ES2827828T3 - Procedimiento y dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de la caja de vagón de un vehículo ferroviario con respecto al chasis - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para reconocer un movimiento de balanceo de una caja de vagón de un vehículo ferroviario (1) con respecto al chasis (2) con los siguientes pasos del procedimiento: - determinación de una señal (S) proporcional a la torsión momentánea de la caja de vagón alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario (3), - suministro de esta señal (S) a un filtro paso banda, - formación de la magnitud de señal filtrada en el paso anterior (Sfiltro) y comparación de la magnitud de señal (Sfiltro) con un valor límite (Slim) - activación de un período de observación (T) con una cierta longitud si la magnitud de la señal filtrada (Sfiltro) sobrepasa el valor límite (Slim), - conteo del número de sobrepasos del valor límite de la señal filtrada (Slim) dentro del período de observación (T), - reconocimiento de un movimiento de balanceo si, dentro de un período de observación (T), se contaron varias veces sobrepasos del valor límite de la señal filtrada (Sfiltro), - emisión de una señal (10) que indica el movimiento de balanceo.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de la caja de vagón de un vehículo ferroviario con respecto al chasis
Campo técnico
La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de una caja de vagón de un vehículo ferroviario con respecto al chasis.
Estado de la técnica
Los vehículos ferroviarios se pueden hacer oscilar alrededor de su eje longitudinal. Los resortes del chasis en el lado derecho e izquierdo del vagón se comprimen alternativamente, lo que conduce a los correspondientes movimientos de balanceo de la caja de vagón. Este movimiento puede ser percibido como incómodo por los pasajeros y, en casos extremos, también puede ser relevante para la seguridad. Para reducir el movimiento de balanceo, según el estado de la técnica, se utilizan amortiguadores en paralelo a los resortes del chasis, que convierten la energía cinética de la caja de vagón en calor. La excitación del movimiento de balanceo se realiza en general debido al trazado de la ruta en función de la velocidad de marcha, por ejemplo, al atravesar vías de enlace transversal a una velocidad adecuada para excitar la frecuencia natural de balanceo del vehículo. Un movimiento de balanceo desencadenado de esta manera no es crítico y desaparece rápidamente. Sin embargo, existe otra posibilidad de provocar deliberadamente este movimiento de balanceo a través de un comportamiento incorrecto coordinado de los pasajeros. Por ejemplo, un grupo de pasajeros puede causar este movimiento de balanceo al balancearse juntos en las barras de sujeción. Un movimiento de balanceo así desencadenado no desaparece rápidamente y persiste mientras se produce la excitación. Se puede llegar a alcanzar la frecuencia natural de balanceo de manera exacta y durante un período de tiempo más largo, lo que puede conducir a ángulos de balanceo considerables de la caja de vagón. Un movimiento de balanceo de este tipo no es inmediatamente visible para el conductor del vehículo, este estado solo se puede reconocer y reaccionar a él si el vehículo de tracción se ve afectado por ello. En el caso de los vehículos operados sin conductor, como los metros modernos, no hay ninguna posibilidad de reconocer este estado.
Por el estado de la técnica se conocen métodos para reconocer el riesgo de descarrilamiento, por ejemplo, un sistema de este tipo se da a conocer en la solicitud de patente EP3 006 301 A1. A este respecto, se determina la velocidad angular del movimiento de rodadura de una caja de vagón y a partir de ella se genera un valor predictivo del que se infiere un riesgo de descarrilamiento.
Exposición de la invención
Por tanto, la invención tiene el objetivo de especificar un procedimiento y un dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de la caja de vagón de un vehículo ferroviario con respecto al chasis, que sea capaz de reconocer de manera fiable los movimientos de balanceo permanentes (oscilaciones alrededor del eje longitudinal) y distinguirlos de los movimientos de balanceo transitorios.
