ES2711077T3 - Método de detección y señalización de una condición de caja caliente - Google Patents

Método de detección y señalización de una condición de caja caliente Download PDF

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Abstract

Un método de detección y señalización de una condición de caja caliente en un vehículo ferroviario que comprende las fases de: adquisición de datos de temperatura de los componentes del tren de rodadura del vehículo ferroviario a través de sensores de temperatura provistos en dispositivos (10) de detección de caja caliente dispuestos en una secuencia; y transmisión de datos de temperatura a través de una red inalámbrica de los dispositivos (10) de detección de caja caliente a un registrador (42) de datos situado en una locomotora (38), caracterizado por la fase del acoplamiento de manera extraíble de los dispositivos (10) de detección de caja caliente a cada componente del tren de rodadura, en donde los dispositivos (10) de detección de caja caliente son acoplados magnéticamente, y por la fase de retransmisión de forma secuencial de los datos de temperatura detectados por cada uno de los dispositivos (10) de detección de caja caliente a los siguientes dispositivos (10) de detección de caja caliente activos más cercanos en la secuencia desde el lado de la locomotora (38) del tren.

Description

DESCRIPCION
Metodo de deteccion y senalizacion de una condicion de caja caliente
Campo tecnico
Esta descripcion generalmente se relaciona con el campo del transporte ferroviario y con la determinacion de la temperature de los componentes del tren de rodadura de un vetnculo ferroviario. En particular, esta descripcion se refiere a la deteccion de temperatures del tren de rodadura del vetnculo ferroviario y la transmision de informacion relativa a las temperatures detectadas.
Antecedentes
La operacion segura y fiable de un sistema ferroviario puede depender de la integridad de los mecanismos de rodadura de los vetnculos que se desplazan sobre los rieles, tales como los trenes. Cojinetes de las ruedas del tren desgastados o danados pueden aumentar la friccion de rodadura del eje, aumentando por lo tanto la potencia necesaria para tirar del tren. Ademas, los cojinetes desgastados o danados pueden causar un desgaste excesivo del eje del tren y, en el caso de fallo del cojinete, puede incluso causar el bloqueo del eje, evitando la rotacion de la rueda y, por lo tanto, provocando un riesgo potencial de incendio debido a la acumulacion de calor y a las potenciales chispas causadas por la friccion de la rueda bloqueada que arana a lo largo del riel.
Las temperaturas de los cojinetes se pueden escanear detectando una temperatura del cojinete de la rueda indirectamente a traves de una caja de cojinetes que rodea el cojinete de la rueda en un vagon de un tren. Cuando las temperaturas de los cojinetes son altas debido al sobrecalentamiento del cojinete de la rueda, puede existir una condicion de caja caliente. Por ejemplo, sensores de radiacion infrarroja (IR) pueden montarse a lo largo de un riel para detectar la energfa IR emitida por un cojinete de rueda exterior de los vagones que pasan. La energfa IR puede ser indicativa de una temperatura del cojinete de la rueda.
Las temperaturas de la rueda se pueden escanear detectando la temperatura de la rueda directamente. Cuando las temperaturas de los cojinetes son altas debido al sobrecalentamiento de la rueda, puede existir una condicion de rueda caliente. Por ejemplo, los sensores de radiacion infrarroja (IR) pueden montarse a lo largo de un riel para detectar la energfa IR emitida por un cojinete de rueda exterior de los vagones que pasan. La energfa IR puede ser indicativa de una temperatura del cojinete de la rueda.
Sin embargo, un sistema de este tipo puede limitarse a que las temperaturas de los cojinetes o de las ruedas sean escaneadas solo en puntos espedficos de los trayectos del ferrocarril. Para los vagones de ferrocarril que transportan cargas potencialmente peligrosas o peligrosas, puede ser necesario escanear continuamente las temperaturas de los cojinetes o de las ruedas, de modo que cualesquiera cambios de temperatura puedan detectarse en poco tiempo.
