ES1099305U - Dispositivo de medición, para medir, sin contacto, parámetros de línea aérea de contacto - Google Patents
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Abstract
1. Dispositivo de medición, para medir, sin contacto, parámetros de línea aérea de contacto (LAC), caracterizado porque comprende: - un chasis (1), provisto de primeras asas (2) en su parte superior; - medios de rodadura vinculados al chasis (1) para permitir el apoyo rodado del dispositivo sobre una vía férrea dotada de raíles (3, 8); - unos medios de posicionamiento, para determinar la posición del dispositivo de medición; - unos medios para determinar la orientación, vinculados al chasis (1), para detectar la inclinación de la vía respecto de un plano horizontal; - unos medios de desplazamiento, vinculados al chasis de manera desplazable; - dos distanciómetros (34, 35), fijados a los medios de desplazamiento; - una unidad de control para controlar el funcionamiento del dispositivo de medición;y - una interfaz incorporada en la unidad de control, que permite la interacción con el operario; donde la unidad de control está configurada para selectivamente ordenar la detención de los medios de desplazamiento, el movimiento de los medios de desplazamiento a una primera velocidad, y el movimiento de los medios de desplazamiento a una segunda velocidad, sensiblemente menor que la primera velocidad, donde un primer distanciómetro (34) está configurado para ser activado durante el desplazamiento de los medios de desplazamiento a la segunda velocidad, para detectar la presencia de un objeto a medir; así como un segundo distanciómetro (35) está configurado para ser accionado cuando los medios de desplazamiento están detenidos, para determinar la distancia entre el objeto a medir y el segundo distanciómetro (35). 2. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de desplazamiento comprenden: - un brazo (37) pivotante en cuyo interior están fijados los distanciómetros (34, 35); - un árbol (40) conectado al brazo (37); - un servomotor; y - una reductora, vinculada al servomotor y al árbol (40), para accionar el árbol (40) proporcionando consecuentemente un giro del brazo (37). 3. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de desplazamiento comprenden un cuerpo fijado en el chasis (1) de manera trasladable longitudinalmente. 4. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente un manillar (21) vinculado al chasis (1), para permitir al operario desplazar el dispositivo de medición a lo largo de la vía. 5. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente medios de retención, para mantener estático el dispositivo de medición durante la medición. 6. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de rodadura comprenden tres apoyos sobre los raíles (3, 8), donde dos de los apoyos están configurados para apoyar sobre un primer raíl (3) y el apoyo restante está configurado para apoyar sobre un segundo raíl (8) opuesto al primer raíl (3). 7. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los apoyos comprenden: - un rodillo (9), destinado a apoyar sobre el segundo raíl (8), y - dos primeras ruedas (10), que comprenden: - una superficie de contacto provista de forma troncocónica y destinada a apoyar sobre el primer raíl (3), y - una pestaña (11) perimetral ubicada en el extremo de las primeras ruedas (10) que está destinado a ocupar una posición interna respecto del primer raíl (3), para servir de tope y evitar descarrilamiento del dispositivo de medición. 8. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende un conjunto de apoyo, conectable al chasis (1) de manera removible, y en cuyos extremos delantero y trasero están ubicadas las primeras ruedas (10). 9. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el chasis (1) comprende: - una primera conexión, y - una segunda conexión, estando la primera conexión y la segunda conexión configuradas para fijar el conjunto de apoyo al chasis en dos posiciones distintas, donde la primera conexión permite disponer el conjunto de apoyo en una primera posición recogida, en condiciones de fuera de servicio, según una orientación horizontal perpendicular a los raíles (3, 8), mientras que la segunda posición permite disponer el conjunto de apoyo en una segunda posición desplegada en un extremo del chasis (1), en condiciones de servicio, según una orientación paralela a los raíles (3, 8), para permitir el apoyo de las primeras ruedas (10) sobre el primer raíl (3). 10. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el conjunto de apoyo es conectable al chasis (1) mediante cooperación de bulones (12) y taladros (13) ubicados correspondientemente en el chasis (1) y en el conjunto de apoyo. 11. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el conjunto de apoyo incorpora al menos dos bulones (12) sobresalientes, así como la primera conexión y la segunda conexión comprenden respectivos taladros (13) ubicados en el chasis para alojar los bulones (12). 12. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el conjunto de apoyo presenta una forma de U invertida, que comprende: - un alma (14) donde están ubicados los bulones (12), y - dos alas (15) conectadas en los extremos del alma (14), donde las primeras ruedas (10) están ubicadas en cada uno de los extremos libres respectivos de las alas (15). 13. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el alma (14) comprende en su parte superior una segunda asa (16) para montar y desmontar dicho conjunto de apoyo de la primera posición y de la segunda posición. 14. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente una pluralidad de soportes (5) conectables removiblemente a la parte inferior del chasis (1), donde cada uno de los soportes incorpora una pata (4) en cada extremo, para permitir apoyar el dispositivo de medición sobre una superficie en condiciones de fuera de uso. 15. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el chasis (1) comprende ranuras (6) destinadas a alojar unas guías (7) ubicadas en la parte superior de los soportes (5), para permitir fijar los soportes (5) al chasis (1) de manera removible. 16. