Sistema de transporte ferroviario elevado mejorado.

Una unidad de propulsión para mover un vehículo (10) a lo largo de un tubo de accionamiento (2) alargado que tiene un interior adaptado para ser sometido a presión selectivamente y un exterior a lo largo del cual se desplaza el vehículo,

un carro de empuje (14, 16) y un acoplamiento (22) para acoplar el carro de empuje (14, 16) al vehículo (10),

caracterizado porque

la unidad de propulsión comprende unos raíles interiores (12) primero y segundo, diametralmente opuestos, unidos al interior del tubo de accionamiento (2), y el carro de empuje (14, 16) comprende un cuerpo principal (36) dispuesto entre el primero y el segundo raíles, unas primera y segunda ruedas (38) montadas de forma giratoria a un primer lado del cuerpo (36) próximo al primer raíl (12), por lo menos una tercera rueda (40) montada de forma giratoria al cuerpo (36) sobre un segundo lado del cuerpo (36) próximo al segundo raíl (12), un dispositivo (46) para desviar elásticamente la tercera rueda (46) hacia el segundo raíl (12), teniendo las ruedas (38, 40) una periferia acanalada conformada de manera tal que el primer raíl (12) se extiende en la periferia acanalada de la primera y segunda ruedas (38) y el segundo raíl (12) se extiende en la periferia acanalada de la tercera rueda (40) como consecuencia de la fuerza de desviación generada por el dispositivo (46).

Sistema de transporte ferroviario elevado mejorado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de transporte terrestre públicos rápidos ofrecen muchos beneficios sobre los medios de transporte no públicos tales como el uso de automóviles, particularmente en áreas metropolitanas que sufren serios problemas de congestión del tráfico y de contaminación. El transporte terrestre público también puede ser una alternativa deseable para los viajes aéreos de corta distancia así como de larga distancia. A pesar de que ha habido un reconocimiento general de la necesidad de un sistema de transporte fiable, seguro y rápido, la utilización de sistemas de transporte rápidos se ha dificultado por el alto coste de construcción y operación, así como por las dificultades técnicas para el desarrollo de un sistema ferroviario ligero, eficiente y versátil.

Los métodos convencionales no han producido un sistema de transporte ferroviario ligero que sea suficientemente versátil, eficiente y rentable como para ser un sustituto factible para las alternativas de transporte no público y viajes aéreos. Por ejemplo, algunos sistemas denominados ferroviarios ligeros tienen módulos de transporte más bien pesados debido al uso de carros inferiores pesados o de un sistema de impulsión pesado, altos requerimientos de tracción, altos requerimientos de combustible a bordo, o cuestiones similares. Los sistemas que se basan en motores de tracción tienden a tener dificultades con las pendientes pronunciadas. Por otra parte, los elementos externos tales como condiciones severas del clima y contaminación pueden plantear dificultades sustanciales en la operación y mantenimiento de los sistemas ferroviarios ligeros. Además, los mecanismos con motores de tracción que emplean ruedas tienden a producir mucho ruido, así como desgaste.

La patente norteamericana US 6.360.670 B1 del presente inventor, supera algunas de estas dificultades y desventajas mediante un sistema de transporte ferroviario ligero eficiente y rentable que utiliza un sistema de guía que no depende de la tracción para el movimiento. En una realización específica divulgada en esa patente, la unidad de cabezal está situada dentro de un tubo de guía, el exterior del cual preferentemente soporta y guía el vehículo a medida que ésta se mueve a lo largo del tubo. El movimiento se genera proporcionando una diferencia de presión dentro del tubo entre la región aguas arriba y la región aguas debajo de la unidad de cabezal. La diferencia de presión puede ser generada por un sistema de propulsión estacionario que produce un vacío sobre la región aguas abajo, o que somete a presión la región aguas arriba, o ambos. La velocidad de la unidad de cabezal es controlada modificando el valor del caudal de gas a través del cabezal, es decir, desde el lado aguas arriba hacia el lado aguas abajo del cabezal. La velocidad de la unidad de cabezal se aumenta reduciendo el valor del caudal de gas a través de la unidad de cabezal para aumentar, de este modo, el empuje sobre éste, y se reduce permitiendo que una mayor cantidad de gas circule a través de la unidad de cabezal, para disminuir el empuje.

