ES2325545T3 - Dispositivo y procedimiento de control de la velocidad de un vehiculo ferroviario y sistema que comprende tales dispositivos. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control de la velocidad de un vehículo ferroviario (10) equipado con una pluralidad de pares (16g, 16d; 18g, 18d; 20g, 20d; 22g, 22d, 24g, 24d; 26g, 26d) de ruedas mecánicamente independientes dispuestas una frente a otra, a una y otra parte de éste, caracterizado porque comprende: - una pluralidad de dispositivos de control de la velocidad del vehículo, asociados respectivamente a pares seleccionados de la pluralidad de pares de ruedas, comprendiendo cada dispositivo de control: - medios (42g, 42d, 44g, 44d, 46g, 46d, 48g, 48d, 50g, 50d, 52g, 52d) de adquisición de la velocidad de rotación de cada rueda del par de ruedas; - medios (60) de determinación del radio de curvatura de la vía férrea a nivel del par de ruedas en función de la diferencia y de la suma de las velocidades de rotación adquiridas de éstas; - medios (72) de determinación de una velocidad límite para el vehículo en función del radio de curvatura determinado; y - medios (80) de limitación de la velocidad del vehículo apropiados para determinar una señal de mando para que la citada velocidad no exceda de la velocidad límite determinada, y porque comprende: - medios (86) de selección, entre las señales de mando determinadas por los citados dispositivos, de la señal correspondiente a la velocidad límite mínima.
Description
Dispositivo y procedimiento de control de la
velocidad de un vehículo ferroviario y sistema que comprende tales
dispositivos.
La presente invención se refiere a un
dispositivo y a un procedimiento de control de la velocidad de un
vehículo ferroviario equipado al menos con un par de ruedas
mecánicamente independientes dispuestas una frente a otra, a una y
otra parte del vehículo, y a un sistema de control de la velocidad
de un vehículo equipado con una pluralidad de tales
dispositivos.
La velocidad es un parámetro de rodaje
preponderante en el riesgo de descarrilamiento de un tren que está
metido en una curva.
Sistemas de limitación automática de la
velocidad de un vehículo están descritos, en el sentido más amplio,
en las solicitudes de patente GB-A-2
371 127, WO99/14093A, US2004/030483A1 y en la patente
US-B1-6456923.
Se conocen sistemas de limitación de la
velocidad de un vehículo del tipo antes mencionado, basados en un
reconocimiento previo de las curvas de la trayectoria de éste, a
cada una de las cuales está asociada una velocidad límite.
Este reconocimiento previo es memorizado en el
sistema que comprende un receptor GPS para el posicionamiento del
vehículo con respecto a las curvas memorizadas.
Durante la aproximación a una de éstas, el
sistema limita entonces la velocidad del vehículo a la velocidad
asociada a esta curva.
De manera general, tales sistemas no presentan
una precisión importante en el control de la limitación de
velocidad y particularmente en las partes de trayectoria que
comprenden numerosas curvas, como por ejemplo las porciones férreas
urbanas.
Así, tales sistemas tienden a limitar la
velocidad del vehículo, incluso en las líneas rectas de tales
porciones. Esto da lugar entonces a un mayor tiempo de recorrido y a
un tráfico más sobrecargado.
El objeto de la presente invención es resolver
el problema antes mencionado, proponiendo un dispositivo y un
procedimiento de limitación de la velocidad del vehículo que no
conduzca a un alargamiento inútil del tiempo de recorrido.
A tal efecto, la presente invención tiene por
objeto un sistema de control de la velocidad de un vehículo
ferroviario de acuerdo con la reivindicación 1.
