ES2200893T3 - Deteccion de ruedas de vehiculos ferroviarios. - Google Patents

Abstract

Aparato para detectar la forma de una rueda de un vehículo ferroviario a fin de detectar excentricidades, mientras la rueda se mueve por un carril (10) de una vía ferroviaria, comprendiendo el aparato al menos una barra (24; 64) rígida, y unos medios (26, 28; 68) para sostener la barra (24; 64) elásticamente junto al carril (10), y unos medios (34) para medir el desplazamiento vertical de la barra (24; 64) y, por tanto, a qué distancia se proyecta la pestaña de la rueda (40) por debajo de la superficie superior del carril (10), caracterizado porque los medios de soporte comprenden una pluralidad de ballestas (26) planas conectadas a la barra, siendo las ballestas (26) paralelas entre sí y estando inclinadas respecto a la horizontal, de manera que la barra (24; 64) permanece sustancialmente paralela a su posición original cuando es apretada por una pestaña de una rueda (40) al tiempo que la rueda (40) se mueve por el carril (10), estando los medios de soporte fijados (16; 46) al carril (10).

Description

Detección de ruedas de vehículos ferroviarios.

Esta invención se refiere a un método y a un aparato para detectar si las ruedas de un vehículo ferroviario son redondas.

Tal como sale de fábrica, puede esperarse que una rueda de un vehículo ferroviario sea redonda con precisión pero, con el uso, la llanta de la rueda puede desarrollar deformaciones radiales desiguales, de manera que se vuelve excéntrica. Esto puede producirse si una parte de la llanta se desgasta más rápidamente que otras partes de la llanta, como resultado de defectos o materiales no uniformes, o puede producirse como resultado de derrapajes sobre los carriles, que provocan rebajes, o debido a defectos en la suspensión. En cualquier caso, tales ruedas excéntricas son la causa de fuerzas incrementadas sobre tanto la suspensión del vehículo como sobre la vía de ferrocarril, lo que puede conducir a daños en los componentes de la suspensión y a la degradación de la vía. Estas no pueden detectarse con facilidad sin retirar cada rueda de la vía (por ejemplo, durante el mantenimiento). Por tanto, sería útil una manera de detectar si las ruedas son redondas sin poner fuera de servicio los vehículos, particularmente para planificar el mantenimiento.

En el documento US 4 076 192 (Hoge), se describe un aparato para detectar si cualquier pestaña de las ruedas de un ferrocarril es excesivamente alta, que incluye un brazo detector soportado sobre pivote, adyacente al carril, sobre un soporte fijado al carril. Si la altura de pestaña excede un umbral preestablecido, la pestaña aprieta el brazo y, de esta manera, manipula una bandera. Este mecanismo tan sólo detecta la altura de pestaña para un punto de su circunferencia. En el documento DE G 87 13 927.8 (Hegenscheidt), se describe un aparato para detectar la excentricidad de una rueda de ferrocarril, en el que se sostienen unos carriles detectores adyacentes a los carriles de rodadura, de manera que pueden ser apretados por las pestañas de las ruedas, y se mide esta depresión. Los carriles detectores están sostenidos por brazos articulados a un soporte próximo a la línea central de la vía, y por muelles de compresión. Las mediciones serán imprecisas si hay cualquier retroceso en los pivotes o si los carriles se desvían respecto al soporte cuando un tren pasa sobre ellos.

Según la presente invención, se proporciona un aparato para detectar la forma de una rueda de un vehículo ferroviario con el fin de detectar excentricidades mientras la rueda se mueve por un carril de una vía ferroviaria, comprendiendo el aparato al menos una barra rígida, y medios para sostener la barra elásticamente junto al carril, y medios para medir el desplazamiento vertical de la barra y, por tanto, a qué distancia se proyecta la pestaña de la rueda por debajo de la superficie superior del carril, caracterizado porque los medios de soporte comprenden una pluralidad de ballestas planas conectadas a la barra, siendo las ballestas paralelas entre sí y estando inclinadas respecto a la horizontal, de manera que la barra permanece sustancialmente paralela a su posición original cuando es apretada por una pestaña de una rueda al tiempo que la rueda se mueve por el carril, estando fijados los medios de soporte al carril.

Se ha encontrado que el perímetro de las pestañas de las ruedas de ferrocarriles son redondas con precisión y que muy pocas veces la forma de la pestaña es afectada por aquellos problemas que hacen que la llanta de la rueda se vuelva excéntrica. Por tanto, la pestaña puede utilizarse como dato de medida.

