BR102016030641A2 - Railway switching machine - Google Patents

Abstract

a presente invenção refere-se a uma máquina de comutação ferroviária (14). dita máquina de comutação ferroviária (14) compreende um par de lâminas de comutação (20, 22), um motor elétrico (34) que é mecanicamente acoplado ao par de lâminas de comutação (20, 22), um par de terminais de entrada (36a, 36b), conectados a uma fonte de alimentação cc para receber um sinal de energia e uma unidade de regulação (38) para adaptar o sinal de energia entre os terminais de entrada (36a, 36b) em uma corrente de motor (48) aplicada ao motor elétrico (34), sendo que a dita unidade de regulação (38) compreende diversos elementos de comutação conectados entre o par de terminais de entrada (36a, 36b) e duas fases do motor elétrico. os elementos de comutação são transistores e a unidade de regulação (38) compreende um dispositivo de controle (52) adaptado para acionar cada transistor (44a, 44b, 44c, 44d) com um respectivo sinal de comando para ajustar um valor e uma direção de uma intensidade da corrente de motor (48).

Description

“MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA" Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a uma máquina de comutação ferroviária.

Antecedentes da Invenção [002] Máquinas de comutação ferroviária são elementos chave de uma instalação ferroviária. Uma máquina de comutação ferroviária tem que operar sob temperaturas extremas e é submetida a choque e vibração intensos. A manutenção de uma máquina de comutação pode ocorrer sob condições difíceis e potencialmente perigosas, e é uma despesa significativa para um operador ferroviário devido ao grande número de máquinas de comutação usadas. Portanto, é importante minimizar a manutenção exigida para as máquinas de comutação, enquanto se otimiza a confiabilidade das mesmas e se mantem o desempenho das mesmas ao longo do tempo.

[003] As máquinas de comutação utilizam, tipicamente, um motor de imã permanente de CC para acionar uma caixa de marchas, cuja saída é acoplada a um aparelho mecânico para mover as lâminas de comutação da via. Tais máquinas de comutação alimentadas, tipicamente, por uma fonte de tensão CC a partir de uma estação de equipamento de margem ferroviária, e compreende contatores de alta corrente que alimentam e acionam o motor de imã permanente de CC.

[004] As máquinas de comutação apresentadas acima incluem, na caixa de marchas, uma embreagem mecânica limitadora de torque. A embreagem limitadora de torque é ajustada para deslizar quando torque de motor excede um certo limite predeterminado, de modo a manter uma operação boa e segura do motor e, de modo mais geral, da máquina de comutação. Uma das principais razões de uma embreagem mecânica ser exigida em máquinas de comutação é que obstáculos de via, tais como pedras ou gelo, poderíam bloquear o movimento normal de comutação de trilho, caso no qual o motor podería parar. Visto que os motores nas máquinas de comutação apresentados acima são acionados por uma tensão fixa, a falta de força contraeletromotriz nos enrolamentos de motor durante uma condição de paragem de motor resultará em aumento de corrente de motor e torque de motor correspondente a um nível muito alto. Isso poderia danificar o motor e/ou o mecanismo da máquina de comutação.

[005] No entanto, o uso de uma embreagem limitadora de torque tem desvantagens. De fato, a embreagem limitadora de torque não fornece um controle preciso de torque de motor e também é relativamente grande e cara. O desempenho da embreagem mecânica se altera com as condições ambientais (por exemplo, temperatura e umidade), e também se altera ao longo do tempo conforme o desgaste e corrosão de peças mecânicas ocorrem.

[006] Além disso, manutenção periódica é exigida para os contatores de alta corrente e para a embreagem limitadora de torque de modo a assegurar a operação apropriada da máquina de comutação.

[007] Ademais, se conhece a partir do documento de patente n2 US 6.366.041 B1 uma máquina de comutação que compreende lâminas de comutação, um motor para mover as lâminas de comutação e uma unidade de regulação para controlar a energia elétrica abastecida ao motor, de modo a comandar o movimento das lâminas de comutação a partir de uma posição inicial até uma posição final. Em tal máquina de comutação, a unidade de regulação inclui contatores de alta corrente e um dispositivo de controle dos contatores.

[008] No entanto, em tal máquina de comutação, a unidade de regulação não fornece um controle preciso do motor e uma manutenção periódica dos contatores é exigida. De fato os contatores são submetidos a desgaste mecânico significativo devido a arqueamento.

Descrição da Invenção [009] O objetivo da presente invenção é fornecer uma resposta às desvantagens mencionadas acima.

[010] A invenção se refere, portanto, a uma máquina de comutação ferroviária que compreende: - um par de lâminas de comutação, - um motor elétrico, em que o motor elétrico é um motor reversível que tem duas fases, sendo que o motor elétrico é mecanicamente acoplado ao par de lâminas de comutação para mover as lâminas de comutação em relação a um par de trilhos estáticos, - um par de terminais de entrada, conectados a uma fonte de alimentação CC para receber um sinal de energia, - uma unidade de regulação para adaptar o sinal de energia entre os terminais de entrada em uma corrente de motor aplicada ao motor elétrico, sendo que a dita unidade de regulação compreende diversos elementos de comutação conectados em uma configuração em ponte H entre o par de terminais de entrada e as duas fases do motor elétrico, em que os elementos de comutação são transistores e a unidade de regulação compreende um dispositivo de controle adaptado para acionar cada transistor com um respectivo sinal de comando para ajustar um valor e uma direção de uma intensidade da corrente de motor.

