Detección del descarrilamiento a través de la determinación de la velocidad de caída.

Procedimiento para la detección de un estado de descarrilamiento de una rueda (RAD) de un vehículo ferroviario,

en el que se mide la aceleración de la rueda (RAD) perpendicularmente a un plano de los carriles (s) con al menos un sensor de aceleración (SEN), caracterizado porque a partir de una señal de aceleración (BSI) generada por el sensor de aceleración (SEN) se determina por medio de integración sencilla (INT) sobre una ventana de tiempo de tamaño predeterminado una velocidad de caída (FAG) de la rueda (RAD) en la dirección del plano de los carriles (e) y con la ayuda de la velocidad de caída (FAG) determinada se verifica si existe un estado descarrilado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AT2004/000173.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT OSTERREICH.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: Siemensstrasse 88 - 92 1210 Wien AUSTRIA.

Inventor/es: LUEGER, GERHARD, KITZMULLER, CHRISTIAN, SALZGEBER, GERARD, SCHMEJA, MICHAEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B61F9/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B61 FERROCARRILES.B61F SUSPENSIONES DE VEHICULOS FERROVIARIOS, p. ej. CHASIS, BOGIES O DISPOSICIONES DE EJES DE RUEDAS; VEHICULOS FERROVIARIOS UTILIZABLES SOBRE VIAS DE DISTINTA ANCHURA; PREVENCION DE DESCARRILAMIENTOS DE VEHICULOS FERROVIARIOS; GUARDARRUEDAS, ELIMINADORES DE OBSTACULOS O DISPOSITIVOS SIMILARES PARA VEHICULOS FERROVIARIOS (para vehículos en general B60; ejes o ruedas B60B; neumáticos para vehículos B60C). › Vehículos ferroviarios caracterizados por medios de prevención de descarrilamientos, p. ej. por utilización de ruedas de guiado.
  • B61K13/00 B61 […] › B61K OTROS EQUIPOS AUXILIARES PARA FERROCARRILES (frenos acumuladores de la energía B61H; protección de la vía contra los agentes atmosféricos E01B; limpieza de raíles, quitanieves E01H). › Otros dispositivos auxiliares o accesorios para los ferrocarriles (cinturones o guarniciones de seguridad A62B 35/00).

Fragmento de la descripción:

Detección del descarrilamiento a través de la determinación de la velocidad de caída La invención se refiere a un procedimiento para el reconocimiento de un estado de descarrilamiento de un juego de ruedas de un vehículo ferroviario, en el que la aceleración del juego de ruedas se mide perpendicularmente a un plano del carril con un sensor de aceleración.

Una rueda o bien un juego de ruedas de un vehículo ferroviario puede estar sometido, por ejemplo, a aceleraciones cuasi estáticas, provocadas por un perfil del terreno, pero también a través de descarrilamientos. No obstante, para una detección del descarrilamiento solamente son interesantes las aceleraciones que están provocadas por movimientos del juego de ruedas perpendicularmente al plano de los carriles. A continuación, las aceleraciones que actúan perpendicularmente al plano de los carriles sobre los juegos de ruedas se designan como aceleraciones de caída. En este sentido, también las velocidades verticales que resultan a partir de estas aceleraciones se designan en este documento como velocidades de caída.

Tales aceleraciones de caída pueden ser provocadas en el cado de un descarrilamiento a través de la aceleración terrestre y a través de un muelle primario que se expande, estando determinado el punto final de este “movimiento de caída” de la rueda o bien del juego de ruedas habitualmente por una trayectoria fija.

Los sensores, que pueden medir la porción de corriente continua de la aceleración, no son suficientemente robustos para el empleo en vehículos ferroviarios. Los sensores robustos no pueden medir, sin embargo, la porción de corriente continua, poseen una frecuencia límite inferior. Por lo tanto, no se pueden detectar las modificaciones lentas de la aceleración. Además, las señales de medición presentan habitualmente una desviación, a la que están sujetos fenómenos de derivación. En el caso de utilización de sensores de aceleración robustos, no son las porciones casi estáticas de la aceleración del juego de ruedas sino en primer término los fenómenos de derivación y los acoplamientos electromagnéticos de baja frecuencia los que dan como resultado el desarrollo de las amplitudes de las señales de aceleración generadas.

