ES2954684T3 - Disposiciones de estación de accionamiento - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere en general a un sistema de transporte ferroviario que no tiene accionamiento interno y, en particular, a un sistema de transporte ferroviario mejorado para transportar materiales a granel. El sistema de transporte ferroviario incluye estaciones motrices horizontales y verticales que incluyen un neumático motriz que gira en un plano paralelo a la vía. En esta disposición, la fuerza se aplica en un plano diferente al de los sistemas anteriores y la fuerza de reacción se separa del dispositivo tensor. Las mejoras de las estaciones impulsoras proporcionan una reducción del acero utilizado en el sistema, una capacidad de fabricación mejorada y, por lo tanto, una reducción en los costos de los componentes del sistema en comparación con las estaciones impulsoras anteriores. Además, las estaciones de transmisión permiten un mejor mantenimiento y acceso a los neumáticos de transmisión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Disposiciones de estación de accionamiento
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional de Estados Unidos n.° 62/021.905.
Campo de la invención
La presente invención se refiere en general a un sistema de transporte ferroviario que no tiene accionamiento interno y, en particular, a disposiciones de estaciones de accionamiento para mover vagones a través del sistema de transporte ferroviario.
Antecedentes
Métodos y disposiciones para el movimiento de materiales a granel en trenes convencionales, camiones, cintas transportadoras, tranvías aéreos o como una suspensión en una tubería son bien conocidos y se usan típicamente en diversas industrias debido a las necesidades específicas del sitio o a la experiencia. En las industrias de minerales y agregados, por ejemplo, los materiales a granel se trasladan desde los sitios de minería o extracción a una instalación de procesamiento para mejorarlos o dimensionarlos. Los camiones habían sido el sistema elegido durante muchos años para mover materiales a granel. Los camiones se ampliaron para vehículos todoterreno debido a su transporte eficiente de materiales a granel y su mayor capacidad. Estos vehículos, sin embargo, se limitan a aplicaciones específicas del sitio y se proporcionan a un alto coste de capital. Los principales camiones todoterreno han evolucionado y requieren calzadas muy anchas para adelantarse unos a otros, no son energéticamente eficientes por tonelada-milla de material transportado, tienen una capacidad limitada para escalar colinas y son peligrosos debido al potencial de error del operador, además de ser vecinos ambientalmente desagradables.
Los trenes se han utilizado durante muchos años para el transporte de material a granel en vagones de tolva. Debido a la baja fricción, el uso de ruedas de hierro o acero de rodadura libre sobre vías de acero son usuarios muy eficientes de energía, pero tienen una capacidad limitada en relación con los conductores o locomotoras requeridas. Los trenes largos de gran tonelaje utilizan múltiples accionadores que son unidades pesadas, que dictan el peso del raíl y los requisitos de lastre. Todos los ferrocarriles deben estar diseñados para el peso de los accionadores o locomotoras incluido el combustible, no la combinación de vagón más cargas, que son significativamente menores. Los accionadores deben tener el peso suficiente para que el neumático de accionamiento rotatorio haga contacto con el raíl estacionario y debe tener suficiente fricción para producir un movimiento hacia adelante o hacia atrás, lo que incluirá vagones muy cargados. La capacidad de inclinación de los sistemas ferroviarios convencionales se limita a la fricción entre las ruedas motrices lastradas y la vía. Los vagones de ferrocarril son unidades individuales que deben cargarse en un proceso por lotes, un vagón a la vez. Los materiales a granel se pueden descargar de los vagones de tolva abriendo las escotillas de descarga inferiores o se pueden girar individualmente para descargarlos por la parte superior. Detectar vagones tanto para carga como para descarga requiere mucho tiempo y mano de obra.
Aunque moverse de un lugar a otro puede ser rentable, el costeo adicional de las etapas de carga y descarga por lotes en transportes de distancias más cortas reduce la rentabilidad del transporte ferroviario. Con los sistemas normales de tren de doble vía simple, solo se puede usar un tren en un sistema a la vez.
Las cintas transportadoras se han utilizado durante muchos años para mover materiales a granel. Existe una amplia variedad de sistemas de cintas transportadoras que pueden mover prácticamente todos los materiales a granel imaginables. Los recorridos de correa única de muy larga distancia requieren un coste de capital muy alto y están sujetos a fallos catastróficos cuando una correa se rasga o desgarra, normalmente apagando todo el sistema y descargando la carga transportada, lo que requiere limpieza. Las cintas transportadoras son relativamente eficientes desde el punto de vista energético, pero pueden requerir un alto mantenimiento debido a un problema inherente de múltiples cojinetes locos que requieren revisión y reemplazo constantes. Las cintas transportadoras de corta distancia se utilizan comúnmente en el transporte seco o con pinzas de casi todos los tipos de materiales. Debido a que las cintas transportadoras son muy flexibles y deseablemente se operan sobre un terreno bastante plano, no son eficientes en el transporte de lodos moderadamente altos en sólidos donde el agua y materiales finos pueden acumularse en puntos bajos y derramarse por los costados, creando problemas de manejo de lodos húmedos derramados.
