ES2900238T3 - Vehículo ferroviario para la realización de una intervención en una instalación de vías - Google Patents

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Abstract

Vehículo ferroviario (1) para para la realización de una intervención en una instalación de vías con un bastidor de vehículo (2) apoyado en los mecanismos de traslación (3), con un equipo de trabajo (5, 6) que por medio de accionamientos de trabajo (7) se puede ajustar en relación con el bastidor de vehículo (2), y con una fuente de energía (8) para la alimentación de un accionamiento de tracción (9), comprendiendo el vehículo ferroviario (1) un acumulador de energía eléctrica (11), mediante el cual se pueden alimentar los accionamientos de trabajo (7) y un motor de accionamiento eléctrico (10) durante la intervención, caracterizado por que se dispone una red de corriente continua (19) que comprende el acumulador de energía eléctrica (11) y a la que se conecta el motor de accionamiento eléctrico (10) mediante un primer rectificador de corriente (20), por que la fuente de energía (8) comprende un motor de combustión interna (16) conectado al accionamiento de tracción (9) a través de una caja de cambios (17) y un engranaje de transmisión (18) y acoplado a un generador (29), por que el generador (29) está conectado a la red de corriente continua (19) a través de un rectificador (30) y por que el motor de accionamiento eléctrico (10) está acoplado al accionamiento de tracción (9) a través del engranaje de transmisión (18).

Description

DESCRIPCIÓN
Vehículo ferroviario para la realización de una intervención en una instalación de vías
Campo de la tecnología
La invención se refiere a un vehículo ferroviario para la realización de una intervención en una instalación de vías con un bastidor de vehículo apoyado en los mecanismos de traslación, con un equipo de trabajo que por medio de accionamientos de trabajo se puede ajustar en relación con el bastidor de vehículo, y con una fuente de energía para la alimentación de un accionamiento de tracción.
Estado de la técnica
Para los trabajos de construcción y mantenimiento de una instalación de vías se emplean, además de máquinas especiales, vehículos ferroviarios adecuados para diferentes tipos de trabajo. Estos vehículos ferroviarios se definen, por ejemplo, como coches de superestructura, coches de inspección de túneles, coches de inspección de catenaria motorizados o coches de plataforma motorizados.
Para los trabajos de inspección o montaje en postes, catenarias, puentes o paredes de túneles se suele disponer de una grúa con jaula de trabajo, de una plataforma de trabajo elevadora y de otros equipos de trabajo. Por regla general, un vehículo ferroviario de este tipo comprende un accionamiento de tracción propio para los recorridos de enganche y los desplazamientos de trabajo.
Por el documento AT 500 429 A1 se conoce un vehículo de inspección de catenaria motorizado en el que el accionamiento de tracción y los distintos accionamientos de trabajo se alimentan con energía a través de una fuente de alimentación central y una unidad hidráulica. Como equipo de trabajo se dispone una plataforma de trabajo regulable con respecto al bastidor del vehículo.
El documento EP 0732 450 A1 describe un coche de superestructura o coche de inspección de catenaria motorizado con una grúa de carga y un accionamiento de tracción, en el que se asignan a cada mecanismo de traslación ferroviario una caja de cambios propia y un motor hidráulico. Para el suministro de energía se prevé un motor que a través de un engranaje de distribución de bombas acciona varias bombas hidráulicas. En relación con el entorno técnico se señalan además los documentos WO 2011/036642 A1 y WO 2017/028942 A1.
Resumen de la invención
La invención tiene por objeto proponer para un vehículo ferroviario del tipo inicialmente mencionado una mejora con respecto al estado de la técnica.
Según la invención, esta tarea se resuelve mediante las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes indican formas de realización ventajosas de la invención.
El vehículo ferroviario comprende un acumulador de energía eléctrica, mediante el cual se pueden alimentar los accionamientos de trabajo y un motor de accionamiento eléctrico durante la duración de la intervención, estando el motor de accionamiento eléctrico acoplado al accionamiento de tracción. De este modo, el vehículo ferroviario sólo puede funcionar durante la ejecución de los trabajos con la energía del acumulador de energía eléctrica, con lo que se evitan emisiones de sustancias contaminantes y se reduce el ruido. Gracias al accionamiento de tracción eléctrico durante el funcionamiento también aumenta la eficiencia energética en comparación con las formas de accionamiento conocidas, especialmente por el hecho de que se evitan pérdidas en un sistema hidráulico.
En una variante ventajosa, el equipo de trabajo se ha diseñado a modo de plataforma de trabajo elevable para la realización de trabajos en la catenaria. Este tipo de vehículo ferroviario resulta especialmente adecuado para los trabajos en túneles, dado que se evita la emisión de sustancias contaminantes. Gracias a la reducida emisión de ruidos, también se pueden realizar sin problemas intervenciones durante la noche o los fines de semana en zonas densamente pobladas.
