Pantógrafo de máquina de tracción ferroviaria y sensor para el control de la calidad de captación de corriente por el pantógrafo.

Pantógrafo (1) de máquina de tracción ferroviaria para la captación de la corriente en una catenaria,

que comprende un arco (3, 4) de rozamiento con la catenaria, al menos un soporte de arco (25, 26), una horquilla (15, 16) fijada a medios de suspensión (2; 5, 6) y a la cual está fijado el soporte de arco (25, 26) y al menos un sensor de medición de la fuerza de contacto del arco (3, 4) con la catenaria, caracterizado por el hecho de que la horquilla (15, 16) constituye el sensor.

La invención concierne a los controles de calidad de la captación, por un pantógrafo de máquina de tracción ferroviaria, de la corriente eléctrica que circula por una catenaria.

Un pantógrafo es un aparato instalado en el techo de una locomotora eléctrica para transmitir la corriente eléctrica a sus órganos motores. Éste está compuesto generalmente por un marco, articulado alrededor de pivotes para desplegarse o plegarse, y de un cabezal que soporta un arco de una o dos bandas de rozamiento, por otros pivotes o suspensiones denominadas suspensiones de arco.

Cuando, se despliega el marco articulado, bajo la acción conjugada de gatos neumáticos y de muelles amortiguadores, el cabezal se eleva contra la catenaria y se mantenido en la misma con una fuerza de contacto, por ejemplo de aproximadamente setenta Newton. Al avanzar la locomotora, el arco desliza contra la catenaria y permanece en contacto con ella.

Pero con grandes velocidades, la fuerza de contacto, relativamente pequeña, es insuficiente para impedir roturas de contacto entre las bandas de rozamiento y la catenaria, lo que provoca arcos eléctricos y fluctuaciones de la intensidad de la corriente transmitida a los motores. De estas fluctuaciones depende la calidad de la captación de la corriente eléctrica. Por otra parte, una fuerza de contacto pantógrafo-catenaria demasiado elevada puede conducir a elevaciones demasiado importantes del cable de contacto con riesgo de deterioro de la catenaria y de los soportes.

Existen numerosos métodos para controlar la calidad de la captación de la corriente.

Naturalmente, las fluctuaciones de la intensidad de la corriente pueden medirse directamente.

Alternativamente, puede procederse a la medición de la frecuencia de los arcos eléctricos que intervienen durante las roturas de contacto o efectuar mediciones de la potencia disipada por estos mismos arcos eléctricos.

Pero también se puede medir en tiempo real la fuerza de contacto instantánea con la cual el arco permanece aplicado contra la catenaria.

El documento FR 2846415 describe un pantógrafo de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 3.

La invención concierne de modo más particular a un sensor que permite utilizar este último método, de control de la calidad de la captación de la corriente, por la medición de la fuerza de contacto.

Pudiendo servir de herramienta de homologación durante la recepción de ciertos sensores de tipo europeo, especialmente de fibras ópticas de red de Bragg, el sensor de fuerza de la presente solicitud debe responder también a especificaciones bien precisas que se refieren especialmente a sus características técnicas. Estas especificaciones están detalladas en la norma europea NF EN 50317.

El sensor comprende galgas de tensión solidarias de una pieza de ensayo, la cual está insertada en la cadena mecánica soporte del pantógrafo y está situada en la proximidad del arco, de modo que las mediciones no se vean afectadas por la parte de la cadena que separa la pieza de ensayo del arco, por ejemplo por la presencia de muelles amortiguadores, especialmente los que pueden estar previstos en las suspensiones de arco.

En la proximidad de la catenaria, el sensor está sometido a los efectos electromagnéticos inducidos por las elevadas corrientes que circulan por ella y por la aparición de arcos eléctricos. Por ello, se le previene contra estos efectos por filtrados eléctricos y aislamientos galvánicos previstos en los circuitos eléctricos de medición.

Sobre todo, su montaje, necesariamente aéreo, implica naturalmente respetar un perfil aerodinámico de la pieza de ensayo. Especialmente, su presencia en el pantógrafo no debe inducir modificaciones de la fuerza de contacto superior al 5% de su valor nominal, esto hasta velocidades que pueden alcanzar 350 km/h.

Se conocen pantógrafos de máquina de tracción ferroviaria para la captación de la corriente en una catenaria, que comprende un marco, un arco de rozamiento con la catenaria, al menos un soporte de arco, una horquilla fijada al marco y a la cual está fijado el soporte de arco y al menos un sensor de fuerza.

Generalmente, la horquilla está montada sobre una caja de suspensión de muelle fijada a un travesaño a su vez fijado a la horquilla superior del marco y el soporte de arco está insertado entre las dos caras laterales de la horquilla con un pivote de solidarización de la horquilla y del soporte que la atraviesa y fijado a las dos caras laterales de la horquilla, quedando fijado el sensor por ejemplo debajo de las bandas de rozamiento del arco.

La solicitante ha buscado perfeccionar un pantógrafo de este tipo y ofrecer un sensor lo menos perturbador posible y que solamente tenga en cuenta los esfuerzos verticales.

Así, la invención de la presente solicitud concierne en primer lugar a un pantógrafo de máquina de tracción ferroviaria para la captación de la corriente en una catenaria, que comprende un arco de rozamiento, al menos un soporte de arco, una horquilla fijada a medios de suspensión y a la cual está fijado el soporte de arco y al menos un sensor de medición de la fuerza de contacto del arco con la catenaria, caracterizado por el hecho de que la horquilla constituye el sensor.

