ES2369456B1 - Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa. - Google Patents

Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa. Download PDF

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Abstract

Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa.#Permite hacer comprobaciones de las vías férreas de sistemas de vía en placa tanto en vía embebida como en vía exenta en operación previa y/o posterior al hormigonado para determinar la rigidez de la vía (1). El equipo dispone fundamentalmente de un medio de presión (5) soportado por un cuerpo (3) montado sobre un bastidor (17) y destinado a aplicar una fuerza sobre la vía (1), un sensor de fuerza (5) que mide la fuerza aplicada sobre la vía (1), dos sensores de desplazamiento (6) que miden el desplazamiento que se produce en la vía como consecuencia de la aplicación de dicha fuerza, unos medios de anclaje (13, 14) del bastidor (17) a la solera (7), y unos medios de control y adquisición de datos (8) correspondientes a los parámetros leídos.

Description

Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un equipo concebido para hacer comprobaciones de las vías férreas con sistemas de vía en placa, tanto en el caso de carril embebido como en el caso de vía exenta, previa y/o posteriormente al hormigonado.
Más concretamente el objeto de la invención se centra en un equipo que permite determinar la rigidez estática de la vía, que es el parámetro más representativo de este tipo de sistemas, para comprobar que se encuentra dentro de valores admisibles, al objeto de asegurar la calidad del proceso de fabricación, así como su correcto funcionamiento durante su vida operativa en labores de mantenimiento.
Antecedentes de la invención
Son conocidos algunos dispositivos empleados tanto para el montaje o replanteo como para la auscultación de vías férreas, como es el caso del dispositivo objeto del modelo de utilidad ES1062827 empleado para obtener varios datos de las vías a inspeccionar, tales como referencias relativas a posición y geometría de las mismas. Estos datos obtenidos pueden ser presentados de forma gráfica o numérica y tanto en coordenadas absolutas como relativas y permite su utilización en cualquier ancho de vía. Asimismo dispone de varios puntos entre el larguero y el travesaño del dispositivo donde adaptar un prisma que será leído por una estación topográfica, lectura que representará, entre otros, los datos relacionados con la geometría de la vía, peraltes y pendientes.
Por otro lado el documento ES8703636 describe un método de detección de irregularidades en vías férreas mediante ultrasonidos. Para la determinación de fallos en las vías, se utiliza un carro que comprende dos sondas. Éstas envían dos ondas de orientaciones distintas (una oblicua y otra ortogonal a la vía) a través del raíl y a su vez se emite al menos otra onda al aire en las proximidades del alma de la vía; una vez realizado esto se comparan las señales recibidas.
En el caso de sistemas de vía en placa, normalmente empleada en metro ligero o tranvía y metro convencional, una de las soluciones que se está implantando para su integración en la solera de hormigón consiste en el empleo de elementos amortiguadores de relleno que están situados entre la vía y el bloque de hormigón. La consistencia de estos elementos de relleno debe ser adecuada para que la constante de rigidez de la vía se encuentre dentro de unos valores considerados aceptables que permitan conseguir un funcionamiento óptimo del vía al paso de los ferrocarriles.
Resulta por tanto de gran importancia poder comprobar la rigidez de la vía tras su proceso de fabricación, o una vez instalada en operaciones de mantenimiento.
Las operaciones de mantenimiento en vía resultan normalmente bastante complejas y engorrosas en lo que se refiere a la comprobación de los parámetros característicos de la vía, en especial de su rigidez. En ocasiones se recurre a la necesidad de desmontar parte de la vía para tomar muestras y analizarlas en laboratorio, con la consecuente problemática que se ocasiona en la normal operación de la vía, en traslados, aumentando consecuentemente los tiempos de mantenimiento.
Descripción de la invención
El equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa que constituye el objeto de esta invención permite llevar a cabo comprobaciones de rigidez estática de la vía, previas y/o posteriores al hormigonado.
El equipo se encuentra fundamentalmente constituido por un cuerpo ligero, montado sobre un bastidor, que soporta unos medios de presión, preferentemente hidráulicos y manuales, destinados a aplicar una fuerza sobre la vía, un sensor de fuerza que mide la fuerza aplicada sobre la vía, al menos dos transductores de desplazamiento que miden el desplazamiento que se produce en la vía como consecuencia de la aplicación de dicha fuerza, unos medios de anclaje del bastidor a la solera de hormigón, y unos medios de control y adquisición de los datos correspondientes a los parámetros leídos durante la comprobación.
