ES2677846T3 - Vehículo sobre raíles con un detector de descarrilamiento - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la vigilancia de descarrilamiento de al menos una rueda de un mecanismo de rodadura de un vehículo sobre raíles, en el que, - en función del resultado de una comparación de unas señales disponibles en el vehículo sobre raíles (101), se genera una señal de situación de descarrilamiento representativa de una situación de descarrilamiento de la al menos una rueda (103.2), en donde - se establece en un primer paso una señal del número de revoluciones real representativa de un número de revoluciones real de la al menos una rueda (103.2), - en un segundo paso se establece, a partir de al menos una señal disponible en el vehículo sobre raíles (101), representativa del estado de circulación real del vehículo sobre raíles (101), una señal del número de revoluciones esperada representativa de un número de revoluciones real a esperar de la al menos una rueda (103.2), - en un tercer paso se compara, en una comparación entre señales del número de revoluciones, la señal del número de revoluciones real con la señal del número de revoluciones esperada, y - en un cuarto paso se genera la señal de situación de descarrilamiento en función del resultado de la comparación entre señales del número de revoluciones, - se genera una señal de riesgo de descarrilamiento representativa del riesgo de descarrilamiento de la rueda (103.2), en función de una desviación de la señal del número de revoluciones de la señal del número de revoluciones real con respecto a la señal del número de revoluciones esperada, en donde - para el caso en el que la desviación de la señal del número de revoluciones supere un umbral de descarrilamiento prefijable, se genera una señal de descarrilamiento representativa de la presencia de un descarrilamiento de la rueda (103.2), caracterizado porque - se genera la señal de descarrilamiento si se supera una frecuencia de variación prefijable de la señal del número de revoluciones real, y/o - se genera la señal de descarrilamiento si se supera una amplitud de variación prefijable de la señal del número de revoluciones real.
Description
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DESCRIPCION
Vetuculo sobre rafles con un detector de descarrilamiento
La presente invencion se refiere a un procedimiento para la vigilancia de descamlamiento de al menos una rueda de un mecanismo de rodadura de un vehnculo sobre raMes, en el que, en funcion del resultado de una comparacion de unas senales disponibles en el vetuculo sobre raMes, se genera una senal de situacion de descarrilamiento representativa de una situacion de descarrilamiento de la rueda. La invencion se refiere asimismo a un vehfculo sobre rafles, en el que se implementa un detector de este tipo de la situacion de descarrilamiento.
En los vehfculos sobre rafles modernos, en especial en aquellos vehfculos que se hacen circular con unas velocidades de funcionamiento nominales relativamente altas, existe desde puntos de vista de seguridad una considerable necesidad de detectar de la forma mas temprana y fiable posible situaciones de circulacion cnticas, en especial situaciones en las que exista el riesgo de o ya se haya producido un descarrilamiento de ruedas aisladas, para poder aplicar unas contramedidas correspondientes (como por ejemplo un frenado de emergencia, etc.).
Con relacion a la vigilancia de la situacion de descarrilamiento de vetuculos sobre rafles ya se ha intentado medir a traves de unos sensores correspondientes las aceleraciones que actuan sobre el mecanismo de rodadura y deducir, a partir de una valoracion de las senales de medicion, la presencia de un estado de descarrilamiento de una o varias ruedas del mecanismo de rodadura. Sin embargo, esto tiene el inconveniente de que en el mecanismo de rodadura se requiere un sistema de sensores adicional, el cual aumenta la complejidad de la produccion y del mantenimiento del mecanismo de rodadura.
Del documento WO 01/94174 A1 se conoce un detector de descarrilamiento.
La presente invencion se ha impuesto por ello la tarea de poner a disposicion un procedimiento y un vetuculo sobre rafles de la clase citada anteriormente, que no conlleve los inconvenientes antes citados o que lo haga al menos en una menor medida y que en especial haga posible, de forma sencilla, un detector de la situacion de descarrilamiento de ruedas aisladas del vetuculo sobre rafles.
La presente invencion resuelve esta tarea partiendo de un procedimiento conforme al preambulo de la reivindicacion 1 mediante las caractensticas expuestas en la parte caractenstica de la reivindicacion 1. Resuelve asimismo esta tarea partiendo de un dispositivo conforme al preambulo de la reivindicacion 8 mediante las caractensticas expuestas en la parte caractenstica de la reivindicacion 8.
La presente invencion se basa en el aprendizaje tecnico de que puede realizarse de forma sencilla un detector de la situacion de descarrilamiento de ruedas aisladas del vetuculo sobre rafles, si se usan las senales del numero de revoluciones de la rueda afectada detectadas ya normalmente de todas maneras con otros fines (por ejemplo en el marco de la llamada regulacion para protegerse del resbalamiento), para evaluar la situacion de descarrilamiento de ese momento. Para ello se compara el numero de revoluciones real de la rueda afectada con un numero de revoluciones a esperar, que se obtiene del estado de circulacion real del vetuculo. Unas senales correspondientes, que son representativas del estado de circulacion real del vetuculo, estan presentes de todas maneras normalmente en muchos vetuculos, de tal manera para ello de forma ventajosa no es necesario aplicar un esfuerzo adicional. Entre estas informaciones o situaciones existentes de todas maneras se cuentan en especial entre otras la velocidad real o momentanea del vehfculo asf como las velocidades de rodadura reales o momentaneas de las unidades de ruedas afectadas (p.ej. juegos de ruedas, parejas de ruedas o tambien ruedas aisladas).
