Eje ferroviario con cambio automático a multiples anchos de vía.

Eje ferroviario con cambio de ancho automático a múltiples anchos de vía.

El eje ferroviario comprende ruedas ferroviarias (1) montadas sobre un eje (2) mediante ajuste deslizante, en virtud de la interposición de casquillos ajustados (3) que están lubricados mediante grasa por la parte interior (4) de la rueda (1), permitiendo la transición de un ancho a otro sin necesidad de liberar la carga de las ruedas. Las ruedas (1) quedan bloqueadas al eje (2) en su desplazamiento axial mediante el manguito (5) de garras (5') solidario en rotación al eje (2), alojando las garras (5') en ranuras anulares y trapeciales (6') previstas en anillos (6) montados sobre el buje (7) de la rueda (1), participando en el bloqueo y desbloqueo un manguito de enclavamiento (10) y unos resortes pretensados (11) cuya fuerza puede ser vencida mediante un empujador (12) en forma de disco, incluyendo además el eje ferroviario unos compases articulados (13) conectados por un extremo a un manguito soporte (14) de los propios compases articulados (13) y por otro extremo a un anillo base (9) zunchado y solidario al eje.

Eje ferroviario con cambio automático a múltiples anchos de vía.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un eje ferroviario con cambio automático a múltiples anchos de vía, permitiendo resolver el problema de la diferencia de ancho de vía adoptada en las diversas redes ferroviarias del mundo y que supone una barrera para el trafico ferroviario, obligando a la realización de trasbordo de carga o cambio de ancho manual.

Concretamente, el eje ferroviario de la invención está previsto para modificar el ancho entre ruedas en los vehículos de ferrocarril para pasar de forma continua de un ancho de vía a otro, haciéndolos circular a través de un tramo de vía de transición con carril y contracarril, que variando su ancho de forma continua, conecta las dos vías de distinta anchura.

El objeto de la invención es eliminar la barrera física que supone actualmente el cambio de ancho tanto en mercancías como en el trafico de pasajeros, para efectuar dicha transición de forma fluida, sin necesidad de realizar paradas y sin liberar de carga las ruedas durante el proceso de cambio de ancho.

La invención se sitúa en el ámbito ferroviario y concretamente en los tándems de ruedas correspondientes a los vehículos o convoys ferroviarios.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El problema de diferencia de ancho entre redes ferroviarias es un problema que históricamente se ha tratado de resolver, existiendo soluciones principalmente orientadas al trafico de pasajeros, entre los que destaca los sistemas de rodadura desplazable de Talgo o Brava de CAF entre otros, con funcionamiento satisfactorio en la actualidad.

No obstante, en el ámbito del transporte de mercancías por ferrocarril se conocen diversas soluciones basadas en ejes de ancho variable de cambio automático, cada uno con sus peculiaridades, pero sin que ninguno de ellos haya sido capaz de dar solución al reto que plantea el transporte de mercancías por los estrictos requisitos de carga elevada exigidos.

Así pues, se conoce el sistema de Talgo titulado “Conjunto de eje ferroviario dotado de cambio automático de ancho de vía y adaptable a bogies convencionales de mercancías”. Sin embargo no se trata de un eje montado continuo al uso y el proceso de cambio de ancho se efectúa descargando el peso de las ruedas. Requiere de rodamientos internos que presentan el problema de la detección de cajas calientes interiores, además de la posibilidad de presentar mal comportamiento los cerrojos de bloqueo ante temperaturas bajas extremas. Ubicándose dichos cerrojos de bloqueo en posición vertical y presentando un puente hueco de unión de los vástagos verticales de desbloqueo al recibir la cabeza de un perfil adecuado de una guía de desenclavamiento de la instalación de cambio de ancho, lo que requiere una actuación precisa sobre el eje.

Entre los sistemas de ejes montados al uso, válidos para mercancías, destacan el sistema SUW2000 polaco y el Rafil Type V alemán.

SUW2000 presenta la complicación de transmitir el par torsor entre rodales mediante elementos roscados de unión macho-hembra, que conllevan un grave deterioro en las zonas de contacto, generando holguras que acaban soportando el sistema de enclavamiento de las ruedas destruyéndolo, lo que añade complejidad en las labores de mantenimiento.

