ES2404209B1 - ELECTRIC ENERGY CONDUCTIVE RAIL FOR RAILWAY FACILITIES - Google Patents
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Abstract
Carril conductor de energía eléctrica para instalaciones ferroviarias, constituido por un raíl (2) transmisor de energía eléctrica que en su parte inferior apoya sobre al menos un aislador (3) individual de material aislante y que en toda su periferia lateral está rodeado por unos bloques (4) aislantes de material plástico, los cuales se encuentran separados del raíl (2) transmisor de energía eléctrica por un espacio (5) de aire que garantiza un aislamiento eléctrico, presentando el carril conductor de energía eléctrica un sistema de drenaje (6) para el desagüe de fluidos que se acumulen sobre él, y un sistema de calefacción para calentar el raíl (2) transmisor de energía eléctrica.Conductor rail for electrical energy for railway installations, consisting of a rail (2) transmitting electrical energy that at its bottom rests on at least one individual insulator (3) of insulating material and is surrounded by blocks on its entire lateral periphery (4) insulators made of plastic material, which are separated from the rail (2) transmitting electrical energy by an air space (5) that guarantees electrical insulation, the rail conducting electrical energy presenting a drainage system (6) for the drainage of fluids that accumulate on it, and a heating system to heat the rail (2) transmitting electrical energy.
Description
Sector de la técnica Technique sector
La presente invención está relacionada con las instalaciones para llevar a cabo la alimentación de equipos de tracción eléctrica de vehículos ferroviarios, proponiendo un carril conductor de energía eléctrica que garantiza una transmisión eléctrica segura y eficiente desde el carril conductor al vehículo ferroviario. The present invention is related to the installations for carrying out the power supply of electric traction equipment of railway vehicles, proposing a conductive rail of electrical energy that guarantees a safe and efficient electrical transmission from the conductive rail to the railway vehicle.
Estado de la técnica State of the art
La reducción de las emisiones de carbono relacionadas con el transporte, en la búsqueda de un futuro sostenible, ha dado como resultado que la propulsión eléctrica se haya convertido en una de las soluciones más eficientes para impulsar medios de transporte público, como puede ser el caso de vehículos ferroviarios como los tranvías, trenes, metros, u otro tipo de vehículos como coches, autobuses, etc. The reduction of transport-related carbon emissions, in the search for a sustainable future, has resulted in electric propulsion becoming one of the most efficient solutions to promote public transport, as may be the case railway vehicles such as trams, trains, subways, or other types of vehicles such as cars, buses, etc.
Habitualmente, en el caso de los transportes urbanos o interurbanos electrificados, como pueden ser los tranvías, la alimentación eléctrica a los equipos de tracción se hace mediante un sistema articulado de barras situado en el techo del tranvía, el cual toma la corriente por contacto con una línea aérea denominada catenaria. Estas líneas aéreas tienen cada vez menos aceptación en las ciudades debido al impacto visual que generan sobre el entorno, aparte del alto coste económico en infraestructura que implica su utilización. Usually, in the case of electrified urban or intercity transport, such as trams, the power supply to the traction equipment is made by means of an articulated system of bars located on the roof of the tram, which takes the current by contact with an airline called catenary. These airlines have less and less acceptance in cities due to the visual impact they generate on the environment, apart from the high economic cost in infrastructure that their use implies.
- Para For
- la eliminación de la catenaria de los the elimination of the catenary of the
- tranvías trams
- se han desarrollado diversas soluciones, una I know have developed diverse solutions, a
- de of
- ellas consiste en la alimentación eléctrica del they consists in the feeding electrical of the
tranvía a través de un tercer raíl situado en el suelo entre los raíles de guiado. Dicho tercer raíl está segmentado en pequeños tramos que son alimentados independientemente, de modo que sólo disponen de corriente eléctrica aquellos tramos que están cubiertos por el paso del tranvía, con lo que se evitan posibles accidentes por electrocución con el tercer raíl. Estos sistemas pueden ser realizados con contacto directo entre el tranvía y el tercer raíl, o sin contacto, en donde la electricidad no pasa a través del tercer raíl de forma directa, sino que pasa convertida mediante un campo magnético. tram through a third rail located on the ground between the guide rails. Said third rail is segmented into small sections that are powered independently, so that only those sections that are covered by the passage of the tram have electrical current, thus avoiding possible accidents due to electrocution with the third rail. These systems can be made with direct contact between the tram and the third rail, or without contact, where electricity does not pass through the third rail directly, but instead is converted by a magnetic field.
