ES1220000U - Propulsion, stabilization and suspension system for monorail trains (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
La estabilidad lateral se consigue colocando el peso de la carga, instalaciones, combustible, etc. en la zona más baja del vagón, el centro de gravedad se coloca bajo el punto de apoyo o del raíl y puede actuar automáticamente como tren pendular. La estabilidad también se puede conseguir mediante giróscopos y acelerómetros. Unos sensores pueden medir la separación y actuar sobre electroimanes. Los vagones son autopropulsados o pueden usar una máquina 5 independiente. The lateral stability is achieved by placing the weight of the load, facilities, fuel, etc. In the lower part of the car, the center of gravity is placed under the point of support or the rail and can automatically act as a pendulum train. Stability can also be achieved by gyroscopes and accelerometers. Sensors can measure the separation and act on electromagnets. The wagons are self-propelled or they can use an independent machine.
Las ruedas magnéticas pueden estar integradas o formar parte de las ruedas actuales utilizadas sobre las vías o pueden ser unas ruedas independientes, complementarias de las convencionales. En ambos casos y sin frenar al vehículo, las ruedas magnéticas atraen las vías 10 y por tanto a estas contra el vagón. La atracción de las ruedas magnéticas sobre el raíl se suma al peso del vehículo. Y la atracción bajo, o bajo el lateral del raíl lo levitan o reducen el peso del vagón sobre el raíl. El contacto con el raíl siempre lo hacen con las ruedas convencionales o las adosadas a las magnéticas que hacen de límite. The magnetic wheels can be integrated or be part of the current wheels used on the tracks or they can be independent wheels, complementary to the conventional ones. In both cases and without braking the vehicle, the magnetic wheels attract tracks 10 and therefore these against the car. The attraction of the magnetic wheels on the rail adds to the weight of the vehicle. And the attraction low, or under the side of the rail levitate or reduce the weight of the car on the rail. The contact with the rail always do it with conventional wheels or those attached to the magnetic ones that limit.
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Las ruedas magnéticas pueden girar en contacto con las vías o girar a una distancia de uno a varios centímetros de las mismas. Al girar las ruedas simultáneamente atraen e impulsan al vagón desplazándolo sobre las vías. De este modo se pueden utilizar vagones más ligeros de peso. Las ruedas magnéticas no producen gasto de energía y están formadas o tienen adosados imanes permanentes. 20 The magnetic wheels can rotate in contact with the tracks or rotate at a distance of one to several centimeters from them. Turning the wheels simultaneously attract and propel the car by moving it on the tracks. This way you can use lighter carriages of weight. The magnetic wheels do not produce energy expenditure and are formed or have permanent magnets attached. twenty
Las ruedas pueden de sección periférica circular o semicircular. El eje de las ruedas puede sobresalir por uno o ambos lados de la misma, pudiendo aplicar el correspondiente motor, cojinete y amortiguador. The wheels can have a circular or semicircular peripheral section. The wheel axle can protrude on one or both sides of the wheel, and the corresponding motor, bearing and shock absorber can be applied.
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Los raíles pueden ser verticales convencionales, de cabeza acanalada de sección de corona semicircular o semiovalada. Los raíles pueden tener como alma una viga de dos superficies laterales convergentes hacia la zona inferior. The rails can be conventional vertical, with a corrugated head of semicircular or semi-oval crown section. The rails can have as a soul a beam of two converging lateral surfaces towards the lower zone.
Pueden usarse vagones monocasco abiertos por su zona inferior, esta zona se cubre con el 30 armazón o chasis del vagón. Monocoque wagons open through its lower zone can be used, this area is covered with the frame or chassis of the car.
Los vagones usados circulares u ovalados con la altura inferior a la anchura y tienen mayor relación longitud anchura de los mismos, siendo muy ligeros de peso utilizando fibra de carbono, vidrio, kevlar o aleaciones de aluminio o magnesio, mezclas de grafeno u de óxido de 35 grafeno, etc. de ese modo el peso por metro es mínimo y por lo tanto el de las vías. Puede reducirse aún más el peso usando dos o tres asientos por fila. The used circular or oval wagons with the height less than the width and have a greater length to width ratio, being very light in weight using carbon fiber, glass, kevlar or aluminum or magnesium alloys, mixtures of graphene or oxide of 35 graphene, etc. in that way the weight per meter is minimal and therefore that of the tracks. The weight can be further reduced using two or three seats per row.