El documento WO2005/105536 describe un sistema de red de integridad de trenes que comprende unidades de bogies que monitorean las temperaturas de los cojinetes de las ruedas. El sistema tiene una red inalambrica que permite la comunicacion entre un servidor y las unidades de bogie. Cada unidad de bogie tiene un procesador que compara los parametros cnticos con los estandares definidos para emitir alertas al conductor del tren.
La presente descripcion esta dirigida, al menos en parte, a mejorar o superar uno o mas aspectos del sistema de la tecnica anterior.
Breve compendio de la invencion
En un primer aspecto, la presente descripcion describe un metodo como se define en la reivindicacion 1 adjunta.
En un segundo aspecto, la presente descripcion describe un sistema para realizar el metodo de deteccion y senalizacion de una condicion de caja caliente en un vetnculo ferroviario, como se define en la reivindicacion 6 adjunta.
Breve descripcion de los dibujos
Las anteriores y otras caractensticas y ventajas de la presente descripcion se entenderan mas plenamente a partir de la siguiente descripcion de varias realizaciones, cuando se lean junto con los dibujos adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una representacion esquematica de un dispositivo para detectar una condicion de caja caliente en un componente del tren de rodadura de un vetnculo ferroviario de acuerdo con la presente descripcion; y
la figura 2 es una representacion esquematica de un sistema para detectar una condicion de caja caliente en un componente del tren de rodadura de un vetnculo ferroviario de acuerdo con la presente descripcion.
Descripcion detallada
Esta descripcion generalmente se refiere a un dispositivo 10 para detectar una condicion de caja caliente / rueda caliente en un componente del tren de rodadura de un vetnculo ferroviario.
Con referencia a la figura 1, el dispositivo 10 de deteccion de caja caliente puede comprender un alojamiento 12. El alojamiento 12 puede tener una estructura similar a un contenedor. El alojamiento 12 puede tener una estructura para acomodar el sensor de temperature y cualquier electronica requerida. El alojamiento 12 puede configurarse para ser colocado en un componente del tren de rodadura de un vetnculo ferroviario. El alojamiento 12 puede tener una forma y estructura adecuadas para ser colocado en el componente del tren de rodadura. El alojamiento 12 puede estar compuesto de materiales de aislamiento termico.
El dispositivo 10 puede estar acoplado al componente del tren de rodadura. El alojamiento 12 puede acoplarse directamente al componente del tren de rodadura. El alojamiento 12 puede estar acoplado adecuadamente al componente del tren de rodadura. En una realizacion, el alojamiento 12 puede estar acoplado de manera extrafble al componente del tren de rodadura. El alojamiento 12 puede estar acoplado magneticamente al componente del tren de rodadura. El alojamiento 12 puede estar en contacto magnetico con el componente del tren de rodadura. El acoplamiento magnetico puede ser lo suficientemente fuerte para sostener el dispositivo 10 como un unico medio de sujecion directa.
El alojamiento 12 puede estar provisto de un iman para acoplamiento magnetico al componente del tren de rodadura. El iman puede estar dispuesto dentro del alojamiento 12. En una realizacion, el alojamiento 12 puede estar provisto de una pluralidad de imanes para acoplamiento magnetico al componente de tren de rodadura. La pluralidad de imanes puede estar dispuesta dentro del alojamiento 12 y adecuadamente dispuesta en su interior. El iman o la pluralidad de imanes pueden ser imanes permanentes.
En una realizacion, una parte del alojamiento 12 puede estar magnetizada para acoplamiento magnetico al componente del tren de rodadura. La parte del alojamiento 12 en contacto con el componente del tren de rodadura puede estar magnetizada. La parte del alojamiento 12 puede estar constituida por un iman permanente. La parte del alojamiento 12 puede incorporar un iman permanente. El iman permanente puede incorporarse en una pared del alojamiento 12.
En una realizacion, el alojamiento 12 puede estar magnetizado para acoplamiento magnetico al componente del tren de rodadura. El alojamiento 12 puede estar constituido por un iman permanente. El alojamiento 12 puede incorporar un iman permanente. El iman permanente puede incorporarse en una pared del alojamiento 12.
