ES2337951T3 - Procedimiento y sistema para la activacion de un eje de giro libre para conservar la fuerza de frenado. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la activación de un eje de giro libre de un tren (Z) que presenta varios ejes, para conservar la fuerza de frenado, en el que está activado al menos un eje de giro libre (F) para determinar la posición del tren y estando activados los demás ejes (N) como ejes sin giro libre (N) para frenar el tren (Z), en el que se activa al fallar un freno (4) previsto en un eje sin giro libre (N), un eje hasta ahora de giro libre (F) como eje sin giro libre (N) y el eje sin giro libre (N), que presenta el freno (4) que ha fallado, como eje de giro libre (F) para determinar la posición del tren (Z).

Description

Procedimiento y sistema para la activación de un eje de giro libre para conservar la fuerza de frenado.

La invención se refiere a un procedimiento y a un sistema para la activación de un eje de giro libre de un tren para conservar la fuerza de frenado, en particular en sistemas de tren sin conductor o bien sistemas AGT (Automated Guided Trains, trenes de guiado automático).

En el tráfico de cercanías público, así como también en el sistema ferroviario regional, se utilizan cada vez más los llamados sistemas AGT, es decir, sistemas de tren sin conductor. En tales trenes se producen a menudo procesos de frenado, en particular en estaciones con parada, en las que el tren ha de detenerse en una posición predeterminada. Puesto que los sistemas AGT transportan personas y además, al menos en parte, no disponen de ningún conductor, debe cumplir el sistema de frenado en tales trenes exigencias especiales críticas en cuanto a seguridad.

Para la detección de la posición del tren, dispone el mismo de un llamado eje de giro libre. Este eje no se frena ni se acelera, con lo que no resulta ningún resbalamiento entre una rueda alojada en el eje y el carril sobre el que marcha el tren. Para determinar la posición del tren, se cuentan las vueltas de giro del eje de giro libre partiendo de un punto de referencia.

El sistema de frenado del tren debe generar una fuerza de frenado suficiente tanto en funcionamiento normal como también en un caso de emergencia.

La fuerza de frenado necesaria que debe aportar un sistema de frenado de un tren depende, además del trayecto de frenado disponible, de la velocidad del tren, del peso del tren, del rozamiento entre las ruedas del tren y el carril o bien la vía, así como de la cantidad de ejes del tren dotados de freno.

El documento DE 30 39 265 A1 da a conocer un procedimiento en el que al menos un eje de giro libre está activado para determinar la posición del tren y los otros ejes están activados como ejes sin giro libre para frenar el tren.

La figura 1 muestra un tren Z según el estado de la técnica, que marcha sobre una vía ferroviaria S. El tren Z está compuesto por varios vagones W, acoplados entre sí y que presentan en cada caso al menos dos bogies D. En los bogies D están alojados por ejemplo cuatro ejes con dos ruedas cada uno. Además de los frenos de los ejes, puede lograrse mediante el motor del tren Z un retardo adicional. Como sistema de frenado adicional para el caso de emergencia, existe la posibilidad de prever adicionalmente un freno magnético sobre los carriles en el tren. Un freno magnético sobre los carriles tiene desde luego el inconveniente de que su peso es relativamente alto y con ello el peso total del tren aumenta y la cantidad máxima de personas a transportar desciende. Cuantos más ejes frenados presente el tren Z, tanto mayor es la fuerza de frenado potencial del tren. Para determinar la posición necesita el tren Z al menos un eje de giro libre. En los trenes tradicionales no presentan los ejes de giro libre ningún freno. Los ejes de giro libre se predeterminan entonces durante el diseño y no quedan disponibles para procesos de frenado.

Por ello se propuso no realizar la detección de la posición del tren mediante ejes de giro libre, sino prever en el tren un sistema de detección de la posición basado en radar. La previsión de un sistema de detección de la posición basado en radar presupone desde luego un coste técnico adicional considerable y no cumple en determinadas circunstancias los criterios de seguridad en un sistema de tren sin conductor.

En sistemas de frenado de tren tradicionales se prevén por lo tanto suficientes ejes dotados de frenos, para poder aportar la fuerza de frenado necesaria incluso en una situación con condiciones especialmente malas. La cantidad necesaria de ejes frenados N está diseñada para un rozamiento mínimo \mu entre las ruedas y el carril S con a la vez una elevada velocidad V del tren y un elevado peso G de la carga transportada.

