Sistema de control de la basculación de vehículos ferroviarios,

para el accionamiento de los resortes neumáticos (1) que se disponen entre el bogie (2) y la caja (3) del vehículo ferroviario de aplicación, mediante unas válvulas (4) que controlan el llenado y vaciado de dichos resortes neumáticos (1), estableciéndose las palancas (5) de accionamiento de las válvulas (4), asociadas a respectivas bielas (6) que se disponen inclinadas respecto de la perpendicular al plano de la vía, con lo cual dichas bielas (6) determinan una respuesta cambiada de accionamiento de las válvulas (4), por la inclinación y por el desplazamiento lateral de la caja (3) en las curvas

Sistema de control de la basculación de vehículos ferroviarios.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con la adaptación de los vehículos ferroviarios para mejorar las condiciones de circulación de los mismos, proponiendo un sistema que permite mejorar el comportamiento dinámico de dichos vehículos en la circulación por curvas, mediante el control y regulación del balanceo.

Estado de la técnica

La primera causa de limitación de la velocidad de los trenes cuando circulan por curvas, es la fuerza lateral que afecta al pasajero como consecuencia de la inercia no compensada por el peralte.

Para eliminar ese efecto los vehículos ferroviarios se suelen estructurar con una disposición basculante de la caja del vehículo respecto del bogie que incluye el tren de rodadura, estableciendo sistemas que tratan de inclinar a la caja del vehículo hacia el interior de las curvas, es decir en sentido contrario a la inclinación natural debido a la inercia, generando así un efecto de peralte dinámico.

Para obtener esa inclinación de los vehículos ferroviarios hacia el interior de las curvas, se conocen sistemas de basculación pasiva y sistemas de basculación activa, siendo el método más simple el de basculación pasiva o pendulación natural, que consiste en colocar el eje de giro de la suspensión por encima del centro de gravedad de la caja del vehículo. Con este método, al tener que colocar el eje del giro de basculación muy arriba, es necesario realizar un diseño de la caja con dimensiones muy reducidas en la parte inferior, para no tener problemas de gálibo, exigiendo un diseño complejo del bogie y de la caja, con el consiguiente encarecimiento.

El método de basculación activa consiste en la inclinación de la caja mediante actuadores colocados entre el bogie y la caja, incluyendo mecanismos que determinan el movimiento de la caja mediante dichos actuadores. Con este método se consiguen mejores ángulos de basculación, con una estructuración normal del bogie y de la caja, pero el sistema en si tiene una complejidad que encarece el diseño, la construcción, la puesta a punto y el mantenimiento del vehículo ferroviario de aplicación.

Por otro lado, para el control de los trenes basculantes activos se conoce un método que define el ángulo de basculación de la caja del vehículo a partir de señales de aceleración tomadas del propio vehículo, técnica ésta que da lugar a un retraso en la basculación, provocado por la necesidad de filtrado de las señales y por los tiempos de respuesta del vehículo y del sistema de actuación.

Otro método conocido para ese fin, es la utilización de la información correspondiente al trazado de la vía y a la posición del vehículo ferroviario sobre la misma, de manera que en base a esos datos, el automatismo implantado en el vehículo hace que éste comience a bascular con antelación a las curvas, para describir un movimiento de basculación compensador del efecto de la fuerza centrífuga. Este método requiere en su caso una gran precisión de cálculo e implantación del sistema, de forma que cualquier error supone un efecto que empeora las condiciones que se pretenden corregir.

En todos los trenes de basculación activa los actuadores utilizados, aportan una gran complejidad, encarecen el precio de los trenes, incrementan los costos de mantenimiento y reducen los niveles de fiabilidad. En trenes convencionales se utiliza una disposición de suspensión secundaria mediante resortes neumáticos a ambos lados, con la cual se realiza la regulación de la altura de la caja del vehículo mediante válvulas de control que determinan la entrada y salida de aire en los resortes neumáticos, para mantener la altura de la caja respecto del bogie, controlando la nivelación.

De esa forma, en la circulación en recta, los resortes neumáticos del vehículo permanecen inactivos, manteniendo los dos lados a la misma altura. Pero cuando se entra en una curva, la caja recibe una aceleración lateral que tiende a desplazarla hacia el exterior de la curva, con lo que la suspensión se deforma y provoca un balanceo hacia ese lado de la curva. Ese efecto hace que las válvulas de nivelación se activen, haciendo que los resortes neumáticos del lado del vehículo que corresponde a la parte exterior de la curva se llenen con más aire, mientras que los resortes neumáticos del lado situado hacia el interior de la curva expulsan aire, provocando así una acción contraria a la que causa la fuerza centrífuga.

