BR112021011195A2 - Vagão ferroviário motorizado - Google Patents

Abstract

vagão ferroviário motorizado. são fornecidos sistemas e métodos para retrofit, ou produzir, uma montagem de truque com uma máquina motriz de tração para impulsionar um vagão ferroviário ou outro veículo. uma montagem de estrutura de acionamento de tração é uma unidade integrada que combina a máquina motriz de tração com seus meios de transmissão, uma disposição que impede que a estrutura de acionamento de tração rotacione quando a máquina motriz de tração é ligada. a máquina motriz de tração pode ser posicionada em um espaço entre um reforço e um eixo da montagem de truque, e uma montagem de eixo intermediário pode ser posicionada fora do espaço. então, uma ou mais engrenagens, polias, correntes, etc. entre a máquina motriz de tração e a montagem de eixo intermediário fornecem vantagem mecânica e amplificam torque transmitido da máquina motriz de tração para a montagem de eixo intermediário. uma segunda conexão operável entre a montagem de eixo intermediário e o eixo amplifica o torque uma segunda vez de modo que uma máquina motriz de tração relativamente pequena impulsione um vagão ferroviário ou outro veículo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “VAGÃO FERROVIÁRIO MOTORIZADO”.

REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO RELACIONADO

[0001] O presente pedido reivindica os benefícios do Pedido Provi- sório nº de Série U.S 62/778.710, depositado em 12 de dezembro de 2018, intitulado "Motorized Rail Car", que é incorporado no presente do- cumento a título de referência em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[0002] A revelação refere-se geralmente a veículos ferroviários e, particularmente, a veículos ferroviários motorizados e autopropelidos para transporte de carga ou passageiros.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0003] Mover materiais a granel de um ponto de origem para um destino final em distâncias curtas, normalmente de algumas milhas a até cerca de cem milhas, pode ser caro. Os materiais a granel podem ser movidos nessas distâncias por truque, ferrovia, sistema de trans- porte, tubulação ou similares. O problema pode ser agravado quando o ponto de origem ou destino final se desloca, como é o caso, por exem- plo, de uma frente de trabalho em avanço em uma mina ou de um car- gueiro em um porto.

[0004] Alguns dos problemas de movimentação de materiais a gra- nel são ilustrados por exemplos da indústria de mineração. Materiais, incluindo minério, são movimentados nas operações de mineração por uma série de meios, incluindo:

[0005] truques de transporte grandes G

[0006] sistemas de transporte G

[0007] gasodutos de pasta fluida G

[0008] transporte ferroviário G

[0009] Os truques têm a vantagem de poder ir a qualquer lugar onde uma estrada possa ser construída. No entanto, os truques, especial- mente os truques de mineração grandes, são caros para comprar e ope- rar e geralmente exigem um motorista. Existem algumas minas que pos- suem truques automatizados em que o operador controla o truque de um local remoto ou de forma autônoma usando um algoritmo. No en- tanto, o transporte com grandes truques de mineração representa um custo significativo na operação de uma mina com seus gastos com pneus e combustível.

[0010] A maioria dos truques de transporte de mineração tem um projeto de dois eixos, mas alguns tiveram três eixos. As capacidades de carga dos truques de transporte variam de 35 a 450 toneladas. Os tru- ques grandes do tamanho de uma pedreira variam de 40 a 100 tonela- das. Os maiores truques de transporte de maior capacidade de carga útil são chamados de truques de classe ultra. A classe ultra inclui todos os truques de transporte com capacidade de carga útil de cerca de 275 até 496 toneladas.,

[0011] Os sistemas transportadores têm vantagens em certas situ- ações de mineração onde o minério e as situações ambientais são fa- voráveis. Uma grande desvantagem dos sistemas de transporte é que o minério ou rocha estéril geralmente deve ser britada. Em outras situa- ções, os sistemas de transporte podem exigir muita manutenção e po- dem causar sérios atrasos na produção quando são desligados para reparo. Por exemplo, o minério em minas de superfície de areias betu- minosas pode ser como rocha dura no inverno e asfalto pegajoso nos meses quentes de verão, tornando cara a manutenção do transportador em ambas as estações. Além disso, se uma seção do transportador quebrar, toda a linha do transportador deve ser desligada até que a se- ção seja reparada. Os sistemas de transporte em minas subterrâneas podem ser particularmente caros para manter e consertar por causa da proximidade normal da maioria das operações de mineração subterrâ- nea.

[0012] Os sistemas de transporte de pasta são adequados para mi- nérios que podem ser transformados em pasta fluida. Uma grande des- vantagem dos sistemas de pasta fluida é que o minério ou rocha estéril deve ser britado em tamanhos pequenos que sejam compatíveis com os sistemas de transporte de pasta fluida. Esses sistemas também exi- gem grandes quantidades de água para operar. Esses sistemas, tam- bém chamados de sistemas de hidrotransporte, são frequentemente usados em conjunto com outro sistema de transporte, uma vez que a lama geralmente não pode ser formada na superfície de trabalho ou próximo a ela. Os sistemas de pasta fluida são frequentemente usados onde as distâncias de transporte são grandes e fixas, como por exemplo de uma planta de pasta fluida em uma mina para uma planta de proces- samento remota.

[0013] Os sistemas ferroviários têm a vantagem de serem um sis- tema altamente eficiente em termos de combustível devido à baixa re- sistência ao rolamento. Eles têm a desvantagem de que os trilhos de- vem ser colocados e são relativamente difíceis de mover, por exemplo, quando a face de mineração se move em uma operação a céu aberto. Os sistemas ferroviários industriais normalmente envolvem uma ou mais locomotivas puxando ou empurrando vários vagões ferroviários de transporte de material a granel sem máquina motriz de tração. Nessa configuração, uma desvantagem dos sistemas ferroviários de minera- ção é que eles são limitados por considerações de adesão de trilhos a graus na faixa de cerca de 5% a cerca de 12%.

[0014] São conhecidos vagões ferroviários de transferência autoe- nergizados de transporte de carga pequena. A Atlas Car & Mfg. Co. de Cleveland Ohio faz vagões de transferência elétricos para usinas side- rúrgicas, refinarias de processamento de minério e outras aplicações. A

General Electric Company fabricou pequenas locomotivas de transporte de carga (capacidade de carga de 10 toneladas) no início do século XX. Pequenas locomotivas de transporte de carga movidas a bateria (capa- cidade de carga de 5 toneladas) foram fabricadas para a indústria de explosivos. Nenhum deles foi automatizado nem utilizou fontes de pro- pulsão múltiplas (motores de combustão interna, armazenamento de energia e potência da rede).

[0015] O documento U.S 8.428.796 intitulado "Sistema de trans- porte ferroviário para mineração", que é incorporado no presente docu- mento a título de referência, revela um sistema ferroviário para movi- mentação de materiais e, em particular, refere-se a um sistema ferrovi- ário composto de vagões ferroviários autoalimentados automatizados operando independentemente para transportar material como 1) minério de uma superfície de trabalho em uma mina para uma planta de proces- samento ou 2) carga de uma doca para um grande centro de transporte. Uma série de vagões ferroviários de transporte de carga com alimenta- ção própria são operados em um sistema de transporte de trilhos em que os vagões também podem ser controlados remotamente por meios manuais ou automatizados ou por uma combinação dos dois. Assim, o sistema de transporte ferroviário pode ser parcial ou totalmente automa- tizado. Os vagões são operáveis individualmente por qualquer um dos vários meios de propulsão, incluindo um motor ou motores a bordo, um sistema de armazenamento de energia, como por exemplo uma bateria ou por uma fonte externa de energia, como um fio suspenso (catenária) ou um terceiro trilho eletrificado. Cada vagão inclui duas ou mais mon- tagens de truques.

[0016] Cada montagem de truque pode incluir um ou mais eixos. Preferencialmente, pelo menos um eixo em cada vagão é motorizado, mais preferencialmente a maioria dos eixos é motorizada e, ainda mais preferencialmente, todos os eixos são motorizados. A principal razão para alimentar pelo menos um e mais preferencialmente todos os eixos é fornecer capacidade máxima de rampa de modo que os vagões sejam capazes de subir rampas em boas condições de pista na faixa de cerca de 10% a cerca de 25%, sem derrapagem das rodas. Esse é um bene- fício especialmente para aplicação em minas a céu aberto ou subterrâ- neas, onde um sistema de transporte ferroviário capaz de subir rampas íngremes oferece várias vantagens em relação a um sistema de trans- porte baseado em truque ou transportador.

[0017] O documento U.S 8.561.545 intitulado “Industrial Locomotive Construction” revela um método para construir uma locomotiva, em parte, a partir de peças usadas de uma ou mais locomotivas maiores. A peça principal usada nessa nova configuração de locomotiva é uma montagem de truque de locomotiva única, usada. O U.S 8.561.545 des- creve um método de construção de uma locomotiva simples que está bem adaptada às funções de comutação e localização que compartilha semelhanças com outras locomotivas maiores, tanto em termos de com- ponentes quanto de design.

[0018] Há uma necessidade de um método econômico de motorizar uma montagem de truque de vagão ferroviário produzido em massa que permitirá ao vagão de vagão subir graus de cerca de 10% a cerca de 25% quando totalmente carregado e sob a maioria das condições me- teorológicas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0019] Essas e outras necessidades são abordadas pela presente revelação. Algumas modalidades e configurações da presente revela- ção são geralmente direcionadas para fornecer um método de alimentar vagões ferroviários individuais modificando uma ou ambas as monta- gens de truque do vagão ferroviário de modo que uma máquina motriz ou máquinas motrizes de tração possam ser instalados para acionar um ou ambos os eixos de cada montagem de truque. Um motor ou motores,

uma bateria e/ou coletores de corrente podem ser montados no trilho do vagão de carga para fornecer energia para as máquinas motrizes de tração, permitindo que o trilho do vagão seja autopropelido.

[0020] Se um motor for usado, então o motor é um motor de com- bustão interna, como um a diesel, a gasolina ou um motor de turbina a gás.

[0021] Essa revelação descreve um processo para motorizar uma montagem de truque de vagão ferroviário comum produzido em massa com poucas alterações no próprio truque. Um truque tipo locomotiva construído com máquinas motrizes de tração é revelado. É revelado um projeto de máquina motriz que é uma disposição de máquina motriz de tração de alto torque específico "sem engrenagens" ou uma máquina motriz de tração de alto torque com uma engrenagem integral para de- senvolver o torque necessário para permitir que o vagão ferroviário mo- torizado suba rampas tão íngremes quanto pelo menos cerca de 10% . O novo conceito é a modificação de um truque de vagão ferroviário de vagão de carga existente, adicionando uma ou mais máquinas motrizes de tração capazes de alto torque e alto esforço de tração. Isso, por sua vez, permite que o vagão ferroviário de carga seja autoalimentado por catenária, terceiro trilho ou um motor no vagão ferroviário. Isso, por sua vez, permite que o vagão de vagão ferroviário seja operado por controle remoto. Esses vagões de vagão ferroviário podem ser usados individu- almente ou em trens curtos para movimentar cargas ou passageiros em qualquer sistema de trilhos, incluindo trilhos de painel e trilhos colocados em declives acentuados.

CONFIGURAÇÕES DE TRUQUE DE CARGA MODIFICADAS

[0022] Em uma configuração, uma máquina motriz de tração é aco- plada a uma estrutura e uma roda dentada da haste da máquina motriz de tração aciona uma correia síncrona que aciona uma roda dentada de pinhão em uma montagem de eixo intermediário. A engrenagem de pi- nhão fixada à haste da montagem de eixo intermediário aciona uma en- grenagem de esporão duplo que é montada na haste de eixo de uma roda de vagão ferroviário. A roda dentada do eixo intermediário trans- mite a força motriz da correia síncrona para a engrenagem de pinhão e, em seguida, para a engrenagem de esporão duplo fixada na roda de vagão ferroviário.