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque incorpora adicionalmente medios de ajuste que comprenden: - un vástago (18) asociado al rodillo (9), y - un resorte (19) para presionar el vástago (18) sobre la parte interna del segundo raíl (8), para, conjuntamente con las pestañas (11) de las primeras ruedas (10), producir un cierre de forma y/o de fuerza que evita desplazamientos laterales de los medios de rodadura. 17. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque los medios de ajuste incorporan adicionalmente: - una horquilla (20) ubicada en el extremo del vástago (18), y - una segunda rueda (31), conectada a la horquilla (20), para presionar contra la parte interna del segundo raíl (8). 18. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el manillar (21) comprende: - una base (22) para fijar el manillar (21) al chasis (1); - una primera barra (23), conectada en un extremo a la base (22); - una articulación (28) para conectar la primera barra (23) a la base (22), que permite un giro en un eje vertical; y - un acoplamiento (29) para unir la primera barra (23) a la articulación (28) de manera abatible respecto de un eje horizontal. 19. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque el manillar (21) comprende adicionalmente una bandeja (26) para soportar la unidad de control. 20. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de retención comprenden: - una maneta (32) manualmente accionable por el operario; y - una zapata accionada por la maneta (32) para presionar contra los medios de rodadura. 21. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el brazo (37) comprende una superficie interior recubierta de una película de color negro, para mejorar la respuesta de los distanciómetros (34, 35) ante diversas condiciones de luz. 22. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: - una pletina (42) solidaria al chasis (1); - un tope (43) solidario a los medios de desplazamiento, y - un sensor de contacto para detectar el contacto entre la pletina (42) y el tope (43), donde la unidad de control está configurada para identificar como posición de origen la posición de los medios de desplazamiento en que se produce el contacto entre el tope (43) y la pletina (42). 23. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque incorpora adicionalmente una batería configurada para alimentar el servomotor, los distanciómetros (34, 35), los medios para determinar la orientación, los medios de posicionamiento y la unidad de control, para dotar al dispositivo de medición de un funcionamiento autónomo. 24. Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque incorpora adicionalmente una base de datos gestionada por la unidad de control y configurada para almacenar los resultados de la mediciones y los datos introducidos por el operario a través de la interfaz, donde la unidad de control está configurada para mostrar y/o exportar los datos y las mediciones.
Description
Dispositivo de medición, para medir, sin contacto, parámetros de línea aérea de contacto
La presente invención se puede incluir en el campo técnico del transporte ferroviario, en particular, dentro del campo de la instalación y el mantenimiento de líneas aéreas de contacto (LAC).
De manera más concreta, la invención tiene por objeto un dispositivo de medición, para medir, sin contacto, parámetros de LAC, que presenta gran velocidad y precisión en la medición.
Entre los dispositivos para medir parámetros de LAC, como son típicamente la altura de catenaria respecto del plano horizontal y el descentramiento de la catenaria respecto del eje de vía, se conocen algunos que comprenden un carro desplazable sobre la vía.
Entre dichos dispositivos, algunos funcionan de manera dinámica y otros de manera estática. Los dispositivos dinámicos proporcionan medidas que, debido a la velocidad a la que se desplazan sobre la vía, que puede alcanzar los 80 km/h, resultan poco precisas y poco fiables. Los dispositivos que estáticos pueden ser de funcionamiento manual o automático. Los manuales están sometidos a errores humanos en la transcripción de las medidas y a la necesidad de instalar los instrumentos de medición en cada una de las medidas. Los automáticos no tienen hasta ahora capacidad de almacenar y gestionar un gran número de medidas consecutivas.
La presente invención resuelve los inconvenientes anteriormente mencionados en los antecedentes, mediante un dispositivo de medición, para medir, sin contacto, parámetros de LAC con gran precisión y requiriendo reducidos tiempos de medición. El dispositivo de medición de acuerdo con la invención permite la medición de parámetros relacionados con una LAC, como son la altura de catenaria, el descentramiento de la catenaria, en ambos casos tanto para el caso de catenaria rígida como también para el caso de catenaria flexible; así como, en su caso, también otros parámetros asociados a la propia vía, como son la inclinación de la vía, el gálibo de objetos externos a la vía, y la determinación de perfiles de túnel.
El dispositivo de medición comprende un chasis, que sirve de soporte al resto de elementos. El chasis está provisto de primeras asas en su parte superior, que facilitan su disposición sobre la vía.
Asimismo, el dispositivo de la invención incorpora adicionalmente medios de rodadura vinculados al chasis para permitir el apoyo rodado del dispositivo sobre los raíles de la vía. De manera preferente, los medios de rodadura comprenden un rodillo destinado a apoyar sobre uno de los raíles, y un par de ruedas de tipo diplory destinadas a apoyar sobre el raíl opuesto. Unos medios de posicionamiento, por ejemplo, un odómetro, un GPS, etc., están asociados a los medios de rodadura, para determinar la posición de la vía en la que se desea efectuar la medición, de modo que se permite asociar una determinada medida con una posición concreta del dispositivo de medición sobre la vía.
Mediante la incorporación de un manillar se permite al operario desplazar el dispositivo de medición a lo largo de la vía.
Para permitir la toma de mediciones en estático, el dispositivo de medición incorpora unos medios de retención, que actúan sobre los medios de rodadura, preferentemente sobre el rodillo, para mantener el dispositivo de medición en posición estática durante una medida, permitiendo la toma de medidas en estático, especialmente en el caso de cuestas o pendientes.
