ES2858048T3

ES2858048T3 - Deflector de obstáculos de la vía para un vehículo ferroviario

Info

Publication number: ES2858048T3
Application number: ES16804727T
Authority: ES
Inventors: Markus Wechtitsch; Bernhard Kittinger
Original assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Current assignee: Siemens Mobility Austria GmbH
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-11-23
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: AT518142B1; CN209521696U; SA518391705B1; EP3350055B1; AT518142A1; WO2017102274A1; EP3350055A1

Abstract

Deflector de obstáculos de la vía para un vehículo ferroviario, con una barra del deflector de obstáculos de la vía (1) y al menos dos elementos elásticos (2, 2') alargados, distanciados entre sí en una dirección transversal (Y), cuya extensión longitudinal discurre en estado de servicio en paralelo a una dirección vertical (Z), estando configurados dichos elementos elásticos (2, 2') tal que son rígidos frente a una carga en dirección vertical (Z) y ceden elásticamente frente a una carga en una dirección longitudinal (X), estando unidos los elementos elásticos (2, 2') por un lado fijamente con un bastidor del chasis (7) del vehículo ferroviario y por otro lado estando unida la barra del deflector de obstáculos de la vía (1), que discurre en dirección transversal (Y), con los elementos elásticos (2, 2') mediante medios de unión (3), caracterizado porque el centro de masas (M) del deflector de obstáculos de la vía está dispuesto a menos de una distancia (D) de un plano vertical (E) que discurre a través de los centros de gravedad geométricos (S2, S2') de los elementos elásticos (2, 2'), siendo la distancia (D) entre 0% y 40%, con preferencia entre 0% y 25%, en particular entre 0% y 15%, de una anchura (B) de la barra del deflector de obstáculos de la vía (1), medido en perpendicular al plano vertical (E).

Description

DESCRIPCIÓN

Deflector de obstáculos de la vía para un vehículo ferroviario

Sector técnico

La invención se refiere a un deflector de obstáculos de la vía para un vehículo ferroviario, con una barra del deflector de obstáculos de la vía y al menos dos elementos elásticos alargados, distanciados entre sí en una dirección transversal, cuya extensión longitudinal discurre en estado de servicio en paralelo a una dirección vertical, estando configurados dichos elementos elásticos tal que son rígidos frente a una carga en dirección vertical y ceden elásticamente frente a una carga en una dirección longitudinal y estando unidos los elementos elásticos por un lado fijamente con un bastidor del chasis del vehículo ferroviario y por otro lado estando unida la barra del deflector de obstáculos de la vía, que discurre en dirección transversal, con los elementos elásticos mediante medios de unión.

Estado de la técnica

Puesto que los vehículos ferroviarios avanzan a veces a elevadas velocidades, un cuerpo extraño que se encuentre sobre el trazado del vehículo ferroviario puede provocar, en caso de colisión, daños considerables en el vehículo ferroviario, que incluso pueden originar el descarrilamiento del vehículo ferroviario. Por ello, usualmente está instalado en el vehículo ferroviario un deflector de obstáculos de la vía, mediante el cual se expulsa el obstáculo del camino. El deflector de obstáculos de la vía suele incluir entonces una barra del deflector de obstáculos de la vía, que discurre transversalmente respecto a la dirección de la marcha y que usualmente discurre entre dos vigas longitudinales de un bastidor del chasis o del bastidor del bogie del vehículo ferroviario, estando fijada la barra del deflector de obstáculos sobre dos elementos elásticos, distanciados entre sí en una dirección transversal, en el bastidor principal del vehículo ferroviario o en el bastidor del chasis. Para poder aportar la protección frente a colisiones y poder cumplir con las disposiciones legales correspondientes, debe estar instalado el deflector de obstáculos de la vía, visto en la dirección de la marcha, delante del primer juego de ruedas y debe estar a la mínima distancia posible en dirección vertical al borde superior del carril.

Por ejemplo el documento WO 2015/135752 A1 describe un equipo para detectar obstáculos en vehículos ferroviarios, en el que la suspensión está constituida por elementos elásticos dispuestos verticalmente y los elementos elásticos tienen un convertidor esfuerzo-deformación, mediante el cual puede realizarse un dictamen más exacto sobre la masa real que colisiona.

Debido a alteraciones verticales en la posición de la vía, junto a la ovalización de las ruedas, originada por la fabricación y/o debida al desgaste, se induce durante el funcionamiento del vehículo ferroviario una vibración vertical dominante del deflector de obstáculos de la vía. Puesto que el deflector de obstáculos de la vía, debido a su masa y a las elasticidades de la suspensión y de la barra del deflector de obstáculos de la vía, constituye un sistema vibratorio, al diseñar el deflector de obstáculos de la vía son de especial importancia las características estructurales dinámicas. En particular las vibraciones horizontales en la dirección longitudinal, cuya amplitud discurre en paralelo a la dirección de la marcha, así como las vibraciones mixtas vertical-horizontal, hacen que entonces aparezca fatiga en la suspensión y en el deflector de obstáculos de la vía y han de considerarse en general como un inconveniente. Puesto que, debido a las disposiciones legales, la barra del deflector de obstáculos de la vía ha de estar situada lo más próxima posible al borde superior del carril, se generan en las formas de vibración antes mencionadas momentos de flexión en una dirección transversal en los elementos elásticos, con lo que los elementos elásticos se ven sometidos a fuertes solicitaciones.