Estas soluciones exigen establecer una conexión continua con el tercer raíl durante todo el recorrido del tranvía, lo cual provoca un aumento en los costes de instalación y mantenimiento de la estructura, además de requerir complicados sistemas para aislar el tercer raíl a lo largo de todo el recorrido. These solutions require establishing a continuous connection with the third rail during the entire tram route, which causes an increase in the costs of installation and maintenance of the structure, in addition to requiring complicated systems to isolate the third rail throughout the entire length of the travel.
Una solución que permite la eliminación de la catenaria y no requiere de una conexión continúa de alimentación eléctrica son los acumuladores de energía basados en condensadores y baterías. Estos equipos, constituidos por varios módulos de almacenamiento de energía interconectados entre sí, alimentan a los equipos de tracción y a los sistemas auxiliares del tranvía y se recargan en parte mediante la energía cinética recuperada de las frenadas, yendo dispuestos normalmente en el techo del tranvía. A solution that allows the elimination of the catenary and does not require a continuous connection of electrical supply are the energy accumulators based on capacitors and batteries. These teams, made up of several interconnected energy storage modules, supply the traction equipment and the auxiliary systems of the tram and are partially recharged by the kinetic energy recovered from the braking, normally arranged on the roof of the tram.
Sin embargo, la energía recuperada en las frenadas However, the energy recovered in braking
no es suficiente cuando se requieren desplazamientos largos del tranvía, en cuyo caso se deben recargar completamente los acumuladores de energía antes de emprender la marcha. Esta recarga se lleva a cabo mediante una transmisión de energía eléctrica desde un carril conductor embebido en el suelo de una zona de parada del tranvía hacia un patín captador de energía eléctrica que está situado en la parte inferior del tranvía y que conecta con un acumulador de energía del tranvía. It is not enough when long tram movements are required, in which case the energy accumulators must be fully recharged before starting the journey. This recharging is carried out by means of an electrical energy transmission from a conductive rail embedded in the ground of a tram stop area to an electrical energy collecting skid that is located at the bottom of the tram and that connects to an accumulator of tram energy.
La recarga eléctrica del acumulador se lleva a cabo en las zonas de parada del tranvía, de modo que para no demorar la circulación del servicio, se hace necesario transmitir grandes cantidades de energía en un espacio de tiempo reducido, lo cual crea la necesidad de asegurar una eficiente transmisión de energía del carril conductor al patín captador, para lo cual se debe: The electric recharging of the accumulator is carried out in the tram stop areas, so that in order not to delay the circulation of the service, it is necessary to transmit large amounts of energy in a short period of time, which creates the need to ensure an efficient transmission of energy from the conductive rail to the pickup skid, for which you must:
- • •
- Asegurar un contacto adecuado entre el patín captador de energía y el carril conductor. Ensure adequate contact between the energy pickup skate and the driver rail.
- • •
- Asegurar un correcto aislamiento eléctrico del carril conductor para evitar fugas de corriente. Ensure correct electrical insulation of the conductor rail to prevent current leakage.
- • •
- Asegurar una correcta eliminación del agua de la lluvia y otros agentes conductores que puedan servir como transmisores de la energía al exterior. Ensure the correct elimination of rainwater and other conductive agents that can serve as transmitters of energy to the outside.
De acuerdo con la presente invención se propone carril conductor de energía eléctrica para instalaciones ferroviarias, el cual asegura una eficiente transmisión de la energía eléctrica hacia un patín captador de dicha energía incorporado en un In accordance with the present invention, an electrical energy conductor rail is proposed for railway installations, which ensures an efficient transmission of electrical energy to a skid that captures said energy incorporated in a
vehículo ferroviario en donde está asociado con un acumulador de energía eléctrica a recargar. railway vehicle where it is associated with an electric energy accumulator to recharge.