Se emplean sensores para la medición de los parámetros LAC y, en su caso, de los parámetros de vía férrea. En concreto, se emplean medios para determinar la orientación, por ejemplo, un inclinómetro, o un giroscopio o un acelerómetro, entre otros, vinculados al chasis para determinar la inclinación de la vía respecto de un plano horizontal, así como se emplean adicionalmente dos distanciómetros, preferentemente de tipo laser, que son móviles respecto del chasis, y actúan de manera colaborativa, donde un primer distanciómetro permite medir con mayor velocidad, mientras que un segundo distanciómetro permite medir con mayor precisión, con el fin de conjugar precisión elevada y tiempo reducido en la caracterización de distancias.
El dispositivo de medición incorpora unos medios de desplazamiento fijados al chasis que permiten el desplazamiento de los distanciómetros respecto del chasis. De acuerdo con una realización preferente, los medios de desplazamiento comprenden un brazo pivotante en cuyo interior están fijados los distanciómetros. De acuerdo con una realización alternativa, los medios de desplazamiento pueden incorporar un cuerpo fijado en el chasis de manera trasladable longitudinalmente para soportar los distanciómetros, de manera análoga a como se ha descrito anteriormente para el caso giratorio.
En caso de montar los distanciómetros en un brazo pivotante, el pivotamiento del brazo respecto del chasis se lleva a cabo preferentemente a través de un árbol giratoriamente montado en el chasis, y conectado en su extremo al brazo. Un servomotor provisto de una reductora permite accionar el giro del árbol en un plano vertical con una gran precisión, debido al avance reducido proporcionado por la reductora.
Se incorpora una unidad de control para controlar el funcionamiento del dispositivo de medición, donde dicha unidad de control está dotada de una interfaz para permitir la interacción con el operario. Se manera preferente, la unidad de control comprende un PC y un PLC funcionando de manera colaborativa, donde el PC está preferentemente situado al alcance de un operario, sobre una bandeja montada a tal efecto en el manillar.
Un diseño y una fabricación de elevada precisión permiten al dispositivo de medición mantener una posición de trabajo óptima de manera constante, independientemente de las condiciones de la vía; de manera que siempre se mantiene el sistema de referencia usado para obtener los parámetros buscados. Esta estación especialmente diseñada para el entorno ferroviario permite un manejo sencillo del hardware en la vía; y llevar a cabo los trabajos en cualquier condición meteorológica sin que ninguno de los sistemas se vea afectado; además de no necesitar apenas mantenimiento entre trabajos.
El dispositivo de medición de acuerdo con la invención constituye una herramienta muy útil para llevar a cabo replanteos iniciales, montajes de catenaria, verificación de instalaciones o labores de mantenimiento posterior.
El dispositivo de la invención, en función de las necesidades propias del caso concreto, puede estar habilitado para selectivamente ocupar vía o no ocupar vía, mediante la incorporación o no, según el caso, de sistemas indicadores de ocupación de vía conocidos en el estado de la técnica..
Mediante el empleo del dispositivo de medición descrito, se consigue una medición muy rápida y precisa de los parámetros de LAC referidos. Por ejemplo, solo se precisan entre 12 y 16 segundos para determinar conjuntamente la altura y el descentramiento de la catenaria, mientras que en un tiempo de entre 6 y 8 segundos se puede determinar el gálibo a un objeto exterior a la vía.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo de medición objeto de la presente invención.
Figura 2.- Muestra una vista detallada en perspectiva de la figura 1 donde se aprecian las patas.
Figura 3.- Muestra una vista detallada en prespectiva de unos medios de apoyo que comprenden las ruedas.
Figura 4.-Muestra una vista detallada de perfil donde se aprecian unos medios de ajuste configurados para evitar desplazamientos laterales de los medios de rodadura.
Figura 5.- Muestra una vista detallada en perspectiva del manillar.
Figura 6.- Muestra un ejemplo de dispositivo de medición en funcionamiento.
Figura 7.- Muestra un detalle de unos medios de calibración ubicados en el árbol y en el chasis.
Seguidamente se describe, con ayuda de las figuras 1 a 7 anteriormente referidas, una descripción en detalle de una realización preferente de la invención.
El dispositivo de medición, para medir, sin contacto, parámetros de línea aérea de contacto (LAC), por ejemplo, de una catenaria (45), de acuerdo con la invención comprende, según se aprecia en la figura 1, un chasis (1) configurado para soportar el resto de elementos, tal como se describirá seguidamente. El chasis (1) está provisto de primeras asas (2) en su parte superior, para facilitar su manipulación y transporte, así como para facilitar el montaje del dispositivo de medición en una vía férrea. Asimismo, el chasis puede (1) ser fabricado en longitudes diversas, para trabajar en vías con diferentes anchos de vía.
Siguiendo con la figura 1, se aprecia que el dispositivo de medición comprende adicionalmente una pluralidad de patas (4) que permiten el apoyo del dispositivo en una superficie, tal que el suelo, fuera de las condiciones de servicio, como por ejemplo, antes de ser instalado sobre la vía. De manera preferente, el dispositivo incorpora una pluralidad de soportes (5), preferentemente, por simplicidad, dos soportes (5), cada uno de los cuales comprende dos patas (4), una en cada extremo. Los soportes (5) son conectables removiblemente en la parte inferior del chasis (1), por ejemplo, mediante inserción de tipo ranura-guía. En este sentido, en la figura 2 se muestra que el chasis (1) comprende unas ranuras (6) destinadas a alojar unas guías (7) ubicadas en la parte superior de los soportes (5).