[011] De acordo com aspectos adicionais da invenção, que são vantajosos, porém, não obrigatórios, tal máquina de comutação ferroviária pode incorporar um ou diversos dentre os seguintes recursos: - cada respectivo sinal de comando é um sinal de modulação de largura de pulsação; - a unidade de regulação compreende um sensor de corrente de motor configurado para medir a intensidade da corrente de motor aplicada ao motor elétrico e o dispositivo de controle aciona cada transistor em função da intensidade da corrente de motor, para regular a intensidade da corrente de motor abastecida ao motor elétrico; - o dispositivo de controle é adaptado para acionar cada transistor também em função de um ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado, para limitar a intensidade da corrente de motor abaixo do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado, o que fornece um controle de retroalimentação da intensidade da corrente de motor; - o motor elétrico destina-se a mover as lâminas de comutação em relação aos trilhos estáticos a partir de uma posição inicial até uma posição final, sendo que a unidade de regulação compreende meios de identificação para identificar um estado instantâneo da máquina de comutação ferroviária, dentre: - um estado de partida, durante o qual o motor começa a girar e as lâminas de comutação percorreram, em relação aos trilhos estáticos, sobre uma primeira distância compreendida em um primeiro intervalo, - um estado de operação normal, durante o qual as lâminas de comutação percorreram, em relação aos trilhos estáticos, sobre uma segunda distância compreendida em um segundo intervalo que segue o primeiro intervalo, e - um estado de chegada, durante o qual as lâminas de comutação percorreram, em relação aos trilhos estáticos, sobre uma terceira distância compreendida em um terceiro intervalo que segue o segundo intervalo, e o dispositivo de controle é configurado para adaptar o valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado, dependendo do estado instantâneo do motor elétrico; - durante o estado de operação normal, o dispositivo de controle aciona cada transistor para conectar o motor elétrico aos terminais de entrada de maneira contínua, de modo a aplicar uma tensão de máximo valor absoluto ao motor elétrico; - durante os estados de operação de partida e chegada, o dispositivo de controle aciona cada transistor para limitar a corrente de motor ao ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado; - a unidade de regulação compreende um sensor de corrente de abastecimento configurado para medir uma intensidade do sinal de energia recebido nos terminais de entrada, sendo que o dispositivo de controle aciona cada transistor também em função da intensidade do sinal de energia, sendo que a unidade de regulação compreende um primeiro circuito de retroalimentação na intensidade da corrente de motor e um segundo circuito de retroalimentação na intensidade do sinal de energia, a unidade de regulação, portanto, forma um controlador em cascata; - a máquina de comutação ferroviária inclui um capacitor conectado em paralelo com os terminais de entrada; - a unidade de regulação, o motor e o capacitor formam um conversor CC-CC antagônico desprovido de indutor independente e uma indutância interna do motor elétrico é usada como um indutor para o conversor CC-CC antagônico; e - a máquina de comutação ferroviária é desprovida de uma embreagem mecânica limitadora de torque.

Breve Descrição dos Desenhos [012] A Figura 1 representa esquematicamente uma instalação ferroviária que compreende uma via ferroviária e uma máquina de comutação ferroviária de acordo com uma primeira realização da invenção.

[013] A Figura 2 representa um conjunto de motor da máquina de comutação ferroviária da Figura 1 que compreende um motor elétrico e uma unidade de regulação para o motor elétrico.

[014] A Figura 3 é um diagrama de blocos que representa a regulação da intensidade de uma corrente de motor que atravessa o motor elétrico da Figura 2.

[015] A Figura 4 é um fluxograma de um exemplo de método para controlar o motor da Figura 2.

[016] A Figura 5 mostra quatro gráficos que representam o número de rotação por minuto do motor elétrico da Figura 2, a corrente de motor através do motor elétrico, a corrente de abastecimento abastecida ao conjunto de motor da Figura 2 e um ciclo de trabalho de modulação de largura de pulsação de um transistor que aciona o motor elétrico, ambos em função de tempo, enquanto as lâminas de comutação da máquina de comutação ferroviária são movidas a partir de uma posição desviada em direção a uma posição direta.

[017] A Figura 6 é similar à Figura 1 e representa uma instalação ferroviária que compreende uma via ferroviária e uma máquina de comutação ferroviária de acordo com uma segunda realização da invenção.

[018] A Figura 7 é similar à Figura 2 e representa um conjunto de motor da máquina de comutação ferroviária da Figura 6.

[019] A Figura 8 é um diagrama de blocos que representa a regulação da intensidade de uma corrente de motor que atravessa um motor elétrico do conjunto de motor da Figura 7.

Descrição de Realizações da Invenção [020] A Figura 1 mostra uma instalação de comutação ferroviária 10 que compreende uma via ferroviária 12 e uma máquina de comutação ferroviária 14 instalada na via ferroviária.

[021] A via ferroviária 12 compreende um trilho esquerdo estático 16 e um trilho direito estático 18.

[022] O trilho esquerdo estático 16 define um caminho desviado para um veículo que percorre na via ferroviária 12 em uma direção de fluxo F predeterminada e o trilho direito estático 18 define um caminho direto para um veículo que percorre na via ferroviária 12 na direção de fluxo F predeterminada.

[023] A máquina de comutação 14 inclui uma lâmina de comutação esquerda 20 e uma lâmina de comutação direita 22 que são ligadas por um tirante 24.

[024] A máquina de comutação 14 também compreende um conjunto de motor 26 e um elemento de deslocamento 28 que liga o conjunto de motor 26 ao tirante 24. O conjunto de motor 26 e o elemento de deslocamento 28 são configurados para mover o tirante 24 e, portanto, as lâminas de comutação esquerda 16 e direita 18 para guiar um veículo não representado, tal como um trem, que cruza as lâminas de comutação na direção de fluxo F predeterminada, seja no caminho direto ou no caminho desviado.

[025] Mais especialmente, o conjunto de motor 26 e o elemento de deslocamento 28 são destinados a mover as lâminas de comutação esquerda 20 e direita 22 em relação aos trilhos estáticos esquerdo 16 e direito 18 entre uma posição direta, em que um veículo que corta as lâminas de comutação 20, 22 é guiado para o caminho direto e uma posição desviada, sendo que um veículo que corta as lâminas de comutação 20, 22 é guiado para o caminho desviado.

[026] Na posição direta, ilustrada na Figura 1, a lâmina de comutação esquerda 20 é posicionada contra o trilho esquerdo estático 16, e a lâmina de comutação direita 22, está na direção oposta ao trilho direito estático 18, isto é, separada do trilho direito estático 18 por um espaço livre de, por exemplo, 10 cm.

[027] Na posição direta, o veículo é direcionado para o caminho direto, por meio do trilho estático direito 18 e a lâmina de comutação esquerda 20, que é estendida por um trilho esquerdo linear 30 que se estende ao longo do caminho direto razoavelmente paralelo ao trilho estático direito 18.

[028] Na posição desviada, não mostrada, a lâmina de comutação esquerda 20 e a lâmina de comutação direita 22 são movidas para a direita em referência à Figura 1, em que a lâmina de comutação esquerda 20 se move na direção oposta ao trilho esquerdo estático 16 e a lâmina de comutação direita 22 se move para uma posição contra o trilho direito estático 18.

