ES2347516B1 - Sistema de control de la tension mecanica del cable de la catenaria en la infraestructuras ferroviarias. - Google Patents
Sistema de control de la tension mecanica del cable de la catenaria en la infraestructuras ferroviarias. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, de utilidad
en instalaciones ferroviarias cuya catenaria se conforma por una
serie de tramos enlazados, que por uno de sus extremos se desvían
para enrollarse en una primera polea, encontrándose tensionadas por
unos contrapesos que comprende: una galga extensiométrica (7)
intercalada en el tramo de cable de la catenaria (1a) conducido
hasta una primera polea (3) de enrollamiento; una caja (9) con una
electrónica de función y comunicación; un cable eléctrico (8) de
conexión, y; una comunicación de la electrónica de función y
comunicación, con un centro de control (10), para controlar
permanentemente la tensión mecánica del cable de las catenarias de
suministro de energía eléctrica a los trenes y conocer el estado de
cada tramo de catenaria en tiempo real, en un centro de control.
Description
Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias.
La siguiente invención, según se expresa en el
enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un
sistema de control de la tensión mecánica del cable de la catenaria
en infraestructuras ferroviarias, teniendo como objetivo esencial
controlar permanentemente la tensión mecánica del cable de las
catenarias de suministro de energía eléctrica a los trenes de
infraestructuras ferroviarias.
Asimismo, el sistema tiene por objeto permitir
conocer el estado de cada tramo de catenaria en tiempo real en un
centro de control, esto es, sin necesidad de presencia física, para
poder actuar en consecuencia de forma inmediata, lo cual representa
una reducción drásticas en los costes de mantenimiento.
Otro objeto de la invención es permitir conocer
la tensión, en kilos, de cada tramo de catenaria con objeto de poder
actuar en el momento que, por cualquier circunstancia, la tensión no
sea la adecuada.
En la presente memoria se describe un sistema de
control de la tensión mecánica del cable de la catenaria en
infraestructuras ferroviarias, el cual es de aplicación para el
control y mantenimiento preventivo de los diferentes tramos de
catenaria que conforman una línea ferroviaria en todo tipo de
infraestructuras ferroviarias.
Actualmente, las líneas de suministro de energía
eléctrica a los trenes, catenarias, utilizan un método simple y,
relativamente, eficaz para mantener un permanente estado de tensión
mecánica que permita mantener una altura más o menos constante de la
línea de alimentación con el plano de las vías, a fin de permitir
una presión constante del pantógrafo del tren con dicha línea de
alimentación.
Las pequeñas variaciones de esta altura debidas
a la caída o flecha de la catenaria en los puntos centrales entre
postes y las irregularidades del terreno son absorbidas por el
propio pantógrafo de los trenes con su sistema de muelle y
amortiguador.
Mientras tales irregularidades se mantengan
dentro de unas tolerancias especificadas, el contacto pantógrafo -
catenaria queda asegurado para la marcha normal de los trenes.
La continua línea de catenaria se conforma por
una serie de tramos según una longitud aproximada entre 1.000 y
1.200 metros, de forma que dichos tramos se soporta en uno de sus
extremos en un poste fijo, mientras que en su otro extremo es
desviado para enrollarse en una primera polea en la parte alta de un
poste, mientras que de una segunda polea, de mayor diámetro que
dicha primera polea y asociada a ella cuelgan cayendo verticalmente
a plomada unos contrapesos cuya masa proporciona, por efecto de la
gravedad, la tensión deseada al cable de la catenaria.
Por otra parte, en el tramo desviado de
catenaria se incorpora un aislamiento eléctrica.
Este sistema, si bien ofrece una tensión más o
menos constante está sujeto a ciertos inconvenientes que requieren
revisiones periódicas y protocolos de mantenimiento para asegurar la
operativa de la línea ferroviaria y, así, se carece de información
remota del estado de cada tramo de catenaria y la única manera de
controlar la tensión es variando la masa suspendida que ejerce el
contrapeso.
