ES2934858T3 - Procedimiento y disposición para monitorizar un sistema de accionamiento de un vehículo guiado por raíles - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para controlar el sistema de accionamiento de un vehículo sobre orugas. El sistema de accionamiento tiene al menos dos trenes de accionamiento, cada uno de los cuales tiene un motor de tracción eléctrico y un juego de ruedas, y un dispositivo de control. El método según la invención comprende al menos los pasos de determinar una cantidad respectiva de energía eléctrica suministrada a los al menos dos motores de tracción y/o emitida por los al menos dos motores de tracción en un intervalo de tiempo o en una distancia, comparando la determinada cantidad respectiva de energía eléctrica de los al menos dos motores de tracción con un valor umbral de energía, y derivando un estado del tren de transmisión respectivo a partir de la comparación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y disposición para monitorizar un sistema de accionamiento de un vehículo guiado por raíles La presente invención hace referencia a un procedimiento para monitorizar un sistema de accionamiento de un vehículo guiado por raíles con una pluralidad de trenes de accionamiento. La presente invención igualmente hace referencia a una disposición para monitorizar un sistema de accionamiento de un vehículo guiado por raíles, que realiza el procedimiento según la invención.

En los vehículos ferroviarios accionados de forma eléctrica con una pluralidad de trenes de accionamiento, en particular en unidades automotoras eléctricas, existe una necesidad de información con respecto al estatus o estado de los componentes individuales del respectivo tren de accionamiento. Por ejemplo, se detecta una velocidad de rotación del respectivo eje montado o del árbol del eje montado que acciona el eje montado, que por una parte se utiliza para controlar el sistema de accionamiento o los trenes de accionamiento individuales, y por otra parte otros sistemas relevantes en cuanto a la seguridad, como por ejemplo para una protección antideslizante, un control antipatinaje o para controlar los frenos del vehículo ferroviario. Además, mediante las velocidades de rotación detectadas puede inferirse un estado de los respectivos trenes de accionamiento, que por ejemplo puede utilizarse para una planificación en el tiempo del mantenimiento o de un cambio de componentes de los trenes de accionamiento.

Las exigencias en cuanto a la precisión y la fiabilidad de la detección de la velocidad de rotación de los ejes montados son particularmente elevadas en los vehículos ferroviarios para el rango de alta velocidad, lo cual implica una complejidad elevada en cuanto a la construcción, en particular en los bogies del vehículo ferroviario. Al mismo tiempo, sin embargo, existen exigencias en cuanto al chasis de un vehículo ferroviario, en particular una reducción del peso de los bogies, así como de su espacio de construcción requerido, por ejemplo para poder alcanzar velocidades finales lo más elevadas posible, así como un consumo de energía más reducido del vehículo ferroviario. Los bogies, como parte del chasis de un vehículo ferroviario, de manera conocida, se utilizan tanto para el alojamiento de en general uno o dos ejes montados con un respectivo árbol del eje montado, así como ruedas o discos de ruedas, así como, si se trata de bogies motores, de componentes del tren de accionamiento, como también se utilizan para el apoyo de uno o varios cuerpos del vagón del vehículo ferroviario en las vías, sobre las que se desplaza el vehículo ferroviario.

Una detección de la velocidad de rotación de un eje montado en particular tiene lugar mediante sensores de la velocidad de rotación dispuestos en el bogie, directamente en el eje montado, en el árbol del eje montado o en su entorno inmediato. Con una reducción de las dimensiones de un bogie para reducir el espacio de construcción requerido para su disposición en el cuerpo del vagón del vehículo ferroviario, sin embargo, se reduce también el espacio disponible para la disposición de sensores de la velocidad de rotación en el área de los ejes montados o de los árboles del eje montado. Por lo tanto, se intenta hallar posibilidades alternativas para la detección de la velocidad de rotación de un eje montado.

Una posibilidad consiste en una detección indirecta mediante una detección de la velocidad de rotación de un árbol de un componente del tren de accionamiento que está conectado mecánicamente al eje montado. Si el eje montado, por ejemplo, está conectado mecánicamente al motor de tracción mediante un acoplamiento, así como eventualmente mediante un mecanismo de transmisión, entonces a partir de la detección de la velocidad de rotación de un árbol de uno de esos componentes, mediante un sensor de la velocidad de rotación, puede inferirse la velocidad de rotación del eje montado, donde en caso de utilizarse un mecanismo de transmisión para determinar la velocidad de rotación del eje montado asociado, de modo correspondiente, debe considerarse una relación de transmisión del mecanismo de transmisión.

Sin embargo, si se produce un daño de uno de esos componentes del tren de accionamiento, esa deducción eventualmente ya no es posible de forma directa. En particular en los vehículos ferroviarios accionados de forma eléctrica con una pluralidad de trenes de accionamiento no es posible detectar de inmediato la presencia de una rotura o de un daño del acoplamiento de un tren de accionamiento, debido a lo cual ya no es accionado el eje montado afectado. Por un lado, esto se debe a que la pérdida de una parte de la potencia de accionamiento es compensada al menos parcialmente por los otros trenes de accionamiento no dañados; por otro lado, debido a la marcha forzada del eje montado que ya no es accionado, los árboles, tanto del mecanismo de transmisión, como también del lado del acoplamiento orientado hacia el mecanismo de transmisión, rotan además con una velocidad de rotación que en gran medida corresponde a la velocidad de rotación de los componentes correspondientes de otros trenes de accionamiento. Por ejemplo, en el caso de la utilización de motores asíncronos como motores de tracción, la velocidad de rotación del motor de tracción tampoco se reducirá a cero después de una descarga repentina debido a un daño del acoplamiento, sino que se estabilizará en un ralentí, en el cual la velocidad de rotación del árbol de accionamiento casi corresponde a la velocidad del rotación del campo giratorio.

De este modo, en general es posible una detección indirecta de la velocidad de rotación de un eje montado pero, de manera desventajosa, dicha detección está afectada por una probabilidad de error determinada, debido a lo cual sólo se estima que es adecuada de forma limitada en particular para sistemas relevantes en cuanto a la seguridad. Por el documento US 2016/236698 A1 se conoce un sistema mediante el cual puede determinarse el patinaje de un piñón de un motor de tracción de una locomotora mediante señales de un sensor de la velocidad de rotación, así como de una realimentación de corriente del motor de tracción. Por el documento WO 2004/024531 A1 se conoce un sistema mediante el cual puede monitorizarse un estado de sistemas, subsistemas y componentes de un vehículo ferroviario, donde en particular por medio de una pluralidad de sensores puede detectarse el estado de un motor, mediante mediciones de corrientes del motor. El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento, así como una disposición correspondiente, que permitan identificar situaciones en las cuales no sea posible una detección de la velocidad de rotación de un eje montado con la fiabilidad requerida. Dicho objeto se soluciona mediante las características de las reivindicaciones 1 y 9 independientes.

Otras configuraciones ventajosas de la invención se definen en las reivindicaciones respectivamente dependientes. Un primer aspecto de la invención hace referencia a un procedimiento para la monitorización de un sistema de accionamiento de un vehículo guiado por raíles. En este caso, el sistema de accionamiento presenta al menos dos trenes de accionamiento con respectivamente un motor de tracción eléctrico y un eje montado, así como un dispositivo de control. El procedimiento según la invención comprende al menos las etapas de la determinación de una respectiva energía eléctrica suministrada a los motores de tracción por un intervalo de tiempo o una vía y/o desarrollada por los motores de tracción, de la comparación de la respectiva energía eléctrica determinada de los motores de tracción con un valor umbral de energía, y de la deducción de un estado del respectivo tren de accionamiento a partir de la comparación.

Según la invención, el estado deducido del respectivo tren de accionamiento se controla posteriormente durante el funcionamiento de marcha, de manera que el respectivo motor de tracción se activa de modo que debe ser modificada la velocidad de rotación de un árbol del motor de tracción, y se determina la velocidad de rotación del árbol. Si la activación, durante un estado de marcha subsiguiente del vehículo, conduce a una variación efectiva de la velocidad de rotación del árbol de uno de los motores de tracción, entonces puede confirmarse un estado, deducido previamente, del eje montado asociado, de modo que el mismo ya no está conectado con el motor de tracción de forma mecánica.