[029] Na posição desviada, o veículo é direcionado para o caminho desviado, por meio do trilho estático esquerdo 16 e a lâmina de comutação direita 22, que é estendida por um trilho esquerdo desviado 32 que se estende ao longo do caminho desviado razoavelmente paralelo ao trilho estático esquerdo 16.

[030] Conforme representado nas Figuras 1 e 2, o conjunto de motor 26 compreende um motor elétrico reversível 34, cuja saída é conectada ao elemento de deslocamento 28 através de uma caixa de marchas não representada, dois terminais de entrada 36A, 36B são conectados a uma fonte de alimentação de corrente contínua (CC) 41, uma unidade de regulação 38 configurada para acionar o motor 34 e um capacitor 39 conectado em paralelo com os terminais de entrada 36A, 36B.

[031] O conjunto de motor 26, e de modo mais geral a máquina de comutação ferroviária 14, é desprovido de uma embreagem mecânica limitadora de torque adaptada para deslizar quando um torque de motor produzido pelo motor elétrico 34 excede um valor predeterminado.

[032] O conjunto de motor 26, isto é, a unidade de regulação 38, o motor 34 e o capacitor 39, formam um conversor CC-CC antagônico desprovido de indutor independente. Mais especialmente, uma indutância interna do motor elétrico é usada como um indutor para o conversor CC-CC antagônico.

[033] O motor elétrico 34 move o elemento de deslocamento 28 enquanto o motor elétrico 34 gira.

[034] O motor elétrico 34 é um motor bifásico e é, por exemplo, um motor com escovas CC.

[035] O motor elétrico 34 compreende uma primeira fase 40A e uma segunda fase 40B.

[036] Alternativamente, o motor elétrico 34 é um servomotor sem escovas CC ou um motor bobinado.

[037] Conforme apresentado acima, o motor elétrico 34 é mecanicamente acoplado às lâminas de comutação 20, 22.

[038] Os terminais de entrada 36A, 36B são conectados à fonte de alimentação CC 41 por meio de dois cabos elétricos de abastecimento 42A, 42B, que correspondem, por exemplo, a um condutor de fase 42A e um condutor neutro 42B, e para receber um sinal de energia a partir da fonte de alimentação CC 41. A fonte de alimentação está localizada, por exemplo, centenas de metros distante do conjunto de motor 26. A fonte de alimentação compreende, por exemplo, um banco de batería e distribui uma corrente de abastecimento IS1 ao conjunto de motor 26.

[039] A unidade de regulação 38 gera, a partir do sinal de energia nos terminais de entrada 36A, 36B, uma corrente de motor aplicada ao motor elétrico 34.

[040] A unidade de regulação 38 é configurada para adaptar o sinal de energia entre os terminais de entrada 36A, 36B na corrente de motor aplicada ao motor elétrico 34.

[041] Conforme mostrado na Figura 2, a unidade de regulação 38 compreende quatro transistores 44A, 44B, 44C, 44D conectados em uma configuração em ponte H entre os terminais de entrada 36A, 36B e as fases 40Α, 40Β do motor elétrico 34.

[042] A unidade de regulação 38 compreende um sensor de corrente de motor 48, localizado em um ramo central da ponte H em série com a primeira fase 40A do motor elétrico 34, para medir a intensidade IM1 de uma corrente de motor abastecida ao motor elétrico 34.

[043] A unidade de regulação 38 também compreende meios de identificação 50 configurados para identificar um estado instantâneo da máquina de comutação ferroviária durante o movimento das lâminas de comutação 20, 22 a partir de uma posição inicial, que corresponde à posição direta ou à posição desviada, até uma posição final, que corresponde à posição desviada ou à posição direta.

[044] A unidade de regulação 38 compreende um dispositivo de controle 52 que aciona cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D com um respectivo sinal de comando SA, SB, SC, SD.

[045] Os respectivos sinais de comando SA, SB, SC, SD são, vantajosamente, sinais de modulação de largura de pulsação.

[046] Os transistores 44A, 44B, 44C, 44D conectam o motor 34 aos terminais de entrada 36A, 36B com base no respectivo sinal de comando SA, SB, CC, SD.

[047] Os transistores 44A, 44B, 44C, 44D são acionados entre um estado fechado no qual os mesmos são equivalentes a um comutador fechado e um estado aberto no qual os mesmos são equivalentes a um comutador aberto.

[048] Os transistores 44A, 44B, 44C, 44D são, por exemplo, transistores de efeito de campo metal - óxido - semicondutor (MOSFET).

[049] De acordo com o estado aberto ou fechado dos mesmos, os transistores 44A, 44B, 44C, 44D comandam a passagem da corrente através do motor 34, sendo que a dita corrente de motor é distinguida por uma intensidade IM1 definida por um valor absoluto e uma direção através do motor através do motor 34.

[050] Mais especialmente, quando os transistores 44A, 44C estão no estado fechado e os transistores 44B, 44D estão no estado aberto, a intensidade da corrente de motor IM1 flui em uma primeira direção e comanda a rotação do motor elétrico 34 em um primeiro caminho. Portanto, as lâminas de comutação 20, 22 se movem, por exemplo, em direção à posição direta.

[051] Quando os transistores 44B, 44D estão no estado fechado e os transistores 44A, 44C estão no estado aberto, a intensidade da corrente de motor IM1 flui em uma segunda direção ou uma direção reversa, oposta à primeira direção, e comanda a rotação do motor elétrico em um outro caminho. Portanto, as lâminas de comutação 20, 22 se movem, por exemplo, em direção à posição desviada.

[052] O comando alternado dos pares de comutadores 44A, 44C e 44B, 44D de acordo com diferentes valores de um ciclo de trabalho permitirão a regulação do valor da intensidade da corrente de motor.

[053] Quando os transistores 44A, 44B, 44C, 44D estão todos no estado aberto, a intensidade da corrente de motor IM1 é nula e o motor está imóvel.

