BR112020018111A2

BR112020018111A2 - Conjunto de vagão, sistema de análise de força, método de análise de força e estrutura lateral

Info

Publication number: BR112020018111A2
Application number: BR112020018111-0A
Authority: BR
Inventors: Paul Steven Wike; Thomas Petrunich
Original assignee: Amsted Rail Company, Inc.
Priority date: 2018-03-07
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2020-12-22
Also published as: WO2019173328A1; AU2019231209A1; US11541917B2; CA3092488A1; ZA202005423B; US20210362755A1

Abstract

um sistema e método de análise de força incluem um conjunto de vagão que é configurado para viajar ao longo de uma ferrovia com trilhos. o conjunto de vagão inclui uma primeira estrutura lateral, uma segunda estrutura lateral, um reforço que se estende entre a primeira estrutura lateral e a segunda estrutura lateral, um primeiro conjunto de rodas acoplado à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral, um segundo conjunto de rodas acoplado à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral e uma ou mais células de carga dispostas dentro da primeira estrutura lateral e/ ou da segunda estrutura lateral. a (s) célula (s) de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação a primeira estrutura lateral, a segunda estrutura lateral e/ ou o reforço.

Description

“CONJUNTO DE VAGÃO, SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA E ESTRUTURA LATERAL” PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido se refere e reivindica benefícios prioritários do Pedido de Patente Provisório dos Estados Unidos No. 62/639.780, depositado em 7 de março de 2018, que é incorporado por meio deste por referência em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] As formas de realização da presente invenção de forma geral se referem a conjuntos de vagão para veículos ferroviários, como vagões e, mais particularmente, a conjuntos de vagão que incluem uma ou mais células de carga de detecção de força.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Os veículos ferroviários viajam ao longo das ferrovias, que possuem pistas que incluem trilhos. Um veículo ferroviário, como um vagão, inclui conjuntos de vagões. Cada conjunto de vagão inclui duas estruturas laterais e um suporte. As sapatas de atrito estão dispostas entre o reforço e as estruturas laterais. As sapatas de atrito são configuradas para fornecer amortecimento para suspensão.

[004] O amortecimento da sapata de atrito é usado há décadas e permanece relativamente inalterado até os dias de hoje. No entanto, como os veículos ferroviários continuam a ter capacidade aumentada, certas sapatas de atrito podem não fornecer um amortecimento eficaz.

[005] Condições variantes que interrompem o atrito fundamental sempre estiveram presentes, mas normalmente não eram proeminentes quando a capacidade de carga dos vagões era menor e os requisitos de desempenho não eram tão rigorosos. Essas condições variantes podem influenciar os conjuntos de vagões que viajam sobre uma ferrovia ondulada em certas velocidades. A fim de projetar conjuntos de vagões que sejam capazes de suportar o aumento da capacidade, é necessária uma compreensão da natureza das forças exercidas nos conjuntos de vagões.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[006] Existe a necessidade de um sistema e um método para analisar as forças exercidas em um conjunto de vagão. Além disso, existe a necessidade de um sistema e um método para monitorar as forças exercidas em um conjunto de vagão durante a operação do mesmo. Além disso, existe a necessidade de um sistema e um método para coletar dados de força exercidos em um conjunto de vagão a fim de determinar uma integridade estrutural do conjunto de vagão, bem como considerações de design para futuros conjuntos de vagão.

[007] Com essas necessidades em mente, certas formas de realização da presente invenção fornecem um conjunto de vagão que é configurado para viajar ao longo de uma ferrovia com trilhos. O conjunto de vagão inclui uma primeira estrutura lateral, uma segunda estrutura lateral, um reforço que se estende entre a primeira estrutura lateral e a segunda estrutura lateral, um primeiro conjunto de rodas acoplado à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral, um segundo conjunto de rodas acoplado à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral e uma ou mais células de carga (como células de carga de 3 eixos) dispostas dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral. A (s) célula (s) de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação a um ou mais dentre a primeira estrutura lateral, a segunda estrutura lateral ou o reforço.

[008] Em pelo menos uma forma de realização, o conjunto de vagão também inclui uma ou mais sapatas de atrito. A (s) célula (s) de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação à (s) sapata (s)

de atrito. Em pelo menos uma forma de realização, a (s) célula (s) de carga se conectam à (s) sapata (s) de atrito. A (s) célula (s) de carga detectam as forças de atrito exercidas em relação à (s) sapata (s) de atrito e os sinais de força de saída, incluindo dados de força indicativos das forças de atrito exercidas em relação à (s) sapata (s) de atrito.

[009] Em pelo menos uma forma de realização, o conjunto de vagão inclui um primeiro sistema amortecedor acoplado à primeira estrutura lateral e um segundo sistema amortecedor acoplado à segunda estrutura lateral. Cada um dentre o primeiro sistema amortecedor e o segundo sistema amortecedor pode incluir bobinas de carga que suportam o reforço e bobinas de controle que suportam as sapatas de atrito. Em pelo menos uma forma de realização, a (s) célula (s) de carga são operativamente acopladas a um ou ambos dentre o primeiro sistema amortecedor ou o segundo sistema amortecedor.

[010] Em pelo menos uma forma de realização, a (s) célula (s) de carga são formadas integralmente com uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral. Por exemplo, a (s) célula (s) de carga são dispostas dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

[011] Em pelo menos uma forma de realização, a (s) célula (s) de carga são configuradas para emitir sinais de força, incluindo dados de força indicativos das forças. Os sinais de força podem ser recebidos por uma unidade de controle de análise de força.

[012] Em pelo menos uma forma de realização, a (s) célula (s) de carga são dispostas dentro de uma ou mais colunas de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral. A (s) coluna (s) podem incluir um ou mais bolsos de recesso. A (s) célula (s) de carga podem ser dispostas dentro da (s) bolsa (s) de recesso.

[013] Em pelo menos uma forma de realização, a (s) célula (s) de carga são dispostas entre as paredes de extremidade externa das colunas de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral e uma ou mais sapatas de atrito acopladas a uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral. Uma ou mais placas de parafuso podem ser acopladas à (s) célula (s) de carga. Uma ou mais placas de desgaste de coluna podem ser acopladas à (s) placa (s) de parafuso.

[014] Em pelo menos uma forma de realização, a (s) célula (s) de carga são ensanduichadas entre uma parede de extremidade externa de uma coluna e uma sapata de atrito. Uma placa de parafuso é acoplada a uma superfície interna da (s) célula (s) de carga. Uma placa de desgaste de coluna é acoplada a uma superfície interna da placa de parafuso. Uma superfície interna da placa de desgaste de coluna encosta na sapata de atrito.

[015] Em pelo menos uma forma de realização, as forças entre a sapata de atrito e a placa de desgaste de coluna criam resistência ao movimento. Partes da sapata de atrito e da placa de desgaste de coluna também contribuem para a resistência ao movimento. As forças de atrito relacionadas à resistência ao movimento são detectadas por uma ou mais células de carga.

