemento (2) de sensor de presión causado por la compresión-relajación de la placa

(22) base resiliente después de que una rueda de un tren haya pasado sobre el medio de sujeción en el que está situado el sensor (2) de presión.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que dicho impacto de fuerza contra el sensor de presión es causado por el retorno de la placa (22) base resiliente a su estado de compresión inicial, después de que un tren haya pasado sobre la sujeción en la que está situado el elemento (2) de sensor de presión.

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende la detección de dicha emisión electromagnética por medio de una unidad (5) receptora situada en un vehículo (25) de ferrocarril que está viajando sobre los raíles.

 

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