Método para controlar un sistema de frenado por fricción regulado contra deslizamientos de un vehículo ferroviario.

Método para controlar un dispositivo de frenado de emergencia (1) de un vehículo ferroviario o de un tren de vehículos ferroviarios compuesto por varios vehículos ferroviarios,

el cual presenta una cantidad de ejes frenados a través de frenos de fricción, donde un frenado de emergencia inicia a través de una solicitud de frenado de emergencia, el cual comprende al menos los siguientes pasos:

a) identificación de al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible durante el frenado de emergencia, en donde se presenta un deslizamiento de frenado inadmisible por fuera de un rango de deslizamiento de frenado óptimo predeterminado,

b) identificación de al menos un eje que no posee un deslizamiento de frenado o que posee un deslizamiento de frenado admisible durante el frenado de emergencia, a través del cual puede transmitirse una fuerza de frenado de fricción mayor que a través de al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible,

c) adaptación de las fuerzas de frenado por fricción a por lo menos un eje que no posee un deslizamiento de frenado o que posee un deslizamiento de frenado admisible, de manera que a través de al menos una compensación parcial de la fuerza de frenado por fricción perdida debido al deslizamiento de frenado inadmisible en al menos un eje, una desviación de la desaceleración real del vehículo ferroviario o del tren de vehículos ferroviarios, con respecto a una desaceleración deseada predeterminada a través de la solicitud de frenado de emergencia, puede ser mantenida dentro de un rango tolerable mediante dicha adaptación.

Método para controlar un sistema de frenado por fricción regulado contra deslizamientos de un vehículo ferroviario Estado del arte La presente invención hace referencia a un método para controlar un dispositivo de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario o de un tren de vehículos ferroviarios compuesto por varios vehículos ferroviarios, el cual presenta una cantidad de ejes frenados a través de frenos de fricción, según la reivindicación 1, así como hace referencia a un dispositivo de frenado de emergencia controlado según dicho método, conforme a la reivindicación 7.

Un dispositivo de frenado de emergencia de esa clase se conoce por ejemplo por la solicitud US 2004 046 442 A1.

En los vehículos ferroviarios, la transmisión de fuerzas de frenado y de aceleración tiene lugar en el punto de contacto rueda/riel. La transmisión tiene lugar allí a través del contacto por fricción mediante fuerzas de fricción del freno que actúan entre componentes de acero. Otra combinación de fricción importante consiste en el contacto entre los forros del freno y el disco de freno, así como entre las zapatas del freno y la superficie de rodadura, donde dicho contacto es determinante en el caso del frenado. No obstante, las características de la fricción de esos contactos por fricción dependen, entre otras cosas, de la temperatura, del grado de ensuciamiento y de la velocidad relativa.

Un factor de influencia esencial lo constituye el coeficiente de adherencia, el cual depende del deslizamiento momentáneo entre la rueda y el riel. A modo de ejemplo, el coeficiente de adherencia puede estar formado por el coeficiente de frotamiento por deslizamiento f o por el coeficiente de adherencia por deslizamiento f, donde los coeficientes indican la relación de la fuerza de frotamiento por deslizamiento o de adherencia Ff, con respecto a la fuerza normal Fn actuante:

** (Ver fórmula) **

En el caso de un deslizamiento reducido se presenta el máximo del coeficiente de adherencia. Si a continuación el deslizamiento aumenta, entonces el coeficiente de adherencia disminuye nuevamente. Si el deslizamiento continúa aumentando, a través de la potencia de fricción que se vuelve cada vez más elevada, puede producirse un calentamiento de la rueda y del riel, lo cual provoca que los rieles húmedos, resbaladizos, se limpien, mejorando en gran medida con ello el coeficiente de adherencia, en particular para las siguientes ruedas. En un caso ideal, un sistema antideslizamiento debería regular el deslizamiento de las ruedas de manera que se presente un coeficiente de adherencia máximo. Puesto que un eje montado de un vehículo ferroviario nunca gira de forma recta en la dirección longitudinal de los rieles debido a la conicidad de las ruedas, sino que realiza movimientos de rotación cada vez más reducidos alrededor del eje vertical (movimiento de lazo) , por ejemplo se reduce el coeficiente de adherencia utilizable en dirección longitudinal.