Según la invención, para la valoración del respectivo estado de los trenes de accionamiento se considera la energía eléctrica respectivamente suministrada a los motores de tracción y/o desarrollada por los mismos, donde a los motores de tracción se suministra energía eléctrica en un modo de tracción, mientras que en el caso de la utilización de un freno electrodinámico, en un modo de frenado, la energía eléctrica es desarrollada por los motores de tracción. En general, la valoración tiene lugar independientemente de las velocidades de rotación detectadas de árboles de componentes que están conectados a los ejes montados de forma eléctrica. Las velocidades de rotación detectadas de esa clase, sin embargo, pueden utilizarse para confirmar la plausibilidad del estado deducido, como se describe a continuación con mayor detalle. Al considerar las energías preferentemente se forma un valor, de manera que la energía suministrada a un motor de tracción y la energía desarrollada por el mismo no se anulen una a otra, debido a lo cual, a su vez, eventualmente podrían resultar valores no comparables de las energías determinadas de los trenes de accionamiento.

La comparación según la invención de la energía determinada de un respectivo tren de accionamiento con un valor umbral de energía permite poder realizar una afirmación sobre la calidad o una probabilidad de errores de la información sobre una velocidad de rotación de un eje montado de un tren de accionamiento, detectada de forma indirecta, que pueda considerarse en controles para el sistema de accionamiento, el sistema de frenado, así como otros sistemas del vehículo relevantes en cuanto a la seguridad. Por ejemplo, si como resultado del procedimiento se determina que un eje montado, con una mayor probabilidad, ya no está conectado mecánicamente a otro componente del tren de accionamiento, en cuyo árbol se detecta una velocidad de rotación, de modo que por consiguiente la información sobre la velocidad de rotación presenta una calidad menor o con gran probabilidad contiene errores, entonces esto puede ser considerado por los controladores del vehículo o los mismos, en caso necesario, pueden tomar medidas determinadas.

Una consideración o medida de esa clase, por ejemplo, puede resultar en el hecho de que se limite una velocidad máxima posible del vehículo, en que tenga lugar un nuevo cálculo de la capacidad de frenado, así como una adaptación correspondiente de las curvas de frenado, o incluso en que se inicie un frenado del vehículo hasta un estado de detención, para proteger de daños los componentes del sistema de accionamiento. Del mismo modo, el tren de accionamiento afectado, por ejemplo, puede ser tratado por los controladores de manera que éste no sea considerado al controlar el sistema de accionamiento, el sistema de frenado, así como eventualmente otros sistemas del vehículo relevantes en cuanto a la seguridad. Además, una información adecuada sobre el estado determinado del tren de accionamiento afectado puede transmitirse a un conductor del vehículo y/o a un centro de control, en base a la cual éstos pueden iniciar otras etapas para proteger el sistema de accionamiento del vehículo. Preferentemente, antes de tomar una de las medidas mencionadas, debería deducirse una vez más el estado del tren de accionamiento afectado, por ejemplo mediante una nueva determinación de la respectiva energía de los motores de tracción y una nueva comparación con un valor umbral de energía en un intervalo de tiempo o de vías posterior, y debería confirmarse el resultado, para evitar perjudicar innecesariamente el funcionamiento del vehículo.

El intervalo de tiempo durante el cual se determina la respectiva energía de los motores de tracción, puede estar definido como un intervalo de tiempo flexible, en el cual, desde cada instante en el que se determina la energía, se considera un periodo determinado anterior. De manera alternativa, el intervalo de tiempo también puede estar definido mediante instantes específicos de inicio y de finalización. En el segundo caso, para la determinación de la respectiva energía también pueden considerarse intervalos de tiempo separados en el tiempo y que no se superponen. Preferentemente, el intervalo de tiempo no debería ser inferior a una duración determinada, para poder pasar por alto diferencias de energía que se presenten eventualmente, entre trenes de accionamiento, las cuales pueden presentarse debido a acciones de control, por ejemplo de una protección antideslizante o un control antipatinaje, o debido al lugar de la disposición del tren de accionamiento en el vehículo. Por ejemplo, el intervalo de tiempo puede abarcar de algunos minutos hasta unas pocas horas.

La vía también puede estar definida en correspondencia con la definición del intervalo de tiempo, en donde mediante la misma se determina una respectiva energía de los motores de tracción. De este modo, en el caso de un intervalo de vías flexible, desde cada punto de la vía en el que se determina la energía al ser atravesado el mismo, se considera una vía determinada, ya recorrida por el vehículo. De manera alternativa, por otra parte, pueden estar definidos puntos específicos de inicio y de finalización, en donde el paso por los mismos puede ser determinado por ejemplo mediante un sistema de posicionamiento instalado en el vehículo, en particular mediante un sistema de navegación conocido. Esos puntos de la vía también pueden definirse mediante balizas dispuestas en el balasto, que transmiten al vehículo información sobre su posición geográfica. Además, los puntos de la vía también pueden ser paradas, y la vía considerada para determinar la energía puede corresponder a la vía recorrida por el vehículo, entre dos paradas. Del modo antes mencionado con respecto a la definición del intervalo de tiempo, la vía considerada no debe ser inferior a una longitud determinada, que por ejemplo corresponde a la longitud mencionada del intervalo de tiempo.

En general, al determinar la respectiva energía de los motores de tracción puede considerarse exclusivamente la energía suministrada a los motores de tracción, como se requiere en un modo de tracción del sistema de accionamiento del vehículo para una aceleración y para mantener una velocidad alcanzada. Considerando también la energía respectivamente desarrollada por los motores de tracción en un modo de frenado durante la utilización de un freno electrodinámico, sin embargo, de manera ventajosa, puede acortarse una longitud suficiente del intervalo de tiempo o de la vía. De manera alternativa también puede determinarse sólo la energía desarrollada por los motores de tracción, por ejemplo al circular por una vía con una pendiente, sobre cuya longitud el sistema de accionamiento no se encuentra en un modo de tracción o sólo se encuentra en dicho modo un periodo comparativamente corto.

Según un primer perfeccionamiento del procedimiento según la invención, para determinar la respectiva energía eléctrica de los motores de tracción, la potencia eléctrica respectivamente suministrada a los motores de tracción y/o desarrollada por los motores de tracción, se determina de forma continua o periódicamente por el intervalo de tiempo.

La respectiva potencia eléctrica suministrada a los motores de tracción o desarrollada por los mismos puede determinarse mediante distintos procedimientos, donde mediante la utilización de al menos dos procedimientos de esa clase puede alcanzarse una determinación redundante y, con ello, una mayor seguridad de la plausibilidad de la potencia determinada. Por ejemplo, la potencia suministrada, en el dispositivo de control de los motores de tracción, puede determinarse a partir de la combinación de la intensidad de la corriente y la tensión. De manera alternativa, la potencia puede inferirse mediante dispositivos conocidos para detectar la corriente y la tensión, donde éstos, de manera ventajosa, también pueden utilizarse para determinar la potencia desarrollada por los motores de tracción. Por último, en particular al utilizar motores asíncronos como motores de tracción, la potencia puede determinarse a partir de parámetros del punto de funcionamiento del motor de tracción, por ejemplo del deslizamiento. La potencia suministrada a los motores de tracción y/o desarrollada por los mismos, preferentemente se determina de forma continua, donde de manera alternativa también puede tener lugar una determinación a intervalos de tiempo determinados, por ejemplo una vez por segundo.

Según otro perfeccionamiento del procedimiento según la invención, el intervalo de tiempo o la vía se dimensionan de manera que en el mismo o en la misma está contenido al menos un funcionamiento de marcha y/o de frenado del vehículo. Por ejemplo, el intervalo de tiempo puede comprender el tiempo de marcha previsto entre dos paradas, o la vía entre esas dos paradas, ya que esa vía, después de una detención del vehículo en una parada de inicio, comprende al menos una fase de aceleración hasta una velocidad de marcha del vehículo, en la cual se suministra energía a los motores de tracción, una fase en la que se mantiene la velocidad de marcha, en la cual también se suministra energía a los motores de tracción, al menos de forma parcial, así como una fase de frenado con la utilización del freno electrodinámico antes de alcanzar la parada de destino, en la cual los motores de tracción proporcionan energía, al menos de forma parcial. Gracias a esto se asegura que el sistema de accionamiento del vehículo, al menos de forma momentánea, se encuentre en un modo de tracción o de frenado, en el cual se suministra energía a los motores de tracción de los trenes de accionamiento y/o éstos proporcionan energía. De manera ventajosa, debido a esto, se aumenta la comparabilidad de las energías determinadas de los motores de tracción.

