Sistema de medida de deformaciones de raíles ferroviarios.

Comprende uno o más sensores (1) que se fijan al raíl (3) y se caracteriza porque el sensor comprende:

una célula de carga (7, 8) que genera una señal proporcional al radio de curvatura que se produce en el raíl (3) cuando se deforma por flexión; un acelerómetro de tres ejes (20) para medir las cargas dinámicas soportadas por el raíl (3) al paso del tren, que además realiza funciones de inclinómetro de dos ejes para medir la inclinación del raíl (3) tanto en sentido longitudinal como en el transversal; y un procesador de obtención de la medida de los parámetros para determinar la deformación del raíl (3). Comprende medios de comunicación inalámbrica para comunicar con otros sensores y/o con un centro de procesado y establecer la evolución de la deformación de un tramo de raíl (3).

La fijación al raíl se realiza mediante imanes (9) que facilitan su montaje/desmontaje.

Sistema de medida de deformaciones de railes ferroviarios

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invención consiste en un sistema que realiza la medida de las deformaciones producidas en raíles ferroviarios, ya sea por el paso de un tren o por fallos de sustentación en el terreno o en la plataforma; y que tiene por objeto proporcionar una mayor fiabilidad de las medidas realizadas, para lo que comprende uno o más sensores que están dotados de una célula de carga que genera una señal proporcional al radio de curvatura del raíl en el punto donde está instalado, y además comprende un acelerómetro de tres ejes que realiza funciones de inclinómetro de dos ejes para medir las cargas dinámicas soportadas por el raíl al paso del tren y proporcionar una medida de la inclinación del raíl en dicho punto respecto de la vertical.

Es otro objeto de la invención el simplificar la fijación del sensor al raíl mediante el uso de imanes.

También es objeto de la invención el dotar a cada uno de los sensores de medios de comunicación inalámbrica, entre los mismos y/o con un centro de control, para permitir establecer la evolución de la deformación de un tramo de raíl sobre el que están instalados una pluralidad de sensores.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Existen algunos sistemas para la vigilancia del estado de las vías de ferrocarril, como por ejemplo es el caso de la compañía italiana Sisgeo, que está basado en el uso de sensores que incorporan dos acelerómetros, uno paralelo a la vía y otro transversal para detectar los cambios en la inclinación entre dos puntos del raíl o en las traviesas. Dichos acelerómetros van instalados en barras que tienen una longitud entre 20 y 300 cm, las cuales se sujetan mecánicamente

o mediante adhesivos a las traviesas. Ello implica que es necesario desinstalarlos cuando hay que realizar tareas de mantenimiento, como puede ser el bateo que convencionalmente se realiza de forma periódica; y que consiste en levantar los raíles junto con las traviesas mediante unas garras de una máquina bateadora que los sujetan por la cabeza, mientras unas palas remueven y apilan el balastro sobre el que se asienta la vía.

En este sistema se prevé que los diferentes sensores estén conectados mediante cables con un centro de control para a partir de las medidas obtenidas por cada uno de los sensores determinar la deformación de un tramo de carril.

También puede citarse el sistema de la compañía del Reino Unido Soil Instruments Ltd., que se basa en el uso de dos inclinómetros para medir la inclinación relativa entre dos traviesas (sensor transversal) o entre dos puntos del raíl (sensor longitudinal) . En este caso la transmisión de los datos proporcionados por el sensor al centro de control se efectúa de forma inalámbrica mediante señales de radio-frecuencia. La fijación de los sensores al raíl se efectúa mediante fijaciones mecánicas.

En cualquiera de los casos las medidas realizadas no son las óptimas, por lo que sería deseable aumentar la fiabilidad de las mismas.

Además, cada vez que hay que efectuar el bateo, se ha de utilizar herramientas para soltar las fijaciones de los sensores, lo que retrasa las operaciones de mantenimiento.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

Para conseguir los objetivos y resolver los inconvenientes anteriormente indicados, la invención ha desarrollado un nuevo sistema de medida de deformación de raíles ferroviarios, que al igual que los previstos en el estado de la técnica se basa en el empleo de al menos un sensor que está dotado de medios de fijación al raíl; y presenta la novedad de que se caracteriza porque el sensor está dotado de una célula de carga, que genera una señal proporcional al radio de curvatura que se produce en el raíl cuando se deforma por flexión, e incluye además un acelerómetro de tres ejes que realiza la medida de las aceleraciones producidas en el raíl por el paso del tren, lo que permite medir las cargas dinámicas soportadas por el raíl al paso del tren. Además el acelerómetro de tres ejes es del tipo de los que permiten efectuar funciones de inclinómetro de dos ejes, para medir la inclinación del raíl en sentido longitudinal y la inclinación del plano de la vía en sentido transversal al raíl.

Esta configuración presenta la gran ventaja de que el hecho de utilizar una célula de carga y un acelerómetro de tres ejes con funciones de inclinómetro de dos ejes, proporciona una mayor fiabilidad en la medida, ya que, en la deformación de un tramo de raíl entre dos puntos estables, el radio de curvatura es mínimo (máxima sensibilidad de la célula carga) en los puntos próximos a la flecha, aumentando hacia los extremos. En cambio, la inclinación respecto a la vertical es nula en el punto correspondiente a la flecha del raíl deformado (mínima sensibilidad del inclinómetro) , aumentando la sensibilidad de dicho inclinómetro hacia los extremos.