Este objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6. Configuraciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones dependientes. Según la idea básica de la invención se describe un procedimiento para reconocer un movimiento de balanceo de la caja de vagón de un vehículo ferroviario con respecto al chasis (2) con los siguientes pasos del procedimiento: - determinación de una señal proporcional a la torsión momentánea de la caja de vagón alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario,
- suministro de esta señal a un filtro paso banda,
- comparación de la señal filtrada en el paso anterior con un valor límite,
- desencadenamiento de un período de observación con una cierta duración si la señal filtrada sobrepasa el valor límite,
- conteo del número de sobrepasos del valor límite de la señal filtrada dentro del período de observación, - reconocimiento de un movimiento de balanceo si, dentro de un período de observación, se contaron varias veces sobrepasos del valor límite de la señal filtrada,
- emisión de una señal que indica el movimiento de balanceo.
De este modo se puede obtener la ventaja de poder reconocer movimientos de balanceo permanentes y poder emitir una alarma. En particular, se puede hacer una distinción entre balanceo a corto plazo (transitorio) y balanceo inducido deliberadamente.
El procedimiento según la invención utiliza una señal que es proporcional a la torsión momentánea de la caja de vagón alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario en relación con el chasis. Una señal de este tipo se puede obtener, por ejemplo, mediante un sensor de ángulo de inclinación que determina directamente el ángulo de balanceo entre la caja de vagón y un chasis. Otra posibilidad consiste en proporcionar un sensor de velocidad de giro en la caja de vagón y, después de la integración a lo largo del tiempo, usar su señal de salida como la señal que indique el ángulo de balanceo.
Una forma de realización particularmente ventajosa de la invención prevé usar las diferencias de presión en los fuelles de resorte neumático como medida del ángulo de balanceo.
En un primer paso, esta señal, que describe el ángulo de balanceo, se debe someter a un filtrado de paso banda para filtrar las frecuencias irrelevantes en la señal. El medio del rango de paso del filtro de banda se debe diseñar esencialmente para la frecuencia natural de balanceo del sistema de resorte - masa a partir de la caja de vagón y los resortes neumáticos. Esta frecuencia natural de balanceo depende de la carga del vehículo ferroviario, ya que la presión estática del gas en los resortes neumáticos generalmente está configurada de forma variable para la regulación de nivel y una modificación de presión provoca un cambio en la constante del resorte. La frecuencia natural de balanceo de un vehículo ferroviario convencional se sitúa típicamente en 0,5 Hz. Se puede realizar un reajuste de la frecuencia central del rango de paso del filtro de banda en función de la presión estática del gas en los resortes neumáticos para garantizar que se produzca un reconocimiento exacto del balanceo en todos los estados de carga y se eviten falsas alarmas.
El diseño más común de los vehículos ferroviarios modernos prevé por vagón dos bogies con cada vez dos ejes, donde por bogie están dispuestos cada vez un resorte neumático izquierdo y uno derecho. Si se utilizan las diferencias de presión en los fuelles de resorte neumático como medida del ángulo de balanceo, entonces es ventajoso sumar las diferencias de presión respectivas en los bogies individuales (los fuelles de resorte neumático de un bogie). De esta forma, los movimientos de balanceo anti-fase no pueden conducir a un desencadenamiento del reconocimiento de balanceo.
A continuación del filtrado de banda se forma una magnitud de la señal filtrada de banda y se realiza la comparación de esta señal de magnitud con un valor límite predeterminado. Este valor límite es proporcional a cada ángulo de balanceo desde el que se debe realizar una advertencia de balanceo. Sin embargo, no se debe realizar una advertencia en el caso de un único sobrepaso transitorio de este ángulo de balanceo, sino tan pronto como se haya detectado una oscilación constante que ya no desaparezca. Para ello, cuando se sobrepasa el ángulo en el que se debe emitir una advertencia, se activa un temporizador durante un período de observación específico y se cuenta el número de sobrepasos en este período de observación. Si este número sobrepasa el valor 3, esto indica con un grado muy alto de probabilidad una oscilación de la caja de vagón que ya no desaparece o demasiado lentamente en relación con el chasis y se emite una señal de advertencia.
