ES2955221T3 - Vehículo ferroviario con vagón basculante y sistema ferroviario para el mismo - Google Patents

Vehículo ferroviario con vagón basculante y sistema ferroviario para el mismo Download PDF

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Tomasz Kublin
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Abstract

Sistema ferroviario (1) que comprende un vehículo ferroviario (2) móvil a lo largo de un sistema de guía ferroviaria (3), comprendiendo el vehículo ferroviario un chasis (4) y un vagón (5) soportado de forma giratoria sobre el chasis (4) a través de un acoplamiento de pivote (6). El vehículo ferroviario (2) comprende además un sistema de accionamiento de pivote (7) que comprende un actuador (12) y un sistema de control (14) conectado al actuador (12) y a sensores para el accionamiento y control de la rotación del vagón (5).) respecto al chasis (4). El carro (5) está soportado rotacionalmente con respecto al chasis (4) alrededor de un eje de pivote (P) que permanece en una posición estática con respecto al chasis (4), teniendo el carro una distribución de masas formando un centro de gravedad (CG) colocado debajo del eje de pivote (P), sirviendo el sistema de actuación de pivote (7) para ayudar y amortiguar la rotación pasiva del carro con respecto al chasis debido al par generado por la fuerza centrífuga que actúa sobre el centro de gravedad alrededor del eje de pivote (PAG). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Vehículo ferroviario con vagón basculante y sistema ferroviario para el mismo
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema ferroviario, que tiene un vehículo ferroviario con un vagón basculante. El vehículo ferroviario puede utilizarse en sistemas ferroviarios de tubos de vacío con vías ferroviarias de levitación magnética, o en sistemas sin vacío y en vías ferroviarias de ruedas convencionales.
Antecedentes de la invención
Es conocido dotar a los vehículos ferroviarios convencionales de un mecanismo basculante que inclina el vagón para compensar las fuerzas centrífugas cuando el vehículo se desplaza en una curva. Las vías férreas suelen estar inclinadas en las curvas para compensar parcialmente las fuerzas centrífugas. En muchas redes ferroviarias, el ángulo de inclinación de las vías suele limitarse a unos 8° o menos. Dado que el ángulo de inclinación depende de la velocidad del vehículo ferroviario, el mecanismo de inclinación activo puede ajustar el ángulo de inclinación del vagón en función de la velocidad. Un sistema de inclinación en un vehículo convencional es conocido del documento JP H05 162643 A. Debido al aumento de la velocidad de los vehículos ferroviarios, o a la implantación de nuevos vehículos ferroviarios en las infraestructuras existentes, pueden ser necesarios ángulos de inclinación superiores a los que muchos sistemas convencionales son capaces de proporcionar. Además, en los sistemas existentes, la potencia necesaria para inclinar los vagones es bastante elevada, lo que conlleva un aumento del peso del vehículo debido a los mayores requisitos de potencia, y un elevado consumo de energía.
Especialmente en los sistemas de tubos de vacío con vehículos levitados magnéticamente, en vista de las altísimas velocidades alcanzadas, el peso y los requisitos de potencia de un mecanismo basculante según los sistemas convencionales afectan negativamente al rendimiento y la comodidad del tren. Las mayores exigencias al sistema de inclinación también tienen un efecto adverso sobre la fiabilidad y la seguridad.
El documento WO 2012/101536 A2 divulga un vehículo de levitación o suspensión magnética con un cuerpo que puede girar para contrarrestar la fuerza centrífuga.
Resumen de la invención
En vista de lo anterior, es un objeto de la invención para proporcionar un sistema ferroviario que tiene vehículos ferroviarios con vagones basculantes que tiene un alto rendimiento y confort de marcha, y bajo consumo de energía. Resulta ventajoso disponer de vehículos ferroviarios con vagones basculantes que puedan adaptarse fácilmente al funcionamiento a baja y alta velocidad de forma fiable y económica.
Resulta ventajoso proporcionar un sistema ferroviario con vehículos ferroviarios dotados de vagones basculantes que sea seguro, incluso en caso de corte del suministro eléctrico.
En las aplicaciones de los sistemas ferroviarios de levitación magnética con tubos de vacío, resulta ventajoso poder adaptarse fácilmente a velocidades muy elevadas con un rendimiento fiable y seguro y, al mismo tiempo, un bajo consumo de energía.
Los objetivos de la invención se han logrado proporcionando el sistema según la reivindicación 1.