Se prevé la incorporación adicional de medios de rodadura, vinculados al chasis (1), que permiten el apoyo rodado del dispositivo sobre los raíles (3, 8) de la vía. En particular, se prefiere que los medios de rodadura comprendan tres apoyos para apoyar sobre los raíles (3, 8), puesto que tres es el número mínimo que permite apoyo con estabilidad, donde dos de los apoyos sirven para apoyar sobre un primer raíl (3) y el apoyo restante sirve para apoyar sobre un segundo raíl (8) opuesto al primer raíl (3).
Más particularmente, los medios de rodadura comprenden un rodillo (9), destinado a apoyar sobre el segundo raíl (8), así como comprenden dos primeras ruedas (10), preferentemente de PEPT, similares a las ruedas de diplory, y dotadas cada una de una correspondiente superficie de contacto destinada a apoyar sobre el primer raíl (3), estando dicha superficie de contacto provista de forma troncocónica, así como cada primera rueda (10) comprende adicionalmente una pestaña (11) perimetral en el extremo destinado a ocupar una posición interna respecto del primer raíl (3), para servir de tope y evitar descarrilamiento del dispositivo de medición.
De manera preferente, las primeras ruedas (10) están incorporadas cada una en uno de los extremos delantero y trasero de un conjunto de apoyo conectable al chasis (1) de manera removible. En particular, el chasis (1) comprende dos conexiones para disponer el conjunto de apoyo en dos posiciones distintas. Una primera conexión permite disponer el conjunto de apoyo en una posición recogida, en condiciones de fuera de servicio, según una orientación horizontal perpendicular a los raíles (3, 8), mientras que una segunda posición permite disponer el conjunto de apoyo en una posición desplegada en un extremo del chasis (1), en condiciones de servicio, según una orientación paralela a los raíles (3, 8), para permitir el apoyo de las primeras ruedas (10) sobre el primer raíl (3).
De manera aún más preferente, según se aprecia en la figura 3, el conjunto de apoyo se conecta al chasis (1) mediante cooperación de bulones (12) y taladros (13) ubicados correspondientemente en el chasis (1) y en el conjunto de apoyo. A modo de ejemplo, el conjunto de apoyo puede incorporar al menos dos bulones (12) sobresalientes, preferentemente dos bulones (12), destinados a ser insertados en correspondientes taladros (13) localizados en el chasis (1). De manera aún más preferente, el conjunto de apoyo presenta una forma de U invertida, que comprende un alma (14) donde están ubicados los bulones (12), así como comprende dos alas (15) conectadas en los extremos del alma (14), estando ubicadas las primeras ruedas (10) en cada uno de los extremos libres respectivos de las alas (15). Adicionalmente, el alma (14) puede comprender en su parte superior una segunda asa
(16) para facilitar montar y desmontar dicho conjunto de apoyo de la primera posición y de la segunda posición.
El dispositivo de medición incorpora unos medios de posicionamiento, por ejemplo, un odómetro (17), que permite determinar la distancia recorrida, con una precisión del 1%.
Para proporcionar un ajuste entre los medios de rodadura y los raíles (3, 8), evitando así desplazamientos laterales indeseados, el dispositivo de medición adicionalmente incorpora unos medios de ajuste, según se aprecia en la figura 4, que comprenden un vástago (18) conectado a un resorte (19), para presionar el vástago (18) sobre la parte interna del segundo raíl (8), provocando un cierre de fuerza. El cierre de fuerza puede ser producido por el extremo libre del vástago (18), o bien alternativamente, a través de una segunda rueda (31) ubicada en una horquilla (20) conectada a dicho extremo libre del vástago (18), donde la segunda rueda (31) está destinada a hacer contacto con la parte interna del segundo raíl (8). Las pestañas (11) de las primeras ruedas (10) colaboran en el ajuste aportando un cierre de forma, según se aprecia en las figuras 1 y 3.
Las figuras 1 y 5 muestran que en la parte superior del chasis (1) se encuentra un manillar (21) para permitir a un operario desplazar el dispositivo de medición a lo largo de la vía. El manillar (21) comprende una base (22) para fijar el manillar (21) al chasis (1), así como comprende una primera barra (23), preferentemente telescópica, para adaptarse a operarios de diversas alturas, conectada en un extremo a la base (22). El manillar (21) comprende además un agarradero ubicado en el extremo de la primera barra (23) opuesto al extremo de conexión con el chasis (1). El agarradero es preferentemente una segunda barra (24), conectada transversalmente a la primera barra (23), y dotada de dos empuñaduras (25) en los extremos. Adicionalmente, el manillar (21) incorpora una bandeja (26) que permite disponer una unidad de control, por ejemplo, un PC (27), mostrado en la figura 1, que a su vez coopera con un PLC (no mostrado), para controlar el funcionamiento del dispositivo de medición, tal como se explicará más adelante.
Tal como se muestra en la figura 5, se prefiere fijar el manillar (21) a la base (22) a través de una articulación (28) que permite un giro en torno al eje vertical, así como unir la primera barra (23) a la articulación (28) mediante un acoplamiento (29) que, mediante una llave (30), permite abatir la primera barra (23) en torno a un eje horizontal, para orientar la primera barra (23) según necesidad, y para poder replegar dicha primera barra (23) en posición horizontal en condiciones de fuera de uso.