Algunos materiales a granel se pueden transportar en tuberías cuando se mezclan con agua para formar lodo que se empuja o estira con un impulsor de bomba accionado por motor en un entorno sin aire o inundado. El tamaño de las partículas individuales que están presentes en los materiales a granel dicta la velocidad de transporte necesaria para mantener el movimiento. Por ejemplo, si hay presentes partículas grandes, la velocidad debe ser lo suficientemente alta como para mantener el movimiento por saltación o deslizamiento a lo largo del fondo de la tubería de las partículas más grandes. Debido a que las tuberías operan en un entorno dinámico, la fricción se crea con la pared de la tubería estacionaria por un fluido en movimiento y una masa sólida. Cuanto mayor sea la velocidad de la masa en movimiento, mayor será la pérdida por fricción en la superficie de la pared, lo que requiere una mayor energía para compensar. En
función de la aplicación, el material a granel debe diluirse con agua inicialmente para facilitar el transporte y la deshidratación en el extremo de descarga.
Los ferrocarriles ligeros de gálibo estrecho para el transporte de material a granel desde minas y similares se conocen tal como se describe a modo de ejemplo con referencia a la patente US 3.332.535 de Hubert et al., en donde un tren ligero compuesto por varios vagones es propulsado por combinaciones de ruedas motrices y motores eléctricos, descargando sobre un bucle exterior. A modo de ejemplo adicional, la patente US 3.752.334 de Robinson, Jr. et al. describe un ferrocarril de vía estrecha similar en el que los vagones son accionados por un motor eléctrico y ruedas motrices. La patente US 3.039.402 de Richardson describe un método para mover vagones de ferrocarril utilizando un neumático de accionamiento de fricción estacionario.
Si bien los sistemas y métodos de transporte descritos anteriormente tienen ventajas específicas sobre los sistemas convencionales, cada uno depende en gran medida de una aplicación específica. Se ha hecho evidente que los aumentos en el trabajo, costes de energía y materiales, además de las preocupaciones ambientales de que se deben aplicar métodos de transporte alternativos que sean eficientes en energía y mano de obra, silenciosos, no contaminantes y estéticamente discretos. Las publicaciones de patente US 2003/0226470 de Dibble et al. por "Sistema de Transporte Ferroviario para Materiales a Granel", US 2006/0162608 de Dibble por "Sistema de transporte ferroviario ligero para materiales a granel", y la patente US 8.140.202 de Dibble describen un tren ligero que utiliza un tren de canal semicircular abierto con estaciones de accionamiento, cuyas divulgaciones se incorporan en el presente documento como referencia en su totalidad. Este sistema de ferrocarril ligero ofrece una alternativa innovadora a los sistemas de transporte de materiales mencionados anteriormente y prevé el transporte de materiales a granel utilizando una pluralidad de vagones conectados abiertos en cada extremo, excepto el primer y el último vagón, que tienen placas de extremo. El tren forma un canal abierto largo y tiene una aleta flexible unida a cada vagón y se superpone al vagón de delante para evitar derrames durante el movimiento. El vagón principal tiene cuatro ruedas y placas de accionamiento laterales cónicas en la parte delantera del automóvil para facilitar la entrada a las estaciones de accionamiento. Los vagones que siguen tienen dos ruedas con un enganche de horquilla que conecta la parte delantera con la parte trasera del vagón inmediatamente delante. El movimiento del tren lo proporciona una serie de estaciones de accionamiento colocadas apropiadamente que tienen motores de accionamiento a cada lado de la vía, que son motores eléctricos de CA con medios de accionamiento, tal como neumáticos para proporcionar contacto de fricción con las placas de accionamiento laterales. En cada estación de accionamiento, cada motor de accionamiento está conectado a un inversor de CA y a un controlador para el control de accionamiento, modificando tanto la tensión como la frecuencia, según sea necesario. Cada uno de los motores eléctricos hace girar un neumático en un plano horizontal que contacta físicamente con dos placas de accionamiento laterales paralelas externas a las ruedas de cada vagón. La presión ejercida sobre las placas de accionamiento laterales por parte de estos neumáticos de accionamiento convierte el movimiento giratorio de los neumáticos en un empuje horizontal. Las ruedas de los vagones están espaciadas para permitir la operación en una posición invertida mediante el uso de un juego doble de raíles para permitir que los vagones cuelguen boca abajo para la descarga. Al girar este sistema de doble vía, el tren unitario puede regresar a su condición de operación normal. Dicho sistema es bien conocido y se denomina comercialmente sistema de manejo de materiales Rail-Veyor™.