Se conocen otros sistemas de ancho variable que resuelven este problema mediante compases de fijación, pero no cuentan con una conexión a modo de rótula y su disposición es en la parte externa del eje lo que produce incrementos en la fatiga de la pieza y por tanto su rotura. Además, requieren cajas de grasa específicamente diseñadas, lo que encarece la solución notablemente. También se conocen otros sistemas de ancho variable en los que las fuerzas requeridas para la realización del cambio de ancho se efectúan mediante el guiado de unas bandas de rodadura extra con las que cuenta la rueda ferroviaria, lo que añade un exceso de peso. En otros ejes, el proceso de cambio de ancho se efectúa mediante la participación de unos pendolones que interactúan con la plataforma de cambio de ancho, siendo dichos pendolones elementos que añaden exceso de peso al sistema, además de complejidad en las labores de mantenimiento.

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Por otra parte, tanto Rafil Type V como SUW2000 presentan la característica de ser exclusivamente compatibles con dos anchos de vía diferentes, restringiendo su uso a una única frontera ferroviaria, limitando su posible tráfico a través de otras redes, múltiples anchos, tal como se está demandando al tráfico de mercancías Europa – Asia.

Adicionalmente, existe una problemática asociada generalmente a los actuales ejes ferroviarios de ancho variable ya que precisan el empleo de material rodante específico del fabricante, lo que supone un hándicap para su uso en transporte de mercancías, ya que no se podrá reutilizar el parque de vagones y bogíes para ancho fijo existente, elevando los costes totales para su explotación.

En resumen, no existe en la actualidad un eje ferroviario de cambio automático de ancho de vía que resuelva el problema del tráfico internacional de mercancías por ferrocarril entre infraestructuras con diferente ancho de vía, con capacidad de realizar el cambio en más de dos anchos, sin descargar el peso de las ruedas, de forma fluida y con bajas exigencias de mantenimiento, sin necesidad de rodamientos en las caras internas de la rueda, y de ser compatible con los vagones de dos ejes y bogies de mercancías empleados por los operadores habitualmente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El eje ferroviario con cambio automático a múltiples anchos de vía, sin necesidad de descarga de rueda, se basa en el diseño de un nuevo eje que equipado en un tren, le permite circular sin problemas entre redes ferroviarias de distinto ancho. El cambio de ancho se efectúa al pasar por un sistema instalado en la vía que se encarga de realizar las maniobras correspondientes que permiten el desenclavamiento y posterior enclavamiento de un mecanismo interior previsto al efecto.

Concretamente, el eje ferroviario de la invención está compuesto por un eje propiamente dicho y dos ruedas que se acoplan sobre dicho eje mediante casquillos ajustados, permitiendo un desplazamiento axial de las ruedas sobre el eje en condiciones de carga, sin sufrir desgastes excesivos o rotura, incluso en condiciones de carga extrema debidas al trafico de mercancías. Esto es posible gracias a la lubricación mediante grasa conseguida en la zona interior por medio de engrasadores dispuestos a tal efecto. El eje cuenta con un sistema de garras que se conforman en un manguito deslizante para cada rueda, de manera que el enclavamiento que permite mantener constante el ancho de vía, se consigue al entrar las garras de dicho manguito en ranuras anulares de configuración trapecial previstas en anillos montados sobre el buje de la rueda.

El eje puede configurarse para conseguir mas de dos anchos, modificando la longitud del manguito deslizantes, así como el largo del eje, y montando más anillos con ranuras anulares trapeciales, en combinación con anillos distanciadores previstos para separar los anillos con ranuras anulares, y cuya separación establecerá la distancia adecuada hasta lograr los anchos de vía deseados.

Cada manguito de garras girará solidariamente con el eje, al ir fijado mediante un anillo base zunchado al eje, efectuándose la fijación y zunchado mediante una única tuerca que se atornilla sobre un tramo roscado del anillo base zunchado. Para permitir un ajuste preciso de las dimensiones del ancho de vía se utilizará una arandela de calibración entre el manguito de garras y el propio anillo base zunchado al eje. Con el fin de evitar que el extremo del manguito de garras, que mantiene el enclavamiento, salga de las ranuras anulares de los anillos, se utilizará un manguito de enclavamiento asociado a uno o varios resortes pretensados.