El dispositivo 10 puede comprender ademas un sensor de temperatura. El sensor de temperatura puede colocarse dentro del alojamiento 12. El sensor de temperatura puede detectar calor procedente del componente objetivo del tren de rodadura. El sensor de temperatura puede adquirir datos del componente objetivo del tren de rodadura al detectar la temperatura del mismo. El sensor de temperatura puede detectar una condicion de caja caliente o una condicion de rueda caliente a traves de la evaluacion de las senales IR emitidas desde el componente objetivo del tren de rodadura.
En una realizacion, el sensor de temperatura puede ser un sensor IR para determinar la temperatura del componente objetivo del tren de rodadura. El sensor infrarrojo puede analizar las emisiones infrarrojas del componente objetivo del tren de rodadura para determinar la temperatura del mismo. El sensor infrarrojo puede ser pulsado y / u operado a intervalos para consumir solo baja potencia. Las senales procedentes del sensor infrarrojo se pueden usar para determinar si la condicion de caja caliente o la condicion de rueda caliente persisten.
El dispositivo 10 puede comprender otros detectores. El dispositivo 10 puede comprender un detector de aceleracion para detectar fuerzas adicionales que actuan sobre una rueda sometida a escaneado por el detector de aceleracion.
El sensor de temperatura puede colocarse dentro del alojamiento 12. El sensor de temperatura puede colocarse dentro del alojamiento 12 en una posicion que permita que se detecte el calor del componente objetivo del tren de rodadura. El sensor de temperatura puede colocarse dentro del alojamiento 12 en una posicion que permita medir la temperatura del componente objetivo del tren de rodadura.
El tren 20 de rodadura del ferrocarril puede comprender componentes tales como un eje 22, ruedas 24, cojinetes 26 de rueda y munones 28 de eje. El dispositivo puede ubicarse de manera que obtenga datos de infrarrojos de uno de los componentes objetivo del tren de rodadura del vetnculo ferroviario.
El dispositivo 10 puede estar situado en el componente del tren de rodadura. El dispositivo 10 puede estar situado en el componente objetivo del tren de rodadura cuya temperatura se medira con el sensor de temperatura. El dispositivo se puede colocar en el eje 22, las ruedas 24, los cojinetes 26 de rueda o los munones 28 del eje.
En una realizacion, el dispositivo 10 puede estar situado en un componente del tren de rodadura adyacente al componente objetivo del tren de rodadura. El dispositivo 10 puede colocarse en una rueda 24 y orientarse para medir las temperaturas del cojinete 26 o del eje 22. El dispositivo puede posicionarse en el eje 22 y orientarse para medir la temperatura de la rueda 24. El dispositivo 10 puede colocarse en un munon 28 del eje y orientarse para medir las temperaturas del cojinete 26 de rueda o de la rueda 24.
El vetnculo ferroviario puede desplazarse sobre los rieles 32 de una via 30 de ferrocarril que pueden colocarse sobre un lecho de un riel , tal como dentro de un travesano o una traviesa 34.
El dispositivo 10 puede estar provisto de electronica que incluye un controlador para controlar el sensor de temperatura. El controlador puede analizar las senales del sensor de temperatura. La electronica puede estar configurada para comunicarse de forma inalambrica. La electronica puede estar configurada para operar dentro de una red inalambrica.
El dispositivo 10 puede ser alimentado por una batena. El sensor de temperatura puede ser alimentado por la batena. La electronica y el controlador asociado pueden ser alimentados por la batena. En una realizacion, la batena puede ser una batena de litio que puede proporcionar una alimentacion durante un penodo de 1a 2 anos.
En una realizacion, el dispositivo 10 puede ser alimentado a traves de la aceleracion rotacional. El sensor de temperatura puede ser alimentado a traves de la aceleracion rotacional. La electronica y el controlador asociado pueden ser alimentados a traves de la aceleracion rotacional. La fuerza de rotacion en el sensor de temperatura puede generar energfa electrica para el funcionamiento del sensor de temperatura.