En esta invención se describe un sistema ferroviario que comprende un vehículo ferroviario desplazable a lo largo de un sistema de guía ferroviaria, el vehículo ferroviario comprende un chasis y un vagón soportado de forma giratoria en el chasis a través de un acoplamiento de pivote. El vehículo ferroviario comprende además un sistema de accionamiento del pivote que comprende un accionador y un sistema de control conectado al accionador y a los sensores para el accionamiento y el control de la rotación del vagón con respecto al chasis. El vagón está soportado rotacionalmente con respecto al chasis alrededor de un eje de pivote que permanece en una posición estática con respecto al chasis, el vagón tiene una distribución de masa que forma un centro de gravedad situado por debajo del eje de pivote, el sistema de accionamiento del pivote sirve para asistir y amortiguar la rotación pasiva del vagón con respecto al chasis debido al par generado por la fuerza centrífuga que actúa sobre el centro de gravedad alrededor del eje de pivote.
En una realización ventajosa, el accionador del sistema de accionamiento del pivote comprende al menos un conjunto de electroimanes en uno de los vagones o el chasis acoplados magnéticamente a al menos uno de un conjunto de elementos de motor magnético en el otro de los vagones o el chasis, formando juntos un motor electromagnético configurado para girar el vagón con respecto al chasis.
En una realización ventajosa, dicho al menos un conjunto de electroimanes están montados en el vagón.
En una realización ventajosa, dicho al menos un conjunto de electroimanes están montados en una periferia exterior del vagón.
En una realización ventajosa, los electroimanes se colocan alrededor de un extremo superior del vagón.
En una realización ventajosa, los electroimanes se colocan alrededor de un extremo inferior del vagón.
En una realización ventajosa, dicho al menos un conjunto de elementos de motor magnético está montado en una carcasa o bastidor exterior del chasis.
En una realización ventajosa, al menos un conjunto de elementos de motor magnético está montado en una porción de pared de un tubo del sistema de guía ferroviaria.
En una realización ventajosa, el vehículo ferroviario comprende una pluralidad de vagones interconectados por un acoplamiento entre vagones que comprende una sección tubular de material conforme que permite un cierto grado de desplazamiento rotacional elástico entre vagones adyacentes.
En una realización ventajosa, el sistema ferroviario comprende además un mecanismo limitador de acoplamiento de pivote que comprende al menos un pasador móvil montado en uno de los vagones o chasis que se puede acoplar de forma móvil en al menos un rebaje formado en el otro de los chasis o vagones. El pasador móvil se acciona activamente en una posición desbloqueada y se desplaza pasivamente mediante un resorte hasta una posición de bloqueo en el rebaje, configurado para limitar la amplitud del desplazamiento rotacional del vagón con respecto al chasis y/o para bloquear el vagón con respecto al chasis en una posición fija.
En una realización ventajosa, el mecanismo limitador del acoplamiento del pivote comprende al menos un par de pasadores móviles.
En una realización ventajosa, el rebaje del mecanismo limitador del acoplamiento del pivote comprende una porción poco profunda y una porción profunda, extendiéndose la porción poco profunda sobre un ángulo arqueado mayor que un ángulo arqueado sobre el que se extiende la porción profunda.
En una realización ventajosa, el acoplamiento de pivote comprende un cojinete periférico que comprende rodillos dispuestos entre el chasis y el vagón sobre un ángulo arqueado (a) alrededor de una periferia inferior del vagón.
En otra realización, el acoplamiento de pivote comprende un cojinete central alineado con el eje de pivote.
En una realización ventajosa, el sistema de guía ferroviaria comprende una vía férrea de levitación magnética y un tubo de vacío.