De acuerdo con esta solución de montaje, si el medio de presión se encuentra posicionado con orientación vertical, la introducción de los valores obtenidos de la fuerza F aplicada sobre la vía y del desplazamiento x ocasionado en las mismas en la fórmula:
F = K · x
daría lugar a la obtención de la constante de rigidez estática vertical K (kN/mm).
De forma opcional se contempla que el medio de presión esté montado con posibilidad de giro respecto al bastidor al objeto de aplicar la fuerza sobre la vía en una dirección distinta a la vertical (según contemple la normativa aplicable), en cuyo caso se obtendrían valores de la fuerza y del desplazamiento correspondientes a una carga aplicada en dirección angular (α). Teniendo en consideración el ángulo formado se obtendría un valor del desplazamiento tanto en sentido vertical como en sentido horizontal.
El medio de presión puede comprender un cilindro hidráulico dotado de una carcasa y un vástago desplazable respecto a la carcasa que aplica una fuerza sobre el sensor de fuerza. En este caso la carcasa del cilindro estaría acoplada al cuerpo ligero, bien de forma fija, en posición vertical para efectuar el ensayo en dirección vertical, o con posibilidad de giro para poder efectuar el ensayo en dirección angular. Este cilindro puede estar alimentado por un sistema de generación de carga asociado al cilindro, tal como un sistema hidráulico de carga manual, a fin de evitar la necesidad de una fuente eléctrica auxiliar.
De forma preferente el sensor de fuerza consiste en una célula de carga situada entre el medio de presión y la vía que permite medir la fuerza real aplicada sobre la vía.
Con el objetivo de conseguir el mayor acoplamiento posible, y por tanto mayor precisión se puede roscar al sensor de fuerza unas mordazas mecanizadas con la forma del carril correspondiente, tanto baja carga vertical como carga inclinada.
Los medios de anclaje del bastidor a la vía se encuentran asociados a unos medios de regulación en altura que permiten la regulación posicional en altura para modificar la posición del elemento o punto de contacto que trasmite la fuerza de los medios de presión a la vía durante el ensayo.
Estos medios de regulación en altura pueden consistir en unos husillos anclables a la solera y unas palomillas que giran sobre dichos husillos, cuyo giro determina la elevación o el descenso del bastidor. Complementariamente a los husillos, los medios de regulación en altura pueden incorporar adicionalmente unas varillas roscadas anclables en la solera, las cuales atraviesan el bastidor y se roscan en unas tuercas superior e inferior, que permiten con su giro efectuar una regulación fina en altura de las extremidades del bastidor.
Normalmente será necesario colocar unas chapas o pletinas metálicas pegadas a la losa de hormigón mediante anclaje químico que sirvan de soporte a las bases magnéticas sobre las que se colocarán los sensores de desplazamiento, de manera que la posición de la cabeza de éstos sea la que marca exactamente la normativa aplicable.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.-Muestra una vista en perspectiva de la máquina de auscultación.
Figura 2.-Muestra una vista lateral del equipo para la determinación de la rigidez de la vía de acuerdo con la invención en la que aparece montado sobre la vía, donde se ha representado un corte del bastidor para poder visualizar sus elementos internos.
Figura 3.-Muestra una vista en alzado del equipo seccionado de la figura anterior según A-A.
Figura 4.-Muestra una vista lateral del equipo para el caso de un ensayo en dirección angular, donde se observa la incorporación adicional de una mordaza sobre la vía.
Realización preferente de la invención
A la vista de las figuras se describe a continuación un modo de realización preferente del equipo para la determinación in situ de la rigidez de la vía en placa objeto de esta invención.
Tal y como se observa en la figura 2, el equipo es de aplicación para un sistema de vía en placa formado por una vía (1) embebida en un elemento amortiguador (2), característica de metro ligero, o bien es igualmente de aplicación a una vía exenta, característica de metro pesado, no representada.