El alojamiento 12 se apoya en el componente del tren de rodadura, y el alojamiento 12 puede soportar un generador configurado para producir energfa electrica cuando el componente del tren de rodadura, tal como una rueda o eje de un vehfculo ferroviario, gira a medida que el vehfculo ferroviario se mueve. Los circuitos pueden apoyarse en el alojamiento 12 y pueden recibir la energfa electrica.
La energfa electrica se puede generar por induccion electromagnetica. En una realizacion, la fuente de alimentacion puede ser un generador electromagnetico. La fuente de alimentacion puede comprender un nucleo magnetico. En una realizacion, el nucleo magnetico puede tener una pluralidad de imanes permanentes estacionarios que estan dispuestos en sucesion en la direccion de la circunferencia, con sus polos alternos. La fuente de alimentacion puede comprender ademas un devanado que rodea el nucleo magnetico. El nucleo magnetico puede producir un flujo magnetico que pasa a traves del devanado y tambien pasa a traves de un espacio de aire. Un anillo que tiene dientes puede colocarse de manera tal que los dientes puedan pasar a traves del entrehierro cuando el anillo gira. El entrehierro puede estar entre el nucleo magnetico y los dientes provistos en el anillo.
Cuando el anillo gira, los dientes se mueven a traves del entrehierro entre los polos de polaridad alterna, provocando un cambio en el enlace de flujo con el devanado e induciendo un voltaje a traves del devanado. La fuente de alimentacion puede contener un rectificador de onda completa y un regulador de voltaje que convierte la corriente alterna generada en el devanado en corriente continua.
En una realizacion, el anillo puede montarse de manera giratoria en el alojamiento 12. El anillo puede ser compensado en peso de tal manera que a medida que el componente del tren de rodadura gire, el peso tendena a permanecer en su posicion mas baja en el alojamiento 12; posicion que sena equivalente al peso que gira dentro del alojamiento 12 en la direccion opuesta a la rotacion del componente del tren de rodadura.
A medida que el componente del tren de rodadura gira, el nucleo magnetico puede girar en relacion con el anillo y los dientes. La rotacion relativa puede mover los dientes a traves del entrehierro para inducir un voltaje. El voltaje se puede usar para suministrar energfa al dispositivo 10 y a los componentes del mismo.
Con referencia a la figura 2, esta descripcion tambien se refiere a un sistema 40 para realizar un metodo de deteccion y senalizacion de una condicion de caja caliente en un vehuculo 36 de ferrocarril. El sistema 40 puede comprender los dispositivos 10 para detectar una condicion de caja caliente en un componente del tren de rodadura del vehuculo ferroviario.
El sistema 40 puede comprender sensores de temperatura para adquirir datos de temperatura de los componentes del tren de rodadura del vehuculo 36 ferroviario. Los sensores de temperatura pueden estar dispuestos en los dispositivos 10. El sistema puede comprender una red inalambrica de los dispositivos 10 para transmitir los datos de temperatura a un registrador 42 de datos.
En una realizacion, el registrador 42 de datos puede estar situado en un vehuculo 36 ferroviario. El registrador 42 de datos esta situado en una locomotora 38 a la que estan enganchados una pluralidad de vehfculos 36 ferroviarios.
Los dispositivos 10 pueden estar acoplados de manera extrafble a los componentes del tren de rodadura. Los dispositivos 10 pueden estar acoplados magneticamente a los componentes del tren de rodadura. Los componentes del tren de rodadura pueden ser componentes giratorios. Los dispositivos 10 pueden colocarse en el eje 22, las ruedas 24, los cojinetes 26 de rueda o los munones 28 del eje.
Los dispositivos 10 pueden ser alimentados a traves de la fuerza de aceleracion rotacional. Los dispositivos 10 pueden ser alimentados a traves de una batena.
Los dispositivos 10 pueden estar acoplados magneticamente a componentes del tren de rodadura.
En funcionamiento, los dispositivos 10 pueden encenderse secuencialmente comenzando desde el extremo de la locomotora 38 hacia el final del tren. Por ejemplo, cada dispositivo 10 puede autoconfigurarse dentro de una red inalambrica de los dispositivos 10 en el momento de la activacion.