Otros objetos y aspectos ventajosos de la invención resultarán evidentes a partir de las reivindicaciones y de la siguiente descripción detallada y las figuras adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos adjuntos que a modo de ejemplos ilustran realizaciones de la presente invención y en los que:
La Figura 1 es una representación esquemática de un vehículo ferroviario según una realización de la invención; La Figura 2 es una representación esquemática de un vehículo ferroviario según otra realización de la invención; La Figura 3 es una representación esquemática de una porción de un vehículo ferroviario según una realización de la invención, que ilustra un acoplamiento entre vagones del vehículo ferroviario;
La Figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un control del ángulo de inclinación de un vagón del vehículo ferroviario según una realización de la invención;
La Figura 5 es una representación esquemática simplificada de una porción de un vagón de un vehículo ferroviario que ilustra el eje de pivote y el centro de gravedad del vagón;
La Figura 6 es una vista en sección transversal esquemática simplificada de un vehículo ferroviario según una realización de la invención;
La Figura 7 es una vista en sección transversal simplificada de un vehículo ferroviario en un sistema de guía ferroviaria según otra realización de la invención;
La Figura 8 es una vista esquemática simplificada en sección transversal de un vehículo ferroviario según otra realización, que ilustra un cojinete periférico de un vagón del vehículo ferroviario;
La Figura 9a es una representación esquemática simplificada en sección transversal de un vagón de un vehículo ferroviario según una realización de la invención, que ilustra un limitador de acoplamiento del pivote;
La Figura 9b es una vista similar a la Figura 9a que ilustra el limitador de acoplamiento del pivote en una posición bloqueada;
La Figura 9c es una representación esquemática simplificada en sección longitudinal del limitador de acoplamiento del pivote en posición desacoplada;
La Figura 9d es una vista similar a la Figura 9c que muestra el limitador de acoplamiento del pivote en una posición bloqueada;
La Figura 9e es una vista similar a la Figura 9c que muestra el limitador de acoplamiento del pivote en una posición parcialmente acoplada.
Descripción detallada de las realizaciones de la invención
Con referencia a las figuras, un sistema ferroviario según las realizaciones de la invención comprende un vehículo ferroviario 2 que es guiado por un sistema de guía ferroviario que comprende una vía ferroviaria 3 que puede ser una vía ferroviaria de tipo de ruedas o una vía ferroviaria de tipo levitación magnética. En determinadas realizaciones, el sistema de guía ferroviaria puede comprender un tubo ferroviario 26 que puede estar configurado, en particular, para aplicar un vacío parcial en el tubo ferroviario. Los sistemas de guía ferroviaria 3 mencionados anteriormente que pueden implementarse en el ámbito de la presente invención son conocidos de por sí y no es necesario describirlos con más detalle.
Así pues, las realizaciones de la invención pueden implementarse con diversos tipos de sistemas ferroviarios, incluidos un carril de suspensión electromagnética (EMS) o un carril de suspensión electrodinámica (EDS) que funcionen a presión ambiente o en condiciones de presión reducida (es decir, sistemas ferroviarios de vacío como vactrain o hyperloop), así como ferrocarriles convencionales, incluidos tranvías y metros que se desplacen sobre carriles utilizando ruedas con piezas rodantes situadas en el chasis del vehículo.
El vehículo ferroviario 2 comprende al menos un chasis 4 y al menos un vagón 5 montado sobre el chasis 4 mediante un acoplamiento de pivote 6. El vagón 5 está montado de forma giratoria con respecto al chasis 4 para la rotación del vagón con respecto al chasis alrededor de un eje de pivote P. El eje de pivote P se encuentra en una posición fija o sustancialmente fija con respecto al chasis 4, por lo que el vagón 5 puede girar con respecto al chasis sin ningún desplazamiento de traslación. Cabe señalar que esto se distingue de los sistemas convencionales en los que el eje del centro de rotación del vagón también tiene un componente de movimiento de traslación. Una ventaja de las realizaciones de la invención es que se puede adaptar, si es necesario, para encajar en los anchos de vía de las infraestructuras existentes, proporcionando al mismo tiempo un mayor desplazamiento angular del vagón que los vehículos convencionales para una operación a mayor velocidad o para una mayor comodidad en secciones curvas de la vía.
El chasis 4 incluye un elemento de enganche de la vía férrea 11 que puede incluir ruedas para el enganche por rodadura en una vía férrea de tipo rueda, o un sistema de levitación magnética para el enganche sin contacto con una vía férrea de levitación magnética que puede tener varias configuraciones según se conoce en la técnica. El miembro de enganche de la vía férrea también puede ser una combinación de sistemas de tipo rueda y de tipo levitación magnética que, por ejemplo, pueden utilizarse en funcionamiento a baja velocidad o a alta velocidad en diversas vías férreas, por ejemplo, para integrarse en una infraestructura existente. El chasis 4 comprende además un sistema de accionamiento que puede incluir un motor para proporcionar fuerza de propulsión al vehículo ferroviario 2.