Los sistemas de propulsión consisten en unas ruedas laterales inclinadas o en unas ruedas magnéticas impulsadas con motores, que rodean al raíl aunque no contacten con él. Las 40 ruedas actúan sobre el raíl o sobre su viga de soporte. La propulsión puede efectuarse exclusivamente con los fanes, o puede realizarse con estos de forma complementaria. The propulsion systems consist of inclined side wheels or magnetic wheels driven by motors, which surround the rail even if they do not contact it. The 40 wheels act on the rail or on its support beam. The propulsion can be carried out exclusively with the fans, or it can be carried out with them in a complementary way.
La propulsión se consigue usando principalmente motores eléctricos, o de explosión, gasolina, diesel o turbinas. Todos los motores se pueden aplicar directamente a las ruedas magnéticas, 45 ruedas poleas neumáticos o ruedas de goma. La alimentación eléctrica se puede aplicar con baterías, con células de combustible, electrificando los raíles o con unas bandas y energía externa. La corriente eléctrica aplicada desde tierra se capta y envía por la vía y/o por una banda lateral aislada, recogiéndose con unas escobillas o elementos deslizantes. La corriente alterna también se puede enviar por los raíles y/o por unas bandas metálicas que actúan a 50 modo de condensadores transfiriendo la corriente alterna a través de los mismos. La energía eléctrica externa se puede aplicar en múltiples tramos con generadores independientes. Propulsion is achieved using mainly electric, or explosion, gasoline, diesel or turbine engines. All engines can be applied directly to magnetic wheels, 45 pneumatic pulley wheels or rubber wheels. The power supply can be applied with batteries, with fuel cells, electrifying the rails or with bands and external energy. The electrical current applied from the ground is captured and sent by the track and / or by an isolated side band, being collected with brushes or sliding elements. The alternating current can also be sent by the rails and / or by metal bands that act in the manner of capacitors by transferring the alternating current through them. External electrical energy can be applied in multiple sections with independent generators.
Opcionalmente se puede eliminar la resistencia frontal y trasera usando fanes o turbinas, los cuales succionan el aire en la zona frontal del vagón delantero y otras lo descargan en la posterior del último vagón. En este caso el vehículo no presiona sobre el aire y se puede considerar que los fanes delanteros actúan por tracción. La fricción lateral se reduce recubriendo con una capa deslizante o repelente del aire, con una superficie cubierta de 5 múltiples dentículos o utilizando doble pared y entre ellas una cámara presurizada cuyo aire se descarga al exterior con múltiples diminutas burbujas evitando la adherencia del flujo laminar. Optionally you can eliminate the front and rear resistance using fans or turbines, which suck the air in the front area of the front car and others discharge it in the rear of the last car. In this case the vehicle does not press on the air and the front fans can be considered to act by traction. Lateral friction is reduced by coating with a sliding or air repellent layer, with a surface covered with 5 multiple denticles or using a double wall and among them a pressurized chamber whose air is discharged to the outside with multiple tiny bubbles avoiding adhesion of the laminar flow.
Al avanzar las ruedas magnéticas girando a la misma velocidad tangencial respecto a los raíles, no frenan, pero si atraen al vagón. 10 When advancing the magnetic wheels turning at the same tangential speed with respect to the rails, they do not brake, but do attract the car. 10
Se usarán preferentemente imanes permanentes de tierras raras como el samario o el neodimio. Las ruedas pueden tener el flujo magnético distribuido radial o longitudinalmente o incluso inclinado respecto a las ruedas, pueden estar cubiertas por una capa elástica amortiguadora y pueden colocarse en el exterior de los vagones. 15 Preferably permanent rare earth magnets such as samarium or neodymium will be used. The wheels can have the magnetic flux distributed radially or longitudinally or even inclined with respect to the wheels, they can be covered by an elastic cushion layer and can be placed on the outside of the wagons. fifteen
Unos sensores eléctricos detectan que las ruedas no hacen contacto con el raíl aumentando el flujo de corriente a través de las bobinas y reducen la separación de las ruedas de imanes permanentes. Electric sensors detect that the wheels do not make contact with the rail by increasing the flow of current through the coils and reduce the separation of permanent magnet wheels.