Las ruedas con bridas pueden ser simétricas a las placas de accionamiento laterales, lo que permite operar en una posición invertida que, cuando se utilizan cuatro raíles para encapsular la rueda, es posible la descarga del material a granel en el bucle exterior. Mediante el uso de raíles elevados, el tren puede operar en la posición invertida tan fácilmente como en la forma convencional.
Aún más, se han desarrollado accionamientos para tales sistemas de ferrocarril ligero como se describe en la patente US 5.067.413 de Kiuchi et al., que describe un dispositivo para transportar cuerpos móviles que no cuentan con una fuente de accionamiento, en una trayectoria fija. Una pluralidad de cuerpos móviles se desplaza sobre la trayectoria fija mientras se alinean sustancialmente en estrecho contacto entre sí. La potencia de desplazamiento se transmite a uno de una pluralidad de cuerpos desplazables que se coloca en al menos un extremo de la alineación. La potencia de desplazamiento acciona el cuerpo desplazable con fuerza de fricción mientras presiona una superficie lateral del cuerpo desplazable, y se transmite al cuerpo desplazable mientras retrocede la otra superficie lateral del cuerpo desplazable. Un dispositivo para transmitir potencia de desplazamiento está dispuesto solo en una parte de la trayectoria fija.
Si bien los sistemas de ferrocarril ligero como el sistema de manejo de materiales Rail-Veyor™ descrito anteriormente son generalmente aceptados, existe la necesidad de proporcionar un sistema mejorado que tenga una alta eficiencia y fiabilidad con respecto al control del movimiento del tren y, en particular, de trenes múltiples con el sistema de transporte de material a granel. La presente invención también está dirigida a un sistema y a un método mejorados para controlar dichos sistemas de ferrocaril ligero de una manera eficaz y fiable.
Sumario
La presente invención se refiere, en general, a un sistema de transporte ferroviario que no tiene accionamiento interno y, en particular, a un sistema de transporte ferroviario mejorado para transportar materiales a granel. El sistema de transporte ferroviario incluye mejoras en la funcionalidad, capacidad de fabricación y, por lo tanto, reducción de los
costes de los componentes del sistema. El sistema de transporte ferroviario incluye además disposiciones de sistemas de accionamiento que incluyen mejoras en la fiabilidad y la funcionalidad.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un conjunto de accionamiento para un sistema de transporte ferroviario para transportar materiales a granel a través de una pluralidad de vagones adaptados para formar un tren, teniendo cada vagón un par de placas de accionamiento laterales y una disposición de artesa para transportar los materiales a granel sobre un raíl. El conjunto de accionamiento que comprende: una estructura de soporte, al menos una unidad de accionamiento conectada a la estructura de soporte. La unidad de accionamiento que incluye un neumático de accionamiento adaptado para hacer contacto por fricción con una placa de accionamiento lateral de al menos uno de los vagones para impartir un momento conducido al vagón. El conjunto de accionamiento que comprende además un elemento de resorte ubicado operativamente entre el soporte y la unidad de accionamiento para controlar la fuerza de compresión entre el neumático de accionamiento en contacto y la placa lateral del vagón, siendo el elemento de resorte sustancialmente paralelo a un plano del neumático de accionamiento. La unidad de accionamiento está adaptada además para pivotar en la conexión a la estructura de soporte en un plano paralelo a la vía, de modo que la fuerza de accionamiento reacciona en la conexión entre la unidad de accionamiento y el soporte y la fuerza de compresión que reacciona a través del elemento de resorte.
En una realización, el neumático de accionamiento está conectado de forma pivotante a la estructura de soporte de manera que los neumáticos de accionamiento sean accesibles para su mantenimiento.
En otra realización, la fuerza de accionamiento reacciona en la conexión de pivote.
En otra realización, la fuerza de accionamiento reacciona en un casquillo de pivote que conecta la unidad de accionamiento a la estructura de soporte.
En una realización adicional, el elemento de resorte es una disposición de resorte neumático para controlar la fuerza de compresión entre el neumático de accionamiento y las placas de accionamiento laterales.
En otra realización más, el conjunto de accionamiento comprende además una base para soportar la estructura de soporte con respecto al raíl.
En cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el conjunto de accionamiento puede comprender además una disposición de frenado dinámi
En una realización adicional de cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el conjunto de accionamiento puede comprender además una disposición de frenado mecáni
accionamiento.
En otra realización de cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el conjunto de accionamiento puede comprender además una disposición de frenado dinámico y una disposición de frenado mecáni
rotación del neumático de accionamiento.
En una realización adicional de cualquiera de las realizaciones anteriores que comprende una disposición de frenado dinámico, la disposición de frenado dinámico puede controlarse limitando la corriente al conjunto de la unidad de accionamiento.
En una realización adicional de cualquiera de las realizaciones anteriores que comprende una disposición de frenado mecánico, la disposición de frenado mecánico puede ser una disposición del tipo de liberación hidráulica.
