ES2683778A1 - RIGIDITY COMPENSATOR FOR RIGID CATENARY SYSTEMS (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
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DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION
La presente memoria descriptiva se refiere a una solicitud de una Patente de Invención relativa a un dispositivo compensador de rigidez cuya finalidad es garantizar la homogeneidad del contacto entre pantógrafo y catenaria rígida en instalaciones nuevas y existentes, consiguiendo una fuerza de contacto dinámica cuyo valor sea lo más estable posible, empleándose para ello un interfaz mecánico basado en una deslizadera sobre la que se pueden adaptar elementos elásticos en función de los valores de rigidez y amortiguamiento que se requieran en cada punto de la instalación. Además, se ha diseñado de tal manera que es viable la instalación del compensador en infraestructura ya en uso sin mayor inversión que la requerida para fabricar los dispositivos necesarios y el tiempo de instalación y ajuste.This specification refers to a request for an Invention Patent relating to a rigidity compensating device whose purpose is to guarantee the homogeneity of the contact between pantograph and rigid catenary in new and existing installations, achieving a dynamic contact force whose value is as as stable as possible, using a mechanical interface based on a slide on which elastic elements can be adapted depending on the stiffness and damping values required at each point of the installation. In addition, it has been designed in such a way that it is feasible to install the compensator in infrastructure already in use without greater investment than that required to manufacture the necessary devices and the installation and adjustment time.
CAMPO DE LA INVENCIÓNFIELD OF THE INVENTION
Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada al transporte por ferrocarril en instalaciones que cuenten con catenaria rígida o en las que se prevea su instalación, concretamente a las empresas instaladoras y mantenedoras de las instalaciones.This invention has its application within the industry dedicated to rail transport in facilities that have rigid catenary or in which its installation is foreseen, specifically to the installation and maintenance companies of the facilities.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En la actualidad, las infraestructuras que cuentan con sistemas de catenaria rígida como medio de transporte de la corriente eléctrica desde las subestaciones hasta el punto de consumo basan sus instalaciones en la sucesión de unos soportes sobre los cuales, anclado mediante elementos conocidos como grapas, se dispone una viga con un perfil de aleación de aluminio que por geometría sostiene un cable de aleación de cobre en su parte inferior.At present, the infrastructures that have rigid catenary systems as a means of transporting the electric current from the substations to the point of consumption base their facilities on the succession of some supports on which, anchored by means of elements known as staples, are It has a beam with an aluminum alloy profile that geometrically supports a copper alloy cable at its bottom.
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La forma de la viga de aluminio amarra el cable de cobre como si se tratase de una mordaza, lo que hace que ambos elementos se comporten como un único cuerpo. Esto supone que el paso de un tren, cuyo pantógrafo desliza apoyado en el cable de cobre ejerciendo una fuerza de contacto suficiente para garantizar una correcta transmisión de la corriente eléctrica, hace vibrar ambos elementos.The shape of the aluminum beam ties the copper wire as if it were a jaw, which makes both elements behave like a single body. This means that the passage of a train, whose pantograph slides on the copper wire, exerting a sufficient contact force to guarantee a correct transmission of the electric current, makes both elements vibrate.
Los soportes por su parte, que son rígidos y están anclados a las dovelas de los túneles o dispuestos sobre postes o pórticos en zonas abiertas, se disponen a distancias variables entre los 8 y los 12 metros en función de la velocidad de explotación prevista y de la disponibilidad de espacio. Por norma general a mayor velocidad de explotación, menor será la distancia entre soportes.The supports on the other hand, which are rigid and are anchored to the tunnel segments or arranged on poles or porches in open areas, are arranged at varying distances between 8 and 12 meters depending on the expected operating speed and Space availability As a general rule, the higher the operating speed, the smaller the distance between supports.
Tanto la unión entre viga y cable, como la distancia entre soportes conlleva una situación en la que la fuerza de contacto entre el pantógrafo de un tren y el hilo de cobre de la catenaria no es estable, aumentando su valor al paso por los puntos en los que hay un soporte y disminuyendo en los puntos situados entre dos soportes.Both the connection between beam and cable, as well as the distance between supports entails a situation in which the contact force between the pantograph of a train and the copper wire of the catenary is not stable, increasing its value when passing through the points in those that there is a support and decreasing in the points located between two supports.