De forma ventajosa se dispone en el vehículo ferroviario un dispositivo de alimentación de energía eléctrica para conectar el acumulador de energía eléctrica a un sistema de alimentación externo. Se trata, por ejemplo, de un dispositivo de carga enchufable que se conecta al acumulador de energía eléctrica a través de un transformador de seccionamiento y un rectificador de corriente.
Una forma de realización perfeccionada de la invención prevé que el vehículo comprenda una fuente de energía auxiliar y que, en el caso de un servicio de emergencia, los accionamientos de trabajo puedan ser alimentados a través de la fuente de energía auxiliar. De este modo, una intervención se puede terminar de forma segura incluso en el supuesto de que, por ejemplo, como resultado de una planificación incorrecta de una operación de trabajo, la energía en el acumulador de energía eléctrica resulte insuficiente o que fallase una fuente de energía normalmente disponible (por ejemplo, un motor de combustión interna o una pila de combustible).
Según la invención, se dispone una red de corriente continua que comprende el acumulador de energía y a la que se conecta el motor de accionamiento eléctrico mediante un primer rectificador de corriente. La red de corriente continua también puede utilizarse para la conexión de otros consumidores o fuentes de energía.
Se considera ventajoso que al menos algunos de los accionamientos de trabajo se configuren como accionamientos hidráulicos y que un motor eléctrico acoplado a una bomba hidráulica se conecte a la red de corriente continua por medio de un segundo rectificador de corriente. Especialmente las grúas y otros equipos de elevación, que suelen comprender cilindros hidráulicos, se pueden accionar con ayuda de éstos. El motor eléctrico sólo se utiliza cuando es necesario, por lo que no se produce ningún consumo de energía cuando el equipo de trabajo no se está utilizando. La red de corriente continua ofrece una ventaja adicional cuando se conecta a la misma un seccionador de freno con resistencia de frenado. Este dispositivo se utiliza cuando el acumulador de energía eléctrica está totalmente cargado y se produce energía de frenado.
De acuerdo con la invención, la fuente de energía comprende un motor de combustión interna que se conecta al accionamiento de tracción a través de una caja de cambios y un engranaje de transmisión y se acopla a un generador, conectándose el generador a la red de corriente continua a través de un rectificador. El motor de combustión interna sirve como fuente de energía para el accionamiento de tracción durante los recorridos de enganche, siendo posible que se produzca una recarga del acumulador de energía eléctrica a través del generador.
Para la alimentación eficiente de varios consumidores resulta conveniente que la red de corriente continua se acople a una red de corriente alterna de a bordo a través de un tercer rectificador de corriente. De esta manera se pueden accionar las unidades auxiliares utilizadas habitualmente en los vehículos ferroviarios.
Se considera ventajoso que la red de corriente alterna de a bordo esté acoplada a través de un cargador a una red de corriente continua de a bordo y que la red de corriente continua de a bordo comprenda una batería recargable. La red de corriente continua de a bordo sirve en este caso para la alimentación de otros consumidores, especialmente de los componentes del sistema de control.
Breve descripción de los dibujos
La invención se explica a continuación a modo de ejemplo con referencia a las figuras adjuntas. En representación esquemática se muestra en la:
Figura 1 un vehículo ferroviario;
Figura 2 un esquema de accionamiento y el sistema de alimentación de energía;
Figura 3 un diagrama de flujo de energía
Descripción de las formas de realización
El vehículo ferroviario 1 de la figura 1 comprende un bastidor de vehículo 2 desplazable sobre mecanismos de traslación 3 en una vía 4. Sobre el bastidor de vehículo 2 se han dispuesto una plataforma de trabajo elevable 5 y una grúa 6 como equipos de trabajo. Éstos se pueden regular por medio de accionamientos de trabajo 7 frente al bastidor de vehículo 2.
El vehículo ferroviario 1 comprende además una fuente de energía 8 para la alimentación de un accionamiento de tracción 9. Al accionamiento de tracción 9 se ha acoplado un motor de accionamiento eléctrico 10 alimentado durante la intervención por medio de un acumulador de energía eléctrica 11. Como acumulador de energía eléctrica 11 se utilizan, por ejemplo, varios paquetes de baterías 12 acoplados entre sí, con una unidad de control 13 y un sistema de gestión térmica.
Para la alimentación externa se dispone un dispositivo de carga enchufable 14. Con este dispositivo se puede recargar el acumulador de energía eléctrica 11 cuando el vehículo ferroviario 1 no se está utilizando a través de una caja de enchufe de alimentación externa. Si existe una catenaria, también se puede utilizar un pantógrafo 15 para la recarga del acumulador de energía eléctrica 11.