El vehículo ferroviario comprende además un sistema de accionamiento del pivote 7 para el control y accionamiento de la rotación del vagón con respecto al chasis 4 en torno al eje de pivote P. El sistema de accionamiento del pivote comprende un accionador accionado eléctricamente 12 montado preferentemente en el chasis 4, acoplado mediante una transmisión mecánica y/o electromagnética al vagón, según una realización de la invención. Sin embargo, en otras realizaciones, el sistema de accionamiento del pivote 7 puede comprender un accionador eléctrico 12 que comprende elementos de motor electromagnéticos 30a montados en el vagón 5 que se acoplan electromagnéticamente a elementos complementarios 30b en el chasis 4, como se ilustra en las Figuras 6 y 8. En una variante, los elementos complementarios del motor 30b pueden montarse en el tubo ferroviario 26 como se ilustra esquemáticamente en la Figura 7.
El sistema de accionamiento del pivote 7 comprende además un sistema de control 14 conectado a sensores que incluyen al menos un sensor para medir la posición de rotación del vagón 5 con respecto al chasis 4 y al menos un sensor 14b para medir las fuerzas centrífugas, por ejemplo un sensor inercial. Se pueden utilizar varios sensores de posición que miden la posición y el desplazamiento del vagón con respecto al chasis y que son bien conocidos en la técnica de la detección, como sensores ópticos, magnéticos, capacitivos o inductivos, o se puede emplear una combinación de dichos sensores. Además, los sensores de posición pueden ser independientes y/o estar integrados en el sistema de accionamiento. Los sensores centrífugos (inerciales) también son bien conocidos y no es necesario describirlos con más detalle en esta invención.
El sistema de control 14 del sistema de accionamiento del pivote comprende una unidad de control 14a, 14c que recibe señales de los sensores y está conectada al accionador 12 en un lazo de control que busca reducir la fuerza centrífuga a un valor 0 o cercano a 0 dentro de los límites de la rotación de pivote completa del vagón con respecto al chasis. La unidad de control puede comprender, por ejemplo, una unidad informática 14a conectada a un controlador de ejecución 14c.
Dependiendo de los ajustes seleccionados, la fuerza centrífuga puede no estar totalmente compensada por la cantidad de inclinación, de forma que se perciba una fuerza lateral relativa al piso del vagón, por ejemplo dentro de un intervalo, por ejemplo, de ± 0,05g (es decir, aproximadamente de -0,34 a 0,34 Nms-2) de fuerza lateral, o cualquier valor considerado como una fuerza lateral aceptable aplicada sobre mercancías o pasajeros dentro del vagón. La amplitud angular puede depender también de las cargas admisibles definidas en la reglamentación y las normas, por ejemplo, para ajustarse a las normas ferroviarias en las que el cambio de carga lateral y vertical para los pasajeros no puede superar los 0,15 g, lo que define la amplitud angular máxima en ± 29,6°.
En las realizaciones de la invención, el vagón 5 puede estar configurado para girar con respecto al chasis 4 dentro de un intervalo angular de hasta ± 45° con respecto al plano vertical gravitatorio. El intervalo angular dependerá de la velocidad máxima del vehículo ferroviario y del radio de la curva de la vía férrea que se acople a esa velocidad. Una ventaja de la configuración de la invención es que el intervalo angular no está limitado y puede ser tan alto como sea necesario en vista de la rotación del vagón alrededor de un eje de pivote estático relativo al chasis.
El lazo de control de retrroalimentación S1-S4 de la unidad de control está configurado para ayudar en el pivote del vagón 5 y proporcionar amortiguación para eliminar o reducir las oscilaciones del vagón con respecto al chasis. Las señales de medición de los sensores se introducen S1 en la unidad informática que procesa S3 las señales y las transmite al controlador que convierte S4 las señales en órdenes de ejecución recibidas S5 por el accionador para accionar la rotación del vagón.
En la primera realización ilustrada en la Figura 1, el vagón 5 está acoplado al chasis mediante un acoplamiento de pivote 6 que comprende un cojinete central alineado con el eje de pivote P. En esta realización, el sistema de accionamiento de pivote comprende un accionador 12 que comprende un motor 19 acoplado mediante una transmisión 21 a un elemento de transmisión montado fijamente en el vagón, por ejemplo un piñón en un eje central acoplado a un engranaje que forma parte de la transmisión 21. Varios accionadores mecánicos y electromagnéticos son per se conocidos y pueden ser implementados dentro del alcance de la presente invención. El cojinete central puede ser en particular en forma de un cojinete de rodillos o un cojinete de deslizamiento lubricado, tales cojinetes son de por sí conocidos y no necesitan ser descritos en esta invención.