De acuerdo con modos particulares de
realización, el dispositivo comprende una o varias de las
características siguientes:
- -
- los medios de determinación del radio de curvatura comprenden:
- -
- medios de determinación de la velocidad longitudinal de cada rueda del par de ruedas en función de la velocidad de rotación adquirida de esta rueda; y
- -
- medios de cálculo del radio de curvatura de la vía férrea en función de las citadas velocidades longitudinales;
- -
- los medios de cálculo del radio de curvatura son apropiados para determinar éste de acuerdo con la relación:
- donde R es el radio de curvatura, E es la separación entre las ruedas del par de ruedas, y Vg y Vd son velocidades longitudinales de las ruedas del par de ruedas;
- -
- los medios de determinación de la velocidad límite son apropiados para determinar una velocidad limitada asociada al par de ruedas de acuerdo con la relación:
- donde V_{L} es la velocidad límite, R el radio de curvatura de la vía férrea a nivel del par de ruedas y \alpha y \beta son parámetros predeterminados;
- -
- el vehículo comprende un sistema de motorización de control de par para el arrastre de las ruedas del vehículo, y los medios de limitación comprenden medios de regulación adaptados para determinar una consigna de par para el sistema de motorización en función de la velocidad del vehículo y de la velocidad límite determinada a partir de una ley de regulación predeterminada;
- -
- éste comprende, además, medios de selección, para el mando del sistema de motorización, del mínimo entre la consigna de par determinada por los medios de regulación y una consigna de par facilitada por el conductor del vehículo;
- -
- éste comprende, además, medios de activación/desactivación de la limitación de velocidad puesta en práctica por los medios de limitación en función de condiciones predeterminadas relativas al deslizamiento de las ruedas del par de ruedas;
- -
- los medios de activación/desactivación comprenden medios de determinación de un valor representativo del citado deslizamiento y medios de comparación de éste con un valor umbral predeterminado, y la limitación de velocidad es desactivada si el valor representativo del citado deslizamiento es superior al valor umbral; y
- -
- los medios de activación/desactivación activan la limitación de velocidad si al menos el valor representativo del citado deslizamiento es inferior al valor umbral durante una duración predeterminada.
De acuerdo con un modo particular de
realización, el sistema de control de la velocidad de un vehículo
ferroviario está equipado con una pluralidad de pares de ruedas
mecánicamente independientes dispuestas una frente a otra, a una y
otra parte de éste, y está caracterizado porque comprende:
- -
- una pluralidad de dispositivos del tipo antes mencionado asociados, respectivamente, a pares seleccionados de la pluralidad de pares de ruedas; y
- -
- medios de selección, entre las señales de mando determinadas por los citados dispositivos, de la señal correspondiente a la velocidad límite mínima.
De acuerdo con un modo particular de
realización, el sistema está equipado con una pluralidad de pares de
ruedas mecánicamente independientes dispuestas una frente a otra, a
una y otra parte de éste, y está caracterizado porque comprende:
- -
- al menos un dispositivo del tipo antes mencionado y asociado a un par seleccionado de ruedas de la citada pluralidad de pares de ruedas;
- -
- medios de adquisición de la velocidad de rotación de cada rueda de al menos otro par de ruedas seleccionado de citada la pluralidad de pares de ruedas;
- -
- medios de determinación del radio de curvatura de la vía férrea a nivel del otro o de cada par de ruedas seleccionado de la citada pluralidad de pares de ruedas; y
- -
- medios de selección del mínimo de los radios de curvatura determinados por el citado al menos un dispositivo y los medios de determinación del radio de curvatura asociado al otro par de ruedas, y los medios de determinación de la velocidad límite del citado al menos un dispositivo apropiados para determinar esta velocidad límite en función del mínimo de los radios de curvatura seleccionado;
- -
- los pares seleccionados comprenden los pares de la pluralidad de pares de ruedas más extremos del vehículo.
Otro objeto de la invención es un procedimiento
de control de la velocidad de un vehículo ferroviario de acuerdo con
la reivindicación 12.
La presente invención se comprenderá mejor con
la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a título de
ejemplo, y hecha en relación con los dibujos anejos, en los cuales
números idénticos se refieren a elementos idénticos o análogos y en
los cuales:
- la figura 1 es una vista esquemática de un
tren equipado con un sistema de control de la velocidad de acuerdo
con la invención;
- la figura 2 es una vista esquemática de un
dispositivo de control de la velocidad del tren que entra en la
constitución del sistema de la figura 1;
- la figura 3 es una vista esquemática otro modo
de realización de un dispositivo de control de la velocidad del
tren que entra en la constitución del sistema de la figura 1;
- la figura 4 es un organigrama del
funcionamiento del sistema de la figura 1; y
- la figura 5 es una vista esquemática de otro
modo de realización del sistema de la figura 1.
En lo que sigue, los términos "izquierdo",
"derecho", "delante" y "detrás" están definidos con
respecto a la orientación del tren de la figura 1.
En la figura 1, se ha representado de manera
esquemática un tren 10 metido en una curva de una vía férrea 12, y
que se desplaza por ejemplo según la dirección indicada por la
flecha F.
El tren 10 está constituido por una pluralidad
de bogies 14a, 14b, 14c que comprenden, cada uno, un par de ruedas
delanteras independientes 16g-16d,
20g-20d, 24g-24d y un par de ruedas
traseras independientes 18g-18d,
22g-22d, 26g-26d.
En el ejemplo ilustrado aquí, las ruedas de cada
uno de los pares están dispuestas una frente a otra y a una y otra
parte del tren 12 y son mecánicamente independientes, es decir no
arrastradas por un mismo eje.