De manera preferente, el PC (27) es compatible con el estándar de programación industrial IEC 61131-3; aunque también podría llevarse a cabo con cualquier tipo de controlador basado en un PLC, o sistema compuesto de micro controlador y/o micro procesador. El PC (27) descrito, combinado con un nivel modular de E/S, permite llevar a cabo el control de los diferentes sistemas que componen el dispositivo de medición.
El dispositivo de medición incorpora adicionalmente unos medios de retención, de tipo zapata preferentemente, accionados por una maneta (32) ubicada en una de las empuñaduras (25) del manillar (21). La maneta (32) es accionable manualmente por el operario, entre una posición de bloqueo, en la que una zapata (no representada) está presionada contra el rodillo (9), impidiendo el avance del dispositivo de medición; y una posición de avance, en la que la zapata no está presionado contra el rodillo (9), permitiendo el avance del dispositivo de medición. Por cuestiones de seguridad, y de facilidad de manejo, se prefiere que la posición de bloqueo se corresponda con la maneta (32) no accionada por el operario, mientras que la posición de avance se corresponda con el caso de que la maneta (32) está accionada por el operario.
La figura 6 muestra que, para realizar mediciones de parámetros relacionados con la LAC, como pueden ser altura
(H) y descentramiento (D) de una catenaria (45), tanto rígida como flexible, así como, en su caso, mediciones de parámetros de la propia vía, como pueden ser: distancia de objetos a la vía, también denominado gálibo (G) y determinación de perfiles de túneles (no mostrado), el dispositivo de medición comprende dos distanciómetros (34, 35) de tipo láser y un inclinómetro (no representado) vinculados al chasis (1) de manera móvil.
El dispositivo de medición incorpora unos medios de desplazamiento fijados al chasis (1) que permiten el desplazamiento de los distanciómetros (34, 35) respecto del chasis (1). De acuerdo con una realización preferente, los medios de desplazamiento comprenden un brazo (37) pivotante en cuyo interior están fijados los distanciómetros (34, 35). De acuerdo con una realización alternativa, no representada en las figuras, los medios de desplazamiento pueden incorporar un cuerpo (no mostrado) fijado en el chasis (1) de manera trasladable longitudinalmente para soportar los distanciómetros (34, 35), de manera análoga a como se ha descrito anteriormente para el caso giratorio.
Siguiendo con la figura 6, se muestra la realización anteriormente mencionada en la que los distanciómetros (34, 35) están montados en el interior de un brazo (37) pivotante prismático hueco, de perfil cuadrangular preferentemente, ver también figura 1, que a su vez está conectado a la parte delantera del chasis (1), según el sentido de la marcha. En lo que respecta el funcionamiento de los distanciómetros (34, 35), es irrelevante si el brazo (37) está montado en la parte delantera o en la parte trasera, pero por motivos de comodidad del operario, y para evitar riesgo de daños al operario y a los distanciómetros (34, 35), se prefiere la disposición delantera, puesto que el operario ocupará la posición trasera y empujará el dispositivo de medición en sentido de la marcha.
Para accionar el pivotamiento del brazo (37) y conectar dicho brazo (37) al chasis (1), según se muestra en la figura 7, se dispone de un servomotor (no representado) dotado de una reductora (no representada) que acciona un árbol
(40) conectado al brazo (37), de tal manera que el servomotor y la reductora proporcionan un giro del brazo (37) en un plano sustancialmente vertical, en condiciones de uso, con una precisión de aproximadamente una milésima de grado. El brazo (37) comprende una superficie interior que está preferentemente recubierta de una película de color negro, para mejorar la respuesta de los distanciómetros (34, 35) ante diversas condiciones de luz.
El inclinómetro permite medir la inclinación del chasis (1) respecto de un plano horizontal, por ejemplo con una precisión de 0.3º en un rango de entre -10º y +10º. Puesto que tanto el chasis (1) como los medios de apoyo están manufacturados con tolerancias acordes a su uso, así como disponen de los medios de ajuste anteriormente referidos, la inclinación del chasis (1) es fielmente representativa de la inclinación de la vía, con lo cual, la unidad de control, tal como se explicará más adelante, es capaz de calcular, empleando relaciones trigonométricas, los parámetros de LAC anteriormente referidos a partir de los valores proporcionados por el inclinómetro, los distanciómetros (34, 35) y el ángulo de giro del árbol (37) respecto de un ángulo de referencia, así como de los datos conocidos respecto de la configuración y el montaje del dispositivo de medición sobre la vía.
Para poder determinar la posición de los distanciómetros (34, 35) durante la medición y, por tanto, determinar el valor de la medida, se necesita establecer un punto de referencia que sea interpretado por el sistema como punto de origen del movimiento de los distanciómetros (34, 35), por ejemplo, mediante una restricción cinemática al movimiento de los distanciómetros (34, 35). En el caso particular de disponer de distanciómetros (34, 35) montados en un brazo (37) pivotante, se puede disponer de una pletina (42) solidaria al árbol (40) y un tope (43) solidario al chasis (1), de tal manera que, para determinar el ángulo de referencia, es decir, la posición del árbol de giro del árbol
(40) asociada con un ángulo de giro igual a 0, se hace girar el árbol (40) a velocidad lenta hasta que un sensor de contacto (no representado) detecta un contacto entre el tope (43) y la pletina (42), y se detiene, por tanto, el movimiento de giro del árbol (40). La posición angular del árbol (40) en situación de contacto del tope (43) con la pletina (42) se considera como el ángulo de referencia.
