Pantógrafo para vehículo ferroviario.

Pantógrafo (5) de transmisión de energía eléctrica entre un hilo de contacto (3) y un vehículo ferroviario (1),

incluyendo el pantógrafo (5) al menos un bastidor (51) destinado a ser montado sobre el vehículo ferroviario (1), una mesilla (52) destinada a hacer contacto con el hilo de contacto (3) y una suspensión de mesilla montada entre el bastidor (51) y dicha mesilla (52), pantógrafo que se caracteriza por el hecho de que la suspensión de mesilla incluye al menos un actuador neumático (6) que incluye un cilindro (7) solidario del bastidor (51) y un pistón (8) solidario de la mesilla (52) montado en sentido de traslación dentro de dicho cilindro (7) en orden a dividir el volumen del cilindro (7) entre una cámara neumática superior (61) y una cámara neumática inferior (62), incluyendo cada cámara neumática (61, 62) un gas a presión que amortigua el desplazamiento del pistón (8).

Pantógrafo para vehículo ferroviario El campo de la invención es el de los pantógrafos para vehículos ferroviarios. La invención está encaminada a proponer un pantógrafo cuyo comportamiento dinámico está mejorado.

Con referencia a la figura 1, un vehículo ferroviario 1 circula, según es convencional, sobre unos carriles de 5 ferrocarril 2 y está alimentado por una catenaria que comprende, según es convencional, unos soportes verticales que sustentan un hilo de contacto 3 que discurre por encima de los carriles de ferrocarril 2. Los soportes de la catenaria están espaciados algunas decenas de metros y sostienen un cable sustentador del que pende el hilo de contacto 3 por mediación de péndolas. Un pantógrafo 4 es un dispositivo instalado sobre el techo de la unidad motora eléctrica del vehículo ferroviario 1 para captar la corriente eléctrica que circula por el hilo de contacto 3, con 10 el fin de alimentar la unidad motora con energía eléctrica en el transcurso de su desplazamiento sobre los carriles 2.

Por efecto de la gravedad y del distanciamiento entre sus puntos de suspensión, el hilo de contacto 3 presenta, entre las péndolas, una forma de curva catenaria. En consecuencia, la altura entre el techo de la unidad motora del vehículo ferroviario 1 y el hilo de contacto 3 varía a lo largo del desplazamiento del vehículo 1. Una primera función del pantógrafo 4 consiste en compensar las variaciones de altura para que el pantógrafo 4 siempre esté en contacto 15 con el hilo de contacto 3. Una segunda función del pantógrafo 4 consiste en aplicar sobre el hilo de contacto 3 un esfuerzo de contacto F calibrado, en función de la velocidad del vehículo ferroviario 1, para permitir una óptima captación de la corriente. A tal efecto, el pantógrafo 4 incluye diferentes etapas de suspensión de manera que se tenga controlado el esfuerzo de contacto F del pantógrafo 4 sobre el hilo de contacto 3 con el fin de evitar cualquier defecto de captación (esfuerzo de contacto insuficiente) o cualquier desgaste prematuro del hilo de contacto 3 de la 20 catenaria (esfuerzo de contacto excesivo) .

Tal como se representa a título de ejemplo en la figura 2, según es convencional, un pantógrafo 4 incluye una parte inferior, conocida por un experto en la materia con la denominación de bastidor mayor 41, cuya base está unida al techo de la unidad motora, y una parte superior, conocida por un experto en la materia con la denominación de mesilla 42, que está unida a la cabeza del bastidor 41 y que está destinada a entrar en contacto con el hilo de 25 contacto 3 de la catenaria.

El pantógrafo 4 incluye, según es convencional, una suspensión neumática de bastidor 43 que incluye un cojín neumático que permite el despliegue y la retracción del bastidor 41 sobre el techo de la unidad motora. La suspensión neumática de bastidor 43 permite compensar variaciones de altura del hilo de contacto 3 de gran amplitud y de baja frecuencia, del orden de 1 a 2 Hz. De este modo, cuando se activa la suspensión neumática de 30 bastidor 43, el bastidor 41 recibe un accionamiento giratorio y se despliega para presionar la mesilla 42 sobre el hilo de contacto 3 de la catenaria. Según es convencional, la presión neumática de la suspensión neumática de bastidor 43 está supeditada a la velocidad del vehículo ferroviario 1.