- El The
- carril conductor de la invención está rail driver of the invention this
- constituido constituted
- por un raíl transmisor de energía by a rail transmitter of Energy
- eléctrica, electric,
- que en su parte inferior apoya sobre al than in its part lower supports on to the
menos un aislador individual de material aislante y que en toda su periferia lateral está rodeado por unos bloques aislantes de un material plástico que se encuentran separados de dicho raíl transmisor de energía mediante un espacio de aire que garantiza un correcto aislamiento eléctrico, presentando el carril conductor de energía eléctrica un sistema de drenaje para el desagüe de fluidos que se acumulen sobre el carril y un sistema de calefacción para calentar el raíl transmisor de energía eléctrica. less an individual insulator of insulating material and that in all its lateral periphery is surrounded by insulating blocks of a plastic material that are separated from said energy transmitting rail by means of an air space that guarantees correct electrical insulation, presenting the conductor rail electric power a drainage system for the drainage of fluids that accumulate on the rail and a heating system to heat the rail transmitting electric energy.
Según un ejemplo de realización el raíl transmisor de energía eléctrica está constituido por una parte inferior de aluminio, la cual por arriba queda cubierta con una pletina de acero inoxidable. Según un ejemplo de realización preferente, el raíl transmisor de energía eléctrica está constituido en una única pieza coextrusionada con una parte interior de aluminio y una parte exterior reforzada de acero inoxidable. According to an exemplary embodiment, the electrical energy transmitting rail is made up of an aluminum lower part, which is covered by a stainless steel plate at the top. According to a preferred embodiment, the electrical energy transmitting rail is made of a single piece coextruded with an aluminum inner part and a reinforced stainless steel outer part.
El espacio de aire definido entre el raíl transmisor de energía eléctrica y los bloques aislantes de material plástico, presenta un espesor comprendido entre 6 y 10 mm para garantizar un correcto aislamiento eléctrico de dicho raíl transmisor con el entorno que le rodea, siendo el espesor preferentemente para garantizar dicho aislamiento eléctrico de 8 mm. Esta solución garantiza un aislamiento eléctrico para The air gap defined between the electrical energy transmitter rail and the plastic insulating blocks has a thickness of between 6 and 10 mm to guarantee correct electrical isolation of said transmitter rail with the surrounding environment, the thickness being preferably to guarantee said 8 mm electrical insulation. This solution guarantees electrical insulation for
tensiones inferiores a 1000 V en el carril conductor, voltages below 1000 V in the conductor rail,
pudiendo presentar el espacio de aire un espesor diferente para tensiones superiores sin que ello altere el concepto de la invención. the air space may have a different thickness for higher stresses without altering the concept of the invention.
El sistema de drenaje del carril conductor de energía eléctrica está constituido por dos depósitos situados a ambos lados del raíl transmisor de energía eléctrica, para el desagüe de fluidos a través de una pendiente que presenta un desnivel de entre un 3-6 % en dirección descendente hacia dichos depósitos. Por otro The drainage system of the electrical energy conductive rail is made up of two tanks located on both sides of the electrical energy transmitter rail, for the drainage of fluids through a slope that presents a difference of between 3-6% in a downward direction towards said deposits. For another
- lado, side,
- el sistema de calefacción está constituido por the system of heating this constituted by
- unos some
- cables térmicos que están en contacto directo con cables thermal than is it so in Contact direct with
- la the
- parte inferior del raíl transmisor de energía part lower of the rail transmitter of Energy
- eléctrica. electric.
Se obtiene así un carril conductor de energía eléctrica para instalaciones ferroviarias que garantiza una eficiente transmisión de la energía eléctrica entre el raíl transmisor de energía eléctrica y el patín captador incorporado en el vehículo ferroviario que se le asocia, evitándose fugas de corriente que puedan disminuir el rendimiento de la transmisión energética y la seguridad por corrientes vagabundas. In this way, a conductive rail of electrical energy for railway installations is obtained, which guarantees an efficient transmission of electrical energy between the rail transmitting electrical energy and the sensor skid incorporated in the railway vehicle that is associated with it, avoiding current leaks that may decrease the energy transmission performance and stray current safety.