De los dos distanciómetros (34, 35) empleados, un primer distanciómetro (34) está configurado para efectuar mediciones con mayor rapidez, aunque con menor precisión, así como un segundo distanciómetro (35) efectúa mediciones más precisas, si bien necesita mayor tiempo para efectuar cada una de las mediciones.
La disposición de dos distanciómetros (34, 35) con las características anteriormente señaladas proporciona el efecto de optimizar el tiempo en la toma de mediciones, puesto que la unidad de control está configurada para ordenar el funcionamiento alternativo del primer distanciómetro (34) y del segundo distanciómetro (35) de manera coordinada con el movimiento de los medios de desplazamiento, según diferentes velocidades. En particular, primero los medios de desplazamiento se desplazan a una primera velocidad, hasta alcanzar un punto previamente determinado como punto de inicio. Seguidamente, los medios de desplazamiento se desplazan, con el primer distanciómetro (34) activado, a una segunda velocidad, sensiblemente menor que la primera velocidad, hasta que el primer distanciómetro (34) detecta un objetivo. En este momento, los medios de desplazamiento se detienen y el segundo distanciómetro (35) obtiene una medida precisa. Una vez obtenida la medida, se continúa con la búsqueda de otros puntos de medida o, si se trata del último punto, se detiene el proceso de medida. Empleando una pareja de distanciómetros (34, 35) como los descritos, se consigue una precisión de 1.5 mm en un rango de medidas de 0-65
m.
Tal como se ha mencionado anteriormente, el dispositivo de medición de acuerdo con la presente invención incorpora adicionalmente una unidad de control, preferentemente implementada en una combinación de un PLC (no representado) y un PC (27), para controlar el funcionamiento del dispositivo de medición. La unidad de control incorpora una interfaz que permite al operario introducir comandos e informaciones para operar el dispositivo de medición. De manera preferente, la unidad de control comprende un primer módulo y un segundo módulo, donde el primer módulo está configurado para controlar y monitorizar los sensores y los medios de desplazamiento, mientras que el segundo módulo está configurado para alojar la interfaz que interactúa con el usuario. De manera aún más preferente, el primer módulo está alojado en el PLC y el segundo módulo está alojado en el PC (27).
El chasis (1), así como las patas (4), el manillar (21) y el conjunto de apoyo están fabricados en aleaciones de aluminio, preferentemente, debido a su elevada resistencia estructural y su relativamente reducido peso. Algunos elementos que requieren de mayor precisión, como el árbol (40), están elaborados en acero mecanizado, con tolerancias apropiadas. El dispositivo de medición presenta un peso global de entre 20 y 25 kg, lo cual permite que el dispositivo de medición pueda ser cómodamente transportado por un único operario desde un vehículo automóvil hasta la vía.
El dispositivo de medición presenta un funcionamiento autónomo, para lo cual está prevista la incorporación de una batería (no representada), con autonomía para más de 8 horas de funcionamiento ininterrumpido, para alimentar el funcionamiento del servomotor, de los distanciómetros (34), del inclinómetro, el odómetro (17) y de la unidad de control.
Para hacer uso del dispositivo de medición, en primer lugar, se procede a desmontar el conjunto de apoyo desde la posición recogida y montarlo en la posición replegada. Posteriormente, se apoya el dispositivo de medición en los raíles (3) sobre las primeras ruedas (10) y el rodillo (9), y se procede a retirar los soportes (5) con las patas (4). A continuación, despliega el manillar (21), se coloca el PC (27) sobre la bandeja (26). Finalmente, se efectúan las conexiones de la batería con los elementos a los que alimenta, como son el PC (27), el servomotor y los distanciómetros (34, 35) y el inclinómetro, y se procede a poner en marcha el dispositivo de medición.
La unidad de control, en este caso, el PC (27), incorpora una interfaz que permite el manejo del dispositivo de medición por parte del operario. En concreto, la interfaz permite al operario seleccionar entre diferentes funciones, tales como, entre otras, según se muestra en la figura 6: efectuar mediciones de altura (H) y descentramiento (D) de catenaria (45); efectuar mediciones de gálibo (G) de elementos externos a la vía, tales como postes (33), u obstáculos, respecto del eje de la vía, o en su caso, tal como se muestra en la figura 6 respecto del exterior del raíl (3, 8); y efectuar mediciones para determinar el perfil interior de túneles (no representado).
Para efectuar tales mediciones, el operario desplaza el dispositivo de medición sobre la vía, después de haber calibrado una posición inicial en el recorrido. En el lugar seleccionado para efectuar la medición, el operario detiene el dispositivo de medición sobre la vía, soltando la maneta (32) de los medios de retención. La unidad de control, en coordinación con el odómetro (17), (en general, de los medios de posicionamiento) es capaz de registrar la posición del lugar.
Una vez detenido el dispositivo de medición en el lugar de la medición, el operario puede seleccionar, empleando la interfaz, aquella función deseada entre las mencionadas anteriormente, así como, empleando igualmente la interfaz, introducir los datos requeridos por la unidad de control y accionar el funcionamiento de los distanciómetros (34, 35) y del inclinómetro (en general, de los medios para determinar la inclinación).