Breve descripción de los dibujos
Varias realizaciones de la invención se describen a modo de ejemplo con referencia a los dibujos y apéndices adjuntos. La presente invención será evidente para los expertos en la materia al leer la siguiente descripción detallada de varias realizaciones de la misma, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de ferrocarril de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención;
Las figuras 2 y 3 son vistas en planta lateral y superior, respectivamente, de una realización de un tren operable con el sistema de la figura 1;
La figura 4 es una ilustración esquemática de una disposición de vía operable con un sistema de control de la presente invención;
La figura 5 es una ilustración esquemática de (a) una estación de accionamiento horizontal, (b) una vista aislada del elemento de resorte, y (c) una vista aislada del cojinete de pivote, todas de acuerdo con realizaciones de la
presente invención;
La figura 6 es una vista en perspectiva de la estructura de soporte de la estación de accionamiento horizontal de acuerdo con una realización de la presente invención;
La figura 7 es una vista en perspectiva del elemento de resorte de acuerdo con una realización de la presente invención;
La figura 8 es una ilustración esquemática de (a) el conjunto de accionamiento en una posición inactiva, y (b) una vista aislada de los postes de soporte, todas de acuerdo con realizaciones de la presente invención;
La figura 9 es una vista en perspectiva de una estación de accionamiento vertical de acuerdo con una realización de la presente invención;
La figura 10 es una vista en perspectiva de una estructura de soporte para usar en una estación de accionamiento vertical de acuerdo con una realización de la presente invención;
La figura 11 es una vista en perspectiva de un conjunto de unidad de accionamiento para usar en una estación de accionamiento vertical de acuerdo con una realización de la presente invención; y
La figura 12 es (a) una vista en planta superior de la estación de accionamiento vertical, y (b) una vista aislada de las aberturas de la placa de montaje, ambas de acuerdo con realizaciones de la presente invención.
Descripción detallada
La presente invención se describirá ahora más completamente a continuación con referencia a los dibujos adjuntos y apéndices, en los que se muestran realizaciones de la invención. Esta invención puede, sin embargo, realizarse de muchas formas diferentes y no debería interpretarse que está limitada a las realizaciones establecidas en el presente documento. En su lugar, las realizaciones presentadas en el presente documento se proporcionan de modo que la presente divulgación sea global y completa, y transmita completamente el alcance de la invención para los expertos en la materia.
Con referencia inicialmente a las figuras 1-3, un sistema de tren 10, de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención, comprende una vía 12 que tiene raíles paralelos 12a, 12b. Un tren 14 incluye un primer vagón o vagón delantero 16 que tiene unos pares de ruedas delanteras y traseras 18, 20 operables en la vía 12 para proporcionar un movimiento de rueda libre al vagón delantero. Para la realización descrita en el presente documento a modo de ejemplo, el tren incluye vagones adicionales descritos como un segundo o vagón trasero 22 y un vagón intermedio 24 o varios vagones intermedios transportados entre los vagones delantero y trasero. Los vagones traseros e intermedios 22, 24 incluyen una conexión pivotante delantera 26 para conectar de forma pivotante los vagones intermedios y traseros a los vagones delanteros adyacentes. Los vagones traseros e intermedios. 22, 24 solo tiene pares de ruedas traseras 20 operables en la vía 12 para proporcionarle un movimiento de rueda libre.
Continuando con la referencia a la figura 2, cada uno de los vagones tiene una placa lateral 28 adherida al mismo. Con referencia a las figuras 1, 3-4, varias estaciones de accionamiento 30 tienen, cada una, un accionamiento de frecuencia variable (VFD) que incluye un neumático de accionamiento 32 para hacer contacto por fricción con la placa lateral 28 e impartir un movimiento conducido a cada vagón y, por lo tanto, al tren 14. Como se ilustra con referencia continua a la figura 3, la realización descrita en el presente documento incluye cada vagón que tiene placas laterales opuestas 28a, 28b y neumáticos de accionamiento opuestos 32a, 32b. Específicamente, cada vagón puede tener una placa lateral fija en cada lado, que se extiende a lo largo del vagón y separada de las ruedas y las vías. Estas placas laterales pueden estar situadas simétricamente a las ruedas y paralelas a los ferrocarriles ligeros. En otra disposición, las placas laterales pueden estar ubicadas asimétricamente con las ruedas. Sin embargo, en esta disposición, las ruedas son parte de las placas laterales, de manera que la disposición placa lateral-rueda permite que el tren se mueva aguas abajo o aguas arriba. Preferentemente, las ruedas están colocadas para permitir que el tren opere en posición vertical o invertida. Cada estación de accionamiento 30 incluye inversores de A/C y un controlador conectado a cada conjunto de motores de accionamiento, de modo que los motores puedan sincronizarse mediante la modificación de al menos una de la tensión y la frecuencia a los mismos. El movimiento hacia adelante o hacia atrás del tren es el resultado de la rotación horizontal de neumáticos en lados opuestos del tren que giran en direcciones opuestas con una presión adecuada de dicha rotación, que proporciona un deslizamiento mínimo entre la superficie de la neumático y las placas laterales. En otras palabras, los dos neumáticos opuestos son empujados hacia adentro, hacia el centro de la vía. Para que pare el tren, los neumáticos de accionamiento 32 se adaptan además para acoplar y aplicar presión a la placa lateral 28 del vagón.