La figura 1 es una vista en perspectiva del carril conductor de energía eléctrica para instalaciones ferroviarias objeto de la invención. Figure 1 is a perspective view of the electrical power conductor rail for railway installations object of the invention.
La figura 2 es una vista en sección transversal del carril conductor de energía eléctrica ubicado en su lugar de aplicación entre unas vías de circulación ferroviaria. Figure 2 is a cross-sectional view of the electrical energy conductor rail located at its application site between railway tracks.
La figura 3 es una vista en sección longitudinal Figure 3 is a longitudinal sectional view
- del of the
- carril conductor de energía eléctrica, el cual por rail driver of Energy electric, the which by
- motivos reasons
- de claridad no se ha representado en toda su of clarity not I know he has represented in all its
- longitud. length.
Descripción detallada de la invención Detailed description of the invention
La presente invención está relacionada con un carril conductor de energía eléctrica, el cual se dispone integrado en el suelo, entre unas vías (1) de circulación, en una zona de parada de un vehículo ferroviario, por ejemplo en una estación donde se apean los pasajeros de un tranvía. Este carril conductor de energía eléctrica se emplea para recargar unos acumuladores de energía eléctrica que incorpora el vehículo ferroviario, para lo cual un patín captador de energía eléctrica situado en la parte inferior del vehículo entra en contacto con el carril conductor de energía eléctrica, para que se realice un trasvase de energía eléctrica hacia los acumuladores de energía eléctrica. The present invention is related to an electrical energy conducting rail, which is arranged integrated into the ground, between some circulation tracks (1), in a stop area of a railway vehicle, for example in a station where the passengers of a tram. This electrical energy conducting rail is used to recharge electrical energy accumulators that the railway vehicle incorporates, for which an electrical energy collecting skid located at the bottom of the vehicle comes into contact with the electrical energy conducting rail, so that a transfer of electrical energy to the electrical energy accumulators is carried out.
Puesto que la recarga de los acumuladores de energía eléctrica se debe realizar en pocos segundos, fundamentalmente durante el tiempo en que suben y bajan viajeros del vehículo, es necesario transmitir una gran cantidad de energía durante ese corto periodo de tiempo. Para conseguir esto se debe funcionar con tensiones cercanas a los 1000 voltios, lo cual provoca la necesidad de garantizar que toda la energía del carril conductor de energía eléctrica se transmita al patín captador de energía eléctrica sin que se produzcan fugas de corriente. Since the recharging of the electrical energy accumulators must be carried out in a few seconds, mainly during the time when passengers get on and off the vehicle, it is necessary to transmit a large amount of energy during that short period of time. To achieve this, it is necessary to operate with voltages close to 1000 volts, which causes the need to guarantee that all the energy from the electrical energy conductor rail is transmitted to the electrical energy collecting skid without current leakage.
En la figura 1 se muestra una vista en perspectiva aislado eléctricamente respecto del entorno exterior Figure 1 shows a perspective view electrically isolated from the outside environment
- de of
- un carril conductor de energía eléctrica para a rail driver of Energy electrical for
- instalaciones installations
- ferroviarias según el objeto de la railway according the object of the
- invención, invention,
- el cual está constituido por un raíl (2) the which this constituted by a rail (2)
- transmisor transmitter
- de energía eléctrica, el cual para quedar of Energy electric, the which for stay
apoya en su parte inferior sobre al menos un aislador supports at the bottom on at least one insulator
(3) individual de material aislante. Por otro lado, el aislamiento eléctrico lateral alrededor del raíl (2) transmisor de energía eléctrica se garantiza mediante unos bloques ( 4) aislantes de material plástico y un espacio (5) de aire definido entre el raíl (2) transmisor de energía eléctrica y dichos bloques ( 4) aislantes. Se ha previsto que para garantizar un correcto aislamiento eléctrico del raíl (2) transmisor de energía eléctrica con el exterior, el espacio (5) de aire presente un espesor comprendido entre 6 y 10 mm, siendo dicho espesor preferentemente 8 mm. Estos espesores están definidos para garantizar un aislamiento eléctrico y1o una rigidez dialéctica para una tensión inferior a 1000 V en el carril conductor de energía eléctrica, para un experto en la técnica resulta evidente que el espacio (5) de aire puede presentar un espesor diferente para otras tensiones sin que ello altere el concepto de la invención. (3) individual insulating material. On the other hand, the lateral electrical insulation around the rail (2) transmitting electrical energy is guaranteed by means of insulating blocks (4) of plastic material and a defined air space (5) between the rail (2) transmitting electrical energy and said insulating blocks (4). It has been provided that to guarantee correct electrical insulation of the rail (2) transmitting electrical energy with the outside, the air space (5) has a thickness of between 6 and 10 mm, said thickness preferably being 8 mm. These thicknesses are defined to guarantee electrical insulation and dialectical stiffness for a voltage of less than 1000 V in the electric power rail, it is evident to a person skilled in the art that the air space (5) can have a different thickness for other stresses without altering the concept of the invention.