Objetivo de la invención

Es por lo tanto un objetivo de la invención superar los inconvenientes del estado de la técnica y proponer un deflector de obstáculos de la vía para un vehículo ferroviario que tenga características estructurales dinámicas especialmente buenas, tal que se eviten en muy gran medida vibraciones horizontales en la dirección longitudinal.

Presentación de la invención

Este objetivo se logra mediante un deflector de obstáculos de la vía con las características de la reivindicación 1. Ventajosas variantes de configuración de la invención se definen en las correspondientes reivindicaciones dependientes.

La invención se refiere a un deflector de obstáculos de la vía para un vehículo ferroviario, con una barra del deflector de obstáculos de la vía y al menos dos elementos elásticos alargados, distanciados entre sí en una dirección transversal, cuya extensión longitudinal en estado operativo discurre en paralelo a una dirección vertical, siendo estos elementos elásticos rígidos frente a una carga en dirección vertical y cediendo elásticamente frente a una carga en una dirección horizontal, al estar por un lado unidos los elementos elásticos fijamente con un bastidor del chasis del vehículo ferroviario y por otro lado al estar unida la barra del deflector de obstáculos de la vía, la cual discurre en dirección transversal, con los elementos elásticos mediante medios de unión.

Según la invención está previsto al respecto que el centro de masas del deflector de obstáculos de la vía esté dispuesto a menos de una distancia de un plano vertical que discurre a través de los centros de gravedad geométricos de los elementos elásticos, siendo la distancia entre 0% y 40%, con preferencia entre 0% y 25%, en particular entre 0% y 15%, de una anchura de la barra del deflector de obstáculos de la vía, medido en perpendicular al plano vertical.

Puesto que la suspensión de la barra del deflector de obstáculos de la vía en el bastidor del chasis se realiza mediante al menos dos elementos elásticos, la configuración de los elementos elásticos es decisiva en cuanto a la vibración del sistema completo. La distancia entre los elementos elásticos en dirección transversal se ha elegido entonces con preferencia tal que en cada caso un elemento elástico esté unido con una viga longitudinal del bastidor del chasis, bien directamente o bien indirectamente, por ejemplo a través de una o varias ménsulas. Por ejemplo puede tener la suspensión dos brazos, teniendo cada brazo uno de ambos elementos elásticos. Así se logra una unión simétrica y la máxima estabilidad posible de la suspensión y del deflector de obstáculos de la vía. Los elementos elásticos, que con preferencia tienen la misma estructura, están constituidos además alargados y presentan por lo tanto una extensión longitudinal que corresponde a la dirección de extensión principal de los elementos elásticos. Para cubrir la distancia entre el bastidor del chasis o entre las vigas longitudinales del bastidor del chasis y el borde superior del carril, discurre la extensión longitudinal de los elementos elásticos en paralelo a la dirección vertical. Debido a esta circunstancia, las dimensiones del elemento elástico en la dirección longitudinal y en la dirección transversal son inferiores a la dimensión del elemento elástico en dirección vertical. La dirección longitudinal, la dirección transversal y la dirección vertical constituyen entonces un sistema de referencia ortogonal, correspondiendo la dirección longitudinal a una dirección de marcha del vehículo ferroviario.

El plano vertical, que discurre a través de los centros de gravedad geométricos de los elementos elásticos y que es perpendicular a la dirección longitudinal, es entonces un llamado plano neutral en cuanto a vibraciones del elemento elástico con respecto a la activación vertical. En un componente sometido a flexión, existe una llamada fibra neutra, que por la solicitación a flexión ni se alarga ni se acorta. En un componente sometido puramente a flexión, discurre la fibra neutra a través del centro de gravedad geométrico de la superficie de la sección transversal del componente. Correspondientemente discurre el plano vertical a través de la fibra neutra de los elementos elásticos sometidos a flexión. Las fuerzas que están orientadas en dirección vertical y que inciden en el plano vertical, no provocan por lo tanto ningún momento de flexión en los elementos elásticos. El centro de gravedad geométrico se define simplemente mediante la configuración exterior de los elementos elásticos o bien mediante la configuración de las distintas secciones transversales horizontales, visto en perpendicular a la dirección vertical. Si presentan los elementos elásticos por ejemplo un plano de simetría paralelo al plano vertical, entonces los centros de gravedad geométricos de todas las secciones transversales horizontales de los elementos elásticos están dispuestos sobre una recta.

Mediante la alineación vertical de los elementos elásticos, se logra que no se ejerza ningún momento de flexión sobre el elemento elástico debido al peso propio de la barra del deflector de obstáculos de la vía. En la configuración de los elementos elásticos hay que tener en cuenta que a menudo se exige que los elementos elásticos deben ser rígidos frente a una carga en dirección vertical, es decir, que en una tal carga sólo se presenten deformaciones mínimas, pero que estén constituidos tal que cedan elásticamente frente a una carga en dirección longitudinal, para por ejemplo poder debilitar fuerzas de choque mediante la energía necesaria para la deformación y/o para poder detectar un obstáculo mediante un convertidor esfuerzo-deformación instalado en el elemento elástico. Debido a las características de vibración relativas a la configuración de los elementos elásticos, son especialmente perjudiciales las vibraciones con componente horizontal en la dirección longitudinal, ya que al ceder los elementos elásticos frente a cargas horizontales en dirección longitudinal, se provocan grandes momentos de flexión y deformaciones elásticas.