En una segunda realización ilustrada esquemáticamente en la Figura 2, el acoplamiento de pivote 6 comprende un cojinete periférico exterior que se acopla a una porción tubular del vagón 5, por ejemplo, una carcasa tubular del vagón 5. En esta variante, una pluralidad de vagones 5 pueden estar acoplados entre sí a través de un acoplamiento entre vagones 9 que puede comprender un acoplamiento móvil, en particular un acoplamiento móvil elásticamente que permite que los vagones adyacentes giren entre sí en cierta medida para tener en cuenta las posiciones de inclinación variables de los vagones en función de las fuerzas centrífugas que actúan sobre ellos. El acoplamiento entre vagones 9 puede comprender un elemento de unión tubular reforzado fabricado con un material elastomérico con fibras de refuerzo en su interior para limitar la deformación elástica del acoplamiento dentro de un intervalo predeterminado. Ejemplos de materiales de acoplamiento son un material a base de caucho reforzado con fibras de aramida o varillas metálicas. La rotación entre vagones derivada de las diferencias de ángulo puede realizarse por torsión de dicho material o, por ejemplo, sobre sellos de eje radiales.
El cojinete periférico 17 puede comprender ventajosamente rodillos 17a montados en una parte inferior del chasis 4 sobre el que descansa el vagón 5. El vagón 5 tiene una porción con forma cilíndrica (porción axisimétrica alrededor del eje de pivote P) que se extiende al menos parcialmente sobre una porción inferior del vagón a lo largo de un ángulo de segmento a que permite la rotación del vagón por encima del ángulo de inclinación máximo predefinido. La superficie de apoyo 17b del vagón 5 puede estar provista de una superficie de material endurecido y los rodillos de una superficie complementaria que puede ser de la misma dureza o de una dureza inferior configurada para un bajo desgaste y un alto ciclo de vida. En una variante, los rodillos pueden estar fijamente acoplados al vagón 5 y rodar sobre una superficie de apoyo complementaria fijamente montada en el chasis, sin embargo esto es generalmente menos ventajoso que la primera variante.
En otra realización, el cojinete periférico puede comprender un sistema de levitación neumático o magnético sin rodillos para un apoyo sustancialmente sin contacto del vagón 5 sobre el chasis 4. El sistema de cojinete neumático puede ser controlado para aumentar la presión durante la detección de una fuerza centrífuga para permitir la rotación de baja fricción del vagón en relación con el chasis. Una combinación de cojinetes de rodillos y neumáticos también puede implementarse dentro del alcance de la invención. Cabe señalar que también puede preverse un sistema de levitación magnética entre el chasis y el vagón para reducir la fuerza de fricción o para levantar el vagón del chasis durante la rotación de pivote.
Según un aspecto de la invención, el centro de gravedad CG del vagón 5 se sitúa por debajo del eje de giro P del vagón 5. Al entrar en una curva, la fuerza centrífuga aplicada sobre el vagón impone un momento de rotación alrededor del eje de pivote para inclinar el vagón respecto al chasis hacia una posición que tiende a anular las fuerzas laterales que actúan sobre una carga soportada en el interior del vagón. En ausencia de fricción entre el vagón y el chasis en el movimiento de rotación, la fuerza centrífuga que actúa sobre el centro de gravedad proporcionaría una compensación total de la fuerza centrífuga para eliminar las fuerzas laterales que actúan sobre los pasajeros o las mercancías dentro del compartimento del vagón. Sin embargo, debido a la fricción y a las fuerzas inerciales relacionadas con los cambios de altura de la vía o debido a las irregularidades de la vía y, el sistema de accionamiento del pivote que recibe información de los sensores de posición y de los sensores inerciales ayuda a la rotación para superar las fuerzas de fricción y proporciona una fuerza para amortiguar las oscilaciones en el movimiento de rotación del vagón, así como para reducir la aceleración excesiva debida a las fuerzas inerciales. Para la comodidad de los pasajeros durante el viaje también es importante reducir no sólo la aceleración, sino también los movimientos bruscos debidos a un cambio de aceleración. La función de amortiguación y asistencia del sistema de accionamiento del pivote también sirve para controlar la rotación del vagón de vuelta a la posición neutra o vertical del vagón al salir de una curva. De este modo, el sistema de accionamiento del pivote 7 requiere una potencia relativamente baja para lograr tales funciones en comparación con un sistema de inclinación totalmente activo, ya que la principal fuerza de rotación la proporciona la fuerza centrífuga que actúa sobre el vagón. En comparación con los sistemas basculantes ferroviarios convencionales, la menor potencia necesaria para la función basculante también conlleva una reducción del peso embarcado y del consumo de energía, características ambas especialmente ventajosas para aumentar el rendimiento y reducir el consumo de energía.