[0023] Em outra configuração, a máquina motriz de tração é fixada a uma estrutura e uma roda dentada na haste da máquina motriz de tração aciona uma correia síncrona primária que aciona uma roda den- tada em um suporte de eixo intermediário. Uma roda dentada menor na haste do eixo intermediário aciona uma roda de vagão por meio de uma correia sincronizada secundária. A roda dentada do eixo intermediário transmite a força motriz da correia primária para a secundária e, em se- guida, para uma roda dentada presa à roda de vagão ferroviário.

[0024] Em ainda outra configuração, uma tração da máquina motriz de tração é fixada a uma estrutura e uma roda dentada na haste da unidade da máquina motriz de tração aciona uma correia síncrona que aciona um pinhão da roda dentada em uma montagem de polia de eixo intermediário. A engrenagem de pinhão presa à haste da montagem de polia de eixo intermediário aciona uma engrenagem intermediária que, por sua vez, aciona uma engrenagem de esporão duplo montada na haste do eixo de uma roda de vagão ferroviário. Essa configuração com a engrenagem intermediária permite uma vantagem mecânica maior do que o engrenamento direto do pinhão e das engrenagens de esporão duplo.

[0025] Uma montagem de estrutura de acionamento de tração, que é usada em todas as configurações, é revelada. A montagem de estru- tura de acionamento de tração é uma unidade integrada que combina a máquina motriz de tração com seus meios de transmissão. A montagem de estrutura de acionamento de tração é fixada à montagem de reforço por um acessório personalizado e fixado à roda-eixo da montagem de truque do vagão ferroviário de carga. Essa disposição evita que a estru- tura de acionamento de tração gire em relação ao truque quando a má- quina motriz de tração é acionada. APLICATIVO DE MOVIMENTADOR DE CONTÊINERES RODOVIÁ-

RIOS

[0026] Um veículo rodoferroviário, capaz de operar em trilhos de trem ou em estradas regulares, possui pneus de borracha para operar em estradas regulares e rodas piloto que podem ser baixadas sobre tri- lhos ao operar em trilhos.

[0027] Um movimentador de contêineres rodoviário-ferroviário de baixas emissões é composto por uma carroceria de vagão, um módulo eletrônico de potência e recebe energia elétrica de um pantógrafo. O pantógrafo conecta uma catenária de fio único ao módulo eletrônico de potência que se conecta às máquinas motrizes de tração em um ou mais eixos acionadores. Os motores de tração são aterrados por meio de co- nexões nas rodas dos trilhos que, por sua vez, se conectam aos trilhos. Um contêiner de carga intermodal é preso à carroceria do vagão e pode ser removido por um guindaste. O transportador de contêineres é mo- vido por pneus de borracha nos trilhos. As rodas do trilho piloto mantêm o movimentador do contêiner nos trilhos e podem ser retraídas quando não for necessário, enquanto em uma estrada ou outra superfície não ferroviária.

[0028] Uma rota típica de movimentador de contêineres pode ser do cais para um terminal ferroviário pesado a vários quilômetros de distân- cia e pode envolver superfícies de rodovias e ferrovias, bem como de- clives de 10% ou mais. O movimentador de contêineres é carregado no lado da doca enquanto está em uma superfície dura com as rodas-guia do trilho retraídas. O transportador de contêineres então operando em catenária, terceiro trilho ou baterias de armazenamento de energia deixa o cais e prossegue por uma estrada ou trilhos leves para uma área longe das docas. O transportador de contêineres então prossegue para a ca- beceira do trilho por meio de uma estrada ou metrô de superfície, ope- rando em uma catenária, um terceiro trilho ou por sua própria fonte de energia a bordo. APLICAÇÃO DE TRANSPORTE DE MINA RODOVIÁRIA-FERROVIÁ-

RIA

[0029] Um veículo de transporte de mina rodoferroviária de baixas emissões é composto de uma carroceria de vagão, um módulo de ele- trônica de potência e recebe energia elétrica do pantógrafo. O pantó- grafo conecta uma catenária de fio único ao módulo eletrônico de po- tência que se conecta às máquinas motrizes de tração em um ou mais eixos acionadores. Os motores de tração são aterrados por meio de co- nexões nas rodas dos trilhos que, por sua vez, se conectam aos trilhos. Uma caixa de contêiner de minério é fixada na carroceria de vagão fer- roviário. A caixa do contêiner de minério pode ser despejada lateral- mente por pistões hidráulicos localizados sob a caixa do contêiner. O truque da mina é movido por pneus de borracha nos trilhos. As rodas do trilho piloto mantêm o contentor nos trilhos e podem ser retraídas quando não for necessário, enquanto em uma estrada ou outra superfí- cie não ferroviária.

[0030] Uma rota de transporte de mina pode ser a partir da face do minério em avanço em uma mina de superfície ou subterrânea para uma planta de processamento de minério a vários quilômetros de distância e pode envolver superfícies rodoviárias e ferroviárias, bem como catego- rias de 10% ou mais. O truque da mina é carregado perto da face da mina enquanto está em uma estrada de mina com as rodas-guia do tri- lho retraídas ou carregado em trilhos de painel especialmente dispostos. Como é sabido, as trilhas do painel podem ser estendidas rapidamente conforme a face da mina avança. O truque da mina então operando em catenária, terceiro trilho, baterias de armazenamento de energia ou seus próprios motores de baixa emissão deixa a face da mina e prossegue por estrada ou trilhos leves para fora da mina. O transportador da mina então segue para a planta de processamento de minério via estrada, trilhos de painel ou linha ferroviária pesada existente, operando em uma catenária, um terceiro trilho ou por sua própria fonte de energia a bordo.

TRILHAS DO PAINEL

[0031] A presente revelação também usa uma combinação de se- ções de trilhos permanentes e seções de trilhos formados por trilhos de painel que podem ser colocados rapidamente e reconfigurados con- forme necessário. Essa capacidade é uma vantagem, por exemplo, quando um terminal atendido pelo sistema muda constantemente, como, por exemplo, uma face de mina em avanço. Trilhos do painel são discutidos em US 8.428.796, intitulado "Sistema de transporte ferroviá- rio para mineração"

CONFIGURAÇÃO APENAS DO TRILHO

[0032] Tanto o movimentador de contêineres do lado do cais quanto o veículo de transporte da mina podem ser configurados apenas como veículos ferroviários. Esse veículo é semelhante ao dos veículos rodo- ferroviários mencionados acima, exceto que as montagens de truque rodoferroviário são substituídas por montagens de truque de vagão de carga modificados da presente revelação. A configuração somente do trilho é discutida na U.S 8.428.796 intitulada "Sistema de transporte fer- roviário para mineração"

[0033] Em algumas modalidades da presente revelação, uma mon- tagem de truque para um vagão inclui:

[0034] Uma montagem de reforço conectado a estruturas laterais; dois ou três eixos rotativamente conectados às estruturas laterais, em que pelo menos uma roda está conectada ao eixo e um espaço é for- mado entre o eixo e a montagem de reforço; uma máquina motriz de tração conectada à montagem de reforço e posicionada no espaço, em que uma haste da máquina motriz de tração gira em torno de um eixo geométrico que é paralelo a um eixo geométrico dos eixos e a haste tem uma roda dentada de tração; uma montagem de eixo intermediário po- sicionada fora do espaço, sendo que a montagem de eixo intermediário tem uma haste com uma roda dentada de eixo intermediário e uma en- grenagem de pinhão, em que a roda dentada de eixo intermediário tem um diâmetro maior do que a roda dentada de tração; uma correia ou corrente conectada à roda dentada de tração e à roda dentada do eixo intermediário para transferir torque da haste da máquina motriz de tra- ção para a haste da montagem do eixo intermediário; e uma engrena- gem de esporão duplo conectada ao eixo e operativamente conectada à engrenagem de pinhão. A engrenagem de esporão duplo tem um diâ- metro maior do que a engrenagem de pinhão, por meio do qual a engre- nagem do pinhão e a engrenagem de esporão duplo transferem torque da haste da montagem de eixo intermediário para o eixo e para a pelo menos uma roda para impulsionar o vagão.

[0035] Em algumas modalidades, uma montagem de truque para um vagão ferroviário inclui: uma montagem de reforço conectada às es- truturas laterais; um eixo rotativamente conectado às estruturas laterais, em que pelo menos uma roda é conectada ao eixo e um espaço é for- mado entre o eixo e a montagem de reforço; uma máquina motriz de tração conectada à montagem de reforço e posicionada no espaço, em que uma haste de máquina motriz de tração gira em torno de um eixo geométrico que é paralelo a um eixo geométrico dentre eixos e a haste tem uma roda dentada de tração; uma montagem de eixo intermediário posicionada fora do espaço, sendo que a montagem de eixo intermedi- ário tem uma haste com uma roda dentada de eixo intermediário e uma engrenagem de pinhão, em que a roda dentada de eixo intermediário tem um diâmetro maior do que a roda dentada de tração; uma correia ou corrente conectada à roda dentada de tração e à roda dentada do eixo intermediário para transferir o torque do eixo da haste da máquina motriz de tração para a haste da montagem de eixo intermediário; uma engrenagem de esporão duplo conectada ao eixo, em que a engrena- gem de esporão duplo tem um diâmetro maior do que a engrenagem de pinhão; e uma correia ou corrente conectada à engrenagem de pinhão e à engrenagem de esporão duplo para transferir o torque da haste da montagem de eixo intermediário para o eixo e a pelo menos uma roda para impulsionar o vagão ferroviário.

[0036] A montagem de truque pode ainda incluir uma engrenagem intermediária conectada à engrenagem de pinhão e à engrenagem de esporão duplo. A engrenagem intermediária transfere o torque da en- grenagem de pinhão para a engrenagem de esporão duplo.

[0037] Em termos de relação de transmissão geral de motores de tração para rodas de vagões, a relação de cerca de 10:1 a cerca de 16:1 resultará em velocidades de cerca de 60 mph com uma roda de 38 "e esforço de tração de cerca de 12500 libras por eixo acionado com mo- tores que vão caber no espaço entre o eixo e a montagem do reforço. A engrenagem típica em uma locomotiva entre o pinhão e a engrenagem de esporão duplo é de cerca de 4,133:1 e as correias síncronas operam facilmente em cerca de 4:1. Portanto, é prático alcançar uma relação de transmissão geral de cerca de 16:1 ou até mais, em dois estágios.

[0038] Em termos de estágios individuais para uma relação de en- grenagem total entre a máquina motriz de tração e a roda do vagão de cerca de 10:1 a cerca de 16:1:

[0039] G Haste de máquina motriz de tração para a roda dentada do eixo intermediário é cerca de 4:1

[0040] A engrenagem de pinhão G para a engrenagem de esporão duplo é de cerca de 2:1 a cerca de 4,3:1

[0041] A engrenagem de pinhão G para a engrenagem intermediá- ria para a engrenagem de esporão duplo é de cerca de 4:1 a cerca de 8:1

[0042] A montagem de reforço pode ser inclinada por mola em uma direção em relação às estruturas laterais. A correia ou corrente pode formar um circuito contínuo e o eixo pode se estender através do circuito contínuo. Em alguma configuração, a primeira correia ou corrente forma uma volta contínua e o eixo se estende através da volta contínua e a segunda correia ou corrente forma uma volta contínua e o eixo se es- tende através da volta contínua. O material da primeira e/ou segunda correias ou correntes pode ser uma fibra de carbono ou um aço ou uma combinação de fibra de carbono e aço.