Para que el consumo de aire de la suspensión neumática de nivelación, sea bajo, se suelen utilizar válvulas de nivelación de poco caudal, de modo que la cantidad de aire que se introduce y se extrae de los resortes neumáticos es reducida, pero esto hace que la respuesta de los resortes neumáticos sea lenta y por lo tanto, no se consigue el debido control de alturas para corregir de manera efectiva el balanceo en las curvas.

Con válvulas de caudal alto se consigue una mejor respuesta de los resortes neumáticos, obteniéndose una mejor corrección del balanceo en las curvas. Debido a que las válvulas tienen un desplazamiento mínimo de actuación, hasta que provocan de manera efectiva la entrada o salida de aire en los resortes neumáticos, en el equilibrio que se establece a lo largo de las curvas la caja del vehículo mantiene un cierto balanceo residual. Esta aceleración residual sumada a la deformación de la suspensión primaria hace que el ángulo de la caja sea menor que el peralte aportado por la vía, por lo tanto, la aceleración lateral a nivel de caja es mayor que al nivel del carril.

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone un sistema que permite aumentar el efecto de peralte aportado por la vía, aprovechando la propia suspensión neumática convencional de los vehículos, sin necesidad de añadir elementos adicionales complejos y sin complicar las características constructivas del bogie o de la caja del vehículo.

Este sistema objeto de la invención se fundamenta en la disposición de las válvulas de control de entrada y salida del aire de los resortes neumáticos, con su palanca de accionamiento unida a una biela que se dispone inclinada en relación a la perpendicular al plano de la vía.

En el montaje de aplicación las válvulas de los resortes neumáticos pueden ir incorporadas sobre la caja del vehículo ferroviario de aplicación, disponiéndose las bielas inclinadas unidas al bogie del vehículo. Otra solución es colocar las válvulas sobre el bogie y las bielas inclinadas unidas a la caja, siendo el resultado funcional equivalente.

Se obtiene de este modo una disposición con la que el movimiento de la caja debido a las fuerzas de inercia en las curvas; hace que las bielas provoquen un accionamiento de las palancas unidas a las válvulas. De este modo, entra aire en los resortes que corresponden a la parte exterior de la curva, y sale aire de los resortes que corresponden a la parte interior de la curva, compensando la inclinación natural de la caja y disminuyendo la aceleración lateral que siente el pasajero. Dicha acción es resultado de la actuación sobre las válvulas con un efecto intensificado debido a la posición inclinada de las bielas, con lo que se consigue una acción más rápida e intensa que con las disposiciones convencionales, y como consecuencia la corrección de la basculación de la caja resulta totalmente efectiva.

Para establecer una limitación del desplazamiento de los resortes neumáticos en la acción del balanceo de la caja del vehículo ferroviario de aplicación, se prevé la disposición de unos topes limitadores del giro de la palanca de las válvulas de control de los mencionados resortes neumáticos. Las bielas que van unidas a dichas palancas de las válvulas, se disponen, con una estructura flexible en sentido longitudinal, para absorber los esfuerzos de sobretensión.

Por todo ello, el sistema de la invención resulta de unas características ciertamente ventajosas adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de los sistemas convencionales de la misma aplicación.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra un esquema de la disposición convencional de la suspensión de un vehículo ferroviario, en la posición normal de circulación en recta.

La figura 2 muestra el mismo esquema anterior en la posición de inclinación natural de la caja del vehículo debido a la inercia en una curva.

La figura 3...

1. Sistema de control de la basculación de vehículos ferroviarios, del tipo que comprende una suspensión mediante resortes neumáticos dispuestos entre el bogie y la caja del vehículo ferroviario de aplicación, con válvulas que controlan el llenado y vaciado de dichos resortes neumáticos para provocar una inclinación de la caja respecto al plano de la vía, caracterizado porque las válvulas (4) de control, de la entrada y salida de aire de los resortes neumáticos (1), disponen de una palanca de accionamiento (5) asociada a una biela (6) que se dispone inclinada respecto a la perpendicular al plano de la vía, de modo que dichas bielas inclinadas (6) determinan una respuesta combinada de accionamiento de las válvulas (4), por la inclinación y por el desplazamiento lateral de la caja (3) provocados por las fuerzas de inercia originadas en las curvas.

2. Sistema de control de la basculación de vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque en relación con el movimiento de la palanca (5) de accionamiento de las válvulas (4) se establecen unos topes (7), mediante los cuales se determina una limitación del desplazamiento de los resortes neumáticos (1) en la basculación de la caja (3) de aplicación, disponiéndose las bielas (6) con una estructura flexible en el sentido longitudinal, para evitar sobretensiones como consecuencia de los topes (7).