ES2819556T3 - Vehículo ferroviario, en particular un tranvía que comprende un parachoques - Google Patents

Abstract

Un vehículo ferroviario (10) que comprende un parachoques (11), caracterizado por que dicho parachoques comprende PPS y por que comprende una parte delantera (11) que comprende una línea de extremo saliente (13) a través de la cual pasa un plano vertical (16) que es perpendicular a un plano de carril R y un parachoques (12) que se extiende a una altura H entre un plano de extremo horizontal superior B1 que pasa a través del punto más alto del parachoques (12) y un plano de extremo horizontal inferior B2 que pasa a través del punto más bajo del parachoques, y en el que dicho parachoques 12 comprende al menos un área superior (12a) que se extiende una altura H1 y que comprende una superficie delantera (15) comprendida entre un plano vertical (16) y un plano inclinado (17); dicho plano vertical que pasa a través de un eje A que pasa desde dicho extremo saliente, y por que dicha altura H1 es igual al menos al 30 % de dicha altura H de dicho parachoques (12) y por que el ángulo entre dicho plano vertical (16) y dicho plano inclinado (17) es menor de 5º.

Description

DESCRIPCIÓN

Vehículo ferroviario, en particular un tranvía que comprende un parachoques

Campo técnico

La invención se refiere a un vehículo ferroviario, en particular un tranvía, que comprende un parachoques.

Estado de la técnica

Es sabido que los vehículos ferroviarios, y en particular los tranvías, se fabrican de manera general en relativamente pocas muestras, y por lo tanto, las diversas partes de los tranvías no están a menudo sujetas a regulaciones de seguridad similares a las que se usan para vehículos a motor y, en particular, para los coches.

En general, los parachoques de los coches deben obedecer a regulaciones precisas con el fin de ser capaces de no solamente absorber los golpes, disminuyendo de este modo cualquier daño a los pasajeros del vehículo a motor, sino también disminuir el impacto de un accidente en peatones. Por lo tanto, los parachoques para vehículos a motor están hechos de materiales de alto rendimiento, y tienen partes conformadas para absorber energía.

La efectividad del parachoques del vehículo también se verifica por medio de pruebas adecuadas.

En el caso de vehículos ferroviarios, por otra parte, la parte del parachoques es en realidad solamente una parte de material generalmente de metal, similar al resto de la carrocería, y no está formado generalmente para absorber energía, disminuir el daño a los pasajeros del vehículo o proteger de cualquier posible golpe a peatones.

No obstante, los vehículos ferroviarios que circulan por vías urbanas, y en particular los tranvías, están sujetos a accidentes como cualquier otro vehículo a motor, y son aún más peligrosos para los peatones y otros usuarios de la vía debido a su mayor masa.

En particular, la forma de las partes delanteras de los vehículos ferroviarios, y en particular de los tranvías, y los materiales que constituyen hoy en día las partes delanteras de los vehículos ferroviarios, y en particular de los tranvías, generalmente no son adecuadas para absorber energía y disminuir cualquier daño a los peatones.

Un parachoques fabricado según la técnica anterior se muestra a modo de ejemplo en la Figura 1 y se indica en su conjunto por el número de referencia 1. La parte delantera 2 de un tranvía 3 tiene una forma aerodinámica que no permite limitar el daño a un peatón en caso de accidente. De hecho, la parte delantera 2 del tranvía 3 tiene un extremo saliente 4, esto es, el extremo más saliente del perfil delantero del tranvía, a tal altura que muy probablemente podría romper los huesos de un peatón implicado en un accidente.

Finalmente, dado que generalmente no se llevan a cabo pruebas para verificar la absorción de energía o la seguridad proporcionada por los presentes parachoques para vehículos ferroviarios, y en particular para tranvías, no es posible verificar la efectividad de ningún cambio, tanto geométrico como de material, en la parte del parachoques. Por esta razón se ha buscado una solución para fabricar un parachoques para un vehículo ferroviario que resuelva los problemas antes mencionados y que, en particular, permita reducir el riesgo de daños a los peatones en caso de accidentes.