[016] Certas formas de realização da presente invenção fornecem um sistema de análise de força que inclui um conjunto de vagão configurado para viajar ao longo de uma ferrovia com trilhos, conforme descrito neste documento, uma unidade de controle de análise de força em comunicação com a (s) célula (s) de carga, em que a unidade de controle de análise de força é configurada para receber os sinais de força e uma interface de usuário em comunicação com a unidade de controle de análise de força. A unidade de controle de análise de força é configurada para enviar os dados de força para a interface de usuário.

[017] Certas formas de realização da presente invenção fornecem um método de análise de força para um conjunto de vagão que é configurado para viajar ao longo da ferrovia com trilhos. O método de análise de força inclui o fornecimento da primeira estrutura lateral e da segunda estrutura lateral, estendendo um reforço entre a primeira estrutura lateral e a segunda estrutura lateral, acoplando o primeiro conjunto de rodas e o segundo conjunto de rodas à primeira estrutura lateral e a segunda estrutura lateral, dispor uma ou mais células de carga dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral e detectar, por meio de uma ou mais células de carga, as forças exercidas em relação a uma ou mais dentre a primeira estrutura lateral, a segunda estrutura lateral ou o reforço.

[018] Certas formas de realização da presente invenção fornecem uma estrutura lateral para um conjunto de vagão que é configurado para viajar ao longo de uma ferrovia com trilhos. A estrutura lateral inclui um corpo de estrutura e uma ou mais células de carga dispostas dentro do corpo de estrutura. A (s) célula (s) de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação à estrutura lateral.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[019] A Figura 1 ilustra um diagrama esquemático simplificado de um sistema de análise de força de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

[020] A Figura 2 ilustra uma vista superior em perspectiva de um conjunto de vagão de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

[021] A Figura 3 ilustra uma vista em seção transversal de uma estrutura lateral através da linha 3-3 da Figura 2, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

[022] A Figura 4 ilustra uma vista superior em perspectiva de uma extremidade de uma estrutura lateral, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

[023] A Figura 5 ilustra uma vista superior em perspectiva explodida da extremidade da estrutura lateral mostrada na Figura 4.

[024] A Figura 6 ilustra um fluxograma de um método de análise de força de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[025] O resumo anterior, bem como a seguinte descrição detalhada de certas formas de realização, serão melhor compreendidos quando lidos em conjunto com os desenhos anexos. Conforme usado neste documento, um elemento ou etapa recitado no singular e precedido pela palavra “um” ou “uma” deve ser entendido como não excluindo necessariamente o plural dos elementos ou etapas. Além disso, as referências a “uma forma de realização” não se destinam a ser interpretadas como excluindo a existência de formas de realização adicionais que também incorporam as características recitadas. Além disso, a menos que explicitamente declarado em contrário, as formas de realização “compreendendo” ou “tendo” um elemento ou uma pluralidade de elementos com uma condição particular podem incluir elementos adicionais que não têm essa condição.

[026] Certas formas de realização da presente invenção fornecem um conjunto de vagão incluindo uma ou mais células de carga formadas integralmente com uma ou mais estruturas laterais. Para entender a influência das condições variantes em relação ao amortecimento de atrito e projetar sistemas de amortecimento que reduzam os efeitos das condições variantes, as células de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação às estruturas laterais. Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga detectam as forças exercidas em relação a

(como por, para ou sobre) sapatas de atrito. As células de carga são configuradas para coletar dados de força, que podem ser analisados para desenvolver amortecimento de atrito em conformidade com os requisitos de desempenho, bem como serviço de receita para coletar dados e desenvolver sistemas de amortecimento de atrito para resistência de longo prazo. A capacidade de identificar as condições variantes de amortecimento de atrito elimina, minimiza ou de outra forma reduz as suposições e fornece uma visão para o rápido desenvolvimento de sistemas de amortecimento. Além disso, a capacidade de estabelecer o desempenho de amortecimento detalhado leva a vários benefícios, como vida útil adicional da roda, estabilidade aprimorada e manutenção reduzida.

[027] A Figura 1 ilustra um diagrama esquemático simplificado de um sistema de análise de força (100), de acordo com uma forma de realização da presente invenção. O sistema de análise de força (100) inclui um conjunto de vagão (102) que é configurado para ser suportado e se deslocar sobre uma ferrovia (104) tendo uma pista (106) que inclui trilhos paralelos (108). O sistema de análise de força (100) também inclui uma unidade de controle de análise de força (110).

[028] O conjunto de vagão (102) inclui uma primeira estrutura lateral (112) e uma segunda estrutura lateral (114) acopladas por um reforço (116). Um primeiro conjunto de rodas (118) é rotativamente acoplado às primeiras extremidades (120 e 122) da primeira estrutura lateral (112) e a segunda estrutura lateral (114), respectivamente, e um segundo conjunto de roda (124) é rotativamente acoplado às segundas extremidades (126 e 128) da primeira estrutura lateral (112) e da segunda estrutura lateral (114), respectivamente. Cada um dos primeiro e segundo conjuntos de rodas (118 e 124) inclui um eixo (130) conectado às rodas (132). As rodas (132) são suportadas nos trilhos (108) e são configuradas para se deslocarem sobre eles conforme os eixos (130) giram em relação à primeira estrutura lateral (112) e a segundo estrutura lateral (114).

[029] A primeira e a segunda estruturas laterais (112 e 114) incluem sistemas amortecedores (134). Por exemplo, os sistemas amortecedores (134) incluem uma ou mais molas, sapatas de atrito e semelhantes que são configurados para amortecer as forças exercidas para dentro e/ ou pelo conjunto de vagão (102) como o conjunto de vagão (102) viaja ao longo da ferrovia (106).

[030] O conjunto de vagão (102) também inclui uma ou mais células de carga (140). Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) são formadas integralmente com as estruturas laterais (112 e 114).

As células de carga (140) são integradas nas estruturas laterais (112 e 114) e, portanto, formam uma parte integrante do conjunto de vagão (102), em contraste com os sensores temporários que podem ser montados de forma removível nas superfícies externas do conjunto de vagão (102). As células de carga (140) podem ser integralmente fixadas ou de outra forma fixadas dentro das estruturas laterais (112 e 114). Isto é, as células de carga (140) não são sensores temporários, que podem ser temporariamente montados nas superfícies externas do conjunto de vagão (102). Em vez disso, as células de carga (140) são incorporadas, montadas, fixadas ou dispostas de outra forma dentro das estruturas laterais (112 e 114). Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) são operativamente acopladas aos sistemas amortecedores (134).