La mesilla 42 está montada sobre la cabeza del bastidor 41 del pantógrafo 4 por mediación de dos suspensiones de mesilla conocidas por un experto en la materia con la denominación de cajas de muelles 44. A título de ejemplo, es 35 conocido, por la solicitud de patente FR2883809 A1 de la empresa SNCF, un dispositivo de suspensión de mesilla que incluye muelles. Las cajas de muelles 44 determinan una segunda etapa de suspensión que permite compensar variaciones de altura del hilo de contacto 3 de pequeña amplitud y de alta frecuencia, superior a 10 Hz.

Una caja de muelles 44 discurre en su conjunto verticalmente e incluye, según es convencional, un cilindro de caja que es solidario del bastidor 41 del pantógrafo 4, así como un pistón, solidario de la mesilla 42, montado en sentido 40 de traslación dentro de dicho cilindro. El pistón incluye un vástago relacionado con la mesilla 42 por una parte y, por otra, con una paleta circular montada dentro del cilindro, estando adaptada la paleta del pistón para realizar un movimiento de traslación vertical entre los extremos del cilindro. Los extremos del cilindro determinan topes y, en la figura 3, llevan la referencia D3, +D3, que representa el esfuerzo del contacto F de la mesilla 42 sobre el hilo de contacto 3 en función del desplazamiento D del pistón. 45

Para amortiguar los movimientos de la mesilla 42, la paleta del pistón está unida a dos muelles mecánicos de gran rigidez, del orden de 3000 N/m, que están precargados dentro del cilindro. Tal como se representa en la figura 3, la caja de muelles 44 según la técnica anterior presenta una rigidez de conjunto no lineal, correspondiéndose la rigidez con la pendiente de la curva de esfuerzo de contacto F de la figura 3. Tal como se representa en la figura 3, la rigidez de la caja de muelles 44 varía según el desplazamiento del pistón dentro del cilindro entre las posiciones de 50 tope D3, +D3, siendo la rigidez de la caja de muelles 44 lineal "por tramos", en sentido matemático.

Para garantizar una captación eficaz de la corriente por parte de la mesilla 42, es necesario dimensionar la rigidez de la caja de muelles 44 en función del esfuerzo medio de contacto, la masa de la mesilla 42 y del recorrido máximo admisible (longitud del cilindro) de la caja de muelles 44. Actualmente, se eleva la rigidez de conjunto de las cajas de muelles 44 según la técnica anterior de manera que el esfuerzo de contacto F del pantógrafo 4 sea conforme a las 55 normas establecidas y no haga tope con los extremos del cilindro. Esta elevada rigidez presenta el inconveniente de llevar consigo un considerable acoplamiento entre el bastidor 41 y la mesilla 42 del pantógrafo 4. En otras palabras, con pequeñas variaciones de la altura del hilo de contacto 3, la mesilla 42 y el bastidor 41 son susceptibles de desplazarse simultáneamente, lo cual presente inconvenientes de orden dinámico.

Con objeto de eliminar este inconveniente, se ha propuesto, con la patente FR 2740741 B1, añadir un muelle corrector materializado en forma de imanes permanentes con el fin de limitar la rigidez de la caja de muelles y mejorar así el desacoplamiento entre el bastidor y la mesilla del pantógrafo. A efectos prácticos, esta solución es 5 difícil de implementar, al presentar los imanes permanentes un elevado coste de fabricación. Por otro lado, su fiabilidad puede resentirse por las condiciones meteorológicas.

En el citado ámbito, se conoce poner en práctica suspensiones de mesilla tales como las descritas en las solicitudes US 5954171 A, AT 219652 B, DE 1073532 B, como también la solicitud GB 1437670 A.

La invención tiene como finalidad eliminar al menos algunos de los inconvenientes antes citados. 10

La presente invención está definida por un pantógrafo según la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se concretan formas de realización ventajosas.

Un actuador neumático cuenta con una rigidez nula, lo cual permite compensar de manera eficaz las oscilaciones de pequeña amplitud de la mesilla sin transmitirlas al bastidor del pantógrafo, quedando entonces desacoplados el bastidor y la mesilla, lo cual mejora el comportamiento dinámico del pantógrafo. Adicionalmente, un actuador 15 neumático presenta una buena resistencia a las vibraciones, así como a las condiciones externas (lluvia, heladas, etc.) , lo cual permite su utilización en un ámbito industrial.