[054] Os meios de identificação 50 são configurados para identificar o estado instantâneo da máquina de comutação dentre pelo menos três diferentes estados da máquina de comutação ferroviária 14 que ocorreram sucessivamente durante o movimento das lâminas de comutação 20, 22 a partir da posição inicial até a posição final. O trajeto seguido pelas lâminas de comutação 20, 22 em relação às lâminas estáticas 16, 18 correspondentes é subdividido em três intervalos sucessivos, isto é, um primeiro, um segundo e um terceiro intervalos, entre a posição inicial e final. Então os três estados possíveis são: - Um estado de partida, durante o qual o motor 34 começa a girar e as lâminas de comutação 20, 22 percorreram, em relação aos trilhos estáticos 16, 18, sobre uma primeira distância compreendida no primeiro intervalo. No estado de partida uma tensão é aplicada ao motor 34, isto é, aos terminais do motor 34, e conforme o motor começa a girar há muito pouca força contraeletromotriz gerada pelo motor para se opor à tensão nos terminais de motor 34; - Um estado de operação normal, durante o qual as lâminas de comutação 20, 22 percorreram em relação aos trilhos estáticos 16, 18 sobre uma segunda distância compreendida no segundo intervalo. No estado de operação normal, o motor 34 é girado rapidamente, a uma velocidade angular nominal. A força contraeletromotriz gerada pelo motor giratório 34 limitará a tensão aplicada através do motor 34, isto é, através de enrolamento do motor 34 e, portanto, limita a corrente de motor e o torque de motor; e - Um estado de chegada, durante o qual as lâminas de comutação 20, 22 percorreram em relação aos trilhos estáticos 16, 18 sobre uma terceira distância compreendida no terceiro intervalo. No estado de chegada, as lâminas de comutação estão próximas à posição final, a carga de motor aumenta se comparada ao estado de operação normal, e o motor 34 desacelera para parar quando as lâminas de comutação 20, 22 estão na posição final. No estado de chegada, conforme o motor 34 desacelera, há pouca força contraeletromotriz para se opor à tensão da corrente de motor.

[055] Os meios de identificação 50 são, por exemplo, um sensor de posição configurado para medir a posição das lâminas de comutação 20, 22 em relação aos trilhos estáticos 16, 18 e para transmitir informações de posição ao dispositivo de controle 52. A posição das lâminas de comutação 20, 22 é tipicamente determinada por comutadores de limite que detectam a posição de elemento de deslocamento 28.

[056] O dispositivo de controle 52 compreende um órgão de recepção 55 e uma unidade calculadora 56.

[057] O órgão de recepção 55 recebe as instruções de comando para mover as lâminas de comutação 20, 22 a partir de um controlador remoto central (não mostrado na Figura).

[058] A unidade calculadora 56 é implantada em hardware e compreende componentes de lógica programável.

[059] Alternativamente, a unidade calculadora 56 compreende circuitos integrados dedicados.

[060] Alternativamente, a unidade calculadora 56 é implantada por meio de um computador programável que compreende um processador e instruções de código de programação de meio de armazenamento de informações. Nessa alternativa, o processador executa as instruções de código de programação salvados pelo meio de informações e as instruções de código de programação formam um programa de computador configurado para ser executado pelo processador.

[061] A unidade de cálculo 56 é configurada para limitar a corrente de motor abaixo de um ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1 da máquina de comutação ferroviária 14.

[062] O ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1 corresponde a um máximo valor absoluto desejado predeterminado da intensidade da corrente de motor IM, que corresponde diretamente a uma saída de torque de motor máximo pelo motor elétrico CC 34. Na invenção proposta, o torque de motor é limitado a um máximo valor predeterminado devido à unidade de cálculo 56.

[063] O valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1 é, por exemplo, igual a 20 Amperes.

[064] A unidade calculadora 56 é configurada para acionar cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D, isto é, para gerar cada respectivo sinal de comando SA, SB, SC, SD, em função da intensidade medida pelo sensor de corrente de motor 48 e também, vantajosamente, em função do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1, para regular o valor da intensidade da corrente de motor IM1 distribuída ao motor elétrico 34 de modo a estar abaixo do ponto de ajuste de limite de corrente CLSM1.

[065] Mais especialmente, a unidade calculadora 56 é configurada para identificar o estado instantâneo da máquina de comutação ferroviária 14 em função das posições das lâminas de comutação 20, 22 detectadas pelos meios de identificação 50 e para acionar cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D de modo a limitar o valor da corrente de motor através do motor 34 abaixo do valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1.

[066] Mais precisamente, conforme mostrado na Figura 3, a unidade calculadora 56 calcula e gera os respectivos sinais de comando SA, SB, SC, SD dos transistores 44A, 44B, 44C, 44D em função de uma diferença entre a intensidade da corrente de motor IM1 medida pelo sensor de corrente de motor 48 e o valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1. Os respectivos sinais de comando SA, SB, SC, SD são calculados com o uso de, por exemplo, um controlador proporcional-integral-derivado 62 (controlador PID) e são aplicados aos transistores 44A, 44B, 44C, 44D.

[067] A unidade calculadora 56 também é configurada para parar o motor 34 se, enquanto as lâminas de comutação 20, 22 são comandadas para se moverem em direção à posição direta, o detector de posição detecta que a lâmina de comutação esquerda 20 já está na posição direta. De maneira inversa, a unidade calculadora 56 é configurada para parar o motor 34 se, enquanto as lâminas de comutação 20, 22 são comandadas para se moverem em direção à posição desviada, o detector de posição detecta que a lâmina de comutação direita 22 já está na posição desviada.

[068] O funcionamento do dispositivo de controle 52 será explicado em mais detalhes abaixo, com o uso das Figuras 3 a 5.

[069] Conforme mostrado na Figura 4, o método para controlar o motor compreende primeiramente uma etapa de partida 100, posteriormente, as etapas de medição 102, partida 104, operação 106, chegada 108 e final 110.

[070] A Figura 5 mostra quatro curvas 112, 114, 116 e 118 que correspondem respectivamente ao número de rotações por minuto (RPM) do motor 34, o valor da corrente de motor IM1, o valor da corrente de abastecimento IS1 e o ciclo de trabalho DCC do sinal de comando SC em função de tempo, durante as etapas 100 até 108. Na Figura 5, a etapa inicial 100, posteriormente, as etapas de partida 104, operação 106, chegada 108 e final 110 são indicadas na linha de tempo, isto é, no eixo geométrico horizontal dos gráficos.

[071] Durante a etapa inicial 100, o dispositivo de controle 52 recebe, através do órgão de recepção 55 e a partir do controlador central, uma instrução de comando para mover as lâminas de comutação 20, 22 em direção à posição desviada ou à posição direta. No exemplo dos inventores, o método para controlar o motor será apresentado no caso em que o dispositivo de controle 52 recebe uma instrução de comando para mover as lâminas de comutação 20, 22 para a posição direta, considerando que as lâminas de comutação 20, 22 estão, inicialmente, na posição desviada.