Según otro perfeccionamiento del procedimiento según la invención, para la determinación de la energía eléctrica respectivamente suministrada a por lo menos dos motores de tracción se considera al menos una parte del intervalo de tiempo o de la vía, en la cual el vehículo, durante el funcionamiento de marcha, se desplaza con una velocidad que supera un valor umbral de velocidad predeterminado. La definición de una velocidad mínima requerida del vehículo para determinar la energía respectivamente suministrada a los motores de tracción aumenta igualmente la comparabilidad de las energías determinadas de los motores de tracción, ya que puede suponerse que para mantener una velocidad que se encuentra por encima del valor umbral existe una demanda de potencia suficiente de los motores de tracción, para superar resistencias al avance.

Según otro perfeccionamiento del procedimiento según la invención, el valor umbral de energía se deduce a partir de un valor medio de una suma de las energías determinadas de al menos dos motores de tracción. Puesto que la energía suministrada a los motores de tracción o desarrollada por los mismos depende del intervalo de tiempo considerado, así como de la vía considerada, por ejemplo el dispositivo de control del sistema de accionamiento forma una suma de las energías determinadas para los motores de tracción de los trenes de accionamiento, a partir de la cual se calcula un valor medio o una energía media. Ese valor medio puede utilizarse entonces como el valor umbral de energía con el que se compara la energía respectivamente determinada de los motores de tracción. Del modo antes descrito, a partir de esa comparación puede inferirse el respectivo estado de los trenes de accionamiento, en base al cual, a su vez, puede realizarse una afirmación sobre la calidad o una probabilidad de errores de la información sobre una velocidad de rotación de un eje montado, detectada de forma indirecta. Por ejemplo, si la energía determinada de un motor de tracción difiere significativamente del valor umbral de energía, al motor de tracción se suministra, o el mismo proporciona, considerablemente menos energía en comparación con el motor de tracción o los otros motores de tracción, de manera que en base a ello puede deducirse que se encuentra presente una falla en el tren de accionamiento de ese motor de tracción, por ejemplo en forma de una rotura del acoplamiento antes mencionada. Si es ése el caso, la información sobre la velocidad de rotación del eje montado conectado de forma mecánica al motor de tracción afectado, detectada de forma indirecta, se considera como de menor calidad, o como potencialmente incorrecta. Por ejemplo, puede partirse de una desviación significativa cuando la energía determinada de un motor de tracción se ubica por debajo del valor umbral de energía en más de un cincuenta por ciento. Del mismo modo, puede partirse también de una falla del tren de accionamiento cuando la energía determinada de un motor de tracción supera significativamente el valor umbral de energía, por ejemplo nuevamente en un cincuenta por ciento.

Preferentemente, un valor medio se utiliza cuando puede suponerse que la energía suministrada y/o desarrollada fundamentalmente se distribuye de modo uniforme en los motores de tracción. Una condición para esa suposición puede ser la presencia de un intervalo de tiempo suficientemente prolongado, antes descrito, así como una vía suficientemente larga. Sin embargo, por ejemplo el lugar de instalación del motor de tracción o del eje montado asociado en el vehículo, así como acciones de controladores relevantes para la seguridad, como por ejemplo para la protección antideslizante o el control antipatinaje, pueden conducir a una distribución no uniforme de las energías en los trenes de accionamiento o los motores de tracción durante el intervalo de tiempo considerado o la vía considerada. De manera conveniente, el valor umbral de energía, por tanto, se define de manera que desviaciones condicionadas por circunstancias de esa clase aún no se consideran como significativas, y por ese motivo no implican el inicio de medidas, como se describieron anteriormente a modo de ejemplo. De manera alternativa o complementaria, conociendo las razones de posibles desviaciones, el valor umbral de energía puede establecerse individualmente para cada motor de tracción, por ejemplo considerando un factor de reducción individual del motor de tracción o del tren de accionamiento, que se aplica al valor umbral de energía.

Según otro perfeccionamiento del procedimiento según la invención, una velocidad de rotación del eje montado del respectivo tren de accionamiento se deduce a partir de una velocidad de rotación de un árbol del motor de tracción, de un acoplamiento y/o de un mecanismo de transmisión. En este caso, la determinación de la velocidad de rotación o velocidades de rotación, por ejemplo, tiene lugar en función de la configuración utilizada del tren de accionamiento, es decir, en función de la utilización de un acoplamiento conectado al motor de tracción y/o de un mecanismo de transmisión conectado al acoplamiento o directamente al motor de tracción, así como del espacio de construcción respectivamente disponible para una disposición de sensores de la velocidad de rotación en el área de esos componentes. La determinación de la velocidad de rotación de los árboles de esos componentes, de este modo, también puede tener lugar de forma redundante, para poner esa información, con una mayor calidad, así como con una menor probabilidad de un error, a disposición de los controladores que utilizan dicha información.

De acuerdo con otro perfeccionamiento del procedimiento según la invención, que se basa en el perfeccionamiento anterior, a partir del estado deducido del respectivo tren de accionamiento se infiere una plausibilidad de la velocidad de rotación deducida del eje montado de ese tren de accionamiento. Del modo ya explicado anteriormente, el procedimiento según la invención se utiliza para poder valorar una calidad de una información, determinada de forma indirecta, sobre la velocidad de rotación de un eje montado del vehículo, para eventualmente poder tomar medidas en base a esa valoración.

Según otro perfeccionamiento, el estado deducido del respectivo tren de accionamiento posteriormente se controla durante una detención subsiguiente del vehículo, de manera que el respectivo motor de tracción se activa durante un intervalo de tiempo de la detención, de modo que el mismo genera un par, y se determina una velocidad de rotación de un árbol del motor de tracción. Si la activación durante un estado de detención del vehículo conduce a una variación efectiva de la velocidad de rotación del árbol de uno de los motores de tracción, entonces puede confirmarse un estado, deducido previamente, del eje montado asociado, de modo que el mismo ya no está conectado con el motor de tracción de forma mecánica.

Un segundo aspecto de la invención hace referencia a una disposición para la monitorización de un sistema de accionamiento de un vehículo guiado por raíles. En este caso, el sistema de accionamiento presenta al menos dos trenes de accionamiento con respectivamente un motor de tracción eléctrico y un eje montado, así como un dispositivo de control. El dispositivo de control, según la invención, está diseñado para determinar una respectiva energía eléctrica suministrada a los motores de tracción por un intervalo de tiempo o una vía y/o desarrollada por los motores de tracción, para comparar la respectiva energía eléctrica determinada de los motores de tracción con un valor umbral de energía, y para deducir un estado del respectivo tren de accionamiento a partir de la comparación. Según la invención, además, el dispositivo de control está diseñado para controlar el estado deducido del respectivo tren de accionamiento posteriormente durante el funcionamiento de marcha, de manera que el respectivo motor de tracción se activa de modo que debe ser modificada la velocidad de rotación de un árbol del motor de tracción, y se determina la velocidad de rotación del árbol.

El vehículo, según un perfeccionamiento de la disposición según la invención, está diseñado como un vehículo ferroviario, y en particular como una unidad automotora.

Según otro perfeccionamiento de la disposición, en cada tren de accionamiento, entre el motor de accionamiento y el eje montado, está dispuesto un acoplamiento y/o un mecanismo de transmisión. En árboles de esos otros componentes, así como del motor de tracción, según otro perfeccionamiento de la disposición, pueden estar dispuestos uno o varios sensores de la velocidad de rotación para detectar una respectiva velocidad de rotación de esos árboles.

A continuación, la invención se explica con mayor detalle mediante un ejemplo de ejecución. Muestran:

Figura 1 un vehículo ferroviario, en una vista lateral.

Figura 2 un bogie motor, en una vista superior;

Figura 3 un sistema de accionamiento con cuatro trenes de accionamiento,

Figura 4: una situación de marcha del vehículo ferroviario, y

Figura 5: un diagrama de flujo del procedimiento según la invención.

Con el fin de una mayor claridad, para los componentes idénticos, que actúan del mismo modo o casi del mismo modo, en las figuras se utilizan símbolos de referencia idénticos.