El equipo comprende un cuerpo (3),montado sobre un bastidor (17), tal y como se observa en la figura 1 por ejemplo, que soporta un medio de presión consistente en un cilindro (4) hidráulico destinado a aplicar una fuerza sobre la vía (1), un sensor de fuerza (5), consistente en una célula de carga (5), que mide la fuerza aplicada sobre la vía (1), unos sensores de desplazamiento (6), que se muestran en la figura 3, que miden el desplazamiento que se produce en la vía (1) como consecuencia de la aplicación de dicha fuerza, unos medios de anclaje (13, 14) del bastidor (17) a la solera (7) de hormigón, y unos medios de control y adquisición de datos (8) correspondientes a los parámetros leídos por el equipo.
Para alimentar de presión el cilindro (4) hidráulico se ha previsto, según se observa en la figura 1, un sistema hidráulico de carga manual/eléctrico autónomo o no. (9).
El cilindro (4) hidráulico comprende una carcasa (10) que se fija al cuerpo (3) mediante unos elementos de conexión
(11) que pueden ser fijos o giratorios respecto al cuerpo (3) y un vástago (12) desplazable respecto a la carcasa (10), cuya extremidad se encuentra asociada a la célula de carga (5). En la figura 4 se observa la máquina de auscultación para el caso en el que el cilindro (4) se encuentra inclinado realizando un ensayo sobre una vía (1), con ayuda de un mordaza (18) acoplada a continuación de la célula de carga (5). Esta inclinación es se ve facilitada por la posibilidad de giro de los mencionados elementos de conexión (11).
En las figuras 1 o 2 se observa que los medios de anclaje (13, 14) del bastidor (17) a la vía (1) comprenden unos husillos (13) anclables a la solera (7) y unas palomillas (14) que giran sobre dichos husillos (13), cuyo giro determina la elevación o el descenso del bastidor (17).
Adicionalmente se ha previsto la incorporación de unas varillas roscadas (15) que atraviesan el bastidor (17), anclables en la solera (7) que roscan en unas tuercas (16) superior e inferiormente dispuestas, que permiten con su giro efectuar una regulación fina en altura.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa, de aplicación para un sistema de vía en placa formado por una vía (1) embebida en un elemento amortiguador (2) o para una vía exenta, caracterizado porque comprende:
    -
    un cuerpo (3) montado sobre un bastidor (17),
    -
    un medio de presión (4) soportado por el cuerpo (3) y destinado a aplicar una fuerza sobre la vía (1),
    -
    un sensor de fuerza (5) que mide la fuerza aplicada sobre la vía (1),
    -
    al menos dos sensores de desplazamiento (6) que miden el desplazamiento que se produce en la vía (1) como consecuencia de la aplicación de dicha fuerza,
    -
    unos medios de anclaje (13, 14) del bastidor (17) a la solera (7), y unos medios de control y adquisición de datos
    (8) correspondientes a los parámetros leídos.
  2. 2.
    Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de presión (4) están montados sobre el cuerpo (3) en dirección vertical para medir la rigidez vertical de la vía.
  3. 3.
    Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de presión (4) están montados sobre el cuerpo (3) con intermediación de unos elementos de conexión (11) con posibilidad de giro que permiten aplicar la fuerza sobre la vía (1) en una dirección distinta a la vertical para obtener la rigidez vertical y la rigidez horizontal.
  4. 4.
    Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque los medios de presión (4) comprenden un cilindro (4) hidráulico dotado de una carcasa (10) y un vástago (12) desplazable respecto a la carcasa (10) que transmite una fuerza al sensor de fuerza (5).
  5. 5.
    Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque asociado al cilindro (4) se encuentra un sistema de generación de carga manual (9).
  6. 6.
    Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el sensor de fuerza (5) comprende una célula de carga (5).
  7. 7.
    Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque los medios de anclaje (13, 14) del bastidor (3) a la vía (1) comprenden unos husillos (13) anclables a la solera (7) que atraviesan el bastidor (3) y unas palomillas (14) que giran sobre dichos husillos (13), cuyo giro determina la elevación o el descenso del bastidor (17) y por tanto del punto de contacto del sistema de presión con la vía.
  8. 8.