En un sistema de frenado tradicional para un tren Z se realiza tradicionalmente un control continuo de sí uno de los frenos de uno de los ejes sin giro libre del tren Z ha fallado o no, tal como se representa en la figura 2. Si es éste el caso, pasa del tren Z a un funcionamiento en emergencia. Entonces se reduce la velocidad V del tren y el tren indica que posiblemente necesitará pronto una reparación. En base a la forma de proceder tradicional representada en la figura 2, se produce con relativa frecuencia un fallo del tren Z y perturbaciones en el plan de marcha.

Por ello es tarea de la presente invención lograr un procedimiento y un sistema para frenar un tren que aporte de manera fiable la fuerza necesaria de frenado y a la vez minimice la cantidad de fallos del tren.

Esta tarea se resuelve en el marco de la invención mediante un procedimiento con las características indicadas en la reivindicación 1.

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La invención logra un procedimiento para la activación de un eje de giro libre de un tren Z que presenta varios ejes, para conservar la fuerza de frenado,

estando activado al menos un eje de giro libre F para determinar la posición del tren y estando activados los demás ejes N como ejes sin giro libre para frenar el tren Z,

activándose, al fallar un freno que está previsto en un eje sin giro libre N, un eje que hasta ahora giraba libremente F como eje sin giro libre N y activándose el eje sin giro libre N que presenta el freno que ha fallado como eje de giro libre F para determinar la posición del tren Z.

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En una forma de ejecución preferente del procedimiento correspondiente a la invención, se activa al fallar un freno un eje activado hasta ahora como de giro libre como eje sin giro libre sólo cuando se detecta que los frenos previstos en el eje de giro libre no han fallado.

En otra forma de ejecución del procedimiento correspondiente a la invención se inicia un funcionamiento en emergencia del tren cuando se detecta que ya no existe ningún eje de giro libre cuyos frenos no hayan fallado.

En otra forma de ejecución del procedimiento correspondiente a la invención se inicializan los ejes como sin giro libre para frenar el tren y como ejes de giro libre para determinar la posición del tren.

En una forma de ejecución preferente del procedimiento correspondiente a la invención, en un proceso de frenado normal se frena el tren accionando los frenos de los ejes activados como sin giro libre.

En una forma de ejecución preferente del procedimiento correspondiente a la invención, se frena en un proceso de frenado el tren tanto accionando los frenos de los ejes activados como sin giro libre como también frenos adicionalmente alojados en los ejes activados como de giro libre.

En otra forma de ejecución del procedimiento correspondiente a la invención, cuando un freno de un eje sin giro libre que está alojado en un primer bogie ha fallado y el primer bogie no dispone ya de ningún eje de giro libre, se busca un segundo bogie que presente un eje de giro libre, activándose este eje de giro libre como eje sin giro libre y activándose un eje sin giro libre del primer bogie como eje de giro libre.

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La invención consigue además un sistema de frenado para un tren que presenta varios ejes,

estando activado al menos un eje de giro libre F para determinar la posición del tren Z y estando activados los demás ejes como ejes sin giro libre N para frenar el tren,

activándose al fallar un freno previsto en un eje sin giro libre N un eje hasta ahora de giro libre F como eje sin giro libre N y el eje sin giro libre N que presenta un freno que ha fallado, como eje de giro libre F para determinar la posición del tren Z.

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En una forma de ejecución preferente del sistema de frenado correspondiente a la invención, están alojadas en cada eje dos ruedas, que presentan respectivos frenos para frenar el tren.

En una forma de ejecución preferente del sistema de frenado correspondiente a la invención, se prevé un sistema de control de frenado, que controla los frenos alojados en los ejes mediante líneas de control.

En una forma de ejecución preferente del sistema de frenado correspondiente a la invención, indican los frenos alojados en los ejes mediante líneas de señalización su estado de servicio al sistema de control de frenado.

En otra forma de ejecución del sistema de frenado correspondiente a la invención, está previsto en cada rueda un sensor para detectar el estado de rodadura de la rueda.

En otra forma de ejecución del sistema de frenado correspondiente a la invención, presenta el sistema de control de frenado una interfaz mediante la cual todos los ejes pueden inicializarse en cada caso como ejes sin giro libre o como ejes de giro libre.

A continuación se describen formas de ejecución preferentes del procedimiento correspondiente a la invención y del sistema de frenado correspondiente a la invención, con referencia a las figuras adjuntas, para describir características esenciales para la invención.

