ES2587205T3 - Módulo de colisión para un vehículo ferroviario - Google Patents

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ES2587205T3 ES10794965.3T ES10794965T ES2587205T3 ES 2587205 T3 ES2587205 T3 ES 2587205T3 ES 10794965 T ES10794965 T ES 10794965T ES 2587205 T3 ES2587205 T3 ES 2587205T3
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Andreas Rittenschober
Thomas Meissl
Markus Seitzberger
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Abstract

Módulo de colisión para un vehículo ferroviario, diseñado para ser dispuesto en estructuras frontales o traseras del vehículo ferroviario, el cual comprende al menos dos elementos de colisión (2, 2a) diseñados esencialmente para la absorción de energía longitudinal con respecto al vehículo ferroviario y al menos un perfil transversal (3, 4) esencialmente en forma de placa, el cual se encuentra unido a los elementos de colisión (2, 2a), caracterizado porque ese perfil transversal (3, 4) está orientado de forma horizontal y con respecto al vehículo ferroviario en dirección longitudinal presenta una resistencia a la presión esencialmente menor que en dirección lateral.

Description

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DESCRIPCION
Modulo de colision para un vehlcuio ferroviario Area tecnica
La presente invencion hace referencia a un modulo de colision para un vehlculo ferroviario, en particular para un tranvla.
Estado del arte
Para mejorar el comportamiento de la deformacion en los vehlculos ferroviarios en caso de colisiones se montan con frecuencia zonas de colision. El objetivo de esas medidas de mejora consiste en absorber la energla del impacto, de manera que zonas de absorcion de impactos que pueden deformarse de modo definido transforman esa energla en energla de deformacion, reduciendo al mlnimo con ello las cargas para las personas en el vehlculo, de manera que los espacios de supervivencia en el vehlculo no se deformen demasiado, para reducir la probabilidad de lesiones en las personas que se encuentran en el vehlculo.
Con ese fin, a su vez, las areas de la estructura del vehlculo ferroviario que presentan una gran superficie pueden ser disenadas de manera que las mismas puedan absorber de forma apropiada la energla de deformacion, o en la estructura frontal o trasera del vehlculo ferroviario se colocan modulos de colision. Esto ultimo se considera ventajoso, ya que una reparacion despues de una colision se simplifica gracias a la facil accesibilidad de los modulos de colision mencionados. Las colisiones entre vehlculos ferroviarios tienen lugar esencialmente en la direccion del eje longitudinal del vehlculo, donde a lo sumo una diferencia de nivel puede conducir a un as! llamado montado, por ejemplo debido a diferentes estados de carga de los vehlculos que colisionan. Para impedir ese efecto se proporciona generalmente una proteccion contra montado, donde usualmente en cada vehlculo se colocan placas provistas de una estructura dentada, las cuales en el caso de una colision se enganchan entre si, impidiendo el montado. En los vehlculos ferroviarios en los cuales existe un riesgo aumentado de una colision con otro obstaculo que no se trata de otro vehlculo ferroviario (en particular en el caso de los tranvlas), se presenta otro problema. Debe cubrirse un espectro esencialmente mas amplio de escenarios de colision, donde las colisiones oblicuas y desplazadas de forma unilateral solo pueden ser dominadas de forma insuficiente por las zonas de absorcion de impactos o modulos de colision tradicionales, los cuales esencialmente estan disenados para colisiones en direccion longitudinal. A modo de ejemplo, la norma EN 15277 para tranvlas exige la prueba de una colision con un vehlculo de la misma construction con un desplazamiento vertical a 15km/h a 40mm y una colision con un obstaculo de 3 toneladas colocado de forma oblicua a 45 grados, en el caso de una velocidad de 25km/h (escenario de colision tren contra camion ligero en un cruce). Los modulos de colision convencionales, disenados para colisiones longitudinales, con frecuencia no pueden absorber de forma satisfactoria esa carga oblicua, ya que en esos modulos de colision se produce un esfuerzo de flexion y un esfuerzo cortante, bajo los cuales el respectivo elemento de colision se dobla lateralmente si no se han tomado medidas con respecto al