Pero si se activan vibraciones verticales directamente en el plano neutro en cuanto a la vibración, es decir, en el plano vertical, entonces resulta, en función de la rigidez del elemento elástico, sólo una vibración vertical dominante, que provoca fuerzas verticales, sin componente de vibración horizontal en la dirección longitudinal. Puesto que las fuerzas provocadas por componentes de vibración horizontales se pueden compendiar en el centro de masas del deflector de obstáculos de la vía, es de especial importancia la posición del centro de masas con respecto al plano vertical. Cuanto más próximo esté el centro de masas del deflector de obstáculos de la vía al plano vertical, tanto menor será el componente de vibración horizontal en dirección longitudinal cuando domine la activación a la vibración vertical de todo el deflector de obstáculos de la vía. Cuanto menor sea el componente horizontal de la vibración en dirección I ongitudinal, tanto menores serán las fuerzas resultantes de esta vibración. Así se reduce la solicitación de flexión del elemento elástico y a la vez también las deformaciones de los elementos elásticos debidas a los momentos de flexión inducidos por la vibración. Entonces resultan ya efectos positivos cuando la distancia entre el centro de masas del deflector de obstáculos de la vía, medida en perpendicular al plano vertical y/o en dirección longitudinal y el plano vertical es como máximo un 40% de la anchura de la barra del deflector de obstáculos en la vía, medida en la misma dirección. La reducción de los componentes horizontales de la vibración en dirección longitudinal aumenta cuando la distancia es como máximo de un 30%, 20% ó 10% de la anchura de la barra del deflector de obstáculos de la vía. Puede lograrse entonces un resultado óptimo cuando el centro de masas se encuentre en el plano vertical, siendo la distancia 0%. Las barras del deflector de obstáculos de la vía de tipo genérico presentan una anchura de entre 50 mm y 150 mm, con preferencia entre 60 mm y 100 mm, en particular de 80 mm. Cuanto mayor sea la masa de un elemento, tanto mayor repercusión tiene la distancia al componente horizontal de la vibración en dirección longitudinal. La distancia entre el centro de masas de elementos con mayor masa, por ejemplo la barra del deflector de obstáculos en la vía, y el plano vertical debería por lo tanto ser usualmente inferior a la distancia entre el centro de gravedad de elementos con inferior masa y el plano vertical.

Al ser reducidas las vibraciones horizontales en dirección longitudinal que son provocadas por la activación de vibraciones verticales dominantes, no aparecen, o apenas aparecen en el deflector de obstáculos de la vía síntomas de fatiga, en particular en los elementos elásticos, con lo que aumenta la vida útil del deflector de obstáculos de la vía y se reduce la intensidad del mantenimiento.

Según una variante de realización de la invención, está previsto que los elementos elásticos estén configurados como resortes de lámina. En particular cuando los elementos elásticos están configurados como resortes de lámina, repercute de forma especialmente positiva la disposición antes descrita del centro de masas del deflector de obstáculos de la vía respecto al plano vertical, ya que los resortes de lámina son más sensibles que otros elementos elásticos en cuanto a las vibraciones horizontales en dirección longitudinal. Esto es así sobre todo cuando los resortes de lámina están orientados tal que el lado de la anchura de los resortes de lámina está orientado en la dirección longitudinal, siendo por lo tanto la rigidez frente a la flexión y el momento de resistencia a la flexión de los resortes de lámina menores en una carga en la dirección de la marcha que transversalmente respecto a la dirección de marcha. Pero básicamente no tienen que estar configurados los elementos elásticos con forma de lámina o planos, sino que fue pueden también estar configurados mediante perfiles abiertos o cerrados, por ejemplo como segmento de un tubo perfilado.

Otra variante de realización de la invención prevé que el centro de masas de la barra del deflector de obstáculos de la vía y los centros de las masas de los medios de unión estén dispuestos dentro de la distancia al plano vertical. Aún cuando los centros de masas individuales pueden influirse mutuamente al determinar el centro de masas total, es decir, el centro de masas del deflector de obstáculos de la vía, encontrándose los centros de las masas individuales fuera de la distancia correspondiente a la invención, pero encontrándose dentro el centro de masas del deflector de obstáculos de la vía, desciende en gran medida la componente de vibración horizontal en la dirección longitudinal de las vibraciones provocadas por la activación vertical dominante cuando también los centros de las masas de los distintos elementos que constituyen el deflector de obstáculos en la vía, es decir, sobre todo de los medios de unión y de la barra del deflector de obstáculos en la vía, están dispuestos dentro de la distancia, tan próximos como sea posible al plano vertical.

Puesto que la masa de la barra del deflector de obstáculos de la vía por lo general constituye la parte mayor de la masa que puede vibrar del deflector de objetos en la vía, la posición del centro de masas de la barra del deflector de objetos de la vía es de importancia capital para minimizar las vibraciones horizontales y/o los componentes horizontales de vibraciones mixtas en la dirección longitudinal. Por ello está previsto en una variante de realización preferida de la invención que el centro de masas de la barra del deflector de obstáculos de la vía se encuentre en el plano vertical, con lo que la barra del deflector de obstáculos de la vía no se ve sometida, debido a la activación vertical de la vibración dominante durante el funcionamiento del vehículo ferroviario, a una vibración mixta con componente horizontal en dirección longitudinal. Pueden lograrse efectos especialmente buenos cuando adicionalmente el centro de masas del sistema capaz de vibrar, es decir, del deflector de obstáculos de la vía que incluye la barra del deflector de objetos de la vía, el elemento elástico, de los que al menos hay uno y los medios de unión, se encuentra en el plano vertical.