En una realizacion, los dispositivos 10 pueden configurarse para transmitir datos al dispositivo 10 mas cercano. En una realizacion, los dispositivos 10 pueden configurarse para transmitir datos al dispositivo 10 activo mas cercano desde el lado de la locomotora 38 del tren. En la figura 2, las flechas pueden indicar la transmision de datos desde un dispositivo 10 al siguiente dispositivo 10 activo mas cercano desde el lado de la locomotora 38 del tren. Los datos pueden transmitirse al registrador 42 de datos.
En una realizacion, cada dispositivo 10 puede configurarse para transmitir datos a todos los demas dispositivos 10. Cada dispositivo 10 puede configurarse para transmitir datos a todos los demas dispositivos 10 que estan mas cerca de la locomotora 38. La difusion de los datos puede garantizar las transmisiones multi-trayecto y redundantes hasta el primer dispositivo 10 cerca de la locomotora 38.
El dispositivo 10 siguiente a la locomotora 38 puede transmitir una senal al registrador 42 de datos. El registrador 42 de datos puede tener una pantalla para proporcionar informacion al conductor del tren. El registrador 42 de datos puede tener una pantalla de alarma para informar al conductor del tren de cualquier condicion peligrosa.
Un metodo para detectar y senalar una condicion de caja caliente en un vehfculo ferroviario puede comprender la fase de adquirir datos de temperatura de los componentes del tren de rodadura del vehfculo ferroviario. Los datos de temperatura pueden adquirirse a traves de sensores de temperatura provistos en los dispositivos 10. El metodo puede comprender ademas transmitir los datos de temperatura a traves de una red inalambrica de los dispositivos 10 a un registrador de datos.
El metodo puede comprender las fases de secuenciar los dispositivos 10 y transmitir los datos de temperatura detectados por cada uno de los dispositivos 10 al siguiente dispositivo 10 en la secuencia.
El metodo puede comprender la fase de difundir los datos de temperatura detectados por cada uno de los dispositivos 10 a los dispositivos restantes 10 en la red.
El metodo puede comprender la fase de transmitir los datos de temperatura a estaciones al borde del trazado. Las estaciones al borde del trazado pueden estar situadas a lo largo de la via 30 del tren. Las estaciones al borde del trazado pueden estar situadas a intervalos a lo largo de la via 30 del tren. Los datos de temperatura pueden ser transmitidos por el registrador 42 de datos a las estaciones al borde del trazado.
El metodo puede comprender la fase de alimentar los dispositivos 10 a traves de la fuerza de aceleracion rotacional.
El metodo puede comprender la fase de acoplar el dispositivo 10 a cada componente del tren de rodadura en el que el alojamiento 12 esta acoplado magneticamente.
El experto apreciara que las realizaciones anteriores pueden modificarse o combinarse para obtener el dispositivo 10 o el sistema 40 de la presente descripcion.
Aplicabilidad industrial
Esta descripcion describe un dispositivo 10 que se puede colocar facilmente en el componente del tren de rodadura del vehfculo ferroviario. El dispositivo 10 puede estar acoplado temporalmente al componente del tren de rodadura del vehfculo ferroviario. Dicho acoplamiento temporal puede evitar la necesidad de que el dispositivo 10 sea fabricado como parte del componente del tren de rodadura del vehfculo ferroviario. Por lo tanto, el dispositivo 10 se puede ensamblar sin la necesidad de readaptar el componente del tren de rodadura. El dispositivo 10 se puede desacoplar del componente del tren de rodadura despues de su uso sin un esfuerzo indebido. El dispositivo 10 se puede usar como un artfculo consumible.
El dispositivo 10 puede estar en contacto directo con el componente del tren de rodadura del vehfculo ferroviario y, por lo tanto, puede ser capaz de medir la temperatura del componente directamente.
Esta descripcion describe un sistema 40 que comprende una red de dispositivos 10 que estan conectados de forma inalambrica para la transmision de datos. Los datos adquiridos por un dispositivo 10 pueden transmitirse desde dicho dispositivo al siguiente dispositivo 10 en lmea desde el registrador 42 de datos. Los datos pueden transmitirse a traves de la serie de dispositivos 10 al registrador 42 de datos.