El actuador neumático incluye un cilindro solidario del bastidor y un pistón solidario de la mesilla montado en sentido de traslación dentro de dicho cilindro, en orden a dividir el volumen del cilindro entre una cámara neumática superior y una cámara neumática inferior, incluyendo cada cámara neumática un gas a presión que amortigua el 20 desplazamiento del pistón.

El actuador neumático, merced a sus cámaras neumáticas, permite amortiguar las oscilaciones de la mesilla tanto en la elevación como en el descenso de la mesilla.

También preferentemente, al menos una de las cámaras neumáticas incluye un muelle mecánico con el fin de compensar oscilaciones de amplitud media sin transmitirlas al bastidor del pantógrafo, quedando entonces 25 desacoplados el bastidor y la mesilla, lo cual mejora el comportamiento dinámico del pantógrafo. Preferentemente, cada cámara neumática incluye un muelle mecánico.

Con carácter preferente, dicho muelle mecánico está... [Seguir leyendo]

1. Pantógrafo (5) de transmisión de energía eléctrica entre un hilo de contacto (3) y un vehículo ferroviario (1) , incluyendo el pantógrafo (5) al menos un bastidor (51) destinado a ser montado sobre el vehículo ferroviario (1) , una mesilla (52) destinada a hacer contacto con el hilo de contacto (3) y una suspensión de mesilla montada entre el bastidor (51) y dicha mesilla (52) , pantógrafo que se caracteriza por el hecho de que la suspensión de mesilla 5 incluye al menos un actuador neumático (6) que incluye un cilindro (7) solidario del bastidor (51) y un pistón (8) solidario de la mesilla (52) montado en sentido de traslación dentro de dicho cilindro (7) en orden a dividir el volumen del cilindro (7) entre una cámara neumática superior (61) y una cámara neumática inferior (62) , incluyendo cada cámara neumática (61, 62) un gas a presión que amortigua el desplazamiento del pistón (8) .

2. Pantógrafo según la reivindicación 1, en el que al menos una de las cámaras neumáticas (61, 62) incluye 10 un muelle mecánico (63, 64) .

3. Pantógrafo según la reivindicación 2, en el que dicho muelle mecánico (63, 64) está montado libre dentro de dicha cámara neumática (61, 62) .

4. Pantógrafo según una de las reivindicaciones 2 a 3, en el que dicho muelle mecánico (63, 64) cuenta con una rigidez comprendida entre 500 y 1500 N/m, preferentemente igual a 600 N/m. 15

5. Pantógrafo según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que al menos una de dichas cámaras neumáticas (61, 62) incluye al menos una abertura de alimentación neumática (71, 72) practicada dentro de dicho cilindro (7) .

6. Pantógrafo según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la presión neumática dentro del actuador neumático (6) está configurada para ejercer un esfuerzo de contacto predeterminado (Fmoy) sobre el hilo de contacto (3) . 20

7. Pantógrafo según la reivindicación 6, en el que, hallándose el pistón (8) en una posición de referencia (d0) dentro de dicho cilindro (7) a los efectos de dicho esfuerzo de contacto predeterminado (Fmoy) , el actuador neumático (6) está configurado para amortiguar neumáticamente un desplazamiento del pistón (8) en torno a su posición de referencia (d0) en un margen central (P0) predeterminado de desplazamiento.

8. Pantógrafo según la reivindicación 7, en el que el actuador neumático (6) está configurado para amortiguar 25 neumática y mecánicamente un desplazamiento del pistón (8) fuera del margen central (P0) determinado de desplazamiento.

9. Pantógrafo según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que, incluyendo el pantógrafo (5) una suspensión neumática de bastidor (53) establecida para desplazar el bastidor (51) con relación al vehículo ferroviario, el pantógrafo (5) incluye un primer circuito neumático (54) que relaciona la suspensión neumática de bastidor (53) con 30 el actuador neumático (6) .

10. Pantógrafo según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que, incluyendo la mesilla (52) un dispositivo neumático de detección de impacto (55) , el pantógrafo (5) incluye un segundo circuito neumático (56) que relaciona el dispositivo neumático de detección de impacto (55) con el actuador neumático (6) .