ES3031695T3

ES3031695T3 - Parking brake system, computer-implemented method of controlling a parking brake system of a rail vehicle, computer program and non-volatile data carrier

Info

Publication number: ES3031695T3
Application number: ES22157538T
Authority: ES
Inventors: Viktor Prim
Original assignee: Dellner Bubenzer AB
Current assignee: Dellner Bubenzer AB
Priority date: 2022-02-18
Filing date: 2022-02-18
Publication date: 2025-07-10
Anticipated expiration: 2042-02-18
Also published as: EP4230486C0; US20250100518A1; EP4230486A1; EP4230486B1; CN118695973A; WO2023156035A1

Abstract

Un sistema de freno de estacionamiento para un vehículo ferroviario (100) contiene un actuador de freno (120) que recibe una orden de freno de estacionamiento (cmdp) y genera una señal eléctrica de fuerza de frenado (BF). Una unidad de freno (200) contiene un primer y un segundo elemento de presión (211, 212) y un elemento giratorio (110) conectado mecánicamente a una rueda (105) del vehículo ferroviario (100). Al recibir la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF), la unidad de freno (200) hace que el primer y el segundo elemento de presión (211, 212) apliquen una fuerza de frenado al elemento giratorio (110) para mantener la rueda (105) inmóvil. Un conjunto de engranajes (220) en la unidad de freno (200) actúa mecánicamente sobre el primer y el segundo elemento de presión (211; 212). En respuesta a la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF), un motor eléctrico (230) actúa sobre el conjunto de engranajes (220) para que el primer y el segundo elemento de presión (211; 212) alcancen una posición específica. Un sensor de aceleración (125) registra los movimientos del vehículo ferroviario (100). Si se registran movimientos del vehículo ferroviario (100) por encima de un umbral de magnitud durante el periodo en que la orden de freno de estacionamiento (cmd P) ha inmovilizado al menos una rueda (105), el actuador de freno (120) reproduce la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF) para reaplicar la fuerza de frenado al elemento giratorio (110). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de freno de estacionamiento, método implementado por ordenador de control de un sistema de freno de estacionamiento de un vehículo ferroviario, programa informático y soporte de datos no volátil

Sector de la técnica

La presente invención se refiere en general a la inmovilización de vehículos ferroviarios. Especialmente, la invención se refiere a un sistema de freno de estacionamiento para un vehículo ferroviario según el preámbulo de la reivindicación 1 y a un método correspondiente implementado por ordenador. La invención también se refiere a un programa informático y a un soporte de datos no volátil que almacena tal programa informático.

Estado de la técnica

En el funcionamiento de un vehículo ferroviario de propulsión eléctrica, los motores de a bordo normalmente funcionan como generadores para desacelerar el vehículo ferroviario. Sin embargo, por razones de eficiencia y seguridad, no se puede confiar únicamente en esta estrategia de frenado. En particular, siempre será necesaria una función de frenado específica para asegurar la funcionalidad de frenado de emergencia y que el vehículo ferroviario permanezca estacionario después de haberse detenido.

En muchos casos, las mismas unidades de freno se usan para diferentes tipos de funcionalidades de frenado, tales como el frenado de servicio, el frenado de emergencia y el frenado de estacionamiento. En la actualidad, los frenos de los vehículos ferroviarios se caracterizan por usar frenos regulados neumáticamente. Esto es desfavorable, entre otras cosas, por su regulación lenta e imprecisa, pero también por el riesgo de fugas y el mal funcionamiento resultante.

Recientemente, se han presentado frenos controlados eléctricamente como alternativa a los frenos regulados neumáticamente. Por ejemplo, el documento US 2020/0198605 describe un sistema de frenado electromecánico controlado por microordenador que contiene un dispositivo de control de frenado electromecánico y una unidad de frenado electromecánica. El dispositivo de control de frenado electromecánico incluye una unidad de control de frenado por microordenador, una unidad de control electromecánica y un módulo de suministro de alimentación de reserva. La unidad de control de frenado por microordenador recibe una señal de instrucción de frenado enviada por un conductor o un sistema de conducción automática, realiza el cálculo de una fuerza de frenado objetivo y la gestión del frenado. Si se desconecta el freno electromagnético, una disposición de tornillo y tuerca lo cerrará para mantener la fuerza de frenado. Cuando el rotor de un motor de par gira en sentido inverso, la tuerca realiza un movimiento de traslación en sentido inverso y se suelta la fuerza de frenado.