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Se muestra en:

figura 1: un tren según el estado de la técnica;

figura 2: un diagrama secuencial de un sistema de control de frenado según el estado de la técnica;

figura 3: un esquema de bloques de circuitos de una posible forma de ejecución del sistema de frenado correspondiente a la invención;

figuras 4A, 4B: tablas para describir el funcionamiento del procedimiento correspondiente a la invención;

figura 5: un diagrama secuencial de un sistema de control de frenado en el sistema de frenado correspondiente a la invención;

figura 6: un diagrama secuencial de un proceso de frenado en el sistema de frenado correspondiente a la invención;

figura 7: un diagrama secuencial para describir una forma de ejecución preferente del procedimiento correspondiente a la invención.

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Tal como puede observarse en la figura 3, presenta el sistema de frenado correspondiente a la invención un sistema de control de frenado 1 que puede inicializarse o configurarse mediante una interfaz 2 y que al menos contiene una memoria 3. El sistema de control de frenado 1 está conectado a un conjunto de frenos 4A, 4B, alojados en respectivas ruedas 5A, 5B de un eje de tracción 6. Los frenos presentan en cada caso una línea o bien un bus 7, que indica al sistema de control de frenado 1 el estado de servicio o bien el estado del freno 4. Además, controla el sistema de control de frenado 1 en cada caso los frenos 4A, 4B mediante líneas de control 8A, 8B, para accionar los frenos. Opcionalmente están alojados adicionalmente en las ruedas sensores 9A, 9B, que señalizan al sistema de control de frenado 1 el estado de rodadura de las ruedas a través de líneas 10A, 10B. En el sistema correspondiente a la invención están diseñados preferiblemente todos los ejes 6 del tren completamente iguales y presentan en cada caso en sus ruedas respectivos frenos. Desde luego, en el sistema de frenado correspondiente a la invención se activa o configura al menos un eje del tren como eje de giro libre para determinar la posición del tren y los demás ejes se activan o configuran como ejes sin giro libre para frenar el tren. Para configurar un eje 6 como eje de giro libre, se desactivan los correspondientes frenos 4A, 4B allí previstos y se activa un contador no representado para contar las vueltas de giro que da este eje. Tan pronto como un freno 4A, 4B que está previsto en un eje 6 configurado como sin giro libre falla, se activa mediante el sistema de control de frenado 1 un eje hasta ahora de giro libre como nuevo eje sin giro libre y el eje hasta ahora sin giro libre cuyo freno ha fallado se activa mediante el sistema de control de frenado 1 como eje de giro libre para determinar la posición del tren Z.

Las figuras 4A, 4B muestran el contenido de la memoria 3 en una posible forma de ejecución del sistema de frenado correspondiente a la invención. En el ejemplo representado presenta el tren M ejes, estando inicializados una gran parte de los ejes 6 como sin giro libre (N) y al menos uno de los ejes 6 como de giro libre (F). Además, se vigila mediante los sensores 9A, 9B el estado de rodadura de las ruedas 5 en los ejes 6. El sistema de control de frenado 1 vigila además mediante las líneas de estado de los frenos 7A, 7B el estado de servicio de los frenos 4A, 4B alojados en los ejes 6. Tras la inicialización o bien configuración, cuando se han montado correctamente los frenos, el estado inicial de todos los frenos es O.K. En el ejemplo representado en la figura 4A falla tras un cierto tiempo de servicio del tren Z un freno 4 en el eje 1 configurado como sin giro libre (estado de los frenos = no O.K). En esta situación se reconfigura mediante el sistema de control de frenado 1 correspondiente a la invención un eje hasta ahora de giro libre, que estaba previsto para determinar la posición, como eje sin giro libre. El eje con el freno que ha fallado, es decir, el eje i en el ejemplo representado en la figura 4A, se activa como nuevo eje de giro libre para determinar la posición del tren Z, tal como se representa en la figura 4B. El estado de los frenos del eje i reconfigurado sigue siendo defectuoso (no O.K.). En una posible forma de ejecución del procedimiento correspondiente a la invención, se activa el eje j hasta ahora de giro libre como sin giro libre (N) mediante el sistema de control de frenado 1 sólo cuando previamente se detecte que los frenos previstos en el eje de giro libre j no han fallado también. Sólo cuando el sistema de control de frenado 1 detecta que ya no existe ningún eje de giro libre cuyos frenos no hayan fallado, se inicia un funcionamiento de emergencia del tren Z.