El documento WO2005028275 divulga un sistema de gestión de energía de impacto integrado (10) para gestionar una amplia gama de energías de impacto ejercidas tras el impacto de un vehículo (23) con un objeto. El sistema incluye una estructura de cubierta (30) adaptada para su fijación a un vehículo (23), la estructura de cubierta (30) que está diseñada para deformarse elásticamente cuando se ejerce energía de impacto sobre la misma, y que tiene una superficie interna (38) con un tope preformado (42). El sistema también incluye un mecanismo acoplador plegable (60) que incluye un vástago (44) que tiene un extremo próximo (62) adaptado para unirse al vehículo, y un eje longitudinal que se extiende desde el extremo próximo (62) a un extremo distal (64) en una dirección sustancialmente paralela a un eje longitudinal del vehículo (23). El vástago tiene un elemento de absorción de energía (66) para absorber la energía causada por las fuerzas de compresión ejercidas a lo largo del eje longitudinal del vástago (44). El mecanismo acoplador plegable también incluye un cabezal de acoplamiento (48) unido de manera pivotante al extremo distal (64) del vástago (44) para pivotar entre una posición extendida y una posición replegada. El extremo distal (64) del vástago (44) se mueve hacia el tope preformado (42) en la estructura de cubierta (30) después del consumo de la capacidad de absorción de energía de la estructura de cubierta (30) cuando el cabezal de acoplamiento (48) está en la posición replegada.

El documento JP2001208120 describe un miembro de absorción de energía de choque capaz de absorber eficazmente la energía de choque del choque multidireccional, y reducir el daño de un miembro de transporte, un edificio y similares al máximo para proteger a un ocupante en el miembro de transporte incluso si un cuerpo en movimiento, tal como un automóvil, colisiona mientras que gira.

Objeto de la invención

El objeto de la presente invención es proporcionar un vehículo ferroviario, en particular un tranvía, que comprende un parachoques para tranvías que pueda resolver los problemas anteriores y que se pueda producir y comercializar fácilmente.

Según la presente invención, los problemas anteriores se resuelven mediante un parachoques para un vehículo ferroviario según la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

- La Figura 1 es una vista lateral de una parte delantera de un tranvía conocido;

- La Figura 2 es una vista lateral de una parte delantera de un tranvía que comprende un parachoques según la presente invención.

Descripción detallada de la invención

La siguiente descripción se referirá en particular a la realización no limitante de la invención mostrada en la Figura 2. Con referencia a la Figura 2, 10 indica en su totalidad un tranvía que comprende una parte delantera 11 que comprende a su vez un parachoques 12.

La parte delantera 11 del tranvía comprende preferiblemente al menos una parte superior 11a y una parte inferior 11b.

El parachoques 12 constituye preferiblemente la parte inferior 11b de la parte delantera 11.

Un eje vertical A y un plano correspondiente 16 atraviesan un extremo saliente 13 comprendido en un parachoques 12. El plano vertical 16 es perpendicular a la superficie del suelo sobre la que se mueve el tranvía, esto es, es perpendicular al plano de hierro, que es el cabezal del carril indicado por R2, y perpendicular al plano horizontal que pasa a través del extremo saliente 13. El extremo saliente 13 constituye la línea horizontal más saliente del tranvía. También es posible que la parte delantera del tranvía pueda cubrir más partes, además de la superior e inferior, y cada una de ellas puede incluir el extremo saliente.

Preferiblemente, el parachoques 12 se extiende a una altura H comprendida entre el plano del plano de extremo horizontal superior B1 paralelo al plano horizontal que pasa a través de la parte superior del cabezal del carril de tierra y que pasa a través del punto más alto del parachoques 12 y el plano extremo horizontal inferior B2 que pasa a través del punto más bajo del parachoques 12, siempre paralelo al plano horizontal que pasa a través de la parte superior de un plano del carril R.

En detalle y con referencia al plano del carril R, que en el caso de un tranvía es equivalente al plano de la vía, en la realización mostrada, la parte inferior del tranvía en la condición de tara, esto es, sin pasajeros, se sitúa preferiblemente a una altura del suelo S mayor que 150 mm, por ejemplo aproximadamente a 200 mm del plano de hierro o desde la parte superior del cabezal del carril.

Cualquier medida de la altura desde el suelo se ha tomado cuando el tranvía está vacío.

Cuando hay pasajeros en el tranvía, la parte inferior se puede bajar hasta tener una altura desde el suelo S de 166 mm debido al peso de los pasajeros en el vehículo.

Preferiblemente, el parachoques 12 incluye una región superior 12a que se extiende a una altura H1 y comienza desde la línea del extremo saliente 13, y una región inferior 12b que se extiende a una altura H2.

La altura H1 de la región superior 12a del parachoques 12 corresponde preferiblemente a 1,5-1,8 veces la altura H2 de la región inferior 12b.

Este intervalo puede producir resultados óptimos en colisiones con peatones. La región inferior 12b tiene una forma preferiblemente plana pero cónica.

