PROCEDIMIENTO E INSTALACIÓN PARA EL CONTROL ADAPTABLE DEL SISTEMA DE REGULACIÓN ANTI-BLOQUEO DE UNA INSTALACIÓN DE FRENO NEUMÁTICO DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO.

Procedimiento para el control adaptable de una instalación de freno neumático (2) de un vehículo ferroviario (1) a través de un sistema de regulación anti-bloqueo (6),

con la que se impide el bloqueo de ruedas del vehículo ferroviario (1) en condiciones de adhesión desfavorables en la zona de contacto entre rueda y carril, siendo regulada la instalación de freno (2) a través de un sistema de regulación anti-bloqueo (6) de acuerdo con un resbalamiento relativo predeterminado, caracterizado por las siguientes etapas del procedimiento, que tienen en cuenta las condiciones actuales de adhesión en la zona de contacto entre la rueda y el carril: a) previsión de un resbalamiento de prueba relativo elevado de al menos 30 % a través de la activación correspondiente, demorada en el tiempo, de un elemento de control del sistema de regulación anti-bloqueo (6), b) determinación de la curva de la fricción entre la rueda y el carril, que se produce durante el resbalamiento de prueba realizado de esta manera, para la determinación de las condiciones de adhesión que predominan actualmente, c) determinación del resbalamiento óptimo para estas condiciones de adhesión predominantes a través de la determinación de la fuerza de fricción máxima en la curva de fricción calculada entre la rueda y el carril, y d) adopción del resbalamiento relativo óptimo determinado como valor teórico para el sistema de regulación antibloqueo (6)

La presente invención se refiere a un procedimiento así como a una instalación electrónica para el control adaptable de una instalación de freno neumático de un vehículo ferroviario a través de un sistema de regulación anti-bloqueo, con la que se impide el bloqueo de ruedas del vehículo ferroviario en condiciones de adhesión desfavorables en la zona de contacto entre rueda y carril, siendo regulada la instalación de freno a través de la regulación anti-bloqueo de acuerdo con un resbalamiento relativo predeterminado.

Los sistemas de regulación anti-bloqueo se utilizan en el campo de la construcción de vehículos ferroviarios para impedir un bloqueo de ruedas frenadas, en particular en condiciones de adhesión desfavorables. En función de la magnitud de la condición de adhesión desfavorable, los vehículos ferroviarios pueden mantener de esta manera, en general, los recorridos de frenado prescritos. Sin embargo, el tipo de contaminación que se encuentra entre la rueda y el carril influye en una medida significativa en los parámetros del sistema de control anti-bloqueo, para establecer una zona de contacto óptimo entre la rueda y el carril y garantizar un recorrido de frenado lo más corto posible.

En general, un sistema de regulación anti-bloqueo utiliza la variable de resbalamiento como variable de guía de la regulación. El resbalamiento se define como la diferencia entre la velocidad de revolución de la rueda y la velocidad de traslación del vehículo Si el resbalamiento se refiere a la velocidad de traslación del vehículo, entonces se habla también de resbalamiento relativo, que se indica habitualmente en valores porcentuales. El valor teórico del resbalamiento, que es necesario para la regulación, se ajusta fijamente a través de multiplicación de la velocidad de referencia por una constante, es decir, que en el resbalamiento relativo se ajusta a un porcentaje fijo. La velocidad de referencia debería corresponder en el caso ideal a la velocidad de traslación real del vehículo.

A partir del documento WO 2006/113954 A1 se deducen un procedimiento del tipo indicado al principio así como instalaciones electrónicas para el control adaptable de una instalación de freno neumático. Para la adaptación de la presión del cilindro de freno de una instalación de freno neumático de un vehículo ferroviario durante un proceso de frenado, se propone calcular el resbalamiento real momentáneo entre al menos una rueda y el carril, luego predeterminar un resbalamiento teórico entre al menos una rueda y el carril, para variar la presión del cilindro de freno, de acuerdo con la desviación del resbalamiento real con respecto al resbalamiento teórico predeterminado, de tal manera que la desviación pasa a cero, al menos se reduce al mínimo. De esta manera, se puede modificar la presión del cilindro de frenote una instalación de freno neumático y solamente se requieren ajustes adicionales reducidos en el sistema de regulación. Se consigue un control adaptable de la instalación de freno neumático porque el resbalamiento teórico se puede predeterminar de forma variable. De esta manera, es posible una adaptación constante de la curva característica de freno a las condiciones reales de adhesión en la zona de contacto entre la rueda y el carril.

