Mecanismo de traslación de un vehículo sobre raíles con un dispositivo (2) para la vigilancia de fallos de los componentes de mecanismos de traslación,

que contiene al menos un registrador de oscilaciones (28), caracterizado porque está dispuesto al menos un registrador de oscilaciones (28) sobre un bastidor de bogie (4) o sobre un cojinete de eje montado (14 a 20) de un eje (22, 24) de un bogie (1) del vehículo sobre raíles, de tal modo que su dirección de detección (30) presenta una componente en la dirección de circulación (dirección x) o una componente perpendicularmente a la dirección de circulación (dirección y) y al mismo tiempo una componente paralela al eje vertical (dirección z) del vehículo sobre raíles, en donde el dispositivo de detección (30) del registrador de oscilaciones (28) está situado en un plano perpendicular a la dirección de circulación (dirección x) y presenta, con relación al eje vertical (dirección z) así como con relación a un eje dispuesto perpendicularmente a la dirección de circulación (dirección y), un ángulo dentro de un margen de 10º a 80º

Estado de la técnica

La invención se basa en un mecanismo de traslación de un vehículo sobre raíles con un dispositivo para la vigilancia de fallos de los componentes de mecanismos de traslación conforme al preámbulo de la reivindicación 1.

En el tráfico de vehículos sobre raíles cobran cada vez más importancia los sistemas de vigilancia para mecanismos de traslación. Por un lado a estos sistemas de vigilancia se les exige, por motivos de seguridad, en cuanto a normativas o directrices. Como ejemplos se han citado aquí los siguientes sistemas, a los que se les aplican los requisitos de la TSI ( Especificación Técnica para la Interoperabilidad – Boletín Oficial de Comunidad Europea) para trenes de alta velocidad en todo Europa:

- sistemas de a bordo para la detección de descarrilamientos,

- sistemas de a bordo para la detección de cojinetes sobrecalentados o el reconocimiento de daños en los cojinetes,

- sistemas de a bordo para el reconocimiento de inestabilidades o de amortiguadores defectuosos.

Por otra parte se lleva a cabo el uso de sistemas de vigilancia de mecanismos de traslación para el diagnóstico y el reconocimiento temprano de piezas constructivas defectuosas, estados críticos u otros fallos, para conseguir un mantenimiento a tiempo y basado en el estado. Los objetivos son con ello tiempos de parada menores, un mejor aprovechamiento de piezas constructivas y con ello un ahorro de costes.

De este modo se usa por ejemplo en el ICE un sistema para el reconocimiento de un funcionamiento inestable y los últimos suburbanos, que circulan automáticamente, se utiliza un sistema para la detección de descarrilamientos. Estos sistemas tienen en común que están estructurados y actúan funcionalmente por sí mismos. Cada uno de estos sistemas usa sus propios sensores.

Para el reconocimiento de inestabilidades se montan normalmente uno o varios sensores sobre el bastidor del bogie, que miden la aceleración transeversal (transversalmente a la dirección de circulación x) en un determinado margen de frecuencias y, en el caso de superarse un valor límite, generan un mensaje de aviso.

En los documentos DE 101 45 433 C2 y EP 1 317 369 se describen un procedimiento y un dispositivo para la vigilancia de fallos de componentes de un vehículo sobre raíles, que se basan también en la medición de valores de aceleración que se aplican a consolas de estabilización de serpenteo fijadas a la caja de vagón. La dirección de detección del registrador de aceleración es allí paralela a la dirección de marcha.

En el documento US-A-6 161 962 se describe un módulo sensorial dispuesto sobre una rueda con un sensor de aceleración, cuya dirección de detección se extiende en dirección vertical.

Un ejemplo de un procedimiento y de un dispositivo para la detección de descarrilamientos se describe en el documento DE 199 53 677. Aquí se valoran directamente señales de medición de un sensor de aceleración dispuesto sobre un cojinete axial. Los valores de aceleración medidos se integran dos veces y se comparan con un valor límite. El sencillo sensor de aceleración presenta una dirección de detección que discurre en la dirección del eje vertical (dirección z) del vehículo sobre raíles. Conforme al documento, sin embargo, también pueden utilizarse sensores de aceleración que presenten simultáneamente direcciones de detección en la dirección de circulación (dirección x), transversalmente a la dirección de circulación (dirección y) y en la dirección del eje vertical (dirección z). En el caso de un registrador de aceleración de este tipo se trata de un llamado registrado múltiple, es decir que se compone realmente de al menos dos, aquí tres registradores de aceleración, de los que cada uno mide en una dirección de detección. Estos registradores múltiples y sus dispositivos de valoración asociados son sin embargo relativamente caros.

También el documento WO 00/51869 A describe un dispositivo de este tipo, en cada caso con varios sensores de aceleración como también da a conocer el documento WO 2005/105536, en el que se miden oscilaciones en los planos vertical y horizontal de una rueda por parte de dos registradores de aceleración dispuestos ortogonalmente.

Otra posibilidad para la detección de un descarrilamiento la ofrece un aparato de vigilancia neumático, el cual funciona de forma puramente neumática. La base para un dispositivo de vigilancia de este tipo es la UIC541-08 “detectores de descarrilamiento para vagones de mercancías”. El aparato se encuentra sobre la caja de vagón del vagón de mercancías y controla con ello las aceleraciones verticales. Como elemento sensorialse usa con ello un oscilador de muelle-masa, el cual abre una válvula neumática a partir de un determinado valor límite.

