Sistema y método para detectar al menos una tensión mecánica en al menos una parte de un riel.

Un sistema para detectar al menos una tensión mecánica en al menos una parte (R) de un riel,

por ejemplo un riel para guiar medios de transporte sobre la base de la magnetización de la parte respectiva de un riel, en donde el sistema se suministra con un generador de campo magnético (MFP) para generar al menos un campo magnético cambiante predeterminado de tal manera que la parte respectiva del riel se localiza en ese campo, y se suministra con un sistema de medición (MS) para medir una respuesta de la respectiva parte del riel para estar localizado en ese campo magnético, en donde el generador de campo magnético comprende al menos una espira eléctricamente conductora (W1, PP, PP1, IW1, IW2, LP1, LP2), caracterizado porque al menos una espira se dispone para poder ser colocada en al menos alrededor parcialmente del riel.

Sistema y método para detectar al menos una tensión mecánica en al menos una parte de un riel La invención se relaciona con un sistema y método para detectar al menos una tensión mecánica en al menos una parte de un riel, por ejemplo un riel para guiar medios de transporte.

El sistema mencionado y el método anteriormente mencionado son conocidas per se. Un tren que experimenta los efectos de tensión en un riel, tal como la deformación del riel, cuando el tren se mueve hacia adelante sobre este riel, se puede entender como un ejemplo del sistema anteriormente mencionado y el método anteriormente mencionado. Tales efectos pueden, por ejemplo, comprender una resistencia creciente experimentada por el tren cuando se mueve hacia adelante sobre el riel. El método usualmente comprende la detección visual de la deformación del riel como resultado de la presencia de una tensión mecánica en al menos una parte de riel.

Habitualmente, se utilizan casi todas las vías férreas sin junturas. Esto es, no existen interrupciones en los rieles de la vía férrea. Como resultado de esto es que los cambios particularmente de temperaturas y de manejo de, por ejemplo, los trenes provocan esfuerzos de tensión o esfuerzos de compresión en el riel.

Las fuerzas que se desarrollan en el riel pueden originar "pandeos de riel" este es un fenómeno que ocurre cuando una fuerza longitudinal en el riel es tan grande que el lecho de balasto conectado con el riel, y/o la fijación a, por ejemplo, los durmientes y/o la resistencia de corte propia del riel no puede evitar que el riel alcance su punto de pandeo. El punto de pandeo es el punto en el cual un objeto virtualmente recto ya no puede permanecer recto debido a la presión ejercida sobre este en la dirección longitudinal, sino que se doblará (pandeará) . El pandeo usualmente tiene lugar de manera súbita, y el pandeo del riel es un ejemplo del mismo. La magnitud de la fuerza necesaria para generar el pandeo del riel depende, por ejemplo, de que tan recto está el riel, cuanta resistencia lateral puede ofrecer el lecho de balastro, y la cantidad de durmientes conectados con el riel, por unidad de longitud del riel.

El sistema, el método y el fenómeno de "pandeo del riel" como se describió anteriormente señalan la ocurrencia de tensión mecánica demasiado tarde en una etapa del fenómeno que ocurre como resultado de las tensiones mecánicas.

Existe necesidad de un sistema y método para detectar las tensiones mecánicas en al menos una parte del riel en una etapa temprana, de tal manera que el riel se pueda remplazar si se desea, o se puede ajustar de otra manera antes de que el pandeo de riel tenga lugar. Esto es porque, cuando el pandeo tiene lugar, el riel a menudo de manera súbita ya no es utilizable, lo cual tiene unas consecuencias poco agradables para, entre otros, los usuarios del riel.

Además, existe necesidad de un sistema y método para medir una fuerza global en la dirección longitudinal de un riel, es decir, una fuerza externa resultante que actúa sobre el riel en la dirección longitudinal. Aquí, la medición de las tensiones locales y/o las variaciones de las tensiones locales en el riel pueden ser de importancia secundaria.

El objeto de la invención es cumplir al menos una de tales necesidades.

El objeto se logró al suministrar un sistema para detectar una tensión mecánica en una parte respectiva del riel sobre la base de la magnetización de esa parte del riel de acuerdo con la reivindicación 1.