Esta variabilidad se traduce en un desgaste irregular del frotador del pantógrafo, forzando su sustitución por excesivo desgaste en pocas zonas, en lugar de producirse un desgaste regular de toda su superficie. El cable de cobre, por su parte, presentará mayor tasa de desgaste en las zonas donde existe un soporte que en las zonas centrales entre dos soportes consecutivos.This variability results in irregular wear of the pantograph rub, forcing its replacement by excessive wear in a few areas, instead of regular wear of its entire surface. The copper cable, meanwhile, will have a higher rate of wear in areas where there is a support than in the central areas between two consecutive supports.
A tenor de lo expuesto, el problema del desgaste irregular no podrá ser completamente resuelto actuando únicamente sobre los soportes, ya que seguirán existiendo puntos centrales entre soportes en los que será más amplio el desplazamiento de la viga por vibración y, por tanto, se seguirán produciendo desgastes irregulares en los elementos de contacto.In the light of the above, the problem of irregular wear cannot be completely resolved by acting solely on the supports, since there will continue to be central points between supports in which the displacement of the beam by vibration will be broader and, therefore, will continue producing irregular wear on the contact elements.
Por parte del solicitante, se tiene conocimiento de la existencia de varias patentes enfocadas a reducir la rigidez del conjunto formado por viga y cable, actuando generalmente sobre la forma del perfil de la viga. Para ello se suele conservar la forma de la zona superior, en la que se instalan las abrazaderas o grapas de los soportes, y de laThe applicant is aware of the existence of several patents focused on reducing the rigidity of the beam and cable assembly, generally acting on the shape of the beam profile. For this, the shape of the upper area is usually preserved, in which the clamps or clips of the supports are installed, and of the
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zona inferior, la que amarra el cable de cobre, pero se varía la configuración del alma de la viga, por ejemplo, a una letra "Y” invertida, como por ejemplo se describe en AT312002(T), DE60302658(T2), DK1484214(T3), EP1484214(A1), EP1484214(B1),lower area, the one that ties the copper wire, but the configuration of the beam core is varied, for example, to an inverted "Y" letter, as for example described in AT312002 (T), DE60302658 (T2), DK1484214 (T3), EP1484214 (A1), EP1484214 (B1),
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DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La solución que la invención propone al problema expuesto, a diferencia del estado de la técnica, pasa por no afectar al componente viga ni al componente cable que forman parte de la instalación ferroviaria, sino por incluir un componente cuya función es la de ser un interfaz mecánico entre viga y cable que establezca una relación operativa que mitigue la variación de la fuerza de contacto. Además, al tratarse de un problema que se da en la actualidad, la invención permite modificar de forma sencilla las instalaciones existentes sin grandes inversiones, tanto monetarias como en tiempo, para compensar la rigidez comentada.The solution that the invention proposes to the exposed problem, unlike the prior art, does not affect the beam component or the cable component that are part of the railway installation, but to include a component whose function is to be an interface mechanical between beam and cable that establishes an operational relationship that mitigates the variation of the contact force. In addition, since it is a problem that is currently occurring, the invention allows a simple modification of existing facilities without large investments, both monetary and time, to compensate for the stiffness mentioned.
El dispositivo propuesto se configura como una novedad en su campo de aplicación, dado que por sus características no existe ningún antecedente que pueda ser instalado en infraestructura previamente construida y explotada, a diferencia de la invención en la que no se requiere la sustitución de los elementos existentes, simplemente implica la adición de un nuevo mecanismo. Permite por tanto el uso de los elementos actuales ofreciendo ventajas en cuanto a la tasa de desgaste de los elementos de fricción encargados de la transmisión y captación de corriente eléctrica en instalaciones de catenaria rígida.The proposed device is configured as a novelty in its field of application, given that due to its characteristics there is no history that can be installed in infrastructure previously built and operated, unlike the invention in which the replacement of the elements is not required existing simply implies the addition of a new mechanism. It allows therefore the use of the current elements offering advantages in terms of the wear rate of the friction elements in charge of the transmission and capture of electric current in rigid catenary installations.