[031] Como mostrado, as células de carga (140) estão dispostas dentro da primeira estrutura lateral (112) na ou próximo a uma primeira extremidade (142) e uma segunda extremidade (144). Da mesma forma, as células de carga (140) estão dispostas dentro da segunda estrutura lateral (114) no ou próximo a uma primeira extremidade (146) e uma segunda extremidade (148). Opcionalmente, o conjunto de vagão (102) pode incluir mais ou menos células de carga (140) do que as mostradas. Por exemplo, o conjunto de vagão (102) pode incluir apenas uma célula de carga (140) no ou próximo a uma dentre a primeira extremidade (142) ou a segunda extremidade (144) da primeira estrutura lateral (112) e uma célula de carga (140) no ou próximo a uma dentre a primeira extremidade (146) ou a segunda extremidade (148) da segunda estrutura lateral (114). Em pelo menos uma outra forma de realização, o conjunto de vagão (102) pode incluir apenas uma única célula de carga (140), tal como no ou próximo a uma dentre a primeira extremidade (142), a segunda extremidade (144), a primeira extremidade (146) ou a segunda extremidade (148). Em pelo menos uma outra forma de realização, uma ou mais das células de carga (140) podem estar localizadas em áreas das estruturas laterais (112 e 114) diferentes da primeira extremidade (142), a segunda extremidade (144), a primeira extremidade (146) e a segunda extremidade (148). Por exemplo, uma ou mais células de carga (140) podem estar nos ou dentro dos sistemas amortecedores (134).

[032] Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) incluem transdutores que são configurados para converter forças em saídas elétricas mensuráveis. Cada célula de carga (140) pode ser ou incluir um transdutor que cria um sinal elétrico com uma magnitude que é diretamente proporcional a uma força sendo medida. As células de carga (140) podem incluir medidores de tensão, por exemplo. As células de carga (140) podem ser células de carga de medidor de tensão, células de carga hidráulica ou células de carga pneumáticas. Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) são configuradas para detectar forças e/ ou componentes das mesmas em relação a três eixos mutuamente ortogonais, como um eixo X, um eixo Y e um eixo Z.

[033] Em operação, conforme o conjunto de vagão (102) viaja ao longo da ferrovia (106), as células de carga (140) detectam (por exemplo, medem) forças que são exercidas em relação ao conjunto de vagão (102) (tais como forças exercidas no conjunto de vagão (102) e/ ou forças exercidas pelo conjunto de vagão (102)). Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) detectam forças que são exercidas nas estruturas laterais (112 e 114). Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) são acopladas aos sistemas amortecedores (134). Como tal, as células de carga (140) são configuradas para detectar forças de atrito (por exemplo, forças de atrito exercidas por, para e/ ou sobre) os sistemas amortecedores (134), tal como durante a operação dos mesmos.

[034] As células de carga (140) detectam as forças, que as células de carga (140) emitem como sinais de força (150). A unidade de controle de análise de força (110) está em comunicação com as células de carga (140) através de uma ou mais conexões sem fio ou com fio. Como tal, a unidade de controle de análise de força (110) recebe os sinais de força (150) incluindo dados de força detectados pelas células de carga (140).

[035] Em pelo menos uma forma de realização, a unidade de controle de análise de força (110) pode estar a bordo de um carro que inclui o conjunto de vagão (102). Em pelo menos uma forma de realização, a unidade de controle de análise de força (110) é fixada no ou dentro do conjunto de vagão (102). Em pelo menos uma outra forma de realização, a unidade de controle de análise de força (110) está remotamente localizada a partir do conjunto de vagão (102) e/ ou um vagão incluindo o conjunto de vagão (102).

Por exemplo, a unidade de controle de análise de força (110) pode estar em uma estação de monitoramento central que está localizada remotamente a partir do conjunto de vagão (102). Em pelo menos uma forma de realização, a unidade de controle de análise de força (110) está em comunicação contínua com as células de carga (140). Em pelo menos uma outra forma de realização,

a unidade de controle de análise de força (110) está em comunicação periódica com as células de carga (140). Por exemplo, as células de carga (140) podem detectar forças e armazenar dados de força dentro de uma memória acoplada às células de carga (140), como na ou dentro do conjunto de vagão (102) e/ ou um carro que inclui o conjunto de vagão (102). A unidade de controle de análise de força (110) pode receber os sinais de força (150) incluindo os dados de força, como por conexão removível à memória por meio de um adaptador ou conector, como um conector de barramento serial unido (USB).

[036] A unidade de controle de análise de força (110) recebe os sinais de força (150), que incluem os dados de força detectados pelas células de carga (140) e armazena os dados de força em uma memória (151), que pode ser parte da unidade de controle de análise de força (110) ou em comunicação com a unidade de controle de análise de força (110) através de uma ou mais conexões com ou sem fio. A unidade de controle de análise de força (110) exibe os dados de força para um indivíduo em uma interface de usuário (152), que é acoplada comunicativamente à unidade de controle de análise de força (110) através de uma ou mais conexões com ou sem fio. A interface de usuário (152) pode incluir um display (154) e um dispositivo de entrada (156), que estão em comunicação com a unidade de controle de análise de força (110), tal como através de uma ou mais conexões com ou sem fio. O display (154) pode ser um monitor, tela ou semelhante, como de uma estação de trabalho de computador, um dispositivo inteligente (como um smartphone ou tablet) ou semelhante. O dispositivo de entrada (156) pode ser um teclado, mouse, caneta ou semelhante. Em pelo menos uma forma de realização, a tela (154) e o dispositivo de entrada (156) fornecem uma interface de tela sensível ao toque.

[037] A unidade de controle de análise de força (110) emite os dados de força (como incluídos nos sinais de força (15)) para a interface de usuário (152). A interface de usuário (152), então, emite os dados de força para um indivíduo, como exibindo os dados de força na tela (154).

[038] Os dados de força podem ser analisados para determinar um estado estrutural do conjunto de vagão (102). Por exemplo, os dados de força mostrados na tela (154) pela unidade de controle de análise de força (110) podem ser analisados para determinar a integridade estrutural das estruturas laterais (112 e 114), a eficácia dos sistemas de amortecimento (134) e/ ou semelhantes. A unidade de controle de análise de força (110) pode receber os sinais de força (150) incluindo os dados de força das células de carga (140) ao longo da vida do conjunto de vagão (102), de forma que uma determinação pode ser feita em relação à manutenção e/ ou substituição do conjunto de vagão (102). Além disso, os dados de força podem ser analisados para determinar a magnitude das forças exercidas no conjunto de vagão (102), incluindo as estruturas laterais (112 e 114) e/ ou os sistemas amortecedores (134), a fim de avaliar e projetar possibilidades para futuros conjuntos de vagão. Por exemplo, ao analisar as forças detectadas, os indivíduos podem determinar que diferentes materiais, formas, tamanhos, configurações e/ ou semelhantes podem ser usados para futuros conjuntos de vagão.