En un segundo aspecto, la presente invención también proporciona un método para detectar la forma de una rueda de un vehículo ferroviario a fin de detectar excentricidades a la vez que la rueda se mueve por un carril de una vía ferroviaria, al medir a qué distancia se proyecta la pestaña de la rueda por debajo de la superficie superior del carril con un aparato de este tipo.

La fijación de los medios de soporte al carril garantiza que cualquier movimiento de la base de la vía no afecte la medición.

En una realización preferida, los medios de soporte están dispuestos de manera que todas las partes de la barra están a la misma altura sobre la parte inferior del carril. Las ballestas de los medios de soporte están inclinadas respecto a la horizontal, formando un ángulo preferiblemente entre 25º y 40º, aproximadamente, por ejemplo, 30º. Los medios de soporte garantizan que la barra permanezca sustancialmente paralela a su posición original (y, así, a la superficie superior del carril) cuando se apriete, independientemente del punto, a lo largo de la barra, en el que está en contacto la pestaña.

Puesto que la circunferencia de una rueda es, típicamente, mayor que la batalla entre ruedas sucesivas en un bogie de un vehículo, es deseable proporcionar una pluralidad de barras de este tipo a lo largo del carril. Por ejemplo, cada barra puede tener una longitud de aproximadamente 0,7 m, incluyendo el aparato, por ejemplo, cinco barras de este tipo.

A continuación, se describirá adicional y más detalladamente la invención, únicamente a título de ejemplo, y haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 muestra una vista en corte transversal de un detector de rueda sujeto a un carril;

la figura 2 muestra una vista en corte en la dirección de la línea II - II de la figura 1, y

la figura 3 muestra una vista en corte transversal de un detector alternativo de ruedas sujeto a un carril.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, un carril 10 está sostenido, a intervalos a lo largo de su longitud, por unas zapatas 12 de carril sujetas a unas traviesas 13. Un detector 14 de ruedas está sujeto, junto al carril 10, por dos abrazaderas 16 espaciadas. Cada abrazadera 16 tal consta de dos barras 17 y 18 en C de fijación que se extienden ambas por debajo del rail 10, y que están unidas entre sí por dos pernos 19; la barra 18 de fijación define dos protuberancias 20 que están en contacto con la superficie inferior del carril 10, mientras que unos pernos 21 y 22 que atraviesan los extremos superiores de las barras 17 y 18 de fijación presionan la superficie superior del patín 23 del carril 10, empujando así firmemente las protuberancias 20 contra la superficie inferior del carril 10. El detector 14 está sujeto a la barra 17 de fijación.

El detector 14 consta de una barra 24 rígida de acero en forma de canaleta invertida, de 0,7 m de longitud. La barra 24 está sostenida por y sujeta a tres ballestas 26 planas de acero, inclinada cada una en un ángulo 30º con la horizontal. Los extremos inferiores de estas ballestas 26 están sujetos a una barra 28 de soporte de 0,5 m de longitud que está unida a las barras 17 de fijación, siendo esta barra 28 también de acero, en forma de una canaleta cuyos lados caben entre los lados de la canaleta 24 superior. La barra 28 de soporte es lo suficientemente corta como para caber entre traviesas 13 sucesivas y, por tanto, no obstaculiza a las abrazaderas (no mostradas) que sujetan el carril 10 a las zapatas 12 de carril. Un transductor 30 lineal está montado sobre un soporte 32 unido a la barra 28 de soporte, incluyendo el transductor 30 una varilla 34 de empuje que contacta con la parte inferior de la barra 24 en un punto intermedio a lo largo de su longitud.

Si una rueda 40 se mueve por el carril 10, tal como se indica en la figura 1, la pestaña de la rueda 40 aprieta la barra 24. Las ballestas 26 garantizan que la barra 24 permanezca sustancialmente paralela a la barra 28 de soporte, a medida que la rueda 40 se mueve por el carril 10. Por tanto, la señal generada por el transductor 30 indica la distancia que la pestaña ha hundido la barra 24 y, por consiguiente, indica cuanto se extiende la pestaña por debajo la superficie superior del carril 10. Las señales del transductor 30 se suministran a un ordenador (no mostrado) que puede, por tanto, determinar si la rueda es excéntrica.