soporte transversal. Como estado del arte mas cercano puede mencionarse la solicitud WO 2009/040309. El modulo de colision revelado en dicho documento impide el montado de los vehlculos ferroviarios, pero no ofrece condiciones de deformacion adecuadas para la absorcion de colisiones oblicuas. Un diseno correspondiente de los elementos de colision conocidos, de manera que tanto las colisiones longitudinales como tambien las colisiones oblicuas puedan ser bien procesadas de la misma manera, implicarla elementos de colision extremadamente costosos, complicados y pesados, los cuales no se consideran adecuados para la utilization en vehlculos ferroviarios. Por el estado del arte se conocen estructuras de vehlculos que disipan la energla, donde por ejemplo en la solicitud EP 1 090 829 A1 se describe un vehlculo en el cual la energla del impacto se utiliza para torcer un soporte longitudinal del vehlculo y posicionarlo durante el curso de la deformacion, de manera que no se presenten picos de fuerza elevados. En el documento US 5 715 757 A se muestra otra estructura de deformacion. De acuerdo con esa construccion, para la absorcion de energla se utilizan soportes con una section transversal en forma de X, realizados de chapa que fue reforzada con largueros. Ademas, se proporciona una estructura para la absorcion de energla dispuesta dentro de la estructura del vehlculo, la cual reacciona en el caso de energlas de impacto mas elevadas.
Description de la invencion
El objeto de la presente invencion consiste en proporcionar un modulo de colision para un vehlculo ferroviario, el cual pueda disipar la energla de impactos tambien en el caso de colisiones oblicuas, y pueda ser construido de forma sencilla y sin desventajas esenciales en cuanto al peso.
Este objeto se alcanzara a traves de un modulo de colision con las caracterlsticas de la revindication 1. En las reivindicaciones dependientes se indican variantes ventajosas.
De acuerdo con la idea base de la invencion, un modulo de colision para vehlculos ferroviarios se estructura en base a por lo menos un elemento de colision que esta unido a un perfil transversal. El perfil transversal mencionado, como
propiedad fundamental, presenta una resistencia a la presion diferente en la direction del eje longitudinal del vehlcuio con relation a la resistencia a la presion y al empuje en la direccion transversal, donde la resistencia a la presion y al empuje en la direccion transversal es esencialmente mas elevada que la resistencia a la presion en la direccion longitudinal. Si un elemento de colision conocido, de esa clase, (por ejemplo de perfiles de aluminio o de 5 acero, o de espuma de aluminio) se amplla con un perfil transversal para conformar un modulo de colision acorde a la invention, entonces el efecto de absorcion de energla del elemento de colision se mantiene practicamente invariable para colisiones en la direccion longitudinal del vehlculo (debido a la resistencia a la presion reducida del perfil transversal en la direccion longitudinal del vehlculo apenas se producen fuerzas adicionales en el vehlculo). Para colisiones oblicuas (colisiones con efecto de fuerza lateral adicional), tal como pueden producirse por ejemplo 10 en el caso de accidentes de tranvlas con vehlculos a motor, se plantea el efecto ventajoso que es objeto de la invencion. Una fuerza lateral de esa clase es absorbida por el perfil transversal y es conducida a puntos determinados del cuerpo del vagon, donde el perfil transversal soporta el elemento de colision dispuesto de forma lateral, de manera que la energla de colision puede disiparse a traves de deformation plastica. El elemento de colision disenado esencialmente para absorciones de energla longitudinales es liberado de la transmision de las 15 fuerzas laterales hacia la estructura del cuerpo del vagon, de manera que ese elemento de colision no resulta doblado. El perfil transversal acorde a la invencion, de manera especialmente ventajosa, puede realizarse de un material esencialmente en forma de placa que, a traves de diferentes modificaciones, presenta una resistencia diferente en diferentes direcciones. Por ejemplo, se consideran adecuadas para ello las chapas con una section transversal trapezoidal multiple, las chapas con refuerzos triangulares colocados en la parte superior o los perfiles 20 con escotaduras.