Con referencia a las figuras 5-12, disposiciones de la estación de accionamiento horizontal y de estación de accionamiento vertical se muestran, respectivamente, de acuerdo con realizaciones de la presente invención. Haciendo referencia primero al diseño de la estación de accionamiento horizontal 40 de la figura 5, esta disposición se puede utilizar para instalaciones que tienen alturas restringidas. Las mejoras de la estación de accionamiento
horizontal prevén una reducción del acero utilizado en el sistema, capacidad de fabricación mejorada y, por lo tanto, reducción de los costes de los componentes del sistema en comparación con las estaciones de accionamiento anteriores. Además, la disposición de la estación de accionamiento separa la fuerza de accionamiento y la fuerza de compresión. En particular, la fuerza de accionamiento reacciona en los cojinetes de pivote 50 y la fuerza de compresión se aísla al elemento giratorio, es decir, el neumático de accionamiento 44. La estructura de soporte 42 de la estación de accionamiento horizontal 40 también proporciona una mejor capacidad de mantenimiento y acceso a los neumáticos de accionamiento 44.
La estructura de soporte 42 proporciona una base para montar el conjunto de unidad de accionamiento 46. En la mayoría de las aplicaciones, la estructura de soporte 42 estará montada en un marco 96 que atraviesa las vías paralelas 12a, 12b. En esta disposición, dos estructuras de soporte 42a, 42b se proporcionan a ambos lados de las vías paralelas 12a, 12b con el fin de permitir que dos conjuntos de unidad de accionamiento independientes se acoplen a placas laterales opuestas del vagón.
Para acomodar el conjunto de la unidad de accionamiento 46, la estructura de soporte 42 se compone típicamente de una placa base 94 a la que dos placas laterales 98a, 98b se unen perpendicularmente a la misma (figura 6). Cada placa lateral 98 está conectada en un extremo a una placa de montaje 92, que se extiende perpendicular a la placa lateral 98 y sustancialmente paralela a la vía 12. En algunas aplicaciones, una placa de montaje de parachoques 100 se coloca paralela a la placa de montaje 92 en el otro extremo de la placa lateral 98. Si está presente, se puede unir un parachoques 104 a la placa de montaje de parachoques 100 para minimizar el daño a la estación de accionamiento 30 general, en el caso de que un vagón sea empujado lateralmente contra la estación de accionamiento mientras pasa. Para acomodar el cojinete de pivote 50 del conjunto de unidad de accionamiento 46, se proporciona una placa de montaje pivotante 102 para cubrir la esquina formada entre la placa lateral 98 y la placa de montaje 92.
El conjunto de unidad de accionamiento 46 incluye al menos un neumático de accionamiento 44 que está acoplado a una disposición de motor-caja de engranajes 48 (por ejemplo, un accionamiento electromecánico que tiene la potencia nominal adecuada para impulsar el tren y una relación de accionamiento adecuada para moverlo a una velocidad designada y para cumplir con el ciclo de trabajo deseado) y está conectado de forma pivotante a la estructura de soporte 42 de manera que la unidad 46 puede pivotar para mantenimiento (por ejemplo, desmontaje de neumáticos o mantenimiento del accionamiento). Cada unidad de accionamiento 46 hace funcionar un neumático de accionamiento 44 para contactar por fricción con la placa lateral 28 de un vagón. Se proporciona una disposición para controlar las presiones opuestas requeridas para proporcionar un empuje hacia delante o hacia atrás adecuado para mover el tren 14 sin patinar.
Además, el plano en el que pivota el neumático de accionamiento 44 se cambia en la estación de accionamiento horizontal descrita en el presente documento en comparación con las estaciones de accionamiento anteriores. Cambiar este plano altera la forma en que las fuerzas de reacción del empuje de la estación de accionamiento se transmiten a la estructura de soporte 42.
Específicamente, los sistemas anteriores incluían una varilla roscada que se usaba para estirar del neumático de accionamiento girando todo el accionamiento hacia el tren. En esta disposición, la fuerza normal (de compresión) y la fuerza de empuje reactiva se transmiten como tensión en la varilla roscada.