A este respecto, esta señal de advertencia se le puede mostrar ventajosamente al conductor del vehículo. En particular es ventajoso suministrar esta señal de advertencia a un control de vehículo, que luego limita la velocidad de marcha máxima. En el caso de vehículos operados sin conductor, también es ventajoso transmitir esta señal de advertencia a un dispositivo estacionario, de modo que el modo de marcha se pueda controlar en consecuencia.
Ventajosamente, el procedimiento según la invención se realiza por medio de un dispositivo de reconocimiento de balanceo, que comprende un dispositivo de control en el que se realizan los pasos del procesamiento. Este dispositivo de control debe suministrar la señal proporcional a la torsión momentánea de la caja de vagón alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario con respecto al chasis. En la unidad de control se debe disponer un filtro paso banda, que filtra en paso banda la señal suministrada. La frecuencia media del rango de paso del filtro paso banda se debe adaptar esencialmente a la frecuencia natural de balanceo del vehículo ferroviario. Además, el dispositivo de control comprende una unidad de formación de magnitud para formar la magnitud de la señal filtrada. Además, se debe prever un dispositivo de comparación para comparar la magnitud de la señal con un valor límite específico, donde en el caso de un sobrepaso del valor límite se debe activar un temporizador, que provoca un conteo los sobrepasos del valor límite durante un período de observación determinado. El período de observación se debe establece típicamente en una duración de más de tres períodos de oscilación de la frecuencia natural de balanceo. Por ejemplo, el período de observación se puede establecer en un valor de 6 a 7 segundos con una frecuencia natural de balanceo de 0,5 Hz. De este modo se garantiza que se pueden constatar vario sobrepasos del valor límite se puedan en un período de observación. En casos de aplicación práctica, tres sobrepasos del valor límite consecutivos son un indicio seguro de que se está produciendo una oscilación constante de la caja de vagón alrededor del eje longitudinal, que no es excitada por el modo de marcha, sino que su causa es el comportamiento incorrecto coordinado de varios pasajeros y, por lo tanto, se provoca deliberadamente, o está presente un daño en
el chasis, por el que no se realiza una amortiguación de balanceo adecuada.
El número concreto de sobrepasos del valor límite que deberían conducir a una advertencia, se debe calcular de acuerdo con el respectivo caso de aplicación concreto. No obstante, en cualquier caso solo se debe superar un pequeño número de sobrepasos del valor límite para que se pueda realizar una advertencia temprana antes de que se produzcan estados operativos potencialmente peligrosos.
Si expira un período de observación en el que se pudieron contar menos sobrepasos del valor límite, entonces no se emite ninguna advertencia y el proceso comienza de nuevo. Si se determina un número suficiente de sobrepasos, entonces el dispositivo de control transmite una señal de advertencia que le indica al conductor del vehículo de este estado inusual en un vagón del tren. En particular, también es ventajoso efectuar a este respecto una limitación automática de la velocidad de marcha máxima.
Además, puede ser ventajoso prever una transmisión de este mensaje de advertencia a un dispositivo estacionario, lo que es esencial en particular en el caso de vehículos operados sin conductor.
Breve descripción de los dibujos
Muestran a modo de ejemplo:
Fig. 1 diagrama de flujo de un procedimiento para reconocer un balanceo.
Fig. 2 vehículo ferroviario, vista en sección.
Fig. 3 dispositivo para reconocer un balanceo.