El documento CN 111422174 divulga un dispositivo automático de frenado de estacionamiento para un tren de pasajeros, que evita la necesidad de disponer los denominados bloques de tope en las ruedas del vehículo cuando está estacionado durante largos períodos de tiempo. El diseño contiene dos extremos de una varilla oscilante de leva fija y los extremos de una varilla oscilante que ajusta la leva de separación del dispositivo de frenado están conectados correspondientemente de forma móvil con dos varillas de conexión de frenado y un asiento deslizante. El asiento deslizante está conectado a una ranura deslizante de una base de mecanismo de autobloqueo en modo deslizante, y un cilindro de aire de frenado de estacionamiento está dispuesto en la ranura deslizante. El asiento deslizante está conectado elásticamente con un bloque deslizante en forma de cuña que ajusta la separación. El método de frenado comprende las etapas siguientes: el asiento deslizante se desliza dentro de la ranura deslizante, la varilla oscilante de leva fija y la varilla oscilante que ajusta la leva de separación se mueven en la dirección de la ranura deslizante, uno de los extremos de las dos varillas de conexión de frenado se acerca al asiento deslizante, las dos pastillas de freno se alejan de un disco de rueda de frenado, se logra la liberación automática y, por otra parte, se consigue el estacionamiento de frenado. Según la invención, durante el frenado y el estacionamiento, el tiempo de funcionamiento es corto, la eficacia es alta, se puede asegurar un frenado efectivo, no es necesario colocar manualmente una zapata de hierro antideslizante, la intensidad de mano de obra es baja, no existe la posibilidad de omisión al retirar las medidas antideslizantes y la seguridad es mayor.

El documento EP 2939891 muestra un dispositivo eléctrico de freno de estacionamiento para un vehículo. El dispositivo eléctrico de freno de estacionamiento incluye un dispositivo de accionamiento que está diseñado para accionar componentes mecánicos de un dispositivo de freno de rueda; y un dispositivo de control que controla eléctricamente el dispositivo de accionamiento. El dispositivo de control está configurado para detectar si se ha accionado un interruptor de desconexión de la batería y, si se ha accionado el interruptor de desconexión de la batería, el dispositivo de control inicia el frenado parcial por medio del dispositivo de accionamiento dentro de un período de latencia después de que se haya accionado el interruptor de desconexión de la batería, durante el cual el dispositivo de accionamiento todavía se puede controlar eléctricamente, de tal manera que se retrasa un efecto de frenado completo del freno de estacionamiento eléctrico.

El documento EP2913238 divulga un accionador de freno eléctrico con función de aparcamiento provisto de una unidad de detección que se proporciona en un vehículo en el que se proporciona el accionador de freno eléctrico y es capaz de detectar el movimiento del vehículo desde un estado de parada. Una unidad de determinación está configurada para determinar si un mecanismo de bloqueo ha pasado o no a un estado de bloqueo de estacionamiento, mediante el uso de una señal de detección emitida desde la unidad de detección, cuando el mecanismo de bloqueo se acciona mediante un accionador a fin de pasar de un estado de desbloqueo al estado de bloqueo de estacionamiento.

El documento DE 102008007940 muestra un dispositivo con sensores, p. ej., sensores de láminas o sensores de efecto Hall, para la detección directa de un movimiento de un elemento de accionamiento en un tren de transmisión. Un dispositivo de control controla el dispositivo de seguridad y detecta el alejamiento de un vehículo cuando se desconecta el encendido del vehículo estacionado. El dispositivo de control cierra un freno de conducción del vehículo. El dispositivo de control desactiva los sensores y realiza una función de monitorización para monitorizar los sensores cuando el vehículo se desplaza usando un sistema de accionamiento, p. ej., un motor de combustión interna. Se incluye también una reivindicación independiente para un método de funcionamiento de un dispositivo de seguridad para un freno de estacionamiento controlado eléctricamente de un vehículo.