Para reducir la masa de la barra del deflector de obstáculos de la vía sin despreciar al hacerlo la necesaria estabilidad de la barra del deflector de obstáculos de la vía exigida para despejar el trazado, está configurada la barra del deflector de obstáculos de la vía como perfil hueco, por ejemplo como tubo redondo o como perfil hueco con sección transversal rectangular o cuadrada. Para poder posicionar fácilmente el centro de gravedad de la barra del deflector de obstáculos de la vía y el de los medios de unión respecto al plano vertical, penetran entonces extremos libres de los elementos elásticos en la barra hueca del deflector de obstáculos de la vía, para poder unir el extremo libre de los elementos elásticos con la barra del deflector de obstáculos de la vía. Para ello suele estar prevista una abertura para cada extremo libre en una pared superior de la barra del deflector de obstáculos de la vía, para poder alojar el extremo libre del correspondiente elemento elástico. El extremo libre del elemento elástico es aquí aquel extremo que no está fijamente unido con el bastidor del chasis. Por ello está previsto en otra variante de realización de la invención que la barra del deflector de obstáculos de la vía esté realizada como perfil hueco y los extremos libres de los elementos elásticos, de los que al menos hay uno, penetren en la barra del deflector de obstáculos de la vía.

En otra variante de realización preferida de la invención, está previsto que un medio de unión incluya al menos un elemento de unión y al menos un elemento elastómero dispuesto en el elemento de unión, para amortiguar las vibraciones que se presentan durante el funcionamiento. Los elementos elastómeros son especialmente adecuados para amortiguar vibraciones tanto en dirección vertical como también en dirección longitudinal, aquí en la dirección de la marcha, y en dirección transversal, aquí transversalmente respecto a la dirección de marcha. Así pueden amortiguarse al menos una parte de las vibraciones provocadas por la activación de vibraciones verticales, es decir, también se amortiguan vibraciones horizontales en dirección longitudinal o en dirección transversal que siempre se presentan. Otra ventaja adicional de la unión del elemento elástico mediante un elemento de unión, por ejemplo un tornillo y un elemento elastómero dispuesto en el mismo, consiste en que un movimiento relativo entre los extremos de las vigas longitudinales del bastidor del chasis, por ejemplo debido a una torsión de las barras, no tensa el deflector de obstáculos en la vía, sino que al menos un elemento elastómero se deforma elásticamente y así se compensa el movimiento relativo. Así se evita que aparezcan grandes fuerzas de tensado en el bastidor del chasis o bien sólo se presentan fuerzas de tensado relativamente pequeñas.

Según otra forma de realización preferida del deflector de obstáculos de la vía, cada extremo libre de los elementos elásticos está fijado entre dos elementos elastómeros de un medio de unión. Mediante la sujeción del extremo libre del correspondiente elemento elástico entre dos elementos elastómeros, se logra una amortiguación de las vibraciones especialmente buena. Por ejemplo puede estar entonces realizado el elemento de unión como tornillo conducido por un casquillo metálico, estando dispuesto sobre dicho elemento de unión, tanto por delante como por detrás del elemento elástico, un elemento elastómero sobre el casquillo metálico y lográndose la fijación mediante una arandela situada detrás de uno de los elementos elastómeros.

Para por un lado poder desplazar el centro de masas del sistema que puede vibrar, es decir, del deflector de obstáculos de la vía, hasta el plano vertical o hasta las proximidades del plano vertical y por otro lado poder lograr una amortiguación optimizada de las vibraciones, está previsto en una variante de realización especialmente preferida que el extremo libre de cada elemento elástico esté unido mediante un número par de medios de unión a la barra del deflector de obstáculos de la vía, estando fijada una mitad de los medios de unión a la barra del deflector de obstáculos de la vía, visto en la dirección longitudinal, en el lado del plano vertical orientado hacia el bastidor del chasis y la otra mitad de los medios de unión en el lado del plano vertical orientado opuesto al bastidor del chasis. La amortiguación optimizada de las vibraciones se logra entonces tanto mediante la unión del elemento elástico a ambas paredes laterales de la barra del deflector de obstáculos de la vía, visto en la dirección longitudinal, como también mediante el número par de medios de unión. Mediante el reparto simétrico de los medios de unión a ambos lados del plano vertical, se logra equilibrar los centros de gravedad de los distintos medios de unión con respecto al plano vertical.

Una fabricación y un diseño técnico con miras a las vibraciones de los elementos elásticos especialmente sencillos se logra cuando los elementos elásticos, en otra variante de realización de la invención, están configurados simétricos respecto al plano vertical, es decir, en otras palabras, el plano vertical es también plano de simetría del elemento elástico.

En particular en vehículos ferroviarios sin conductor, por ejemplo ferrocarriles metropolitanos o trenes de cercanías, sirve el deflector de obstáculos de la vía a la vez como equipo para detectar obstáculos, para por ejemplo activar un frenado de emergencia cuando se detecta una colisión y la masa de colisión detectada se encuentra por encima de un valor límite determinado. Por ello puede estar instalado en al menos uno de los elementos elásticos un convertidor deformación-esfuerzo, por ejemplo una cinta extensométrica o un convertidor de medida piezoeléctrico, mediante el cual puede determinarse continuamente la evolución fuerza-tiempo del elemento elástico. Si debido a una colisión se produce una deformación elástica o plástica del elemento elástico, el convertidor deformación-esfuerzo la detecta y la retransmite a una unidad de evaluación situada a bordo. Pero puesto que las vibraciones horizontales en la dirección longitudinal del deflector de objetos de la vía o bien los momentos de flexión o las deformaciones que de ello resultan pueden aportar resultados de medida similares a una colisión y por lo tanto pueden originar decisiones incorrectas al evaluar los resultados de la medición, la reducción de las vibraciones horizontales en dirección longitudinal tiene una importancia especialmente grande para deflectores de objetos de la vía con tales sistemas de medida. Por ello está previsto en otra variante de realización de la invención especialmente preferida que esté instalado en al menos uno de los elementos elásticos un convertidor deformación-esfuerzo, que preferiblemente pueda conectarse a través de una línea conductora de señales con una unidad de evaluación situada a bordo. Los efectos positivos debidos a la amortiguación de la vibración y a la reducción de las vibraciones horizontales en dirección longitudinal, repercuten entonces de forma especialmente positiva sobre la exactitud de la medición del convertidor deformación-esfuerzo y sobre la fiabilidad de los resultados de la medición, con lo que se simplifica la evaluación de los datos de medida y se reducen o se evitan por completo en la unidad de evaluación errores que por ejemplo pueden originar un innecesario frenado completo del vehículo ferroviario.