Realización de la invención
La fig. 1 muestra, a modo de ejemplo y esquemáticamente, un diagrama de flujo de un procedimiento para reconocer un balanceo. El desarrollo del procedimiento representado en el diagrama de flujo prevé el suministro de una señal de balanceo S a un filtro de banda. A continuación se determina la magnitud de la señal de salida Sfiltro. La señal de magnitud del filtro de banda se somete a una comparación con un valor límite Slim. Se toma una decisión de acuerdo con la relación |Sfiltro| > = Slim, donde si la relación |Sfiltro| > = Slim no se satisface no se reconoce un balanceo y el procedimiento comienza de nuevo desde el primer paso del procesamiento. Si se satisface la relación |Sfiltro| > = Slim, es decir, si la señal de magnitud es mayor que el valor límite, entonces comienza el desarrollo de un período de observación T con una cierta duración. Al mismo tiempo, se cuenta el número de sobrepasos en el período de observación T, donde se cuenta el primer sobrepaso que desencadena el desarrollo del período de observación T. El ejemplo de realización mostrado presenta un número de sobrepasos requeridos de tres. Si, por lo tanto, se reconocen tres sobrepasos en el período de observación T, entonces se reconoce un balanceo y se emite una señal de advertencia 10. Si se cuentan menos de tres sobrepasos en el período de observación T, entonces no se reconoce ningún balanceo y el procedimiento continúa con el primer paso del procesamiento.
La fig. 2 muestra, a modo de ejemplo y de forma esquemática, una representación en sección a través de un vehículo ferroviario. Está representada una sección a través de un vehículo ferroviario 3 transversalmente a la dirección longitudinal en la zona de un chasis 2. Entre el chasis 2 y la caja de vagón 1 se dispone un resorte neumático izquierdo 4 y uno derecho 5. En la fig. 2 no están representados otros componentes, como por ejemplo los amortiguadores de balanceo. La caja de vagón también está representada en otra posición 1', en la que se sitúa en el caso de fuerte movimiento de balanceo. En la posición 1' mostrada, la presión del gas en el resorte neumático izquierdo 4 es elevada con respecto a la presión del gas en el resorte neumático derecho 5 debido al movimiento de balanceo. Esta diferencia de presión se puede utilizar en un procedimiento concreto para el reconocimiento del balanceo. Normalmente está prevista una conexión de las cámaras de gas de los resortes neumáticos 4, 5, no obstante, en el caso de una diferencia de presión, se produce una transmisión esencialmente más lenta que la modulación de presión debido al balanceo.
La fig. 3 muestra a modo de ejemplo y esquemáticamente un dispositivo para reconocer un balanceo. El dispositivo comprende un dispositivo de control 11, un dispositivo de medición de presión izquierdo 6 para determinar la presión de gas en un resorte neumático izquierdo 4 y un dispositivo de medición de presión derecho 7 para determinar la presión de gas en un resorte neumático derecho 5. Las señales p1 y p1 proporcionales a las presiones de gas medidas en los dispositivos de medición de presión 6, 7 se transmiten a un generador de diferencia 8 en el dispositivo de control 11. La señal de presión diferencial Ap determinada por el generador de diferencia 8 se transmite a una lógica 9, que realiza los otros pasos del procedimiento como están expuestos en la descripción de la fig. 1. La lógica 9 está establecida para emitir una señal de advertencia 10.
Lista de referencias
1 Caja de vagón de vehículo ferroviario
2 Chasis
3 Vehículo ferroviario
4 Resorte neumático a la izquierda
5 Resorte neumático a la derecha
6 Dispositivo de medición de presión a la izquierda 7 Dispositivo de medición de presión a la derecha 8 Formador de diferencia
9 Lógica
10 Señal de advertencia
11 Dispositivo de control
S Señal de balanceo
Sfiltro Señal de balanceo filtrada paso banda
Slim Valor límite
T Período de observación
p1 Presión de gas resorte neumático izquierdo p2 Presión de gas resorte neumático derecho
Ap Presión diferencial
Claims (11)
1. Procedimiento para reconocer un movimiento de balanceo de una caja de vagón de un vehículo ferroviario (1) con respecto al chasis (2) con los siguientes pasos del procedimiento:
- determinación de una señal (S) proporcional a la torsión momentánea de la caja de vagón alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario (3),
- suministro de esta señal (S) a un filtro paso banda,
- formación de la magnitud de señal filtrada en el paso anterior (Sfiltro) y comparación de la magnitud de señal (Sfiltro) con un valor límite (Slim)
- activación de un período de observación (T) con una cierta longitud si la magnitud de la señal filtrada (Sfiltro) sobrepasa el valor límite (S lim),
- conteo del número de sobrepasos del valor límite de la señal filtrada (S lim) dentro del período de observación (T),
- reconocimiento de un movimiento de balanceo si, dentro de un período de observación (T), se contaron varias veces sobrepasos del valor límite de la señal filtrada (Sfiltro),
- emisión de una señal (10) que indica el movimiento de balanceo.