La presente invencion aprovecha a este respecto el hecho de que los numeros de revoluciones de todas las unidades de ruedas de un vetuculo sobre rafles normalmente estan en una relacion mutua conocida a causa de las condiciones de rodadura cinematicas, en donde casi siempre se da el hecho de que todas las ruedas del vehfculo (con ciertas tolerancias de desgaste) presentan fundamentalmente el mismo diametro, de tal manera que los numeros de revoluciones de todas las unidades de ruedas (tambien con ciertas tolerancias conocidas o con cierto margen de fluctuacion) son fundamentalmente iguales. En el caso de un deslizamiento de una rueda sobre el rail, con ello por lo tanto en el caso de un riesgo de descarrilamiento, se reduce el numero de revoluciones de la rueda afectada (o de su unidad de ruedas) proporcionalmente al aumento del radio de rodadura (es decir del radio de la rueda en su punto de contacto con el rail), que se obtiene durante el deslizamiento de la rueda sobre el rail. Si se establece con ello una cafda asf del numero de revoluciones con relacion al numero de revoluciones a esperar para la rueda afectada, de ello puede deducirse a partir de cierto umbral un mayor riesgo de descarrilamiento. Si el numero de revoluciones real sigue disminuyendo por debajo de un umbral de descarrilamiento (dependiente de la conformacion de la rueda), puede deducirse de ello que la rueda ha descarrilado con una elevada probabilidad. Esto se debe a que la rueda despues de descarrilar rueda sobre su calota de pestana, con ello por lo tanto con un radio de rodadura maximo.
Ademas de esto la invencion puede aprovechar el hecho de que despues de un descarrilamiento, a causa de las muy cambiantes condiciones de contacto entre rueda y subsuelo, son de esperar unas fluctuaciones masivas del numero de revoluciones. Tambien esta circunstancia puede detectarse facilmente de forma ventajosa y tenerse en cuenta a la hora de evaluar o determinar el descarrilamiento.
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Con la presente invencion es posible por lo tanto dado el caso valorar y aprovechar continuamente solamente una informacion sobre los numeros de revoluciones momentaneos de todos los juegos de ruedas, que ya esta disponible por lo general basicamente en el vetuculo, para detectar de forma fiable el riesgo o la aparicion de un descarrilamiento.
Conforme a un aspecto, la invencion se refiere por ello a un procedimiento para la vigilancia de descarrilamiento de al menos una rueda de un mecanismo de rodadura de un vehfculo sobre railes, en el que, en funcion del resultado de una comparacion de unas senales disponibles en el vehfculo sobre rafles, se genera una senal de situacion de descarrilamiento representativa de una situacion de descarrilamiento de la rueda. Para ello se establece en un primer paso una senal del numero de revoluciones real representativa de un numero de revoluciones real de la al menos una rueda. En un segundo paso se establece, a partir de al menos una senal disponible en el vetuculo sobre rafles, representativa del estado de circulacion real del vetuculo sobre rafles, una senal del numero de revoluciones esperada representativa de un numero de revoluciones real a esperar de la al menos una rueda. En un tercer paso se compara en una comparacion entre senales del numero de revoluciones la senal del numero de revoluciones real con la senal del numero de revoluciones esperada, mientras que en un cuarto paso se genera la senal de situacion de descarrilamiento en funcion del resultado de la comparacion entre senales del numero de revoluciones.
En este punto cabe destacar que los pasos primero y segundo pueden llevarse a cabo en cualquier orden. Estos dos pasos pueden llevarse a cabo tambien simultaneamente. Asimismo la senal del numero de revoluciones real puede establecerse de cualquier modo adecuado. Para ello pueden estar previstos unos sensores aparte para la rueda respectiva. Tambien puede estar previsto un sistema de sensores de este tipo para la unidad de ruedas de la rueda, siempre que exista (como por ejemplo en el caso de un juego de ruedas) un acoplamiento definido de los numeros de revoluciones de las ruedas de la unidad de ruedas. Tambien puede usarse una informacion correspondiente en cuanto a un numero de revoluciones de un dispositivo de accionamiento que accione la rueda, que presente tambien un acoplamiento conocido definido con la rueda.
Tambien la informacion representativa del estado de circulacion real del vetuculo sobre rafles puede estar conformada de cualquier manera. De esta forma puede tratarse por ejemplo de una informacion establecida de cualquier manera en cuanto a la velocidad de circulacion real. La misma no es necesario que se haya establecido a partir de numeros de revoluciones de ruedas o unidades de accionamiento del vetuculo. Tambien puede tratarse de una informacion sobre velocidad que se haya establecido por otras vfas. De esta manera puede usarse la informacion sobre velocidad de un sistema de navegacion (p.ej. GPS) al igual que una informacion sobre velocidad establecida a partir de las senales de unos sensores de aceleracion.
Por ultimo la senal de situacion de descarrilamiento puede tener basicamente cualquier configuracion o cualquier contenido informativo, siempre que permita sacar conclusiones sobre la situacion de descarrilamiento real. En el caso mas sencillo la senal puede presentar solamente dos valores, en donde uno de los dos valores represente la presencia de un descarrilamiento.
En el procedimiento conforme a la invencion se genera una senal de riesgo de descarrilamiento representativa del riesgo de descarrilamiento de la rueda, en funcion de una desviacion de la senal del numero de revoluciones de la senal del numero de revoluciones real con respecto a la senal del numero de revoluciones esperada. Esta senal de riesgo de descarrilamiento puede presentar a su vez cualquier conformacion o cualquier contenido informativo adecuado, en donde representa al menos dos, de forma preferida varias, etapas de riesgo diferentes. Para el caso en el que la desviacion de la senal de la senal de riesgo de descarrilamiento supere un umbral de descarrilamiento prefijable, se genera despues de forma preferida una senal de descarrilamiento representativa de la presencia de un descarrilamiento de la rueda, la cual puede presentar tambien cualquier configuracion adecuada.
La desviacion de senal del numero de revoluciones, en la que puede partirse con una seguridad suficiente de la presencia de un descarrilamiento, depende mucho de las circunstancias reales del respectivo vehuculo asf como de la escala y de la fiabilidad de las informaciones respectivamente disponibles, en particular de la senal del numero de revoluciones real y de la senal del numero de revoluciones esperada. A este respecto juega entre otras cosas tambien un papel el grado de redundancia de determinadas informaciones, para poder descartar inseguridades. Las posibles tolerancias o inseguridades, que pueden afluir o existir a la hora de establecer estas informaciones, pueden tenerse en cuenta tambien a la hora de determinar tanto el umbral de descarrilamiento como de un posible umbral, por encima del cual se realiza una emision de una senal de riesgo de descarrilamiento.