Breve descripción de las figuras

Para describir con más claridad la invención, en la siguiente parte de la descripción haremos referencia a las figuras, en las que pueden verse otras ventajosas variantes de configuración, detalles y perfeccionamientos de la invención. Las figuras han de entenderse a modo de ejemplo y ciertamente deben presentar el carácter de la invención, pero en ningún caso limitarlo o reproducirlo de forma exclusiva. Se muestra en:

figura 1 una representación en perspectiva de una primera variante de realización de un deflector de obstáculos de la vía en un bastidor de chasis;

figura 2 una vista frontal de una parte inferior del deflector de obstáculos de la vía;

figura 3 una vista en planta del deflector de obstáculos de la vía de la figura 2;

figura 4 una representación en sección de la unión entre elemento elástico y barra del deflector de obstáculos de la vía;

figura 5 una representación en perspectiva de una segunda variante de realización de un deflector de obstáculos de la vía;

figura 6 una vista lateral del deflector de obstáculos de la vía de la figura 1 montado en el bastidor del chasis;

figura 7 una vista lateral del deflector de obstáculos de la vía de la figura 5 montado en el bastidor del chasis.

Realización de la invención

La figura 1 muestra una variante de realización de un deflector de obstáculos de la vía correspondiente a la invención. El deflector de obstáculos de la vía tiene dos elementos elásticos 2, 2' alargados, distanciados entre sí en una dirección transversal Y, así como una barra del deflector de obstáculos de la vía 1 que discurre en dirección transversal Y, estando unido cada elemento elástico 2, 2' a través de medios de unión 3 con la barra del deflector de obstáculos de la vía 1. Los elementos elásticos 2, 2' están unidos fijamente con un bastidor del chasis 7 de un vehículo ferroviario, cuyo perfil básico se representa a modo de ejemplo en la figura 6, estando montado el deflector de obstáculos de la vía, visto en la dirección de la marcha, que corresponde a una dirección longitudinal X, delante del juego de ruedas más delantero del vehículo ferroviario. Los elementos elásticos 2, 2' están orientados en estado operativo esencialmente en vertical, con lo que la extensión longitudinal de los elementos elásticos 2, 2' discurre en paralelo a una dirección vertical Z. Cada elemento elástico 2, 2' está unido fijamente en un extremo longitudinal con una ménsula 10, 10' fijada a una viga longitudinal 7a del bastidor del chasis 7 y tiene en el otro extremo longitudinal un extremo libre 4, 4', que está unido con la barra del deflector de obstáculos de la vía 1. La barra del deflector de obstáculos de la vía 1 discurre entonces en paralelo a la dirección transversal Y entre ambas vigas longitudinales 7a.

El elemento elástico izquierdo 2 forma con la ménsula izquierda 4 un primer brazo, mientras que el elemento elástico derecho 2' forma con la ménsula derecha 4' un segundo brazo. La unión de la ménsula 10, 10' con la viga longitudinal 7a se realiza por ejemplo mediante una unión atornillada o por soldadura, llevándose a cabo la unión en el presente ejemplo de realización mediante tornillos de fijación 9. La ménsula 10, 10' y el elemento elástico 2, 2' están unidos entre sí mediante tornillos de unión 8. En variantes de realización alternativas es igualmente factible que no esté prevista ninguna ménsula 10, 10' entre los elementos elásticos 2, 2' y las vigas longitudinales 7a, sino que los elementos elásticos 2, 2' estén fijados directamente a la viga longitudinal 7a. Según las normas vigentes, debe estar dispuesto el borde inferior de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 en dirección vertical Z lo más próxima posible al borde superior del carril, con lo que queda clara también la disposición vertical de los brazos y/o de los elementos elásticos 2, 2'.

Los elementos elásticos 2, 2' están constituidos en el presente ejemplo de realización como resortes de lámina, cuyos costados están orientados en la dirección de la marcha o bien en contra de la misma, con lo que los elementos elásticos 2, 2' se doblan cuando tiene lugar una colisión de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 con un objeto que se encuentra en el trazado en la dirección del bastidor del chasis 7, es decir, en contra de la dirección de la marcha. Por lo tanto, los elementos elásticos 2, 2', debido a su realización como resorte de lámina, están constituidos tal que ceden frente a una carga en la dirección longitudinal X, tal como antes se ha descrito y por el contrario los elementos elásticos 2, 2' están constituidos relativamente rígidos frente a una carga en la dirección vertical Z y por lo tanto son insensibles frente a cargas en la dirección vertical Z.