Debido a que el empuje requerido para mover la unidad de cabezal es generado por sistemas de propulsión estacionarios, el vehículo no requiere motores pesados a bordo o unidades motrices. La unidad de cabezal y el tubo de guía son relativamente ligeros de peso y están bien adaptados para su uso en un sistema ferroviario ligero. El tubo de guía puede elevarse debido al peso general ligero del sistema, reduciendo los costos de derecho de vía. Cuando se eleva, los costos y requerimientos por las pendientes se reducen significativamente.

En esa patente anterior, se utiliza un aparato de acoplamiento magnético para acoplar la unidad de cabezal que está en el interior del tubo de guía, con el módulo de transporte que está fuera del tubo de guía. El uso de un aparato de acoplamiento magnético elimina la necesidad de conectar mecánicamente la unidad de cabezal y el módulo de transporte con un montante que, de otro modo, hubiera tenido que extenderse a través de una abertura longitudinal en la pared del tubo de guía. Esto permite que el interior del tubo de guía sea un sistema cerrado y evita la necesidad de un sistema de sello para mantener una diferencia de presión deseada en el tubo de guía a medida que el montante se mueve a través de la abertura longitudinal del tubo de guía, mejorando de este modo la integridad mecánica y la integridad de la presión del sistema. Más aún, el uso del aparato de acoplamiento magnético en vez de un dispositivo de acoplamiento mecánico hace más fácil la limpieza del exterior del tubo de guía y del aparato de acoplamiento, o despejar esas áreas de restos tales como los de la eliminación de hielo y nieve. El acoplamiento magnético también permite el desacoplamiento de la unidad de cabezal y del módulo de transporte sin ninguna unión o desacoplamiento mecánico. Debido a que el módulo de transporte es soportado por la superficie exterior del tubo de guía, el peso del módulo de transporte no es llevado por la unidad de cabezal.

Aunque los sistemas de transporte divulgados en la patente norteamericana US 6.360.670 B1, así como en las patentes norteamericanas US 6.279.485 y US 6.267.058 relacionadas, proporcionan importantes avances para la tecnología de transporte por raíles elevados, las pruebas actuales y las evaluaciones teóricas han mostrado que algunos de los componentes del sistema que es la materia de esas patentes norteamericanas anteriores tienen ciertas desventajas tales como, por ejemplo, desgaste o fricción excesivo, problemas de mantenimiento, y otros problemas similares. La presente invención pretende superar esas desventajas mediante una unidad de propulsión con las características de la reivindicación 1 y proporciona las mejoras expuestas a continuación.

El documento US 6.178.892 B1 divulga una unidad de propulsión para mover un vehículo a lo largo de un tubo de accionamiento alargado que tiene un interior adaptado para ser sometido a presión selectivamente y un exterior a lo

largo del cual se desplaza un vehículo, comprendiendo la unidad de propulsión un carro de empuje, comprendiendo el carro de empuje un cuerpo principal, unas primera y segunda ruedas montadas de forma giratoria sobre un primer lado del cuerpo, por lo menos una tercera rueda montada de forma giratoria sobre el cuerpo sobre un segundo lado del cuerpo, y un acoplamiento para acoplar la unidad de empuje al vehículo.

BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un primer aspecto de la invención mejora el guiado tubular y el carril de accionamiento, elevados, proporcionando raíles interiores para la unidad de empuje o propulsión principal, también algunas veces denominado unidad otter. Los raíles interiores preferentemente son barras de metal redondo, por ejemplo acero, dispuestas, sustancialmente, en alineación con una línea central horizontal del tubo de accionamiento que están acopladas a ruedas acanaladas de la unidad, dejando, de este modo, una parte inferior del tubo de accionamiento, libre de obstrucciones. Esto facilita la limpieza del interior del tubo de accionamiento, incluyendo, cuando es necesario, la eliminación intermitente de sustancias tales como el agua, lubricantes y / o restos que se pueden acumularse en la parte inferior del mismo. Esto además facilita la realización de las conexiones necesarias para el vacío y / o presión desde el exterior hacia el interior del tubo, montaje y mantenimiento de las válvulas de aislamiento, y demás. Más aún, montando la unidad de empuje sobre ruedas en el interior de tubo, el desgaste, como se encontró con los cabezales de empuje tubulares empleados en el sistema descrito en las patentes nombradas anteriormente, se reduce en gran medida, si no se elimina. Adicionalmente, los raíles interiores refuerzan el tubo de accionamiento y lo hacen más rígido, lo cual permite que los tubos se hagan más ligeros, ahorrando costos de este modo.