[0043] O eixo geométrico do eixo, o eixo geométrico da haste da máquina motriz de tração e um eixo geométrico da haste da montagem de eixo intermediário podem ser dispostos em um plano comum.

[0044] A montagem de truque pode ainda incluir um segundo eixo conectado às estruturas laterais, uma segunda montagem de eixo inter- mediário operacionalmente conectado ao segundo eixo e uma segunda máquina motriz de tração operacionalmente conectada à montagem de eixo intermediário, em que a segunda máquina motriz de tração trans- fere torque para a segunda montagem de eixo intermediário, e a se- gunda montagem de eixo intermediário transfere torque para o segundo eixo.

[0045] Em algumas modalidades, um método de retrofit de uma montagem de truque de um vagão ferroviário com uma máquina motriz de tração inclui: fornecer uma montagem de truque tendo uma monta- gem de reforço conectada às estruturas laterais e um eixo conectado às estruturas laterais, em que uma roda é posicionada em uma extremi- dade do eixo, e em que um espaço é definido entre a montagem de reforço e o eixo, e um aparelhamento de freio é conectado à montagem de reforço e posicionado no espaço; remover o aparelhamento de freio da montagem de reforço e do espaço; conectar uma máquina motriz de tração à montagem de reforço e posicionar a máquina motriz de tração no espaço; posicionar uma montagem de eixo intermediário fora do es- paço em um lado oposto do eixo da máquina motriz de tração; transferir torque de uma haste de máquina motriz de trator para uma haste da montagem de eixo intermediário; e transferir o torque da haste de mon- tagem de eixo intermediário para o eixo para impulsionar o vagão ferro- viário.

[0046] O método pode incluir adicionalmente as etapas de: remover a roda do eixo; posicionar uma engrenagem de esporão duplo no eixo e posicionar uma engrenagem de pinhão na haste da montagem de eixo intermediário; e conectar a roda ao eixo, em que a engrenagem de pi- nhão e a engrenagem de esporão duplo transferem torque da haste do eixo intermediário para o eixo.

[0047] O método pode incluir ainda as etapas de: fornecer uma roda dentada de tração na haste da máquina motriz de tração e fornecer uma roda dentada de eixo intermediário na haste da montagem de eixo in- termediário; posicionar uma polia ao redor da roda dentada de tração e da roda dentada do eixo intermediário para transferir torque da haste da máquina motriz de trator para a haste da montagem do eixo intermedi- ário.

[0048] O método pode incluir ainda as etapas de: remover a roda do eixo; posicionar uma roda dentada principal no eixo e posicionar uma roda dentada de pinhão na haste da montagem do eixo intermediário; posicionar uma segunda polia em torno da roda dentada principal e da roda dentada de pinhão; e conectar a roda ao eixo, em que a segunda correia ou corrente transfere torque da haste da montagem de eixo in- termediário para o eixo.

[0049] A correia ou corrente pode formar um circuito contínuo, com o eixo se estendendo através do circuito contínuo.

[0050] O método pode incluir ainda a etapa de conectar um novo sistema de freio a pelo menos um dos reforços e a estrutura lateral, em que o novo sistema de freio está operacionalmente conectado ao eixo para diminuir ou parar a rotação do eixo.

[0051] As seguintes definições são usadas no presente documento.

[0052] O termo "um" ou "uma" entidade refere-se a uma ou mais dessas entidades. Sendo assim, os termos “um” (ou “uma”), “um ou mais” e “pelo menos um” podem ser usados de modo intercambiável no presente documento. Também deve ser observado que os termos "que compreende", "que inclui" e "que tem" podem ser usados indistinta- mente.

[0053] Adesão é uma medida da resistência de atrito ao desliza- mento entre dois planos paralelos. No caso de uma roda de trilho de locomotiva, o plano paralelo é o ponto no trilho de aço onde a roda de trilho entra em contato com o trilho de aço. A força ou tração máxima que uma locomotiva pode gerar para puxar um trem é limitada pelo peso da locomotiva e pela quantidade de adesão que ela pode manter sem derrapagem da roda.

[0054] Meios de Controle autônomo controlados por um algoritmo de computador com entradas de sensor, como, por exemplo, posiciona- mento espacial, velocidade do veículo e localização de outros objetos próximos.

[0055] Bogie (truque ferroviário) é um termo usado fora da América do Norte que significa montagem de truque (ver definição de montagem de truque).

[0056] Um reforço é um componente estrutural que conecta a mon- tagem de um truque de locomotiva ao chassi de uma locomotiva de modo a permitir movimentos verticais, transversais e/ou longitudinais da montagem de truque em relação ao chassi do vagão de locomotiva. Para uma locomotiva com mais de uma montagem de truque, o reforço pode permitir que o corpo da locomotiva gire na montagem de reforço para contornar curvas e inclinações.

[0057] Uma engrenagem de esporão duplo refere-se à maior das duas engrenagens retas que estão engatadas em qualquer máquina e é usada como a engrenagem de saída ou engrenagem acionada.

[0058] Um vagão de carga é um vagão único que transporta carga e fornece sua própria propulsão.

[0059] Um eixo acionador (ou acionado) é um eixo rotativo que transmite energia do sistema de propulsão para os trilhos. Um acionador pode se referir a um eixo ou uma roda.

[0060] A frenagem dinâmica é geralmente implementada quando os motores de propulsão elétrica são alternados para o modo gerador du- rante a frenagem para aumentar a força de frenagem. A energia elétrica gerada é normalmente dissipada em um sistema de grade de resistên- cia. A frenagem dinâmica também pode ser realizada por meio de sis- temas pneumáticos ou hidráulicos.

[0061] Um sistema de armazenamento de energia refere-se a qual- quer aparelho que adquire, armazena e distribui energia mecânica ou elétrica que é produzida a partir de outra fonte de energia, como uma fonte de energia primária, um sistema de travagem regenerativo, um terceiro trilho e um fio aéreo e qualquer fonte externa de energia elétrica. Exemplos são uma bateria, um banco de capacitores, um sistema de armazenamento de ar comprimido e um volante.

[0062] Um motor de tração refere-se a qualquer dispositivo que usa energia para desenvolver força mecânica, como o movimento em al- guma outra máquina. Exemplos são motores a diesel, motores de tur- bina a gás, microturbinas, motores Stirling e motores de ignição por cen- telha.

[0063] Um reforço flutuante significa um membro de viga flutuante transversal de um sistema de suspensão de truque que sustenta o peso do corpo da locomotiva. Esse tipo de reforço não é rigidamente conec- tado à carroceria da locomotiva ou ao truque de montagem em que ela se assenta.

[0064] Um contêiner de vagão, conforme usado no presente docu- mento, é um grande contêiner de transporte intermodal padronizado projetado e construído para o transporte de carga intermodal. Esses contêineres podem ser usados em diferentes modos de transporte, por exemplo, de navio para trem e truque, sem descarregar e recarregar sua carga

[0065] O grau (também chamada de declive, inclinação ou gradi- ente) de uma característica física refere-se ao ângulo igual ao arco tan- gente da elevação sobre o lance. Uma maneira de transmitir o grau é como um ângulo de inclinação em relação à horizontal expresso em graus. Outra forma de transmitir a nota é por aumento dividido por cor- rida expressa como uma porcentagem. Nos EUA, esse grau percentual é a unidade mais comumente usada para comunicar declives em trans- porte, como trilhos. Na terminologia ferroviária, a nota é geralmente ex- pressa como uma porcentagem, mas isso é facilmente convertido para o ângulo da horizontal ou outras expressões. Uma inclinação de 1% sig- nifica um aumento de 1 metro em 100 metros de curso horizontal ou arctan (1/100) = 0,5729 grau.

[0066] Capacidade de rampa significa a capacidade de um veículo de subir rampa.

[0067] Um eixo inativo é um eixo giratório que não é acionado. Um ocioso pode se referir a um eixo ou uma roda.

[0068] O termo eixo intermediário no contexto de equipamento fer- roviário refere-se a um truque de tração de máquina elétrica, onde o truque trator é engrenado em um eixo intermediário montado entre as estruturas laterais. Uma embreagem de segurança deslizante dentro do eixo intermediário pode ser usada para selecionar uma das várias rela- ções de engrenagem em uma correia ou corrente para o eixo acionado. Eixos intermediários de ferrovia são geralmente conectados às rodas motrizes por meio de barras laterais. Um eixo intermediário é uma haste intermediária usada para transferir energia de uma haste energizada, como a haste de saída de um motor ou máquina motriz, para hastes acionadas, como os eixos de acionamento de uma locomotiva. Como as locomotivas ferroviárias aplicadas nos séculos 19 e 20, os eixos in- termediários estavam normalmente alinhados com os eixos de transmis- são das locomotivas e conectados a eles por barras laterais. Em geral, cada eixo de acionamento de uma locomotiva é livre para se mover cerca de uma polegada verticalmente em relação à estrutura, com o peso da locomotiva carregado por molas. Isso significa que se o motor, máquina motriz ou transmissão estiver rigidamente preso à estrutura da locomotiva, ele não poderá ser rigidamente conectado ao eixo. Esse problema pode ser resolvido montando a eixo intermediário em rolamen- tos não suspensos e usando barras laterais ou acionamentos por cor- rente. No início do século 20, um grande número de locomotivas elétri- cas com acionamento por eixo intermediário foi construído para o ser- viço pesado da linha principal. Os acionamentos de eixo intermediário também foram usados em muitas das primeiras locomotivas a gasolina e diesel que usavam transmissões mecânicas.

[0069] Última milha é usada para descrever a dificuldade em levar cargas ou pessoas de um centro de transporte, como pátios ferroviários, depósitos de truques ou portos de carga, até seu destino final. Quando os usuários têm dificuldade em ir de seu local de partida até uma rede de transporte, o cenário pode ser conhecido como o "problema da pri- meira milha".

[0070] Uma locomotiva de transporte de linha é uma locomotiva en- volvida principalmente em operações de transporte ferroviário de pas- sageiros e carga de uma cidade para outra, diferentemente do serviço de comutação local. Locomotiva utilizada para a movimentação de trens entre terminais e estações nas linhas principais ou ramificadas da rodo- via, excluindo movimentos de comutação.

[0071] O termo "significa", conforme usado no presente documento, deve receber sua interpretação mais ampla possível de acordo com 35 U.S.C., Seção (ou seções) 112 (f) e/ou 112, Parágrafo 6. Consequente- mente, uma reivindicação que incorpora o termo “meios” deve cobrir to- das como estruturas, materiais ou atos apresentados no presente docu- mento, e todos os equivalentes dos mesmos. Adicionalmente, as estru- turas, materiais ou atos e os equivalentes dos mesmos devem incluir todos aqueles descritos no sumário da invenção, breve descrição dos desenhos, descrição detalhada, resumo e nas reivindicações em si.

[0072] Um pantógrafo é uma melhoria em relação ao mastro sim- ples, principalmente porque o pantógrafo permite que um veículo elé- trico viaje a velocidades muito mais altas sem perder o contato com as linhas aéreas.

[0073] Uma engrenagem de pinhão é uma engrenagem comparati- vamente pequena que geralmente é usada como a engrenagem motriz ou engrenagem de entrada

[0074] Uma fonte de energia primária refere-se a qualquer disposi- tivo que usa energia para desenvolver energia mecânica ou elétrica, como o movimento em alguma outra máquina. Exemplos são motores a diesel, motores de turbina a gás, microturbinas, motores Stirling, moto- res de ignição por centelha ou células de combustível.