Los datos y los resultados de las mediciones son almacenados en una base de datos interna gestionada por la unidad de control. Los datos y resultados de las mediciones almacenados en la base de datos pueden ser visualizados por el usuario, permitiendo el análisis, tanto en campo como en oficina, y permitiendo incluso continuar con las mediciones en una jornada posterior, así como pueden ser exportados, por ejemplo a formatos abiertos, como son XML o DXF.
A modo de ejemplo, se explica seguidamente el funcionamiento en un primer caso en que se desean obtener parámetros de la catenaria (45), como son la altura (H) de la catenaria (45) sobre el plano de la vía y el descentramiento (D) de la catenaria (45) respecto del eje de vía, para la realización en que los distanciómetros (34, 35) están montados en un brazo (37) pivotante. En este caso, la unidad de control activa el giro del árbol (40) y, consiguientemente, del brazo (37) con una primera velocidad más elevada hasta alcanzar un punto previamente determinado como punto de inicio. Seguidamente, el brazo (37) vuelve a ser activado giratoriamente, con el primer distanciómetro (34) activado, a una segunda velocidad, sensiblemente menor que la primera velocidad, hasta que el primer distanciómetro (34) detecta la catenaria (45). En este momento, el giro del brazo (37) se detiene y el segundo distanciómetro (35) procede a obtener obtiene una medida precisa de la distancia del segundo distanciómetro (35) a la catenaria (45).
A partir del valor de dicha distancia, así como, tal como se ha indicado anteriormente, del ángulo de giro del árbol
(40) y de las dimensiones propias conocidas del dispositivo de la invención, la unidad de control puede determinar la altura (H) de la catenaria (45) sobre el plano de la vía y el descentramiento (D) de la catenaria (45) respecto del eje de vía.
La interfaz permite al operario la selección de diferentes opciones para poder efectuar la medición, como por ejemplo, indicar si se espera que la posición de la catenaria (45) se encuentre entre determinados valores de distancia o de orientación, para aumentar la precisión y la velocidad de la toma de mediciones.
El dispositivo de medición tiene implementado un algoritmo para la obtención de los perfiles de túnel, o cualquier estructura presente. El operario define la zona de perfilado y el número de mediciones y la unidad de control ordena la medición en puntos que preferentemente están angularmente equiespaciados, donde para cada punto de medición, el dispositivo de medición proporcionará, análogamente a como se hace para el cálculo de altura (H) y descentramiento (D) de catenaria, una coordenada correspondiente a la altura del punto de medición sobre la vía y una coordenada correspondiente a la distancia del punto de medición al eje de vía.
Claims (24)
- REIVINDICACIONES1.-Dispositivo de medición, para medir, sin contacto, parámetros de línea aérea de contacto (LAC), caracterizado por que comprende:
- -
- un chasis (1), provisto de primeras asas (2) en su parte superior;
- -
- medios de rodadura vinculados al chasis (1) para permitir el apoyo rodado del dispositivo sobre una vía férrea dotada de raíles (3, 8);
- -
- unos medios de posicionamiento, para determinar la posición del dispositivo de medición;
- -
- unos medios para determinar la orientación, vinculados al chasis (1), para detectar la inclinación de la vía respecto de un plano horizontal;
- -
- unos medios de desplazamiento, vinculados al chasis de manera desplazable;
- -
- dos distanciómetros (34, 35), fijados a los medios de desplazamiento;
- -
- una unidad de control para controlar el funcionamiento del dispositivo de medición; y
- -
- una interfaz incorporada en la unidad de control, que permite la interacción con el operario; donde la unidad de control está configurada para selectivamente ordenar la detención de los medios de desplazamiento, el movimiento de los medios de desplazamiento a una primera velocidad, y el movimiento de los medios de desplazamiento a una segunda velocidad, sensiblemente menor que la primera velocidad, donde un primer distanciómetro (34) está configurado para ser activado durante el desplazamiento de los medios de desplazamiento a la segunda velocidad, para detectar la presencia de un objeto a medir; así como un segundo distanciómetro (35) está configurado para ser accionado cuando los medios de desplazamiento están detenidos, para determinar la distancia entre el objeto a medir y el segundo distanciómetro (35).
- 2.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de desplazamiento comprenden:
- -
- un brazo (37) pivotante en cuyo interior están fijados los distanciómetros (34, 35);
- -
- un árbol (40) conectado al brazo (37);
- -
- un servomotor; y
- -
- una reductora, vinculada al servomotor y al árbol (40), para accionar el árbol (40) proporcionando consecuentemente un giro del brazo (37).
- 3.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de desplazamiento comprenden un cuerpo fijado en el chasis (1) de manera trasladable longitudinalmente.
- 4.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende adicionalmente un manillar (21) vinculado al chasis (1), para permitir al operario desplazar el dispositivo de medición a lo largo de la vía.
- 5.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende adicionalmente medios de retención, para mantener estático el dispositivo de medición durante la medición.
- 6.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de rodadura comprenden tres apoyos sobre los raíles (3, 8), donde dos de los apoyos están configurados para apoyar sobre un primer raíl (3) y el apoyo restante está configurado para apoyar sobre un segundo raíl (8) opuesto al primer raíl (3).