La magnetización de la respectiva parte del riel es una propiedad que se puede determinar sin que la parte respectiva del riel requiera ser movida, y sin que esté presente ninguna tensión mecánica en la parte respectiva del riel que está sustancialmente influenciada. La invención sigue del entendimiento de que el así llamado efecto Villari ocurrirá en los rieles. En resumen, en este contexto, este efecto comprende que la magnetización de un riel, como se observó a través de Villari, está influenciada por las tensiones mecánicas que están presentes en el riel.

En particular, este explica que el sistema de acuerdo con la invención se suministra con un generador de campo magnético para generar un campo magnético predeterminado de tal manera que la parte respectiva del riel este localizada en ese campo. Además, el sistema es suministrado preferiblemente con un sistema de medida para 45 determinar una respuesta de la respectiva parte de un riel a su ser localizado en ese campo magnético. Tal modalidad permite una simple construcción de un sistema para dos sistemas separados que pueden ser designados cada uno de varias maneras, por ejemplo dependiendo de la situación. Esto es favorable para la flexibilidad de un sistema de acuerdo con la invención.

En particular, se establece que el generador de campo magnético comprende al menos una espira eléctricamente 50 conductora. Esto ofrece la ventaja de que la magnitud del campo magnético a ser generada se puede determinar de

manera precisa. Esto es porque la tensión del campo magnético dentro de, por ejemplo, una bovina es proporcionar al número de espiras y a la tensión de la corriente eléctrica a ser alimentada a través de estas espiras.

Se establece que al menos una espira se dispone para ser colocada, al menos parcialmente, alrededor del riel. Esto ofrece la ventaja de que el riel se localiza en una posición donde el campo magnético se puede considerar conocido y óptimamente definido. Como resultado, el así llamado efecto Villari se puede determinar también cómo es posible de tal manera que aún una tensión mecánica relativamente baja se puede detectar y una determinación precisa de la tensión mecánica relativamente alta se vuelve posible.

La patente WO 2004/077003 se relaciona con un método para determinar la tensión residual y la tensión térmicamente inducida en un riel utilizando una forma que comprende unos medios de electro magneto, medios para generar un campo magnético alterno en los medios electromagnéticos y consecuentemente en el riel, y un detector magnético dispuesto para detectar un campo magnético debido a los medios del electro magneto. La WO 2004/077003, sin embargo, no describe nunca un generador de campo magnético que comprenda al menos una espira eléctricamente conductora dispuesta para poder colocarse al menos parcialmente alrededor del riel.

Preferiblemente, el generador de campo magnético está dispuesto para generar un campo magnético que se extiende en una dirección predeterminada con respecto a la parte respectiva del riel. Este ofrece la ventaja de que el sistema puede tener un diseño simple, y que la dirección en la cual la tensión mecánica que está presente puede ser predeterminada de manera simple.

El generador de campo magnético se puede disponer para generar un campo magnético que se extiende sustancialmente paralelo a la dirección longitudinal de la parte respectiva de un riel, es decir, en una dirección predeterminada con respecto a la parte respectiva del riel. En este contexto, un campo magnético que se extiende en una dirección determinada se entiende que signifique que esas líneas de campo magnético se extienden más o menos paralelas a esa dirección determinada. Esto permite la determinación de una fuerza de compresión o de tensión sustancialmente dirigida de forma paralela con la dirección longitudinal de la respectiva parte del riel, en razón a que la magnetización (inducción magnética) del riel en la dirección del campo magnético, que depende de las tensiones mecánicas que están presentes, se puede determinar.

Será claro que el sistema de medición determina preferiblemente la inducción magnética en la dirección del campo magnético generado por el generador del campo magnético. Para este fin, el sistema de medición está dispuesto para medir la inducción magnética en la respectiva parte del riel en la dirección del campo magnético generado por el generador del campo magnético. Esto ofrece la ventaja de que el sistema puede tener un diseño simple, aunque el sistema o medición y el generador de campo magnético puedan tener una orientación fija con respecto uno al otro y/o aunque el sistema de medición y/o el generador de campo magnético puedan tener una orientación fija con respecto a la parte respectiva del riel.