[039] Conforme usado neste documento, o termo “unidade de controle”, “unidade de processamento central”, “unidade”, “CPU”, “computador” ou semelhantes podem incluir qualquer sistema com base em processador ou microprocessador, incluindo sistemas que usam microcontroladores, computadores com conjunto de instruções reduzido (RISC), circuitos integrados específicos de aplicativos (ASICs), circuitos lógicos e qualquer outro circuito ou processador, incluindo hardware, software ou uma combinação dos mesmos capaz de executar as funções aqui descritas. Esses são apenas exemplificativos e, portanto, não se destinam a limitar de forma alguma a definição e/ ou significado de tais termos. Por exemplo, a unidade de controle de análise de força (110) (e/ ou porções da mesma) pode ser ou incluir um ou mais processadores que são configurados para controlar a operação da mesma, conforme descrito neste documento.

[040] A unidade de controle de análise de força (110) é configurada para executar um conjunto de instruções que são armazenados em uma ou mais unidades de armazenamento de dados ou elementos (como uma ou mais memórias), a fim de processar dados. Por exemplo, a unidade de controle de análise de força (110) pode incluir ou ser acoplada a uma ou mais memórias. As unidades de armazenamento de dados também podem armazenar dados ou outras informações conforme desejado ou necessário. As unidades de armazenamento de dados podem ser na forma de uma fonte de informação ou um elemento de memória física dentro de uma máquina de processamento.

[041] O conjunto de instruções pode incluir vários comandos que instruem a unidade de controle de análise de força (110) como uma máquina de processamento para executar operações específicas, tais como os métodos e processos das várias formas de realização da matéria descrito neste documento. O conjunto de instruções pode ser na forma de um programa de software. O software pode estar em várias formas, como software de sistema ou software de aplicativo. Além disso, o software pode estar na forma de uma coleção de programas separados, um subconjunto de programa dentro de um programa maior ou uma parte de um programa. O software também pode incluir programação modular na forma de programação orientada a objetos. O processamento de dados de entrada pela máquina de processamento pode ser em resposta a comandos do usuário, ou em resposta a resultados de processamento anterior, ou em resposta a um pedido feito por outra máquina de processamento.

[042] Os diagramas de formas de realização aqui podem ilustrar uma ou mais unidades de controle ou processamento, como a unidade de controle de análise de força (110). Deve ser entendido que as unidades de processamento ou controle podem representar circuitos, redes ou porções dos mesmos que podem ser implementados como hardware com instruções associadas (por exemplo, software armazenado em um meio de armazenamento legível por computador tangível e não transitório, como um disco rígido de computador, ROM, RAM ou semelhante) que executam as operações aqui descritas. O hardware pode incluir circuitos de máquina de estado com fio para executar as funções aqui descritas. Opcionalmente, o hardware pode incluir circuitos eletrônicos que incluem e/ ou estão conectados a um ou mais dispositivos com base em lógica, como microprocessadores, processadores, controladores ou semelhantes. Opcionalmente, a unidade de controle de análise de força (110) pode representar circuitos de processamento, tais como um ou mais de uma matriz de portas programáveis de campo (FPGA), circuito integrado específico de aplicação (ASIC), microprocessador (es) e/ ou semelhantes. Os circuitos em várias formas de realização podem ser configurados para executar um ou mais algoritmos para executar as funções aqui descritas. O um ou mais algoritmos podem incluir aspectos de formas de realização divulgadas neste documento, sejam ou não expressamente identificados em um fluxograma ou método.

[043] Conforme usado neste documento, os termos “software” e “firmware” são intercambiáveis e incluem qualquer programa de computador armazenado em uma unidade de armazenamento de dados (por exemplo, uma ou mais memórias) para execução por um computador, incluindo memória RAM, memória ROM, memória EPROM, memória EEPROM e memória RAM não volátil (NVRAM). Os tipos de unidade de armazenamento de dados acima são apenas exemplificativos e, portanto, não são limitativos quanto aos tipos de memória utilizáveis para armazenamento de um programa de computador.

[044] A Figura 2 ilustra uma vista superior em perspectiva do conjunto de vagão (102), de acordo com uma forma de realização da presente invenção. O conjunto de vagão (102) inclui a primeira estrutura lateral (112) e a segunda estrutura lateral (114), que estão espaçadas uma da outra. O reforço (116) se estende entre a primeira estrutura lateral (112) e a segunda estrutura lateral (114) e acopla a primeira estrutura lateral (112) à segunda estrutura lateral (114).

[045] O reforço (116) inclui as extremidades (160 e 162), que se estendem através das aberturas (164) das estruturas laterais (112 e 114). O reforço (116) também inclui uma placa central de reforço (166) que se estende para fora de uma superfície superior (167).

[046] Os conjuntos de rodas (118 e 124) incluem os eixos (130) e as rodas (132). As extremidades dos eixos (130) são retidas de forma rotativa por rolamentos (168), que são acoplados às estruturas laterais (112 e 114). Em particular, os conjuntos de rodas (118 e 124) são acoplados às estruturas laterais (112 e 114) nos pedestais (170) das estruturas laterais (112 e 114). Os pedestais (170) se conectam aos adaptadores de mancal (172) que se conectam aos mancais (168).

[047] Os sistemas de amortecimento (134) incluem um grupo de molas (174) suportado dentro das aberturas (164) das estruturas laterais (112 e 114). Os grupos de molas (174) incluem bobinas de carga (176) e bobinas de controle (178). As bobinas de carga (176) suportam o reforço (116) nas extremidades (160 e 162). As bobinas de controle (178) suportam as sapatas de atrito (180).

[048] As células de carga (140) estão dispostas dentro das estruturas laterais (112 e 114), próximo às sapatas de atrito (180). Por exemplo, as células de carga (140) podem ser incorporadas, montadas ou de outra forma dispostas dentro das colunas (182) das estruturas laterais (112 e

114) que encostam contra as sapatas de atrito (180).

[049] A Figura 3 ilustra uma vista em seção transversal da estrutura lateral (114) através da linha (3-3) da Figura 2, de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A Figura 3 ilustra a estrutura lateral (114), mas é representativa de cada uma das primeiras extremidades (120, 122) e das segundas extremidades (126 e 128) das estruturas laterais (112 e 114), como mostrado nas Figuras 1 e 2.

[050] A estrutura lateral (114) (e a estrutura lateral (112)) inclui um corpo de estrutura (181) que inclui a coluna (182) que se acopla a um membro de compressão (184) (tal como uma ou mais vigas) que se conecta ao pedestal (170). Um membro de tensão angular (186) (tal como um ou mais feixes) se estende de uma extremidade inferior da coluna (182) ao pedestal (170), de forma que uma janela (188) seja definida entre a coluna (182), o membro de compressão (184) e o membro de tensão (186). Como mostrado, a coluna (182) pode ser de forma geral vertical e perpendicular ao membro de compressão (184).