Preferentemente, los perfiles transversales se realizan de metal, por ejemplo de acero o aluminio, as! como de aleaciones de aluminio.
Una propiedad ventajosa fundamental de la invencion reside en el hecho de que solo se requieren modificaciones constructivas muy reducidas de los modulos de colision conocidos, de manera que no se requiere un espacio de 25 construction esencialmente ampliado, ni resulta un peso esencialmente aumentado del modulo de colision.
Otra ventaja fundamental de esta invencion consiste en que los vehlculos ferroviarios, gracias a la utilization del modulo de colision aqul descrito, en la mayorla de los casos pueden repararse de forma muy rapida, sencilla y economica despues de colisiones oblicuas (cuando la energla del impacto no fue demasiado grande), ya que el modulo de colision absorbe la energla del impacto y de este modo la estructura del cuerpo del vagon resulta 30 protegida frente a danos. En los modulos de colision conocidos, las colisiones oblicuas, por el contrario, conducen en la mayorla de los casos a danos en la estructura del cuerpo del vagon. En el caso de energlas de impacto solamente reducidas incluso es posible reparar el modulo de colision cambiando los componentes individuales afectados del modulo de colision.
Se considera ademas especialmente ventajoso equipar el modulo de colision con varios elementos de colision 35 (generalmente uno a la izquierda y uno a la derecha del eje longitudinal del vehlculo), una placa de conexion posterior, una placa de conexion anterior y uno o dos perfiles transversales. De este modo puede estructurarse un modulo de colision que puede montarse y cambiarse de forma sencilla. El cuerpo del vagon esta provisto de medios para alojar un modulo de colision de esa clase (por ejemplo placa de conexion con puntos de conexion fijos, conocida como "interfaz"), donde el elemento de colision se fija de forma separable (por ejemplo mediante uniones 40 por tornillos) o no separable (por ejemplo a traves de soldadura).
En una forma de ejecucion de la invencion se preve equipar un modulo de colision con medios para impedir el acaballamiento (anticlimber).
En una forma de ejecucion preferente de la invencion se preve estructurar el modulo de colision en varios niveles, donde para el primer nivel se utilizan elementos de amortiguacion reversibles que pueden absorber energlas de 45 impacto reducidas, sin que se presente una deformacion plastica (ni en los elementos de amortiguacion ni en los elementos de colision).
Breve description de los dibujos
A modo de ejemplo, las figuras muestran:
Figura 1: modulo de colision en representation en despiece;
50 Figura 2: modulo de colision en representacion en seccion, perfil triangular;
Figura 3: modulo de colision en representacion en seccion, perfil perforado;
Figura 4: modulo de colision en representacion en seccion, perfil trapezoidal;
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Figura 5: modulo de colision en representation en section, sin carga;

Figura 6: modulo de colision en representacion en seccion, carga longitudinal 1;

Figura 7: modulo de colision en representacion en seccion, carga longitudinal 2;

Figura 8: modulo de colision en representacion en seccion, carga longitudinal 3;
Figura 9: modulo de colision, carga oblicua, sin carga;
Figura 10: modulo de colision, carga oblicua 1;
Figura 11: modulo de colision, carga oblicua 2;
Figura 12: modulo de colision, sin perfil transversal, carga oblicua;
Ejecucion de la invention
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 1 muestra un modulo de colision en una representacion en despiece. En el ejemplo de ejecucion representado en la figura 1, el modulo de colision comprende dos elementos de colision 2, 2a que estan dispuestos entre una placa de conexion posterior 5 y una placa de conexion anterior 6. Un perfil transversal 3 y un perfil transversal inferior 4 estan dispuestos respectivamente en la superficie limitada por dos elementos de colision 2, 2a y las placas de conexion 5, 6; y pueden estar unidos con los componentes mencionados, por ejemplo mediante uniones por soldadura. En el ejemplo de ejecucion mostrado, como otros componentes se representan dos elementos de amortiguacion 9 que estan montados en la placa de conexion anterior 6, los cuales presentan parachoques 8. Ademas, la placa de conexion anterior 6 esta provista de dos placas dentadas como dispositivo antiacaballamiento 7. El modulo de colision estructurado de esa clase esta unido al cuerpo del vagon 1. El cuerpo del vagon 1, en ese punto de union, presenta una posibilidad de absorcion