En unas variantes preferidas del procedimiento conforme a la invencion, con una evaluacion fiable y aun asf rapida del riesgo de descarrilamiento o con una deteccion rapida del descarrilamiento, se usa como umbral de descarrilamiento un descenso de la senal del numero de revoluciones real por debajo de la senal del numero de revoluciones esperada en al menos un 6% de la senal del numero de revoluciones esperada, de forma preferida en al menos un 3% de la senal del numero de revoluciones esperada, de forma todavfa mas preferida en al menos un 1% de la senal del numero de revoluciones esperada.
Basicamente es posible usar siempre, a la hora de valorar el riesgo de descarrilamiento o de determinar el descarrilamiento, solamente las informaciones o senales presentes realmente. Sin embargo, de forma preferida se usa aqrn el desarrollo en el tiempo de estas senales, con ello por lo tanto un historico de estas senales, para obtener
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un desarrollo estable en el que no se tengan en cuenta errores de medicion casuales, etc. De forma preferida la generacion de la senal de riesgo de descarrilamiento y/o de la senal de descarrilamiento se produce por ello en funcion de un desarrollo en el tiempo de la desviacion de la senal del numero de revoluciones. La valoracion del riesgo de descarrilamiento puede realizarse basicamente de cualquier forma adecuada. De forma preferida el riesgo de descarrilamiento se valora de forma mas alta cuanto mas intensamente se desvfe la senal del numero de revoluciones real hacia abajo respecto a la senal del numero de revoluciones esperada. A este respecto la senal de descarrilamiento se genera despues de forma preferida cuando en un espacio de tiempo de observacion prefijable se supera el umbral de descarrilamiento, en especial en un valor prefijable. Adicional o alternativamente la senal de descarrilamiento puede generarse si, dentro del espacio de tiempo de observacion, se determina un numero prefijable de superaciones del umbral de descarrilamiento.
En el procedimiento conforme a la invencion se genera la senal de descarrilamiento si, dentro del espacio de tiempo de observacion, se supera una frecuencia de variacion prefijable y/o una amplitud de variacion prefijable de la senal del numero de revoluciones real, con lo que se tiene en cuenta la circunstancia de que una rueda descarrilada esta sometida a unas intensas fluctuaciones del numero de revoluciones. Aqu se entiende que mediante la consideracion acumulativa de los aspectos antes citados se consigue naturalmente una redundancia correspondiente, la cual aumenta la fiabilidad de la valoracion. Como ya se ha citado, la evaluacion del riesgo de descarrilamiento depende de una pluralidad de factores o parametros del vetuculo a contemplar, en especial de sus unidades de ruedas, en donde pueden estar previstas ciertas tolerancias, para tener en cuenta unas inseguridades correspondientes a la hora de establecer las informaciones usadas para la valoracion.
Para establecer la senal del numero de revoluciones real se tiene en cuenta de forma preferida un factor de desgaste de la rueda, ya que el desgaste de la rueda influye de forma significativa en el radio de rodadura y con ello en el numero de revoluciones real de una determinada velocidad del vetuculo. Adicional o alternativamente se tiene en cuenta por los mismos motivos, a la hora de establecer la senal del numero de revoluciones esperada, un factor de desgaste de al menos una de las ruedas del vehfculo sobre rafles. Esto es valido en particular si la senal del numero de revoluciones esperada se establece a partir de las senales del numero de revoluciones de varias ruedas del vetuculo sobre rafles. Adicional o alternativamente puede tenerse en cuenta finalmente por los mismos motivos, tambien a la hora de evaluar un riesgo de descarrilamiento de la rueda, un factor de desgaste de al menos una de las ruedas del vehfculo sobre rafles.
El establecimiento de la senal del numero de revoluciones esperada puede realizarse basicamente de cualquier manera adecuada, en donde en especial puede aprovecharse la circunstancia de que entre la velocidad de circulacion real del vetuculo y el numero de revoluciones de sus ruedas existe una relacion prefijada. Para establecer la senal del numero de revoluciones esperada se usa de forma preferida al menos una senal de la velocidad del vetuculo representativa de la velocidad de circulacion real del vetuculo sobre rafles.
Adicional o alternativamente puede usarse al menos una senal de la velocidad del mecanismo de rodadura representativa de la velocidad del mecanismo de rodadura real de un mecanismo de rodadura del vetuculo sobre rafles, la cual puede establecerse por ejemplo basandose en las senales de unos sensores de aceleracion en el mecanismo de rodadura.
Adicional o alternativamente puede usarse al menos una senal del numero de revoluciones media, la cual sea representativa del numero de revoluciones medio de una pluralidad de ruedas de al menos un mecanismo de rodadura del vehfculo sobre rafles, en especial de todas las ruedas de todos los mecanismos de rodadura del vetuculo sobre rafles. Aqu es naturalmente ventajoso usar las senales del numero de revoluciones del mayor numero posible de ruedas, ya que de este modo pueden evitarse inseguridades o efectos negativos de valores atfpicos individuales.
Es especialmente ventajoso usar las senales del numero de revoluciones de ruedas no accionadas y de forma preferida tampoco frenadas, ya que en estas ruedas a falta de unas influencias de accionamiento directas y dado el caso a falta de una influencias de frenado directas normalmente se produce como mucho un resbalamiento despreciable. Conforme a ello estas ruedas (en otras palabras sencillamente solo las que son arrastradas en su movimiento) permiten una determinacion particularmente sencilla y exacta del numero de revoluciones esperado o de la senal del numero de revoluciones esperada.