En definitiva, un fallo en la tensión de la
catenaria no se pone de manifiesto si no es por revisión presencial
o por una incidencia al paso de un tren, provocando ya graves
inconvenientes.
Así, por ejemplo, mediante los contrapesos se
absorben las variaciones de longitud de los tramos de catenaria en
su dilatación y contracción por efecto de las variaciones de
temperatura.
De esta forma, el mantenimiento regular implica
una presencia física para cada tramo tensionado del cable de la
catenaria, con objeto cual es la incidencia que se ha producido.
Así, las incidencias que se pueden producir y
que no son detectables si es por una presencia física son, por
ejemplo, sustracción de contrapesos, mal funcionamiento de la polea
de paso del cable de los contrapesos o corte de la catenaria e,
incluso, sustracción de la propia catenaria, situación que es fácil
que se produzca cuando se está instalando la línea.
De esta forma, ante la sustracción de los
contrapesos la catenaria pierde tensión y el mal funcionamiento de
la polea de paso del cable de los contrapesos puede ser consecuencia
de un atasco del eje de giro.
Además, con los medios actuales no se conoce
cual es la tensión (en kilos) a la que se encuentran las catenarias
y en modo alguno es posible detectar cualquier evento al paso de los
trenes.
Con objeto de solventar todos los inconvenientes
descritos en la presente memoria se describe un sistema de control
de la tensión mecánica del cable de la catenaria en infraestructuras
ferroviarias, siendo de utilidad en todo tipo de instalaciones
ferroviarias cuya catenaria se conforman por una serie de tramos
enlazados, cuyos tramos, por uno de sus extremos se desvían para
enrollarse en una primera polea y que se encuentran tensionadas por
unos contrapeso que cuelgan de una segunda polea de mayor diámetro y
con el mismo eje de giro que la primera polea, de forma que el
sistema comprende:
- \bullet
- una galga extensiométrica intercalada en el tramo de cable de la catenaria desviado de la línea que es conducido hasta la primera polea de enrollamiento;
- \bullet
- una caja con una electrónica de función y comunicación;
- \bullet
- un cable eléctrico de conexión de la galga extensiométrica con la electrónica de función y comunicación, y;
- \bullet
- una comunicación de la electrónica de función con un centro de control.
La galga extensiométrica mide la tensión de la
catenaria y es comunicada a la electrónica de función para su cotejo
en orden a controlar que se encuentra dentro de unos parámetros
determinados.
De esta forma, en el centro de control se
controla el estado de cada tramo de catenaria a lo largo de toda la
línea, pudiendo determinar el tramo de catenaria que no tiene la
adecuada tensión mecánica, con objeto de actuar directamente para
revisar el concreto tramo en el que se ha producido la
incidencia.
El cable eléctrico de conexión de la galga
extensiométrica queda pasante por una rueda para su enrollado,
permitiendo absorber las variaciones de longitud producidas.
En definitiva, se trata de poder conocer en
tiempo real que un tramo de una línea de catenaria ha sufrido una
incidencia que afecta a la tensión del cable y, además, poder
determinar que concreto tramo es de toda la línea.
Para complementar la descripción que
seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor
comprensión de las características de la invención, se acompaña a la
presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas
figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los
detalles más característicos de la invención.
Figura 1. Muestra una vista en alzado lateral de
la configuración del extremo de una catenaria convencional en su
desvío hacia la polea de enrollamiento, así como la unión al tramo
siguiente de catenaria y los contrapesos de tensionado mecánico.
Figura 2. Muestra una vista en alzado lateral de
la configuración objeto de la invención observando el extremo de una
catenaria en su desvío hacia la polea de enrollamiento, así como la
unión al tramo siguiente de catenaria, los contrapesos de tensionado
mecánico y una galga extensiométrica, intercalada en el tramo de
cable desviado, con un cable eléctrico de conexión a una caja
contenedora de la electrónica de función y comunicación con un
centro de control.