Mientras que las ménsulas 10, 10' están unidas de forma relativamente rígida con las vigas longitudinales 7a y son macizas, constituyen los elementos elásticos 2, 2', junto con la barra del deflector de obstáculos de la vía 1, un sistema que puede vibrar, que puede ponerse a vibrar debido a la activación de vibración vertical dominante durante el funcionamiento del vehículo ferroviario. La activación vertical resulta entonces por lo general de alteraciones en la posición del carril y/o de la inevitable ovalización de las ruedas del vehículo ferroviario. Debido a los elementos elásticos 2, 2', en particular cuando los mismos están constituidos como resortes de lámina, como en el presente caso, se activan en deflectores de obstáculos de la vía correspondientes al estado de la técnica, además de las vibraciones verticales en la dirección vertical Z, también vibraciones horizontales en la dirección longitudinal X o bien vibraciones mixtas con componente horizontal en la dirección longitudinal X. La amplitud de las vibraciones horizontales está orientada entonces en el presente caso en paralelo a la dirección longitudinal X. Tales vibraciones horizontales provocan la aparición de fatiga en las uniones por tornillo o por soldadura y/o en los propios elementos elásticos 2, 2' y deben evitarse a toda costa.

La figura 2 muestra una vista frontal de una mitad del sistema que puede vibrar del deflector de obstáculos de la vía, pudiendo verse que un extremo libre 4 del elemento elástico izquierdo 2, aquí el extremo inferior visto en dirección vertical, está unido mediante dos medios de unión 3 con la viga del deflector de obstáculos de la vía 1. La barra del deflector de obstáculos de la vía 1 sobresale en dirección transversal Y, visto en dirección transversal Y, del elemento elástico 2.

En la figura 3 se muestra el principio básico de la invención, en base a una vista en planta del sistema que puede vibrar de la figura 2. Un plano vertical E, que discurre a través del centro de gravedad geométrico S²del elemento elástico izquierdo 2 y a través del centro de gravedad geométrico S²' del elemento elástico derecho 2', sirve como plano de referencia para las siguientes consideraciones. El plano vertical E, que está orientado en perpendicular a la dirección longitudinal X y en paralelo a la dirección vertical Z y a la dirección transversal Y, es el plano neutro respecto a la vibración de los elementos elásticos 2, 2', ya que el plano vertical E discurre a través de las fibras neutras de los elementos elásticos 2, 2'.

Si se encuentra el centro de masas M del deflector de obstáculos de la vía fuera del plano vertical E, entonces la activación vertical dominante provoca durante el funcionamiento una vibración mixta con componente horizontal en la dirección longitudinal X. Según el estado de la técnica, la distancia entre el centro de masas M y el plano vertical E es a menudo grande, con lo que tienen que evitarse las vibraciones horizontales mediante costosas estructuras.

Puesto que el componente horizontal de la vibración en la dirección longitudinal X de vibraciones activadas por la activación vertical dominante es cada vez menor cuanto menor sea la distancia D del centro de masas M al plano vertical E, está previsto según la invención que el centro de masas M se encuentre a menos de una distancia D respecto al plano vertical E. La distancia D es entonces entre 0% y 40% de la anchura B mostrada en la figura 1 y la figura 5 del deflector de obstáculos de la vía 1. Debido a ello resulta una zona que corresponde al doble de la distancia D, en este caso 80% de la anchura B de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1, que está orientada simétricamente respecto al vertical E y en la cual está situado el centro de masas M. Puesto que una distancia D inferior repercute positivamente en las características de vibración, la distancia D es con preferencia de hasta un 25% o de hasta un 15% de la anchura B de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1. Para mayor claridad, se han dibujado como líneas discontinuas los límites de las zonas definidas por la distancia D.

Puesto que la masa de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 es más grande que la de los medios de unión 3 y los elementos elásticos 2, 2', está previsto en la presente variante de realización que el centro de masas M¹de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 se encuentre en el plano vertical E, siendo por lo tanto la distancia D para la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 igual a cero. Debido a la configuración de los medios de unión 3, en la que se entrará a continuación, no se encuentran los centros de masa M³de los medios de unión 3 directamente sobre el plano vertical E, sino dentro de la distancia D. En el presente ejemplo de realización está constituida la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 como perfil hueco con sección transversal cuadrada (véanse las figuras 6 y 7), siendo la anchura B de la barra de deflector de obstáculos de la vía 1 de 80 mm. Los centros de masas M³se encuentran, vistos en la dirección longitudinal X, a 28 mm o menos delante y detrás del plano vertical E.

En la representación en sección mostrada en la figura 4 puede verse la estructura de ambos medios de unión 3, que sirven para unir el extremo 4 de uno de los elementos elásticos 2 con la barra del deflector de obstáculos de la vía 1. Se entiende por sí mismo que el extremo libre 4' del otro elemento elástico 2' está unido, análogamente a la siguiente descripción, a la barra del deflector de obstáculos de la vía 1. Tal como puede verse en las figuras 6 y 7, penetra el extremo libre 4 del elemento elástico 2 en la barra del deflector de obstáculos de la vía 1, constituida como cuerpo hueco y se une, mediante los medios de unión 3, con las paredes laterales de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1. Para poder alojar el extremo libre 4 del elemento elástico 2, presenta la pared superior de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 una abertura, a través de la que se conduce el extremo libre 4 del elemento elástico 2 por el espacio interior de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1.