El sensor de la invención también incorpora un procesador mediante el cual se obtiene la medida de los parámetros proporcionados, para determinar la deformación del raíl en un punto, o en un tramo del carril, tal y como será comentado con posterioridad.

En la realización preferente de la invención la célula de carga comprende una viga de acero inoxidable que está fijada paralela al patín del raíl, en cuya cara superior e inferior comprende una pareja de galgas extensiométricas que forman un puente de galgas que se deforma por la flexión del raíl, de manera que el puente de galgas genera una tensión proporcional a la deformación o radio de curvatura del raíl cuando se produce la flexión del mismo.

La fijación del sensor al raíl, se efectúa mediante al menos un imán cuyo flujo magnético se cierra con el raíl, lo que simplifica considerablemente tanto el montaje como desmontaje del sensor en el raíl cuando se requiere efectuar una operación de mantenimiento de la vía.

En la realización preferente de la invención se utilizan dos imanes, cada uno de ellos dispuesto en la zona de cada uno de los extremos de la viga de acero inoxidable.

Esta configuración presenta la gran ventaja de que la fijación del sensor se lleva a cabo mediante los dos imanes, lo que facilita las tareas de colocación y retirada de los sensores, ya que evitan el uso de cualquier tipo de herramientas de las que convencionalmente se utilizan en las fijaciones de tipo mecánico.

En la realización preferente se prevé el uso de una pluralidad de sensores que se disponen a lo largo de un tramo del raíl, de forma que cada uno de los sensores está dotado de medios de comunicación inalámbrica de intercambio de datos con otros sensores y/o con un centro de control, para permitir establecer la evolución de la deformación del tramo de raíl.

La viga se encuentra rodeada por un elemento protector contra impactos y contra las inclemencias meteorológicas,

En la realización preferente de la invención, dicho elemento consiste en un tubo de PVC reforzado por un muelle del mismo material que mantiene estanco el espacio interior.

Además la invención prevé que el sensor se alimente mediante baterías recargables de larga duración que proporcionan alimentación autónoma al sensor evitándose la necesidad del uso de cableado.

A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva, y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS

Figura 1. Muestra una vista esquemática del montaje de una pluralidad de sensores a lo largo de un tramo de un raíl de una vía, así como un detalle en perspectiva de un sensor montado sobre el raíl.

Figura 2. Muestra una vista en perspectiva de la configuración externa del sensor, en la que se aprecian los imanes mediante los cuales se efectúa la fijación al raíl.

Figura 3. Muestra una vista en perspectiva del despiece del sensor mostrado en las figuras anteriores, al tiempo que se representa un detalle de la disposición de las galgas extensiométricas previstas en la cara superior de la viga de acero inoxidable.

Figura 4. Muestra el diagrama de bloques funcional de la configuración electrónica del sensor de la invención.

Figura 5. Muestra...

1. SISTEMA DE MEDIDA DE DEFORMACIONES DE RAILES FERROVIARIOS, que comprende al menos un sensor dotado de medios de fijación al raíl (3) ; caracterizado porque el sensor está dotado de:

- una célula de carga (7, 8) que genera una señal proporcional al radio de curvatura que se produce en el raíl

(3) cuando se deforma por flexión,

- un acelerómetro de tres ejes (20) para medir las aceleraciones producidas en el raíl por el paso del tren, y del tipo de los que además realizan funciones de inclinómetro de dos ejes, para medir la inclinación del raíl

(3) en sentido longitudinal y la inclinación del plano de vía en sentido transversal al raíl (3) ,

- un procesador (14) de obtención de la medida de los parámetros, para determinar la deformación del raíl

(3) en un punto.

2. SISTEMA DE MEDIDA DE DEFORMACIONES DE RAILES FERROVIARIOS, según reivindicación 1, caracterizado porque la célula de carga comprende una viga (6) de acero inoxidable, fijada paralela al patín (2) del raíl (3) , en cuya cara superior e inferior comprende una pareja de galgas extensiométricas (8) formando un puente (7) de galgas que se deforman con la flexión del raíl (2) .

3. SISTEMA DE MEDIDA DE DEFORMACIONES DE RAILES FERROVIARIOS, según reivindicación 1, caracterizado porque los medios de fijación del sensor (1) al raíl (3) comprenden al menos un imán (9) cuyo flujo magnético se cierra con el raíl (3) .

4. SISTEMA DE MEDIDA DE DEFORMACIONES DE RAILES FERROVIARIOS, según reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque los medios de fijación comprenden dos imanes orientados en sentidos opuestos (9) , cada uno de ellos dispuesto en la zona de cada uno de los extremos (10) de la viga (6) .

5. SISTEMA DE MEDIDA DE DEFORMACIONES DE RAILES FERROVIARIOS, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque comprende una pluralidad de sensores (1) dispuestos a lo largo de un tramo de raíl (3) ; contando cada sensor (1) con medios de comunicación inalámbrica de intercambio de datos con al menos un elemento seleccionado entre otro sensor (1) , un centro de control y combinación de ambos, para establecer la evolución de la deformación de un tramo de raíl (3) .

6. SISTEMA DE MEDIDA DE DEFORMACIONES DE RAILES FERROVIARIOS, según reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sensor comprende baterías recargables.

7. SISTEMA DE MEDIDA DE DEFORMACIONES DE RAILES FERROVIARIOS, según reivindicación 2, caracterizado porque la viga (6) se encuentra protegida por un elemento protector (13) que comprende un tubo reforzado con un muelle (13) que trabaja a compresión para mantener la estanqueidad del puente de galgas (7) .