    Equipo para la determinación in situ de la rigidez de vía en placa de acuerdo con la reivindicación 7 caracterizado porque comprende adicionalmente unas varillas roscadas (15) anclables en la solera (7) que atraviesan el bastidor (17) y roscan en unas tuercas (16), superior e inferiormente dispuestas que permiten con su giro efectuar una regulación fina en altura del bastidor (17).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200900518
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 25.02.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    US 2793851 A (RUGE ARTHUR C) 28.05.1957, columna 1, líneas 15-20,35-38; columna 2, líneas 29-51,59-62; figuras. 1-8
    Y
    C ESVELD. "Track stiffness measurements using an adapted tamping machine". Rail International. Febrero 1980, pp 103-113. 1-8
    A
    WO 2008004728 A1 (KOREA RAILROAD RES INST et al.) 10.01.2008, resumen y figuras de la base de datos EPODOC. Recuperado de EPOQUE. 1-8
    A
    CENIT y TRANSIT. "Reducción de las variaciones de rigidez de la vía: Establecimiento de criterios de diseño, recepción y mantenimiento de las infraestructuras ferroviarias. Actividad 1: estado del arte." Referencia: PT-2006-046-17IAPM. Enero 2008. 1-8
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 02.11.2011
    Examinador B. Tejedor Miralles Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200900518
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD G01N3/08 (2006.01)
    G01B21/30 (2006.01) E01B35/12 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    G01N, G01B, E01B
    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, NPL, INTERNET
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200900518
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 02.11.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-8 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-8 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200900518
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 2793851 A (RUGE ARTHUR C) 28.05.1957
    D02
    C ESVELD. 01.02.1980
    D03
    WO 2008004728 A1 (KOREA RAILROAD RES INST et al.) 10.01.2008
    D04
    CENIT y TRANSIT. 01.01.2008
  9. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    Reivindicación 1:
    Se considera como estado de la técnica más cercano el documento D01. Dicho documento divulga un aparato para medir el peso que se aplica a una vía ferroviaria. Consta de un cuerpo con un bastidor, un medio de presión, un sensor de fuerza, medios de anclaje (columna 2, líneas 29-51; figuras; D01). Se diferencia de la primera reivindicación en que no dispone de sensores de desplazamiento. El efecto técnico que se consigue es medir el desplazamiento de vía. El problema técnico planteado es como medir dicho desplazamiento como consecuencia de la aplicación de la carga. El documento D02 describe una forma de medir la rigidez de vía y entre otros elementos dispone de un medidor del desplazamiento de la vía (figura 3; D02). Por lo tanto, un experto en la materia utilizaría dicho elemento técnico para solucionar el problema técnico planteado. Así, la primera reivindicación no presenta actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    Reivindicaciones dependientes 2-8:
    La reivindicación 2 está descrita en los documentos D01 y D02, ya que los medios de presión están montados en dirección vertical para obviamente, medir la rigidez de la vía. Por lo tanto, dicha reivindicación 2 no presenta actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    La reivindicación 3 expone que los medios de presión están montados sobre un cuerpo cuyos elementos de conexión permiten un cierto giro para aplicar la fuerza sobre la vía distinta a la vertical. El documento D01 expone que sobre la célula de carga y el cuerpo se dispone una conexión de forma esférica que permite un cierto giro al aplicar la fuerza (columna 3, líneas 59-74; fig.5; D01). Por lo tanto, dicha reivindicación 2 no presenta actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    La reivindicación 4 describe que los medios de presión comprenden un cilindro hidráulico dotado de una carcasa y un vástago desplazable que transmite la fuerza al sensor de fuerza, tal y como se muestra en el documento D02. Por lo tanto, dicha reivindicación 2 no presenta actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    La reivindicación 5 indica que asociado al cilindro se encuentra un sistema de generación de carga manual. Se trata de una característica técnica conocida en el campo del manejo de estos sistemas y que un experto en la materia incorporaría sin necesidad de la actividad inventiva. Por lo tanto, dicha reivindicación 2 no presenta actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    La reivindicación 6 expone que el sensor de fuerza es una célula de carga, tal y como se menciona en el documento D01 (3; D01). Por lo tanto, dicha reivindicación 2 no presenta actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    Las reivindicaciones 7 y 8 hacen referencia a los elementos de anclaje del bastidor a la vía, tratándose de elementos conocidos en el campo de la mecánica, y que también se utilizan en el documento D01. Por lo que dichas reivindicaciones no presentan actividad inventiva según el artículo 8.1 de la ley de patentes 11/1986.
    Otros documentos:
    El documento D03 divulga un aparato para medir la rigidez de la vía que consiste en dejar caer un peso, medir la carga y el desplazamiento de vía que produce el impacto; además consta de una unidad de procesamiento de datos.
    El documento D04 presenta en su apartado 4.7 una recopilación de las técnicas más habituales de medición de la rigidez vertical de la vía.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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