Para amortiguar las vibraciones que se presentan durante el funcionamiento en las direcciones vertical y/u horizontal, en particular en la dirección longitudinal X, incluye el elemento de unión 3 dos elementos elastómeros 3b, 3c con forma de manguito, que se asientan sobre un elemento de unión 3a configurado como tornillo o bien sobre un casquillo 3d insertado sobre el elemento de unión 3a, con preferencia metálico. Los elementos elastómeros 3b, 3c están dispuestos entonces tal que uno de los elementos elastómeros 3b toma contacto con uno de los lados del elemento elástico 2 y el otro elemento elastómero 3c toma contacto con el otro lado del elemento elástico 2. En otras palabras, el elemento elástico 2 está apoyado entre ambos elementos elastómeros 3b, 3c en el elemento de unión 3a y sujeto mediante una tuerca y una arandela. Para realizar un desacoplamiento óptimo de las vibraciones, están previstos dos medios de unión 3 de estructura análoga por cada elemento elástico 2, 2', estando unido un elemento de unión 3 con una de las paredes laterales de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 y el otro elemento de unión 3 con la otra pared lateral de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1. En variantes de realización alternativas, pueden estar previstos también más de dos medios de unión 3 por cada elemento elástico 2, 2', estando previsto para desplazar el centro de gravedad del conjunto hasta el plano vertical E un número par de medios de unión 3, con lo que es igual el número de medios de unión 3 que están unidos con cada pared lateral.

La figura 5 muestra otra variante de realización de la invención, que sólo se diferencia de la primera variante de realización de la figura 1 en la configuración de las ménsulas 10, 10' y por el contrario el sistema que puede vibrar tiene una configuración idéntica. Mientras en la primera variante de realización los tornillos de unión 8 están instalados fijos entre las ménsulas 10, 10' y los elementos elásticos 2, 2' y por lo tanto las ménsulas 10, 10' y los elementos elásticos 2, 2' no pueden desplazarse uno respecto a otro, los tornillos de unión 8 de la segunda variante de realización están instalados en agujeros alargados constituidos en las ménsulas 10, 10', con lo que los elementos elásticos 2, 2' o también la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 pueden desplazarse respecto a las ménsulas 10, 10' en dirección vertical Z, tan pronto como los tornillos de unión 8 estén sueltos. Por otro lado, en la segunda variante de realización las ménsulas 10, 10' están fijadas mediante tornillos de fijación 9 a las vigas longitudinales 7a, mientras que en la primera variante de realización los tornillos de fijación 9 están dispuestos en agujeros alargados constituidos en las ménsulas 10, 10', para posicionar el deflector de obstáculos de la vía completo en dirección vertical Z, tan pronto como los tornillos de fijación estén sueltos. Es necesario que se pueda hacer un tal posicionamiento vertical para poder ajustar la distancia respecto al borde superior del carril cuando se desgasten las ruedas.

En la figura 6 se representa una vista lateral de la primera variante de realización del deflector de obstáculos de la vía, pudiendo verse también una gran parte del bastidor del chasis 7. Por el contrario, en la figura 7 se representa una vista lateral ampliada de la segunda variante de realización del deflector de obstáculos de la vía.

En la primera variante de realización representada en la figura 6 están orientados los tornillos de unión 8 y los tornillos de fijación 9 en paralelo a la dirección longitudinal X, uniendo fijamente los tornillos de fijación 9 una superficie frontal de la viga longitudinal 7a con las ménsulas 10, 10' con forma de placa. En la segunda variante de realización representada en la figura 7, abarcan las ménsulas 10, 10' la parte superior de un sistema elástico primario 11, realizándose la atornilladura con las vigas longitudinales 7a en el segmento que abarca mediante tornillos de fijación 9 orientados en paralelo a la dirección vertical Z, estando unidos los tornillos de fijación 9 con el lado inferior de la viga longitudinal 7a. Los tornillos de unión 8, que unen las ménsulas 10, 10' con los elementos elásticos 2, 2', están montados en una superficie frontal de la correspondiente ménsula 10, 10' plana, orientada en paralelo al plano vertical E.

Con igual claridad puede verse la estructura análoga del sistema que puede vibrar en ambas variantes de realización, es decir, de elementos elásticos 2, 2', barra del deflector de obstáculos de la vía 1 y medios de unión 3. Tal como ya se ha mencionado, puede verse en las vistas laterales que los extremos libres 4, 4' de los elementos elásticos 2, 2' penetran en la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 constituida como perfil hueco y allí están fijados mediante los medios de unión 3 a la barra del deflector de obstáculos de la vía 1. Los elementos elásticos 2, 2' tienen una forma alargada y están orientados en paralelo a la dirección vertical Z, con lo que la extensión longitudinal de los elementos elásticos 2, 2' discurre en paralelo a la dirección vertical Z.

En ambas figuras 6 y 7 puede verse también que un convertidor esfuerzo-deformación, por ejemplo en forma de una cinta extensométrica o de un convertidor de medida piezoeléctrico, está montado en al menos uno de los elementos elásticos 2, 2' o bien en ambos elementos elásticos 2, 2', más exactamente en el lado del elemento elástico 2, 2' orientado al bastidor del chasis 7. Mediante el convertidor esfuerzodeformación 6 se mide continuamente la flexión y/o deformación del correspondiente elemento elástico 2, 2', para poder detectar una colisión con un obstáculo. Puesto que tales convertidores esfuerzodeformación 6 detectan también las amplitudes de vibraciones horizontales en la dirección longitudinal X, aumenta mediante la combinación del convertidor esfuerzo-deformación 6 y del deflector de obstáculos de la vía correspondiente a la invención la exactitud de medida del convertidor esfuerzo-deformación 6 y se reduce la probabilidad de errores de medida debidos a la vibración. El convertidor esfuerzo-deformación 6 está unido mediante una conexión 6a con una conexión 5 que conduce señales, que también puede verse en las figuras 1 y 5. La conexión 5 que conduce señales conduce a su vez as una unidad de evaluación dispuesta a bordo y que no se representa.