Asimismo, el coeficiente de adherencia, tanto con respecto a su nivel, como también en cuanto a su recorrido, depende en gran medida de la suciedad que se encuentra entre la rueda y el riel, como agua, aceite, capas de óxido, hojas, etc., pero también de su velocidad de desplazamiento momentánea. En función de la velocidad de desplazamiento, el coeficiente de adherencia muestra una tendencia descendente. En particular durante el otoño, cuando se encuentran hojas sobre los rieles, se produce en los mismos una película de aceite que conduce a que la potencia de frenado requerida en cuanto al aspecto operativo ya no sea suficiente. El riel se vuelve resbaladizo, de manera que la fuerza de frenado que puede alcanzarse es muy reducida y, eventualmente, las ruedas se resbalan durante el frenado.

Puede suceder entonces que durante un frenado la fuerza de frenado sea regulada más elevada que la fuerza de fricción del freno que puede transmitirse como máximo en el punto de contacto con el suelo, lo cual conduce a que las ruedas bloqueen uno o varios ejes. En dichos casos, a través de la fricción de deslizamiento que se aplica se produce la formación no deseada de aplanaduras, así como una reducción de las fuerzas de fricción del freno que pueden transmitirse, porque el coeficiente de fricción desciende comenzando desde un máximo a una velocidad relativa muy reducida, con una velocidad relativa mayor entre los componentes de fricción. Para evitar lo mencionado se utilizan sistemas antideslizamiento o sistemas de regulación antideslizamiento, a través de los cuales, en el caso de un bloqueo del freno, se reduce la fuerza de frenado en el eje afectado, para alcanzar nuevamente de forma aproximada el rango del coeficiente de adherencia, así como un deslizamiento de frenado óptimo.

Dicha reducción de las fuerzas de frenado efectuada a través de la regulación antideslizamiento en los ejes que bloquean el frenado conduce a que, eventualmente, no se alcance la desaceleración deseada del vehículo ferroviario o del tren de vehículos ferroviarios, así como a una prolongación de la distancia de frenado.

En particular en el caso de dispositivos de frenado de emergencia en donde el freno de emergencia es controlado hasta el momento mediante una presión de frenado de emergencia constante, así como regulada solamente en cuanto al antideslizamiento y/o corregida en carga, es imperativo evitar una prolongación de la distancia de frenado debido a las condiciones variables de la fricción.

Objeto de la invención A este respecto, es objeto de la presente invención proporcionar un dispositivo de frenado de emergencia, así como un método para controlarlo, de manera que tanto durante el funcionamiento, así como también en el caso de un proceso de frenado de emergencia, resulte una distancia de frenado lo más reducida posible.

De acuerdo con la invención, dicho objeto se alcanzará a través de las características de la reivindicación 1 y la reivindicación 7.

Descripción de la invención El método acorde a la invención comprende al menos los siguientes pasos:

a) identificación de al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible durante el frenado de emergencia, en donde se presenta un deslizamiento de frenado inadmisible por fuera de un rango de deslizamiento de frenado óptimo predeterminado, b) identificación de al menos un eje que no posee un deslizamiento de frenado o que posee un deslizamiento de frenado admisible durante el frenado de emergencia, a través del cual puede transmitirse una fuerza de frenado de fricción mayor que a través de al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible, c) adaptación de las fuerzas de frenado por fricción a por lo menos un eje que no posee un deslizamiento de frenado o que posee un deslizamiento de frenado admisible, de manera que a través de al menos una compensación parcial de la fuerza de frenado por fricción perdida debido al deslizamiento de frenado inadmisible en al menos un eje, una desviación de la desaceleración real del vehículo ferroviario o del tren de vehículos ferroviarios, con respecto a una desaceleración deseada predeterminada a través de la solicitud de frenado de emergencia, puede ser mantenida dentro de un rango tolerable mediante dicha adaptación.