[072] Na etapa adicional de medição 102, o sensor de corrente de motor 48 mede a intensidade da corrente de motor IM1 e os meios de identificação 50 medem a posição das lâminas de comutação 20, 22. Essa etapa é, por exemplo, desempenhada periodicamente com um período, por exemplo, igual a 0,5 segundos.

[073] Então, durante a etapa de partida 104, a unidade calculadora 56 identifica que a máquina de comutação 14 está no estado de partida e calcula os respectivos sinais de comando SA, SB, SC, SD, em função da diferença entre a intensidade medida da corrente de motor IM1 e o valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1. Durante a etapa de partida, o motor começa a girar lentamente e, então, acelera conforme mostrado na curva 112. Conforme o motor começa a girar, há uma força contraeletromotriz mínima, e se o motor 34 estiver conectado aos terminais de entrada 36A, 36B de maneira contínua, a corrente de motor e o torque aumentariam rapidamente para um grande valor que pode danificar o motor ou o mecanismo da máquina de comutação. Nesse modo de operação o dispositivo de controle 52 comanda cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D, ao utilizar a modulação de largura de pulsação para limitar a intensidade da corrente de motor IM1 para o valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1, conforme mostrado nas curvas 114 e 116. Há diversos esquemas diferentes de temporização reconhecidos para modulação de largura de pulsação de comutadores de ponte Η 44A, 44B, 44C, 44D para acionadores motores bidirecionais, que incluem corte em dois quadrantes, corte em quatro quadrantes e cortes permitidos . Abaixo está uma descrição de operação que usa corte em dois quadrantes, embora outros esquemas de temporização possam ser utilizados.

[074] Mais especialmente, durante a etapa de partida 104, o sinal de comando SC de transistor 44C é um sinal de modulação de largura de pulsação, que tem um ciclo de trabalho menor que 100%, e o sinal de comando SA é ajustado para manter o transistor 44A fechado. Os sinais de comando SB e SD são ajustados para manter os transistores 44B e 44D abertos.

[075] Conforme mostrado na Figura 5, na curva 118, durante a etapa de partida 104, o valor de ciclo de trabalho do sinal de comando SC parte a partir do valor 0 e aumenta para alcançar o valor 100%, em que a máquina de comutação está no estado de operação normal.

[076] Após o motor ter acelerado o bastante de modo que a força contraeletromotriz limite a corrente e o torque distribuídos pelo motor, a etapa de operação 106 começa. Mais especialmente, a unidade calculadora 56 identifica que a máquina de comutação 14 está no estado de operação normal e calcula os respectivos sinais de comando SA, SB, SC, SD. Nesse modo a corrente de motor está abaixo do ponto de ajuste limite de corrente de motor CLSM1 e é, por exemplo, igual a 3 A conforme mostrado na curva 114. Nesse caso o dispositivo de controle 52 aciona cada transistor para conectar o motor elétrico 34 aos terminais de entrada 36A, 36B de maneira contínua, de modo a aplicar uma tensão de máximo valor absoluto ao motor elétrico 34. Em outras palavras, durante a etapa de operação 106, se o motor 34 for comandado para mover as lâminas de comutação em direção à posição direta, a unidade calculadora 56 manterá os transistores 44A e 44C no estado fechado e transistores 44B e 44D no estado aberto, isto é, o ciclo de trabalho dos sinais de comando SA e SC é igual a 100%; e se o motor 34 for comandado para mover as lâminas de comutação em direção à posição desviada, a unidade calculadora 56 é configurada para manter os transistores 44B e 44D no estado fechado e os transistores 44A e 44C no estado aberto.

[077] Então, durante a etapa de chegada 108, que segue a etapa de operação normal 106 e identificada pela unidade calculadora 56, o elemento de deslocamento 28 moveu as lâminas de comutação próximas ao ponto de chegada de percurso. Nesse intervalo a carga de torque para o motor aumenta conforme o elemento de deslocamento 28 comprime as lâminas de comutação contra os trilhos estáticos para alcançar a posição final, o motor desacelera, conforme mostrado na curva 112, e a corrente de motor IM1 precisa ser limitada para evitar danos ao motor 34 ou à máquina de comutação 14. Durante a etapa de chegada 108, o dispositivo de controle comanda cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D para ajustar a intensidade da corrente de motor IM1 ao valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1, conforme mostrado na curva 114. Nesse caso o controle de comutação em ponte H é o mesmo como na etapa 104. Mais especialmente, os sinais de comando SC de transistor 44C é um sinal de modulação de largura de pulsação que tem, por exemplo, um ciclo de trabalho mostrado na curva 118 que parte do valor 100% e aumenta para alcançar o valor 0, em que a final etapa 110 é alcançada e as lâminas de comutação estão na posição direta. O sinal de comando SA é ajustado para manter o transistor 44A no estado fechado e os sinais de comando SB e SD são definidos para manter os transistores 44B e 44D no estado aberto.

[078] Alternativamente, se o dispositivo de controle 52 recebe uma instrução de comando para mover as lâminas de comutação 20, 22 para a posição desviada, considerando que as lâminas de comutação 20, 22 estão, inicialmente, na posição direta, os transistores 44A, 44B, 44C, 44D são acionados para reverter a direção de fluxo de corrente através do motor. Nesse caso o sinal de comando SB de transistor 44B é um sinal de modulação de largura de pulsação e o sinal de comando SD é ajustado para manter o transistor 44D fechado. Nesse caso, sinais de comando SA e SC são ajustados para deixar os transistores 44A e 44C abertos.

[079] Conforme mostrado na Figura 3, durante as etapas de partida 104, operação normal 106 e chegada 108, a unidade calculadora 56 podería implantar um circuito de retroalimentação de controle: o controlador PID 62 gera os respectivos sinais de comando SA, SB, SC, SD em função da intensidade medida da corrente de motor IM1 e o valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1. Em outras palavras, o dispositivo de controle 52 compreende um primeiro circuito de retroalimentação na intensidade da corrente de motor. Verificou-se que a unidade calculadora 56 é configurada de modo que se a corrente de motor medida IM1 for menor que o ponto de ajuste limite de corrente de motor CLSM1, a unidade calculadora 56 acionará cada transistor para conectar o motor elétrico aos terminais de entrada 36A, 36B de maneira contínua.