Un ejemplo de realización de la invención como el representado en la figura 3 consiste en emplear múltiples aisladores ( 3) individuales, aunque también se puede disponer un único aislador (3) que se extienda por debajo del raíl ( 2) transmisor de energía eléctrica, a lo largo de toda su longitud. Adicionalmente, el o los aisladores (3) pueden estar embebidos en el propio raíl ( 2) transmisor de energía eléctrica. An example of embodiment of the invention as represented in figure 3 consists of using multiple individual insulators (3), although a single insulator (3) can also be provided that extends below the rail (2) transmitting electrical energy, along its entire length. Additionally, the insulator (s) (3) can be embedded in the rail (2) that transmits electrical energy.
Según un ejemplo de realización de la invención, According to an embodiment of the invention,
- el the
- raíl (2) transmisor de energía eléctrica se rail (2) transmitter of Energy electrical I know
- constituye It constitutes
- por un cuerpo de aluminio que en su parte by a Body of aluminum than in its part
- superior higher
- está cubierto por una pletina de acero this covered by a platen of steel
inoxidable. Pero según un ejemplo de realización preferente de la invención, mostrado en la figura 2, el raíl (2) transmisor de energía eléctrica está fabricado en una única pieza coextrusionada, con un alma interior de aluminio cubierta por un refuerzo exterior de acero inoxidable. stainless. But according to a preferred embodiment of the invention, shown in Figure 2, the rail (2) transmitting electrical energy is made of a single co-extruded piece, with an internal aluminum core covered by an external stainless steel reinforcement.
Como se puede observar en la figura 2, el carril conductor de energía eléctrica presenta un sistema de drenaje ( 6) que garantiza la eliminación adecuada del agua de lluvia u otros tipos de fluidos conductores, de manera que se evita que dichos fluidos puedan hacer de transmisores de energía al exterior. Para ello, a ambos lados del raíl (2) transmisor de energía se disponen dos depósitos (6.1) que se encuentran directamente conectados con un sistema de alcantarillado. El desagüe de agua se realiza por gravedad mediante una pendiente As can be seen in Figure 2, the electrical energy conductor rail has a drainage system (6) that guarantees the adequate elimination of rainwater or other types of conductive fluids, so that these fluids are prevented from acting outdoor power transmitters. For this, on both sides of the rail (2) energy transmitter there are two tanks (6.1) that are directly connected to a sewer system. The water drain is made by gravity through a slope
(7) que presenta un desnivel de entre un 3-6 % en dirección descendente hacia los depósitos (6. 1) , para lo cual se ha de garantizar que la superficie por donde desliza el agua, en este caso una capa de hormigón, esté correctamente pulida y libre de fisuras. Se ha previsto la posibilidad de suprimir dichos depósitos (7) that presents a difference of between 3-6% in a downward direction towards the tanks (6.1), for which it must be guaranteed that the surface where the water slides, in this case a concrete layer, is properly polished and free of cracks. The possibility of deleting these deposits has been foreseen
(6. 1) y que el desagüe de agua del sistema de drenaje (6.1) and that the water drain of the drainage system
- ((
- 6) se realice a través de la propia pendiente (7) y por el espacio (5) de aire definido entre los bloques 6) is carried out through the slope itself (7) and through the air space (5) defined between the blocks
- (4) (4)
- aislantes y el raíl (2) transmisor de energía eléctrica, en donde dicho espacio (5) comunica por su parte inferior con el sistema de alcantarillado o con los depósitos (6. 1) en caso de que estos existan (ver figura 2) . insulators and the rail (2) transmitting electrical energy, where said space (5) communicates at its bottom with the sewage system or with the tanks (6.1) if they exist (see figure 2).