Por ejemplo, el tren comprende bogies
automotores 14a, 14c equipados, cada uno, con un primer motor 28g,
30g para el arrastre de sus ruedas izquierdas 16g, 18g, 24g, 26g y
un segundo motor 28d, 30d para el arrastre de sus ruedas derechas
16d, 18d, 24d, 26d.
El tren comprende igualmente bogies pasivos 14b,
es decir sin sistema de motorización, cuyas ruedas izquierdas 20g,
22g y derechas 20d, 22d están fijadas respectivamente a árboles
independientes.
Los motores 28g, 28d, 30g y 30d son gobernados
desde un puesto de gobierno 32a, 32b por un conductor que acciona
una palanca 34a, 34b de demanda de par, como esto es en sí
conocido.
El puesto de gobierno 32a, 32b comprende una
consola 36a, 36b de control de la velocidad del tren conectada a
cada motor de los bogies automotores, por medio, por ejemplo, de un
bus 40 CAN, FIP, MVB o Ethernet.
Se seleccionan varios pares de ruedas derecha e
izquierda mecánicamente independientes para que cada una de sus
ruedas este equipada con un captador 42g, 42d, 44g, 44d, 46g, 46d,
48g, 48d, 50g, 50d, 52g, 52d de velocidad de rotación, por ejemplo
un captador de efecto Hall asociado a una rueda dentada fijada al
eje de la rueda. En variante, para una rueda arrastrada por un
motor, el captador de velocidad de rotación es un captador del
régimen del motor conectado a un módulo de multiplicación del
régimen medido por la relación de reducción del motor.
De manera ventajosa, se seleccionan al menos los
pares de ruedas mecánicamente independientes más extremos para ser
equipados con captadores de velocidad, en este ejemplo el par de
ruedas 16g-16d y el par de ruedas
26g-26d con fines que se explicarán más en detalle
en lo que sigue.
En variante, para el control de la velocidad del
tren se selecciona un solo par de ruedas mecánicamente
independientes.
Los captadores de velocidad de rotación están
conectados a la consola de control 36a, 36b a través del bus 40
para facilitar a ésta sus mediciones.
La consola de control 36a, 36b comprende,
asociado a cada uno de los pares de ruedas equipados con captadores,
un dispositivo 54a, 54b de control de la velocidad del tren. Este
dispositivo 54a, 54b de control determina una consigna de par C
para los motores en función de las velocidades de rotación
adquiridas de las ruedas y facilita ésta a medios 56a, 56b de
selección del mínimo Cmin de las consignas determinadas por cada
dispositivo 54a, 54b de control asociado a un respectivo par de
ruedas, como se explicará más en detalle en lo que sigue.
Un dispositivo de control de este tipo está
ilustrado en la figura 2.
El dispositivo de control comprende una unidad
60 de determinación del radio de curvatura Rc a nivel del par de
ruedas al cual está asociado. La unidad 60 comprende medios 62, 64
de determinación de la velocidad longitudinal Vg, Vd de cada una de
las ruedas izquierda y derecha en función de sus respectivas
velocidades de rotación adquiridas \omega_{g}, \omega_{d},
por ejemplo de acuerdo con la relación:
donde la Vi es la velocidad
longitudinal de una de las ruedas izquierda o derecha, Ri el radio
de ésta, y \omegai la velocidad de rotación adquirida de
ésta.
En variante, se utilizan otros modelos de
cálculo de la velocidad longitudinal, como modelos de estimación
del deslizamiento de la rueda, modelos dinámicos del tren, ...
Las velocidades longitudinales Vg, Vd de las
ruedas izquierda y derecha así determinadas son facilitadas a
medios 66 de cálculo del radio de curvatura Rc a nivel de éstas de
acuerdo con la relación:
donde E es la separación entre
estas dos
ruedas.
Cuando las ruedas, derecha e izquierda del par
de ruedas están metidas en una porción sensiblemente poco curvada
de la vía férrea, sus velocidades longitudinales Vg y Vd son
sensiblemente iguales. Así, la inversión del término
Vg-Vd de la relación (2) puede dar lugar a problemas
numéricos, de modo que el radio de curvatura Rc calculado puede ser
no representativo del radio de curvatura real de la vía férrea.
De manera ventajosa, el dispositivo de control
comprende medios 68 de verificación y de corrección de los
resultados numéricos facilitados por los medios 66 de cálculo.
Por ejemplo, los medios 68 son apropiados para
seleccionar el máximo entre el radio de curvatura Rc calculado y un
valor predeterminado memorizado en medios de almacenamiento de datos
70.
Este valor, por ejemplo igual a 25 m, es
determinado por las características de la red férrea.