[080] Durante a etapa de partida 104 e as etapas de chegada 108, o controle dos transistores 44A, 44B, 44C, 44D em função do valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1 permite limitar o torque produzido pelo motor 34, para evitar desenvolver torque de motor excessivo, o que poderia danificar a caixa de marchas e/ou o elemento de deslocamento 28 e/ou o tirante 24. De fato, o controle dos transistores 44A, 44B, 44C, 44D permite controlar a corrente de motor e se sabe que o torque de motor de um motor elétrico 34 é proporcional ao valor da intensidade da corrente de motor IM1 que atravessa o motor 34. Tal controle é essencial pelo fato de que quando a máquina de comutação 14 está no estado de partida 104 o torque de motor é limitada apenas pela resistência do motor 34 e pode aumentar de uma maneira perigosa para a máquina de comutação 14. Da mesma maneira, quando a máquina de comutação está no estado de chegada 108, a carga de motor, tipicamente, aumenta significativamente conforme as lâminas de comutação 20, 22 são acionadas para a posição final das mesmas e o torque de motor pode se tornar excessivo e danificar o motor 34.

[081] Durante a etapa de operação 106, o controle dos transistores 44A, 44B, 44C, 44D não é diretamente usado para limitar o torque de motor e os transistores 44A, 44C são mantido no estado fechado, pelo fato do motor estar girando rapidamente e a força contraeletromotriz gerada pelo motor giratório limitará a intensidade da corrente de motor IM1 e, consequentemente, o torque de motor.

[082] A unidade de regulação 38, o motor 34 e o capacitor 39 formam um conversor CC-CC antagônico. Os benefícios do conversor antagônico são significativos. Conforme mostrado nas curvas 114 e 116 da Figura 5, na invenção proposta, a intensidade da corrente de abastecimento IS1 extraída é menor que 6A e isso permite distribuir uma corrente de motor IM1 com uma intensidade de 20A. Um conversor antagônico produz a mesma energia na saída à medida que é consumida na entrada, negligenciando relativamente pequenas perdas em eficiência devido a componentes não ideais. No exemplo, a energia extraída a partir da fonte de alimentação quando o motor alcança o fim de percurso é igual a 6A x 24V = 144W. Negligenciando as perdas de conversor antagônico, a potência de motor é portanto, de 144W. Nesse caso, visto que a corrente de motor é de 20 A, a tensão através dos terminais de motor é de 144W / 20A = 7,2V. Em outras palavras, quando o motor 34 desacelera devido à carga de torque aumentada, por exemplo, no fim de percurso, a força contraeletromotriz desenvolvida pelo motor é relativamente pequena, a saída de tensão do conversor antagônico é reduzida, e a corrente extraída a partir da fonte de alimentação é reduzida.

[083] Conforme anteriormente explicado, a corrente de abastecimento é, tipicamente, abastecida por baterias, e o conversor CC-CC antagônico permite reduzir o custo econômico e ambiental de compra e manutenção da fonte de alimentação. De fato, o conversor CC-CC antagônico permite reduzir o valor da corrente de abastecimento exigida para se operar a máquina de comutação e, portanto, reduz a quantidade de baterias exigidas para abastecer a corrente de abastecimento.

[084] Adicionalmente, os cabos elétricos de abastecimento que têm capacidade para abastecer 20A precisam ser relativamente finos, por exemplo, AWG6, e são caros e desnecessários. De fato, o uso do conversor CC-CC antagônico permite o uso de cabos elétricos de abastecimento 42A, 42Β configurados para abastecer apenas 6A e não 20A, isto é, menos fino e menos caro.

[085] De modo mais geral, o valor da intensidade da corrente de motor é globalmente igual ao inverso do ciclo de trabalho do sinal de comando SC quando as lâminas de comutação 20, 22 são movidas na posição direta e ao inverso do ciclo de trabalho do sinal de comando SB quando as lâminas de comutação 20, 22 são movidas na posição desviada.

[086] Portanto, o dispositivo de controle 52 permite um controle preciso da intensidade da corrente de motor IM1 e, portanto, do torque de motor para evitar qualquer danificação da máquina de comutação 14.

[087] Alternativamente, os meios de identificação 50 compreendem, por exemplo, um sensor de velocidade configurado para medir a velocidade angular de motor elétrico 34 e o dispositivo de controle 52 é configurado para identificar o estado instantâneo da máquina de comutação ferroviária 14 em função da velocidade angular de motor medida. De fato, a velocidade angular do motor é diferente de acordo com o estado da máquina de comutação ferroviária 14, pelo fato da carga apresentada para o motor 34 variar de acordo com a posição das lâminas de comutação, isto é, de acordo com o estado da comutação ferroviária 14.

[088] Alternativamente, os meios de identificação 50 são sensores de força contraeletromotriz.

[089] Em operação de campo, obstruções na via ferroviária, tais como pedras ou gelo, podem fazer com que as lâminas de comutação 20, 22 travem, o que poderá fazer com que o motor pare. Nessa condição de paragem, o dispositivo de controle 52 é configurado para acionar os transistores 44A, 44B, 44C, 44D em função do valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1 para limitar o valor da intensidade da corrente de motor IM1 e evitar danificação da máquina de comutação 14.

[090] No seguinte, uma segunda realização da invenção, conforme apresentada nas Figuras 6 a 8 será descrita.

[091] A Figura 6 representa uma instalação ferroviária 200 que compreende uma via ferroviária 12 e uma máquina de comutação ferroviária 202 de acordo com a segunda realização da invenção.

[092] A instalação ferroviária 200 representada na Figura 6 é globalmente similar a uma representada na Figura 1 e os elementos similares têm as mesmas referências.

[093] A máquina de comutação ferroviária 202 inclui uma lâmina de comutação esquerda 20 e uma lâmina de comutação direita 22 que são ligadas por um tirante 24, um conjunto de motor 210 e um elemento de deslocamento 28 que liga o conjunto de motor 210 ao tirante 24.

[094] A máquina de comutação ferroviária 202 é globalmente similar à máquina de comutação ferroviária 14. Tal máquina de comutação ferroviária 202 se difere da máquina de comutação ferroviária 14 de acordo com a primeira realização apenas pelo conjunto de motor 210 da mesma.

[095] O conjunto de motor 210, representado na Figura 7, é globalmente similar ao conjunto de motor 26 e os elementos similares entre os dois conjuntos de motor 210, 26 terão os mesmos números de referência.

[096] No seguinte, apenas a diferença entre a primeira realização e a segunda realização será apresentada.

[097] O conjunto de motor 210 compreende um motor elétrico 34, terminais de entrada 36A, 36B, um capacitor 39 e uma unidade de regulação 212.