La invención hace referencia también a un dispositivo de frenado de emergencia que comprende al menos lo siguiente:

a) actuadores del freno para generar fuerzas de fricción del freno en los ejes frenados por fricción durante un frenado de emergencia, b) medios de identificación para identificar al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible durante el frenado de emergencia, en donde se presenta un deslizamiento de frenado por fuera de un rango de deslizamiento de frenado óptimo predeterminado, c) medios de identificación para identificar al menos un eje que no posee un deslizamiento de frenado o que posee un deslizamiento de frenado admisible durante el frenado de emergencia, a través del cual puede transmitirse una fuerza de frenado por fricción más elevada que a través de al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible, frenado a través de fricción, d) medios sensores para determinar la desaceleración real del vehículo ferroviario o del tren de vehículos ferroviarios durante el frenado de emergencia, e) un dispositivo de control electrónico que comanda el actuador del freno o los actuadores del freno en al menos un eje que no presenta un deslizamiento de frenado o que presenta un deslizamiento de frenado admisible durante el frenado de emergencia, de manera que a través de al menos una compensación parcial de la fuerza de frenado por fricción perdida debido al deslizamiento de frenado inadmisible en al menos un eje, una desviación... [Seguir leyendo]

1. Método para controlar un dispositivo de frenado de emergencia (1) de un vehículo ferroviario o de un tren de vehículos ferroviarios compuesto por varios vehículos ferroviarios, el cual presenta una cantidad de ejes frenados a través de frenos de fricción, donde un frenado de emergencia inicia a través de una solicitud de frenado de emergencia, el cual comprende al menos los siguientes pasos:

a) identificación de al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible durante el frenado de emergencia, en donde se presenta un deslizamiento de frenado inadmisible por fuera de un rango de deslizamiento de frenado óptimo predeterminado, b) identificación de al menos un eje que no posee un deslizamiento de frenado o que posee un deslizamiento de frenado admisible durante el frenado de emergencia, a través del cual puede transmitirse una fuerza de frenado de fricción mayor que a través de al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible, c) adaptación de las fuerzas de frenado por fricción a por lo menos un eje que no posee un deslizamiento de frenado o que posee un deslizamiento de frenado admisible, de manera que a través de al menos una compensación parcial de la fuerza de frenado por fricción perdida debido al deslizamiento de frenado inadmisible en al menos un eje, una desviación de la desaceleración real del vehículo ferroviario o del tren de vehículos ferroviarios, con respecto a una desaceleración deseada predeterminada a través de la solicitud de frenado de emergencia, puede ser mantenida dentro de un rango tolerable mediante dicha adaptación.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la compensación de la fuerza de frenado por fricción perdida en al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible durante el frenado de emergencia tiene lugar inmediatamente después del paso b) o aún durante el frenado de emergencia, pero después del paso b) en un período de tiempo predeterminado.

3. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una intervención de la regulación de antideslizamiento en un eje se usa como criterio para el hecho de que un deslizamiento de frenado inadmisible se produce en ese eje durante el frenado de emergencia.

4. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de frenado de emergencia (1) es accionado a través de un medio de presión y para al menos un eje se genera una presión de frenado de emergencia regulada por desaceleración o una presión de control piloto (Cv1) regulada por desaceleración en función de la desviación de la desaceleración real con respecto a la desaceleración deseada, así como otra presión de frenado de emergencia u otra presión de control piloto (Cv2) se genera independientemente y de forma paralela a ello.

5. Método según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la otra presión de frenado de emergencia o la otra presión de control piloto (Cv2) es corregida en cuanto a la carga.

6. Método según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque la respectiva presión más elevada de la presión de frenado de emergencia regulada por desaceleración o de la presión de control piloto regulada por desaceleración (Cv1) y de la otra presión de frenado de emergencia o de la otra presión de control piloto (Cv2) es usada para generar la fuerza de freno por fricción en al menos un eje.

7. Dispositivo de frenado de emergencia (1) de un vehículo ferroviario o de un tren de vehículos ferroviarios que se compone de varios vehículos ferroviarios, el cual presenta una cantidad de ejes frenados por fricción, que contiene al menos lo siguiente:

a) actuadores del freno para generar fuerzas de frenado por fricción en los ejes frenados por fricción durante un frenado de emergencia, b) medios de identificación para identificar al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible durante el frenado de emergencia, en donde se presenta un deslizamiento de frenado por fuera de un rango de deslizamiento de frenado óptimo predeterminado, c) medios de identificación para identificar al menos un eje que no posee un deslizamiento de frenado o que posee un deslizamiento de frenado admisible durante el frenado de emergencia, a través del cual puede transmitirse una fuerza de frenado por fricción más elevada que a través de al menos un eje que posee un deslizamiento de frenado inadmisible, frenado a través de fricción, d) medios sensores para determinar la desaceleración real del vehículo ferroviario o del tren de vehículos ferroviarios durante el frenado de emergencia, 5