El radio de curvatura resultante \tilde{R}c de
esta selección es facilitado a continuación a medios 72 de
determinación de una velocidad límite V_{L} para el tren.
Los medios 72 comprenden, por ejemplo, una
cartografía predeterminada de valores de velocidad en función de
valores de radio de curvatura determinados experimentalmente.
En variante, los medios 72 están adaptados para
determinar la velocidad límite V_{L} de acuerdo con la
relación:
donde \alpha y \beta son
parámetros predeterminados experimentalmente y memorizados en los
medios 70 de almacenamiento de datos. Por ejemplo, \alpha y
\beta son iguales a 3,6 m/s^{2} y 0,65 m/s^{2}
respectivamente.
La velocidad límite V_{L} es facilitada
entonces a una unidad 74 de activación/desactivación de la
limitación de la velocidad del tren.
La unidad 74 comprende medios 76 de selección
entre esta velocidad límite V_{L} y un valor predeterminado
memorizado en los medios 70 de almacenamiento de datos. Esta
selección es realizada en función de una señal de selección Sel,
como se explicará más en detalle en lo que sigue.
Los medios 76 facilitan el valor seleccionado a
medios 78 de filtrado de la salida de los medios 76 de selección.
Estos medios 78 comprenden, por ejemplo, un filtro que pone en
práctica una rampa temporal para pasar de manera continua de un
valor precedentemente seleccionado a un valor nuevamente
seleccionado por los medios 76. Esto permite compensar los efectos
de una conmutación discontinua entre dos valores de la salida de los
medios 76 de selección.
La velocidad límite \tilde{V}_{L} a la
salida de los medios 78 de filtrado es facilitada a una unidad 80 de
limitación de la velocidad del tren.
La unidad de limitación 80 comprende medios 82
de determinación de la velocidad del tren V, por ejemplo adaptados
para calcular la media de las velocidades longitudinales Vg y Vd
determinadas por los medios 62, 64 de determinación de éstas.
La unidad 80 comprende igualmente medios 84 de
regulación que reciben la velocidad límite \tilde{V}_{L} de los
medios 78 de atenuación como consigna y la velocidad V del tren como
medición.
En variante, los medios 84 de regulación reciben
la velocidad V del tren de medios de adquisición o de determinación
clásicamente presentes en el tren, de modo que la unidad 80 no
comprende los medios 82 de determinación de esta velocidad.
Los medios 84 son apropiados para calcular en
función de la velocidad V del tren y de la velocidad límite
\tilde{V}_{L} una consigna de par de regulación CC para los
motores del tren a partir de una ley de regulación
predeterminada.
Esta ley de regulación es determinada para que
la aplicación de la consigna de regulación CC como señal de mando
de los motores tenga por efecto que la velocidad V del tren sea
regulada a la velocidad límite \tilde{V}_{L}. Esta ley de
regulación es igualmente determinada ventajosamente para que la
velocidad V no exceda de la velocidad límite \tilde{V}_{L}.
La consigna de par CC es facilitada a medios 86
de selección del mínimo entre ésta y una consigna CCC de par
facilitada por el conductor del tren por medio de la palanca de
demanda de par del puesto de gobierno.
Durante el deslizamiento de una rueda, la
determinación de la velocidad longitudinal de ésta puede ser
imprecisa, incluso errónea. El conjunto de los cálculos basados en
una velocidad de este tipo es entonces igualmente no
satisfactorio.
La unidad 74 de activación/desactivación está
adaptada para activar o desactivar la limitación de velocidad del
vehículo con respecto a la velocidad \tilde{V}_{L} determinada
por los medios 72 de determinación en función de condiciones
predeterminadas que se refieren al deslizamiento de las ruedas
derecha e izquierda del par de ruedas.
A tal efecto, la unidad 74 comprende medios 88
de determinación de un valor G representativo del deslizamiento de
las ruedas derecha e izquierda. Los medios 88 reciben las
velocidades longitudinales Vg y Vd determinadas, y son apropiados
para calcular el valor G de acuerdo con la relación:
Los medios 88 facilitan el valor G calculado a
medios 90 de comparación de éste con un valor umbral predeterminado,
por ejemplo igual a 1,8, memorizado en los medios 70 de
almacenamiento.
El resultado de esta comparación es facilitado a
un contador de tiempo 92, que es activado desde el momento en que
el valor G es inferior a su valor umbral. El contador 92 facilita su
valor de contador a medios 94 de comparación de éste con un valor
umbral predeterminado, por ejemplo 2 s, memorizado en los medios 70
de almacenamiento.