En lugar de que el neumático de accionamiento se moviera verticalmente con respecto al suelo en las estaciones de accionamiento anteriores, el neumático de accionamiento 44 descrito en el presente documento gira en un plano paralelo a la vía 12. En esta disposición, la fuerza se aplica en un plano diferente al de los sistemas anteriores, y la fuerza de reacción se separa del dispositivo tensor. Específicamente, la fuerza de accionamiento y las fuerzas de compresión están separadas, en donde la fuerza de accionamiento reacciona en los cojinetes de pivote 50 y la fuerza de compresión se aísla al elemento giratorio, es decir, el neumático de accionamiento 44. De esta forma, la fuerza normal (de compresión) puede reaccionar a través de un elemento de resorte 52 que está diseñado para mantener la fuerza requerida en un intervalo más amplio de recorrido. Típicamente, los cojinetes de pivote 50 están unidos a la placa de montaje de pivote 102 de la estructura de soporte 42.
En una realización, el elemento de resorte 52 se proporciona como una disposición de resorte de aire, que se puede utilizar para controlar dicha presión (es decir, fuerza de compresión) requerida entre el neumático 44 y la placa lateral 28 del tren 14 (por ejemplo, para ajustar la relación neumático/vagón para tener en cuenta el desgaste del neumático y las tolerancias de fabricación) (figura 7). Como se muestra en la realización de la figura 7, el elemento de resorte 52 puede incluir una carcasa 58 para el resorte de aire 82. El volumen interno de la carcasa 58 se puede ajustar alargando o acortando los postes 84 para expandir o comprimir la cámara de aire 82. El elemento de resorte 52 está unido a la estructura de soporte 42 en una ubicación que permite aplicar presión a la placa de montaje de accionamiento 54, lo que finalmente da como resultado que el neumático de accionamiento 44 se apriete contra la placa lateral 28. En una realización, el elemento de resorte 52 descansa sobre la placa base 94 de la estructura de soporte 42 y está unido a la placa de montaje 92 de la estructura de soporte 42. Generalmente, dos elementos de resorte 52a, 52b se utilizan en cada estructura de soporte 42, uno montado en cada placa de montaje 92. Esta disposición permite que se aplique una fuerza lateral sustancialmente uniforme a la placa de montaje de accionamiento 54 en la vecindad del neumático de accionamiento 44.
Como se ha mencionado anteriormente, para permitir el mantenimiento del neumático(s) de accionamiento 44, la unidad de accionamiento 46 se puede girar desde una posición activa donde el neumático de accionamiento 44 se coloca en un plano paralelo a la vía 12 a una posición inactiva donde el neumático de accionamiento 44 se coloca en un plano que es perpendicular a la vía 12. El conjunto de unidad de accionamiento 46, incluyendo la placa de montaje de unidad de accionamiento 54, se pivota a través de cojinetes de pivote 50 colocados en la estructura de soporte 42. Para mejorar la seguridad de los trabajadores durante el mantenimiento del conjunto de accionamiento 46, se puede usar un arnés de neumático 158 para asegurar el neumático de accionamiento 44 durante el giro del conjunto 46 y el mantenimiento del mismo (figura 8).
Cuando está en la posición inactiva, el conjunto de unidad de accionamiento 46 se puede estabilizar (es decir, evitar que gire hacia atrás a la posición activa) insertando y asegurando las varillas de soporte 72 a la placa de montaje 54. En una realización, las varillas de soporte 72 se insertan a través de clavijas de soporte huecas 74 conectadas a la placa de montaje 54. Las clavijas de soporte 74 se proporcionan para permitir que la placa de montaje 54 y el conjunto de unidad de accionamiento asociado 46 se coloquen alejados de la estructura de soporte 42 cuando están en la posición activa.
Con referencia ahora al diseño de la estación de accionamiento vertical 60 que se muestra en la figura 9, esta disposición se puede utilizar para instalaciones que no tienen restricciones de espacio libre de altura. Las mejoras de la estación de accionamiento vertical 60 prevén una reducción del acero utilizado en el sistema, capacidad de fabricación mejorada y, por lo tanto, reducción de los costes de los componentes del sistema. La estructura de soporte 62 de la estación de accionamiento vertical 60 es preferiblemente una estructura de acero en lugar de una base de cemento. La estructura de soporte 62 como se muestra también es más robusta, utilizando menos acero en comparación con los sistemas tradicionales. Específicamente, la estructura de soporte 62 se muestra formada usando un diseño de placa de acero doblada/cortada con láser (ver la figura 10) en lugar de un diseño basado en elementos estructurales como se usa en los sistemas tradicionales. La estación de accionamiento vertical 60 también proporciona una mejor capacidad de mantenimiento y acceso a los neumáticos de accionamiento 64. Específicamente, el conjunto de unidad de accionamiento 66, que incluye neumáticos de accionamiento 64, está acoplado a una disposición de motor y caja de engranajes, como se ha descrito anteriormente, a través de una placa de montaje de accionamiento 68. En otra disposición adicional, la unidad de accionamiento 46 puede ser un dispositivo hidrodinámico como se muestra que tiene una disposición de acoplamiento de fluido 142 (figura 11). La unidad de accionamiento 66 o la placa de montaje del accionamiento 68 incluyen puntos de acoplamiento, tal como ojales 56, para izar la unidad para mantenimiento (por ejemplo, sustitución de neumáticos o servicio del accionamiento). Cada unidad de accionamiento 66 hace funcionar un neumático de accionamiento 64 para contactar por fricción con la placa lateral 28 de un vagón. Se proporciona una disposición para controlar las presiones opuestas requeridas para proporcionar un empuje hacia delante o hacia atrás adecuado para mover el tren 14 sin patinar. Específicamente, una pluralidad de aberturas 70 están preformadas en la placa de montaje de la unidad de accionamiento 68 (figura 12b) para un ajuste selectivo para controlar la presión requerida entre el neumático 64 y las placas laterales 28 del vagón al montar el neumático de accionamiento 64 en proximidad selectiva a las placas laterales 28 del vagón (por ejemplo, para ajustar el acoplamiento neumático/vagón para tener en cuenta el desgaste del neumático).