A este respecto pueden detectarse y tenerse en cuenta facilmente las desviaciones entre las respectivas ruedas contempladas (p.ej. diferentes radios de rodadura), ya que las mismas se manifiestan siempre del mismo modo. De esta forma p.ej. diferentes radios de rodadura conducen a unas relaciones del numero de revoluciones de las ruedas que difieren permanentemente del valor uno. Si por ejemplo las ruedas de un juego de ruedas tienen un radio de rodadura superior en un 1% al de las ruedas de otro juego de ruedas, el juego de ruedas con las ruedas mas pequenas tiene un numero de revoluciones mayor en un 1% al del juego de ruedas con las ruedas mas grandes.
Con ello puede deducirse naturalmente tambien, a partir de las desviaciones de las relaciones del numero de revoluciones a esperar entre estos juegos de ruedas, la situacion de descarrilamiento en estas ruedas o unidades de ruedas y realizarse una exclusion de ruedas o unidades de ruedas aisladas respecto a la contemplacion o el establecimiento de la senal del numero de revoluciones esperada.
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La presente invencion se refiere asimismo a un procedimiento para hacer funcionar un vetuculo sobre rafles, en el que con un procedimiento conforme a la invencion se genere una senal de situacion de descarrilamiento y esta senal de situacion de descarrilamiento se envfe al conductor del vetuculo, para que el mismo dado el caso pueda aplicar unas medidas adecuadas, siempre que el mismo las considere necesarias. Adicional o alternativamente el vetuculo sobre raMes puede controlarse en funcion de la senal de situacion de descarrilamiento, en donde en funcion de la senal de situacion de descarrilamiento se activan en especial un dispositivo de accionamiento del vetuculo sobre rafles y/o un dispositivo de frenado del vetuculo sobre rafles. De este modo, por ejemplo, en el caso de determinarse un riesgo de descarrilamiento por encima de cierto umbral puede estrangularse el accionamiento. Si se determina un descarrilamiento tambien puede desconectarse el accionamiento y aplicarse un frenado correspondiente.
La presente invencion se refiere asimismo a un dispositivo para vigilar el descarrilamiento de al menos una rueda de un mecanismo de rodadura de un vetuculo sobre rafles con un dispositivo de deteccion, que esta configurado para detectar una senal del numero de revoluciones real representativa del numero de revoluciones real de la al menos una rueda, y con una unidad de tratamiento que puede conectarse al dispositivo de deteccion, que esta configurada para, en funcion del resultado de una comparacion de las senales disponibles en el vetuculo sobre rafles, generar una senal de situacion de descarrilamiento representativa de una situacion de descarrilamiento de la rueda. La unidad de tratamiento esta configurada para, a partir de al menos una senal disponible en el vetuculo sobre rafles, representativa del estado de circulacion real del vetuculo sobre rafles, establecer una senal del numero de revoluciones esperada representativa del numero de revoluciones real a esperar de la al menos una rueda, en una comparacion de senales del numero de revoluciones comparar la senal del numero de revoluciones real con la senal del numero de revoluciones esperada y, en funcion del resultado de la comparacion de las senales del numero de revoluciones, generar la senal de situacion de descarrilamiento. De esta manera pueden aplicarse las variantes y ventajas antes descritas en la misma medida, de tal manera que con relacion a esto se hace referencia expresa a los modos de realizacion anteriores.
La presente invencion se refiere finalmente a un vetuculo sobre rafles con un dispositivo conforme a la invencion para la vigilancia de descarrilamiento. Tambien de esta manera pueden aplicarse las variantes y ventajas antes descritas en la misma medida, de tal manera que con relacion a esto se hace referencia expresa a los modos de realizacion anteriores. El vetuculo sobre rafles esta configurado de forma preferida como vetuculo para circular a alta velocidad con una velocidad de funcionamiento nominal superior a 250 km/h, en especial superior a 300 km/h y hasta 380 km/h, ya que aqrn las ventajas descritas influyen de forma particularmente intensa.
De las reivindicaciones dependientes o de la siguiente descripcion de unos ejemplos de realizacion preferidos se deducen unas conformaciones preferidas adicionales de la invencion, la cual hace referencia a los dibujos adjuntos. Aqrn muestra:
la figura 1 una vista esquematica de una parte de una forma de realizacion preferida del vehfculo sobre rafles conforme a la invencion con una forma de realizacion preferida del dispositivo conforme a la invencion para vigilar el descarrilamiento, con el que puede obtenerse una forma de realizacion preferida del procedimiento conforme a la invencion para vigilar el descarrilamiento.
A continuacion se describe un ejemplo de realizacion preferido del vetuculo sobre rafles 101 conforme a la invencion, haciendo referencia a la figura 1. En el caso del vetuculo sobre rafles 101 se trata de un tren automotor para circular a alta velocidad, cuya velocidad de funcionamiento nominal es superior a 250 km/h, precisamente de vn = 300 km/h hasta 380 km/h.
El vehfculo 101 comprende un vagon final 102 con una caja de vagon 102.1 que, en la zona de sus dos extremos, esta apoyada de forma convencional respectivamente sobre un mecanismo de rodadura en forma de un bogie 103. Sin embargo, se entiende que la presente invencion puede emplearse tambien en conexion a otras configuraciones, en las que la caja de vagon este apoyada solamente sobre un mecanismo de rodadura. Al vagon final se conectan unos vagones centrales 104 adicionales, cuyas cajas de vagon 104.1 estan apoyadas tambien respectivamente sobre unos bogies 103.
Para una comprension mas sencilla de las explicaciones siguientes se ha expuesto en la figura 1 un sistema de coordenadas del vehfculo x, y, x (prefijado mediante el plano de posicionamiento de las ruedas del bogie 103), en el que la coordenada x designa la direccion longitudinal, la coordenada y la direccion transversal y la coordenada z la direccion el altura del vehfculo sobre rafles 101.