- 7.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que los apoyos comprenden:
- -
- un rodillo (9), destinado a apoyar sobre el segundo raíl (8), y
- -
- dos primeras ruedas (10), que comprenden:
- -
- una superficie de contacto provista de forma troncocónica y destinada a apoyar sobre el primer raíl (3), y
- -
- una pestaña (11) perimetral ubicada en el extremo de las primeras ruedas (10) que está destinado a ocupar una posición interna respecto del primer raíl (3), para servir de tope y evitar descarrilamiento del dispositivo de medición.
- 8.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que comprende un conjunto de apoyo, conectable al chasis (1) de manera removible, y en cuyos extremos delantero y trasero están ubicadas las primeras ruedas (10).
- 9.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que el chasis (1) comprende:
- -
- una primera conexión, y
- -
- una segunda conexión, estando la primera conexión y la segunda conexión configuradas para fijar el conjunto de apoyo al chasis en dos posiciones distintas, donde la primera conexión permite disponer el conjunto de apoyo en una primera posición recogida, en condiciones de fuera de servicio, según una orientación horizontal perpendicular a los raíles (3, 8), mientras que la segunda posición permite disponer el conjunto de apoyo en una segunda posición desplegada en un extremo del chasis (1), en condiciones de servicio, según una orientación paralela a los raíles (3, 8), para permitir el apoyo de las primeras ruedas (10) sobre el primer raíl (3).
- 10.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que el conjunto de apoyo es conectable al chasis (1) mediante cooperación de bulones (12) y taladros (13) ubicados correspondientemente en el chasis (1) y en el conjunto de apoyo.
- 11.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que el conjunto de apoyo incorpora al menos dos bulones (12) sobresalientes, así como la primera conexión y la segunda conexión comprenden respectivos taladros (13) ubicados en el chasis para alojar los bulones (12).
- 12.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado por que el conjunto de apoyo presenta una forma de U invertida, que comprende:
- -
- un alma (14) donde están ubicados los bulones (12), y
- -
- dos alas (15) conectadas en los extremos del alma (14), donde las primeras ruedas (10) están ubicadas en cada uno de los extremos libres respectivos de las alas (15).
- 13.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el alma (14) comprende en su parte superior una segunda asa (16) para montar y desmontar dicho conjunto de apoyo de la primera posición y de la segunda posición.
- 14.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende adicionalmente una pluralidad de soportes (5) conectables removiblemente a la parte inferior del chasis (1), donde cada uno de los soportes incorpora una pata (4) en cada extremo, para permitir apoyar el dispositivo de medición sobre una superficie en condiciones de fuera de uso.
- 15.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado por que el chasis (1) comprende ranuras (6) destinadas a alojar unas guías (7) ubicadas en la parte superior de los soportes (5), para permitir fijar los soportes (5) al chasis (1) de manera removible.
- 16.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que incorpora adicionalmente medios de ajuste que comprenden:
- -
- un vástago (18) asociado al rodillo (9), y
- -
- un resorte (19) para presionar el vástago (18) sobre la parte interna del segundo raíl (8), para, conjuntamente con las pestañas (11) de las primeras ruedas (10), producir un cierre de forma y/o de fuerza que evita desplazamientos laterales de los medios de rodadura.
- 17.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que los medios de ajuste incorporan adicionalmente:
- -
- una horquilla (20) ubicada en el extremo del vástago (18), y
- -
- una segunda rueda (31), conectada a la horquilla (20), para presionar contra la parte interna del segundo raíl (8).
- 18.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el manillar (21) comprende:
- -
- una base (22) para fijar el manillar (21) al chasis (1);
- -
- una primera barra (23), conectada en un extremo a la base (22);
- -
- una articulación (28) para conectar la primera barra (23) a la base (22), que permite un giro en un eje vertical; y
- -
- un acoplamiento (29) para unir la primera barra (23) a la articulación (28) de manera abatible respecto de un eje horizontal.
- 19.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado por que el manillar (21) comprende adicionalmente una bandeja (26) para soportar la unidad de control.
- 20.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de retención comprenden:
- -
- una maneta (32) manualmente accionable por el operario; y
- -
- una zapata accionada por la maneta (32) para presionar contra los medios de rodadura.
- 21.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el brazo (37) comprende una superficie interior recubierta de una película de color negro, para mejorar la respuesta de los distanciómetros (34, 35) ante diversas condiciones de luz.
- 22.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que comprende:
- -
- una pletina (42) solidaria al chasis (1);
- -
- un tope (43) solidario a los medios de desplazamiento, y
- -
- un sensor de contacto para detectar el contacto entre la pletina (42) y el tope (43), donde la unidad de
control está configurada para identificar como posición de origen la posición de los medios de desplazamiento en que se produce el contacto entre el tope (43) y la pletina (42). - 23.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que incorpora adicionalmente una5 batería configurada para alimentar el servomotor, los distanciómetros (34, 35), los medios para determinar la orientación, los medios de posicionamiento y la unidad de control, para dotar al dispositivo de medición de un funcionamiento autónomo.
- 24.- Dispositivo de medición, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que incorpora adicionalmente una10 base de datos gestionada por la unidad de control y configurada para almacenar los resultados de la mediciones y los datos introducidos por el operario a través de la interfaz, donde la unidad de control está configurada para mostrar y/o exportar los datos y las mediciones.
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