La figura 5 muestra una posible forma de ejecución de un procedimiento que corre en el sistema de control de frenado 1 para vigilar y reconfigurar ejes del tren. Tan pronto como el sistema de control de frenado 1 detecta en una etapa S1 que un freno de un eje 6 sin giro libre (N) ha fallado, comprueba el sistema de control de frenado 1 en una etapa S2 si existe aún un eje 6 de giro libre F cuyos frenos 4A, 4B no han fallado. Si ya no existe ningún eje de giro libre cuyos frenos no hayan fallado, pasa el tren en una etapa S3 a un funcionamiento de emergencia. En el funcionamiento de emergencia S3 se indica por ejemplo a una central el fallo del frenado y se reduce la velocidad del tren Z.

Si detecta el sistema de control de frenado en una etapa S2 que existe aún un eje 6 de giro libre (F), se declara uno de los ejes 6 de giro libre existentes (F) en una etapa S4 como eje 6 sin giro libre (N), activando el correspondiente indicador (flag).

A continuación, en una etapa S5, se declara el eje 6 hasta ahora sin giro libre (N) con al menos un freno 4A, 4B que ha fallado, directamente como eje 6 de giro libre (F), activándose el correspondiente indicador (flag) y activándose el correspondiente contador para contar las vueltas de giro que da este eje.

La figura 6 muestra un diagrama de marcha para representar una posible forma de ejecución para realizar un proceso de frenado en el sistema de frenado correspondiente a la invención.

Cuando en una etapa S1 se inicia un proceso de frenado, se comprueba primeramente en una etapa S2 si se trata de un caso de emergencia de frenado. Si se trata de un caso de emergencia de frenado, se frenan en la etapa S3 todos los ejes rodantes, es decir, se frenan todos los ejes 6 independientemente del estado de sus frenos e independientemente de si están configurados como ejes de giro libre o sin giro libre.

Si no se trata de un caso de emergencia, se frenan en una etapa S4 sólo los ejes 6 rodantes, declarados como sin giro libre.

El proceso de frenado finaliza en la etapa S5.

La figura 7 muestra otra forma de ejecución para reconfigurar los frenos en el sistema de frenado correspondiente a la invención.

En la forma de ejecución representada en la figura 7 se tiene en cuenta que los ejes de frenado están montados en los bogies D del tren. Primeramente se vigila en una etapa S1 si ha fallado un freno de un eje sin giro libre que está alojado en un primer bogie D_{i}. Si falla en el primer bogie D_{i} el freno de un eje sin giro libre, se comprueba en una etapa S2 si en el primer bogie D_{1} ya no existe ningún eje de giro libre. Si ya no existe en el primer bogie D_{1} ningún eje de giro libre, se busca en otra etapa S3 otro segundo bogie D_{j} que disponga aún al menos de otro eje de giro libre. Si se encuentra un tal bogie, se reconfigura el eje de giro libre de este segundo bogie D_{j} como sin giro libre y se activa un eje del primer bogie D_{i} que ha fallado como eje de giro libre para determinar la posición del tren.

En una posible forma de ejecución del procedimiento correspondiente a la invención, se integra éste en un mecanismo de protección frente al deslizamiento del sistema del tren ya existente. Este sistema de protección frente al deslizamiento detecta si una rueda específica del tren resbala momentáneamente o bien se bloquea, con lo que se excluye entonces un frenado de esta rueda o bien sólo se realiza cuando la rueda se encuentra en un estado de rodadura. El sistema de protección frente al deslizamiento queda ampliado mediante el procedimiento correspondiente a la invención para la activación de un eje de giro libre a fin de conservar la fuerza de frenado, previéndose otro parámetro lógico "eje de giro libre". Si se coloca este nuevo parámetro lógico en un "no", entonces cumple el sistema de protección frente al deslizamiento su funcionalidad predeterminada conocida. Desde luego, si está colocado este nuevo parámetro lógico en un "si", entonces se activa el correspondiente freno sólo cuando existe un frenado de emergencia.

Con el procedimiento correspondiente a la invención es posible realizar una reconfiguración de los ejes incluso durante el funcionamiento del tren. Esto puede realizarse en una posible forma de ejecución también desde un sistema de control central remoto a través de la interfaz 2 del sistema de control de frenado 1.

El sistema de frenado correspondiente a la invención ofrece algunas ventajas. En la fabricación del tren pueden tratarse todos los ejes como iguales, es decir, durante el diseño y el montaje no tiene que distinguirse ya entre ejes de giro libre y ejes sin giro libre.

La definición de un eje específico como eje de giro libre al final del proceso de montaje se realiza con rapidez, sencillez y seguridad mediante la configuración del sistema de control de frenado 1 y de la interfaz 2.