[051] A célula de carga (140) é fixada dentro da coluna (182). Em pelo menos uma forma de realização, a célula de carga (140) é disposta e fixada dentro de um compartimento de recesso formado na coluna (182). Em pelo menos uma forma de realização, a célula de carga (140) é incorporada dentro da coluna (182). Como tal, a célula de carga (140) pode ser disposta internamente dentro da coluna (182), em vez de ser temporariamente montada em uma superfície externa da coluna (182). Ao dispor a célula de carga (140) dentro da coluna (182), a forma externa e o perfil da estrutura lateral (114) pode ser igual a uma estrutura lateral padrão, permitindo assim que a estrutura lateral (114) seja usada no lugar de qualquer estrutura lateral tradicional. Por conseguinte, incorporando as células de carga (140) nas estruturas laterais (112 e 114), de forma que o tamanho e a forma do conjunto de vagão (100)

seja igual ou semelhante a um conjunto de vagão tradicional, as formas de realização da presente invenção fornecem conjuntos de vagão que atender a todos os requisitos e especificações da Association of American Railroads para serviço de intercâmbio gratuito.

[052] A célula de carga (140) é ensanduichada entre uma parede de extremidade externa (190) da coluna (182) e a sapata de atrito (180). Em pelo menos uma forma de realização, uma placa de parafuso (192) é acoplada a uma superfície interna (193) da célula de carga (140). Além disso, uma placa de desgaste de coluna (194) pode ser acoplada a uma superfície interna (195) da placa de parafuso (192). Uma superfície interna (196) da placa de desgaste de coluna (194) encosta na sapata de atrito (180). Opcionalmente, a célula de carga (140) pode encostar diretamente na sapata de atrito (180) sem a intervenção da placa de desgaste de coluna (194) e a placa de parafuso (192).

Como outra opção, a célula de carga (140) pode encostar na placa de parafuso (192), que encosta na sapata de atrito (180).

[053] As forças de atrito exercidas em relação a (tal como sobre, para dentro e/ ou por) sapata de atrito (180) são transladadas para a célula de carga (140). Desta forma, a célula de carga (140) é capaz de detectar as forças exercidas em relação à sapata de atrito (180). Com referência às Figuras 1 a 3, a célula de carga (140) detecta as forças de atrito exercidas em relação à sapata de atrito (180) e emite os sinais de força (150) incluindo os dados de força indicativos das forças de atrito exercidas em relação à sapata de atrito (180).

[054] As bobinas de carga (176) suportam o reforço (116) e as bobinas de controle (178) suportam a sapata de atrito (180). À medida que o grupo de mola (174) é carregado por um carro suportado pelo conjunto de vagão (102) através do reforço (116), o grupo de mola (174) é comprimido.

Além disso, o grupo de mola (174) também comprime e descomprime conforme o conjunto de vagão (102) rola sobre a ferrovia ondulante, o que faz com que o conjunto de vagão (102) (ou pelo menos porções do mesmo) se mova verticalmente e lateralmente. Tal movimento é transladado entre o reforço (116) e as estruturas laterais (112 e 114). O movimento é amortecido entre as sapatas de atrito (180) e a placa de desgaste de coluna (194). As bobinas de controle (178) forçam as sapatas de atrito (180) contra as superfícies de cunha (198) (como placas) entre o suporte (116) e a sapata de atrito (180). Em pelo menos uma forma de realização, as sapatas de atrito (180) incluem as superfícies de cunha (198). As superfícies de cunha (198) transferem as forças verticais da bobina de controle (178) para forças de cunha que são transladadas através da sapata de atrito (180) nas placas de desgaste de coluna (194). As forças entre as superfícies das sapatas de atrito (180) e as placas de desgaste de coluna (194) criam resistência ao movimento. As superfícies das sapatas de atrito (180) e das placas de desgaste (194) também contribuem para a resistência ao movimento. Tais forças de atrito são detectadas pelas células de carga (140) dentro das colunas (182) e que estão em caminhos de carga que incluem as bobinas de controle (178) e as sapatas de atrito (180).

[055] A Figura 4 ilustra uma vista superior em perspectiva da extremidade (128) da estrutura lateral (114), de acordo com uma forma de realização da presente invenção. Embora a extremidade (128) da estrutura lateral (114) seja mostrada na Figura 4, as outras extremidades (120, 122 e 126) (mostradas nas Figuras 1 e 2) são configuradas de maneira semelhante.

Como tal, a discussão a respeito da extremidade (128) é igualmente aplicável às extremidades (120, 122 e 126).

[056] Por uma questão de clareza, a sapata de atrito (180) é mostrada projetada longe da placa de desgaste de coluna (194). A sapata de atrito (180) é capaz de exercer forças na placa de desgaste de coluna (194) em direções ao longo do eixo X, eixo Y e eixo Z, que são eixos mutuamente ortogonais. A força exercida pela superfície de cunha (198) é ao longo da direção X. As forças exercidas ao longo de um plano definido pelo eixo Y e o eixo Z são em relação à resistência ao movimento entre a face ou superfície interna (196) da placa de desgaste de coluna (194) para a face oposta da sapata de atrito (180). Forças exercidas ao longo de um plano definido pelo eixo Y e o eixo Z referem-se a um coeficiente de atrito.

[057] A Figura 5 ilustra uma perspectiva superior, vista explodida da extremidade (128) da estrutura lateral (114) mostrada na Figura 4. Em pelo menos uma forma de realização, a coluna (182) inclui um bolso de recesso (200) definido entre uma parede interna (202), uma saliência superior (204), paredes laterais opostas (206) e uma extremidade inferior (208). O bolso de recesso (200) é formado dentro da coluna (182) e é dimensionado e moldado para se conformar às superfícies externas da célula de carga (140). Como tal, a célula de carga (140) é recebida e retida dentro do bolso de recesso (200).

[058] Uma placa de carga (220) pode ser montada na superfície interna (193) da célula de carga (140). A superfície interna (193) pode incluir uma placa de montagem (222) à qual a placa de carga (220) é fixada. Os prendedores (224), tais como parafusos de cabeça, podem ser usados para acoplar com segurança a célula de carga (140), incluindo a placa de carga (220) e a placa de montagem (222), à placa de parafuso (192). Uma placa isoladora (226) pode ser fixada à superfície interior (195) da placa de parafuso (192). A placa de desgaste de coluna (194) pode ser fixada a uma superfície interior (227) da placa isoladora (226) através de fixadores (224).

Opcionalmente, podem ser utilizadas mais ou menos placas do que as mostradas. Por exemplo, a placa de desgaste de coluna (194) pode acoplar diretamente à célula de carga (140) sem as placas intermediárias mostradas na Figura 5. Além disso, opcionalmente, a célula de carga (140) pode ser fixada dentro do bolso de recesso (200) sem o uso de fixadores separados e distintos.

Por exemplo, a célula de carga (140) pode ser retida com segurança dentro do bolso de recesso (200) por meio de um ajuste de interferência, adesivos e/ ou semelhantes.