Debe cumplir el requisito básico de dimensiones totales máximas permitidas durante el recorrido en relación con el perfil máximo permitido del vehículo.

La altura H1 de la región superior 12a del parachoques 12 es preferiblemente igual a al menos al 30 % de la altura H del parachoques, más preferiblemente al menos el 50 %, incluso más preferiblemente al menos el 60 %.

La región superior 12a incluye una superficie delantera 15 que está situada entre un plano vertical 16 que pasa a través del eje A y un plano inclinado 17 que pasa por el eje B, el cual está inclinado con respecto al eje A en un ángulo a como se muestra en la Figura 2. El ángulo a entre dicho plano vertical 16 y el plano inclinado 17 es preferiblemente menor de 5°.

Más preferiblemente, la región superior 12a tiene una superficie delantera 15 sustancialmente alineada con el plano 16 que pasa a través del extremo saliente 13.

Alternativamente, la superficie delantera 15 es sustancialmente plana e inclinada con respecto al plano 16 hacia el tranvía. Más preferiblemente, el ángulo a es menor de 2°.

Alternativamente, la superficie delantera 15 está ligeramente curvada, pero sin embargo está predominantemente, es decir, en más del 50 % de su superficie, entre los planos A y B.

El nivel superior B1 del parachoques 12 está situado ligeramente por debajo de la línea del extremo saliente 13 a una altura T comprendida preferiblemente entre 600 y 900 mm, por ejemplo, 700 mm, mientras que el plano inferior B2 está situado a una altura que es un poco más alta que el plano más bajo del tranvía a una altura comprendida preferiblemente entre 200 y 300 mm, por ejemplo, 240 mm. La altura H1 está comprendida preferiblemente entre 250 y 350 mm, por ejemplo, 280 mm.

El parachoques 12 está hecho preferiblemente de una sola pieza. En su superficie interna, el parachoques 12 está dotado con medios de acoplamiento, no mostrados, para acoplarlo al vehículo. El parachoques 12 se acopla convencionalmente por medio de estos medios de acoplamiento a la parte restante del vehículo.

El parachoques 12 está hecho preferiblemente de material polimérico, más preferiblemente, el parachoques comprende sulfuro de polifenileno, también indicado en lo sucesivo simplemente por el acrónimo PPS.

Incluso más preferiblemente, el parachoques 12 comprende una composición que comprende al menos un 50 % en peso, más preferiblemente al menos un 80 %, del peso total de los materiales termoplásticos presentes en el parachoques 12 en un material termoplástico a base de PPS.

En una realización preferida, el parachoques comprende solamente PPS como material termoplástico.

Preferiblemente, además del PPS, la composición comprende aditivos adicionales y, en particular, fibras de refuerzo. Más preferiblemente, las fibras de refuerzo comprenden preferiblemente un material seleccionado del grupo que consiste en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de PBO.

Incluso más preferiblemente, las fibras de refuerzo son fibras de vidrio.

Más preferiblemente, las fibras de refuerzo se añaden en un porcentaje en peso comprendido entre 1 y 50 % con respecto al peso total de los termoplásticos.

Por ejemplo, el producto Tencate®, en particular Tencate® 7781 PPS Glass, se puede usar como material para el parachoques.

Preferiblemente, la secuencia de laminación es 0/90°.

Preferiblemente, el producto obtenido tiene un espesor comprendido entre 0,1 y 0,6 mm, incluso más preferentemente entre 0,2 y 0,4 mm, por ejemplo puede tener un espesor de 3 mm.

Gracias al uso de materiales poliméricos en lugar de metálicos, también es posible tener un parachoques con un peso inferior.

Si el espesor del parachoques es de alrededor de 3 mm, el peso total es de alrededor de 9 kg frente a 13 kg de la presente solución de metal.

La eficiencia de la superficie delantera de un tranvía de tipo Sirio Kayseri se ha evaluado por medio de pruebas, con el fin de reducir las lesiones de los peatones y otros usuarios vulnerables de la vía en caso de colisión con las superficies delanteras de los vehículos.

Los procedimientos de prueba siguen los procedimientos de control de seguridad para vehículos a motor y, en particular, las pruebas descritas en los documentos EuroNCAP testing Pedestrian Protocol 5.3.1 WG17 y EEVC (Grupo de Trabajo 17 del Comité Europeo de Seguridad de Vehículos Mejorada).

La principal diferencia con el protocolo de prueba usado para las pruebas es que la velocidad de prueba EuroNCAP se estableció en 20 km/h.