De forma más concreta, el dispositivo que esta invención propone se trata de medios mecánicos de regulación y guiado de la deformación del sistema de catenaria rígida, que se disponen entre la viga de aluminio de la catenaria y el cable de cobre que en ésta va instalado, permitiendo que la relación de estos dos elementos se deforme disipando parte de la energía que el paso de un pantógrafo aplica sobre el cable conductor y la viga de catenaria, reduciendo principalmente las vibraciones a bajas frecuencias del sistema, que a su vez son las que mayores deformaciones producen en el mismo y que afectan más directamente a la fuerza de contacto entre pantógrafo e hilo de cobre.More specifically, the device proposed by this invention is mechanical means for regulating and guiding the deformation of the rigid catenary system, which are arranged between the aluminum beam of the catenary and the copper cable installed therein. , allowing the relationship of these two elements to be deformed by dissipating part of the energy that the passage of a pantograph applies to the conductor cable and the catenary beam, mainly reducing vibrations at low frequencies of the system, which in turn are what Higher deformations occur therein and that more directly affect the contact force between pantograph and copper wire.
Los medios mecánicos comprenden al menos un elemento elástico que permite que la relación entre la viga y el cable se deforme regulando la fuerza de contacto que el pantógrafo realiza sobre el cable conductor.The mechanical means comprise at least one elastic element that allows the relationship between the beam and the cable to be deformed by regulating the contact force that the pantograph makes on the conductor cable.
5 Adicionalmente, la invención prevé que los medios mecánicos comprendan al menos un elemento elastómero que colabora con el elemento elástico para regular la fuerza de contacto del pantógrafo con el cable conductor.Additionally, the invention provides that the mechanical means comprise at least one elastomeric element that collaborates with the elastic element to regulate the contact force of the pantograph with the conductive cable.
En la realización preferente, los medios mecánicos comprenden una deslizadera que está fijada sobre la viga de la catenaria y que además está ubicada sobre una guía a través de 10 la que está fijado el cable conductor. La deslizadera es desplazable sobre la guía venciendo la acción del elemento elástico, en función de la presión que el pantógrafo aplica sobre el cable conductor. En el caso en el compensador incorpore un elemento elástomero, la deslizadera también puede desplazarse sobre la guía venciendo la acción del elastómero de los medios mecánicos, en función de la presión que el pantógrafo 15 aplica sobre el cable conductor.In the preferred embodiment, the mechanical means comprise a slide that is fixed on the catenary beam and which is also located on a guide through which the conductor cable is fixed. The slide is movable on the guide overcoming the action of the elastic element, depending on the pressure that the pantograph applies on the conductor cable. In the case where the compensator incorporates an elastomeric element, the slide can also be moved on the guide overcoming the action of the elastomer of the mechanical means, depending on the pressure that the pantograph 15 applies on the conductor cable.
La deslizadera está dotada de unos tetones que están ubicados en unas ranuras previstas en la guía, por las que se permite realizar el deslizamiento comentado.The slide is provided with some lugs that are located in the grooves provided in the guide, for which it is allowed to perform the commented slide.
La fijación del cable conductor a la deslizadera se realiza mediante unas abrazaderas.The fixing of the conductor cable to the slide is carried out by means of clamps.
20 Además, la guía comprende una base que define un ensanchamiento sobre el que se fijan las abrazaderas de forma que retienen el cable conductor.In addition, the guide comprises a base that defines a widening on which the clamps are fixed so that they retain the conductor cable.
La fijación de la deslizadera a la viga se realiza mediante un anclaje superior que se inserta en la viga y que comprende un alojamiento roscado inferior en el que se rosca y 25 fija el extremo superior de la deslizadera.The fastening of the slide to the beam is carried out by means of an upper anchor that is inserted into the beam and which comprises a lower threaded housing in which it is threaded and fixed the upper end of the slide.
El elemento elástico está dispuesto y retenido entre el anclaje superior y las abrazaderas. Igualmente, en el caso en el que incorpore un elemento elastómero, también queda dispuesto y retenido entre el anclaje superior y las abrazaderas.The elastic element is arranged and retained between the upper anchor and the clamps. Likewise, in the case where it incorporates an elastomeric element, it is also arranged and retained between the upper anchor and the clamps.
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En definitiva, la instalación del compensador de rigidez descrito supone, por tanto, variar la configuración existente de la unión viga-cable, portante de la energía al tren, que es la instalación habitual y en la que no hay separación física entre ellos, por una nueva configuración que introduce un nuevo componente que portará el cable y que se monta en la viga; separando así estos elementos para compensar y absorber los esfuerzos que se transmiten desde el tren a través del cable conductor hacia la viga; función de interfaz mecánica que es el fin que se establece en esta invención para el componente compensador de rigidez mediante la regulación de la deformación del sistema resultante de la interacción pantógrafo-línea aérea de contacte en condiciones de instalación de línea de contacto rígida.Ultimately, the installation of the described stiffness compensator implies, therefore, to vary the existing configuration of the beam-cable connection, bearing the energy to the train, which is the usual installation and in which there is no physical separation between them, by a new configuration that introduces a new component that will carry the cable and that is mounted on the beam; thus separating these elements to compensate and absorb the stresses transmitted from the train through the conductor cable to the beam; mechanical interface function which is the purpose established in this invention for the stiffness compensating component by regulating the deformation of the system resulting from the pantograph-overhead line interaction of contact under rigid contact line installation conditions.