El ajuste selectivo para controlar la presión entre el neumático 64 y las placas laterales 28 del automóvil se logra proporcionando una pluralidad de aberturas 70 preformadas en la placa de montaje de la unidad de accionamiento 68 (figura 12b) y un número correspondiente de aberturas 80 en la estructura de soporte 62 (figura 10). La pluralidad de aberturas 70 preformadas en la placa de montaje de la unidad de accionamiento 68 son típicamente paralelas al borde de la placa de montaje 68 distal a la vía 12, mientras que un número correspondiente de aberturas 80 están preformadas en la estructura de soporte 62 y están desplazadas desde el borde de la estructura de soporte 62 distal a la vía 12. Generalmente dos conjuntos de aberturas 70a, 70b y 80a, 80b están preformados en la placa de montaje de la unidad de accionamiento 68 y la estructura de soporte 62, respectivamente, en los extremos opuestos de la placa 68 y la estructura de soporte 62 a lo largo de los bordes distales a la vía 12. El neumático 64 se puede colocar gradualmente más cerca de la vía 12 y, por extensión, de la placa lateral 28 del vagón, conectando la placa de montaje 68 a la estructura de soporte 62 a través de una de las aberturas 70 en la placa de montaje 68 y la abertura 80 correspondiente en la estructura de soporte 62 en una posición que empuja la placa de montaje 68 más cerca de la vía 12. En una realización, la placa de montaje 68 se conecta a la estructura de soporte 62 insertando un pasador 76 a través de las aberturas 70, 80 correspondientes en la placa de montaje 68 y la estructura de soporte 62.
Los diversos componentes de las unidades de accionamiento 46, 66 pueden optimizarse para proporcionar la fricción adecuada requerida entre el neumático de accionamiento 44, 64 y la placa lateral 28 del vagón. Las fuerzas de fricción de estos neumáticos de accionamiento y el contacto de la placa de accionamiento lateral se optimizan para evitar el deslizamiento entre los neumáticos de accionamiento 44, 64 y las placas laterales 28, proporcionando así empuje hacia adelante. En un ejemplo, la superficie de la(s) placa(s) lateral(es) 28 del vagón puede adaptarse para mejorar dicho acoplamiento con el neumático de accionamiento 44, 64 (por ejemplo, se puede modificar el material de la placa lateral o se puede aplicar un revestimiento a la placa lateral). En otro ejemplo, varias especificaciones del neumático de accionamiento 44, 64 (por ejemplo, presión del neumático, composición, durómetro, tasa elástica, etc.) para modificar las fuerzas de fricción entre los neumáticos de accionamiento 44, 64 y la placa lateral 28 del vagón. Los neumáticos de accionamiento flexibles 44, 64 pueden estar hechos de una variedad de materiales. Ejemplos de
material adecuado, pero sin limitación, son neumáticos macizos blandos, neumáticos de caucho sintético, neumáticos de caucho de uretano y neumáticos rellenos de espuma sintética. El neumático 44, 64 preferido es un neumático relleno de espuma. La espuma proporciona la función de flexión asociada con los neumáticos llenos de aire sin el problema potencial de deflación rápida. La capacidad de flexión compensa las irregularidades en el espaciado de las placas laterales 28 y también permitió el contacto completo de las placas laterales rectas 28, incluso en secciones deformadas que darían lugar a saltos de contacto con neumáticos no flexibles. El uso de un neumático desinflable podría causar una pérdida de accionamiento y ofrecer un potencial de descarrilamiento. Como se disponía en los sistemas anteriores, se deseaba tener un durómetro bajo para el neumático de accionamiento 44, 64. De esta forma, la cara del neumático relleno de espuma se extendería lo suficiente (o se deformaría lo suficiente) al entrar en contacto con la placa lateral del tren para proporcionar suficiente fuerza de compresión para mover el tren.