[098] A unidade de regulação 212 compreende transistores 44A, 44B, 44C, 44D, um sensor de corrente de motor 48 localizado em um ramo central da ponte H em série com a primeira fase 40A do motor elétrico para medir a intensidade da corrente de motor IM1, meios de identificação 50, um dispositivo de controle 213 que aciona cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D com um respectivo sinal de comando SA, SB, CC, SD e um sensor de corrente de abastecimento 214 localizado em um ramo de alimentação da ponte H, logo atrás do terminal de entrada 36A para medir a intensidade de uma corrente de abastecimento IS1 recebida nos terminais de entrada.

[099] O dispositivo de controle 213 compreende um órgão de recepção 55 e uma unidade calculadora 57 que é diferente em relação à primeira realização. Assim como com a primeira realização, a unidade calculadora 57 pode ser implantada em hardware, ou por meio de um computador programável.

[0100] O sensor de corrente de abastecimento 214 é configurado para medir o sinal de energia recebido nos terminais de entrada e, notavelmente, a intensidade de sinal de energia, isto é, a intensidade da corrente de abastecimento IS1. No seguinte, a intensidade do sinal de energia e a intensidade da corrente de abastecimento IS1 correspondem à mesma coisa.

[0101] A unidade calculadora 57 é similar à unidade calculadora 56 e se difere apenas pelo fato de que leva em conta, adicionalmente, a intensidade medida da corrente de abastecimento IS1, para fornecer controle otimizado dos transistores 44A, 44B, 44C, 44D.

[0102] A unidade calculadora 56 é configurada para acionar cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D, isto é, para gerar cada respectivo sinal de comando SA, SB, SC, SD, em função da intensidade medida pelo sensor de corrente de motor 48 e da intensidade medida pelo sensor de corrente de abastecimento 214 e, também vantajosamente, em função do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1, para regular o valor da intensidade da corrente de motor IM1 abastecida ao motor elétrico 34.

[0103] Mais especialmente, conforme mostrado na Figura 7, a unidade calculadora 57 é configurada para acionar cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D em função da intensidade da corrente de motor IM1 e da intensidade da corrente de abastecimento IS1, o que fornece um controle de retroalimentação do motor através de um primeiro circuito de retroalimentação com base na intensidade da corrente de motor IM1 e um segundo circuito de retroalimentação com base na intensidade da corrente de abastecimento IS1. O dispositivo de controle 213 é, portanto, um controlador em cascata.

[0104] Em outras palavras, o dispositivo de controle 213 compreende um primeiro circuito de retroalimentação na intensidade da corrente de motor e um segundo circuito de retroalimentação na intensidade da corrente de abastecimento de modo a formar um controlador em cascata.

[0105] A unidade calculadora 57 é configurada para calcular um ponto de ajuste de corrente de abastecimento CS1 em função da intensidade medida da corrente de motor IM1 e do ponto de ajuste de corrente de motor predeterminado CM1, e para comandar cada transistor 44A, 44B, 44C, 44D em função da intensidade medida da corrente de abastecimento IS1 e o ponto de ajuste de corrente de abastecimento CS1, de modo a manter o valor da intensidade da corrente de abastecimento IS1 igual ao valor do ponto de ajuste de corrente de abastecimento CS1 e para limitar o valor da intensidade da corrente de motor IM1 para o valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1 .

[0106] O ponto de ajuste de corrente de abastecimento CS1 e os sinais de comando SA, SB, SC, SD são calculados com o uso de, por exemplo, dois controladores proporcional-integral-derivado 218, 219 (controlador PID) mostrados na Figura 8.

[0107] Mais precisamente, o controlador proporcional-integral-derivado 218 calcula o valor do ponto de ajuste de corrente de abastecimento CS1 como uma função do valor medido da intensidade da corrente de motor IM1 e do valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado CLSM1.

[0108] O controlador proporcional-integral-derivado 219 calcula os sinais de comando SA, SB, SC, SD como função do valor medido da intensidade da corrente de abastecimento IS1 e do valor do ponto de ajuste de corrente de abastecimento CS1.

[0109] Em ambas as realizações da invenção, o controle de transistores 44A, 44B, 44C, 44D para controlar a corrente de motor permite limitar o torque de motor aplicado ao elemento de deslocamento 28 para evitar qualquer danificação da máquina de comutação 14.

[0110] Ademais, o fato de controlar a intensidade da corrente de motor IM1 com transistores 44A, 44B, 44C, 44D que comutam fornece um controle rápido e confiável da corrente de motor IM1.

[0111] Além disso, o uso da indutância interna do motor elétrico 34 como um indutor para o conversor CC-CC antagônico, permite evitar o uso de um indutor independente suplementar no conjunto de motor 26, que para a corrente exigida, por exemplo, 20 A, é geralmente um indutor grande, pesado, caro e relativamente frágil.

[0112] Adicionalmente, o uso da unidade de regulação 38 permite um funcionamento ideal da máquina de comutação 14 com uma manutenção limitada. Mais especialmente, a mesma permite que uma máquina de comutação 14 seja construída sem uma embreagem mecânica limitadora de torque adaptada para deslizar quando um torque produzido pelo motor elétrico 34 excede um valor predeterminado. Tal embreagem é cara, sujeita a desgaste, e exige manutenção regular.

[0113] Finalmente, o uso de um sinal de comando de modulação de largura de pulsação que tem um ciclo de trabalho diferente de 100% no estado de chegada permite aumentar a corrente que atravessa o motor 34 enquanto se limita a intensidade da corrente de abastecimento IS1 abastecida ao conjunto de motor 26. No exemplo da Figura 2 e 7, quando o ciclo de trabalho do sinal de comando SA é igual a 0,3, a intensidade da corrente de abastecimento IS1 é, por exemplo, igual a 6 A considerando que a intensidade da corrente de motor IM1 é igual a 20 A. Portanto, a corrente que parte da fonte de alimentação CC 41 para o conjunto de motor 26 é limitada, o que permite otimizar o tempo de vida útil e minimizar a manutenção exigida da fonte de alimentação CC 41.

[0114] Na segunda realização, o uso de dois circuitos de retroalimentação permite controlar suavemente a corrente de abastecimento IS1 bem como a corrente de motor IM1. Os dois circuitos de retroalimentação são, por exemplo, circuitos proporcionais-integrais-derivados. Os dois circuitos de retroalimentação são um circuito de controle de corrente de abastecimento, também denominado circuito interno e um circuito de controle corrente de motor também denominado circuito externo.