Una de las ventajas especiales de la configuración descrita, es que el elemento elástico puede configurarse según las necesidades de cada punto en el que se instale, incluyendo únicamente elementos de tipo elástico o una combinación de elemento elástico y elemento de material elastómero. Esta característica lo hace especialmente indicado para instalaciones en las que el desgaste es desigual en zonas muy próximas, ya que se prevé la instalación de un dispositivo por cada metro de catenaria o menos, aunque dicha distancia será específicamente calculada para cada instalación.One of the special advantages of the described configuration is that the elastic element can be configured according to the needs of each point where it is installed, including only elements of the elastic type or a combination of elastic element and element of elastomeric material. This feature makes it especially suitable for installations where wear is uneven in very close areas, since the installation of a device is planned for every meter of catenary or less, although this distance will be specifically calculated for each installation.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor compresión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un conjunto de planos y vistas en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the features of the invention, a set of plans and views are attached as an integral part thereof, with an illustrative character and not limiting the following has been represented:
La figura número 1. - Corresponde a la vista explosionada en perspectiva del dispositivo.Figure number 1. - Corresponds to the exploded perspective view of the device.
La figura número 2. - Corresponde a una vista frontal del dispositivo de la figura anterior montado entre la viga y el cable conductor.Figure number 2. - Corresponds to a front view of the device of the previous figure mounted between the beam and the conductor cable.
La figura 3.- Corresponde a una vista lateral de la figura anterior.Figure 3.- Corresponds to a side view of the previous figure.
La figura 4.- Corresponde a la sección A-A de la figura 3.Figure 4.- Corresponds to section A-A of figure 3.
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Teniéndose en cuenta las vibraciones mecánicas que se producen en los sistemas de captación de corriente eléctrica basados en catenaria rígida, el dispositivo propuesto actúa modificando la rigidez y el amortiguamiento de la relación existente entre el hilo de cobre y la viga de aluminio que conforman el sistema de catenaria.Taking into account the mechanical vibrations that occur in the electric current collection systems based on rigid catenary, the proposed device acts by modifying the stiffness and damping of the relationship between the copper wire and the aluminum beam that make up the system of catenary.
A tenor de lo anteriormente citado puede indicarse que el compensador de rigidez para sistemas de catenaria rígida, de uso en instalaciones existentes o nuevas que se preconiza, comprende un anclaje superior (1) del dispositivo a la viga de catenaria (V), en cuya zona inferior existe una cavidad roscada donde se alojará el extremo superior roscado de una pieza deslizadera (9), elemento elástico (2), elemento elastómero (3), abrazaderas (4) y (6) del cable conductor de corriente (C) de cobre, siendo ambas piezas iguales, guía (5) de la deslizadera (9), elementos de tornillería (7) y (8) (tornillo y tuerca para cada marca) que sujetan las abrazaderas de lado a lado, que han sido simplificados como un bulón en la imagen de la figura 1.According to the aforementioned, it can be indicated that the stiffness compensator for rigid catenary systems, for use in existing or new installations that is recommended, comprises an upper anchorage (1) of the device to the catenary beam (V), in which lower area there is a threaded cavity where the threaded upper end of a sliding part (9), elastic element (2), elastomeric element (3), clamps (4) and (6) of the current conductor cable (C) of copper, both parts being equal, guide (5) of the slide (9), fasteners (7) and (8) (screw and nut for each brand) that hold the clamps from side to side, which have been simplified as a bolt in the image of figure 1.