Este valor umbral es determinado igualmente de
modo experimental y corresponde a la duración al cabo de la cual es
sensiblemente cierto que ninguna de las ruedas desliza.
La unidad 74 comprende igualmente medios 96 de
diagnóstico del estado de funcionamiento de los captadores de
velocidad de rotación asociados a las ruedas, por ejemplo en función
de las mediciones \omega_{g}, \omega_{d} facilitadas por
estos, como es en sí conocido.
Los resultados de la comparación de los medios
90 y 94 y el resultado del diagnóstico del estado de funcionamiento
de los captadores de velocidad de rotación son facilitados a medios
98 que realizan la función Y, y que facilitan la señal de selección
Sel a los medios 76 de selección.
Así, si las ruedas no presentan deslizamiento y
esto durante al menos una duración predeterminada, y los captadores
funcionan de manera satisfactoria, los medios 76 seleccionan la
velocidad límite V_{L} determinada por los medios 72.
Si no, se selecciona el valor predeterminado
recibido por los medios 76 de selección desde los medios 70 de
almacenamiento.
Este valor, que es la velocidad máxima
autorizada en la red, por ejemplo 70 km/h, es suficientemente
elevado para que la consigna de par CC calculada por los medios 84
sea superior a la consigna de par CCC facilitada por el conductor.
Así, los medios 80 seleccionan la consigna CCC y entonces se
desactiva la limitación puesta en práctica.
En la figura 3 se ha ilustrado otro modo de
realización del dispositivo de control de acuerdo con la invención.
Este modo de realización difiere del descrito anteriormente en que
la activación/desactivación de la limitación de velocidad en
función del deslizamiento de las ruedas del par de ruedas es
realizada a la salida de la unidad 60 de determinación del radio de
curvatura Rc.
Como está ilustrado en la figura 3, la unidad 74
de activación/desactivación comprende medios 99 de selección que
reciben en entrada el radio de curvatura Rc calculado por la unidad
60 y un valor predeterminado de radio de curvatura memorizado en
los medios 70 de almacenamiento de datos.
Los medios 99 son apropiados para seleccionar, y
para facilitar a los medios 68, uno u otro de los valores recibidos
en entrada en función de una señal Sel determinada de una manera
análoga por los mismos elementos que la unidad 74 descritos
anteriormente en relación con la figura 2.
\newpage
De modo más particular, si las ruedas no
presentan deslizamiento y esto al menos durante la duración
predeterminada memorizada en los medios 70 de almacenamiento, y los
captadores de velocidad de rotación asociados a las ruedas del par
de ruedas funcionan de manera satisfactoria, los medios 99
seleccionan el radio de curvatura Rc determinado por los medios
60.
Si no, los medios 99 seleccionan el valor de
entrada memorizado en los medios 70 de almacenamiento. Este valor
es determinado suficientemente grande, por ejemplo igual a 1000 km,
para que su utilización como radio de curvatura en los elementos de
cálculo siguientes desactive la limitación de velocidad del
tren.
Si el tren está equipado con un solo dispositivo
de acuerdo con la invención asociado a un par de ruedas derecha e
izquierda del tren, se facilita entonces la consigna de par C a los
motores para el mando de estos.
Si el tren está equipado con una pluralidad de
dispositivos de acuerdo con la invención, cada uno asociado a un
par seleccionado de ruedas mecánicamente independientes y dispuestas
una frente a otra, el conjunto de las consignas de par C
determinadas por estos dispositivos es facilitado a medios de
selección del mínimo entre estas consignas de par C.
En variante, los medios 86 de selección del
mínimo entre la consigna de par de regulación CC y la consigna CCC
facilitada por el conductor de un dispositivo cualquiera de la
pluralidad de dispositivos son apropiados para recibir las
consignas de par de regulación CC de los otros dispositivos y para
seleccionar el mínimo entre éstas y la consigna de par CCC
facilitada por el conductor.
El mínimo seleccionado de las consignas de par
es facilitado entonces a los motores para el mando de estos. Este
mínimo corresponde al mínimo de las velocidades límites determinadas
por la pluralidad de dispositivos de modo que la velocidad del
vehículo no supere a este mínimo de las velocidades límites.
En relación con el organigrama de la figura 4,
se explica a continuación el funcionamiento del sistema de control
que comprende dispositivos de acuerdo con el modo de realización de
la figura 2 descrito anteriormente.
En una etapa 100 de inicialización, se activan
los diferentes elementos del sistema.
En una etapa 102 siguiente, se realiza una
adquisición de las velocidades de rotación \omega_{g},
\omega_{d} de las ruedas izquierda y derecha de cada par de
ruedas seleccionado.