Como fuente de potencia 8 se dispone, por ejemplo, un motor de combustión interna 16. Éste se conecta a través de una caja de cambios 17 y de un engranaje de transmisión 18 al accionamiento de tracción 9. El motor de accionamiento eléctrico 10 también se acopla a través del engranaje de transmisión 18 al accionamiento de tracción 9. De este modo se producen en caso de funcionamiento mediante motor de accionamiento eléctrico 10 pérdidas menores, especialmente en comparación con los motores hidráulicos. En una forma de realización simplificada, el único que sirve de fuente de potencia 8 es el motor de accionamiento eléctrico 10.
En la figura 2 se muestra esquemáticamente la estructura del sistema de alimentación de energía eléctrica. El acumulador de energía eléctrica 11 está dispuesto como elemento de una red de corriente continua 19 instalada en el vehículo ferroviario 1. A través de un primer rectificador de corriente 20 configurado como ondulador bidireccional (inversor), el motor de accionamiento eléctrico 10 está conectado a la red de corriente continua 19.
Al frenar el vehículo ferroviario 1, el motor de accionamiento eléctrico 10 funciona a modo de generador y devuelve energía a la red de corriente continua 19. Si durante esta operación el acumulador de energía eléctrica 11 ya está completamente cargado, esta energía aportada se transforma en calor a través de un seccionador de frenado 21 por medio de una resistencia de frenado.
A través de un segundo ondulador 22 diseñado como inversor, un motor eléctrico 24 acoplado a una bomba hidráulica 23 está conectado a la red de corriente continua 19. Por delante se puede conectar un módulo condensador 25 para cubrir una elevada corriente de arranque del motor eléctrico 24.
La bomba hidráulica 23 es un elemento de un sistema hidráulico 26 que alimenta varios accionamientos de trabajo 7 diseñados como accionamientos hidráulicos. Una activación se produce por medio de un sistema de control de la máquina 27. En caso de fallo en el suministro de energía, el sistema de control de la máquina 27 activa una fuente de energía auxiliar 28 mediante la cual se pueden alimentar los accionamientos de trabajo 7 en modo de emergencia. De esta manera se garantiza que la plataforma de trabajo elevable 5 y la grúa 6 puedan colocarse en cualquier momento en una posición segura. Como fuente de energía auxiliar 28 se dispone, por ejemplo, una unidad de motor de combustión interna y un generador.
El motor de combustión interna 16 que sirve como fuente de energía principal 8 también se acopla ventajosamente a un generador 29. Éste se conecta a través de un rectificador 30 a la red de corriente continua 19 y suministra energía eléctrica al sistema cuando el motor de combustión interna 16 está en marcha. El rectificador 30 también se utiliza ventajosamente para la conexión a una red de alimentación externa 31.
A través de un tercer rectificador de corriente 32, la red de corriente continua 19 se acopla a una red de corriente alterna de a bordo 33. A esta red se conectan diversos consumidores, como un refrigerador 34 o un compresor 35. La red de corriente alterna de a bordo 33 también comprende un cargador 36 para la alimentación de una red de corriente continua de a bordo 37. También tiene sentido una alimentación externa del cargador 36 a través del dispositivo de carga enchufable 14 cuando el vehículo ferroviario 1 no se utiliza.
La red de corriente continua de a bordo 37 comprende una batería recargable 38, que también se puede configurar como batería de arranque para el motor de combustión interna 16. Por medio de un generador de arranque (dinamo) 39 acoplado al motor de combustión interna 16 existe un suministro alternativo de energía a la red de corriente continua de a bordo 37. Se conectan, por ejemplo, a la red de corriente continua de a bordo 37 el sistema de control de la máquina 26 y las unidades de control 13 de los paquetes de baterías 12.
De acuerdo con el diagrama de flujo de energía (figura 3), el intercambio de energía entre el acumulador de energía eléctrica 11 y los demás componentes del sistema se produce a través de los distintos rectificadores de corriente 20, 22, 30, 32. Cuando el vehículo ferroviario 1 no se utiliza o cuando se dispone de una catenaria, el acumulador de energía eléctrica 11 se carga desde la red de suministro externa 31. Cuando el motor de combustión interna 16 está en marcha, la recarga del acumulador de energía eléctrica 11 se lleva a cabo mediante el generador 29. Además, durante una operación de frenado, el motor de tracción eléctrica 10 devuelve energía al acumulador de energía eléctrica 11.
Durante una intervención el acumulador de energía eléctrica 11 suministra energía al motor de accionamiento eléctrico 10 y, por lo tanto, al accionamiento de tracción 9. A diferencia de un recorrido de enganche, en el caso de una operación de trabajo se utilizan los equipos de trabajo 5, 6, por ejemplo, para la inspección la pared de un túnel o para el montaje de una catenaria. La capacidad del acumulador de energía eléctrica 11 se concibe, por consiguiente, para la alimentación de todos los equipos de trabajo 5, 6 y del accionamiento de tracción 9 a lo largo de toda la duración preestablecida de una intervención.