La geometría del anclaje superior (1) se inserta y retiene en la parte inferior de los perfiles de viga de catenaria rígida (V) empleados habitualmente. El elemento que va sujeto a la viga (V) de aluminio, en su parte inferior cuenta con un alojamiento roscado en el cual se adapta la deslizadera (9). Esta unión hace viable el montaje del dispositivo. La unión roscada, una vez fijada la viga y el cable no puede aflojarse ya que la instalación de varios dispositivos consecutivos impide el giro relativo de viga de aluminio frente al cable de cobre en torno al eje central de la deslizadera, impidiendo por tanto que el dispositivo se desmonte.The geometry of the upper anchor (1) is inserted and retained in the lower part of the rigid catenary beam profiles (V) commonly used. The element that is attached to the aluminum beam (V), in its lower part has a threaded housing in which the slide (9) is adapted. This connection makes the device assembly viable. The threaded joint, once the beam and cable are fixed, cannot be loosened since the installation of several consecutive devices prevents the relative rotation of the aluminum beam against the copper cable around the central axis of the slide, thus preventing the device disassemble.
La deslizadera (9) comprende unos tetones (T) que están ubicados en unas ranuras (R) previstas en la guía (5), para permitir el desplazamiento de la deslizadera por la guía (5), en función de la fuerza de contacto que el pantógrafo realiza sobre el cable. Esta configuración permite que la fuerza que el pantógrafo aplica sobre el cable (C), tenga menor variación entre máximos y mínimos, proporcionando una fuerza de contacto dinámica de mayor estabilidad, para lo que se seleccionan adecuadamente losThe slide (9) comprises some lugs (T) that are located in grooves (R) provided in the guide (5), to allow the sliding of the slide through the guide (5), depending on the contact force that The pantograph performs on the cable. This configuration allows the force that the pantograph applies to the cable (C), has less variation between maximum and minimum, providing a dynamic contact force of greater stability, so that the
parámetros físicos del elemento elástico (2) y del elemento elastómero (3).physical parameters of the elastic element (2) and the elastomeric element (3).
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La guía (5) comprende una base (5’) que define un ensanchamiento configurado para fijar las abrazaderas (4, 6) mediante las que se retiene el cable (C).The guide (5) comprises a base (5 ’) that defines a widening configured to fix the clamps (4, 6) by which the cable (C) is retained.
Se prevé que mientras no exista un corte físico en la viga de aluminio, se instalen compensadores de rigidez a distancias menores de 1 m entre uno y el siguiente. La existencia de un corte físico en la viga de aluminio no implica que dos tramos de viga consecutivos deban llevar instalado el compensador de rigidez, teniéndose un tramo con compensador y el siguiente con la configuración habitual de viga y cable, pues actuando sobre los soportes se puede ajustar la cota de los cables de cobre para que en ambos casos sea la misma, de forma que las instalaciones convencionales puedan convivir con la invención, lo que además permite realizar la instalación del dispositivo de la invención por fases.It is expected that as long as there is no physical cut in the aluminum beam, stiffness compensators are installed at distances of less than 1 m between one and the next. The existence of a physical cut in the aluminum beam does not imply that two consecutive beam sections must have the rigidity compensator installed, one section having a compensator and the next one with the usual beam and cable configuration, since acting on the supports is You can adjust the height of the copper cables so that in both cases it is the same, so that conventional installations can coexist with the invention, which also allows the installation of the device of the invention in phases.
Del mismo modo y dadas las características del dispositivo, se considera especialmente útil en zonas de transición entre vigas de catenaria rígida y zonas de catenaria flexible donde el hilo de contacto pende de un cable de sustentación situado en una cota superior al de contacto. Esta transición, que en ocasiones se da en el estado de la técnica, es conocido que supone problemas de desgaste agudo en los elementos de contacto dado que se pasa de un elemento de alta flexibilidad a uno muy rígido o al revés. El Compensador de rigidez de la invención permite realizar una transición más suave entre una condición y otra.In the same way and given the characteristics of the device, it is considered especially useful in transition zones between rigid catenary beams and flexible catenary zones where the contact wire hangs from a support cable located at a higher level than the contact. This transition, which sometimes occurs in the state of the art, is known to involve problems of acute wear on the contact elements since it is passed from a highly flexible element to a very rigid one or the other way around. The Stiffness Compensator of the invention allows a smoother transition between one condition and another.
No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.It is not considered necessary to make this description more extensive so that any person skilled in the art understands the scope of the invention and the advantages derived therefrom.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración a la esencialidad del invento.The materials, shape, size and arrangement of the elements will be subject to variation as long as this does not imply an alteration to the essentiality of the invention.
Los términos en que se ha descrito esta memoria deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.The terms in which this report has been described must always be taken broadly and not limitatively.
Claims (7)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2683778 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20180927 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2683778 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20190114 |