El bogie 103 presenta de forma convencional dos unidades de ruedas en forma de juegos de ruedas 103.1, que comprenden respectivamente dos ruedas 103.2. En el caso de los bogies 103 se trata en parte de unos carretones motores accionados. Los juegos de ruedas 103.1 de los carretones motores se accionan a traves de un dispositivo de accionamiento 105, mientras que los juegos de ruedas de todos los bogies pueden frenarse a traves de unos dispositivos de frenado 106.
El vehfculo 101 presenta en el vagon final 102 una unidad de tratamiento en forma de un mando del vehfculo central 107 que, en el presente ejemplo, esta conectado a unos componentes alejados entre otros a traves de un enlace de
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comunicacion que se extiende por todo el vetuculo 101 en forma de un bus del vetnculo 108. A este respecto se entiende que en otras variantes de la invencion tambien puede haberse elegido otro enlace de comunicacion. En especial puede estar previsto (entre otras cosas segun las prefijaciones de determinadas directrices de seguridad), adicional o alternativamente, un cableado fijo con los componentes alejados.
En el mando del vetuculo 107 se ha implementado en el presente ejemplo un detector, la cual vigila cada una de las ruedas 103.2, con la finalidad de comprobar si existe un contacto segun lo establecido con el rail 109 o si existe cierto mayor riesgo de descarrilamiento o si la rueda 103.2 afectada ha descarrilado.
Con este fin el mando del vetuculo 107 analiza las senales de las unidades de deteccion (de un dispositivo de deteccion) en forma de unos sensores del numero de revoluciones 110, que estan asociados a cada juego de ruedas 103.1 y que en un primer paso envfan unas senales del numero de revoluciones ADSi de i juegos de ruedas
103.1, representativas del numero de revoluciones real del respectivo juego de ruedas 103.1 y (a causa del acoplamiento ngido a traves del arbol del juego de ruedas), con ello, tambien de las dos ruedas 103.2 del respectivo juego de ruedas. Las senales del numero de revoluciones actuales ADSi de los sensores del numero de revoluciones 110 se transmiten al mando del vetuculo 107 respectivamente desde una unidad de comunicacion 111, asociada al respectivo mecanismo de rodadura 103 y conectada a los sensores del numero de revoluciones 110, a traves del bus del vetuculo 108.
En el presente ejemplo se usan las senales de todos los n juegos de ruedas 103 del vetuculo 101 (es decir, i = 1 a n). Sin embargo, se entiende que para otras variantes de la invencion dado el caso tambien puede usarse solo una parte de las senales de los juegos de ruedas disponibles. En especial pueden contemplarse por ejemplo solo los m juegos de ruedas 103 del vetuculo 101 no accionados y no frenados, ya que aqrn, como se ha descrito anteriormente, la influencia del resbalamiento es despreciable.
Sin embargo, las senales del numero de revoluciones reales ADSi no solo son representativas del numero de revoluciones real del juego de ruedas aislado 103.1, sino que mas bien son tambien representativas del estado de vetuculo real del vetuculo. De este modo tambien la velocidad de circulacion real V del vetuculo, en el caso de un contacto segun lo dispuesto entre las ruedas 103.2 y los rafles 109, estan en una relacion fija con las senales del numero de revoluciones reales ADSi a causa de las circunstancias geometricas. Conforme a esto se obtiene, en el caso de un contacto rueda-rafl conforme a lo dispuesto, tambien una relacion fija entre los numeros de revoluciones y con ello las senales del numero de revoluciones ADSi de los juegos de ruedas aislados 103.1. En el caso de unas ruedas 103.2 igual de grandes en todos los juegos de ruedas 103.1 son por ejemplo todos los numeros de revoluciones fundamentalmente identicos, mientras que en el caso de unos diametros de rueda que difieran se obtienen unos numeros de revoluciones que difieren, pero que estan mutuamente en una relacion prefijada.
Conforme a la presente invencion se establece por ello en un segundo paso en el mando del vetuculo 107, a partir de las senales del numero de revoluciones ADSi reales disponibles y tambien representativas del estado de vetuculo real del vehfculo 101, una senal del numero de revoluciones EDSi a esperar representativa de un numero de revoluciones real a esperar de la respectiva rueda 103.2. Para ello en el presente ejemplo se forma, para evaluar la situacion de descarrilamiento de las ruedas 103.2 del respectivo juego de ruedas 103.1 n° i, como senal del numero de revoluciones a esperar EDSi para el juego de ruedas un valor medio MADSj a partir de las senales del numero de revoluciones reales ADSj de los restantes juegos de ruedas 103.1 n° j, es decir, EDSi = MADSj (con i = 1 a n, j = 1 a
n y j * i).
A este respecto se entiende que mediante unos medios adecuados, conocidos desde hace tiempo, pueden eliminarse valores atfpicos dentro de los valores de medicion de los sensores del numero de revoluciones 110 individuales, basados en los errores de medicion o en sensores defectuosos, etc. Ademas de esto es ventajoso usar las senales del numero de revoluciones de todos los juegos de ruedas 103.1, ya que de esta manera pueden evitarse inseguridades o efectos negativos de valores atfpicos aislados. Asimismo se entiende que a traves de unos medios adecuados, conocidos desde hace tiempo, tambien pueden tenerse en cuenta las condiciones de contacto entre la rueda 103.2 y el rail 109, en especial el resbalamiento realmente existente en el respectivo juego de ruedas
103.1, para excluir o compensar distorsiones en el resultado a causa de fenomenos de este tipo.
Como es natural tambien puede estar previsto que, a la hora de formar el valor medio, se utilice tambien la senal del numero de revoluciones ADSi para el juego de ruedas real a evaluar. Por ultimo puede usarse o tenerse en cuenta para la comprobacion de plausibilidad tambien un numero de revoluciones esperado a traves de una senal de velocidad del vehuculo VS, establecida por otra via y representativa de la velocidad de circulacion real V del vehfculo sobre rafles. Una senal de velocidad del mecanismo de rodadura VS de este tipo puede establecerse por ejemplo basandose en las senales de unos sensores de aceleracion, que esten dispuestos en el vetuculo 101, por ejemplo en uno o varios mecanismos de rodadura 103.