Se conoce a partir del documento DE 199 53 577 C1 un procedimiento del tipo mencionado anteriormente. El documento conocido describe un procedimiento para el reconocimiento de un descarrilamiento de un vehículo unido a la vía. A tal fin, una aceleración de un componente del vehículo unido a la vía, que está directa o indirectamente en contacto con el carril, se determina verticalmente y/o transversalmente a una dirección de la marcha. La señal de aceleración es integrada dos veces sobre el tiempo y esta señal de aceleración integrada dos veces es comparada con un valor límite superior y/o inferior, existiendo un descarrilamiento en el caso de que se exceda o no se alcance el valor límite. Un procedimiento similar se conoce también a través del documento.

En estas formas de realización conocidas es un inconveniente sobre todo que a través de la integración doble se da una distancia muy mala entre ruido y señal. Así, por ejemplo, una integración sencilla puede reducir la distancia entre señal y ruido en 20 dB por década de la señal a integrar. A través de una integración doble se reduce la distancia entre señal y ruido ya en 40 dB por década. De esta manera, en el caso de una integración doble se amplifica una señal de interferencia de baja frecuencia en la medida de un factor 10 (20 dB) en una mayor medida que la señal útil propiamente dicha – la aceleración de caída. A través de la integración doble se plantean altos requerimientos a la electrónica de evaluación, con lo que se pueden ocasionar alto costes de fabricación. Además, con el procedimiento o bien el sistema conocido, en virtud de la electrónica de evaluación costosa necesaria, se pueden producir retrasos durante el reconocimiento de estados descarrilados.

Por lo tanto, un cometido de la invención consiste en crear una vía, que posibilita reconocer de una manera sencilla, de coste favorable así como rápida y con alta fiabilidad un descarrilamiento de un juego de ruedas.

Este cometido se soluciona con un procedimiento del tipo mencionado al principio de acuerdo con la invención porque a partir de una señal de aceleración generada por el sensor de aceleración se calcula a través de una integración sencilla durante una ventana de tiempo de tamaño predeterminado una velocidad de caída de la rueda en la dirección del plano de los carriles y con la ayuda de la velocidad de caída calculada se verifica si existe un estado descarrilado.

Una ventaja de la invención consiste en simplificar esencialmente la determinación de un estado descarrilado a través de la determinación de la velocidad momentánea de caída por medio de la integración sencilla de la señal de aceleración. Puesto que a través de la integración sencilla se consigue una relación esencialmente mejorada entre señal y ruido con relación a la integración múltiple, se plantean también requerimientos más reducidos a la electrónica de evaluación. De esta manera, se posibilita una estructura sencilla y de coste más favorable de la electrónica de evaluación. Además, la solución de acuerdo con la invención permite una relación sencilla, exclusivamente con hardware, con lo que se puede elevar adicionalmente la fiabilidad de la detección del descarrilamiento.

En otra variante de la invención, se compara el valor de la velocidad de caída con una velocidad de caída límite, siendo reconocido un estado descarrilado en el caso de que se exceda la velocidad de caída límite.

De acuerdo con otra variante de la invención a partir de la curva de tiempo de la velocidad de caída se deduce un estado descarrilado.

En una forma de realización preferida de la invención, se genera la señal de aceleración en la zona de un cojinete axial.

Para mejorar la evaluación de la señal y para elevar la robustez del procedimiento contra las influencias de interferencia, se eliminan las porciones de interferencia de baja frecuencia que están contenidas en la señal de aceleración antes de la integración.