La estación de accionamiento horizontal 40 y las estaciones de accionamiento vertical 60, como se muestra en las figuras 5 y 9, respectivamente, incluyen un dispositivo de frenado acoplado a la disposición motor-caja de engranajes 48. El dispositivo de frenado puede tener la forma de una disposición de frenado dinámico para evitar que el tren 14 se desboque en recorridos cuesta abajo y con frenos de bloqueo positivo que se accionan en situaciones de corte de energía que pueden mantener un tren en su lugar hasta que el sistema pueda volver a un estado operativo. Generalmente, el frenado puede lograrse mediante dos sistemas. En una realización, se proporciona una disposición de frenado de servicio a través del sistema de control del motor, que frena dinámicamente los accionamientos 48 usando los motores. En esta disposición, el esfuerzo de frenado se controla limitando o eliminando la corriente al conjunto de la unidad de accionamiento. En otra realización, se proporciona un sistema de frenado mecánico en forma de dispositivo de liberación hidráulica, que se instala como prolongación de un árbol intermedio de la caja de engranajes. Este sistema de frenado mecánico se puede utilizar para situaciones de espera y de emergencia. Además, ambas formas de sistemas de frenado pueden incluirse en las estaciones de accionamiento 40, 60 para proporcionar redundancia en el sistema en caso de fallo de uno de los sistemas.
Al experto en la materia a la que estas invenciones pertenecen se le ocurrirán muchas modificaciones y otras realizaciones de las invenciones expuestas en el presente documento, al haberse beneficiado de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y los dibujos correspondientes. Por lo tanto, se debe entender que las invenciones no deben estar limitadas a los ejemplos de realizaciones específicas divulgadas y que se pretende que tanto las modificaciones como otras realizaciones estén incluidas dentro del ámbito de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (11)
1. Un conjunto de accionamiento (30) para un sistema de transporte ferroviario para transportar materiales a granel a través de una pluralidad de vagones adaptados para formar un tren (14), teniendo cada vagón un par de placas de accionamiento laterales (28) y una disposición de artesa para transportar los materiales a granel sobre un raíl, comprendiendo dicho conjunto de accionamiento:
una estructura de soporte (42),
al menos una unidad de accionamiento (46) conectada a la estructura de soporte, incluyendo dicha unidad de accionamiento al menos un neumático de accionamiento (32, 44) adaptado para hacer contacto por fricción con una placa de accionamiento lateral de al menos uno de los vagones para impartir un momento de accionamiento al vagón, y
un elemento de resorte (52) ubicado operativamente entre el soporte y la unidad de accionamiento para controlar la fuerza de compresión entre el neumático de accionamiento en contacto y la placa lateral del vagón, caracterizado por que el elemento de resorte es sustancialmente paralelo a un plano del neumático de accionamiento (32, 44),
en donde la unidad de accionamiento está adaptada además para pivotar en la conexión a la estructura de soporte en un plano paralelo a la vía, de modo que la fuerza de accionamiento reacciona en la conexión entre la unidad de accionamiento y el soporte y la fuerza de compresión que reacciona a través del elemento de resorte.
2. El conjunto de accionamiento (30) de la reivindicación 1, en donde dicho neumático de accionamiento (32, 44) está conectado de forma pivotante a la estructura de soporte (42) de manera que los neumáticos de accionamiento sean accesibles para su mantenimiento.
3. El conjunto de accionamiento (30) de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el elemento de resorte (52) es una disposición de resorte neumático para controlar la fuerza de compresión entre el neumático de accionamiento (32, 44) y las placas de accionamiento laterales (28).
4. El conjunto de accionamiento (30) de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la fuerza de accionamiento reacciona en la conexión de pivote.
5. El conjunto de accionamiento (30) de la reivindicación 4, en donde la fuerza de accionamiento reacciona en un casquillo de pivote (50) que conecta la unidad de accionamiento a la estructura de soporte.
6. El conjunto de accionamiento (30) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además una base (94) para soportar la estructura de soporte (42) con respecto al raíl.
7. El conjunto de accionamiento (30) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además una disposición de frenado dinámi
8. El conjunto de accionamiento (30) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además una disposición de frenado mecáni
9. El conjunto de accionamiento (30) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende además una disposición de frenado dinámico y una disposición de frenado mecáni
accionamiento (32, 44).
10. El conjunto de accionamiento (30) de una cualquiera de las reivindicaciones 7 o 9, en donde el esfuerzo de frenado de la disposición de frenado dinámico se controla limitando la corriente al conjunto de la unidad de accionamiento.
11. El conjunto de accionamiento (30) de una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, en donde la disposición de frenado mecánico es una disposición del tipo de liberación hidráulica.
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