En la figura 3 se observa cómo se produce la alimentación eléctrica del raíl (2) transmisor de energía eléctrica, por medio de un cable ( 8) que conecta con un armario de potencia (no representado) . El cable (8) conecta por el otro lado con una placa (9) que está acoplada directamente al raíl (2) transmisor de energía eléctrica, por su parte inferior, en un espacio definido entre dos aisladores (3) • Para evitar que el raíl (2) transmisor de energía eléctrica pueda desplazarse y quede perfectamente retenido, se ha previsto el empleo de, al menos, dos grapas (10) de bloqueo, las cuales actúan contra unos respectivos aisladores ( 3) Figure 3 shows how electrical power is produced from the rail (2) transmitting electrical energy, by means of a cable (8) that connects to a power cabinet (not shown). The cable (8) connects on the other side with a plate (9) that is directly coupled to the rail (2) transmitting electrical energy, at its lower part, in a space defined between two insulators (3) • To prevent the rail (2) transmitting electrical energy can move and be perfectly retained, the use of at least two locking clips (10) has been envisaged, which act against respective insulators (3)
En la figuras 3 se muestra cómo el carril conductor de energía eléctrica está provisto con un sistema calefactor constituido por una serie de cables Figure 3 shows how the electrical energy conductor rail is provided with a heating system consisting of a series of cables
(11) térmicos que van adheridos al raíl (2) transmisor de energía eléctrica, por su parte inferior. Los cables (11) thermal that are attached to the rail (2) transmitting electrical energy, by its lower part. The cables
{11) térmicos van conectados a una caja de mando (12) desde donde se controla la alimentación de unas resistencias internas de los cables (11) térmicos, de modo que el sistema de calefacción se activa automáticamente por debajo de una determinada temperatura para calentar el raíl (2) transmisor de energía eléctrica y evitar la formación de hielo que pueda interferir en la transmisión de la energía eléctrica. {11) thermal sensors are connected to a control box (12) from where the supply of internal resistances to the thermal cables (11) is controlled, so that the heating system automatically activates below a certain temperature to heat the rail (2) transmitting electrical energy and avoid the formation of ice that may interfere with the transmission of electrical energy.
El carril conductor de energía eléctrica es susceptible de regularse en altura mediante el empleo de unos calces (13) de un grosor predefinido que se disponen por debajo de los aisladores (3) y los bloques The electrical energy conductor rail is capable of being adjusted in height by using shims (13) of a predefined thickness that are arranged below the insulators (3) and the blocks
{4) de manera que cuando la vía sufre un desgaste debido al uso o un desplazamiento vertical por {4) so that when the track is worn due to use or vertical displacement by
cualquier otro motivo, el carril conductor de energía eléctrica puede desmontarse y calzarse para conseguir que el raíl (2) transmisor de energía eléctrica quede a la altura de la vía de circulación. For any other reason, the electrical power rail can be removed and shimmed to ensure that the electrical power transmitter rail (2) is at the same level as the traffic lane.
Claims (9)
- 2.2.
- Carril conductor de energía eléctrica para Rail driver of Energy electrical for
- instalaciones installations
- ferroviarias, de acuerdo con la primera railway, of agreement with the first
- reivindicación, claim,
- caracterizado porque el raíl (2) characterized why the rail (2)
- transmisor transmitter
- de energía eléctrica está constituido por of Energy electrical this constituted by
- 9.9.
- Carril conductor de energía eléctrica para Rail driver of Energy electrical for
- instalaciones installations
- ferroviarias, de acuerdo con la primera railway, of agreement with the first
- reivindicación, claim,
- caracterizado porque el raíl (2) characterized why the rail (2)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2404209 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20140611 |