La figura 1 muestra esquemáticamente un vehículo ferroviario a modo de ejemplo, en una vista lateral. El vehículo ferroviario está diseñado como una unidad automotora TZ para el transporte de pasajeros, con una pluralidad de vagones, donde solamente están representados un primer vagón en forma de un vagón del extremo EW, así como un segundo vagón, acoplado al primer vagón, en forma de un vagón central MW. Los dos vagones respectivamente disponen de un cuerpo del vagón WK que, mediante bogies en forma de bogies motores TDG o bogies portadores LDG, se apoya sobre raíles no representados. El cuerpo del vagón WK del vagón del extremo EW representado, a modo de ejemplo, está dividido en varias áreas espaciales. Esas áreas, por una parte, son una cabina de conducción en el área anterior del cuerpo del vagón WK, por otra parte, un espacio para pasajeros contiguo a la cabina de conducción, en donde están proporcionados asientos para pasajeros. El vagón central MW acoplado al vagón del extremo EW, en cambio, presenta exclusivamente un espacio para pasajeros. Los pasajeros pueden entrar al respectivo espacio para pasajeros de los dos vagones, y pueden abandonar el mismo, mediante puertas no representadas, dispuestas en paredes laterales del respectivo cuerpo del vagón. Además, los pasajeros pueden llegar al vagón respectivamente contiguo mediante una conexión de pasarela. Las conexiones de pasarela de esa clase en general están protegidas de las influencias ambientales mediante fuelles ondulados o fuelles protectores.

En el vagón del extremo EW de la unidad automotora TZ a modo de ejemplo de la figura 1, además, están indicados esquemáticamente componentes conocidos de una cadena de accionamiento AK típica de una unidad automotora accionada de forma eléctrica. Los mismos, solamente a modo de ejemplo, están dispuestos en el área del espacio para pasajeros descrito del vagón del extremo EW, mientras que los mismos, en la práctica, de manera conocida, pueden estar dispuestos en otros puntos del vagón, por ejemplo en un espacio o área especial dentro del cuerpo del vagón, en el área debajo del piso o también en el área del techo del cuerpo del vagón. También es posible una distribución de los componentes del mismo modo que una distribución de los bogies motores, en varios vagones del vehículo ferroviario. A modo de ejemplo se remite a este respecto a la patente EP2812208B1, en donde los componentes de la cadena de accionamiento están dispuestos distribuidos en varios vagones de un vehículo ferroviario.

Mediante un dispositivo de captación de corriente SA dispuesto por ejemplo en el área del techo del cuerpo del vagón, del vagón del extremo EW, la cadena de accionamiento AK está en contacto con una línea de contacto aérea o una catenaria, no representada, desde la cual la misma obtiene por ejemplo una tensión alterna monofásica de la red de suministro de suministro ferroviaria.

Esa tensión alterna, mediante interruptores principales tampoco representados, es suministrada a un bobinado primario de un transformador TF, en el cual se reduce la alta tensión de la red. Un bobinado secundario del transformador TF está conectado a un rectificador GR, en el cual se rectifica la tensión alterna transformada. Aguas abajo del rectificador GR está conectado un circuito intermedio de tensión continua ZK, desde el cual se alimenta a su vez un convertidor WR. El convertidor, por ejemplo, está realizado en este caso como un ondulador pulsado con elementos de conmutación, en particular componentes de semiconductor IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, del inglés, transistor bipolar de puerta aislada). La combinación descrita de rectificador, circuito intermedio y convertidor también se denomina como convertidor de frecuencia o convertidor de tracción. Su función, en general, consiste en generar una tensión alterna trifásica que pueda variar en la frecuencia y la amplitud, a partir de una tensión alterna de la red, con la cual se controlen la velocidad de rotación y el par de rotación de motores trifásicos o bien máquinas asíncronas, para la tracción de un vehículo ferroviario. En el ejemplo de la figura 1, el convertidor WR abastece a cuatro motores de tracción dispuestos en dos bogies motores TDG del vagón del extremo EW. De manera alternativa, sin embargo, del mismo modo, es posible disponer solamente en el extremo anterior del cuerpo del vagón, en el área de la cabina de conducción, un bogie motor con dos árboles del eje montado accionados, mientras que en el extremo posterior del cuerpo del vagón, en el área de la conexión de pasarela, se coloca un bogie portador, como otro bogie. Ese bogie portador también puede estar realizado en forma de un bogie Jakobs conocido y puede soportar tanto el extremo posterior del vagón del extremo, como también el extremo anterior del vagón central. Un segundo bogie motor con igualmente dos árboles del eje montado accionados, por ejemplo, se dispone debajo de otro vagón, en particular de un vagón central o de un segundo vagón del extremo. Para ese segundo bogie motor también puede proporcionarse otro convertidor conectado al circuito intermedio de tensión continua y dispuesto en el mismo vagón que el segundo bogie motor.

El funcionamiento de los componentes descritos es controlado por un dispositivo de control ST representado a modo de ejemplo, donde el mismo también puede componerse de varios dispositivos respectivamente asociados a los componentes individuales, en tanto que el respectivo componente necesite un control para realizar su función.

La figura 2 muestra esquemáticamente un bogie motor TDG a modo de ejemplo, en una vista superior. Según el ejemplo de la figura 1, el cuerpo del vagón WK del vagón del extremo EW de la unidad automotora TZ se apoya sobre dos bogies motores TDG de esa clase. Cada bogie motor TDG presenta dos ejes montados RS1, RS2 que están fijados en un bastidor del bogie DGR. Los ejes montados RS1, RS2 respectivamente se componen de un árbol del eje montado RSW1, RSW2, de dos ruedas R, así como de dos soportes del eje montado ^rS^l . El bastidor del bogie DGR, a modo de ejemplo, se compone de dos soportes longitudinales LT que se extienden paralelamente en la dirección de marcha FR del vehículo ferroviario, así como de dos soportes transversales QT orientados perpendicularmente con respecto al mismo y conectados a éste. En el ejemplo de la figura 2, dos motores de tracción M1, M2 respectivamente están dispuestos entre un soporte transversal QT y un árbol del eje montado RSW1, RSW2 de un eje montado RS1, RS2 asociado al respectivo motor de tracción M1, M2, y están fijados en el bastidor del bogie DGR, con suspensión primaria. De manera alternativa con respecto al así llamado apoyo externo representado de los ejes montados, también puede utilizarse un apoyo interno, en el que los soportes longitudinales se extienden dentro de las ruedas o discos de las ruedas. Los ejes del motor, de los motores de tracción M1, M2; con ello, están orientados paralelamente con respecto al eje de rotación del respectivo eje montado RS1, RS2 y, con ello, transversalmente con respecto a la dirección de marcha FR de la unidad automotora. Una disposición de esa clase se conoce también bajo el término accionamiento transversal. El par de rotación de los motores de tracción M1, M2; respectivamente mediante un acoplamiento K1, K2, así como mediante una unidad del mecanismo de transmisión G1, G2, por ejemplo un mecanismo de transmisión de reducción o un mecanismo de transmisión de engranaje recto de una etapa, se transmite mecánicamente al árbol del eje montado RSW1, RSW2; del eje montado RS1, RS2 asociado. El respectivo eje montado RS1, RS2 en general presenta una suspensión secundaria y está montado en el bastidor del bogie DGR, con una movilidad limitada. El mecanismo de transmisión G1, G2, por una parte, se apoya sobre el árbol del eje montado RSW1, RSW2; por otra parte, sobre un soporte de pares de rotación, no representado, en el bastidor del bogie DGR. El motor de tracción M1, M2; con ello, presenta una suspensión completa, mientras que el mecanismo de transmisión G1, G2 sólo presenta una suspensión parcial. El acoplamiento K1, K2, por tanto, de manera complementaria, cumple la función de compensar movimientos relativos entre el motor de tracción y el mecanismo de transmisión. Para ello, en particular en unidades automotoras de alta velocidad, se utiliza un acoplamiento de dentado curvo que puede compensar movimientos relativos de esa clase. De manera alternativa con respecto a la disposición representada en la figura 2, un acoplamiento mecánico de los motores de tracción con los ejes montados RS1, RS2 también puede tener lugar solamente mediante acoplamientos y sin una unidad del mecanismo de transmisión adicional. También es posible la utilización de un así llamado accionamiento directo, sin mecanismo de transmisión.

La figura 3, en base a la figura 1 y a la figura 2, muestra esquemáticamente componentes de un sistema de accionamiento a modo de ejemplo, con cuatro trenes de accionamiento, mediante los cuales se describe la monitorización según la invención del sistema de accionamiento. Los cuatro trenes de accionamiento AS1-AS4 representados de forma esquemática, de manera conocida, son alimentados mediante un convertidor de frecuencia en común, del cual solamente está representado el convertidor WR, en correspondencia con la figura 1. En particular en el caso de una alimentación de varios trenes de accionamiento mediante un convertidor en común, así como un convertidor de tracción, la dificultad antes descrita consiste en detectar la falla de un tren de accionamiento, ya que los otros trenes de accionamiento pueden compensar automáticamente, al menos de forma parcial, una potencia de accionamiento reducida de un tren de accionamiento.