[0075] Um veículo rodoferroviário é um veículo que pode operar tanto em trilhos quanto em rodovias convencionais. Eles podem ser ve-

ículos rodoferroviários especialmente construídos ou podem ser veícu- los rodoviários convertidos, os veículos rodoferroviários construídos mantêm suas rodas normais com pneus de borracha, mas são equipa- dos com rodas de aço flangeadas adicionais (também chamadas de ro- das-guia ou rodas piloto) para rodar trilhos. A propulsão é normalmente através dos pneus convencionais, as rodas flangeadas sendo de rola- mento livre; as rodas do trilho são levantadas e abaixadas conforme ne- cessário.

[0076] Uma roldana é uma polia com uma roda ranhurada para se- gurar um cinto ou corrente e é usada exclusivamente para significar "po- lia de condução"

[0077] Um amortecedor, conforme usado no presente documento, é um meio mecânico para fornecer uma força de restrição para controlar a tensão da correia e a área de contato adicional durante condições anormais.

[0078] Uma roda dentada ou roda dentada é uma roda perfilada com dentes, ou engrenagens, que se engrena com uma corrente, trilha, correia síncrona ou outro material perfurado ou recortado.

[0079] Uma correia síncrona é uma correia flexível com dentes mol- dados em sua superfície interna. Ela é projetada para funcionar sobre polias dentadas ou rodas dentadas correspondentes. A correia assín- crona também é conhecida como correia com dentes ou correia den- tada. Correias síncronas são usadas onde a transmissão de alta potên- cia é desejada. Conforme usado no presente documento, uma transmis- são por corrente é uma forma de correia síncrona.

[0080] Uma máquina motriz de tração é uma máquina de tração usada principalmente para propulsão, como normalmente é usada em uma locomotiva. Os exemplos são uma máquina motriz de tração de máquina de indução CA ou CC, uma máquina de trator de ímã perma- nente e uma relutância de máquina motriz de tração comutada.

[0081] O esforço de tração é a força aplicada pelas rodas motrizes paralelas à pista. Esforço de tração é sinônimo de força de tração, nor- malmente usado na terminologia da engenharia ferroviária ao descrever a força de tração de uma locomotiva. O esforço de tração fornecido por uma locomotiva em particular varia dependendo da velocidade e das condições da pista e é influenciado por vários outros fatores.

[0082] Uma montagem de truque é uma montagem de material ro- dante de uma locomotiva que incorpora conjuntos de eixo-roda, suspen- são, freios e meio de acionamento das rodas, caso seja acionada. A montagem de truque sustenta o peso da locomotiva ou vagão, fornece propulsão, suspensão e frenagem. (Fora da América do Norte, uma montagem de truque é conhecida como uma montagem de bogie (tru- que ferroviário)) Nas locomotivas, as máquinas motrizes de tração, nor- malmente uma em cada eixo motriz, fornecem propulsão às rodas. O peso da locomotiva ou vagão normalmente repousa sobre um reforço com placa central que permite que os truques girem para que o veículo ferroviário possa fazer uma curva. Abaixo do reforço, normalmente há uma folha, bobina ou molas elastoméricas no sistema de suspensão do truque que absorve choques mecânicos e mantém a força descendente igual e constante nas rodas acionadas.

[0083] As expressões pelo menos um, um ou mais e e/ou são ex- pressões abertas que são tanto conjuntivas como disjuntivas em opera- ção. Por exemplo, cada uma das expressões “pelo menos um dentre A, B e C”, “pelo menos um dentre A, B ou C”, “um ou mais dentre A, B e C”, “um ou mais dentre A, B ou C” e “A, B e/ou C” significa A sozinho, B sozinho, C sozinho, A e B juntos, A e C juntos, B e C juntos ou A, B e C juntos.

[0084] Deve ser entendido que cada limitação numérica máxima dada ao longo dessa revelação é considerada como incluindo cada uma das limitações numéricas inferiores como uma alternativa, como se tais limitações numéricas inferiores fossem expressamente escritas no pre- sente documento. Cada limitação numérica mínima dada ao longo dessa revelação é considerada como incluindo cada uma das limitações numéricas mais altas como uma alternativa, como se tais limitações nu- méricas mais altas fossem expressamente escritas no presente docu- mento. Cada faixa numérica dada ao longo dessa revelação é conside- rada como incluindo cada uma das faixas numéricas mais estreitas que fazem parte de uma faixa numérica mais ampla, como se essas faixas numéricas mais estreitas fossem todas expressamente escritas no pre- sente documento. A título de exemplo, a frase de cerca de 2 a cerca de 4 inclui o número inteiro e / ou intervalos inteiros de cerca de 2 a cerca de 3, de cerca de 3 a cerca de 4 e cada intervalo possível com base no real (por exemplo, irracional e/ou racional) números, como de cerca de 2,1 a cerca de 4,9, de cerca de 2,1 a cerca de 3,4, e assim por diante.

[0085] O anterior é um sumário simplificado da revelação para for- necer uma compreensão de alguns aspectos da revelação. Esse sumá- rio não é uma visão geral extensa nem exaustiva da revelação e suas várias modalidades. Não se destina a identificar os elementos-chave ou críticos da revelação nem a delinear o escopo da revelação, mas a apre- sentar conceitos selecionados da revelação de uma forma simplificada como uma introdução à descrição mais detalhada apresentada abaixo. Como será observado, outras modalidades da invenção são possíveis com o uso, sozinho ou em combinação, dos recursos apresentados acima ou descritos em detalhe abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0086] A presente revelação pode assumir a forma em vários com- ponentes e disposições de componentes e em várias etapas e disposi- ções de etapas. Os desenhos são apenas para fins de ilustração das modalidades preferidas e não devem ser interpretados como limitando a revelação. Nos desenhos, números de referência semelhantes podem referir-se a componentes semelhantes ou análogos ao longo das várias vistas.

[0087] A Figura 1 esquemática lisa de uma instalação de locomotiva da técnica anterior de uma montagem de truque.

[0088] A Figura 2 é um esquema de uma instalação típica de mon- tagem de truque de vagão de carga da técnica anterior.

[0089] A Figura 3 é um esquema de uma montagem de truque de vagão ferroviário leve de dois eixos da técnica anterior.

[0090] As Figuras 4a e 4b são esquemas de uma máquina motriz de tração suspensa de eixo suspenso de ponta de eixo da técnica ante- rior em uma montagem de truque.

[0091] As Figuras 5a a 5c são esquemas de um truque de carga motorizado mostrando correias e engrenagens.

[0092] As Figuras 6a a 6d são esquemas de um truque de carga motorizado mostrando apenas correias.

[0093] As Figuras 7a a 7c são esquemas de um truque de carga motorizado mostrando correias, engrenagens e polia.

[0094] A Figura 8 é um esquema de uma montagem de estrutura de transmissão de tração de truque de vagão de carga motorizado.

[0095] A Figura 9a é uma vista isométrica de um movimentador de contêiner do lado da doca e a Figura 9b é uma visão de perto de uma roda rodoviária/ferroviária.

[0096] A Figura 10 é uma vista isométrica de um veículo de trans- porte de mina rodoferroviária.

[0097] A Figura 11 é uma vista esquemática isométrica de uma se- ção do trilho do painel que é a técnica anterior.

[0098] A Figura 12 é uma vista esquemática isométrica de uma se- ção da faixa de painel comutado que é a técnica anterior.

[0099] A Figura 13 é uma vista esquemática isométrica da técnica anterior de um vagão de contêiner de carga automatizado com alimen- tação própria.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[00100] Essa revelação se refere à motorização de uma montagem de truque de frete ferroviário comum produzida em massa com poucas alterações no próprio truque. Nessa revelação, são descritos um apare- lho e um método que se refere a um vagão ferroviário de carga autopro- pelido, multieixo pesado e se refere mais particularmente a um método de configuração de uma máquina motriz de tração de tração e meios de transmissão em um padrão dois de instalação de lareira no eixo.

TÉCNICA ANTERIOR

[00101] A Figura 1 mostra uma montagem de truque de locomotiva da técnica anterior tirado da Patente U.S. 4.793.047 intitulada "Método de ajuste da distribuição de cargas de eixo da locomotiva". Conforme mostrado na Figura 1 (cuja descrição é tirada daquela da Figura 2 da Patente U.S. 4.793.047), cada montagem de truque compreende estru- turas laterais de metal 30, três conjuntos de eixo-roda paralelos 31, 32 e 33, e uma viga de reforço flutuante 34. Cada montagem de eixo-roda sustenta a estrutura por meio de um par de rolamentos de mancal con- vencionais localizados em alojamentos 35 próximos às extremidades opostas do eixo nos lados externos das rodas associadas 36. Motores de tração elétricos suspensos por eixo 37 são dispostos entre as rodas das respectivas montagens de eixo-roda e o rotor de cada máquina mo- triz de tração da máquina é mecanicamente acoplado ao conjunto de eixo-roda associado por engrenagens alojadas em uma caixa de engre- nagens 38. De uma maneira convencional, as máquinas motrizes de tração associados aos eixos dianteiro e médio 31 e 32 são localizados na parte traseira desses eixos, respectivamente, enquanto a máquina motriz de tração associada ao eixo traseiro 33 é localizado na frente do mesmo.

[00102] O sistema de suspensão primário de cada truque compre- ende doze molas helicoidais verticais duplas aninhadas concentrica- mente (às vezes chamadas de molas helicoidais) dispostas em seis con- juntos de dois cada, com as molas em cada conjunto sendo dispostas em compressão entre um apoio de mola em cima de um separado den- tre os alojamentos de mancal de eixo 35 e um bolso cooperante em um canal lateral da estrutura lateral 30. A parede externa de um desses bolsos foi cortada na Figura 1 para revelar um par típico 40 dessas mo- las de aninhamento. Um absorvente de impacto ou "amortecedor" 47 é conectado em paralelo com pelo menos um conjunto de molas do eixo de cada lado da montagem de truque.

[00103] O sistema de suspensão secundário de cada truque compre- ende quatro montagens de reforço de borracha 50 que são respectiva- mente assentados em coxins localizados no topo das seções intereixo dos dois canais laterais da estrutura lateral 30. Essas montagens de reforço sustentam a viga de reforço 34 em pontos de carga perto de seus quatro cantos. A Figura 1 mostra a viga de reforço 34 separada do resto da montagem de truque de modo a expor as quatro montagens de reforço 50. Cada montagem de reforço compreende uma pilha unitária de coxins de borracha curvas intercalados com placas de aço curvas correspondentemente. Os coxins de borracha são relativamente macios horizontalmente e irão defletir em cisalhamento para permitir uma quan- tidade controlada de movimento lateral entre as extremidades opostas da montagem de reforço, movimento esse que é acompanhado por uma ligeira extensão ou contração da montagem. Os coxins de borracha são suficientemente rígidos no plano vertical para evitar a inclinação indese- jável da estrutura do truque.

[00104] No meio de cada viga de reforço flutuante 34, há uma placa central circular 51 adaptada para receber um dentre um par de pinos de rolamento de grande diâmetro ou saliências no lado inferior do corpo de vagão de locomotiva. O peso estático da carroceria da locomotiva é transmitido por meio de tais pinos aos centros das respectivas vigas de reforço nas montagens de truques. Esse pino de rolamento cooperante e disposição de placa central permite que cada montagem de truque gire em relação ao corpo do vagão de locomotiva à medida que as rodas 36 negociam uma seção curva da via.