e) un dispositivo de control electrónico que comanda el actuador del freno o los actuadores del freno en al menos un eje que no presenta un deslizamiento de frenado o que presenta un deslizamiento de frenado admisible durante el frenado de emergencia, de manera que a través de al menos una compensación parcial de la fuerza de frenado por fricción perdida debido al deslizamiento de frenado inadmisible en al menos un eje, una desviación de la desaceleración real del vehículo ferroviario o del tren de vehículos ferroviarios, con respecto a una desaceleración deseada predeterminada a través de la solicitud de frenado de emergencia, puede ser mantenida dentro de un rango tolerable.

8. Dispositivo de frenado de emergencia según la reivindicación 7, caracterizado porque éste comprende un dispositivo de regulación de antideslizamiento y porque una intervención de la regulación de antideslizamiento en un eje frenado a través de fricción durante un frenado de emergencia se usa como criterio para saber si en ese eje frenado a través de fricción se produce un deslizamiento de frenado por fuera del rango de deslizamiento de frenado óptimo predeterminado.

9. Dispositivo de frenado de emergencia según una de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado porque éste es accionado a través de medios de presión y para al menos un eje comprende un primer dispositivo de válvulas (2) controlado por el dispositivo de control electrónico, donde dicho dispositivo de válvulas genera una presión de frenado de emergencia regulada por desaceleración o una presión de control piloto (Cv1) regulada por desaceleración que la representa, en función de la desviación de la desaceleración real con respecto a la desaceleración deseada para al menos un eje.

10. Dispositivo de frenado de emergencia según la reivindicación 9, caracterizado porque el primer dispositivo de válvulas (2) contiene al menos una válvula de aireación (4) que se encuentra conectada a una reserva de medios de presión (R1) , así como una válvula de ventilación (8) que se encuentra conectada a un disipador de presión (6) .

11. Dispositivo de frenado de emergencia según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque éste comprende además un segundo dispositivo de válvulas (14) controlado por un dispositivo de control electrónico, el cual genera al menos para un eje otra presión de frenado de emergencia u otra presión de control piloto (Cv2) que la representa, independientemente y de forma paralela con respecto a la presión de frenado de emergencia regulada por desaceleración o con respecto a la presión de control piloto (Cv1) regulada por desaceleración que la representa.

12. Dispositivo de frenado de emergencia según la reivindicación 9, 10 u 11, caracterizado porque se proporcionan medios de selección (EDU; 28) que, durante un frenado de emergencia, continúan comandando la presión de frenado de emergencia más elevada o la presión de control piloto (Cv1, Cv2) más elevada de la presión de frenado de emergencia regulada por desaceleración o de la presión de control piloto regulada por desaceleración (Cv1) que la representa y de la otra presión de frenado de emergencia o de la presión de control piloto (Cv2) que la representa.

13. Dispositivo de frenado de emergencia según la reivindicación 12, caracterizado porque los medios de selección contienen al menos una válvula de retención doble (28) , desde la cual una entrada de presión se aplica con la presión de frenado de emergencia regulada por desaceleración o con la presión de control piloto regulada por desaceleración (Cv1) y su otra entrada de presión se aplica con la otra presión de frenado de emergencia o con la otra presión de control piloto (Cv2) .

14. Dispositivo de frenado de emergencia según la reivindicación 12, caracterizado porque los medios de selección contienen al menos un dispositivo de válvula de relé (EDU) con dos entradas de control neumáticas, donde en una entrada de control neumática (10) se encuentra presente la presión de control piloto regulada por desaceleración (Cv1) como primera presión de control y en la otra entrada de control neumática (16) se encuentra presente la otra presión de control piloto (Cv2) como segunda presión de control, y el dispositivo de válvula de relé está diseñado para generar una presión de frenado de emergencia para al menos un eje, independientemente de la respectiva presión de control (Cv1, Cv2) más elevada.