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Los raíles generalmente de sección tubular, pueden estar formados por múltiples láminas aisladas y adosadas longitudinal o transversalmente entre sí. Para evitar las corrientes de Foucault. The rails generally of tubular section, can be formed by multiple insulated sheets and attached longitudinally or transversely to each other. To avoid eddy currents.
Los sistemas de ruedas magnéticas trabajan reduciendo la fuerza del peso de los vagones 25 sobre los raíles, pero sin llegar a levitarlo totalmente. Puede ser necesario que el alma o viga inferior del raíl sea de material no magnético. The magnetic wheel systems work by reducing the force of the weight of the cars 25 on the rails, but without fully levitating it. It may be necessary for the soul or lower beam of the rail to be of non-magnetic material.
Los vagones se pueden interconectar con un sistema de fuelle tipo oruga. The wagons can be interconnected with a caterpillar bellows system.
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En emergencia unas baterías pueden accionar el sistema en caso de fallo. In emergency, batteries can power the system in case of failure.
Los vagones pueden utilizar unas ruedas laterales con el eje vertical y/o ligeramente inclinado morro abajo. The cars can use side wheels with the vertical axle and / or slightly inclined nose down.
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Mediante los chorros de aire entre la rueda y el raíl permite que no exista contacto entre ambos, pudiendo flotar el vehículo sin apenas rozamiento. By means of the air jets between the wheel and the rail it allows that there is no contact between both, being able to float the vehicle with hardly any friction.
Puede usar amortiguación de caucho, neumática, de flejes o muelles helicoidales. You can use rubber, pneumatic, strapping or coil springs.
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Paras lugares arenosos o para muy altas velocidades puede ir soterrado. For sandy places or for very high speeds it can be buried.
Breve descripción de los dibujos Brief description of the drawings
La figura 1 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de un vagón y vía o 45 raíl del sistema de la invención. Figure 1 shows a schematic and partially sectioned view of a carriage and track or rail of the system of the invention.
Las figuras 2 a la 4 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas de vagones con variantes del sistema de la invención. Figures 2 through 4 show schematic and partially sectioned views of wagons with variants of the system of the invention.
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Las figura 5, 6, 7 y 13 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas de raíles con variantes de ruedas. Figures 5, 6, 7 and 13 show schematic and partially sectioned views of rails with wheel variants.
Las figuras 8-10 muestran vistas esquematizadas, parciales y parcialmente seccionadas de dos variantes de raíl. Figures 8-10 show schematic, partial and partially sectioned views of two rail variants.
La figura 11 muestra una vista lateral y parcial de una rueda, el raíl e inyectores. Figure 11 shows a side and partial view of a wheel, rail and injectors.
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La figuras 14 muestra una vista esquematizada y en perspectiva de la unión o machihembrado de dos extremos de raíl. Figures 14 shows a schematic and perspective view of the junction or tongue and groove of two rail ends.
La figuras 15 muestra una vista esquematizada y en planta de la unión o machihembrado de dos extremos de raíl. 10 Figures 15 shows a schematic and plan view of the junction or tongue and groove of two rail ends. 10
La figura 16 muestra una vista esquematizada y en perspectiva del vehículo de la invención. Figure 16 shows a schematic and perspective view of the vehicle of the invention.
Las figuras 17 y 18 muestran vistas esquematizadas y frontales de variantes de dos tipos de vagones. 15 Figures 17 and 18 show schematic and front views of variants of two types of wagons. fifteen
Las figuras 19 y 20 muestran vistas esquematizadas y en planta de variantes de dos tipos de vagones. Figures 19 and 20 show schematic and plan views of variants of two types of wagons.
La figura 21 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de la pared de un 20 vagón con un sistema de reducción de la fricción usando burbujas de aire. Figure 21 shows a schematic and partially sectioned view of the wall of a car with a friction reduction system using air bubbles.
La figura 22 muestra un sistema de captación de la corriente externa. Figure 22 shows an external current collection system.