[00105] A Figura 2 é um esquema de uma montagem de truque de vagão de frete de dois eixos da técnica anterior típica. A Figura 3a é uma vista isométrica de um truque de montagem de vagão de carga ilustrando uma estrutura de truque conectando dois conjuntos de roda/eixo. A Figura 2a é uma montagem de truque mais moderna que utiliza rolamentos entre cada eixo e a estrutura de truque. A Figura 2b é um tipo mais antigo de montagem de truque que usa rolamentos de atrito ou lisos na caixa de mancal. Esse tipo de montagem de truque agora é proibido na América do Norte. É mostrado aqui porque tem todo o equipamento de cozimento e peças diversas etiquetadas.

[00106] A Figura 3 é um esquema de outra instalação de truque de vagão de carga da técnica anterior. A Figura 3 mostra um eixo 301 de um conjunto de roda, a placa central 302, a estrutura lateral 303, as molas de suspensão 304, a viga de freio 305, a viga de reforço 306 e um rolamento lateral 307 no qual o corpo do vagão entra em contato para evitar oscilação excessiva.

[00107] As Figuras 4a e 4b são esquemas de uma máquina motriz de tração suspensa de eixo suspenso de ponta de eixo da técnica ante- rior em uma montagem de truque. Essas figuras são uma ilustração da disposição de uma "máquina motriz de tração suspensa no nariz. A Fi- gura 4a mostra uma máquina motriz de tração 401 e um receptor de nariz ou acessório de suspensão de nariz 402. O receptor de nariz ou acessório de suspensão de nariz 402 conecta a montagem de truque ao reforço. A Figura 4b mostra uma máquina motriz de tração 403, seus rolamentos de sustentação ou suspensão 404, engrenagem de esporão duplo 406 conectada ao eixo e engrenagem de pinhão 407 conectada à máquina motriz de tração 403.

CONFIGURAÇÕES DE TRUQUE DE CARGA MODIFICADAS

[00108] Na presente revelação de uma montagem de truque de frete modificada, o desafio é pegar um truque de vagão de carga comum pro- duzido em massa e motorizá-lo com poucas alterações na própria mon- tagem de truque. Um truque do tipo locomotiva poderia ser construído com máquinas motrizes de tração, mas a um custo de tamanho, peso e custo de fabricação, e essa é a razão para fazer algo diferente.

[00109] As Figuras 5a a 5c são esquemas de um truque de carga motorizado mostrando correias e engrenagens. A Figura 5a é uma vista lateral detalhada de um truque de vagão de carga modificado. A Figura 5b é uma vista isométrica de um truque de vagão de carga modificado e as Figuras 5c é uma vista lateral de um truque de vagão de carga modificado. Na Figura 5a, uma máquina motriz de tração 504 é fixada a uma estrutura 503. Uma roda dentada na haste da tração do motor da máquina motriz de tração 504 aciona uma correia síncrona 507 que aci- ona uma roda dentada na montagem de polia de eixo intermediário 506. A engrenagem de pinhão 509 é anexada à haste da montagem de polia de eixo intermediário 506. A engrenagem de pinhão 509 aciona a en- grenagem de esporão duplo 508 que é montada na haste do eixo de uma roda de vagão de trem flangeado de 38 polegadas de diâmetro e um eixo Classe G preso a uma estrutura de truque. A engrenagem de esporão duplo 508 é ligada à roda do vagão 502. A montagem de eixo intermediário 506 transmite a força motriz da correia síncrona 507 para a engrenagem de pinhão 509 e, em seguida, para a engrenagem de esporão duplo 508 que alimenta a roda do vagão ferroviário 502.

[00110] Um exemplo de correia síncrona 507 é a correia de transmis-

são de carbono Poly Chain GT de fibra de carbono feita pela Gates Cor- poration. A correia síncrona também pode ser feita de corrente de aço.

[00111] Vista lateral da Figura 5c mostra a estrutura 521 que inclui o reforço 522. A estrutura 521 forma a carroceria principal do truque no qual as máquinas motrizes de tração são suspensas perto de ambos os eixos.

[00112] Em uma configuração, uma máquina motriz de tração é aco- plada a uma estrutura e uma roda dentada da haste da máquina motriz de tração aciona uma correia síncrona que aciona uma roda dentada de pinhão em uma montagem de eixo intermediário. A engrenagem de pi- nhão fixada à haste da montagem de eixo intermediário aciona uma en- grenagem de esporão duplo que é montada na haste de eixo de uma roda de vagão ferroviário. A roda dentada do eixo intermediário trans- mite a força motriz da correia síncrona para a engrenagem de pinhão e, em seguida, para a engrenagem de esporão duplo fixada na roda de vagão ferroviário.

[00113] Nessa modalidade da presente revelação, uma montagem de truque para um vagão inclui:

[00114] uma montagem de reforço conectada a estruturas laterais; dois ou três eixos conectados rotativamente às armações laterais, onde pelo menos uma roda é conectada ao eixo, e um espaço é formado en- tre o eixo e a montagem de reforço; máquina motriz de tração da má- quina de tração conectado à montagem de reforço e posicionado no es- paço, em que uma haste da máquina motriz de tração gira em torno de um eixo que é paralelo a um eixo geométrico dos eixos, e a haste possui uma roda dentada de tração; uma montagem de eixo intermediário po- sicionada fora do espaço, em que a montagem de eixo intermediário tem uma haste com uma roda dentada de eixo intermediário e uma en- grenagem de pinhão, em que a roda dentada de eixo intermediário tem um diâmetro maior que a roda dentada de tração; uma correia ou cor- rente conectada à roda dentada de tração e à roda dentada do eixo in- termediário para transferir o torque da haste da máquina motriz de tra- ção para a haste da montagem de eixo intermediário; e uma engrena- gem de esporão duplo conectada ao eixo e operacionalmente conec- tada à engrenagem de pinhão. A engrenagem de esporão duplo tem um diâmetro maior do que a engrenagem de pinhão, pelo que a engrena- gem do pinhão e a engrenagem de esporão duplo transferem o torque da haste da montagem de eixo intermediário para o eixo e para a pelo menos uma roda para impulsionar o vagão.

[00115] As Figuras 6a a d são esquemas de um truque de carga mo- torizado mostrando apenas correias. A Figura 6a é uma vista lateral de- talhada de um truque de vagão de carga modificado. A Figura 6b é uma vista isométrica de um truque de vagão de carga modificado. A Figura 6c é uma vista lateral de um truque de vagão de carga modificado e a Fig. 6d é uma aproximação dos dentes de uma correia síncrona. Na Figura 6a, uma máquina motriz de tração 604 é fixada a uma estrutura

603. Uma roda dentada na haste da máquina motriz de tração 604 aci- ona uma correia síncrona primária 607 que aciona uma roda dentada na montagem de polia da montagem de eixo intermediário 606. Uma polia menor na haste da montagem de polia de eixo intermediário 606 aciona a roda do vagão ferroviário 605 por meio de uma correia síncrona secundária 602. A montagem de polia de eixo intermediário 606 mos- trado transmite a força de transmissão da correia primária 607 para a correia secundária 602 e, em seguida, para a roda dentada fixada à roda do vagão 605 que alimenta a roda do vagão 605.

[00116] Vista lateral da Figura 6c mostra a estrutura 621 que inclui o reforço 622. A estrutura 621 forma a carroceria principal do truque no qual as máquinas motrizes de tração são suspensas perto de ambos os eixos. A Figura 6d mostra os dentes de uma correia síncrona que se engrena com os dentes da roda dentada na haste das máquinas motri- zes de tração, a roda dentada na polia 606 e a roda dentada na roda de vagão ferroviário 605.

[00117] Nessa configuração, uma máquina motriz de tração é fixada em uma estrutura e uma roda dentada na haste da máquina motriz de tração aciona uma correia síncrona primária que aciona uma roda den- tada em uma montagem de eixo intermediário. Uma roda dentada me- nor na haste da montagem de eixo intermediário aciona uma roda de vagão por meio de uma correia sincronizada secundária. A roda dentada do eixo intermediário transmite a força motriz da correia primária para a secundária e, em seguida, para uma roda dentada presa à roda de va- gão ferroviário.

[00118] Nessa modalidade, uma montagem de truque para um tru- que ferroviário inclui: uma montagem de reforço conectado a estruturas laterais; um eixo rotativamente conectado às estruturas laterais, em que pelo menos uma roda é conectada ao eixo e um espaço é formado entre o eixo e a montagem de reforço; uma máquina motriz de tração conec- tada à montagem de reforço e posicionada no espaço, em que uma haste da máquina motriz de tração gira em torno de um eixo geométrico que é paralelo a um eixo geométrico dos eixos, e a haste tem uma roda dentada de tração; uma montagem de eixo intermediário posicionada fora do espaço, sendo que a montagem de eixo intermediário tem uma haste com uma roda dentada de eixo intermediário e uma engrenagem de pinhão, em que a roda dentada de eixo intermediário tem um diâme- tro maior do que a roda dentada de tração; uma correia ou corrente co- nectada à roda dentada de tração e à roda dentada do eixo intermediário para transferir o torque da haste da máquina motriz de tração para a haste da montagem do eixo intermediário; uma engrenagem de esporão duplo conectada ao eixo, em que a engrenagem de esporão duplo tem um diâmetro maior do que a engrenagem do pinhão; e uma correia ou corrente conectada à engrenagem do pinhão e à engrenagem de espo- rão duplo para transferir o torque da haste da montagem de eixo inter- mediário para o eixo e para a pelo menos uma roda para impulsionar o vagão ferroviário.

[00119] As Figuras 7a a c são esquemas de um truque de carga mo- torizado mostrando correias, engrenagens e polia. A Figura 7a é uma vista lateral detalhada de um truque de vagão de carga modificado. A Figura 7b é uma vista isométrica de um truque de vagão de carga mo- dificado e as Figuras 7c é uma vista lateral de um truque de vagão de carga modificado. Na Figura 7a, uma máquina motriz de tração 704 é fixada a uma estrutura 703. Uma roda dentada na haste da máquina motriz de tração 704 aciona uma correia síncrona 707 que aciona uma roda dentada na haste da montagem de polia de eixo intermediário 706. A engrenagem de pinhão 731 é anexada à haste da montagem de polia de eixo intermediário 706. A engrenagem de pinhão 731 aciona a en- grenagem intermediária 732 que aciona a engrenagem de esporão du- plo 708 que é montada na haste do eixo da roda do vagão 702. A mon- tagem de eixo intermediário 706 transmite a força de transmissão da correia síncrona 707 para a engrenagem de pinhão 709 e, em seguida, através da engrenagem intermediária 732 para a engrenagem de espo- rão duplo 708 que alimenta a roda do vagão ferroviário 702.

[00120] Vista lateral da Figura 7c mostra a estrutura 721 que inclui o reforço 722. A estrutura 721 forma a carroceria principal do truque no qual as máquinas motrizes de tração são suspensas perto de ambos os eixos.

[00121] Nessa configuração, uma máquina motriz de tração é fixada a uma estrutura e uma roda dentada na haste da máquina motriz de tração aciona uma correia síncrona que aciona uma roda dentada de pinhão em uma montagem de polia de eixo intermediário. A engrena-

gem de pinhão presa à haste da montagem de polia de eixo intermedi- ário aciona uma engrenagem intermediária que, por sua vez, aciona uma engrenagem de esporão duplo montada na haste do eixo de uma roda de vagão ferroviário. A montagem de truque inclui ainda uma en- grenagem intermediária conectada ao pinhão e à engrenagem de espo- rão duplo. A engrenagem intermediária transfere o torque da engrena- gem de pinhão para a engrenagem de esporão duplo. Essa configura- ção com a engrenagem intermediária permite uma vantagem mecânica maior do que o engrenamento direto do pinhão e das engrenagens de esporão duplo.