El documento WO 2020/069737 revela un sistema de freno para un vehículo ferroviario que comprende una pluralidad N de juegos de ruedas, comprendiendo cada juego de rueda una primera rueda y una segunda rueda que están conectadas a un árbol de juego de ruedas. El sistema de freno tiene por lo menos un módulo de freno que actúa como generador y está emparejado con un árbol de juego de ruedas y que está diseñado para convertir la energía giratoria del juego de ruedas en energía eléctrica y, de este modo, frenar el vehículo ferroviario.

El documento AT 511 269 describe un dispositivo para monitorizar y controlar automáticamente los sistemas neumáticos de frenado de los vehículos. El dispositivo tiene un módulo neumático que monitoriza la presión del aire de los sistemas de frenado usando sensores de presión. Un módulo de control asociado que controla uno o más sistemas de frenado está diseñado para recibir datos de posición del vehículo. Además, se describe un método para monitorizar los sistemas de frenado de los vehículos estacionados y de los vehículos en operación de remolque.

Así, se conocen sistemas de frenado electromecánicos que, entre otras cosas, se refieren a la funcionalidad de freno de estacionamiento. Por ejemplo, un diseño permite aplicar un freno de estacionamiento controlable electroneumáticamente si se ha desconectado una batería. Sin embargo, no existe ninguna solución técnica que asegure que un vehículo ferroviario con freno de estacionamiento permanezca en realidad inmovilizado hasta que se genere la orden de soltar el freno.

Sumario

El objetivo de la presente invención es, por tanto, ofrecer una solución que resuelva el problema anterior y proporcione una función de freno de estacionamiento de base eléctrica de mayor fiabilidad.

Según un aspecto de la invención, como se define en la reivindicación 1, el objetivo se consigue mediante un sistema de freno de estacionamiento para un vehículo ferroviario, sistema que contiene un accionador de freno y una unidad de freno. El accionador de freno está configurado para recibir una orden de freno de estacionamiento y, en respuesta a la misma, producir una señal eléctrica de fuerza de frenado. La unidad de freno, a su vez, contiene un primero y un segundo componente de presión y un componente giratorio que está mecánicamente a por lo menos una rueda del vehículo ferroviario. La unidad de freno está configurada para recibir la señal eléctrica de fuerza de frenado y, en respuesta a la misma, hacer que el primer y segundo componentes de presión apliquen una fuerza de frenado al componente giratorio con el fin de mantener inmóvil a la por lo menos una rueda. Un conjunto de engranajes en la unidad de freno está dispuesto para funcionar mecánicamente sobre el primer y segundo componentes de presión, y un motor eléctrico en la unidad de freno está configurado para actuar sobre el conjunto de engranajes en respuesta a la señal eléctrica de fuerza de frenado para hacer que el primer y segundo componentes de presión se acerquen o se alejen del componente giratorio y alcancen una interrelación de posición especificada. Adicionalmente, el sistema de freno contiene un sensor de aceleración configurado para registrar los movimientos del vehículo ferroviario y producir una señal de salida indicativa de una magnitud de los movimientos del vehículo ferroviario. Además, el accionador de freno está configurado para recibir la señal de salida; y si, durante un período en el que la orden de freno de estacionamiento ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda que esté inmóvil, la señal de salida indica movimientos del vehículo ferroviario en una magnitud por encima de un nivel umbral, el accionador de freno está configurado para controlar el accionador de freno a fin de reproducir la señal eléctrica de fuerza de frenado al motor eléctrico para hacer que el primer y segundo componentes de presión vuelvan a aplicar la fuerza de frenado al componente giratorio. Así, la por lo menos una rueda se mantiene inmóvil.

El sistema de freno de estacionamiento mencionado es ventajoso porque identifica y contrarresta automáticamente cualquier movimiento involuntario del vehículo ferroviario. Así pues, la funcionalidad del freno de estacionamiento puede ser muy fiable.

Según una realización de este aspecto de la invención, el accionador de freno está configurado para generar un primer mensaje de alarma si el sensor de aceleración registra un movimiento del vehículo ferroviario en una magnitud por encima del nivel umbral durante el período en el que la orden de freno de estacionamiento ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda que esté inmóvil. Por consiguiente, una entidad de monitorización puede ser informada rápidamente de cualquier movimiento involuntario del vehículo ferroviario.