En correspondencia con la descripción precedente, el convertidor de frecuencia en común, controlado mediante el dispositivo de control ST representado a modo de ejemplo, genera tensiones alternas trifásicas que pueden variar en la frecuencia y la amplitud, con las cuales se controlan la velocidad de rotación y el par de rotación de los motores de tracción M1-M4, diseñados como máquinas asíncronas, de los trenes de accionamiento AS1-AS4. Los motores de tracción M1-M4, respectivamente mediante un árbol de accionamiento, están conectados mecánicamente a un acoplamiento K1-K4, por ejemplo a un acoplamiento de dentado curvo, antes mencionado. Un respectivo árbol de salida, es decir, un árbol del lado de carga de los acoplamientos K1-K4, cuya conexión con el respectivo árbol de accionamiento se establece mediante los acoplamientos, por su parte, está conectado mecánicamente a un lado de entrada de un mecanismo de transmisión G1-G4. El lado de salida del respectivo mecanismo de transmisión G1-G4, como está representado en la figura 2, está conectado a un eje montado RS1-RS4.

En el sistema de accionamiento representado a modo de ejemplo, como se describe en la introducción, la respectiva velocidad de rotación nrs1-nre4 de los ejes montados RS1-RS4 no se detecta directamente mediante sensores de la velocidad de rotación dispuestos en los árboles del eje montado o en las ruedas, sino que se deduce de forma indirecta, a partir de la velocidad de rotación de otro árbol del respectivo tren de accionamiento AS1-AS4. Por ejemplo, en lugar de la velocidad de rotación nrs1-nrs4 del eje montado RS1-RS4, la velocidad de rotación nm1-nm4 del árbol de accionamiento del motor de tracción M1-M4 se detecta mediante un sensor de la velocidad de rotación dispuesto en el mismo. En esa configuración, en la deducción de la velocidad de rotación del eje montado debería considerarse un deslizamiento, que se presente eventualmente, del acoplamiento conectado aguas abajo del motor de tracción, el cual puede conducir a una diferencia de la velocidad de rotación entre el árbol de accionamiento y el árbol de salida del acoplamiento. En todo caso, debe considerarse una relación de transmisión del mecanismo de transmisión G1-G4 dispuesto entre el acoplamiento K1-K4 y el eje montado. De forma alternativa o, de forma complementaria, para una detección redundante, por ejemplo es posible una detección de la velocidad de rotación nk1-nk4 del árbol de salida del acoplamiento K1-K4.

Del modo ya mencionado anteriormente, la información sobre la velocidad de rotación detectada de forma indirecta, del respectivo eje montado, se valora de forma cualitativa, en donde se valora el estado de los trenes de accionamiento, así como su integridad, considerando la potencia o energía suministrada a los motores de tracción y/o desarrollada por los mismos.

La figura 4 muestra una situación de funcionamiento o de marcha de la unidad automotora TZ, que se toma como base para la valoración, descrita anteriormente con respecto a la figura 1. En el transcurso de la situación de marcha representada, el convertidor conectado aguas arriba, de la cadena de accionamiento, suministra energía eléctrica a los cuatro motores de tracción, así como a los dos bogies motores del vagón del extremo de la unidad automotora, para una aceleración a una velocidad de marcha vr determinada y para a continuación mantener la velocidad de marcha alcanzada. En el transcurso de un frenado subsiguiente, mediante la utilización del freno electrodinámico de la unidad automotora TZ, los motores de tracción generan energía eléctrica, desde éstos la misma se proporciona al convertidor y, en tanto sea posible, por ejemplo, es suministrada a la catenaria, mediante la cadena de accionamiento.

En la situación inicial representada en la figura 4, la unidad automotora TZ se encuentra primero en un estado estacionario en el área de una parada de la red ferroviaria, a continuación denominada como parada de inicio HS. Después de abandonar la parada de inicio HS, la unidad automotora TZ, en un funcionamiento de marcha, se desplaza por una red ferroviaria SN en dirección de una parada de destino HZ, donde nuevamente adopta un estado estacionario. Las paradas de inicio y de destino HS, HZ solamente están representadas esquemáticamente mediante líneas de trazos y puntos. Durante una respectiva detención de la unidad automotora TZ en el área de las paradas HS, HZ los pasajeros pueden entrar a los espacios para pasajeros de los vagones de la unidad automotora TZ, y pueden abandonar los mismos. La distancia que recorre la unidad automotora TZ entre las dos paradas HS, HZ, por ejemplo, puede ser de varios kilómetros, en el caso de una unidad automotora para el rango de alta velocidad en particular también puede ser de varias decenas a varios cientos de kilómetros.

La energía suministrada a los cuatro motores de tracción y desarrollada por los mismos, en el ejemplo de la figura 4, se determina sobre una vía str. Esa vía str, por ejemplo, corresponde a la distancia entre dos balizas B1, B2 o indicadores dispuestos respectivamente cerca de las paradas HS, HZ en el balasto de la red ferroviaria SN. Las balizas de esa clase almacenan información que pueden recibir, mediante antenas adecuadas, desde un vehículo ferroviario al pasar por una baliza. La información almacenada y que puede transmitirse a los vehículos ferroviarios contiene por ejemplo la respectiva posición de la baliza, mediante la cual el vehículo ferroviario, por otra parte, puede determinar su propia posición real. La misma, por tanto, es particularmente adecuada para la definición de un punto de inicio y de finalización de una vía, ya que el dispositivo de control ST de la unidad automotora TZ, al pasar por la respectiva baliza B1, B2; puede identificar esos puntos de forma unívoca. Para la definición de la vía str, así como para almacenar la vía str en un dispositivo de almacenamiento de la unidad automotora que está conectado al dispositivo de control ST, por tanto, es suficiente con definir la información de posición de las balizas. De manera alternativa, la definición de la vía str también puede tener lugar mediante un respectivo número de identificación de las balizas, que igualmente forma parte de la información transmitida al vehículo ferroviario que pasa.

En lugar de balizas, por ejemplo, también puede utilizarse información de posición deducida a partir de señales de un sistema de navegación global conocido. De forma representativa para ello, en la figura 4 se indica un satélite SAT como parte de un sistema de esa clase. Mediante información de posición contenida en las señales de los satélites, un receptor de esa información puede posicionarse en el espacio tridimensional. Los vehículos ferroviarios modernos en general están provistos de una o de varias antenas para la recepción de señales de un sistema de navegación global de esa clase, y evaluando esas señales en un receptor correspondiente pueden determinar la posición geográfica real del vehículo ferroviario. Al utilizar un sistema de navegación global de esa clase, una vía str puede definirse de modo correspondiente indicando dos lugares determinados o puntos de la vía de la red ferroviaria, un punto de inicio y un punto de destino.

De manera alternativa con respecto a la definición de una vía str antes descrita, también puede definirse un intervalo de tiempo, mediante el cual se determina la energía suministrada a los motores de tracción y/o desarrollada por los mismos. En la figura 4, a modo de ejemplo, se indica un intervalo de tiempo zi 1 dentro del cual la unidad automotora TZ, en la situación de marcha representada, recorre una parte determinada de la vía str. Solamente a modo de ejemplo, el intervalo de tiempo zi está indicado más corto que un tiempo total correspondiente que necesita la unidad automotora TZ para pasar por toda la vía str. Mediante el instante de inicio seleccionado a modo de ejemplo, así como el inicio del intervalo de tiempo zi 1, al instante del paso por la primera baliza B1, el intervalo de tiempo zi 1 comprende solamente un tiempo determinado de la aceleración hasta alcanzar la velocidad de marcha vr, así como un instante determinado subsiguiente en el cual se mantiene la velocidad de marcha vr alcanzada, pero no un tiempo del frenado antes de alcanzar la parada de destino HZ, así como del paso por la segunda baliza B2. Del modo antes descrito, el intervalo de tiempo zi 1 seleccionado, así como la energía determinada mediante ese intervalo de tiempo, sin embargo, puede ser suficiente para poder valorar el respectivo estado de los trenes de accionamiento de la unidad automotora TZ. Preferentemente, un intervalo de tiempo debe estar dimensionado de manera que en el caso de un funcionamiento normal o previsto del vehículo ferroviario, durante el intervalo de tiempo, al menos de forma parcial, tenga lugar un suministro y/o una entrega de energía.