[00122] A Figura 8 é um esquema de uma montagem de estrutura de transmissão de tração de truque de vagão de carga motorizado. A es- trutura de acionamento de tração 801 é fixada à montagem de reforço por um acessório personalizado e fixada ao eixo de roda 802 da monta- gem de truque de carga sendo motorizada. A máquina motriz de tração 803 é fixada à estrutura de acionamento de tração 801, de preferência por parafusos. O eixo intermediário 804 é montado na plataforma final da estrutura de acionamento de tração 801. O eixo intermediário 804 é acionado por uma grande roda dentada que conecta uma correia ou corrente síncrona 805 à menor haste de saída da máquina motriz de tração 803. A montagem da estrutura de acionamento de tração, con- forme mostrado na Figura 8, é uma unidade integrada que combina a máquina motriz de tração 803 com seus meios de transmissão compre- endendo uma correia ou corrente 805 e eixo intermediário 804. Como pode ser observado, os meios de transmissão também podem ser cons- tituídos por engrenagens, correias ou correntes, como mostrado nas Fi- guras 5 a 7.

[00123] Um acessório personalizado é fixado à montagem de reforço para receber o nariz 806 da estrutura de acionamento de tração 801. O acessório personalizado pode ser soldado ou aparafusado na monta- gem de reforço O nariz 806 se encaixa em um receptáculo fêmea do acessório personalizado. Uma vez inserido no acessório, a estrutura de acionamento de tração 801 fica firmemente presa ao truque do vagão de carga quando a estrutura de acionamento de tração 801 é presa ao eixo de roda 802. A estrutura de acionamento de tração 801 é fixada ao eixo de roda 802 e inclui rolamentos de haste em ambos os pontos de contato. A viga de reforço e as estruturas laterais são modificadas con- forme necessário para acomodar a estrutura de acionamento de tração

801.

[00124] Essa disposição evita que a estrutura de acionamento de tra- ção 801 gire em relação ao truque quando a máquina motriz de tração 803 é alimentada.

[00125] Em termos de relação de transmissão geral de motores de tração para rodas de vagões, a relação de cerca de 10:1 a cerca de 16:1 resultará em velocidades de cerca de 60 mph com uma roda de 38 "e esforço de tração de cerca de 12.500 libras por eixo acionado com mo- tores que vão caber no espaço entre o eixo e a montagem do reforço. A engrenagem típica em uma locomotiva entre o pinhão e a engrenagem de esporão duplo é de cerca de 4:1 e as correias síncronas operam facilmente nessa relação de engrenagem. Portanto, alcançar uma rela- ção de engrenagem geral de cerca de 16:1 em dois estágios é prático.

[00126] Em termos de estágios individuais para uma relação de en- grenagem total entre a máquina motriz de tração e a roda do vagão de cerca de 10:1 a cerca de 16:1:

[00127] ! A haste da máquina motriz de tração para a roda dentada do eixo intermediário é cerca de 4:1

[00128] ! A engrenagem de pinhão para a engrenagem de esporão duplo é de cerca de 2:1 a cerca de 4,3:1

[00129] ! A engrenagem de pinhão para a engrenagem intermediária para a engrenagem de esporão duplo é de cerca de 4:1 a 8:1 MÉTODO DE CONVERSÃO PARA TRUQUES DE CARGA MOTORI-

ZADOS

[00130] O seguinte método geral é contemplado:

[00131] ! adquirir um vagão ferroviário e remover um ou ambos as montagens de truques (ou construir um vagão a partir de componentes novos ou usados e adquirir os truques de carga ferroviários)

[00132] ! desinstalar o aparelhamento de freio e remover os rolamen- tos do eixo

[00133] ! retirar a roda de um lado do eixo

[00134] ! adicionar um rolamento de luva no eixo para montar a es- trutura da máquina motriz de tração e montagem de eixo intermediário

[00135] ! adicionar uma engrenagem de esporão duplo ou roda den- tada

[00136] ! substituir a roda

[00137] ! prender a roda ao mancal

[00138] ! na estrutura, montar uma máquina motriz de tração em um dos lados do eixo

[00139] ! na estrutura, adicionar um eixo intermediário do outro lado do eixo (o eixo intermediário transfere a força da haste de saída da má- quina motriz de tração para o eixo de tração do truque)

[00140] ! conectar a máquina motriz de tração a uma ponta que se conecta ao reforço do truque

[00141] ! instalar um novo sistema de freio

[00142] A inovação aqui revelada é pegar um truque de vagão de carga comum produzido em massa e motorizá-lo com o mínimo de alte- rações no próprio truque. Um truque tipo locomotiva pode ser construído com motores de tração, mas a um custo de tamanho, peso e custo de fabricação. No entanto, usando a tecnologia de tração de máquina de tração moderna ou um arranjo de máquina motriz de tração de alto tor- que "sem engrenagens" ou algum tipo de máquina motriz e tração de alto torque, mas com uma engrenagem integral para desenvolver o tor- que necessário, parece possível. Portanto, o novo conceito é a modifi- cação de um truque de carga existente para instalar uma máquina mo- triz ou máquinas motrizes de tração de alto torque. Existem alguns exemplos de máquinas motrizes de tração ferroviária sem engrenagem em locomotivas de passageiros e trens leves (bondes), mas essas apli- cações não exigem o torque relativamente alto e o esforço de tração resultante necessário para transportar cargas pesadas em rampas ín- gremes (mais de cerca de 10%).

[00143] A regra básica com máquinas motrizes elétricos é que sua produção de torque é proporcional ao seu volume do rotor e, pelo mesmo raciocínio, o torque da máquina motriz de tração da máquina é aproximadamente proporcional ao seu volume total. Assim, com esse raciocínio, é proposto um projeto simples de máquina motriz de tração que ocupa o espaço entre os eixos de uma montagem de montagem de carga ferroviária em uma disposição coaxial com o eixo de roda pas- sando pelo centro da máquina motriz de tração. Este projeto seria uma disposição sem engrenagem com a máquina motriz de tração tendo apenas duas montagens de rolamentos.

[00144] O alojamento externo dessa máquina motriz de tração teria um "nariz" que seria sustentado por uma parte fixa na estrutura do tru- que para impedir a rotação da máquina motriz de tração externa. Se a produção de torque deste projeto sem engrenagens for inadequada para nossa aplicação, uma disposição mais complicada com a adição de uma montagem de engrenagens integral pode ser usada. Um con- junto de engrenagens epicicloidais (planetárias) poderia aumentar o tor- que da máquina motriz de tração em um fator de três.

[00145] Assim, é revelada a disposição conventual (Fig. 3b) ou qual- quer uma das outras formas possíveis de montar uma máquina motriz de tração em um truque de vagão de carga padrão e fazê-la movimentar as rodas.

[00146] Para implementar qualquer um desses projetos, há uma sé- rie de tipos de motores, meios de resfriamento para os motores e con- troles para os motores que podem ser considerados. O retrabalho do truque de vagão de carga padrão também exigirá o projeto de um sis- tema de frenagem diferente.

[00147] A razão para começar com um truque de vagão de carga pa- drão produzido em massa, em vez de outras opções, como um truque motorizado especialmente projetado, um truque locomotiva ou um tru- que motorizado de passageiros (ônibus) é que é potencialmente a op- ção de custo mais baixo e sua tara seria seja o mais baixo. Como os truques produzidos em massa são feitos de aço fundido, eles podem ser facilmente modificados com acessórios soldados que podem ser facil- mente usinados.

[00148] O aparelhamento de freio (viga do freio) em um truque de vagão de carga padrão produzido em massa ocupa muito espaço no interior do truque e limitaria as opções de montagem para motores de tração. O aparelhamento de freio ou a viga do freio podem interferir na ocupação do espaço dentro do truque que pode ser utilizado por uma máquina motriz de tração. Portanto, o sistema de freio precisa ser mo- dificado.

[00149] Há pelo menos quatro opções a serem consideradas para alimentar as rodas em um truque de vagão de carga padrão.

[00150] 1. Usar o volume entre as rodas e faça com que uma má- quina motriz de tração coaxial de tração customizada seja fabricada para ocupar este volume. Essa máquina motriz de tração teria um "na- riz" e exigiria um acessório conectado ao reforço do fecho da máquina motriz de tração ao reforço. Essa máquina motriz de tração poderia en- tregar o torque necessário ao eixo para fornecer o esforço de tração adequado sem engrenagens. A aplicação que requer maior torque no eixo poderia empregar uma engrenagem epicicloidal integral (também chamada de engrenagem planetária).

[00151] 2. Montar uma máquina motriz de tração que seria “eixo pen- durado e nariz suspenso”. Essa disposição é normalmente encontrada em todas as locomotivas de carga com motores de tração. Para conec- tar mecanicamente a haste da máquina motriz de tração ao eixo de roda, um pinhão simples e uma disposição de engrenagem de esporão duplo podem ser usados com a engrenagem de pinhão menor conec- tada à haste da máquina motriz de tração e a engrenagem de esporão duplo maior montada no eixo de roda. Devido às limitações de espaço entre o eixo de roda e o reforço de truque, as máquinas motrizes de tração podem ser montados na parte externa do truque usando uma disposição em balanço. Nessa disposição, a máquina motriz de tração pode ser fixada em uma viga que se apoiaria em um rolamento montado no eixo de roda.

[00152] 3. Uma terceira opção, semelhante à opção 2, seria usar uma eixo intermediário, como mostrado nas Figuras 5A a 5c, 6a a 6d e 7a a 7c. Nessa disposição, a máquina motriz de tração seria aninhada entre o eixo de roda e o reforço, e novamente seria o eixo pendurado e o nariz suspenso. Um eixo intermediário seria colocado em balanço do lado de fora do truque. Esse eixo intermediário seria acionado por uma correia ou corrente da máquina motriz de tração no lado oposto do eixo de roda. Esse eixo intermediário teria um pinhão que por sua vez se engrenaria com uma engrenagem de esporão duplo montada no eixo de roda ou uma segunda correia ou corrente que afastaria o eixo de roda do eixo intermediário. Essa disposição daria uma vantagem mecânica significa- tiva sobre as opções 1 e 2 para reduzir a necessidade de torque da máquina motriz de tração.

[00153] 4. Uma quarta opção, semelhante às opções 2 e 3, teria uma única redução semelhante à opção 2, mas teria uma segunda máquina motriz de tração com uma engrenagem de pinhão que se agarrava ao lado externo do truque.

[00154] Devido às perdas elétricas e mecânicas na máquina motriz de tração, esquemas de resfriamento das máquinas motrizes de tração devem ser considerados. Existe a possibilidade de que em algumas apli- cações, as máquinas motrizes possam ser autorresfriadas por ventila- dores internos. O ar forçado, como o usado para resfriamento em todos os motores de tração de locomotivas, pode ser outro método usado.

[00155] Ainda outra técnica de resfriamento usada em máquinas mo- trizes de alta densidade de potência é o resfriamento por líquido. Usar um líquido para transferir calor da máquina motriz de tração para um trocador de calor e, em seguida, para o ambiente pode ser uma forma de manter os motores livres de contaminação por uma vida longa, es- pecialmente em condições como a mineração.