La figura 23 muestra un diagrama de bloques de un sistema de la invención. 25 Figure 23 shows a block diagram of a system of the invention. 25
Descripción más detallada de un modo de realización. More detailed description of an embodiment.
La figura 1 aporta un modo de realización de la invención, muestra el vagón (1) de un tren monocarril ultraligero con las ruedas (20) que pueden ser parcialmente magnéticas, de sección 30 periférica semicircular que se apoyan sobre el raíl de cabeza acanalada (30) de sección de corona semicircular o semiovalada y el raíl se soporta sobre los postes o columnas (4), atraen el raíl y evitan el descarrilamiento. Las ruedas laterales (5) evitan el vuelco y se pueden apoyar en los laterales del alma del raíl (10), que hace de viga, que obligan a las ruedas y por lo tanto al vagón a discurrir en la posición más baja posible. Las ruedas laterales (5) con el eje vertical 35 pueden estar ligeramente inclinadas morro abajo, hacen que durante su giro se mantenga en la unión entre la cabeza y el alma (10) del raíl. Permite un pequeño movimiento pendular. Los ejes de las ruedas principales con cojinetes de aire, son actuados por los motores y soportados por el chasis del vagón con unos amortiguadores, pueden apoyarse a ambos lados de la rueda y usar un eje para cada pareja de ruedas, esto no se muestra en la figura. Aplicando inyectores 40 de chorros de aire entre rueda y raíl elimina o reduce el rozamiento. Figure 1 provides an embodiment of the invention, shows the carriage (1) of an ultralight monorail train with wheels (20) that can be partially magnetic, of semicircular peripheral section 30 that rest on the corrugated head rail ( 30) of semicircular or semi-oval crown section and the rail is supported on the posts or columns (4), attract the rail and prevent derailment. The side wheels (5) prevent tipping and can be supported on the sides of the rail core (10), which acts as a beam, which forces the wheels and therefore the wagon to run in the lowest possible position. The side wheels (5) with the vertical axle 35 can be slightly inclined face down, make it stay in the connection between the head and the soul (10) of the rail. It allows a small pendular movement. The axles of the main wheels with air bearings, are driven by the engines and supported by the car chassis with shock absorbers, can be supported on both sides of the wheel and use an axle for each pair of wheels, this is not shown in the figure. Applying air jet injectors 40 between wheel and rail eliminates or reduces friction.
La figura 2 muestra el vagón (1) de un tren con las ruedas (20) que pueden ser parcialmente magnéticas, de sección periférica semicircular que se apoyan sobre el raíl de cabeza acanalada (30a) de sección de corona semicircular u semiovalada y el raíl sobre los postes o 45 columnas (4), atraen el raíl y evitan el descarrilamiento. Las ruedas laterales (5) evitan el vuelco y se pueden apoyar en los laterales inclinados del alma del raíl (10a), que hace de viga, que obligan a las ruedas y por lo tanto al vagón a discurrir en la posición más baja posible. Las ruedas laterales (5) con el eje vertical pueden estar ligeramente inclinadas morro abajo, hacen que durante su giro se mantenga en la unión entre la cabeza y el alma (10a) del raíl. Las 50 ruedas laterales inclinadas (5) evitan el vuelco y se pueden apoyar en los laterales inclinados del alma del raíl, evitan que el vagón se eleve. Figure 2 shows the carriage (1) of a train with wheels (20) that can be partially magnetic, of semicircular peripheral section that rest on the corrugated head rail (30a) of semicircular or semi-oval crown section and the rail on the posts or 45 columns (4), they attract the rail and prevent derailment. The side wheels (5) prevent tipping and can be supported on the sloping sides of the rail core (10a), which acts as a beam, which forces the wheels and therefore the car to run in the lowest possible position. The side wheels (5) with the vertical axle can be slightly inclined nose down, they make it stay in the union between the head and the soul (10a) of the rail. The 50 inclined side wheels (5) prevent overturning and can be supported on the inclined sides of the rail core, prevent the car from rising.