En un tercer paso el mando del vehfculo 107 compara despues, en una comparacion de senales del numero de revoluciones para el juego de ruedas 103.1 contemplado realmente, la senal del numero de revoluciones real ADSi con la senal del numero de revoluciones esperada EDSi.
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Si la senal del numero de revoluciones real ADSi desciende por debajo de la senal del numero de revoluciones esperada EDSi para un espacio de tiempo prefijado en un primer valor lfmite prefijado GD1, el mando del vehuculo 107 genera en un cuarto paso como senal de situacion de descarrilamiento una senal de riesgo de descarrilamiento ERSi, la cual se envfa entre otros a traves de unos medios de emision 112 adecuados al conductor del vehuculo, de tal manera que este dado el caso puede adoptar unas contramedidas correspondientes.
La senal de riesgo de descarrilamiento ERSi vana en el presente ejemplo continuamente o en unos pasos prefijados en funcion del valor de la desviacion entre la senal del numero de revoluciones real ADSi y la senal del numero de revoluciones esperada EDSi, de tal manera que de aqrn puede deducirse la magnitud del riesgo de descarrilamiento.
Asimismo puede estar previsto que el propio mando del vehuculo 107 aplique unas contramedidas correspondientes ya en funcion de la senal de riesgo de descarrilamiento ERSi. De este modo puede estar previsto por ejemplo que la potencia de los accionamientos 105 se reduzca y/o que se activen los dispositivos de frenado 106, en donde esto puede realizarse en todos o bien, en especial en funcion del juego de ruedas 103.1 real clasificado como en riesgo de descarrilamiento, en unos bogies 103 seleccionados. La clase y la intensidad de la intervencion automatica pueden regirse a este respecto por la magnitud del riesgo de descarrilamiento.
Si la senal del numero de revoluciones real ADSi desciende por debajo de la senal del numero de revoluciones esperada EDSi para un espacio de tiempo prefijado en un segundo valor lfmite prefijado GD2, cuyo valor es mayor que el valor del primer valor lfmite GD1 y que representa un umbral de descarrilamiento, esto se clasifica como un estado en el que con una probabilidad suficientemente grande se parte del hecho de que las ruedas 103.2 del juego de ruedas 103.1 afectado han descarrilado. En este caso el mando del vehuculo 107 genera en el cuarto paso como senal de situacion de descarrilamiento una senal de descarrilamiento ESi, la cual entre otros se envfa a traves de unos medios de emision 112 adecuados al conductor del vehuculo, de tal manera que este dado el caso puede adoptar unas contramedidas correspondientes.
Asimismo puede estar previsto que el propio mando del vehuculo 107 aplique unas contramedidas correspondientes ya en funcion de la senal de descarrilamiento ESi. De este modo puede estar previsto por ejemplo que los accionamientos 105 se desactiven y que se activen los dispositivos de frenado 106 para un frenado de emergencia, en donde esto puede realizarse en todos o bien, en especial en funcion del juego de ruedas 103.1 real clasificado como descarrilado, en unos bogies 103 seleccionados.
En ambos casos puede estar previsto que la intervencion automatica del mando del vehuculo 107 se realice directamente. Sin embargo, tambien puede estar previsto que esta intervencion no se produzca hasta que por parte del conductor del vetuculo, despues de un determinado periodo de tiempo prefijado, no se haya tomado ninguna contramedida o ninguna clasificada como suficiente.
La desviacion de la senal del numero de revoluciones, en la que puede partirse con una seguridad suficiente de la presencia de un descarrilamiento, depende mucho de las circunstancias reales del vehuculo 101 asf como de la escala y de la fiabilidad de las informaciones respectivamente disponibles, en particular de la senal del numero de revoluciones real ADSi y de la senal del numero de revoluciones esperada EDSi. A este respecto tambien juega un papel entre otros el grado de redundancia de determinadas informaciones, para poder excluir inseguridades. Las posibles tolerancias o inseguridades, que afluyen o existen a la hora de establecer estas informaciones, pueden tenerse en cuenta tambien a la hora de determinar tanto el umbral de descarrilamiento GD2 para la emision de la senal de descarrilamiento ESi como el umbral GD1 para la emision de la senal de riesgo de descarrilamiento ERSi.
En el caso presente se usa como umbral de descarrilamiento GD2 un descenso de la senal del numero de revoluciones real ADSi por debajo de la senal del numero de revoluciones esperada EDSi en un 3% de la senal del numero de revoluciones esperada EDSi, mientras que como umbral GD1 se usa un descenso de la senal del numero de revoluciones real ADSi por debajo de la senal del numero de revoluciones esperada EDSi en un 1% de la senal del numero de revoluciones esperada EDSi.
Como se ha mencionado, a la hora de valorar el riesgo de descarrilamiento o de determinar el descarrilamiento se usa en el presente ejemplo el desarrollo en el tiempo de las senales del numero de revoluciones reales ADSi y de las senales del numero de revoluciones esperadas EDSi, con ello por lo tanto un historico de estas senales, para obtener un desarrollo estable en el que no se tengan en cuenta errores de medicion casuales, etc.
A este respecto puede estar previsto que la senal de descarrilamiento ESi solo se genere si, dentro del espacio de tiempo de observacion, se ha determinado un numero prefijable de superaciones del umbral de descarrilamiento GD2. Adicional o alternativamente la senal de descarrilamiento ESi puede generarse si, dentro del espacio de tiempo de observacion, se supera una frecuencia de variacion prefijable y/o una amplitud de variacion prefijable de la senal del numero de revoluciones real ADSi, con lo que se tiene en cuenta la circunstancia de que una rueda descarrilada 103.2 esta sometida a unas intensas fluctuaciones del numero de revoluciones. Aqrn se entiende que mediante la consideracion acumulativa de los aspectos antes citados se consigue naturalmente una redundancia correspondiente, la cual aumenta la fiabilidad de la valoracion.