En la definición de una vía o de un intervalo de tiempo, por ejemplo, de manera complementaria, puede considerarse un valor umbral de velocidad vsw, por encima del cual, en el caso de un funcionamiento normal o previsto, aumenta la velocidad del vehículo ferroviario en el transcurso del intervalo de tiempo y, eventualmente de forma complementaria, debe mantenerse durante un periodo determinado. Una velocidad mínima requerida de esa clase, del vehículo ferroviario, asegura que es necesario un suministro de energía hacia los motores de tracción para alcanzar o mantener esa velocidad mínima. En tanto durante el funcionamiento efectivo el vehículo ferroviario no supere, o no supere durante un tiempo suficiente, ese valor umbral de velocidad vsw, por ejemplo debido a fallos en la red ferroviaria, puede prescindirse de otro procesamiento de la energía determinada por la vía o el intervalo de tiempo, y el dispositivo de control del vehículo ferroviario puede iniciar una nueva determinación subsiguiente de la energía por otra vía u otro intervalo de tiempo.

También para una verificación o una confirmación de la valoración en base al intervalo de tiempo zi 1 pueden definirse otros intervalos de tiempo zi2, zi3 subsiguientes, mediante los cuales, del mismo modo, se determina una respectiva energía suministrada a los cuatro motores de tracción y/o desarrollada por los mismos, donde los mismos, como se representa a modo de ejemplo en la figura 4, también pueden presentar una duración diferente. De este modo, la duración de un segundo intervalo de tiempo zi2, por ejemplo, se selecciona mayor que la duración del primer zi 1 y de un tercer intervalo de tiempo zi3 subsiguiente, ya que en el segundo intervalo de tiempo zi2, debido al hecho de solamente mantener la velocidad de marcha alcanzada, se espera un suministro de energía más reducido que el suministro o la descarga de energía en el primer zi 1 y en el tercer intervalo de tiempo zi3, que contiene una fase de la aceleración o del frenado con un suministro de energía o una puesta a disposición de energía elevados. Mientras se mantiene la velocidad de marcha, y en particular en secciones de la vía con una pendiente, también pueden existir periodos más prolongados, en los que la unidad automotora TZ solamente rueda y no se suministra energía a los motores de tracción. Esto también debería considerarse en la definición del segundo intervalo de tiempo zi2 a modo de ejemplo, en particular cuando la velocidad de marcha se encuentra próxima a la velocidad mínima definida. En tanto el segundo intervalo de tiempo zi2 se defina prolongado, en comparación con los otros dos intervalos de tiempo zi 1, zi3, la potencia respectivamente suministrada a los motores de tracción, por ejemplo, también puede determinarse sólo de forma periódica, por ejemplo cada uno a 10 segundos, para limitar la cantidad de datos que deben evaluarse para determinar la energía suministrada durante el segundo intervalo de tiempo zi2, mientras que en los intervalos de tiempo zi 1 y zi3 la potencia respectivamente se determina de forma continua.

En el ejemplo de la figura 4, los intervalos de tiempo zi 1 -zi3 respectivamente están separados unos de otros mediante periodos más cortos. En esos periodos, por ejemplo, puede tener lugar la determinación de las energías, la deducción de los estados de los trenes de accionamiento, así como la toma de medidas, en tanto sea necesario, mediante el dispositivo de control de la unidad automotora. Los intervalos de tiempo zi 1 -zi3, sin embargo, pueden ser directamente consecutivos, y la determinación continua o periódica de las potencias puede tener lugar paralelamente con respecto a las etapas mencionadas.

De manera correspondiente con el hecho de prever varios intervalos de tiempo, del modo descrito, en particular para una verificación o confirmación de un estado deducido de los trenes de accionamiento de la unidad automotora, del mismo modo, la vía str antes descrita puede dividirse en varias vías parciales más cortas. Esas vías parciales deben dimensionarse en correspondencia con los intervalos de tiempo, de manera que después de un funcionamiento normal o previsto del vehículo ferroviario, en cada una de las vías parciales tenga lugar al menos parcialmente un suministro y/o una puesta a disposición de energía, para posibilitar una valoración del respectivo estado de los trenes de accionamiento, a partir de las energías determinadas.

En la situación de marcha a modo de ejemplo de la figura 4, la unidad automotora TZ, desde un estado estacionario durante la detención en el área de la parada de inicio HS, acelera a una velocidad de marcha vr seleccionada por ejemplo por el conductor del vehículo, mantiene esa velocidad de marcha vr durante una vía más larga, así como por un periodo más prolongado, y frena nuevamente antes de alcanzar la parada de destino HZ, para finalmente detenerse en el área de la parada de destino HZ, así como para pasar otra vez a un estado estacionario. Un primer diagrama de la figura 4 muestra a modo de ejemplo el desarrollo de la velocidad v de la unidad automotora sobre una distancia d, especialmente sobre una vía str definida mediante las dos balizas B1, B2. A continuación no se consideran más las vías antes y después de las balizas B1, B2. Un segundo diagrama situado debajo muestra a modo de ejemplo el valor correspondiente de la suma de la potencia p suministrada a los cuatro motores de tracción de la unidad automotora TZ, así como desarrollada por los mismos.

Después de pasar por la primera baliza B1, un primer punto de la vía d0, que indica el inicio de la vía str definida, el dispositivo de control de la unidad automotora TZ comienza con una determinación continua de la potencia suministrada a los motores de tracción. Hasta alcanzar ese primer punto de la vía d0, la unidad automotora fue acelerada por el sistema de accionamiento ya a una velocidad determinada, por lo cual la curva de velocidad del primer diagrama, comenzando en el punto de la vía d0, no comienza en cero. En el curso de la vía parcial, entre el primer punto de la vía d0 y un segundo punto de la vía d1, la unidad automotora se acelera más a la velocidad de marcha deseada vr. Como puede apreciarse en el diagrama inferior, la potencia suministrada a los motores de tracción se mantiene constante durante el proceso de aceleración sobre la vía parcial d0-d1. En tanto en el punto de la vía d0 la potencia suministrada aún se limite debido a la tracción, la potencia también puede aumentar sobre la vía parcial d0-d1. La representación de las curvas de velocidad y de potencia en los dos diagramas en la vía parcial d0-d1 es estrictamente esquemática; en la práctica ni el aumento de la velocidad, ni la potencia suministrada, se desarrollan de forma completamente lineal.

La potencia p suministrada a los motores de tracción al final de la vía parcial de aceleración es suficiente para mantener la velocidad de marcha vr en la vía parcial más larga subsiguiente, entre el segundo punto de la vía d1 y un tercer punto de la vía d2. Esa vía parcial d1-d2 puede ser de algunos kilómetros, en particular en unidades automotoras para el rango de alta velocidad, también pueden ser de varias decenas a varios cientos de kilómetros. En el curso de la vía parcial d1-d2, del modo ya descrito anteriormente, se producen fluctuaciones en el suministro de potencia, ya que en particular durante fases de rodamiento y en secciones de la vía con pendiente, se suministra una energía reducida o no se suministra energía a los motores de tracción. También la velocidad de marcha vr puede variar sobre la vía parcial d1-d2, por ejemplo debido a un paso por las secciones de vía con una velocidad menor requerida. Por lo tanto, en la vía parcial d1-d2 también pueden estar contenidas secciones de vía, en particular secciones de vía con pendiente, en las cuales la unidad automotora, mediante la utilización del freno electrodinámico, reduce la velocidad de marcha y los motores de tracción, de modo correspondiente, proporcionan energía eléctrica.

Antes de alcanzar la parada de destino HZ, la unidad automotora, al alcanzar el tercer punto de la vía d2, comienza con el frenado desde la velocidad de marcha mantenida previamente, para finalmente poder detenerse en el área de la parada de destino HZ. Para ese frenado, la unidad automotora utiliza un dispositivo de frenado electrodinámico, preferentemente por completo o con la ayuda de otros dispositivos de frenado, en donde la potencia es generada y desarrollada por los motores de tracción.