Como se ilustra mejor en la Figura 6, el accionador 12 del sistema de accionamiento del pivote puede comprender un motor electromagnético formado entre el vagón 5 y una carcasa o bastidor exterior 15 de una porción de soporte del vagón 13 del chasis 4. En otra realización, como se ilustra en la Figura 7, el sistema de accionamiento del pivote puede comprender un motor electromagnético formado entre el vagón 5 y una porción de un tubo ferroviario 26 del sistema de guía ferroviaria 3, por ejemplo una porción de pared superior 26a del tubo.
El accionador puede comprender electroimanes 30a montados en el vagón 5, por ejemplo alrededor de una pared superior exterior del vagón 5, como se ilustra en las Figuras 6, 7 y 8, los electroimanes conectados al sistema de control 14. Los electroimanes 30a se acoplan magnéticamente a los elementos magnéticos 30b previstos en la carcasa 15 o en un tubo 26 del sistema ferroviario. Los elementos magnéticos 30b pueden ser imanes permanentes o electroimanes. En una variante, los elementos magnéticos 30b también pueden tener forma de elementos de material magnético blando para formar con los electroimanes 30a un motor de tipo de reluctancia. Los electroimanes 30a acoplados a los elementos magnéticos 30b a través de un entrehierro forman un motor configurado para producir un par de torsión alrededor del eje de giro P del vagón.
En realizaciones preferidas, los elementos motores montados en un vagón se proporcionan como electroimanes que están conectados a la unidad de control del sistema de accionamiento del pivote montado en el vehículo ferroviario 2, de modo que el control activo de la inclinación se realiza directamente por el sistema de control dentro del vehículo ferroviario. En las realizaciones de las Figuras 6 y 8, dado que ambas piezas del motor 30a, 30b para el acoplamiento de pivote están provistas en el vehículo ferroviario, los electroimanes pueden estar provistos bien en el vagón 5 o bien en una carcasa o bastidor exterior 15 del chasis 4, o bien tanto en el vagón 5 como en el bastidor 15 del chasis 4.
En una variante, los elementos motores del accionador 12 del sistema de accionamiento del pivote 7 también pueden proporcionarse a lo largo de una porción inferior del vagón, por ejemplo, adyacentes o integrados en el cojinete periférico o separados del cojinete a lo largo de cualquier sección de la parte inferior.
En las variantes ilustradas en la Figura 7, en caso de que los elementos motores complementarios 30b estén montados en el tubo ferroviario 26, pueden ser en forma de electroimanes que se accionan únicamente a lo largo de los tramos por los que avanza el tren, de forma similar a los principios ya conocidos para los sistemas de levitación magnética que se conmutan progresivamente a lo largo de la vía a medida que avanza el vehículo ferroviario.
En referencia a las Figuras 9a a 9e, el vehículo ferroviario puede comprender además un mecanismo limitador del acoplamiento del pivote 8 que limita la amplitud de rotación entre el vagón y el chasis, en particular en caso de falla de alimentación del sistema de accionamiento del pivote. Si se produce una falla eléctrica en el sistema de accionamiento del pivote, es conveniente fijar la posición del vagón con respecto al chasis para evitar su balanceo. Además, el mecanismo limitador del acoplamiento del pivote 8 puede utilizarse para evitar una rotación excesiva del vagón con respecto al chasis en caso de funcionamiento defectuoso del sistema de accionamiento del pivote. Como se ilustra en las Figuras 9a a 9e, el mecanismo limitador de acoplamiento de pivote 8 puede comprender pasadores móviles 16 que se reciben en un rebaje 22, estando los respectivos pasadores y rebajes montados respectivamente en el vagón y en el chasis. Cada pasador móvil puede desplazarse deslizándolo y ser empujado por un resorte 18 hacia el rebaje y acoplado a un accionador electromagnético, neumático o hidráulico que empuja el pasador 16 fuera del rebaje correspondiente. Durante el funcionamiento normal, el accionador del pasador está accionado y mantiene el pasador con resorte fuera del rebaje, o al menos parcialmente fuera de una parte de bloqueo del rebaje. En caso de falla del sistema eléctrico del accionador de inclinación, el accionador de pasador se desconecta y el resorte empuja los pasadores móviles hacia el rebaje 22.