Según otra realización de este aspecto de la invención, el accionador de freno está conectado a por lo menos un bus de datos en el vehículo ferroviario, el por lo menos un bus de datos está configurado para comunicar por lo menos uno de señales de control y mensajes de estado. Por ejemplo, el accionador de freno puede estar configurado para enviar el primer mensaje de alarma como uno de los mensajes de estado a través de uno del por lo menos un bus de datos. De este modo, todas las entidades pertinentes del vehículo ferroviario pueden ser informadas eficazmente sobre la condición de alarma.

Preferentemente, el accionador de freno contiene una interfaz inalámbrica configurada para enviar un segundo mensaje de alarma en formato inalámbrico. Si, durante el período en el que la orden de frenado de estacionamiento ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda que esté inmóvil, el sensor de aceleración registra un movimiento del vehículo ferroviario con una magnitud por encima del nivel umbral. Así, una o más partes externas pueden ser informadas convenientemente del hecho de que el vehículo ferroviario se ha desplazado involuntariamente.

Según aún otra realización de este aspecto de la invención, el accionador de freno contiene un generador de señales de alarma configurado para emitir una señal acústica y/o visual; si, durante el período en el que la orden de frenado de estacionamiento ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda que esté inmóvil, el sensor de aceleración registra un movimiento del vehículo ferroviario con una magnitud por encima del nivel umbral. Esto es favorable porque la señal acústica puede servir de indicador para un técnico de servicio hacia la unidad de freno que falla. Según este aspecto de la invención, el sistema de freno de estacionamiento contiene una unidad de alimentación de respaldo configurada para acumular alimentación eléctrica desde una línea de alimentación en el vehículo ferroviario durante el funcionamiento del vehículo ferroviario. En caso de corte de la alimentación eléctrica, la unidad de alimentación de respaldo está configurada para suministrar la alimentación eléctrica acumulada al accionador de freno y a la unidad de freno, lo que permite que el motor eléctrico mantenga la interrelación de posición especificada entre el primer y segundo componentes de presión como resultado de la señal eléctrica de fuerza de frenado también durante el corte de alimentación.

Según unas realizaciones adicionales de este aspecto de la invención, la unidad de alimentación de respaldo, a su vez, contiene por lo menos una batería recargable y/o por lo menos un elemento capacitivo configurado para mantener la alimentación eléctrica acumulada.

Según otro aspecto de la invención, como se define en la reivindicación 9, el objetivo se consigue mediante un método implementado por ordenador de control de un sistema de freno de estacionamiento de un vehículo ferroviario. El sistema de freno de estacionamiento contiene: un accionador de freno configurado para recibir una orden de freno de estacionamiento y, en respuesta a la misma, producir una señal eléctrica de fuerza de frenado. Se supone que una unidad de freno incluye un primero y un segundo componente de presión y un componente giratorio que está unido mecánicamente a por lo menos una rueda del vehículo ferroviario. La unidad de freno está configurada para recibir la señal eléctrica de fuerza de frenado y, en respuesta a la misma, hacer que el primer y segundo componentes de presión apliquen una fuerza de frenado al componente giratorio con el fin de mantener inmóvil a la por lo menos una rueda. La unidad de freno contiene también un conjunto de engranajes dispuesto para funcionar mecánicamente sobre el primer y segundo componentes de presión, un motor eléctrico configurado para actuar sobre el conjunto de engranajes en respuesta a la señal eléctrica de fuerza de frenado para hacer que el primer y segundo componentes de presión se acerquen o se alejen del componente giratorio y alcancen una interrelación de posición especificada. El método consiste en registrar los movimientos del vehículo ferroviario y producir una señal de salida indicativa de una magnitud de los movimientos del vehículo ferroviario. Específicamente, si durante un período en el que la orden de freno de estacionamiento ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda que esté inmóvil, la señal de salida indica movimientos del vehículo ferroviario en una magnitud por encima de un nivel umbral, el método implica además controlar el accionador de freno para reproducir la señal eléctrica de fuerza de frenado al motor eléctrico para hacer que el primer y segundo componentes de presión vuelvan a aplicar la fuerza de frenado al componente giratorio. Como resultado, la por lo menos una rueda se mantiene inmóvil. Las ventajas de este método, así como también las realizaciones preferidas del mismo son evidentes a partir de la exposición anterior con referencia al sistema de freno de estacionamiento propuesto.