Al alcanzar la segunda baliza B2, un cuarto punto de la vía d3 que define el final de la vía str definida, el dispositivo de control ST de la unidad automotora detiene la determinación continua o periódica de la potencia suministrada a los motores de tracción sobre las vías parciales d0-d1, d1-d2 y d2-d3, así como desarrollada por los mismos. En el curso de la última vía parcial d2-d3, antes de alcanzar la segunda baliza B2, la velocidad v de la unidad automotora disminuye a una velocidad más reducida mediante el frenado, con la cual es posible entrar de forma segura al área de la parada de destino HZ. De manera similar se reduce también la potencia desarrollada por los motores de tracción, desde un valor elevado al comienzo del frenado, a un valor finalmente más reducido, como está representado nuevamente a modo de ejemplo en el diagrama inferior de la figura 4.

La figura 5, por último, muestra un diagrama de flujo del procedimiento según la invención, a modo de ejemplo, que se explica a continuación haciendo referencia a la situación de marcha descrita de la figura 4. Todas las etapas del procedimiento descritas pueden implementarse en el dispositivo de control ST de la unidad automotora, pero del mismo modo, para las distintas etapas también pueden utilizarse diferentes dispositivos de control, proporcionados para funciones específicas, o varios dispositivos de control, de forma conjunta.

El procedimiento comienza en una primera etapa del procedimiento VS1. En una segunda etapa del procedimiento VS2, en primer lugar se define una vía, mediante la cual debe determinarse una energía respectivamente suministrada a los cuatro motores de tracción, y eventualmente desarrollada por los mismos. Esa vía, del modo descrito, se establece por ejemplo mediante la indicación de dos puntos de la vía, por ejemplo de los lugares de las balizas B1 y B2. Los dos puntos de la vía y, con ello, la vía que debe considerarse, por ejemplo, pueden ser determinados por el conductor del vehículo o por el propio dispositivo de control, por ejemplo en base a un plano de vías disponible, y pueden almacenarse en una unidad de almacenamiento del dispositivo de control.

En una tercera etapa del procedimiento VS3, el dispositivo de control, después de pasar por el punto de la vía de inicio definido, así como por la primera baliza B1, comienza con la determinación continua o periódica de la potencia respectivamente suministrada a los cuatro motores de tracción. En este caso, el dispositivo de control puede considerar si en uno o en varios trenes de accionamiento se producen acciones de control, por ejemplo de una protección antideslizante o un control antipatinaje. Las acciones de esa clase en particular tienen lugar durante la aceleración del vehículo, por ejemplo cuando un eje montado debe controlarse debido a una adherencia más reducida entre las ruedas y el raíl. En caso de detectarse la presencia de una regulación de esa clase, la función de la protección antideslizante o el control antipatinaje, mediante una reducción de la potencia suministrada, reduce el par de rotación del motor de tracción del tren de accionamiento afectado. En este caso, por tanto, se produce una reducción específica de la potencia suministrada a uno de los trenes de accionamiento, que sin embargo no permite deducir de forma directa un posible daño de ese tren de accionamiento. El dispositivo de control, por ejemplo, puede reaccionar frente a acciones de control de esa clase de modo que el mismo no considere en la determinación de la energía suministrada la potencia suministrada a los motores de tracción durante el periodo de una acción de control. En el caso de una vía suficientemente larga, sobre la cual se determina la energía suministrada, sin embargo, pueden pasarse por alto los efectos de acciones de control de esa clase, así como una reducción momentánea de la potencia suministrada, de manera que los dispositivos de control no deban considerar las mismas especialmente.

En una cuarta etapa del procedimiento VS4, el dispositivo de control controla si se ha alcanzado el punto de la vía de destino de la vía definida, o si la unidad automotora ha pasado por la segunda baliza B2. En tanto no se haya alcanzado o pasado aún el punto de la vía de destino ("no"), el dispositivo de control continúa con la determinación de la potencia respectivamente suministrada a los cuatro motores de tracción, o desarrollada por los mismos. La cuarta etapa del procedimiento VS4, por ejemplo, puede ser realizada por el dispositivo de control después de una respectiva determinación de la potencia, pero de manera alternativa también puede realizarse de forma periódica después de una respectiva pluralidad predeterminada de determinaciones, así como después de un respectivo periodo predeterminado. Sin embargo, en tanto se haya alcanzado o pasado el punto de la vía de destino ("sí"), el procedimiento continúa con la quinta etapa del procedimiento VS5.

En la quinta etapa del procedimiento VS5, el dispositivo de control determina una respectiva suma de la energía que respectivamente fue suministrada a los motores de tracción sobre la vía definida, así como que eventualmente fue desarrollada por los mismos. La formación de la suma, sin embargo, no debe tener lugar obligatoriamente como una etapa del procedimiento separada después de alcanzarse el punto de la vía- de destino, sino que por ejemplo también puede tener lugar de forma continua o periódica después de una respectiva determinación del valor de la potencia, de manera que la respectiva suma de la energía de los trenes de accionamiento se encuentre inmediatamente disponible al pasar por la vía definida.

En una sexta etapa del procedimiento VS6, el dispositivo de control define un valor umbral de energía, con el que compara la energía determinada de los cuatro motores de tracción, en una séptima etapa del procedimiento VS7 subsiguiente. Para la definición del valor umbral de energía, el dispositivo de control, por ejemplo, forma una suma de las energías determinadas de los cuatro motores de tracción o trenes de accionamiento, y a continuación la divide por el número de los motores de tracción. De ello resulta un valor para una energía media, suministrada a los motores de tracción sobre la vía y eventualmente desarrollada por los mismos. A partir de ese valor, el dispositivo de control deduce el valor umbral de energía. El valor umbral de energía debe definirse de manera que sea posible una valoración segura del respectivo estado de los trenes de accionamiento en base a la comparación que, por una parte, pueda deducirse suficientemente rápido, pero que por otra parte no aumente de forma desventajosa la probabilidad de falsas alarmas. En particular, el valor umbral de energía puede definirse en función de la aplicación. Por ejemplo, el valor umbral de energía se define con un valor que se encuentra cincuenta por ciento por debajo del valor de energía medio calculado. Ese valor, por ejemplo, también puede definirse como un valor umbral de energía inferior y otro valor, que de modo correspondiente por ejemplo se encuentra cincuenta por ciento por encima del valor de energía medio calculado, como un valor umbral de energía superior.

En la séptima etapa del procedimiento VS7, la respectiva energía determinada de los cuatro motores de tracción respectivamente se compara con el valor umbral de energía. Si en esa comparación se determina que la energía determinada de un tren de accionamiento se encuentra por debajo del valor umbral de energía inferior o por encima del valor umbral de energía superior ("sí"), entonces el procedimiento continúa con la siguiente octava etapa del procedimiento VS8. En cambio, si se establece que la energía de ninguno de los cuatro trenes de accionamiento se ubica por debajo del valor umbral de energía inferior o supera el valor umbral de energía superior ("no), entonces de ello puede deducirse que ninguno de los trenes de accionamiento presenta un daño posible, por ejemplo una rotura del acoplamiento. De manera correspondiente, del mismo modo, de ello puede deducirse que las velocidades de rotación, detectadas de forma indirecta, de los ejes montados de los trenes de accionamiento, con una gran probabilidad corresponden a las velocidades de rotación reales, y pueden ser utilizadas por otras funciones de regulación y de control del sistema de accionamiento, así como por otros sistemas de la unidad automotora. El procedimiento, de modo correspondiente, termina en una novena etapa del procedimiento VS9.

En la octava etapa del procedimiento VS8, el resultado de la comparación de la séptima etapa del procedimiento VS7 es evaluada por el dispositivo de control y, en caso necesario, se toman otras medidas. De este modo, como medida del posible daño de uno de los trenes de accionamiento, establecido mediante la comparación, por ejemplo, una información sobre el estado determinado del tren de accionamiento afectado puede enviarse a otros dispositivos de control y de regulación de la unidad automotora, para señalizar a los mismos que la información proporcionada sobre la velocidad de rotación del eje montado afectado, con una gran probabilidad, no es correcta. También, como otra medida, al conductor del vehículo por ejemplo se le puede mostrar un aviso de fallo, para que el mismo pueda iniciar otras etapas requeridas. En particular en el caso de una posible rotura de un acoplamiento, la velocidad de la unidad automotora al menos debería reducirse para evitar daños secundarios en otros componentes del sistema de accionamiento.

En particular en el caso de una determinación continua de la suma de la energía respectivamente suministrada a los motores de tracción, así como desarrollada por los mismos en la quinta etapa del procedimiento VS5, la sexta VS6 y la séptima etapa del procedimiento VS7 también pueden realizarse ya antes de alcanzarse el punto de la vía de destino. De manera correspondiente, la cuarta etapa del procedimiento VS4, por ejemplo, puede contener un sub­ bucle, según el cual, por ejemplo de forma periódica, pueden atravesarse periódicamente las siguientes etapas del procedimiento VS5 a VS9. De manera ventajosa, debido a esto, eventualmente puede identificarse un posible daño en uno de los trenes de accionamiento ya durante el funcionamiento de marcha de la unidad automotora, y ya en ese instante, en tanto sea necesario, pueden tomarse medidas para proteger el sistema de accionamiento.