Como ya se ha citado, la evaluacion del riesgo de descarrilamiento depende de una pluralidad de factores o parametros del vehnculo 101 a contemplar, en especial de sus juegos de ruedas 103.1, en donde tienen que estar previstas ciertas tolerancias, para tener en cuenta unas inseguridades correspondientes a la hora de establecer las informaciones usadas para la valoracion.
5 Para establecer la senal del numero de revoluciones real se tiene en cuenta de forma preferida un factor de desgaste de la rueda 103.2, ya que el desgaste de la rueda 103.2 influye de forma significativa en el radio de rodadura y con ello en el numero de revoluciones real de una determinada velocidad de circulacion V. Adicional o alternativamente se tiene en cuenta por los mismos motivos, a la hora de establecer la senal del numero de revoluciones esperada EDSi para todas las ruedas 103.2, un factor de desgaste correspondiente, que a traves de la 10 senal del numero de revoluciones esperada EDSi tambien influye a la hora de evaluar un riesgo de descarrilamiento.
La presente invencion se ha descrito anteriormente exclusivamente basandose en un tren automotor que circula a alta velocidad. Sin embargo, se entiende que la invencion pueda emplearse tambien en relacion a otros vehfculos sobre rafles.
Asimismo se entiende que la presente invencion no solo pueda emplearse para vehfculos compuestos por varios 15 vagones. Mas bien puede emplearse naturalmente tambien en un vehuculo que se componga de un unico vagon.
Claims (14)
- 510152025303540455055REIVINDICACIONES1. - Procedimiento para la vigilancia de descarrilamiento de al menos una rueda de un mecanismo de rodadura de un vehuculo sobre rafles, en el que,- en funcion del resultado de una comparacion de unas senales disponibles en el vehuculo sobre rafles (101), se genera una senal de situacion de descarrilamiento representativa de una situacion de descarrilamiento de la al menos una rueda (103.2), en donde- se establece en un primer paso una senal del numero de revoluciones real representativa de un numero de revoluciones real de la al menos una rueda (103.2),- en un segundo paso se establece, a partir de al menos una senal disponible en el vehuculo sobre railes (101), representativa del estado de circulacion real del vehuculo sobre rafles (101), una senal del numero de revoluciones esperada representativa de un numero de revoluciones real a esperar de la al menos una rueda(103.2) ,- en un tercer paso se compara, en una comparacion entre senales del numero de revoluciones, la senal del numero de revoluciones real con la senal del numero de revoluciones esperada, y- en un cuarto paso se genera la senal de situacion de descarrilamiento en funcion del resultado de la comparacion entre senales del numero de revoluciones,- se genera una senal de riesgo de descarrilamiento representativa del riesgo de descarrilamiento de la rueda(103.2) , en funcion de una desviacion de la senal del numero de revoluciones de la senal del numero de revoluciones real con respecto a la senal del numero de revoluciones esperada, en donde- para el caso en el que la desviacion de la senal del numero de revoluciones supere un umbral de descarrilamiento prefijable, se genera una senal de descarrilamiento representativa de la presencia de un descarrilamiento de la rueda (103.2),caracterizado porque- se genera la senal de descarrilamiento si se supera una frecuencia de variacion prefijable de la senal del numero de revoluciones real, y/o- se genera la senal de descarrilamiento si se supera una amplitud de variacion prefijable de la senal del numero de revoluciones real.
- 2. - Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque se usa como umbral de descarrilamiento un descenso de la senal del numero de revoluciones real por debajo de la senal del numero de revoluciones esperada en al menos un 6% de la senal del numero de revoluciones esperada, de forma preferida en al menos un 3% de la senal del numero de revoluciones esperada, de forma todavfa mas preferida en al menos un 1% de la senal del numero de revoluciones esperada.
- 3. - Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la generacion de la senal de riesgo de descarrilamiento y/o de la senal de descarrilamiento se produce en funcion de un desarrollo en el tiempo de la desviacion de la senal del numero de revoluciones.
- 4. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque- el riesgo de descarrilamiento se valora de forma mas alta cuanto mas intensamente se desvfe la senal del numero de revoluciones real hacia abajo respecto a la senal del numero de revoluciones esperada, en donde- en especial la senal de descarrilamiento se genera cuando- en un espacio de tiempo de observacion prefijable se supera el umbral de descarrilamiento, en especial en un valor prefijable, y/o- se determina un numero prefijable de superaciones del umbral de descarrilamiento.
- 5. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque- para establecer la senal del numero de revoluciones real se tiene en cuenta un factor de desgaste de la rueda(103.2) , y/o- a la hora de establecer la senal del numero de revoluciones esperada se tiene en cuenta un factor de desgaste de al menos una de las ruedas del vehuculo sobre rafles (101), y/o- a la hora de evaluar un riesgo de descarrilamiento de la rueda (103.2) se tiene en cuenta un factor de desgaste de al menos una de las ruedas del vehuculo sobre rafles (101).
- 6. - Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para establecer la senal del numero de revoluciones esperada- se usa al menos una senal de la velocidad del vehfculo representativa de la velocidad de circulacion real del vehuculo sobre rafles (101), y/o- se usa al menos una senal de la velocidad del mecanismo de rodadura representativa de la velocidad del mecanismo de rodadura real de un mecanismo de rodadura (103) del vehfculo sobre rafles (101), y/o5101520253035404550- se usa al menos una senal del numero de revoluciones media, que es representativa del numero derevoluciones medio de una pluralidad de ruedas (103.2) de al menos un mecanismo de rodadura (103) delvehuculo sobre raMes (101), en especial de todas las ruedas (103.2) de todos los mecanismos de rodadura (103) del vehuculo sobre rafles (101).