Sobre el exterior, el tubo de accionamiento lleva carriles de guía y soporte para un módulo de transporte, tal como una cabina de pasajeros o un vagón de carga, en forma de ángulos convencionales de metal a 90º , hechos de acero o materiales similares de alta resistencia, los cuales están montados directamente a la estructura de soporte con cimientos en el suelo, para el tubo de accionamiento. Como consecuencia, el tubo de accionamiento no necesita llevar el peso del módulo de transporte. Más aún, el carril en ángulo recto simplifica en gran medida el guiado del módulo a medida que éste se traslada a lo largo del tubo... [Seguir leyendo]

1. Una unidad de propulsión para mover un vehículo (10) a lo largo de un tubo de accionamiento (2) alargado que tiene un interior adaptado para ser sometido a presión selectivamente y un exterior a lo largo del cual se desplaza el vehículo, un carro de empuje (14, 16) y un acoplamiento (22) para acoplar el carro de empuje (14, 16) al vehículo (10) , caracterizado porque la unidad de propulsión comprende unos raíles interiores (12) primero y segundo, diametralmente opuestos, unidos al interior del tubo de accionamiento (2) , y el carro de empuje (14, 16) comprende un cuerpo principal (36) dispuesto entre el primero y el segundo raíles, unas primera y segunda ruedas (38) montadas de forma giratoria a un primer lado del cuerpo (36) próximo al primer raíl (12) , por lo menos una tercera rueda (40) montada de forma giratoria al cuerpo (36) sobre un segundo lado del cuerpo (36) próximo al segundo raíl (12) , un dispositivo (46) para desviar elásticamente la tercera rueda (46) hacia el segundo raíl (12) , teniendo las ruedas (38, 40) una periferia acanalada conformada de manera tal que el primer raíl (12) se extiende en la periferia acanalada de la primera y segunda ruedas (38) y el segundo raíl (12) se extiende en la periferia acanalada de la tercera rueda (40) como consecuencia de la fuerza de desviación generada por el dispositivo (46) .

2. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la cual por lo menos una porción de los raíles interiores

(12) primero y segundo que se extienden en las periferias acanaladas de las ruedas (38, 40) , tiene sustancialmente una sección transversal redondeada circularmente.

3. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la cual los raíles interiores (12) primero y segundo están dispuestos en un plano central horizontal del tubo de accionamiento (2) .

4. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la cual las ruedas (38) primera y segunda están ubicadas próximas a los extremos longitudinales del cuerpo (36) y la tercera rueda (40) está dispuesta aproximadamente intermedia entre la primera y la segunda ruedas (38) en una dirección longitudinal del cuerpo (36) .

5. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la cual el dispositivo (46) comprende un muelle.

6. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, en la cual la tercera rueda (40) está montada sobre una palanca (42) que tiene un primer extremo unido de forma pivotante al cuerpo (36) y un segundo extremo acoplado al dispositivo (46) de forma tal que el dispositivo (46) impulsa la palanca (42) hacia la pared del tubo de accionamiento

(2) y la tercera rueda (40) hacia el acoplamiento con el segundo raíl (12) .

7. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, que incluye una válvula de empuje (18, 20) plegable unida a un extremo longitudinal del cuerpo (36) , teniendo la válvula de empuje (18, 20) unas aspas de válvula (86) que están inclinadas angularmente con respecto a la longitud del tubo de accionamiento (2) y que son expansibles de forma tal que los extremos libres de la aspas (86) se acoplan a una superficie interior del tubo de accionamiento (2) y una diferencia de presión entre los lados delantero y trasero de las aspas (86) genera una fuerza que mueve la válvula (18, 20) y el carro de empuje (14, 16) unida a la misma, a lo largo de los raíles interiores (12) en una dirección longitudinal del tubo de accionamiento (2) .

8. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, que incluye un armazón de soporte (50) que soporta el tubo de accionamiento (2) sobre el suelo y que incluye montantes (52) separados entre sí, dispuestos próximos al exterior del tubo de accionamiento (2) , y sujeciones (54) que aseguran los raíles (12) primero y segundo a los montantes (52) del armazón de soporte (50) .

9. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, que incluye una válvula de empuje (18, 20) plegable para utilizar con el carro de empuje (14, 16) para un vehículo (10) adaptado para desplazarse a lo largo del tubo de accionamiento (2) alargado sometido a diferencias de presión que generan el empuje a lo largo de su longitud, estando soportado el carro (14, 16) sobre el interior del tubo de accionamiento (2) y acoplado a los raíles interiores

(12) para mover el carro de empuje (14, 16) a lo largo del interior del tubo de accionamiento (2) , estando adaptada la válvula de empuje (18, 20) para estar asegurada al carro de empuje (14, 16) y comprendiendo una pared (30) plegable, de forma troncocónica, formada por una multitud de aspas (86) inclinadas angularmente, solapadas, conformadas para estar dispuestas concéntricamente en el tubo de accionamiento (2) , y un actuador (62) acoplado de forma operativa a las aspas (86) para aumentar selectivamente un ángulo de las aspas (86) hasta que los extremos libres de las mismas hagan contacto con una superficie interior del tubo de accionamiento (2) , para impedir, de este modo, que el flujo de aire a través del tubo pase por la pared y para retraer las aspas (86) de forma tal que los extremos libres de las mismas estén separadas de la superficie interior del tubo de accionamiento (2) , generando la válvula (18, 20) una fuerza que actúa en la dirección longitudinal del tubo de accionamiento (2) cuando los extremos libres de las aspas de la válvula (86) se acoplan a la superficie interior, y generando sustancialmente una fuerza reducida y ninguna fuerza cuando las aspas de la válvula (86) están separadas de la pared interior.

10. Una unidad de propulsión según la reivindicación 9, en la cual cada aspa (86) comprende un armazón (88) elástico y una cubierta (90) impermeable al aire unida a, y que se extiende sobre, una porción importante del armazón (88) .

11. Una unidad de propulsión según la reivindicación 10, en la cual el armazón (88) es un armazón de alambre de metal elástico y la cubierta (90) es una lámina de plástico.

12. Una unidad de propulsión según la reivindicación 1, que incluye un carril para llevar y guiar el vehículo (10) , que comprende el tubo de accionamiento alargado (2) para generar de forma neumática una fuerza para mover el vehículo (10) a lo largo del tubo de accionamiento (2) , una estructura de soporte exterior (48) para soportar el tubo de accionamiento (2) sobre el suelo, y unos raíles (4) primero y segundo que forman dicho carril, dispuestos sustancialmente paralelos al tubo y asegurados a la estructura de soporte (48) .

13. Una unidad de propulsión según la reivindicación 12, en la cual los raíles (4) primero y segundo tienen una sección transversal sustancialmente en ángulo recto formada por unas patas primera y segunda, sustancialmente perpendiculares, y en la cual por lo menos una de las patas de cada raíl (4) incluye un raíl de mantenimiento (116) que se proyecta desde una superficie de una pata para impedir que las ruedas (114) del vehículo (10) se desacoplen de los carriles.

14. Una unidad de propulsión según la reivindicación 13, en la cual los ángulos rectos incluidos entre las patas de los raíles (4) están orientados en direcciones opuestas alejándose del tubo de accionamiento (2) .