2. Procedimiento para reconocer un movimiento de balanceo de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que la señal (10) que indica el movimiento de balanceo provoca una limitación de la velocidad de marcha máxima del vehículo ferroviario (3).
3. Procedimiento para reconocer un movimiento de balanceo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la señal (10) que indica el movimiento de balanceo se utiliza para advertir al conductor de un vehículo.
4. Procedimiento para reconocer un movimiento de balanceo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que la señal (10) que indica el movimiento de balanceo se transmite a un dispositivo estacionario.
5. Procedimiento para reconocer un movimiento de balanceo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que se realiza un reconocimiento de un movimiento de balanceo si se han contado tres sobrepasos del valor límite de la señal filtrada (Sfiltro) en un período de observación (T).
6. Dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de una caja de vagón de un vehículo ferroviario (1) con respecto al chasis (2),
caracterizado por que
están previstos un dispositivo de control (11) y un dispositivo para determinar la torsión momentánea de la caja de vagón (1) alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario (3) con respecto al chasis (2), donde el dispositivo para determinar la torsión instantánea de la caja de vagón (1) alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario (3) con respecto al chasis (2) transmite una señal (S) proporcional a la torsión al dispositivo de control (11), donde el dispositivo de control (11) comprende un filtro paso banda para filtrar la señal (S), y una unidad de comparación para comparar la magnitud de la señal de salida (Sfiltro) del filtro paso banda con un valor límite (S lim), donde al sobrepasar el valor límite (S lim) se activa un temporizador durante un período de observación (T) con una cierta duración, y donde un dispositivo de conteo determina el número de sobrepasos del valor límite (S lim) dentro del período de observación (T), y donde
el dispositivo de control (11) emite una señal (10) que indica el movimiento de balanceo si se producen sobrepasos varias veces dentro de un período de observación (T).
7. Dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de una caja de vagón de un vehículo ferroviario (1) con respecto al chasis (2) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que el dispositivo para determinar la torsión momentánea de la caja de vagón alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario
con respecto al chasis comprende dos dispositivos de medición de presión (6, 7), que están configurados respectivamente para determinar la presión de gas en cada vez un resorte neumático (4, 5) de un chasis y donde una señal (Ap) proporcional a la diferencia entre estas presiones de gas se transmite al dispositivo de control (11) como una señal proporcional a la torsión.
8. Dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de una caja de vagón de un vehículo ferroviario (1) con respecto al chasis (2) de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 o 7,
caracterizado por que el dispositivo de control (11) emite una señal (10) que indica el movimiento de balanceo si se producen tres sobrepasos del valor límite (Slim) dentro de un período de observación ( T ).
9. Dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de una caja de vagón de un vehículo ferroviario (1) con respecto al chasis (2) de acuerdo con la reivindicación 6,
caracterizado por que el dispositivo para determinar la torsión momentánea de la caja de vagón (1) alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario (3) con respecto al chasis (2) comprende un sensor de ángulo de inclinación.
10. Dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de una caja de vagón de un vehículo ferroviario (1) con respecto al chasis (2) de acuerdo con la reivindicación 6,
caracterizado por que el dispositivo para determinar la torsión momentánea de la caja de vagón (1) alrededor del eje longitudinal del vehículo ferroviario (3) con respecto al chasis (2) comprende un sensor de velocidad de giro.
11. Vehículo ferroviario, que comprende un dispositivo para reconocer un movimiento de balanceo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 10.
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