correspondientemente estable, en donde el modulo de colision puede estar fijado por ejemplo mediante una union separable (por ejemplo una union por tornillos) o tambien fija (por ejemplo a traves de soldadura). Ademas, en el cuerpo del vagon 1 se proporcionan dos tubos gula 10 que sirven para el guiado longitudinal de los elementos de amortiguacion 9. El ejemplo de ejecucion mostrado, junto con los componentes que son base de la invencion, el perfil transversal 3 y el perfil transversal inferior 4, comprende otros componentes que puede suprimirse en funcion del respectivo fin de aplicacion del modulo de colision. En particular se preve tambien disponer solo un perfil transversal, donde puede suprimirse el perfil transversal 3 o el perfil transversal inferior 4.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 2 muestra un modulo de colision en una representacion en seccion. Se representa un modulo de colision seccionado en la direction longitudinal del vehlculo ferroviario, donde el perfil transversal 3 y el perfil transversal inferior 4 estan disenados como un perfil triangular. Un perfil triangular de esa clase presenta las propiedades mecanicas requeridas para la utilization como perfil transversal (diferente resistencia en diferentes direcciones).
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 3 muestra un modulo de colision en una representacion en seccion. Se representa un modulo de colision seccionado en la direccion longitudinal del vehlculo ferroviario, donde el perfil transversal 3 y el perfil transversal inferior 4 estan disenados como perfil perforado. A modo de ejemplo, la figura 3 muestra otra posibilidad para alcanzar las propiedades mecanicas requeridas de los perfiles transversales 3, 4 mediante un componente esencialmente en forma de placa.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 4 muestra un modulo de colision en una representacion en seccion. Se representa un modulo de colision seccionado en la direccion longitudinal del vehlculo ferroviario, donde el perfil transversal 3 y el perfil transversal inferior 4 estan disenados como un perfil trapezoidal. Junto con las formas de ejecucion mostradas como perfil triangular, perfil perforado y perfil trapezoidal, dentro del objeto correspondiente a la invencion se considera cualquier otra forma de ejecucion. A modo de ejemplo, los perfiles transversales pueden alcanzar las propiedades requeridas a traves de perfiles redondeados (a modo de una chapa ondulada). Del mismo modo, todas las clases de fabrication de los perfiles transversales 3, 4 estan contempladas en el objeto correspondiente a la invencion. Los perfiles transversales pueden producirse por ejemplo mediante un proceso de colada o de extrusion, o pueden construirse de varias piezas, en base a piezas individuales.
Las figuras 5 a 8 muestran una simulation del comportamiento de deformation en el caso de una carga longitudinal respectivamente en aumento.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 5 muestra un modulo de colision en una representacion en seccion, en un estado sin carga. Se representa el modulo de colision de la figura 2, donde ninguna fuerza de impacto actua sobre el modulo de colision.
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A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 6 muestra un modulo de colision en una representacion en seccion, en un estado con carga. Se representa el modulo de colision de la figura 2, donde fuerzas de impacto actuan sobre el modulo de colision en la direction longitudinal. En ese estado de carga, el parachoques 8 ya es presionado en la via de desplazamiento maxima de los elementos de amortiguacion 9 (no visible en la figura 6). La estructura del modulo de colision no presenta deformaciones plasticas.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 7 muestra un modulo de colision en una representacion en seccion, en un estado con carga. Las fuerzas de impacto en la direccion longitudinal son mas elevadas que en el estado mostrado en la figura 6. El elemento de colision 2 muestra deformaciones plasticas, los perfiles transversales 3, 4 se doblan, sin obstaculizar las deformaciones deseadas de los elementos de colision.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 8 muestra un modulo de colision en una representacion en seccion, en un estado con carga. Las fuerzas de impacto en la direccion longitudinal son mas elevadas que en el estado mostrado en la figura 7. El elemento de colision 2 muestra deformaciones plasticas importantes, los perfiles transversales 3, 4 estan curvados en alto grado.