15. Aparato para propulsar un vehículo (10) a lo largo de un tubo de accionamiento (2) neumático, que comprende una estructura de soporte (48) exterior para soportar el tubo de accionamiento (2) sobre el suelo, unos ángulos primero y segundo que definen los carriles (4) de soporte y guía para el vehículo (10) , que se extienden paralelos al tubo de accionamiento (2) y soportados por la estructura de soporte (48) , unos carros inferiores (6, 8) asegurados al vehículo (10) , que incluyen un soporte de vehículo y unas ruedas de guía (114) que son giratorias alrededor de ejes inclinados con respecto a las patas de los carriles en ángulo y que tienen una periferia que se acopla a las patas de los carriles en ángulo, de forma tal que el peso del vehículo (10) es soportado por los carriles en ángulo y por la estructura de soporte solamente, y los carriles en ángulo guían al vehículo (10) paralelo al tubo de accionamiento (2) , una unidad de propulsión neumática según la reivindicación 1 dispuesta de forma movible dentro del tubo de accionamiento (2) y guiada de forma tal que ésta se desplaza a lo largo del tubo de accionamiento (2) , y un acoplamiento magnético (22) que tiene unos elementos magnéticos (22, 26) primero y segundo cooperantes unidos al vehículo (10) y a la unidad de propulsión, respectivamente, en alineación operativa uno con otro, y en el cual una porción (28) del tubo de accionamiento (2) ubicada entre los elementos magnéticos (22, 26) está construida de un material no magnético y se extiende sobre la longitud del tubo de accionamiento (2) .

16. Aparato según la reivindicación 15, en el cual una de las patas está dispuesta verticalmente, un ángulo inclinado entre las patas de los carriles es de 90º y está orientado en direcciones opuestas alejándose del tubo de accionamiento (2) , y en el cual las ruedas (114) giran alrededor de un eje inclinado 45º con respecto a las patas de los carriles (4) .

17. Aparato según la reivindicación 15, en el cual las ruedas (114) tienen una periferia de forma general redondeada que se acopla a las patas de los carriles (4) .

18. Aparato según la reivindicación 17 que incluye una protuberancia (116) sobre las patas verticales, conformada y dispuesta para impedir que las ruedas (114) se levanten hacia arriba con respecto a la pata vertical.

19: Aparato para propulsar un vehículo (10) a lo largo de un tubo de accionamiento (2) neumático, que comprende una estructura de soporte (48) exterior para soportar el tubo de accionamiento (2) sobre el suelo, unos ángulos primero y segundo que definen los carriles (4) de soporte y guía para el vehículo (10) , que se extienden paralelos al tubo de accionamiento (2) y soportados por la estructura de soporte (48) , unos carros inferiores (6, 8) asegurados al vehículo (10) , que incluyen un soporte de vehículo y unas ruedas de guía (114) que son giratorias alrededor de ejes inclinados con respecto a las patas de los carriles en ángulo y que tienen una periferia que se acopla a las patas de los carriles en ángulo, de forma tal que el peso del vehículo (10) es soportado por los carriles en ángulo y por la estructura de soporte (48) solamente, y los carriles en ángulo guían al vehículo (10) paralelo al tubo de accionamiento (2) , una unidad de propulsión neumática según la reivindicación 1 dispuesta de forma movible dentro del tubo de accionamiento (2) y guiada de forma tal que ésta se desplaza a lo largo del tubo de accionamiento (2) , y un acoplamiento magnético (22) que tiene unos elementos magnéticos (22, 26) primero y segundo cooperantes unidos al vehículo (10) y a la unidad de propulsión, respectivamente, en alineación operativa uno con otro, y en el cual una porción (28) del tubo de accionamiento (2) ubicada entre los elementos magnéticos (22, 26) está construida de un material no magnético y se extiende sobre la longitud del tubo de accionamiento (2) . La unidad de propulsión incluyendo además una válvula de empuje (18, 20) plegable acoplada al carro de empuje (14, 16) que comprende una pared (30) con forma troncocónica formada por una multiplicidad de aspas angularmente inclinadas, solapadas formadas para estar concéntricamente dispuestas en el tubo de accionamiento (2) y un actuador (62) operativamente acoplado a las aspas (86) para incrementar selectivamente el ángulo de las aspas (86) hasta que los extremos libres de las mismas contacten con una superficie interior del tubo de accionamiento (2) así evitando que el flujo de aire atraviese el tubo más allá de la pared y para retraer las aspas (86) de manera que los extremos libres de las mismas se aparten de la superficie interior del tubo de accionamiento (2) , la válvula (18, 20) generando una fuerza que actúa en la dirección longitudinal del tubo de accionamiento (2) cuando los extremos libres de las aspas (86) de la válvula contactan con la superficie interior y generando sustancialmente una fuerza reducida o nula cuando las aspas (86) de la válvula se alejan de la pared interior.