El rebaje puede comprender ventajosamente una porción poco profunda 22a que se extiende sobre un segmento en arco que tiene un ángulo p, por ejemplo en un intervalo de 40 a 120°, y una porción profunda 22b que se forma además dentro del rebaje de la porción poco profunda 22a y que tiene un ángulo del segmento en arco 9 que es menor que p.
Como se ilustra en la Figura 9a, en caso de falla de corriente mientras el vehículo se desplaza por una curva, el vagón se gira fuera de la posición central y para permitir el movimiento con altas velocidades los dos pasadores móviles 16 se insertan en el rebaje 22, por lo que un pasador 16b se inserta directamente en la porción profunda 22b del rebaje mientras que el otro pasador 16a encaja en la porción poco profunda 22a del rebaje. Esto evita que el vagón gire incontroladamente debido a ángulos mayores que los proyectados y tan pronto como el vehículo entra en la parte recta de la vía, saliendo de la curva, el vagón se mueve por sí mismo a la posición vertical y en este momento los dos pasadores se insertan en la porción profunda 22b de la ranura como se ilustra en la Figura 9b. De este modo, se fija la posición del vagón al chasis 4 en posición vertical y se impide que el vagón siga girando.
Como se ilustra en la Figura 9a, puede haber un solo par de pasadores; sin embargo, puede haber una pluralidad de pares de pasadores, por ejemplo, como se ilustra en la Figura 9b. Además, pueden preverse otras disposiciones de ranuras o rebajes arqueados sin apartarse del espíritu de la invención. Por ejemplo, los pasadores pueden encajar en sus propias porciones de ranura separadas entre sí.
Como se ilustra mejor en la Figura 9d, el extremo libre del pasador comprende un elemento amortiguador elástico 24, por ejemplo de caucho u otro material elastomérico para reducir el golpe cuando los pasadores encajan en la porción profunda del rebaje o en una porción poco profunda del rebaje. Los pasadores pueden ser de acero o de otro material robusto de sección transversal y resistencia suficientes para superar los choques al encajarse en los rebajes durante la rotación del vagón con respecto al chasis.
Los limitadores de acoplamiento del pivote pueden accionarse durante el funcionamiento normal del vehículo ferroviario, por ejemplo, a baja velocidad, durante el desplazamiento en tramos largos en línea recta en los que no se prevén curvas, o cuando el vehículo ferroviario está parado, de modo que cuando el vehículo no está accionado el vagón está bloqueado en una posición bloqueada al chasis.
Aunque no se ilustra, el acoplamiento del vagón en relación con el chasis puede estar provisto además de elementos mecánicos de amortiguación para reducir aún más las oscilaciones entre el vagón y el chasis como complemento a la amortiguación electromagnética proporcionada por el sistema de accionamiento del pivote.
Lista de referencias:
Sistema ferroviario 1
Vehículo ferroviario 2
chasis4
sistema de accionamiento
motor
miembro de acoplamiento de vía férrea (rueda, levitación magnética) 11
porción de soporte del vagón 13 carcasa exterior / bastidor 15
vagón (para transporte de mercancías y/o pasajeros) 5
acoplamiento de pivote 6
cojinete
cojinete central
cojinete periférico 17
rodillos 17a
superficie de apoyo de rodillos 17b
sistema de accionamiento de pivote 7
accionador 12
motor 19
transmisión 21
electroimanes del motor 30a
elementos del motor magnéticos 30b
sistema de control 14
unidad de control 14a, 14c sensor(es) 14b
limitadores de acoplamiento del pivote 8
pasador móvil 16
resorte 18
accionador de pasador 20
accionador electromagnético
rebaje 22
porción poco profunda 22a
porción profunda 22b
cojín amortiguador 24
acoplamiento entre vagones 9
sistema de guía ferroviaria 3
vía férrea
tubo ferroviario 26
porción superior de pared 26a
elementos del motor magnéticos 30b

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Sistema ferroviario (1) que comprende un vehículo ferroviario (2) desplazable a lo largo de un sistema de guía ferroviario (3), comprendiendo el vehículo ferroviario un chasis (4) y un vagón (5) soportado rotacionalmente sobre el chasis (4) mediante un acoplamiento de pivote (6), comprendiendo además el vehículo ferroviario (2) un sistema de accionamiento de pivote (7) que comprende un accionador (12) y un sistema de control (14) conectado al accionador (12) y a sensores para el accionamiento y control de la rotación del vagón (5) respecto al chasis (4), donde el vagón (5) está soportado rotacionalmente con respecto al chasis (4) alrededor de un eje de pivote (P) que permanece en una posición estática con respecto al chasis (4), caracterizado porque el vagón (5) tiene una distribución de masa que forma un centro de gravedad (CG) posicionado por debajo del eje de pivote (P), sirviendo el sistema de actuación del pivote (7) para asistir y amortiguar la rotación pasiva del vagón (5) con respecto al chasis (4) debido al par generado por la fuerza centrífuga que actúa sobre el centro de gravedad (CG) alrededor del eje de pivote(P).