[059] Em pelo menos uma forma de realização, as forças são medidas entre a placa de montagem (222) e a placa de carga (220). A célula de carga (140) está localizada no sistema de coordenadas X, Y e Z e mede as forças coordenadas nele.

[060] Com referência às Figuras 1 a 5, em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) são células de carga de 3 eixos que são configuradas para detectar forças (ou componentes das mesmas) exercidas em relação ao eixo X, eixo Y e eixo Z. As células de carga (140) são integradas nas estruturas laterais (112 e 114) do conjunto de vagão (102) e são configuradas para detectar (por exemplo, medir) forças normais geradas pelas sapatas de atrito (180) encostadas na placa de desgaste de coluna (194). Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) detectam uma resistência resultante ao movimento vertical e lateral. Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) detectam uma resistência de movimento resultante de uma massa dinâmica do conjunto de vagão (102) deslizando sobre as placas de desgaste de coluna (194) e as superfícies de contato das sapatas de atrito (180). Em pelo menos uma forma de realização, as células de carga (140) detectam a resistência ao movimento das placas de desgaste de coluna (194) para as superfícies coincidentes das sapatas de atrito (180) com respeito à dureza do material, rugosidade e velocidade de superfície a superfície.

[061] Em pelo menos uma forma de realização, o conjunto de vagão (102) inclui as células de carga (140) dentro das estruturas laterais (112 e 114) que são configuradas para detectar as forças exercidas em relação às sapatas de atrito (180). As células de carga (140) detectam dados de força e sinais de força de saída (150) que incluem os dados de força. Os sinais de força (150) são recebidos e coletados pela unidade de controle de análise de força (110). Os dados de força podem ser usados para desenvolver amortecimento de atrito para requisitos de teste de desempenho e também em relação ao serviço de receita para análise de resistência de longo prazo de conjuntos de vagão e componentes dos mesmos.

[062] A Figura 6 ilustra um método de análise de força de acordo com uma forma de realização da presente invenção. Com referência às Figuras 1 a 6, o método de análise de força é para o conjunto de vagão (102), que é configurado para viajar ao longo da ferrovia (106) com trilhos (108). O método de análise de força inclui fornecer (300) a primeira estrutura lateral (112) e a segunda estrutura lateral (114), estendendo (302) um reforço (116) entre a primeira estrutura lateral (112) e a segunda estrutura lateral (114), acoplando (304) o primeiro conjunto de rodas (118) e o segundo conjunto de rodas (124) à primeira estrutura lateral (112) e a segunda estrutura lateral (114), eliminando (306) uma ou mais células de carga (140) dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral (112) ou a segunda estrutura lateral (114) e detectando (308), por uma ou mais células de carga (140), as forças exercidas em relação a um ou mais dentre a primeira estrutura lateral (112), o segundo lado estrutura (114) ou o reforço (116).

[063] Em pelo menos uma forma de realização, a detecção inclui a detecção das forças exercidas em relação às sapatas de atrito (180). O método de análise de força pode incluir conectar a (s) célula (s) de carga (140) à (s) sapata (s) de atrito (180).

[064] Em pelo menos uma forma de realização, a detecção inclui detectar forças de atrito exercidas em relação à (s) sapata (s) de atrito (180) e emitir os sinais de força (150) incluindo dados de força indicativos das forças de atrito exercidas em relação à (s) sapata (s) de atrito (180).

[065] O método de análise de força também pode incluir acoplar um primeiro sistema amortecedor (134) à primeira estrutura lateral (112) e acoplar um segundo sistema amortecedor (134) à segunda estrutura lateral (114). Em pelo menos uma forma de realização, o acoplamento do primeiro sistema amortecedor (134) e o acoplamento do segundo sistema de amortecimento (134) inclui o suporte do reforço (116) com as bobinas de carga (176) e o suporte das sapatas de atrito (180) com as bobinas de controle (178).

[066] O método de análise de força também pode incluir acoplar operativamente a (s) célula (s) de carga (140) a um ou ambos dentre o primeiro sistema amortecedor (134) e o segundo sistema amortecedor (134).

[067] Em pelo menos uma forma de realização, a disposição da (s) célula (s) de carga (140) inclui formar integralmente uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral (112) ou a segunda estrutura lateral (114) com a (s) célula (s) de carga (140). Em pelo menos uma forma de realização, a disposição da (s) célula (s) de carga (140) inclui a disposição da (s) célula (s) de carga (140) dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral (112) ou a segunda estrutura lateral (114).

[068] O método de análise de força pode incluir enviar, pela (s) célula (s) de carga (140), os sinais de força (150) incluindo dados de força indicativos das forças. O método de análise de força também pode incluir receber, pela unidade de controle de análise de força (110), os sinais de força.

[069] Em pelo menos uma forma de realização, a disposição da (s) célula (s) de carga (140) inclui a disposição da (s) célula (s) de carga (140) dentro de uma ou mais colunas (182) de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral (112) ou a segunda estrutura lateral (114). A (s) célula (s) de carga (140) também pode incluir a disposição da (s) célula (s) de carga (140) dentro de um ou mais bolsos de recesso (200) formados na (s) coluna (s)

(182).

[070] Em pelo menos uma forma de realização, a disposição da (s) célula (s) de carga (140) inclui a disposição da (s) célula (s) de carga (140) entre as paredes de extremidade externa das colunas (182) de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral (112) ou a segunda estrutura lateral (114) e uma ou mais sapatas de atrito (180) acopladas a uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral (112) ou a segunda estrutura lateral (114). O método de análise de força pode ainda incluir acoplar uma ou mais placas de parafuso (192) à (s) célula (s) de carga (140) e acoplar uma ou mais placas de desgaste de coluna (194) para a (s) placa (s) de parafuso (192).

[071] Conforme descrito neste documento, as formas de realização da presente invenção fornecem sistemas e métodos para analisar as forças exercidas em um conjunto de vagão de um veículo ferroviário. Além disso, as formas de realização da presente invenção fornecem sistemas e métodos para monitorar as forças exercidas em um conjunto de vagão durante a operação do mesmo. Além disso, as formas de realização da presente invenção fornecem sistemas e métodos para coletar dados de força exercidos em um conjunto de vagão a fim de determinar uma integridade estrutural do conjunto de vagão, bem como considerações de projeto para futuros conjuntos de vagão.

[072] Embora vários termos espaciais e direcionais, como superior, baixo, inferior, médio, lateral, horizontal, vertical, frontal e semelhantes possam ser usados para descrever formas de realização da presente invenção, entende-se que tais termos são meramente usados em relação às orientações mostradas nos desenhos. As orientações podem ser invertidas, giradas ou alteradas de outra forma, de forma que uma parte superior seja uma parte inferior e vice-versa, horizontal se torna vertical e semelhantes.