Así, el sensor no está solamente lo más cerca posible de la horquilla puesto que éste se confunde con ella. El sensor del pantógrafo de la Invención es lo menos perturbador que se pueda imaginar.

Ventajosamente, la horquilla comprende dos caras laterales, las dos caras laterales de la horquilla comprenden, cada una, una viga de ensayo en la cual es introducido un pivote de solidarización de la horquilla y del soporte de arco.

La invención concierne igualmente a un sensor para el control de la calidad de la captación de la corriente en una catenaria por un pantógrafo de máquina de tracción ferroviaria, caracterizado por el hecho de que comprende una horquilla de fijación de un soporte de arco de pantógrafo.

Preferentemente, cada cara lateral de la horquilla de fijación comprende una viga de ensayo y medios para limitar su flexión, ventajosamente una pata de tope.

Preferentemente todavía, las vigas de ensayo de la horquilla están debilitadas para aumentar su sensibilidad, ventajosamente por vaciados de recepción de galgas extensométrlcas.

Preferentemente todavía, la horquilla comprende un alojamiento de recepción de un acelerómetro.

La invención se comprenderá mejor con la ayuda de la descripción que sigue del pantógrafo y del sensor de fuerza de la Invención, refiriéndose a los dibujos anejos, en los cuales:

la figura 1 es una vista en perspectiva del arco del pantógrafo y de su soporte, con las horquillas de fijación;

la figura 2 es una vista en perspectiva de una de las horquillas del pantógrafo de la figura 1;

la figura 3 representa una vista en perspectiva en despiece ordenado de las caras laterales de la horquilla de la figura 2, con sus vigas de ensayo, equipadas, cada una, con galgas extensométricas, y

la figura 4 es un esquema del cableado eléctrico preferido de las galgas extensométricas.

Refiriéndose a la figura 1, un pantógrafo 1, del que solo se ha representado el cabezal, comprende, en la parte

superior de su marco 2, órganos de suspensión 5, 6, en este caso amortiguadores y, en este caso concreto, cajas de muelle (spring boxes), para mantener un arco de dos semlarcos 3, 4 contra una cable de catenaria (no representado) de distribución de corriente eléctrica, estando recubiertos cada uno de los semiarcos por su banda de rozamiento 9, 10.

Cuando la locomotora se desplaza, un mecanismo manda el despliegue del marco articulado 2 del pantógrafo 1 de modo que las bandas de rozamiento 9 y 10 de los semlarcos 3 y 4 quedan aplicadas contra el cable de contacto con una fuerza F.

Los dos semiarcos 3, 4 son mantenidos solidarlos y paralelos entre sí por dos pares de brazos 11, 12 y 13, 14 que son aproximadamente perpendiculares.

Cada brazo 11, 12, 13, 14 es solidario, por una de sus dos extremidades, de una de las dos extremidades de uno de los dos semiarcos 3, 4. Las otras extremidades de los brazos 11, 12, 13, 14 son solidarias de uno de los dos soportes de arco centrales 25 y 26.

Las cajas de suspensión 5 y 6 son solidarias, cada una, en su parte superior, de una horquilla 15, 16 de fijación y los soportes de arco 25 y 26 están acoplados a éstas de modo que aseguran el soporte de los semiarcos 3 y 4, como se precisará en lo que sigue, refiriéndose a la figura 2.

Cada horquilla 15, 16, en la figura 2, comprende dos caras laterales 21 y 22 paralelas asentadas sobre una base 23 de fijación a las cajas de suspensión correspondientes... [Seguir leyendo]

1. Pantógrafo (1) de máquina de tracción ferroviaria para la captación de la corriente en una catenaria, que comprende un arco (3, 4) de rozamiento con la catenaria, al menos un soporte de arco (25, 26), una horquilla (15, 16) fijada a medios de suspensión (2; 5, 6) y a la cual está fijado el soporte de arco (25, 26) y al menos un sensor de

medición de la fuerza de contacto del arco (3, 4) con la catenaria, caracterizado por el hecho de que la horquilla (15, 16) constituye el sensor.

2. Pantógrafo de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual, comprendiendo la horquilla (15, 16) dos caras laterales (21, 22), las dos caras laterales (21, 22) de la horquilla (15, 16) comprenden, cada una, una viga de ensayo (32) en la cual es introducido un pivote (29, 30) de solidarización de la horquilla (15, 16) y del soporte de arco (25, 26).

3. Sensor para el control de la calidad de la captación de la corriente en una catenaria por un pantógrafo (1) de

máquina de tracción ferroviaria, caracterizado por el hecho de que comprende una horquilla (15, 16) de fijación de un soporte de arco (25, 26) de pantógrafo.

4. Sensor de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual, comprendiendo la horquilla (15, 16) dos caras laterales (21, 22), cada cara lateral (21, 22) de la horquilla de fijación (15, 16) comprende una viga de ensayo (32) y medios para

limitar su flexión (39, 39).

5. Sensor de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual los medios de limitación de la flexión comprenden una pata de tope (39).

6. Sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 y 5, en el cual las vigas de ensayo (32) de la horquilla (15, 16) están debilitadas (38) para aumentar su sensibilidad.

7. Sensor de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual las vigas de ensayo están debilitadas por vaciados (35) de

recepción de galgas extensométricas (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48).

8. Sensor de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 6, en el cual la horquilla (15, 16) comprende un alojamiento de recepción de un acelerómetro.