El cambio de ancho y por tanto desenclavamiento o desblocaje de las ruedas, se producirá cuando se aplique una fuerza que pueda vencer la resistencia ofrecida por resortes pretensados instalados, y conseguir desplazar el manguito de garras. Esta fuerza se aplicará durante todo el proceso de cambio de ancho gracias a la interacción del eje con un dispositivo o plataforma de cambio de ancho instalado en la vía. La fuerza se aplicará sobre un disco empujador solidario con el manguito de garras que comprimirá los resortes instalados en el eje, con el fin de liberar las garras de las ranuras anulares, facilitando el movimiento de las ruedas en dirección axial hasta entrar las garras del extremo del manguito en la ranura anular correspondiente al nuevo...

1. Eje ferroviario con cambio de ancho automático a múltiples anchos de vía, que comprende ruedas (1) montadas sobre un eje (2) mediante ajuste deslizante, permitiendo la transición de un ancho a otro sin necesidad de liberar la carga de las ruedas, incluso en caso de carga extrema, estando las ruedas (1) bloqueadas al eje (2) en su desplazamiento axial mediante un manguito (5) de garras (5’) solidario en rotación al eje (2) , alojándose las garras (5’) previstas en uno de los extremos del manguito (5) en ranuras anulares trapeciales (6’) distanciadas entre si para permitir configurar el ancho de funcionamiento del eje, con la participación de un manguito de enclavamiento (10) asociado a uno o más resortes pretensados (11) con la colaboración de unos compases articulados (13) conectados de forma articulada entre el eje y la rueda, caracterizado porque las ranuras anulares trapeciales (6’) en las que se alojan las garras (5’) del manguito (6) , están conformadas en anillos (5) montados sobre el buje (7) de la rueda (1) , con la interposición de anillos separadores (8) ; habiéndose previsto que la superficie de la zona de contacto entre las garras (5’) y las ranuras anulares trapeciales (6’) , así como entre la zona externa de dichas garras (5’) y el manguito de enclavamiento (10) , sea de material no férrico, con la particularidad además de que en la articulación entre los semi-compases (15’) que forman los compases articulados (13) , participa una rótula (17) montada sobre el propio eje (16) de articulación entre dichos semi-compases (15) , para absorber los pequeños movimientos no axiales de la rueda (1) sobre el eje (2) .

2. Eje ferroviario con cambio de ancho automático a múltiples anchos de vía, según reivindicación (1) caracterizado porque el ajuste deslizante entre las ruedas (1) y el eje (2) está realizado por casquillos ajustados (3) , lubricados mediante grasa por la parte interior (4) de la rueda (1) .

3. Eje ferroviario con cambio de ancho automático a múltiples anchos de vía, según reivindicación 1, caracterizado porque los resortes pretensados (11) que establecen el bloqueo de las garras (5’) sobre las ranuras trapeciales (6’) , están montados sobre un anillo base (9) zunchado y solidario al propio eje (2) , y presionados dichos resortes pretensados (11) mediante un disco empujador (12) solidario con el propio manguito de enclavamiento (10) .

4. Eje ferroviario con cambio de ancho automático a múltiples anchos de vía, según reivindicaciones 1 y 3, caracterizado porque la fijación del manguito (5) de garras (5’) al eje (2) , mediante un anillo base (9) zunchado al eje, está realizada mediante una tuerca (18) roscada sobre un tramo de dicho anillo base (9) , incorporando además una arandela de colaboración (19) entre el manguito (5) de garras (5’) y el propio anillo base (9) , para permitir el ajuste preciso del ancho de vía.

5. Eje ferroviario con cambio de ancho automático a múltiples anchos de vía, según reivindicación 1, caracterizado porque incorpora una membrana extensible tipo fuelle (20) , de uno o varios pliegues, montada sobre el propio eje (2) mediante un plato (21) alojado en un resalte cóncavo (23) del propio eje (2) , y unido a una pieza de protección exterior, así como a la parte externa de la rueda (1) mediante un anillo (22) .

6. Eje ferroviario con cambio de ancho automático a múltiples anchos de vía, según reivindicación 1, caracterizado porque la unión entre los compases articulados (13) y las ruedas (1) , se realiza a través de un manguito soporte (14) que actúa como elemento de protección de los propios anillos (6) de ranuras trapeciales (6’) , cuando el eje (2) se encuentra en las configuraciones de mayor ancho.

7. Eje ferroviario con cambio de ancho automático a múltiples anchos de vía, según reivindicación 1, caracterizado porque el eje (2) en su zona intermedia es susceptible de montar discos de freno solidarios al mismo, o ubicarse dichos discos de freno solidariamente con las ruedas (1) .

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