En la figura 7 se han dibujado de nuevo, para mayor claridad del conjunto, el plano vertical E y la distancia D, así como el centro de masas M¹de la barra del deflector de obstáculos de la vía 1 y los centros de masas M³de los medios de unión, así como el centro de masas M del deflector de obstáculos de la vía. Igualmente se indica la posición del centro de gravedad geométrico S², S²' de los elementos elásticos 2, 2'. Al respecto puede verse por un lado que el plano vertical E representa un plano de simetría de los elementos elásticos 2, 2' y por otro lado también la barra del deflector de obstáculos de la vía 1, configurada como perfil hueco, está orientada simétricamente respecto al plano vertical E.

Lista de referencias

1 barra del deflector de obstáculos de la vía

2 elemento elástico

3 medio de unión

3a elemento de unión

3b primer elemento elastómero

3c segundo elemento elastómero

3d casquillo

4 extremo libre del primer elemento elástico 2

5 conexión que conduce señales

6 convertidor esfuerzo-deformación

6a conexión

7 bastidor del chasis

7a viga longitudinal

8 tornillo de unión

9 tornillo de fijación

10 ménsula

11 sistema elástico primario

X dirección longitudinal

Y dirección transversal

Z dirección vertical

B anchura

D distancia

E plano vertical

M centro de masas del deflector de obstáculos de la vía

M¹centro de masas de la barra del deflector de obstáculos de la vía

M³centro de masas del medio de unión

S²centro de gravedad geométrico del elemento elástico

Claims

REIVINDICACIONES

1. Deflector de obstáculos de la vía para un vehículo ferroviario, con una barra del deflector de obstáculos de la vía (1) y al menos dos elementos elásticos (2, 2') alargados, distanciados entre sí en una dirección transversal (Y), cuya extensión longitudinal discurre en estado de servicio en paralelo a una dirección vertical (Z), estando configurados dichos elementos elásticos (2, 2') tal que son rígidos frente a una carga en dirección vertical (Z) y ceden elásticamente frente a una carga en una dirección longitudinal (X),

estando unidos los elementos elásticos (2, 2') por un lado fijamente con un bastidor del chasis (7) del vehículo ferroviario y por otro lado estando unida la barra del deflector de obstáculos de la vía (1), que discurre en dirección transversal (Y), con los elementos elásticos (2, 2') mediante medios de unión (3), caracterizado porque el centro de masas (M) del deflector de obstáculos de la vía está dispuesto a menos de una distancia (D) de un plano vertical (E) que discurre a través de los centros de gravedad geométricos (S², S²') de los elementos elásticos (2, 2'), siendo la distancia (D) entre 0% y 40%, con preferencia entre 0% y 25%, en particular entre 0% y 15%, de una anchura (B) de la barra del deflector de obstáculos de la vía (1), medido en perpendicular al plano vertical (E).

2. Deflector de obstáculos de la vía según la reivindicación 1,

caracterizado porque los elementos elásticos (2, 2') están configurados como resorte de lámina.

3. Deflector de obstáculos de la vía según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado porque el centro de masas (M¹) de la barra del deflector de obstáculos de la vía (1) y los centros de las masas (M³) de los medios de unión (3), que incluyen elementos elastómeros 3b, 3c con forma de manguito, que se asientan sobre elementos de unión 3a configurados como tornillos o sobre casquillos 3d insertados sobre los elementos de unión 3a, están dispuestos a menos de la distancia (D) al plano vertical (E).

4. Deflector de obstáculos de la vía según una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado porque el centro de masas (M¹) de la barra del deflector de obstáculos de la vía (1) se encuentra en el plano vertical (E).

5. Deflector de obstáculos de la vía según una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque la barra del deflector de obstáculos de la vía (1) está configurada como perfil hueco y los extremos libres (4, 4') de los elementos elásticos (2, 2') penetran en la barra del deflector de obstáculos de la vía (1).

6. Deflector de obstáculos de la vía según una de las reivindicaciones 1 a 5,

caracterizado porque un medio de unión (3) incluye al menos un elemento de unión (3a) y al menos un elemento elastómero (3b, 3c) dispuesto en el elemento de unión (3a), para amortiguar vibraciones que se presentan durante el funcionamiento.

7. Deflector de obstáculos de la vía según la reivindicación 6,

caracterizado porque cada uno de los extremos libres (4, 4') de los elementos elásticos (2, 2') está fijado entre dos elementos elastómeros (3b, 3c) de un medio de unión (3).

8. Deflector de obstáculos de la vía según una de las reivindicaciones 1 a 7,

caracterizado porque el extremo libre (4, 4') de cada elemento elástico (2, 2') está unido mediante un número par de medios de unión (3) a la barra del deflector de obstáculos de la vía (1), estando fijada a la barra del deflector de obstáculos de la vía (1) una mitad de los medios de unión (3) en el lado del plano vertical (E) orientado hacia el bastidor del chasis (7) y la otra mitad de los medios de unión (3) en el lado del plano vertical (E) opuesto al bastidor del chasis (7).

9. Deflector de obstáculos de la vía según una de las reivindicaciones 1 a 8,

caracterizado porque los elementos elásticos (2, 2') están configurados simétricos respecto al plano vertical (E).

10. Deflector de obstáculos de la vía según una de las reivindicaciones 1 a 9,

caracterizado porque un convertidor deformación-esfuerzo (6), que puede conectarse con preferencia a través de una conexión conductora de señales (5) con una unidad de evaluación situada a bordo, está instalado en al menos uno de los elementos elásticos (2, 2').