Otra ventaja adicional reside en que el funcionamiento de emergencia de un tren sólo se inicia cuando excepcionalmente ya no existe de ningún eje de giro libre cuyos frenos no estén defectuosos. De esta manera pueden prolongarse los tiempos de funcionamiento del tren y acortarse el tiempo de no disponibilidad del tren. Indirectamente se reduce así también la cantidad de perturbaciones del plan de marcha.

Otra ventaja adicional del sistema de frenado correspondiente a la invención consiste en que se minimiza la cantidad de ejes a prever, ya que un eje de giro libre en cierto modo constituye una reserva para un eje sin giro libre que falle. De esta manera puede reducirse igualmente el peso del tren.

Claims (13)

1. Procedimiento para la activación de un eje de giro libre de un tren (Z) que presenta varios ejes, para conservar la fuerza de frenado,

en el que está activado al menos un eje de giro libre (F) para determinar la posición del tren y estando activados los demás ejes (N) como ejes sin giro libre (N) para frenar el tren (Z),

en el que se activa al fallar un freno (4) previsto en un eje sin giro libre (N), un eje hasta ahora de giro libre (F) como eje sin giro libre (N) y el eje sin giro libre (N), que presenta el freno (4) que ha fallado, como eje de giro libre (F) para determinar la posición del tren (Z).

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2. Procedimiento según la reivindicación 1,

en el que el eje (F) hasta ahora activado como de giro libre sólo se activa como sin giro libre cuando se detecta que los frenos (4) previstos en el eje de giro libre (F) no han fallado.

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3. Procedimiento según la reivindicación 1,

en el que cuando se detecta que no existe ningún eje de giro libre (F) cuyos frenos (4) no hayan fallado, se inicia un funcionamiento de emergencia del tren (Z).

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4. Procedimiento según la reivindicación 1,

en el que los ejes se inicializan como ejes sin giro libre (N) para frenar el tren y como ejes de giro libre (F) para determinar la posición del tren.

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5. Procedimiento según la reivindicación 1,

en el que en un proceso de frenado normal el tren se frena accionando los frenos de los ejes (N) activados como sin giro libre.

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6. Procedimiento según la reivindicación 1,

en el que en un proceso de frenado de emergencia el tren (Z) frena accionando los frenos (4) de los ejes activados como sin giro libre (N) y los frenos (4) de los ejes activados como de giro libre (F).

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7. Procedimiento según la reivindicación 1,

en el que cuando un freno (4) de un eje sin giro libre (N) que está alojado en un primer bogie (D_{i}) ha fallado y el primer bogie (D_{i}) no dispone ya de ningún eje de giro libre (F), se busca otro segundo bogie (D_{j}) que presente un eje de giro libre (F), activándose este eje de giro libre (F) como eje sin giro libre (N) y activándose un eje sin giro libre (N) del primer bogie (D_{i}) como eje de giro libre (N).

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8. Sistema de frenado para un tren que presenta varios ejes,

en el que está activado al menos un eje de giro libre (F) para determinar la posición del tren (Z) y estando activados los demás ejes como ejes sin giro libre (N) para frenar el tren (Z),

en el que se activa al fallar un freno (4) previsto en un eje sin giro libre (N) un eje hasta ahora de giro libre (F) como eje sin giro libre (N) y el eje sin giro libre (N) que presenta un freno (4) que ha fallado, como eje de giro libre (F) para determinar la posición del tren Z.

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9. Sistema de frenado según la reivindicación 8,

en el que en cada eje (6) están alojadas dos ruedas (5A, 5B), que presentan respectivos frenos (4A, 4B) para frenar el tren (Z).

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10. Sistema de frenado según la reivindicación 9,

en el que está previsto un sistema de control de frenado (1) que controla los frenos (4A, 4B) alojados en los ejes (6) mediante líneas de control (8A, 8B).

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11. Sistema de frenado según la reivindicación 9,

en el que los frenos (4A, 4B) alojados en los ejes (6) indican mediante líneas de señalización (7A, 7B) al sistema de control de frenado (1) su estado de servicio.

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12. Sistema de frenado según la reivindicación 9,

en el que en cada rueda (5A, 5B) está previsto un sensor (9A, 9B) para detectar el estado de rodadura de la rueda.

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13. Sistema de frenado según la reivindicación 10,

en el que el sistema de control de frenado (1) presenta una interfaz (2), mediante la cual los ejes (6) pueden inicializarse como ejes sin giro libre (N) o como ejes de giro libre (F).