De una manera más favorable, para la eliminación de las porciones de interferencia se utiliza un filtro de paso alto.

Para poder reproducir correctamente la curva del movimiento de caída a través de la integración, se mantiene constante el tiempo de propagación del grupo de las porciones de frecuencia individuales de la señal de aceleración a integrar durante el filtrado.

De una manera más ventajosa, la integración de la señal de aceleración se realiza en cada caso en ventanas de tiempo consecutivas, donde el punto final de una ventana de tiempo forma el punto inicial de una ventana de tiempo siguiente.

La integración de la señal de aceleración se puede realizar, sin embargo, también en ventanas de tempo consecutivas, estando solapadas por secciones las ventanas de tiempo consecutivas entre sí.

En una forma de realización preferida de la invención, el sensor de aceleración está dispuesto en la zona de un cojinete axial de una rueda del vehículo ferroviario.

Además, puede estar previsto un filtro para la eliminación de porciones de interferencia de baja frecuencia, contenidas en la señal de aceleración, antes de la integración, siendo el filtro de una manera más favorable un filtro de paso alto.

Además, el filtro deja relaciones de fases esencialmente no influenciadas por porciones de frecuencia de la señal de aceleración.

Se pueden conseguir otras ventajas porque la unidad de evaluación está instalada para realizar la integración de la señal de aceleración en cada caso en ventanas de tiempo consecutivas, formando el punto final de una ventana de tiempo el punto inicial de una ventana de tiempo sucesiva.

En otra variante de la invención, la unidad de evaluación puede estar instalada también para realizar la integración de la señal de aceleración en cada caso en ventanas de tiempo consecutivas, estando solapadas por secciones las ventanas de tiempo sucesivas entre sí.

De una manera más ventajosa, en la zona de cada rueda del vehículo ferroviario está dispuesto un sensor de aceleración.

La invención junto con otras ventajas se explica en detalle a continuación con la ayuda de algunos ejemplos de realización...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la detección de un estado de descarrilamiento de una rueda (RAD) de un vehículo ferroviario, en el que se mide la aceleración de la rueda (RAD) perpendicularmente a un plano de los carriles (s) con al menos un sensor de aceleración (SEN) , caracterizado porque a partir de una señal de aceleración (BSI) generada por el sensor de aceleración (SEN) se determina por medio de integración sencilla (INT) sobre una ventana de tiempo de tamaño predeterminado una velocidad de caída (FAG) de la rueda (RAD) en la dirección del plano de los carriles (s) y con la ayuda de la velocidad de caída (FAG) determinada se verifica si existe un estado descarrilado.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la velocidad de caída determinada se compara con una velocidad de caída límite (GFG) , siendo reconocido un estado descarrilado en el caso de que se exceda la velocidad de caída límite (GFG) .

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque a partir de la curva de tiempo de la velocidad de caída (FAG) se deduce un estado descarrilado.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la señal de aceleración (BSI) es generada en la zona de un cojinete axial (ALA) de una rueda (RAD) del vehículo ferroviario.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las porciones de interferencia de baja frecuencia, contenidas en la señal de aceleración (BSI) son eliminadas antes de la integración (INT) por medio de un filtrado (FIL) .

6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque para la eliminación de las porciones de interferencia se utiliza un filtrado de paso alto.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las relaciones entre las fases de las porciones de frecuencia de la señal de aceleración (BSI) a integrar se mantienen durante el filtrado (FIL) .

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la integración (INT) de la señal de aceleración (BSI) se lleva a cabo en cada caso en ventanas de tiempo consecutivas, formando el punto final de una ventana de tiempo el punto inicial de una ventana de tiempo consecutiva.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la integración de la señal de aceleración (BSI) se realiza en cada caso en ventanas de tiempo consecutivas, estando solapadas al menos por secciones entre sí las ventanas de tiempo sucesivas.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la zona de cada rueda (RAD) del vehículo ferroviario se genera una señal de aceleración (BSI) .


 

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