Tal control adaptable es deseable, puesto que la solicitación de fuerza de fricción entre la rueda y el carril reacciona de manera sensible a medida que se incrementa el resbalamiento. El valor máximo de la solicitación de fuerza de fricción es máximo cuando el carril está seco y se reduce claramente cuando predominan condiciones malas de la intemperie. Si el proceso de frenado tiene lugar sobre el tramo ascendente de una curva de resbalamiento, entonces es estable. En el caso de que se exceda el máximo a través de un valor de resbalamiento demasiado alto, el trayecto de regulación se vuelve inestable – la rueda se retrasa muy rápidamente y se para. En este caso, se produce de manera desfavorable un recorrido de frenado más largo.

Los sistemas modernos de regulación anti-bloqueo de las instalaciones de freno neumático deben impedir, en diferentes condiciones atmosféricas, por una parte, la parada de la rueda y, por otra parte, deben alcanzar un alto aprovechamiento de la fuerza de fricción de la zona de contacto de la rueda y el carril y, por lo tanto, un recorrido de frenado lo más corto posible.

Los sistemas convencionales de regulación anti-bloqueo del estado de la técnica utilizan reguladores basados en el conocimiento, que evalúan el estado actual con la ayuda de una evaluación adecuada de variables de medición, que toman la reacción adecuada a partir de una tabla de decisión y la convierten como secuencia de impulsos en las válvulas anti-bloqueo. Para cada serie de vehículos ferroviarios es necesaria una adaptación individual de la pluralidad de parámetros de regulación.

Habitualmente, los sistemas de regulación anti-bloqueo regulan sobre un resbalamiento relativo de 20 – 25 %. Este resbalamiento es, en efecto, óptimo en carriles húmedos a ligeramente contaminados, porque resuelta una mejora reducida de la fuerza de fricción debido al resbalamiento grande. Además, de esta manera se consigue un efecto de limpieza del carril. Sin embargo, este efecto no es válido cuando, por ejemplo en los meses de otoño, debido al follaje húmedo, se forma una película lubricante gruesa sobre los carriles, que reduce claramente la fuerza de fricción entre la rueda y el carril. Esto conduce en el otoño habitualmente a recorridos de frenado demasiado prolongados de los vehículos ferroviarios. Esta prolongación grande del recorrido de frenado condicionada por la intemperie es muy peligrosa porque esto puede conducir a un paso de señales o de andenes.

Por lo tanto, el cometido de la presente invención es crear un procedimiento así como una instalación electrónica para el control adaptable de una instalación de freno neumático de un vehículo ferroviario a través de un sistema de regulación anti-bloqueo, que garantiza de manera sencilla en cuanto a la técnica de regulación un frenado seguro adaptado a las condiciones actuales de la intemperie.

El cometido se soluciona partiendo de un procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 en conexión con sus rasgos característicos. Con respecto a una instalación electrónica correspondiente, el cometido se soluciona por medio de la reivindicación 8.

Las reivindicaciones dependientes relacionadas reproducen desarrollos ventajosos de la invención.

La invención incluye la enseñanza técnica del procedimiento de que para la consideración de las condiciones de adhesión en la zona de contacto de la rueda y el carril para el frenado se genera en primer lugar un resbalamiento de prueba relativamente alto al menos del 30 %, para predeterminar de manera correspondiente un control demorado en el tiempo de un elemento de control del sistema de regulación anti-bloqueo, calculando la curva de la fuerza de fricción entre la rueda y el carril, que se produce durante el resbalamiento de prueba generado de esta manera, para derivar a partir de ello las condiciones de adhesión que predominan actualmente, determinando el resbalamiento óptimo para las condiciones de adhesión predominantes calculadas a través de la determinación de la fuerza de fricción máxima en la curva calculada de la fuerza de fricción entre la rueda y el carril, y adoptando el resbalamiento relativo óptimo determinado de esta manera a través del sistema de regulación anti-bloqueo como valor teórico.