Al utilizar accionamientos de trabajo hidráulicos 7, el acumulador de energía eléctrica 11 también abastece el sistema hidráulico 26. Alternativa o adicionalmente a la alimentación de los accionamientos de trabajo hidráulicos 7, también se puede producir un suministro directo a los accionamientos de trabajo eléctricos 7. En caso de fallo del acumulador de energía eléctrica 11, los accionamientos de trabajo 7 se alimentan en modo de emergencia por medio de la fuente de energía auxiliar 28.
Por otra parte, la energía eléctrica fluye desde el acumulador de energía eléctrica 11 a la red de a bordo 40, que comprende la red de corriente alterna de a bordo 33, la red de corriente continua de a bordo 37 y diversos consumidores 34, 35, 41,42. Con la red de a bordo 40 se alimentan principalmente funciones estándar del vehículo ferroviario 1. Entre ellas cuentan, por ejemplo, un equipo calefactor 41 y un sistema de climatización 42, empleándose ventajosamente bombas de calor de bajo consumo.
Los posibles flujos de energía permiten un uso flexible del vehículo ferroviario 1, siendo posible recargar el acumulador de energía eléctrica 11 de nuevo de diferentes maneras tras la realización de una intervención. De todos modos, el vehículo ferroviario 1 es totalmente funcional incluso cuando el acumulador de energía eléctrica 11 está vacío, si el motor de combustión interna 16 alimenta la red de corriente continua 19 a través del generador 29. Esta función la puede cumplir alternativamente una pila de combustible. En este caso, el vehículo ferroviario 1 también puede funcionar sin contaminantes durante los recorridos de enganche.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Vehículo ferroviario (1) para para la realización de una intervención en una instalación de vías con un bastidor de vehículo (2) apoyado en los mecanismos de traslación (3), con un equipo de trabajo (5, 6) que por medio de accionamientos de trabajo (7) se puede ajustar en relación con el bastidor de vehículo (2), y con una fuente de energía (8) para la alimentación de un accionamiento de tracción (9), comprendiendo el vehículo ferroviario (1) un acumulador de energía eléctrica (11), mediante el cual se pueden alimentar los accionamientos de trabajo (7) y un motor de accionamiento eléctrico (10) durante la intervención, caracterizado por que se dispone una red de corriente continua (19) que comprende el acumulador de energía eléctrica (11) y a la que se conecta el motor de accionamiento eléctrico (10) mediante un primer rectificador de corriente (20), por que la fuente de energía (8) comprende un motor de combustión interna (16) conectado al accionamiento de tracción (9) a través de una caja de cambios (17) y un engranaje de transmisión (18) y acoplado a un generador (29), por que el generador (29) está conectado a la red de corriente continua (19) a través de un rectificador (30) y por que el motor de accionamiento eléctrico (10) está acoplado al accionamiento de tracción (9) a través del engranaje de transmisión (18).
2. Vehículo ferroviario (1) según la reivindicación 1, caracterizado por que el equipo de trabajo se ha configurado como plataforma de trabajo elevable (5) para la realización de trabajos en la catenaria.
3. Vehículo ferroviario (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que en el vehículo ferroviario (1) se ha dispuesto un dispositivo de alimentación de energía (14, 15) para la conexión del acumulador de energía eléctrica (11) a un sistema de suministro de energía externo (31).
4. Vehículo ferroviario (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el vehículo (1) comprende una fuente de energía auxiliar (28) y por que los accionamientos de trabajo (7) pueden ser alimentados en modo de emergencia a través de la fuente de energía auxiliar (28).
5. Vehículo ferroviario (1) según la reivindicación 4, caracterizado por que al menos algunos de los accionamientos de trabajo (7) se han configurado como accionamientos hidráulicos y por que un motor eléctrico (24) acoplado a una bomba hidráulica (23) está conectado a la red de corriente continua (19) por medio de un segundo rectificador de corriente (22).
6. Vehículo ferroviario (1) según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que a la red de corriente continua de la vía (19) se conecta un seccionador de freno (21) con resistencia de frenado.
7. Vehículo ferroviario (1) según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que la red de corriente continua (19) está acoplada a una red de corriente alterna de a bordo (33) a través de un tercer rectificador de corriente (32).
8. Vehículo ferroviario (1) según la reivindicación 7, caracterizado por que la red de corriente alterna de a bordo (33) está acoplada a través de un cargador (36) a una red de corriente continua de a bordo (37) y por que la red de corriente continua de a bordo (37) comprende una batería recargable (38).
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