2. Sistema ferroviario según cualquier reivindicación precedente, donde el accionador (12) del sistema de accionamiento del pivote (7) comprende al menos un conjunto de electroimanes (30a) en uno de los vagones o el chasis acoplados magnéticamente a al menos uno de un conjunto de elementos de motor magnéticos (30b) en el otro de los vagones o el chasis, formando juntos un motor electromagnético configurado para girar el vagón con respecto al chasis.
3. Sistema ferroviario según la reivindicación anterior, donde dicho al menos un conjunto de electroimanes está montado en el vagón.
4. Sistema ferroviario según la reivindicación anterior, donde dicho al menos un conjunto de electroimanes está montado en una periferia exterior del vagón.
5. Sistema ferroviario según la reivindicación anterior, donde los electroimanes están situados alrededor de un extremo superior del vagón.
6. Sistema ferroviario según la reivindicación 4, donde los electroimanes están situados alrededor de un extremo inferior del vagón.
7. Sistema ferroviario según cualquier reivindicación precedente, donde dicho al menos un conjunto de elementos de motor magnéticos (30b) está montado en una carcasa o bastidor exterior (15) del chasis (4).
8. Sistema ferroviario según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-6,
donde dicho al menos un conjunto de elementos de motor magnéticos (30b) está montado en una porción de pared de un tubo (26) del sistema de guía ferroviaria .
9. Sistema ferroviario según cualquier reivindicación precedente, donde el vehículo ferroviario comprende una pluralidad de vagones (5) interconectados por un acoplamiento entre vagones (9) que comprende una sección tubular de material conforme que permite un cierto grado de desplazamiento rotacional elástico entre vagones adyacentes.
10. Sistema ferroviario según cualquier reivindicación precedente que comprende además un mecanismo limitador de acoplamiento de pivote (8) que comprende al menos un pasador móvil (16) montado en uno de los vagones o chasis que se puede acoplar de forma móvil en al menos un rebaje (22) formado en el otro de los chasis (4) o vagón (5), el pasador móvil accionado activamente en una posición desbloqueada y movible pasivamente por un resorte (18) a una posición de bloqueo en el rebaje, configurado para limitar la amplitud del desplazamiento rotacional del vagón con respecto al chasis y/o para bloquear el vagón con respecto al chasis en una posición fija.
11. Sistema ferroviario según la reivindicación anterior, donde el mecanismo limitador de acoplamiento de pivote (8) comprende al menos un par de pasadores móviles (16).
12. Sistema ferroviario según la reivindicación 10 u 11, donde el rebaje (22) del mecanismo limitador del acoplamiento del pivote
comprende una porción poco profunda (22a) y una porción profunda (22b), extendiéndose la porción poco profunda sobre un ángulo arqueado mayor que un ángulo arqueado sobre el que se extiende la porción profunda (22b).
13. Sistema ferroviario según cualquier reivindicación anterior, donde el acoplamiento de pivote (6) comprende un cojinete periférico (17) que comprende rodillos (17a) dispuestos entre el chasis y el vagón sobre un ángulo arqueado (a) alrededor de una periferia inferior del vagón.
14. Sistema ferroviario según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-12, donde el acoplamiento de pivote (6) comprende un cojinete central alineado con el eje de pivote (P).
15. Sistema ferroviario según cualquier reivindicación precedente, donde el sistema de guía ferroviaria comprende una vía férrea de levitación magnética y un tubo de vacío (26).
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