La problemática en estos sistemas, en especial en el marco de las funciones reconocimiento de inestabilidad y detección de descarrilamientos radica en la elevada complejidad de los sensores, porque se utiliza un gran número de sensores aislados en diferentes puntos de montaje.

La tarea de la invención consiste frente a esto en perfeccionar un dispositivo para la vigilancia de fallos de componentes de mecanismos de traslación de vehículos sobre raíles, de tal modo que tenga suficiente con unos sensores lo más reducidos en número, sencillos y económicos posibles y, a pesar de ello, ofrezca una vigilancia amplia de los componentes de mecanismos de traslación. Aparte de los ahorros en costes a través de un menor número de sensores y con ello menor complejidad de cableado, se pretende además reducir la complejidad del equipamiento técnico.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención mediante las particularidades de la reivindicación 1.

Manifiesto de la invención

La invención se basa en la idea de utilizar, para diferentes funciones de la vigilancia de fallos de componentes de mecanismos de traslación de vehículos sobre raíles como las funciones explicadas al comienzo de reconocimiento de inestabilidad y detección de descarrilamientos, un sistema sensorial común.

Los sensores están ejecutados como registradores de oscilaciones que, en función de su disposición conforme a la invención, pueden detectar en la dirección del eje vertical del vehículo sobre raíles (dirección z) y transversalmente a la dirección de circulación (dirección y) o en la dirección de circulación (dirección x). Aquí está previsto: disposición de al menos un registrador de oscilaciones sobre un bastidor de bogie o sobre un cojinete de eje montado de un eje de un bogie del vehículo sobre raíles, de tal modo que su dirección de detección presente una componente en la dirección de circulación (dirección x) o una componente perpendicularmente a la dirección de circulación (dirección y) y al mismo tiempo una componente paralelo al eje vertical (dirección z) del vehículo sobre raíles.

Con ello se obtiene, a causa de la orientación oblicua de la dirección de detección del registrador de oscilaciones, una suma vectorial de los valores de aceleración en dirección z a los de la aceleración transversal o longitudinal (direcciones x e y). Los valores de aceleración medidos son la suma de la aceleración individual vectorial de la dirección z y de la dirección y o dirección z. Estos valores forman ya una medida de la tendencia por la que el mecanismo de traslación posee un estado de marcha inestable o está descarrilado. Una vigilancia más selectiva puede realizarse adicionalmente mediante una evaluación específica de la frecuencia de los valores de aceleración medidos. Las oscilaciones sobre los diferentes ejes tridimensionales se producen en diferentes bandas de frecuencia. De este modo, en el caso de un comportamiento inestable se producen como tendencia frecuencias más bajas en la dirección transversal y longitudinal que el eje vertical. En el caso de un descarrilamiento se forma en el eje vertical un criterio de vigilancia a causa de porcentajes superiores de frecuencia. Mediante la valoración específica de diferentes bandas de frecuencia es con ello posible una vigilancia selectiva sobre un estado de marcha inestable y un descarrilamiento.

Una componente en las direcciones citadas (direcciones x, y e z) está siempre presente si el ángulo del dispositivo de detección en el plano correspondiente se encuentra de un margen de entre 0º y 90º, sin incluir sin embargo sus límites 0º y 90º. Por ello el ángulo del dispositivo de detección está situado... [Seguir leyendo]

1. Mecanismo de traslación de un vehículo sobre raíles con un dispositivo (2) para la vigilancia de fallos de los componentes de mecanismos de traslación, que contiene al menos un registrador de oscilaciones (28), caracterizado porque está dispuesto al menos un registrador de oscilaciones (28) sobre un bastidor de bogie (4) o 5 sobre un cojinete de eje montado (14 a 20) de un eje (22, 24) de un bogie (1) del vehículo sobre raíles, de tal modo que su dirección de detección (30) presenta una componente en la dirección de circulación (dirección x) o una componente perpendicularmente a la dirección de circulación (dirección y) y al mismo tiempo una componente paralela al eje vertical (dirección z) del vehículo sobre raíles, en donde el dispositivo de detección (30) del registrador de oscilaciones (28) está situado en un plano perpendicular a la dirección de circulación (dirección x) y presenta, con relación al eje vertical (dirección z) así como con relación a un eje dispuesto perpendicularmente a la dirección de circulación (dirección y), un ángulo dentro de un margen de 10º a 80º.

2. Mecanismo de traslación según la reivindicación 1, caracterizado porque está dispuesto un único registrador de oscilaciones (28) sobre el bastidor de bogie (4) del bogie (1).

3. Mecanismo de traslación según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está

15 configurado al menos un registrador de oscilaciones (28) como sensor de aceleraciones y, junto con al menos un sensor de velocidad (34) para medir la velocidad momentánea de las ruedas y/o con un sensor de temperatura (39), para medir la temperatura momentánea de cojinete de un cojinete de eje montado (14 a 20), está integrado en un sensor mixto (38).

4. Mecanismo de traslación según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una unidad de valoración (32) electrónica del dispositivo (2) forma parte integral de un sistema de protección antideslizante y/o control de frenado del vehículo sobre raíles.

5. Mecanismo de traslación según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos algunos de los registradores de oscilaciones (28) están disponibles de forma redundante.