[073] Conforme usado neste documento, uma estrutura, limitação ou elemento que é “configurado para” executar uma tarefa ou operação é particularmente estruturalmente formado, construído ou adaptado de uma maneira correspondente à tarefa ou operação. Para fins de clareza e para evitar dúvidas, um objeto que é meramente capaz de ser modificado para realizar a tarefa ou operação não está “configurado para” realizar a tarefa ou operação conforme usado neste documento.

[074] Deve ser entendido que a descrição acima se destina a ser ilustrativa e não restritiva. Por exemplo, as formas de realização descritas acima (e/ ou seus aspectos) podem ser usadas em combinação umas com as outras. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material particular aos ensinamentos das várias formas de realização da invenção, sem se afastar de seu escopo. Embora as dimensões e os tipos de materiais descritos neste documento se destinem a definir os parâmetros das várias formas de realização da invenção, as formas de realização não são de forma alguma limitantes e são formas de realização exemplares. Muitas outras formas de realização serão evidentes para aqueles técnicos no assunto após a revisão da descrição acima. O escopo das várias formas de realização da invenção deve, portanto, ser determinado com referência às reivindicações anexas, juntamente com o escopo completo de equivalentes aos quais tais reivindicações têm direito. Nas reivindicações anexas, os termos “incluindo” e “em que” são usados como os equivalentes em inglês simples dos respectivos termos “compreendendo” e “onde”. Além disso, os termos “primeiro”, “segundo” e “terceiro”, etc. são usados apenas como rótulos e não se destinam a impor requisitos numéricos aos seus objetos. Além disso, as limitações das seguintes reivindicações não são escritas no formato meio mais função e não se destinam a ser interpretadas com base no 35 U.S.C. § 112 (f), a menos e até que tais limitações de reivindicação usem expressamente a frase “meios para” seguida por uma declaração de função sem estrutura adicional.

[075] Esta descrição escrita usa exemplos para divulgar as várias formas de realização da invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer técnico no assunto pratique as várias formas de realização da invenção, incluindo fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos. O escopo patenteável das várias formas de realização da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem aos técnicos no assunto. Esses outros exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações se os exemplos tiverem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se os exemplos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais da linguagem literal das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. CONJUNTO DE VAGÃO, que é configurado para viajar ao longo de uma ferrovia com trilhos, o conjunto de vagão caracterizado por compreender: uma primeira estrutura lateral; uma segunda estrutura lateral; um reforço que se estende entre a primeira estrutura lateral e a segunda estrutura lateral; um primeiro conjunto de rodas acoplado à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral; um segundo conjunto de rodas acoplado à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral; e uma ou mais células de carga dispostas dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral, em que a uma ou mais células de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação a um ou mais dentre a primeira estrutura lateral, a segunda estrutura lateral ou o reforço.

2. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma ou mais sapatas de atrito, em que a uma ou mais células de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito.

3. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por uma ou mais células de carga se conectarem a uma ou mais sapatas de atrito.

4. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por uma ou mais células de carga detectarem forças de atrito exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito e sinais de força de saída, incluindo dados de força indicativos das forças de atrito exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito.

5. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um primeiro sistema amortecedor acoplado à primeira estrutura lateral; e um segundo sistema amortecedor acoplado à segunda estrutura lateral.

6. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por cada um dentre o primeiro sistema amortecedor e o segundo sistema amortecedor compreender: bobinas de carga que suportam o reforço; e bobinas de controle que suportam as sapatas de atrito.

7. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem operativamente acopladas a um ou ambos dentre o primeiro sistema amortecedor ou o segundo sistema amortecedor.

8. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem formadas integralmente com uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

9. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem dispostas dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

10. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem configuradas para emitir sinais de força, incluindo dados de força indicativos das forças.

11. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação

10, caracterizado pelos sinais de força serem recebidos por uma unidade de controle de análise de força.

12. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem dispostas dentro de uma ou mais colunas de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

13. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado por uma ou mais colunas compreenderem um ou mais bolsos de recesso, e em que a uma ou mais células de carga estão dispostas dentro de um ou mais bolsos de recesso.

14. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem dispostas entre as paredes de extremidade externa das colunas de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral e uma ou mais sapatas de atrito acopladas a uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

15. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender ainda: uma ou mais placas de parafuso acopladas a uma ou mais células de carga; e uma ou mais placas de desgaste de coluna acopladas a uma ou mais placas de parafuso.

16. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem ensanduichadas entre uma parede de extremidade externa de uma coluna e uma sapata de atrito, em que uma placa de parafuso é acoplada a uma superfície interna da uma ou mais células de carga, em que uma placa de desgaste de coluna é acoplada a uma superfície interna da placa de parafuso e em que uma superfície interna da placa de desgaste de coluna encosta na sapata de atrito.

17. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelas forças entre a sapata de atrito e a placa de desgaste de coluna criarem resistência ao movimento, em que porções da sapata de atrito e da placa de desgaste de coluna também contribuem para a resistência ao movimento e em que as forças de atrito relacionadas com a resistência ao movimento é detectada por uma ou mais células de carga.

18. CONJUNTO DE VAGÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais células de carga serem células de carga de 3 eixos.

19. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, caracterizado por compreender: um conjunto de vagão que é configurado para viajar ao longo de uma ferrovia com trilhos, o conjunto de vagão compreendendo: uma primeira estrutura lateral; uma segunda estrutura lateral; um reforço que se estende entre a primeira estrutura lateral e a segunda estrutura lateral; um primeiro conjunto de rodas acoplado à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral; um segundo conjunto de rodas acoplado à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral; e uma ou mais células de carga dispostas dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral, em que a uma ou mais células de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação a um ou mais dentre a primeira estrutura lateral, a segunda estrutura lateral ou o reforço, em que a uma ou mais células de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação ao conjunto de vagão e sinais de força de saída, incluindo dados de força indicativos das forças; uma unidade de controle de análise de força em comunicação com a uma ou mais células de carga, em que a unidade de controle de análise de força é configurada para receber os sinais de força; e uma interface de usuário em comunicação com a unidade de controle de análise de força, em que a unidade de controle de análise de força é configurada para enviar os dados de força para a interface de usuário.

20. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo conjunto de vagão compreender ainda uma ou mais sapatas de atrito, em que a uma ou mais células de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito.

21. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por uma ou mais células de carga se conectarem a uma ou mais sapatas de atrito.

22. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por uma ou mais células de carga detectarem as forças de atrito exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito e emitirem os sinais de força, incluindo dados de força indicativos das forças de atrito exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito.

23. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo conjunto de vagão compreender ainda: um primeiro sistema amortecedor acoplado à primeira estrutura lateral; e um segundo sistema amortecedor acoplado à segunda estrutura lateral.

24. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por cada um dentre o primeiro sistema amortecedor e o segundo sistema amortecedor compreender: bobinas de carga que suportam o reforço; e bobinas de controle que suportam as sapatas de atrito.

25. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem operativamente acopladas a um ou ambos dentre o primeiro sistema amortecedor ou o segundo sistema amortecedor.

26. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem formadas integralmente com uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

27. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem dispostas dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

28. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem dispostas dentro de uma ou mais colunas de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

29. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por uma ou mais colunas compreenderem um ou mais bolsos de recesso, e em que a uma ou mais células de carga estão dispostas dentro de um ou mais bolsos de recesso.

30. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por uma ou mais células de carga estarem dispostas entre as paredes de extremidade externa das colunas de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral e uma ou mais sapatas de atrito acopladas a uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

31. SISTEMA DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo conjunto de vagão compreender ainda: uma ou mais placas de parafuso acopladas a uma ou mais células de carga; e uma ou mais placas de desgaste de coluna acopladas a uma ou mais placas de parafuso.

32. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, para um conjunto de vagão que é configurado para viajar ao longo de uma ferrovia com trilhos, o método de análise de força caracterizado por compreender: fornecer uma primeira estrutura lateral; fornecer uma segunda estrutura lateral; estender um reforço entre a primeira estrutura lateral e a segunda estrutura lateral; acoplar um primeiro conjunto de rodas e um segundo conjunto de rodas à primeira estrutura lateral e à segunda estrutura lateral; dispor uma ou mais células de carga dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral; e detectar, por meio de uma ou mais células de carga, as forças exercidas em relação a um ou mais dentre a primeira estrutura lateral, a segunda estrutura lateral ou o reforço.

33. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pela detecção compreender detectar as forças exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito.

34. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado por compreender ainda conectar a uma ou mais células de carga à uma ou mais sapatas de atrito.

35. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pela detecção compreender: detectar forças de atrito exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito; e emitir sinais de força, incluindo dados de força indicativos das forças de atrito exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito.

36. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por compreender ainda: acoplar um primeiro sistema amortecedor à primeira estrutura lateral; e acoplar um segundo sistema amortecedor à segunda estrutura lateral.

37. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo acoplamento do primeiro sistema amortecedor e do acoplamento do segundo sistema amortecedor compreenderem: apoiar o reforço com bobinas de carga; e apoiar as sapatas de atrito com bobinas de controle.

38. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 36, caracterizado por compreender ainda acoplar operativamente uma ou mais células de carga a um ou ambos dentre o primeiro sistema amortecedor ou o segundo sistema amortecedor.

39. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pela disposição compreender formar integralmente uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral com uma ou mais células de carga.

40. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pela disposição compreender dispor uma ou mais células de carga dentro de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

41. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado por compreender ainda emitir, por uma ou mais células de carga, sinais de força, incluindo dados de força indicativos das forças.

42. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado por compreender ainda receber, por uma unidade de controle de análise de força, os sinais de força.

43. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pela disposição compreender dispor uma ou mais células de carga dentro de uma ou mais colunas de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

44. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pela disposição compreender ainda dispor uma ou mais células de carga dentro de um ou mais bolsos de recesso formados em uma ou mais colunas.

45. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pela disposição compreender dispor uma ou mais células de carga entre as paredes de extremidade externa das colunas de uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral e uma ou mais sapatas de atrito acopladas a uma ou ambas dentre a primeira estrutura lateral ou a segunda estrutura lateral.

46. MÉTODO DE ANÁLISE DE FORÇA, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado por compreender ainda: acoplar uma ou mais placas de parafuso a uma ou mais células de carga; e acoplar uma ou mais placas de desgaste de coluna a uma ou mais placas de parafuso.

47. ESTRUTURA LATERAL, para um conjunto de vagão que é configurado para viajar ao longo de uma ferrovia com trilhos, a estrutura lateral caracterizada por compreender: um corpo de estrutura; e uma ou mais células de carga dispostas dentro do corpo de estrutura, em que a uma ou mais células de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação à estrutura lateral.

48. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por compreender ainda uma ou mais sapatas de atrito, em que a uma ou mais células de carga são configuradas para detectar as forças exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito.

49. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 48, caracterizada por uma ou mais células de carga se conectarem a uma ou mais sapatas de atrito.

50. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 48, caracterizada por uma ou mais células de carga detectarem as forças de atrito exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito e sinais de força de saída, incluindo dados de força indicativos das forças de atrito exercidas em relação a uma ou mais sapatas de atrito.

51. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por compreender ainda um sistema amortecedor acoplado ao corpo de estrutura.

52. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 51, caracterizada pelo sistema amortecedor compreender: bobinas de carga que são configuradas para suportar um reforço; e bobinas de controle que suportam pelo menos uma sapata de atrito.

53. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 51, caracterizada por uma ou mais células de carga estarem operativamente acopladas ao sistema amortecedor.

54. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por uma ou mais células de carga estarem formadas integralmente com o corpo de estrutura.

55. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por uma ou mais células de carga estarem dispostas dentro do corpo de estrutura.

56. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por uma ou mais células de carga estarem configuradas para emitir sinais de força, incluindo dados de força indicativos das forças.

57. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 56, caracterizada pelos sinais de força serem recebidos por uma unidade de controle de análise de força.

58. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por uma ou mais células de carga estarem dispostas dentro de uma ou mais colunas do corpo de estrutura.

59. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 58, caracterizada por uma ou mais colunas compreenderem um ou mais bolsos de recesso e em que a uma ou mais células de carga estão dispostas dentro de um ou mais bolsos de recesso.

60. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por uma ou mais células de carga estarem dispostas entre as paredes de extremidade externa das colunas do corpo de estrutura e uma ou mais sapatas de atrito acopladas ao corpo de estrutura.

61. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação

60, caracterizada por compreender ainda: uma ou mais placas de parafuso acopladas a uma ou mais células de carga; e uma ou mais placas de desgaste de coluna acopladas a uma ou mais placas de parafuso.

62. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por uma ou mais células de carga estarem ensanduichadas entre uma parede de extremidade externa de uma coluna e uma sapata de atrito, em que uma placa de parafuso é acoplada a uma superfície interna da uma ou mais células de carga, em que uma placa de desgaste de coluna é acoplada a uma superfície interna da placa de parafuso e em que uma superfície interna da placa de desgaste de coluna encosta na sapata de atrito.

63. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 62, caracterizada pelas forças entre a sapata de atrito e a placa de desgaste de coluna criarem resistência ao movimento, em que porções da sapata de atrito e da placa de desgaste de coluna também contribuem para a resistência ao movimento e em que as forças de atrito relacionadas com a resistência ao movimento é detectada por uma ou mais células de carga.

64. ESTRUTURA LATERAL, de acordo com a reivindicação 47, caracterizada por uma ou mais células de carga serem células de carga de 3 eixos.