Después de que se toman medidas o se reconoce que no se necesitan medidas, el procedimiento según la invención termina nuevamente en la novena etapa del procedimiento VS9.

Para reducir la probabilidad de un resultado incorrecto que, en correspondencia con las medidas posibles mencionadas, conduciría a una limitación del funcionamiento normal del vehículo ferroviario, las etapas del procedimiento descritas pueden realizarse de forma reiterada y las medidas mencionadas pueden realizarse sólo después de confirmarse la posible presencia de un daño en uno de los trenes de accionamiento.

De manera alternativa o complementaria, para confirmar la presencia de un daño durante la próxima detención de la unidad automotora, por ejemplo mientras que la unidad automotora se encuentra en el lugar de la parada de destino HZ, puede realizarse otro control de los trenes de accionamiento. El mismo por ejemplo puede realizarse como parte de otra etapa del procedimiento que está dispuesta entre la séptima etapa del procedimiento VS7 y la octava etapa del procedimiento VS8.

Para ello, por ejemplo, se aplican los frenos mecánicos disponibles de la unidad automotora, de manera que no es posible un movimiento del vehículo y, con ello, no se encuentra en riesgo la seguridad de los pasajeros durante la siguiente etapa. A continuación, los motores de tracción de los trenes de accionamiento observados, según el ejemplo antes descrito los cuatro trenes de accionamiento alimentados por el convertidor en común, son activados de forma consecutiva mediante el convertidor, de manera que los mismos generan un par de rotación determinado, limitado. Si esa activación conduce a que el motor de tracción activado rote con una velocidad de rotación determinada que es detectada mediante un sensor de la velocidad de rotación en su árbol de accionamiento, entonces de ello puede inferirse que se encuentra presente una separación en el tren de accionamiento observado.

Otro control alternativo, nuevamente como parte de otra etapa del procedimiento dispuesta entre la séptima VS7 y la octava VS8 etapa del procedimiento, puede realizarse durante el funcionamiento de marcha, mediante una variación específica de la velocidad de rotación de los motores de tracción individuales. Si para uno de los motores es posible una variación de esa clase de la velocidad de rotación, entonces de ello puede inferirse nuevamente una separación en el tren de accionamiento de ese motor de tracción. Del mismo modo, por ejemplo, un respectivo par-objetivo de los motores de tracción durante el funcionamiento de marcha puede modificarse mediante una superposición de las señales del convertidor con una señal perturbadora. Esa señal perturbadora, por ejemplo, está conformada de manera que la suma del par-objetivo y el par perturbador en un tren de accionamiento intacto no conduzca a una variación de la velocidad de rotación del motor de tracción. Sin embargo, si existe una separación en el tren de accionamiento activado con la señal perturbadora, entonces esto conduce a una variación, que puede detectarse, de la velocidad de rotación del motor de tracción, que no es suprimida mediante otras regulaciones del motor.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para monitorizar un sistema de accionamiento de un vehículo guiado por raíles, donde el sistema de accionamiento presenta al menos dos trenes de accionamiento (AS1-AS4) con respectivamente un motor de tracción eléctrico (M1-M4) y un eje montado (RS1-RS4), así como un dispositivo de control (ST), caracterizado por las etapas:

determinación de una respectiva energía eléctrica suministrada a los motores de tracción por un intervalo de tiempo (zi 1 -zi3) o una vía (str) y/o desarrollada por los motores de tracción, comparación de la respectiva energía eléctrica determinada de los motores de tracción con un valor umbral de energía, y

deducción de un estado del respectivo tren de accionamiento a partir de la comparación, y control del estado deducido del respectivo tren de accionamiento (AS1-AS4) posteriormente durante el funcionamiento de marcha, de manera que el respectivo motor de tracción (M1- M4) se activa de modo que debe ser modificada la velocidad de rotación de un árbol del motor de tracción (nm1-nm4), y determinación de la velocidad de rotación del árbol (nm1-nm4).

2. Procedimiento según la reivindicación precedente, donde para la determinación de la respectiva energía eléctrica de los motores de tracción (M1-M4) la potencia eléctrica respectivamente suministrada a los motores de tracción (M1-M4) y/o desarrollada por los motores de tracción (M1-M4), se determina de forma continua o periódicamente por el intervalo de tiempo (zi 1 -zi3) o la vía (str).

3. Procedimiento según una reivindicación precedente, donde el intervalo de tiempo (zi1-zi3) o la vía (str) se dimensionan de manera que en el mismo o en la misma está contenido al menos un funcionamiento de marcha y/o de frenado del vehículo.

4. Procedimiento según una reivindicación precedente, donde para la determinación de la energía eléctrica respectivamente suministrada a los motores de tracción (M1- M4) se considera al menos una parte del intervalo de tiempo (zi 1 -zi3) o de la vía (str), en la cual el vehículo, durante el funcionamiento de marcha, se desplaza con una velocidad (v) que supera un valor umbral de velocidad (vsw) predeterminado.

5. Procedimiento según una reivindicación precedente, donde el valor umbral de energía se deduce a partir de un valor medio de las energías determinadas de los motores de tracción (M1-M4).

6. Procedimiento según una reivindicación precedente, donde una velocidad de rotación del eje montado (RS1-RS4) del respectivo tren de accionamiento (AS1-AS4) se deduce a partir de una velocidad de rotación de un árbol del motor de tracción (nm1-nm4), de un acoplamiento (nk1-nk4) y/o de un mecanismo de transmisión (ng1-ng4).

7. Procedimiento según la reivindicación precedente, donde a partir del estado deducido del respectivo tren de accionamiento (AS1-AS4) se infiere una plausibilidad de la velocidad de rotación deducida del eje montado (RS1-RS4) del tren de accionamiento (AS1-AS4).

8. Procedimiento según una reivindicación precedente, donde el estado deducido del respectivo tren de accionamiento (AS1-AS4) posteriormente se controla durante una detención del vehículo, de manera que el respectivo motor de tracción (M1-M4) se activa durante un intervalo de tiempo de la detención, de modo que el mismo genera un par, y se determina una velocidad de rotación de un árbol del motor de tracción (nm1-nm4).

9. Disposición para monitorizar un sistema de accionamiento de un vehículo guiado por raíles,

donde el sistema de accionamiento presenta al menos dos trenes de accionamiento (AS1-AS4) con respectivamente un motor de tracción eléctrico (M1-M4) y un eje montado (RS1-RS4), así como un dispositivo de control (ST), y

caracterizada porque

el dispositivo de control (ST) está diseñado para determinar una respectiva energía eléctrica suministrada a los motores de tracción (M1-M4) por un intervalo de tiempo (zi 1 -zi3) o una vía (str) y/o desarrollada por los motores de tracción (M1- M4), para comparar la respectiva energía eléctrica determinada de los motores de tracción (M1-M4) con un valor umbral de energía, y para deducir un estado del respectivo tren de accionamiento (AS1-AS4) a partir de la comparación, y además el dispositivo de control (ST) está diseñado para controlar el estado deducido del respectivo tren de accionamiento (AS1-AS4) posteriormente durante el funcionamiento de marcha, de manera que el respectivo motor de tracción (M1- M4) se activa de modo que debe ser modificada la velocidad de rotación de un árbol del motor de tracción (nmi-nm4), y se determina la velocidad de rotación del árbol (nm1-nm4).

10. Disposición según la reivindicación 9, donde el vehículo está diseñado como un vehículo ferroviario, en particular como una unidad automotora (TZ).

11. Disposición según la reivindicación 9 o 10, donde en cada tren de accionamiento (AS1-AS4), entre el motor de accionamiento (M1-M4) y el eje montado (RS1- RS4), está dispuesto un acoplamiento (K1-K4) y/o un mecanismo de transmisión (G1-G4).

12. Disposición según la reivindicación 11, donde en cada tren de accionamiento (AS1-AS4) está dispuesto al menos un sensor de la velocidad de rotación en un árbol del motor de tracción (M1- M4), en un árbol del acoplamiento (K1-K4) y/o en un árbol del mecanismo de transmisión (G1-G4).