También se han identificado dos posiciones de prueba, la posición central Y = 0 y la posición lateral Y = -577.

El impactador de piernas para las pruebas de impacto contra el parachoques está en “vuelo libre” en el momento de la colisión. El vuelo libre comienza a tal distancia del vehículo para asegurar que los resultados de la prueba no se vean influenciados por el contacto con el sistema de propulsión durante el rebote del impactador. El impactador se puede proyectar por medio de una catapulta de aire, resorte o hidráulica, o por cualquier otro medio que obtenga de manera demostrable el mismo resultado.

Los puntos de prueba seleccionados están separados mutuamente al menos 132 mm y están al menos 66 mm dentro de las esquinas del parachoques.

La dirección del vector de velocidad es horizontal y paralela al plano vertical longitudinal del vehículo. La tolerancia para la dirección del vector de velocidad en el plano horizontal y en el plano longitudinal es de ± 2° en el momento del primer contacto.

El eje del impactador es perpendicular al plano horizontal con una tolerancia de ± 2° en los planos lateral y longitudinal. Los planos horizontal, longitudinal y lateral son ortogonales entre sí.

El extremo inferior del impactador está 25 mm por encima del nivel del suelo de referencia en el momento del primer contacto con el parachoques, con una tolerancia de ± 10 mm.

En el momento del primer contacto, el impactador debe tener la orientación prevista alrededor de su eje vertical, con una tolerancia de ± 5°, para permitir el correcto funcionamiento de la articulación de la rodilla.

En el momento del primer contacto, la línea central del impactador debe estar en el punto de impacto, con una tolerancia de ± 10 mm.

Durante el contacto entre el impactador y el vehículo, el impactador no debe entrar en contacto con el suelo o cualquier otro objeto que no sea parte del vehículo

Se ha usado para realizar las pruebas un dispositivo especial que simula la pierna de un usuario.

En tal dispositivo, el fémur y la tibia tienen un diámetro de 70 ± 1 mm y ambos están cubiertos por una espuma que simula el tejido muscular y la piel. La espuma es del tipo ConforTM tipo CF-45, con un espesor de 25 mm. La cubierta externa está hecha de neopreno con un espesor de 6 mm; la superficie está cubierta con tela de nailon con un espesor de 1/2 mm.

El término “centro de la rodilla” indica el punto alrededor del cual la rodilla se dobla eficazmente.

El término “fémur” indica todos los componentes o partes de componentes (incluyendo la carne, el revestimiento de piel, amortiguador, instrumentos y soportes, poleas, etc., unidos al impactador para lanzarlo) por encima del centro de la rodilla.

El término “tibia” indica todos los componentes o partes de componentes (incluyendo la carne, el revestimiento de piel, instrumentos y soportes, poleas, etc. unidos al impactador para lanzarlo) por debajo del centro de la rodilla. Obsérvese que la tibia como se define incluye la masa, etc... del pie. La masa total del fémur y la tibia es, respectivamente, 8,6 ± 0,1 kg y 4,8 ± 0,1 kg, y la masa total del impactador es 13,4 ± 0,2 kg. El centro de gravedad del fémur y la tibia es 217 ± 10 mm y 233 ± 10 mm del centro de la rodilla. El momento de inercia del fémur y la tibia alrededor de un eje horizontal a través del centro de gravedad respectivo perpendicular a la dirección del impacto es 0,127 ± 0,010 kgm2 y 0,120 ± 0,010 kgm2.

Un acelerómetro uniaxial está montado en el lado no impactado de la tibia, 66 ± 5 mm por debajo del centro de la articulación de la rodilla, con su eje sensible en la dirección del impacto. El impactador está dotado con instrumentos para medir el ángulo de flexión y la deformación por cizallamiento entre el fémur y la tibia.

El sistema de deformación por cizallamiento requiere un amortiguador que se puede montar en cualquier punto del lado trasero del impactador o dentro de él. Las propiedades del amortiguador deben ser tales que garanticen que el impactador cumpla los requisitos de deformación por cizallamiento, tanto estática como dinámica, y que evite vibraciones excesivas del sistema de deformación por cizallamiento.

Está en pruebas un parachoques hecho de Tencate® 7781 PPS Glass con un espesor de 3 mm.

Se proporcionó una parte delantera de un tranvía, fijada rígidamente a un marco de metal, para llevar a cabo las pruebas.

La altura total del sistema se limitó a 2750 mm desde el suelo para permitir la instalación dentro de la cámara de prueba.