La figura 3 muestra el vagón (1) de un tren monocarril ultraligero con las ruedas (20) que pueden ser parcialmente magnéticas, de sección periférica semicircular que se apoyan sobre el raíl de cabeza acanalada (30) de sección de corona semicircular u semiovalada y el raíl se soporta sobre los postes o columnas (4), atraen el raíl y evitan el descarrilamiento. Las ruedas laterales (5) evitan el vuelco y se pueden apoyar en los laterales de la cabeza acanalada (3) del 5 raíl, que obligan a las ruedas y por lo tanto al vagón a discurrir en la posición más baja posible. Las ruedas laterales (5) con el eje vertical pueden estar ligeramente inclinadas morro abajo. Permite un pequeño movimiento pendular. Figure 3 shows the carriage (1) of an ultralight mono-rail train with wheels (20) that can be partially magnetic, of semicircular peripheral section that rest on the corrugated head rail (30) of semicircular or semi-oval crown section and The rail is supported on the posts or columns (4), attract the rail and prevent derailment. The side wheels (5) prevent tipping and can be supported on the sides of the corrugated head (3) of the 5 rail, which force the wheels and therefore the car to run in the lowest possible position. The side wheels (5) with the vertical axle may be slightly inclined face down. It allows a small pendular movement.
La figura 4 muestra el vagón (1) de un tren monocarril ultraligero con las ruedas (20) que 10 pueden ser parcialmente magnéticas, de sección periférica semicircular que se apoyan sobre el raíl de cabeza acanalada (30) de sección de corona semicircular u semiovalada y el raíl se soporta sobre los postes o columnas (4), atraen el raíl y evitan el descarrilamiento. Las ruedas se sujetan del techo mediante las barras (14). Las ruedas laterales (5) evitan el vuelco y se pueden apoyar en el alma o viga (10), evitando el alabeo o balanceo lateral. 15 Figure 4 shows the carriage (1) of an ultralight mono-rail train with wheels (20) that can be partially magnetic, of semicircular peripheral section that rest on the corrugated head rail (30) of semicircular or semi-oval crown section and the rail is supported on the posts or columns (4), attract the rail and prevent derailment. The wheels are held from the ceiling by the bars (14). The side wheels (5) prevent tipping and can be supported on the core or beam (10), avoiding warping or lateral swaying. fifteen
La figura 5 muestra sobre el canal del raíl la rueda (20) que puede ser parcialmente magnética, las ruedas magnéticas sustentadoras o levitadoras (2m), en las zonas lateral inferiores de la cabeza de la cabeza acanalada del raíl. Figure 5 shows on the rail channel the wheel (20) that can be partially magnetic, the supporting or levitating magnetic wheels (2m), in the lower lateral areas of the head of the corrugated head of the rail.
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La figura 6 muestra sobre el canal del raíl la rueda (20) que puede ser parcialmente magnética, las ruedas laterales inferiores (2n) que evitan el descarrilamiento y permiten el balanceo o alabeo del vagón. Figure 6 shows on the rail channel the wheel (20) that can be partially magnetic, the lower side wheels (2n) that prevent derailment and allow the rolling or warping of the car.
La figura 7 muestra sobre el canal (3) del raíl la rueda (20) que puede ser parcialmente 25 magnética, las ruedas laterales inferiores (2p) que apoyan entre el ángulo entre la cabeza acanalada y el alma. Muestra los orificios de desagüe (25), que evitan el descarrilamiento y permiten un pequeño movimiento pendular. Figure 7 shows on the channel (3) of the rail the wheel (20) which can be partially magnetic, the lower side wheels (2p) supporting between the angle between the corrugated head and the soul. It shows the drain holes (25), which prevent derailment and allow a small pendular movement.
La figura 8 muestra el raíl (30), cuya alma o viga machihembra con la columna (4c). 30 Figure 8 shows the rail (30), whose soul or tongue and groove beam with the column (4c). 30
La figura 9 muestra el raíl (30v), cuya alma o viga machihembra con la columna (4d). Figure 9 shows the rail (30v), whose soul or tongue and groove beam with the column (4d).
La figura 10 muestra el raíl (30y), cuya alma o viga machihembra con la columna (4f). Figure 10 shows the rail (30y), whose soul or tongue and groove beam with the column (4f).
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La figura 11 muestra sobre el canal (30) del raíl la rueda (20) y entre ambos los inyectores (6) que aplican chorros de aire que evitan el contacto de la rueda con del raíl. Figure 11 shows on the channel (30) of the rail the wheel (20) and between both the injectors (6) that apply air jets that avoid the contact of the wheel with the rail.