En 104, se determinan entonces las velocidades
longitudinales Vd, Vg del par de ruedas, así como el radio de
curvatura Rc, el valor G representativo del deslizamiento de las
ruedas del par de ruedas, el diagnóstico del estado de
funcionamiento de los captadores de velocidad de rotación asociados
a estas ruedas y la velocidad V del tren.
En una etapa 106 siguiente, se selecciona el
máximo \tilde{R}c entre el radio de curvatura Rc determinado y el
valor umbral asociado, y se determina la velocidad límite V_{L}
en función de este máximo.
En 108 se prueban entonces las condiciones sobre
el deslizamiento de las ruedas y, si éstas son satisfechas, se
selecciona en 110 la velocidad límite V_{L}. Si no, en 110 se
selecciona el valor predeterminado de velocidad límite.
La etapa 112 siguiente del funcionamiento es
entonces el cálculo de la consigna de par CC en función de la
velocidad V del tren y del valor seleccionado \tilde{V}_{L} para
la velocidad límite.
Esta etapa 112 va seguida entonces en 114 de la
selección del mínimo entre la consigna de par CC y la consigna CCC
facilitada por el conductor del tren.
De la etapa 114 se vuelve entonces a la etapa
102 de adquisición para la ejecución de un nievo ciclo de
cálculo.
La consigna de par seleccionada en 114 es
facilitada entonces, en 116, a los medios de selección del mínimo
de las consignas de par determinado para el conjunto de los pares de
ruedas seleccionados, y la consigna de par seleccionada facilitada
a los medios de mando de los motores del tren.
Si el sistema comprende una pluralidad de
dispositivos de acuerdo con el segundo modo de realización descrito
en relación con la figura 3, la etapa 106 precedente consiste, en
primer lugar, en probar las condiciones sobre el deslizamiento de
las ruedas y en seleccionar el radio de curvatura determinado por
los medios 60 si éstas son satisfechas, o si no en seleccionar el
valor de radio de curvatura memorizado en los medios 70 de
almacenamiento. Se selecciona entonces el máximo \tilde{R}c entre
el valor seleccionado por los medios 99 y el valor memorizado en
los medios 70 asociado a los medios 68 y la velocidad límite
V_{L} es determinada en función de este máximo.
De la etapa 106 se pasa a continuación
directamente a la etapa 112 anteriormente descrita.
Otro modo de realización del sistema de
regulación de la velocidad del tren en función de las velocidades
de las ruedas de una pluralidad de pares seleccionados de ruedas
derechas e izquierdas mecánicamente independientes está ilustrado en
la figura 5.
El sistema de la figura 5 comprende elementos
idénticos a los descritos en relación con la figura 3. Los elementos
idénticos a los de la figura 3 están indicados por los mismos
números y no son descritos aquí por razones de concisión.
Este sistema comprende al menos un dispositivo
del tipo descrito anteriormente en relación con la figura 3
asociado a un par de ruedas seleccionado de la pluralidad de pares
de ruedas, siendo la parte apropiada de este dispositivo para
calcular la velocidad límite para el tren y la consigna de par de
regulación CC, común al conjunto de pares seleccionados de ruedas,
como seguidamente se explica en detalle.
Cada par de ruedas seleccionado, por ejemplo en
número de 3, está asociado a un dispositivo 200a, 200b, 200c
apropiado para determinar el radio de curvatura Rca, Rcb, Rcc de la
vía férrea a nivel del par de ruedas, así como una señal Ta, Tb, Tc
representativa de la presentación de un deslizamiento del par de
ruedas.
A tal efecto, este dispositivo 200a, 200b, 200c
comprende una unidad 60 de determinación del radio de curvatura a
nivel del par de ruedas, medios 70 de almacenamiento de datos, y una
unidad 74 de activación/desactivación descrita en relación con la
figura 3, a saber medios 88 de determinación de un valor
representativo del deslizamiento de las ruedas del par de ruedas,
medios 90 de comparación, un contador de tiempo 92, medios 94 de
comparación, medios 96 de diagnóstico, medios 98 que realizan la
función Y y que facilitan una señal de selección Ta, Tb, Tc y
medios 99 de selección entre el radio de curvatura Rc determinado
por la unidad 60 y un valor predeterminado de radio de curvatura en
función de la señal de selección facilitada por los medios 98, como
se ha descrito anteriormente.
Estos medios 88, 90, 92, 94, 96, 98 y 99 están
dispuestos de manera idéntica a la descrita en relación con la
figura 3.
El sistema comprende igualmente un dispositivo
210 de mando de la velocidad del tren.