La ventaja de la solución de acuerdo con la invención reside especialmente en que estas etapas del procedimiento se pueden implementar con software en un sistema electrónico de regulación anti-bloqueo, lo que se puede realizar con poco gasto. El sistema de regulación anti-bloqueo modificado de esta manera está en condiciones de realizar un frenado óptimo en condiciones atmosféricas totalmente diferentes. Con la ayuda de simulaciones ya realizadas se ha podido establecer que el aprovechamiento de la fuerza de fricción durante el frenado es casi 100 %. Además, el frenado se realiza en gran medida libre de sacudidas, lo que representa una ventaja con respecto a la comodidad de viaje para los viajeros.

De manera preferida, para el sistema de regulación anti-bloqueo se predetermina como resbalamiento de prueba relativo un valor entre 30 y 40 por ciento. Este resbalamiento de prueba realmente grande permite una exploración segura de la curva de la fuerza de fricción.

El sistema de regulación... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el control adaptable de una instalación de freno neumático (2) de un vehículo ferroviario (1) a través de un sistema de regulación anti-bloqueo (6), con la que se impide el bloqueo de ruedas del vehículo ferroviario (1) en condiciones de adhesión desfavorables en la zona de contacto entre rueda y carril, siendo regulada la instalación de freno (2) a través de un sistema de regulación anti-bloqueo (6) de acuerdo con un resbalamiento relativo predeterminado, caracterizado por las siguientes etapas del procedimiento, que tienen en cuenta las condiciones actuales de adhesión en la zona de contacto entre la rueda y el carril:

a) previsión de un resbalamiento de prueba relativo elevado de al menos 30 % a través de la activación correspondiente, demorada en el tiempo, de un elemento de control del sistema de regulación anti-bloqueo (6),

b) determinación de la curva de la fricción entre la rueda y el carril, que se produce durante el resbalamiento de prueba realizado de esta manera, para la determinación de las condiciones de adhesión que predominan actualmente,

c) determinación del resbalamiento óptimo para estas condiciones de adhesión predominantes a través de la determinación de la fuerza de fricción máxima en la curva de fricción calculada entre la rueda y el carril, y

d) adopción del resbalamiento relativo óptimo determinado como valor teórico para el sistema de regulación antibloqueo (6).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como resbalamiento de prueba se predetermina el valor entre 30 y 40 %.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en el caso de determinación de una caída significativa de la fuerza de fricción después del resbalamiento entre 2 y 3 %, este resultado es interpretado como carril recubierto con una película de lubricante.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se predetermina un resbalamiento de prueba para la determinación de las condiciones de adhesión actuales en la zona de contacto entre la rueda y el carril cíclicamente cada 5 a 10 segundos.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el resbalamiento óptimo calculado con la ayuda del resbalamiento de prueba se utiliza como señal básica para un regulador PID (9) dentro del sistema de regulación anti-bloqueo (6).

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se forman factores de amplificación del regulador PID (9) en función de la velocidad del vehículo.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los factores de amplificación se reducen a medida que se reduce la velocidad del vehículo con curva característica progresiva.

8. Instalación electrónica para el control adaptable de una instalación de freno neumático (2) de un vehículo ferroviario (1) a través de un sistema de regulación anti-bloqueo (6), que impide el bloqueo de ruedas del vehículo ferroviario (1) en condiciones de adhesión desfavorables en la zona de contacto entre rueda y carril (5), regulando el sistema de regulación anti-bloqueo (6) la instalación de freno (2) de acuerdo con un intervalo predeterminado de parámetros de resbalamiento, caracterizada porque una activación demorada en el tiempo del elemento de control del sistema de regulación anti-bloqueo (6) genera un resbalamiento de prueba elevado entre la rueda y el carril de al menos 30 %, estando previstos unos medios para la determinación de la curva de fricción entre la rueda y el carril, que se produce durante el resbalamiento de prueba generado de esta manera, a partir de lo cual se puede determinar el resbalamiento óptimo para estas condiciones de adhesión predominantes a partir de la fuerza de fricción máxima en la curva calculada de la fuerza de fricción, que el sistema de regulación anti-bloqueo (6) adopta como valor de entrada.

9. Instalación electrónica de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizada porque el elemento de control del sistema de regulación anti-bloqueo (6) está configurado como una válvula anti-bloqueo (3).

10. Instalación electrónica de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque a continuación del regulador PID

(9) está conectado un regulador de ventana PD (10) para el control de la válvula anti-bloqueo (3) con los estados de aireación, retención y ventilación.