[00156] Além de um vagão de carga padrão com suas montagens de truque modificadas para incluir um ou mais motores de tração, o vagão de carga pode ser modificado para ser configurado como um veículo rodoferroviário capaz de operar em trilhos de trem ou em estradas re- gulares. O veículo rodoferroviário possui pneus de borracha para operar em estradas regulares. As rodas piloto que compreendem rodas ferro- viárias podem ser abaixadas sobre os trilhos ao operar em trilhos. Nesse último modo, os pneus de borracha ainda entram em contato com os trilhos e as rodas piloto guiam o veículo ao longo dos trilhos. A propulsão é normalmente através dos pneus convencionais, as rodas flangeadas sendo de rolamento livre. As rodas de trilho flangeadas são levantadas e abaixadas conforme necessário.

[00157] Além de um vagão de carga padrão com suas montagens de truque modificados para incluir uma ou mais máquinas motrizes de tra- ção, o vagão de carga pode ser ainda modificado para operação semi- autônoma ou totalmente autônoma, como o transportador de contêine- res do lado do cais e o virador de vagão da mina ferroviária ilustrado nas Figuras 8 e 9a-b. A operação pode ser realizada remotamente e pode ser operada de forma independente por um operador: a pé; em um veículo separado; ou em um prédio ou em qualquer outro local remoto em comunicação com o vagão de carga com alimentação própria. O vagão de carga autoalimentado pode utilizar qualquer número de técni- cas de controle remoto, como por exemplo, uma unidade de controle de correia usada pelo operador, uma unidade de telemetria de rádio, uma unidade sem fio, como um computador ou telefone celular, uma ligação óptica ou quaisquer outros meios de comunicação comumente conheci- dos.

[00158] Além disso, o vagão de carga com alimentação própria pode ser operado em um modo de emissão zero, seja nos trilhos ou na es- trada. Quando sobre trilhos, o vagão de carga com alimentação própria pode ser alimentado por seu motor a bordo ou por uma fonte externa, como um terceiro trilho ou catenária, ou por um pacote de bateria ou célula de combustível a bordo. A bateria ou célula de combustível pode ser carregada quando o vagão de carga está nos trilhos e percorrendo distâncias de dezenas, centenas ou mesmo milhares de quilômetros. Por sua última milha ou poucas milhas, o vagão de carga pode rodar em um pavimento asfaltado alimentado por sua bateria ou célula de com- bustível em seu modo de emissão zero.

[00159] Ele pode ser usado para trilhões e comida por uma catenária, os vagões de carga podem ser usados por trilhões como uma conexão de retorno, em contraste com os truques de transporte alimentados por duas urnas de ar.

[00160] O uso de trilhos com separação de nível para esse vagão autônomo de carga controlada reduz muito a complexidade do controle e é mais seguro, mais eficiente em termos de energia e teria custos operacionais mais baixos. É bem sabido que o custo de manutenção ferroviária por milhão de toneladas-milha é muito menor do que o de truques de transporte em estradas, rodovias ou rotas interestaduais. APLICAÇÃO DE MOVIMENTADOR DE CONTÊINERES RODOVIÁ-

RIOS

[00161] Um veículo rodoferroviário é um veículo capaz de operar em trilhos de trem ou em estradas regulares. O veículo rodoferroviário pos- sui pneus de borracha para operar em estradas regulares. As rodas pi- loto que compreendem rodas ferroviárias podem ser abaixadas sobre os trilhos ao operar em trilhos. Os pneus de borracha ainda estão em contato com os trilhos e as rodas piloto guiam o veículo ao longo dos trilhos. Apenas as rodas com pneus de borracha são acionadas.

[00162] As Figuras 9a-b são vistas isométricas de um transportador de contêineres rodoviário-ferroviário de baixas emissões. A Figura 9a é uma vista isométrica do movimentador de contêiner e a Figura 9b é uma visão aproximada de uma montagem de roda que por sua vez é com- posta de rodas com pneus de borracha e rodas de guia de trilho de aço. O veículo rodoferroviário é composto pela carroceria 910, eletrônica de potência 904 e pantógrafo 903. O pantógrafo 904 conecta uma catená- ria de fio único 902 à eletrônica de potência 904. A eletrônica de potên- cia 904 aciona motores de tração em um ou mais eixos acionadores. Os motores de tração são aterrados por meio de conexões às rodas dos trilhos 912 que, por sua vez, se conectam aos trilhos 910. Um contêiner de carga 901 é colocado no corpo 910 e é removível por um guindaste. Como pode ser visto, o movimentador de contêiner é movido por pneus de borracha nos trilhos. As rodas de trilho piloto mantêm o movimenta- dor do contêiner nos trilhos e podem ser retraídas quando não for ne- cessário, enquanto em uma estrada ou outra superfície não ferroviária.

As áreas de armazenamento embaixo do vagão 905 podem conter pa- cotes de bateria de armazenamento de energia ou ser usadas para ar- mazenamento de ferramentas, etc. As áreas de armazenamento 905 podem ser substituídas por tanques de combustível de barriga ou tan- ques de armazenamento de gás natural. O sistema catenário pode ser substituído ou aumentado por um motor ou motores montados na extre- midade do corpo 910. Os motores podem ser diesel de baixas emissões ou motores de microturbina.

[00163] Uma rota típica de movimentador de contêiner pode ser do cais para um terminal ferroviário pesado a vários quilômetros de distân- cia e pode envolver superfícies rodoviárias e ferroviárias, bem como ní- veis de 10% ou mais. O movimentador de contêineres é carregado no lado da doca enquanto está em uma superfície dura com as rodas-guia do trilho retraídas. O transportador de contêineres então operando em catenária, terceiro trilho ou baterias de armazenamento de energia deixa o cais e prossegue por uma estrada ou trilhos leves para uma área longe das docas. O transportador de contêineres então prossegue para a ca- beceira da ferrovia por meio de estrada ou ferrovia leve operando em uma catenária, um terceiro trilho ou por seus próprios motores Tier 4 a bordo. Uma vez no terminal ferroviário pesado, o contêiner de carga é descarregado em um trem. O movimentador de contêineres então re- torna ao lado da doca sem um contêiner, carregando um contêiner de carga vazio ou carregando outro contêiner de carga carregado. Em qual- quer seção ao longo da rota, as baterias de armazenamento de energia podem ser recarregadas a partir da catenária, terceiro trilho ou motores a bordo. APLICAÇÃO DE TRUQUE TRANSPORTADOR DE MINA RODOVIÁ-

RIO

[00164] A Figura 10 é uma vista isométrica de um veículo transpor- tador de minas rodoferroviárias de baixas emissões. O truque de mina inclui uma montagem de roda composta de rodas com pneus de borra- cha e rodas-guia de trilho de aço. O veículo transportador de mina é composto pela carroceria 1010, eletrônica de potência 1004 e pantó- grafo 1003. O pantógrafo 1004 conecta uma catenária de fio único 1002 à eletrônica de potência 1004. A eletrônica de potência 1004 aciona mo- tores de tração em um ou mais eixos acionadores. Os motores de tração são aterrados por meio de conexões às rodas dos trilhos 1012 que, por sua vez, se conectam aos trilhos 1010. Uma caixa de contêiner de mi- nério 1001 é fixada ao corpo 1010. A caixa do contêiner de minério ou de resíduos pode ser despejada lateralmente por pistões hidráulicos (não mostrados) localizados sob a caixa do contêiner. Como pode ser visto, o truque da mina é movido pelos pneus de borracha dos trilhos. As rodas do trilho piloto mantêm o truque da mina nos trilhos e podem ser retraídas quando não for necessário, enquanto em uma estrada ou outra superfície não ferroviária. As áreas de armazenamento embaixo do vagão 1005 podem conter pacotes de bateria de armazenamento de energia ou ser usadas para armazenamento de ferramentas, etc. As áreas de armazenamento 1005 podem ser substituídas por tanques de combustível de barriga ou tanques de armazenamento de gás natural. O sistema catenário pode ser substituído ou aumentado por um motor ou motores montados na extremidade do corpo 1010. Os motores po- dem ser diesel de baixas emissões ou motores de microturbina.

[00165] Uma rota de transporte de mina pode ser da face do minério em avanço em uma mina a céu aberto para uma planta de processa- mento de minério a vários quilômetros de distância e pode envolver su- perfícies rodoviárias e ferroviárias, bem como teores de 10% ou mais. O truque de mina é carregado próximo à face de mina enquanto está em uma estrada de mina com as rodas-guia do trilho retraídas ou em trilhos especialmente colocados. Como é bem sabido, os trilhos do pai- nel podem ser estendidos rapidamente conforme a face da mina avança. O truque de mina então operando em catenária, terceiro trilho, baterias de armazenamento de energia ou seus próprios motores de baixa emissão deixa a face da mina e prossegue por estrada ou trilhos leves para fora da mina. O truque da mina então segue para a planta de processamento de minério ou área de despejo de estéril via estrada, trilhos de painel ou linha ferroviária pesada existente operando em uma catenária, um terceiro trilho ou por seus próprios motores Tier 4 a bordo. Uma vez na planta de processamento de minério ou área de despejo de estéril, o vagão da mina despeja a carga em uma área designada. O truque da mina então retorna para a mina vazio ou carregando supri- mentos. Em qualquer seção ao longo da rota, as baterias de armazena- mento de energia podem ser recarregadas a partir da catenária, terceiro trilho ou motores a bordo.

TRILHA DO PAINEL

[00166] A presente revelação também usa uma combinação de se- ções de trilhos permanentes e seções de trilhos formados por trilhos de painel que podem ser colocados rapidamente e reconfigurados con- forme necessário. Essa capacidade é uma vantagem, por exemplo, quando um terminal atendido pelo sistema muda constantemente, como, por exemplo, uma face de mina em avanço. Trilhos do painel são discutidos em US 8.428.796, intitulado "Sistema de transporte ferroviá- rio para mineração"

[00167] A Figura 11 é uma vista esquemática isométrica de uma se- ção do trilho do painel que é a técnica anterior. Essa é uma seção de pista pré-fabricada composta por trilhos 1101, ligações 1102 e espigões de amarração 1103. As extremidades de cada trilho 1101 têm barras de emenda 1104 que permitem que os painéis da trilha sejam montados em uma trilha de qualquer comprimento. Como pode ser apreciado, as seções do trilho do painel podem ser curvas tanto como seções para a direita ou como para a esquerda. Como pode ser ainda observado, um sistema de trilhos para qualquer operação de transporte pode ser cons- truído usando técnicas de colocação de trilhos bem conhecidas. No en- tanto, o trilho do painel (seções pré-fabricadas do trilho) é preferível para muitas aplicações da presente invenção, pois permite mais flexibilidade para colocar e redirecionar o trilho rapidamente. Tal faixa de painel pode ser manobrada para a posição por, por exemplo, guindastes automoti- vos, retroescavadeiras, carregadores frontais e similares. O trilho do pai- nel pode ser instalado em um leito de estrada padrão de cascalho ou em uma superfície plana nivelada. Como alternativa, o trilho do painel pode ser facilmente instalado em leitos de estradas compostos de ma- deira compensada colocada sobre um leito de cascalho, que pode ser preferível para áreas de solo pobre. Esta última opção pode ser usada uma vez que os vagões da presente invenção viajam individualmente, não colocando assim uma carga ao longo de um comprimento da via mais longo do que um único vagão. O trilho do painel é mais adequado para muitas aplicações de mineração, uma vez que o layout da mina está sempre mudando conforme a face ou faces de trabalho avançam. Layouts de trilhos permanentes podem ser preferíveis para aplicações em, por exemplo, portos onde a carga é movida repetidamente de locais conhecidos para outros locais conhecidos.