Este dispositivo 210 comprende una unidad de
limitación 80 idéntica a la unidad de las figuras 2 y 3. Esta
unidad comprende medios 82 de determinación de la velocidad del tren
en función de las velocidades longitudinales de las ruedas derecha
e izquierda determinadas por la unidad 60 de determinación del radio
de curvatura de uno cualquiera de los dispositivos 200a, 200b, 200c
asociado a un par de ruedas.
El dispositivo 210 comprende igualmente medios
212 de selección que reciben los radios de curvatura Rca, Rcb, Rcc
seleccionados por los medios 99 de selección de los dispositivos
200a, 200b, 200c y apropiados para seleccionar el mínimo de
estos.
Estos medios 212 de selección están conectados a
medios 68 de selección del máximo entre el mínimo de los radios de
curvatura seleccionado por los medios 212 y un valor predeterminado
memorizado en medios de almacenamiento 214, como se ha descrito
anteriormente.
El dispositivo 210 comprende igualmente medios
72 de determinación de una velocidad límite V_{L} conectados a
medios 68, de una manera idéntica a la descrita en relación con las
figuras 2 y 3.
El dispositivo 210 comprende igualmente medios
216 que reciben las señales Ta, Tb, Tc de selección de los medios
98 que realizan la función Y de los dispositivos 200a, 200b, 200c
asociados a los pares de ruedas seleccionados. Los medios 216 son
apropiados para invertir cada una de las señales Ta, Tb, Tc
recibidas y para realizar la función Y de las señales
invertidas.
Los medios 216 facilitan su resultado a medios
218 de selección. Estos medios 218 reciben la salida de los medios
72 y un valor de los medios 214 de almacenamiento y son apropiados
para seleccionar uno u otro de los valores recibidos en función del
valor facilitado por los medios 216, es decir, la salida de los
medios 72 si el valor facilitado por los medios 216 vale 0 y si no
el valor de los medios 214 de almacenamiento, y para facilitar su
salida a los medios 84 de regulación de la unidad 80, como se
describió anteriormente.
Así, la limitación de la velocidad del tren se
realiza en función del mínimo de los radios de curvatura calculados
a nivel de los pares de ruedas seleccionados, y la detección del
deslizamiento de al menos un par de ruedas tiene por efecto que
este par de ruedas no sea tenido en cuenta para la limitación de la
velocidad del tren. Si todos los pares de ruedas presentan un
deslizamiento, la limitación es entonces desactivada.
El funcionamiento del sistema que acaba de
describirse es análogo al descrito en relación con la figura 4 con
la diferencia de que éste comprende una etapa intermedia de
selección del mínimo de los radios de curvatura seleccionados por
los medios 99 de selección de los dispositivos 200a, 200b, 200c de
determinación del radio de curvatura, activados a continuación de
la etapa 104, siendo utilizado el radio de curvatura mínimo
seleccionado para la determinación de la velocidad límite V_{L}
en la etapa 112 como se ha descrito anteriormente en relación con
la figura 4.
La etapa 116 del funcionamiento del sistema que
acaba de describirse es modificada igualmente y consiste en
facilitar la consigna de par seleccionado en 114 a los medios de
mando de los motores del tren.
La selección de los pares de ruedas
mecánicamente independientes más extremos, permite un control eficaz
de la velocidad del tren cuando este último está metido en una
curva. En efecto, como ilustra la figura 1, el primer bogie 14a
está metido en una porción recta de la vía férrea 12 mientras que el
último bogie 14c está metido en una porción curva de la vía férrea
12. Así, el tren tiene su velocidad limitada en tanto que el
conjunto del tren no esté sensiblemente en línea recta, evitando así
riesgos de descarrilamiento.
Como puede constatarse, el dispositivo y el
sistema de acuerdo con la invención que acaban de describirse, son
aplicables a cualquier tipo de vehículos ferroviarios que comprendan
al menos un par de ruedas mecánicamente independientes y dispuestas
una frente a otra, a una y otra parte del vehículo.
Claims (12)
1. Sistema de control de la velocidad de un
vehículo ferroviario (10) equipado con una pluralidad de pares
(16g, 16d; 18g, 18d; 20g, 20d; 22g, 22d, 24g, 24d; 26g, 26d) de
ruedas mecánicamente independientes dispuestas una frente a otra, a
una y otra parte de éste, caracterizado porque comprende:
- -
- una pluralidad de dispositivos de control de la velocidad del vehículo, asociados respectivamente a pares seleccionados de la pluralidad de pares de ruedas, comprendiendo cada dispositivo de control:
- -
- medios (42g, 42d, 44g, 44d, 46g, 46d, 48g, 48d, 50g, 50d, 52g, 52d) de adquisición de la velocidad de rotación de cada rueda del par de ruedas;
- -
- medios (60) de determinación del radio de curvatura de la vía férrea a nivel del par de ruedas en función de la diferencia y de la suma de las velocidades de rotación adquiridas de éstas;
- -
- medios (72) de determinación de una velocidad límite para el vehículo en función del radio de curvatura determinado; y
- -
- medios (80) de limitación de la velocidad del vehículo apropiados para determinar una señal de mando para que la citada velocidad no exceda de la velocidad límite determinada,
y porque comprende:
- -
- medios (86) de selección, entre las señales de mando determinadas por los citados dispositivos, de la señal correspondiente a la velocidad límite mínima.