- 7. Procedimiento para hacer funcionar un vehfculo sobre rafles, en el que- con un procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores se genera una senal de situacion de descarrilamiento, y- la senal de situacion de descarrilamiento se envfa al conductor del vehuculo, y/o- el vehuculo sobre rafles (101) se controla en funcion de la senal de situacion de descarrilamiento, en donde- en funcion de la senal de situacion de descarrilamiento se activan en especial un dispositivo de accionamiento (105) del vehuculo sobre rafles (101) y/o un dispositivo de frenado (106) del vehuculo sobre rafles (101).
- 8. Dispositivo para vigilar el descarrilamiento de al menos una rueda de un mecanismo de rodadura de un vehfculo sobre rafles, con- un dispositivo de deteccion (110), que esta configurado para detectar una senal del numero de revoluciones real representativa del numero de revoluciones real de la al menos una rueda (103.2), y- con una unidad de tratamiento (107) que puede conectarse al dispositivo de deteccion (110), que esta configurada para, en funcion del resultado de una comparacion de las senales disponibles en el vehuculo sobre railes (101), generar una senal de situacion de descarrilamiento representativa de una situacion de descarrilamiento de la rueda(103.2),- la unidad de tratamiento (107) esta configurada para, a partir de al menos una senal disponible en el vehuculo sobre railes (101), representativa del estado de circulacion real del vehfculo sobre rafles (101), establecer una senal del numero de revoluciones esperada representativa del numero de revoluciones real a esperar de la al menos una rueda (103.2),- la unidad de tratamiento (107) esta configurada para, en una comparacion de senales del numero de revoluciones, comparar la senal del numero de revoluciones real con la senal del numero de revoluciones esperada, y- la unidad de tratamiento (107) esta configurada para, en funcion del resultado de la comparacion de las senales del numero de revoluciones, generar la senal de situacion de descarrilamiento, en donde- la unidad de tratamiento (107) esta configurada para generar una senal de riesgo de descarrilamiento representativa del riesgo de descarrilamiento de la rueda (103.2), en funcion de una desviacion de la senal del numero de revoluciones de la senal del numero de revoluciones real con respecto a la senal del numero de revoluciones esperada, en donde- para el caso en el que la desviacion de la senal del senal de riesgo de descarrilamiento supere un umbral de descarrilamiento prefijable, la unidad de tratamiento (107) genera una senal de descarrilamiento representativa de la presencia de un descarrilamiento de la rueda (103.2),caracterizado porque- la unidad de tratamiento (107) genera la senal de descarrilamiento si se supera una frecuencia de variacion prefijable de la senal del numero de revoluciones real, y/o- la unidad de tratamiento (107) genera la senal de descarrilamiento si se supera una amplitud de variacion prefijable de la senal del numero de revoluciones real.
- 9. Dispositivo segun la reivindicacion 8, caracterizado porque la unidad de tratamiento (107) esta configurada para usar como umbral de descarrilamiento un descenso de la senal del numero de revoluciones real por debajo de la senal del numero de revoluciones esperada en al menos un 6% de la senal del numero de revoluciones esperada, de forma preferida en al menos un 3% de la senal del numero de revoluciones esperada, de forma todavfa mas preferida en al menos un 1% de la senal del numero de revoluciones esperada.
- 10. Dispositivo segun las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque la unidad de tratamiento (107) esta configurada para generar la senal de riesgo de desacarrilamiento y/o la senal de descarrilamiento en funcion de un desarrollo en el tiempo de la desviacion de la senal del numero de revoluciones.
- 11. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque- la unidad de tratamiento (107) esta configurada para valorar el riesgo de descarrilamiento de forma tanto mas alta cuanto mas intensamente se desvfe la senal del numero de revoluciones real hacia abajo respecto a la senal del numero de revoluciones esperada, en donde51015202530- la unidad de tratamiento (107) genera en especial la senal de descarrilamiento cuando- en un espacio de tiempo de observacion prefijable se supera el umbral de descarrilamiento, en especial en un valor prefijable, y/o- se determina un numero prefijable de superaciones del umbral de descarrilamiento.
- 12. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la unidad de tratamiento (107) esta configurada para- tener en cuenta, al establecer la senal del numero de revoluciones real, un factor de desgaste de la rueda (103.2), y/o-a la hora de establecer la senal del numero de revoluciones esperada, tener en cuenta un factor de desgaste de al menos una de las ruedas (103.2) del vehfculo sobre rafles (101), y/o-a la hora de evaluar un riesgo de descarrilamiento de la rueda (103.2), tener en cuenta un factor de desgaste de al menos una de las ruedas del vehfculo sobre rafles (101).
- 13. Dispositivo segun una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque la unidad de tratamiento (107), para establecer la senal del numero de revoluciones esperada,- usa al menos una senal de la velocidad del vehuculo representativa de la velocidad de circulacion real del vehuculo sobre rafles (101), y/o- usa al menos una senal de la velocidad del mecanismo de rodadura representativa de la velocidad del mecanismo de rodadura real de un mecanismo de rodadura del vehfculo sobre rafles (101), y/o- usa al menos una senal del numero de revoluciones media, que es representativa del numero de revoluciones medio de una pluralidad de ruedas (103.2) de al menos un mecanismo de rodadura (103) del vehfculo sobre rafles (101), en especial de todas las ruedas (103.2) de todos los mecanismos de rodadura (103.1) del vehfculo sobre railes (101).
- 14. Vehfculo sobre rafles, en especial para circular a alta velocidad con una velocidad de funcionamiento nominal superior a 250 km/h, en especial superior a 350 km/h, con un dispositivo segun una de las reivindicaciones 8 a 13, en donde la unidad de tratamiento (107) esta configurada para- enviar la senal de situacion de descarrilamiento al conductor del vehfculo a traves de una unidad de emision (112), y/o- controlar el vehfculo sobre rafles (101) en funcion de la senal de situacion de descarrilamiento, en donde- en funcion de la senal de situacion de descarrilamiento se activan en especial un dispositivo de accionamiento (105) del vehfculo sobre rafles (101) y/o un dispositivo de frenado (106) del vehfculo sobre rafles (101).
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