Un detector de ruedas práctico debería ser capaz de obtener medidas acerca de la forma de las ruedas sobre una circunferencia completa, que típicamente tiene aproximadamente 3m. Por consiguiente, debe constar de varios detectores 14 de este tipo - por ejemplo, cinco detectores 14 de este tipo se fijarían a tope al carril 10, con tal sólo una pequeña holgura (por ejemplo, 5 mm) entre sí. Los extremos de las paredes laterales de las canaletas (es decir, las barras 24 y las barras 28 de soporte) tiene una forma, tal como se muestra en la figura 2, para que, cuando se apriete una barra 24, esta no contacte con las barras 24 adyacentes. También es deseable proporcionar un contracarril (no mostrado) junto al otro de la vía para garantizar que no pueda producirse ningún movimiento lateral de la rueda 40 durante las mediciones. Así, un detector de ruedas práctico consta de un tramo de vía ferroviaria, por ejemplo, aquel que lleva a una estación de lavado (donde los vehículos andarán despacio, a por ejemplo 8 km/h), con cinco detectores 14 instalados cerca del carril derecho y un contracarril junto al carril izquierdo, seguidos por cinco detectores 14 instalados cerca del carril izquierdo, con un contracarril junto al carril derecho.

Un detector de ruedas de este tipo puede realizar mediciones de ruedas de distintos diámetros, y con bogies con distinto espaciado entre ruedas (siempre y cuando la batalla sea mayor de 0,7 m). Cabe notarse que, debido a que los detectores 14 están montados en el carril 10, 0,1 mm (en condiciones de laboratorio). Preferiblemente, el detector 14 se calibra, por ejemplo, cada 6 meses, al hacer rodar una rueda 40, que se sabe es redonda con exactitud, por el carril 10. El detector de ruedas descrito anteriormente puede estar conectado a un sistema de identificación de vehículos, para proporcionar una detección totalmente automatizada de todos los vehículos en un depósito. Alternativamente, puede proporcionar tan sólo una señal de advertencia a un operador si una rueda excede un valor umbral de excentricidad, por ejemplo, superior a 0,5 mm. Este puede estar conectado a unos medios automatizados que emplean, por ejemplo, un pulverizador de pintura que marca cualquier rueda defectuosa de este tipo. El detector también permite que se realicen comprobaciones de cualquier diferencia de diámetro (debido a desgastes desiguales) entre dos ruedas de un único eje, incluso cuando ambas ruedas contiúen siendo redondas.

Cabe notarse que un detector de ruedas puede ser distinto del descrito anteriormente, en tanto que permanece dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, los medios para fijar el detector 14 al carril 10 pueden ser distintos de los descritos. La barra 24 rígida puede estar sostenida elásticamente por un muelle de compresión y guiada por un eslabonamiento de paralelogramos, en vez de las ballestas 26 planas. Alternativamente, la barra 24 puede estar sostenida elásticamente por un sistema neumático B por ejemplo, la barra 24 puede descansar sobre un tubo elástico lleno de un líquido a presión y conectado a un tanque de gas a presión. También cabe notarse que la barra 24 debería ser, de manera deseable, de un material resistente al desgaste, o incorporar una tira de material resistente al desgaste a lo largo de su superficie superior. Y el desplazamiento vertical de la barra 24 puede ser medido por medios distintos, por ejemplo, un detector óptico sin contacto, o con un par de extensímetros unidos a las superficies opuestas de una de las ballestas 26 a fin de medir la flexión (y para distinguirla de la tensión).

Haciendo referencia ahora a la figura 3, se muestra una vista en corte transversal de un detector 44 de ruedas alternativo sujeto a un carril 10, haciéndose referencia a aquellas características que son idénticas a las características del detector de las figuras 1 y 2 con los mismos números de referencia. El detector 44 está sujeto junto al carril 10 por dos abrazaderas 46 espaciadas (solamente se muestra una de ellas), constando cada abrazadera 46 de dos elementos 47 y 48 de fijación, generalmente con forma de C, estando unido el detector 44 a los elementos 47. Un extremo de cada elemento 47 de fijación tiene una cara 49 de fijación inclinada que contacta y coincide con la pendiente de la cara superior del patín 23, mientras que el otro extremo se extiende por debajo del carril 10, y dos pernos 50 se extienden a través de orificios roscados en el elemento 47 para apretar la superficie inferior del carril 10, estando dotado cada perno 50 de una tuerca 51 de inmovilización. Mediante el ajuste de los pernos 50, el detector 44 puede ajustarse lateralmente en relación al carril 10.