Los datos pueden transmitirse a traves de una serie de dispositivos 10 en secuencia. Los datos pueden transmitirse desde un dispositivo 10 a otros dispositivos 10 en la red. La red de dispositivos 10 puede garantizar transmisiones multi-trayecto y redundantes.
Cuando las caractensticas tecnicas mencionadas en cualquier reivindicacion van seguidas de signos de referencia, los signos de referencia se han incluido con el unico proposito de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y, en consecuencia, ni los signos de referencia ni su ausencia tienen un efecto limitador sobre las caractensticas tecnicas segun se describieron anteriormente o sobre el alcance de cualesquier elementos de reivindicacion.
Un experto en la tecnica se dara cuenta de que la descripcion puede realizarse en otras formas espedficas sin apartarse de la descripcion o las caractensticas esenciales de la misma. Por lo tanto, las realizaciones anteriores se deben considerar en todos los sentidos ilustrativas en lugar de limitantes de la exposicion descrita en la presente memoria. El alcance de la invencion se indica as ^por las reivindicaciones adjuntas, en lugar de la descripcion anterior.
Ċ

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Un metodo de deteccion y senalizacion de una condicion de caja caliente en un vetnculo ferroviario que comprende las fases de:
adquisicion de datos de temperatura de los componentes del tren de rodadura del vetnculo ferroviario a traves de sensores de temperatura provistos en dispositivos (10) de deteccion de caja caliente dispuestos en una secuencia; y transmision de datos de temperatura a traves de una red inalambrica de los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente a un registrador (42) de datos situado en una locomotora (38),
caracterizado por la fase del acoplamiento de manera extrafble de los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente a cada componente del tren de rodadura, en donde los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente son acoplados magneticamente, y por la fase de retransmision de forma secuencial de los datos de temperatura detectados por cada uno de los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente a los siguientes dispositivos (10) de deteccion de caja caliente activos mas cercanos en la secuencia desde el lado de la locomotora (38) del tren.
2. El metodo de la reivindicacion 1, que comprende la fase de difusion de los datos de temperatura detectados por cada uno de los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente a los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente restantes en la red.
3. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende la fase de transmision de los datos de temperatura a las estaciones al borde del trazado.
4. El metodo de la reivindicacion 3, en donde los datos de temperatura son transmitidos por el registrador de datos a las estaciones al borde del trazado.
5. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende la fase de alimentacion de los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente a traves de la fuerza de aceleracion rotacional.
6. Un sistema (40) para realizar el metodo de deteccion y senalizacion de una condicion de caja caliente en un vetnculo ferroviario segun la reivindicacion 1, comprendiendo el sistema (40):
sensores de temperatura provistos en dispositivos (10) de deteccion de caja caliente para adquirir datos de temperatura a partir de componentes del tren de rodadura del vetnculo ferroviario, estando los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente dispuestos en una secuencia; y
una red inalambrica de los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente para transmitir los datos de temperatura a un registrador (42) de datos situado en una locomotora (38),
caracterizado por que los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente estan acoplados de manera extrafble a los componentes del tren de rodadura, en donde los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente estan acoplados magneticamente y por que la red inalambrica esta configurada para transmitir secuencialmente los datos de temperatura detectados por cada uno de los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente a los siguientes dispositivos (10) de deteccion de caja caliente activos mas cercanos en la secuencia desde el lado de la locomotora del tren.
7. El sistema segun la reivindicacion 6, en donde los componentes del tren de rodadura son componentes giratorios.
8. El sistema segun la reivindicacion 7, en donde el componente de tren de rodadura es una rueda.
9. El sistema segun la reivindicacion 7, en donde el componente de tren de rodadura es un eje.
10. El sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 6 a 9, en donde los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente se alimentan a traves de la fuerza de aceleracion rotacional.
11. El sistema segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes 6 a 9, en donde los dispositivos (10) de deteccion de caja caliente se alimentan a traves de una batena.
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