Es posible que al menos una parte de la espira comprenda una parte de placa eléctricamente conductora. Tal parte de placa puede simplemente ser colocada por debajo, o por encima, del riel... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para detectar al menos una tensión mecánica en al menos una parte (R) de un riel, por ejemplo un riel para guiar medios de transporte sobre la base de la magnetización de la parte respectiva de un riel, en donde el sistema se suministra con un generador de campo magnético (MFP) para generar al menos un campo magnético cambiante predeterminado de tal manera que la parte respectiva del riel se localiza en ese campo, y se suministra con un sistema de medición (MS) para medir una respuesta de la respectiva parte del riel para estar localizado en ese campo magnético, en donde el generador de campo magnético comprende al menos una espira eléctricamente conductora (W1, PP, PP1, IW1, IW2, LP1, LP2) , caracterizado porque al menos una espira se dispone para poder ser colocada en al menos alrededor parcialmente del riel.

2. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la al menos una espira (W1, PP, PP1) se dispone para poder ser colocada alrededor del riel.

3. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde al menos una parte de la espira comprende una parte de la placa eléctricamente conductora (PP, PP1) .

4. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la al menos una espira comprende una primera espira eléctricamente conductora incompleta (IW1) , dispuesta para ser colocada parcialmente alrededor del riel, y una segunda espira eléctricamente conductora y completa (IW2) dispuesta para ser colocada parcialmente alrededor del riel, la primera y la segunda espiras incompletas están mutuamente conectadas eléctricamente de manera conductora por una primera y/o segunda parte longitudinal (LP1, LP2) que se extiende, en uso, sustancialmente en la dirección longitudinal del riel a cualquier lado del riel.

5. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 4, en donde la primera y/o la segunda espira eléctricamente conductora incompleta es a su vez sustancialmente tres cuartos.

6. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2-5, en donde el sistema de medición (MS) se suministra con una bobina de medición (MSP) para medir la inducción magnética de la parte respectiva del riel.

7. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema se suministra con al menos un objeto de referencia magnetizable (RR) con una magnetización predeterminada.

8. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos una parte del generador de campo magnético (MFP) y al menos una parte del sistema de medición (MS) son sustancialmente móviles en la dirección longitudinal de un riel a lo largo de una senda predeterminada de tal manera que partes sucesivas del riel están localizadas sucesivamente en el campo magnético y que las respuestas de las tres partes sucesivas al estar localizadas en el campo magnético se pueden medir.

9. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el sistema está dispuesto para mover al menos una parte del generador del campo magnético y al menos una parte del sistema de medición a lo largo de la senda predeterminada a una velocidad que es mayor que la velocidad predeterminada.

10. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la velocidad predeterminada es una velocidad mínima en la cual ocurren corrientes de remolino en el riel.

11. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5-10, en donde el sistema de medición (MS) se suministra con un magneto que es movible en una dirección longitudinal del riel para algunos detectar una fuerza agresiva sobre aquel magneto móvil por una parte del riel localizado en el campo magnético predeterminado.

12. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5-11, en donde el sistema de medición (MS) se suministra con un magneto que es móvil en una dirección transversal del riel para al menos detectar la fuerza ejercida sobre el magneto móvil por parte del riel localizado en el campo magnético predeterminado.

13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en donde el magneto moviblemente dispuesto está conectado con un resorte para detectar la fuerza.

14. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde partes de al menos una espira se pueden colocar en una primera posición relativa y en al menos una segunda posición relativa, en donde, en la primera posición relativa, las partes pueden asumir tal posición predeterminada con respecto a una parte del riel que esa parte del riel puede estar operativamente incluida en un campo magnético predeterminado, y en donde, en al menos una segunda posición relativa, el reemplazo directo de al menos una espira con las partes de nuevo en la primera posición relativa es posible en una parte de otro riel.

15. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 14, en donde las partes respectivas de al menos una espira permanecen conectadas una con la otra tanto en la primera posición como en al menos una segunda posición.

16. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 15, en donde al menos una espira comprende una conexión de bisagra (HP) .

17. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14-16, en donde las partes respectivas de al menos una espira juntas forman un todo continuo en la primera posición relativa, y forman un todo interrumpido en al menos una segunda posición relativa.

18. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que tanto dependan de la reivindicación 6, en donde partes de la bobina de medición (MSP) se pueden colocar en una primera posición relativa y en al menos una segunda posición relativa, en donde, en la primera posición relativa, aquellas partes pueden asumir una posición predeterminada con respecto a una parte del riel, y en donde, en al menos una segunda posición relativa, en una dirección predeterminada, una distancia entre las partes del sistema de medición es mayor que la distancia entre aquellas partes en la primera posición relativa.

19. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 18, en donde las partes respectivas de la bobina de medición (MSP) permanecen conectadas una con la otra tanto en la primera posición como en al menos una segunda posición.

20. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 19, en donde el sistema de medición comprende una conexión de bisagra (HP) .

21. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18-20 en donde las partes respectivas de la bobina de medición forman juntas un todo continuo en la primera posición relativa, y forman un todo interrumpido en al menos una segunda posición relativa.

22. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el sistema se suministra con un velocímetro (SPDM) para determinar una velocidad de movimiento en la cual el campo magnético predeterminado se mueve operativamente en una dirección longitudinal de la respectiva parte del riel.

23. Un método para al menos detectar una tensión mecánica en al menos una parte (R) de un riel, por ejemplo un riel para guiar medios de transporte, sobre la base de la magnetización de la parte respectiva del riel, en donde el método comprende:

- generar al menos un campo magnético cambiante predeterminado de tal manera que la parte respectiva del riel se localiza en ese campo;

- medir una respuesta de la parte respectiva del riel para ser localizado en ese campo magnético

- utilizar al menos una espira eléctricamente conductora (W1, PP, PP1, IW1, IW2, LP1, LP2) , caracterizado porque la espira se dispone para ser colocada al menos parcialmente alrededor del riel.

24. Un método de acuerdo con la reivindicación 23, en donde la espira (W1, PP, PP1) se dispone para ser colocada a alrededor del riel.

25. Un método de acuerdo con la reivindicación 23 o 24, en donde al menos una parte de la espira comprende una parte de placa eléctricamente conductora (PP, PP1) .

26. Un método de acuerdo con la reivindicación 23, en donde al menos una espira comprende una primera espira eléctricamente conductora incompleta (IW1) , dispuesta para ser colocada parcialmente alrededor del riel, y una segunda espira eléctricamente conductora incompleta (IW2) dispuesta para ser colocada parcialmente alrededor del riel, la primera y segunda espiras incompletas estando mutuamente conectadas conductivamente de manera eléctrica por una primera y/o segunda parte longitudinal (LP1, LP2) que se extienden en uso, sustancialmente en la dirección longitudinal del riel o a cualquier lado del riel.

27. Un método de acuerdo con la reivindicación 26, en donde la primera y/o la segunda espiras eléctricamente conductoras incompletas son una espira sustancialmente de tres cuartos.

28. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicacione.

2. 27, en donde el método comprende utilizar al menos un objeto de referencia magnetizable (RR) con una magnetización predeterminada.

29. Un método de acuerdo con la reivindicación 28, en donde el método comprende medir un voltaje sobre una bobina de medición en la cual se incluye el objeto de referencia.

30. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicacione.

2. 29, en donde el método comprende mover al menos una parte del generador de campo magnético y al menos y una parte del sistema de medición

sustancialmente en una dirección longitudinal de la parte respectiva del riel a lo largo de la senda predeterminada de tal manera que las partes sucesivas del riel se localicen sucesivamente en el campo magnético y que las respuestas de estas partes sucesivas que estén localizadas en el campo magnético se puedan determinar.

31. Un método de acuerdo con la reivindicación 30, en donde el método comprende mover al menos una parte del generador de campo magnético y al menos una parte del sistema de medición a lo largo de la senda predeterminada 10 a una velocidad que sea mayor que la velocidad predeterminada.

32. Un método de acuerdo con la reivindicación 31, en donde la velocidad predeterminada es la velocidad mínima a la cual ocurren las corrientes de remolino en el riel.

33. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicacione.

2. 32, en donde el método comprende al

menos detectar una fuerza ejercida sobre un magneto móvil dispuesto cerca al riel por una parte del riel localizado 15 en un campo magnético predeterminado.

34. Un método de acuerdo con la reivindicación 33, en donde el método comprende detectar una fuerza de resorte.

35. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicacione.

2. 34, donde el método comprende medir una velocidad de movimiento en la cual el campo magnético predeterminado se mueve operativamente en una dirección longitudinal de la parte respectiva del riel.