Las figuras 9 a 11 muestran una simulation del comportamiento de deformation en el caso de una carga oblicua respectivamente en aumento.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 9 muestra un modulo de colision en un estado sin carga. Se representa el modulo de colision de la figura 1, donde ninguna fuerza de impacto actua sobre el modulo de colision.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 10 muestra un modulo de colision en un estado con carga. Se representa el modulo de colision de la figura 1, donde fuerzas de impacto oblicuas actuan sobre el modulo de colision. En el caso de esta carga, el parachoques 8 y los elementos de amortiguacion 9 no son presionados, ya que la carga en este caso es guiada directamente en la direccion oblicua, hacia la placa de conexion anterior 6 en el area del elemento de colision 2. El elemento de colision 2 presenta deformaciones plasticas incipientes en el area del punto de introduction de fuerzas.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 11 muestra un modulo de colision en un estado con carga. Las fuerzas de impacto son mas elevadas que en el estado mostrado en la figura 10. El elemento de colision 2 muestra deformaciones plasticas importantes; los perfiles transversales 3, 4 conducen los componentes laterales de las fuerzas hacia la estructura fija del cuerpo del vagon, impidiendo que el elemento de colision 2 resulte doblado.
A modo de ejemplo y de forma esquematica, la figura 12 muestra los resultados de la simulacion de un modulo de colision sin perfil(es) transversal(es) despues de un impacto con fuerza oblicua. El elemento de colision 2 presenta deformaciones plasticas importantes y dobleces hacia el exterior. El componente lateral de la fuerza provoca tambien un doblado incipiente en el elemento de colision 2a y danos de los elementos de construction internos del modulo de colision.
Lista de referencias
1 cuerpo del vagon
2, 2a elemento de colision
3 perfil transversal
4 perfil transversal inferior
5 placa de conexion posterior
6 placa de conexion anterior
7 dispositivo antiacaballamiento
8 parachoques
9 elemento de amortiguacion
10 tubo gula

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Modulo de colision para un vehlcuio ferroviario, disenado para ser dispuesto en estructuras frontales o traseras del vehlculo ferroviario, el cual comprende al menos dos elementos de colision (2, 2a) disenados esencialmente para la absorcion de energla longitudinal con respecto al vehlculo ferroviario y al menos un perfil transversal (3, 4)
    5 esencialmente en forma de placa, el cual se encuentra unido a los elementos de colision (2, 2a), caracterizado porque ese perfil transversal (3, 4) esta orientado de forma horizontal y con respecto al vehlculo ferroviario en direccion longitudinal presenta una resistencia a la presion esencialmente menor que en direccion lateral.
  2. 2. Modulo de colision segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el perfil transversal (3, 4) esta disenado como perfil trapezoidal.
    10 3. Modulo de colision segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al menos un perfil transversal (3,
    4) esta soldado con al menos dos elementos de colision (2, 2a).
  3. 4. Modulo de colision segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se proporcionan una placa de conexion posterior 5 y una placa de conexion anterior 6, y los elementos de colision (2, 2a) estan dispuestos entre la placa de conexion 5 y la placa de conexion 6 anterior.
    15 5. Modulo de colision segun la reivindicacion 6, caracterizado porque se proporcionan un parachoques 8 y un
    dispositivo antiacaballamiento 7.
  4. 6. Modulo de colision segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el modulo de colision comprende medios para la fijacion separable en el cuerpo del vagon (1) de un vehlculo ferroviario.
  5. 7. Modulo de colision segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el modulo de colision esta 20 disenado para producir una fijacion no - separable con el cuerpo del vagon (1) de un vehlculo ferroviario.
  6. 8. Vehlculo ferroviario con un modulo de colision segun una de las reivindicaciones precedentes.
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