A la vista de las comentadas figuras y de
acuerdo con la numeración adoptada podemos observar, en primer
lugar, como en la figura 1 se muestra una estructura convencional en
la que los tramos de catenaria 1a y 1b se unen en el punto 2 donde
el extremo del tramo de catenaria 1a se desvía hacia una primera
polea 3 de enrollamiento y en cuyo desvío presenta un aislamiento
eléctrico 4.
Por otra parte, la primera polea 3 queda
asociada a una segunda polea 5 de mayor diámetro en la que se
enrolla un cable con los contrapesos 6 que es el encargado de
provocar la tensión mecánica de la catenaria 1a.
Con una estructura convencional como la descrita
tenemos un accionamiento mecánico de forma que cuando la catenaria
1a sufre una alteración en su longitud, tal como una dilatación o
contracción como consecuencia de los cambios de temperatura, los
contrapesos hacen que se absorba dicha modificación.
Con esta forma de actuación puede ocurrir que si
la polea ha quedado bloqueada en su eje y no gira no se permite la
actuación de los contrapesos y la catenaria no queda debidamente
tensada y esta incidencia no puede ser conocida sino es con una
presencia física.
Asimismo, si se produce un sabotaje en la
catenaria, como puede ser el corte de la misma o la sustracción de
los contrapesos, la catenaria no queda debidamente tensada e,
igualmente, dicha incidencia no puede ser conocida sino es con una
presencia física.
Así, se tiene un elevado coste de mantenimiento
al tener que realizar periódicas revisiones.
Con objeto de solventar estos inconvenientes en
la presenta memoria se describe un sistema de control de la tensión
mecánica del cable de la catenaria de suministro de energía
eléctrica en infraestructuras ferroviarias mediante el cual se
permite mantener permanentemente en niveles operativos la tensión
mecánica del cable en la serie de tramos de catenaria que conforman
la línea y, además, permite conocer cualquier incidencia en el mismo
momento de producirse que afecte al estado de los tramos de
catenarias, obteniendo un continuo mantenimiento sin presencia
física.
Así, el sistema se basa en la incorporación de
una galga extensiométrica 7 en la zona de catenaria desviada hacia
la primera polea 3 de enrollamiento mediante la cual se conocerá en
todo momento la tensión, en kilos, de la catenaria 1a, de manera que
a través de la electrónica de función y comunicación alojada en una
caja 9 se comunicará a la central de control 10, para lo cual la
galga extensiométrico 7 queda conexionada por medio de un cable
eléctrico 8 con la electrónica de función y comunicación.
De esta forma, al controlar la tensión de la
catenaria en tiempo real en el mismo momento que ésta no se
encuentre dentro de los parámetros deseados se tendrá automática
información para actuar en consecuencia.
Además, al conocer en que concreto tramo de
catenaria se ha producido la incidencia se podrá actuar con gran
rapidez para poder resolver la incidencia sin que se lleguen a
producir incidencias al paso de los trenes.
Una importante ventaja del sistema propuesto es
que el mismo puede ser montado conjuntamente con la instalación de
las catenaria permitiendo tener un control desde el mismo momento de
su instalación, de forma que, si se provoca un sabotaje sobre la
catenaria, como puede ser el corte de la misma, ante la falta de
tensión se producirá la automática alarma en el centro de control
para actuar con rapidez.
Esta incidencia adquiere una gran relevancia
durante el tiempo de montaje de la instalación, ya que, es en esos
momentos cuando se pueden producir, incluso, la sustracción de las
catenarias y al poder disponer de un sistema de control que puede
ser instalado junto con la propia instalación y comunicarse con un
centro de control por cualquier medio, se podrá tener una vigilancia
desde el mismo momento de su instalación lo cual es una importante
ventaja.
Asimismo, el sistema puede incorporar un
dispositivo de medición de temperatura ambiente, mediante sensor
electrónico y cálculo, permitiendo, conociendo los límites elásticos
del cable de la catenaria y las tensiones necesarias para un óptimo
funcionamiento, ajustar permanentemente la tensión de dicho cable
sin necesidad de costosas correcciones en cambios estacionales.