La figura 12 muestra la rueda magnética (2m) giratoria separada sobre el raíl (30). Puede aplicarse una o dos bobinas rodeando el eje, con el flujo de líneas de fuerza a través de dicho 40 eje o paralelo al mismo. Figure 12 shows the magnetic wheel (2m) rotating separately on the rail (30). One or two coils can be applied around the axis, with the flow of lines of force through said axis or parallel to it.
La figura 13 muestra la rueda magnética (2m) que rueda sobre la cabeza de sección circular del raíl (30), la cual porta en sus laterales y solidarias dos ruedas de límite de recorrido (9) que evitan que las magnéticas contacten con el raíl. Con la atracción magnética superior o inferior 45 se evita que el vehículo salte o se eleve por falta de peso. Figure 13 shows the magnetic wheel (2m) that rolls on the head of circular section of the rail (30), which carries on its sides and solidarity two travel limit wheels (9) that prevent the magnetic ones from contacting the rail . With the upper or lower magnetic attraction 45 the vehicle is prevented from jumping or rising due to lack of weight.
La figura 14 muestra una unión por machihembrado para permitir la dilatación longitudinal de los raíles. Figure 14 shows a tongue and groove joint to allow longitudinal expansion of the rails.
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La figura 15 muestra una unión por machihembrado para permitir la dilatación longitudinal de los raíles. Figure 15 shows a tongue and groove joint to allow longitudinal expansion of the rails.
La figura 16 muestra un vagón (1) de tren monorraíl, mostrando las ruedas (20), el raíl (30), las columnas de apoyo (4) y las aletas (12) fijas en el lateral del vagón con inclinación o sustentación negativa, deflectoras del aire de la marcha, o bien de control accionadas mediante señales enviadas por un microprocesador. Figure 16 shows a monorail train car (1), showing the wheels (20), the rail (30), the support columns (4) and the fins (12) fixed on the side of the wagon with negative inclination or lift , deflectors of the air of the march, or of control activated by means of signals sent by a microprocessor.
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La figura 23 muestra un microprocesador el cual procesa las señales de: Giróscopos, acelerómetros, sensores de separación delanteros y traseros distribuidos alrededor del vehículo, mando de gases, frenos, detección fugas, peso de la zona delantera y el de la trasera, contador uniones de conductos, la de GPS puede ser opcional ya que no es válida para túneles. El microprocesador una vez procesados los datos, y con el correspondiente 10 algoritmo, proporciona y envía múltiples y repetitivas señales: Señales de control de estabilización delantera y otras traseras, señal o señales de levitación zona delantera y de la zona trasera enviadas a unos electroimanes o inyectores de chorros de aire que controlan la separación ruedas raíl, y señales de aviso de fallos del sistema, control de velocidad, frenado, propulsión e indicación de velocidad. Las señales de estabilización lateral están más bien 15 indicadas en los raíles de sección circular. Figure 23 shows a microprocessor which processes the signals of: Gyroscopes, accelerometers, front and rear separation sensors distributed around the vehicle, gas control, brakes, leak detection, front and rear area weight, joint counter of conduits, the GPS can be optional since it is not valid for tunnels. The microprocessor once the data has been processed, and with the corresponding algorithm, provides and sends multiple and repetitive signals: Front and other stabilization control signals, front or back zone levitation signals or signals sent to electromagnets or air jet injectors that control rail wheel separation, and warning signs of system failures, speed control, braking, propulsion and speed indication. The lateral stabilization signals are rather indicated on the circular section rails.
Para facilitar la interpretación de los dibujos no se muestran los motores, sensores de separación, amortiguadores, cojinetes o apoyos de las ruedas. To facilitate the interpretation of the drawings, motors, separation sensors, dampers, bearings or wheel bearings are not shown.
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Claims (31)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201800582U ES1220000Y (en) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Propulsion, stabilization and suspension system for monorail trains |
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| ES201800582U ES1220000Y (en) | 2018-10-01 | 2018-10-01 | Propulsion, stabilization and suspension system for monorail trains |
Publications (2)
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
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- 2018-10-01 ES ES201800582U patent/ES1220000Y/en active Active
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