El impactador de la parte inferior de la pierna se dispara contra la superficie del tranvía por medio de una trayectoria parabólica e impacta la superficie del vehículo en el vértice de la trayectoria cuando la velocidad vertical es cero. La estructura se ha colocado delante del sistema de propulsión y restringido rígidamente al suelo por medio de soportes de metal atornillados al suelo.

Para permitir tal trayectoria, el vehículo se ha elevado del suelo 83 mm para evitar un contacto del impactador con el suelo durante la fase de aceleración.

El vehículo probado debe cumplir los requisitos descritos en el documento EEVC WG17 (Grupo de Trabajo 17 del Comité Europeo de Seguridad de Vehículos Mejorada)

Para probar el impacto de la pierna contra el parachoques, la prueba se realiza a una velocidad de impacto de 20 km/h. El ángulo máximo de flexión dinámica de la rodilla es de 15,0°, la deformación máxima de la rotura dinámica de la rodilla es de 6,0 mm. La aceleración medida en el extremo superior de la tibia no es más de 150 g.

Los resultados se muestran en la Tabla 1 a continuación.

Tabla 1

Todos los parámetros medidos están bien dentro de los límites de referencia expresados en el documento EEVC WG17 (Grupo de trabajo 17 del Comité Europeo de Seguridad de Vehículos Mejorada), con referencia a posibles lesiones de rodilla o tibias rotas en caso de colisión con un vehículo.

Las ventajas de los parachoques de tranvía según la presente invención son claras.

En particular, el uso de PPS permite obtener un parachoques que pasa las pruebas de riesgo de lesión de rodilla o rotura de tibia para un peatón en caso de impacto contra el vehículo según las reglas del EEVC.

Además, también el uso de un perfil de parachoques según la invención y como se ha descrito anteriormente, permite reducir el riesgo de lesión de rodilla o rotura de tibia para un peatón en caso de impacto contra el vehículo según las reglas del EEVC.

En particular, usando las regulaciones automovilísticas, los valores de referencia de la aceleración de la tibia (tamaño g = 9,81 m/s2), deslizamiento de rodilla (mm) y rotación de rodilla (°) están bien dentro de los límites establecidos por las regulaciones automovilísticas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un vehículo ferroviario (10) que comprende un parachoques (11), caracterizado por que dicho parachoques comprende PPS y por que comprende una parte delantera (11) que comprende una línea de extremo saliente (13) a través de la cual pasa un plano vertical (16) que es perpendicular a un plano de carril R y un parachoques (12) que se extiende a una altura H entre un plano de extremo horizontal superior B1 que pasa a través del punto más alto del parachoques (12) y un plano de extremo horizontal inferior B2 que pasa a través del punto más bajo del parachoques, y en el que dicho parachoques 12 comprende al menos un área superior (12a) que se extiende una altura H1 y que comprende una superficie delantera (15) comprendida entre un plano vertical (16) y un plano inclinado (17); dicho plano vertical que pasa a través de un eje A que pasa desde dicho extremo saliente, y por que dicha altura H1 es igual al menos al 30 % de dicha altura H de dicho parachoques (12) y por que el ángulo entre dicho plano vertical (16) y dicho plano inclinado (17) es menor de 5°.

2. Un vehículo ferroviario (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho parachoques (12) comprende más del 50 % en peso del peso total de los materiales termoplásticos presentes en el parachoques (12) en un material termoplástico a base de PPS.

3. Un vehículo ferroviario (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho parachoques (12) comprende más del 80 % en peso del peso total de los materiales termoplásticos presentes en el parachoques (12) en un material termoplástico a base de PPS.

4. Un vehículo ferroviario (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho parachoques (12) comprende PPS como único material termoplástico.

5. Un vehículo ferroviario (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho parachoques (12) comprende fibras de refuerzo.

6. Un vehículo ferroviario (10) según la reivindicación 5, caracterizado por que dichas fibras de refuerzo comprenden al menos una sustancia seleccionada del grupo que comprende fibra de vidrio, fibras de carbono, fibras de PBO.

7. Un vehículo ferroviario (10) según la reivindicación 5, caracterizado por que dichas fibras de refuerzo son fibra de vidrio.

8. Un vehículo ferroviario (10) según las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que dichas fibras de refuerzo se añaden en un porcentaje en peso comprendido entre 1 y 50 % con respecto al peso total de los termoplásticos.

9. Un vehículo ferroviario (10) según las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que dicho parachoques (12) tiene un espesor medio comprendido entre 0,1 y 0,6 mm.