Además, el sistema permite:
- \blacklozenge
- mantener la tensión mecánica constante del cable;
- \blacklozenge
- efectuar cambios de dicha tensión mecánica, remotamente, desde un centro de control unificado, en función de las condiciones de uso;
- \blacklozenge
- transmitir cualquier tipo de alarma sobre incidencias de la catenaria. Para ello se utiliza cualquiera de las actuales tecnologías de transmisión de datos disponibles hoy en día;
- \blacklozenge
- registrar y obtener datos de irregularidades de dicha catenaria al paso de los trenes, dado que la célula de carga registrará las variaciones de tensionado al paso de los trenes, detectando fallos, en la estructura de la misma y permitiendo anticipar la situación antes de ocurrir cualquier incidencia;
- \blacklozenge
- establecer la tensión mecánica idónea en cada estación climática del año o en función de la temperatura ambiente y los límites elásticos del cable de la catenaria;
- \blacklozenge
- detectar anomalías al paso de los trenes mediante el registro de las variaciones de tensión mecánica del cable;
- \blacklozenge
- conocer remotamente el estado de todos los tramos de la catenaria y poder actuar preventivamente sobre la misma.
Por otra parte, dado que el sistema no solo
mide, registra y avisa, sino que actúa activamente manteniendo una
tensión mecánica constante en los diferentes tramos de catenaria
pudiendo variar dicha tensión según condiciones operativas desde un
centro de control.
Una importante ventaja es que el sistema, por su
bajo consumo, puede mantenerse independiente de suministro eléctrico
de la red general mediante la disposición de acumuladores eléctricos
y reducidas
placas fotovoltaicas.
placas fotovoltaicas.
Además, el sistema es capaz de registrar las
variaciones de tensión mecánica de la catenaria al paso de los
trenes, por la presión ejercida por el pantógrafo de los mismos,
permitiendo anticiparse a incidencias por irregularidades en la
catenaria.
Asimismo, el sistema permite eliminar
mantenimientos periódicos sobre los contrapesos de la catenaria
debido a ajustes de los límites elásticos del cable o de las
variaciones de temperatura.
Los cables eléctricos 8 de transmisión de señal
de las distintas galgas extensiométricas 7 a la electrónica de
función y comunicación se llevan a un enrollador 11 que absorbe las
diferencias de longitud del movimiento de la catenaria, llevando la
señal eléctrica a la caja 9 que contiene la electrónica de función y
los elementos de transmisión de datos a cualquier red disponible del
operador ferroviario, ya sea mediante fibra óptica, red LAN, o
sistemas de transmisión aérea, radioenlaces o telefonía móvil para
transmisión de datos.
Claims (4)
1. Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, siendo de
utilidad en todo tipo de instalaciones ferroviarias cuya catenaria
se conforma por una serie de tramos enlazados, cuyos tramos, por uno
de sus extremos se desvían para enrollarse en una primera polea y
que se encuentran tensionadas por unos contrapesos que cuelgan de
una segunda polea de mayor diámetro y con el mismo eje de giro que
la primera polea, caracterizado porque el sistema
comprende:
- \bullet
- una galga extensiométrica (7) intercalada en el tramo de cable de la catenaria (1a) desviado de la línea que es conducido hasta una primera polea (3) de enrollamiento;
- \bullet
- una caja (9) con una electrónica de función y comunicación;
- \bullet
- un cable eléctrico (8) de conexión de la galga extensiométrica (7) con la electrónica de función y comunicación, y;
- \bullet
- una comunicación de la electrónica de función y comunicación, con un centro de control (10).
2. Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque la galga
extensiométrica (7) mide la tensión de la catenaria y es comunicada
a la electrónica de función para su cotejo.
3. Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque en el centro de
control (10) se controla el estado de cada tramo de catenaria (1a,
1b, ..) a lo largo de toda la línea, determinando el tramo de
catenaria que no tiene la adecuada tensión mecánica.
4. Sistema de control de la tensión mecánica del
cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, según
reivindicación 1ª, caracterizado porque el cable eléctrico
(8) de conexión de la galga extensiométrica (7) queda pasante por
una rueda (11) para su enrollado.
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