Cada elemento 48 de fijación consta de dos placas 52 perforadas idénticas, espaciadas en planos paralelos (a cada lado del plano en el que se encuentra el elemento 47 de fijación) pero unidas por un tirante 53. Las aberturas en las placas 52 tienen una forma que define una cara 55 de fijación inclinada que contacta y coincide con la pendiente de la cara superior del patín 23, y que define una cara 56 inferior de fijación que contacta con la superficie inferior del carril 10. El elemento 48 de fijación está unido al elemento 47 mediante un perno 58 que pasa a través de una ranura en el tirante 53 y encaja en un orificio roscado en el elemento 47.

El detector 44 consta de una barra 64 rígida de acero, en forma de una canaleta poco profunda, con 0,7 m de longitud. La barra 64 está sostenida por y unida a tres ballestas 26 planas de acero, inclinada cada una 30º respecto a la horizontal. Los extremos inferiores de estas ballestas 26 están unidas a una barra 68 de soporte con una longitud de 0,5 m que está unida a los elementos 47 de fijación, siendo también esta barra 68 de acero, en forma de una canaleta poco profunda. Tal como con el detector 14 descrito anteriormente, se proporciona un detector (no mostrado) para detectar desplazamientos verticales de la barra 64 cuando una rueda 40 pasa a lo largo del carril 10.

El lado del detector 44 más cercano al carril 10 está cubierto por una lámina 69 delgada de goma flexible, conectada a las barras 64 y 68, para proteger el detector 44 de polvo, piedras y lluvia. Junto al otro lado del detector 44 se encuentra una lámina 70 delgada de acero elástico sujeto a la barra 68 inferior, rozando el borde superior de la lámina 70 contra el lado de la barra 64 superior, que también protege al detector 44 de polvo, piedras y lluvia. La lámina 70 define un escalón 72 a lo largo de su longitud total, alrededor de 12 mm por debajo de la barra 64 (en la ausencia de una rueda 40). El desplazamiento vertical típico de la barra 64 cuando es apretada por una rueda 40 es menos de 10 mm, de manera que el escalón 72 no afecta el funcionamiento normal del detector 44, pero si una persona inintencionadamente pisa sobre la barra 64 entonces el escalón 72 aguantará su peso. Sólo si la carga sobre la barra 64 supera, por ejemplo, unos 200 Kg, se flexionará la lámina 70 para que la barra 64 pueda moverse más hacia abajo.

Claims (6)

1. Aparato para detectar la forma de una rueda de un vehículo ferroviario a fin de detectar excentricidades, mientras la rueda se mueve por un carril (10) de una vía ferroviaria, comprendiendo el aparato al menos una barra (24; 64) rígida, y unos medios (26, 28; 68) para sostener la barra (24; 64) elásticamente junto al carril (10), y unos medios (34) para medir el desplazamiento vertical de la barra (24; 64) y, por tanto, a qué distancia se proyecta la pestaña de la rueda (40) por debajo de la superficie superior del carril (10),
caracterizado porque los medios de soporte comprenden una pluralidad de ballestas (26) planas conectadas a la barra, siendo las ballestas (26) paralelas entre sí y estando inclinadas respecto a la horizontal, de manera que la barra (24; 64) permanece sustancialmente paralela a su posición original cuando es apretada por una pestaña de una rueda (40) al tiempo que la rueda (40) se mueve por el carril (10), estando los medios de soporte fijados (16; 46) al carril (10).

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que los medios (26, 28; 68) de soporte están dispuestos de manera que todas las partes de la barra (24; 64) están a la misma altura sobre la parte inferior del carril (10).

3. Aparato según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la barra (24; 64) tiene una sección transversal con forma de canaleta.

4. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las ballestas (26) están inclinadas respecto a la horizontal en un ángulo entre aproximadamente 25º y 40º, por ejemplo, 30º.

5. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que hay una pluralidad de tales barras (24; 64) rígidas dispuestas a tope junto al carril (10).

6. Método para detectar la forma de una rueda (40) de un vehículo ferroviario a fin de detectar excentricidades, mientras la rueda (40) se mueve por un carril (10) de una vía ferroviaria, midiendo a qué distancia se proyecta la pestaña de la rueda (40) por debajo de la superficie superior del carril (10) empleando un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.