[00168] A Figura 12 é uma vista esquemática isométrica de uma sec- ção da faixa de painel comutado que é a técnica anterior. Essa é uma seção de pista pré-fabricada composta por trilhos 1201, ligações 1202 e espigões de amarração 1203. As extremidades de cada trilho 1201 têm barras de emenda 1204 que permitem que os painéis de trilhos se- jam montados em layouts de trilhos de qualquer configuração e compri- mento. A trilha do painel normalmente tem as juntas no final de cada seção diretamente opostas uma à outra. Às vezes é preferível não ter juntas diretamente opostas. Se desejado, as seções de trilho do painel podem ser fabricadas com um trilho mais curto em ambas as extremi- dades, de modo que uma seção curta separada possa ser instalada para evitar que as juntas do trilho sejam localizadas diretamente opostas uma à outra. O interruptor articulado pode ser operado manualmente, mas preferencialmente remotamente pelo operador do sistema.

CONFIGURAÇÃO APENAS DO TRILHO

[00169] A Figura 13 é uma vista esquemática isométrica da técnica anterior de um vagão de contêiner de carga automatizado com alimen- tação própria tirada da U.S 8.428.796. Esse vagão é semelhante ao da Figura 9, exceto que a montagem de truque rodoferroviário foi substitu- ída por uma montagem de truque de truque de carga modificada da pre- sente revelação que inclui rodas de trem flangeadas convencionais de 38 polegadas de diâmetro.

[00170] Uma série de variações e modificações das revelações po- dem ser usadas. Como será observado, seria possível fornecer algumas características das revelações sem fornecer outras.

[00171] A presente revelação, em várias modalidades, inclui compo- nentes, métodos, processos, sistemas e/ou aparelhos substancialmente conforme representado e descrito no presente documento, incluindo vá- rias modalidades, subcombinações e subconjuntos dos mesmos. Aque- les versados na técnica entenderão como fazer e usar a presente reve- lação depois de compreender a presente revelação. A presente revela- ção, em várias modalidades, inclui o fornecimento de dispositivos e pro- cessos na ausência de itens não representados e/ou descritos aqui ou em várias modalidades deste, incluindo a ausência de tais itens que po- dem ter sido usados em dispositivos ou processos anteriores, para exemplo para melhorar o desempenho, alcançar facilidade e\ou reduzir o custo de implementação.

[00172] A discussão anterior da revelação foi apresentada para fins de ilustração e descrição. O anterior não se destina a limitar a revelação à forma ou formulários revelados no presente documento. Na Descrição Detalhada anterior, por exemplo, várias características da revelação são agrupadas em uma ou mais modalidades com a finalidade de simplificar a revelação. Esse método de revelação não deve ser interpretado como refletindo uma intenção de que a revelação reivindicada requer mais re- cursos do que os expressamente citados em cada reivindicação. Em vez disso, como as seguintes reivindicações refletem, os aspectos in- ventivos estão em menos do que todas as características de uma única modalidade revelada anterior. Assim, as seguintes reivindicações são incorporadas aqui nesta Descrição Detalhada, com cada reivindicação se apresentando como uma modalidade preferencial separada da reve- lação.

[00173] Além disso, embora a descrição da revelação tenha incluído a descrição de uma ou mais modalidades e certas variações e modifi- cações, outras variações e modificações estão dentro do escopo da re- velação, por exemplo, como pode estar dentro da habilidade e conheci- mento daqueles na técnica, após compreender a presente revelação. Pretende-se obter direitos que incluem modalidades alternativas na me- dida permitida, incluindo estruturas, funções, faixas ou etapas alternati- vas, intercambiáveis e/ou equivalentes àquelas reivindicadas, sejam ou não tais estruturas, funções, faixas alternativas, intercambiáveis e/ou equivalentes ou etapas são reveladas no presente documento, e sem a intenção de dedicar publicamente qualquer assunto patenteável.

Claims (20)

REIVINDICAÇÕES

1. Montagem de truque para um vagão ferroviário caracteri- zada pelo fato de que compreende: uma montagem de reforço conectada a pelo menos uma es- trutura lateral; pelo menos um eixo rotativamente conectado a pelo menos uma estrutura lateral, em que pelo menos uma roda é conectada ao pelo menos um eixo e um espaço é formado entre o pelo menos um eixo e a montagem de reforço; pelo menos uma máquina motriz de tração conectada à mon- tagem de reforço e posicionada no espaço, em que uma haste da má- quina motriz de tração gira em torno de um eixo geométrico que é para- lelo a um eixo geométrico do pelo menos um eixo, e a haste da máquina motriz de tração tem uma roda dentada de tração; uma montagem de eixo intermediário posicionada fora do es- paço, sendo que a montagem de eixo intermediário tem uma haste com uma roda dentada de eixo intermediário e uma engrenagem de pinhão, em que a roda dentada de eixo intermediário tem um diâmetro maior do que a roda dentada de tração; uma correia ou corrente síncrona conectada à roda dentada de tração e à roda dentada de eixo intermediário para transferir torque da haste da máquina motriz de tração para a haste da montagem de eixo intermediário; e uma engrenagem de esporão duplo conectada ao pelo me- nos um eixo e operativamente conectada à engrenagem de pinhão, em que a engrenagem de esporão duplo tem um diâmetro maior do que a engrenagem de pinhão e a engrenagem de pinhão e o torque de trans- ferência da engrenagem de esporão duplo da haste da montagem de eixo intermediário para o pelo menos um eixo e para a pelo menos uma roda para impulsionar o vagão ferroviário.

2. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda: uma engrenagem intermediária conectada à engrenagem de pinhão e à engrenagem de esporão duplo, em que a engrenagem inter- mediária transfere torque da engrenagem de pinhão para a engrenagem de esporão duplo.

3. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que uma razão de engrenagem entre a en- grenagem de pinhão e a engrenagem intermediária é de pelo menos 2:1.

4. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que uma razão de engrenagem entre a en- grenagem intermediária e a engrenagem de esporão duplo é de pelo menos 2:1.

5. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma relação de engrenagem entre a en- grenagem de pinhão e a engrenagem de esporão duplo é de pelo menos 4:1.

6. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o reforço é inclinado por mola em uma direção relativa a pelo menos uma estrutura lateral.

7. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a correia ou corrente síncrona forma um circuito contínuo e o pelo menos um eixo se estende através do circuito contínuo.

8. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o eixo geométrico do pelo menos um eixo, o eixo geométrico da haste da pelo menos uma máquina motriz de tração e o eixo geométrico da haste da montagem de eixo intermediário estão dispostos em um plano comum.

9. Montagem de truque para um vagão ferroviário caracteri- zada pelo fato de que: uma montagem de reforço conectada a pelo menos uma es- trutura lateral; pelo menos um eixo conectado rotativamente a pelo menos uma estrutura lateral, em que pelo menos uma roda está conectada ao pelo menos um eixo, e um espaço é formado entre o pelo menos um eixo e a montagem de reforço pelo menos uma máquina motriz de tração conectada à mon- tagem de reforço e posicionada no espaço, em que uma haste da má- quina motriz de tração gira em torno de um eixo geométrico que é para- lelo a um eixo geométrico de pelo menos um eixo, e a haste da máquina motriz de tração tem uma roda dentada de tração; uma montagem de eixo intermediário posicionada fora do es- paço, sendo que a montagem de eixo intermediário tem uma haste com uma roda dentada de eixo intermediário e uma roda dentada de pinhão, em que a roda dentada de eixo intermediário tem um diâmetro maior que a roda dentada de tração; uma primeira correia ou corrente síncrona conectada à roda dentada de tração e à roda dentada do eixo intermediário para transferir torque da haste da máquina motriz de tração para a haste da montagem de eixo intermediário; uma roda dentada principal conectada ao pelo menos um eixo, em que a roda dentada principal tem um diâmetro maior do que a roda dentada de pinhão; e uma segunda correia ou corrente síncrona conectada à roda dentada de pinhão e à roda dentada principal para transferir torque da haste da montagem de eixo intermediário para o pelo menos um eixo e para a pelo menos uma roda para impulsionar o vagão ferroviário.

10. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 9,

caracterizada pelo fato de que a primeira correia ou corrente síncrona forma um circuito contínuo e o pelo menos um eixo se estende através do circuito contínuo.

11. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a segunda correia ou corrente síncrona forma um circuito contínuo e o pelo menos um eixo se estende através do circuito contínuo.

12. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o eixo geométrico do pelo menos um eixo, o eixo geométrico da haste da pelo menos uma máquina motriz de tração e um eixo geométrico da haste da montagem do eixo intermedi- ário estão dispostos em um plano comum.

13. Montagem de truque, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que um material da primeira correia ou cor- rente síncrona é um dentre uma fibra de carbono ou um aço.

14. Método de retrofit de uma montagem de truque com pelo menos uma máquina motriz de tração caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma montagem de truque que tem uma montagem de reforço conectada a pelo menos uma estrutura lateral e pelo menos um eixo conectado a pelo menos uma estrutura lateral, em que pelo menos uma roda está posicionada em uma extremidade do pelo menos um eixo, e em que um espaço é definido entre a montagem de reforço e o pelo menos um eixo, e um aparelhamento de freio é conectado à montagem de reforço e posicionado no espaço; remover o aparelhamento de freio da montagem de reforço e do espaço; conectar a pelo menos uma máquina motriz de tração à mon- tagem de reforço e posicionar a pelo menos uma máquina motriz de tração no espaço; posicionar uma montagem de eixo intermediário fora do espaço em um lado oposto do pelo menos um eixo da pelo menos uma máquina motriz de tração; transferir torque de uma haste da pelo menos uma máquina motriz tratora para uma haste da montagem de eixo intermediário; e transferir torque da haste da montagem de eixo intermediário para o pelo menos um eixo para impulsionar o vagão ferroviário.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: remover a pelo menos uma roda do pelo menos um eixo; posicionar uma engrenagem de esporão duplo no pelo me- nos um eixo e posicionar uma engrenagem de pinhão na haste da mon- tagem de eixo intermediário; e conectar a pelo menos uma roda ao pelo menos um eixo, em que a engrenagem de pinhão e a engrenagem de esporão duplo trans- ferem torque da haste do eixo intermediário para o pelo menos um eixo.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que uma relação de engrenagem entre a engrenagem de pinhão e a engrenagem de esporão duplo é de pelo menos 4:1.

17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: fornecer uma roda dentada de tração na haste da pelo me- nos uma máquina motriz de tração e fornecer uma roda dentada de eixo intermediário na haste da montagem de eixo intermediário; posicionar uma correia ou corrente síncrona em torno da roda dentada de tração e da roda dentada do eixo intermediário para transferir torque da haste da pelo menos uma máquina motriz tratora para a haste da montagem de eixo intermediário.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: remover a pelo menos uma roda do pelo menos um eixo;

posicionar uma roda dentada principal no pelo menos um eixo e posicionar uma roda dentada de pinhão na haste da montagem de eixo intermediário; posicionar uma segunda correia ou corrente síncrona em torno da roda dentada da engrenagem de esporão duplo e da roda den- tada da engrenagem de pinhão; e conectar a pelo menos uma roda ao pelo menos um eixo, em que a segunda correia ou corrente síncrona transfere torque da haste da montagem de eixo intermediário para o pelo menos um eixo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a correia ou corrente síncrona forma um circuito contí- nuo e o pelo menos um eixo se estende através do circuito contínuo.

20. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: conectar um novo sistema de freio a pelo menos uma dentre a montagem de reforço e a pelo menos uma estrutura lateral, em que o novo sistema de freio é operacionalmente conectado ao pelo menos um eixo para diminuir ou parar a rotação do pelo menos um eixo.