2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque los medios de determinación del radio
de curvatura comprenden:
- -
- medios (62, 64) de determinación de la velocidad longitudinal de cada rueda del par de ruedas en función de la velocidad de rotación adquirida de esta rueda; y
- -
- medios (66) de cálculo del radio de curvatura de la vía férrea en función de las citadas velocidades longitudinales.
3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2,
caracterizado porque los medios (66) de cálculo del radio de
curvatura son apropiados para determinar éste de acuerdo con la
relación:
donde R es el radio de curvatura, E
es la separación entre las ruedas del par de ruedas, y Vg y Vd son
velocidades longitudinales de las ruedas del par de
ruedas.
4. Sistema de acuerdo con las reivindicaciones
1, 2 o 3 caracterizado porque los medios de determinación de
la velocidad límite son apropiados para determinar una velocidad
limitada asociada al par de ruedas de acuerdo con la relación:
donde V_{L} es la velocidad
límite, R el radio de curvatura de la vía férrea a nivel del par de
ruedas y \alpha y \beta son parámetros
predeterminados.
5. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
vehículo comprende un sistema de motorización de control de par
para el arrastre de las ruedas del vehículo, y porque los medios
(80) de limitación comprenden medios (84) de regulación adaptados
para determinar una consigna de par para el sistema de motorización
en función de la velocidad del vehículo y de la velocidad límite
determinada a partir de una ley de regulación predeterminada.
6. Sistema de acuerdo con la reivindicación 5,
caracterizado porque comprende, además, medios (86) de
selección, para el mando del sistema de motorización, del mínimo
entre la consigna de par determinada por los medios (84) de
regulación y una consigna de par facilitada por el conductor del
vehículo.
7. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende,
además, medios (74) de activación/desactivación de la limitación de
velocidad puesta en práctica por los medios de limitación en
función de condiciones predeterminadas relativas al deslizamiento de
las ruedas del par de ruedas.
8. Sistema de acuerdo con la reivindicación 7,
caracterizado porque los medios de activación/desactivación
comprenden medios (88) de determinación de un valor representativo
del citado deslizamiento y medios (90) de comparación de éste con
un valor umbral predeterminado, y porque la limitación de velocidad
es desactivada si el valor representativo del citado deslizamiento
es superior al valor umbral.
9. Sistema de acuerdo con la reivindicación 8,
caracterizado porque los medios de activación/desactivación
activan la limitación de velocidad si al menos el valor
representativo del citado deslizamiento es inferior al valor umbral
durante una duración predeterminada.
10. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende:
- -
- medios (212) de selección del mínimo de los radios de curvatura determinados por los citados dispositivos,
y porque los medios (72) de determinación de la
velocidad límite de al menos un dispositivo son apropiados para
determinar esta velocidad límite en función del mínimo de los radios
de curvatura seleccionado.
11. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los pares
seleccionados comprenden los pares de la pluralidad de pares de
ruedas más externos del vehículo.
12. Procedimiento de control de la velocidad de
un vehículo ferroviario equipado con una pluralidad de pares (16g,
16d; 18g, 18d; 20g, 20d, 22g, 22d, 24g, 24d; 26g, 26d) de ruedas
mecánicamente independientes dispuestas una frente a otra, a una y
otra parte de éste, caracterizado porque comprende las
etapas:
- -
- de adquisición (en 102) de las velocidades de rotación de cada rueda de al menos dos pares de ruedas dispuestas una frente a otra seleccionados de la pluralidad de pares de ruedas;
- -
- de determinación (en 104) del radio de curvatura de la vía férrea a nivel de cada par seleccionado de ruedas en función de las velocidades de rotación adquiridas de éste,
- -
- de determinación (en 106) de una velocidad límite para el vehículo en función de cada radio de curvatura determinado;
- -
- de determinación (112) de una consigna de par para el vehículo en función de cada velocidad límite, y
- -
- de selección (116) del mínimo de las consignas de par determinado por el conjunto de los pares de ruedas seleccionados.
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