[0115] De fato, é importante controlar suavemente a corrente de abastecimento IS1, devido aos cabos de abastecimento 42A, 42B serem, de modo geral, cabos longos, de até centenas de metros em comprimento, o que implica que a instalação pode apresentar uma indutância relativamente grande entre a fonte de alimentação 41 e os terminais de entrada 36A, 36B. Nesse caso, flutuações aceleradas em corrente de abastecimento aplicadas através da indutância de cabo grande poderíam produzir grandes flutuações de tensão nos terminais de entrada 36A, 36B, o que podería causar instabilidade no circuito de controle ou danificar o controlador. Conforme mostrado na Figura 8, o circuito de controle de corrente de abastecimento regula a corrente para o ponto de ajuste de corrente de abastecimento CS1, que limita as flutuações de corrente de abastecimento IS1.

[0116] A segunda realização da invenção usa um circuito de controle em cascata para desempenhar as duas importantes funções exigidas do controlador, que são limitar a intensidade da corrente de motor para um ponto de ajuste predeterminado CLSM1, e regular a intensidade da corrente de abastecimento para um ponto de ajuste variante relativamente de maneira lenta CS1. A invenção descrita usa um circuito de controle em cascata simples para atingir essas funções.

[0117] Outras técnicas de controle modernas e clássicas reconhecidas também poderíam ser utilizadas para implantar essas funções. Por exemplo, um controlador de espaço e estado poderia ser usado no lugar do controlador em cascata.

[0118] As realizações e variantes abordadas acima são adequadas para serem combinadas entre si completamente ou parcialmente para suscitar outras realizações da invenção.

Reivindicações

Claims (11)

1. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14) caracterizada pelo fato de que compreende: - um par de lâminas de comutação (20, 22); - um motor elétrico (34), em que o motor elétrico é um motor reversível que tem duas fases (40A, 40B), sendo que o motor elétrico é mecanicamente acoplado ao par de lâminas de comutação (20, 22) para mover as lâminas de comutação (20, 22) em relação a um par de trilhos estáticos (16, 18); - um par de terminais de entrada (36A, 36B), conectados a uma fonte de alimentação CC (41) para receber um sinal de energia; e - uma unidade de regulação (38) para adaptar o sinal de energia entre os terminais de entrada (36A, 36B) em uma corrente de motor (48) aplicada ao motor elétrico (34), sendo que a dita unidade de regulação (38) compreende diversos elementos de comutação conectados em uma configuração em ponte H entre o par de terminais de entrada (36A, 36B) e as duas fases do motor elétrico (40A, 40B), em que os elementos de comutação são transistores e a unidade de regulação (38) compreende um dispositivo de controle (52) adaptado para acionar cada transistor (44A, 44B, 44C, 44D) com um respectivo sinal de comando (SA, SB, SC, SD) para ajustar um valor e uma direção de uma intensidade da corrente de motor.

2. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada respectivo sinal de comando (SA, SB, SC, SD) é um sinal de modulação de largura de pulsação.

3. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a unidade de regulação (38) compreende um sensor de corrente de motor (48) configurado para medir a intensidade da corrente de motor aplicada ao motor elétrico (34) e em que o dispositivo de controle (52) aciona cada transistor (44A, 44B, 44C, 44D) em função da intensidade da corrente de motor (48), para regular a intensidade da corrente de motor (48) abastecida ao motor elétrico (34).

4. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de controle (52) é adaptado para acionar cada transistor (44A, 44B, 44C, 44D) também em função de um ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado, para limitar a intensidade da corrente de motor (48) abaixo do ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado, o que fornece um controle de retroalimentação da intensidade da corrente de motor (48).

5. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o motor elétrico (34) destina-se a mover as lâminas de comutação (20, 22) em relação aos trilhos estáticos (16, 18) a partir de uma posição inicial até uma posição final, sendo que a unidade de regulação (38) compreende meios de identificação (50) para identificar um estado instantâneo da máquina de comutação ferroviária (14), dentre: - um estado de partida, durante o qual o motor (34) começa a girar e as lâminas de comutação (20, 22) percorreram, em relação aos trilhos estáticos (16, 18), sobre uma primeira distância compreendida em um primeiro intervalo; - um estado de operação normal, durante o qual as lâminas de comutação (20, 22) percorreram, em relação aos trilhos estáticos (16, 18), sobre uma segunda distância compreendida em um segundo intervalo que segue o primeiro intervalo; e - um estado de chegada, durante o qual as lâminas de comutação (20, 22) percorreram, em relação aos trilhos estáticos (16, 18), sobre uma terceira distância compreendida em um terceiro intervalo que segue o segundo intervalo, e em que o dispositivo de controle (52) é configurado para adaptar o valor do ponto de ajuste limite de corrente de motor (48) predeterminado, dependendo do estado instantâneo do motor elétrico (34).

6. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que durante o estado de operação normal o dispositivo de controle (52) aciona cada transistor (44A, 44B, 44C, 44D) para conectar o motor elétrico aos terminais de entrada de maneira contínua, de modo a aplicar uma tensão de máximo valor absoluto ao motor elétrico (34).

7. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que durante os estados de operação de partida e chegada o dispositivo de controle (52) aciona cada transistor (44A, 44B, 44C, 44D) para limitar a corrente de motor (48) ao ponto de ajuste limite de corrente de motor predeterminado.

8. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizada pelo fato de que a unidade de regulação (38) compreende um sensor de corrente de abastecimento configurado para medir uma intensidade do sinal de energia recebido nos terminais de entrada (36A, 36B), em que o dispositivo de controle (52) aciona cada transistor (44A, 44B, 44C, 44D) também em função da intensidade do sinal de energia, sendo que a unidade de regulação (38) compreende um primeiro circuito de retroalimentação na intensidade da corrente de motor e um segundo circuito de retroalimentação na intensidade do sinal de energia, a unidade de regulação, portanto, forma um controlador em cascata.

9. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a máquina de comutação ferroviária (14) inclui um capacitor (39) conectado em paralelo com os terminais de entrada (36A, 36B).

10. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que a unidade de regulação (38), o motor (34) e o capacitor (39) formam um conversor CC-CC antagônico desprovido de indutor independente e em que uma indutância interna do motor elétrico (34) é usada como um indutor para o conversor CC-CC antagônico.

11. MÁQUINA DE COMUTAÇÃO FERROVIÁRIA (14), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a máquina de comutação ferroviária (14) é desprovida de uma embreagem mecânica limitadora de torque.