Según otro aspecto de la invención, el objetivo se consigue mediante un programa informático cargable en un soporte de datos no volátil conectado de forma comunicativa a una unidad de procesamiento. El programa informático incluye software para ejecutar el método anterior cuando el programa se ejecuta en la unidad de procesamiento.

Según otro aspecto de la invención, el objeto se consigue mediante un soporte de datos no volátil que contiene el programa informático anterior.

Otras ventajas, características favorables y aplicaciones de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción y de las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

La invención se explicará a continuación más detalladamente por medio de realizaciones preferidas, que se divulgan como ejemplos y con referencia a los dibujos adjuntos.

La Figura 1 ilustra esquemáticamente un vehículo ferroviario equipado con un sistema de freno según una realización de la invención;

la Figura 2 muestra una unidad de freno según una realización de la invención;

la Figura 3 muestra un diagrama de bloques de un accionador de freno según una realización de la invención; la Figura 4 muestra una unidad de alimentación de respaldo según una primera realización de la invención; la Figura 5 muestra una unidad de alimentación de respaldo según una segunda realización de la invención; y la Figura 6 ilustra, mediante un diagrama de flujo, el método según la invención.

Descripción detallada

En la Figura 1, se ve una ilustración esquemática de un vehículo ferroviario 100 equipado con un sistema de freno de estacionamiento según una realización de la invención. El sistema de freno de estacionamiento contiene un accionador de freno 120 y una unidad de freno 200.

El accionador de freno 120 está configurado para recibir una orden de freno de estacionamiento cmdp, que normalmente se ha generado a partir de una instrucción del conductor. Naturalmente, sin embargo, la orden de freno de estacionamiento cmdppuede igualmente generarse automáticamente, por ejemplo, si se cumple un conjunto particular de criterios. Un ejemplo de dicho criterio puede ser que se interrumpa el suministro de alimentación al vehículo ferroviario.

Según una realización de la invención, el vehículo ferroviario 100 contiene por lo menos un bus de datos, por ejemplo, un primer bus de datos 150 configurado para comunicar señales de control CS. En un caso de este tipo, la orden de freno de estacionamiento cmdppuede recibirse en el accionador de freno 120 como una de las señales de control CS por medio del primer bus de datos 150.

En respuesta a la orden de freno de estacionamiento cmdp, el accionador de freno 120 está configurado para producir una señal eléctrica de fuerza de frenado BF, que se envía a la unidad de freno 200.

La unidad de freno 200 incluye el primer y segundo componentes de presión 211 y 212, respectivamente, y un componente giratorio 110, que está unido mecánicamente a por lo menos una rueda 105 del vehículo ferroviario 100. La unidad de freno 200 está configurada para recibir la señal eléctrica de fuerza de frenado BF y, en respuesta a la misma, hacer que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 apliquen una fuerza de frenado al componente giratorio 110, con el fin de mantener inmóvil la por lo menos una rueda 105. Según la invención, el sistema de freno de estacionamiento contiene un sensor de aceleración 125, y la unidad de freno 200, a su vez, contiene un conjunto de engranajes 220 y un motor eléctrico 230, por ejemplo, representado por un motor paso a paso o un motor de corriente continua.

El conjunto de engranajes 220 está dispuesto para funcionar mecánicamente sobre el primer y segundo componentes de presión 211 y 212.

En respuesta a la señal eléctrica de fuerza de frenado BF, el motor eléctrico 230 está configurado para actuar sobre el conjunto de engranajes 220 para hacer que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 se acerquen o se alejen del componente giratorio 110 y alcancen una interrelación de posición especificada. De este modo, por ejemplo, una orden de activación del freno de estacionamiento cmdppuede dar como resultado que el freno de estacionamiento esté aplicado, y una orden de anulación del freno de estacionamiento cmdppuede dar como resultado que se suelte el freno de estacionamiento.

El sensor de aceleración 125 puede estar incluido en el accionador de freno 120. Sin embargo, como alternativa, el sensor de aceleración 125 también puede disponerse en un lugar diferente del vehículo ferroviario 100, tal como en una parte del bastidor/chasis del mismo. El sensor de aceleración 125 está configurado para registrar los movimientos del vehículo ferroviario 100 y producir una señal de salida indicativa de una magnitud de los movimientos del vehículo ferroviario 100.

En cualquier caso, el accionador de freno 120 está configurado para recibir la señal de salida del sensor de aceleración 125. Si la señal de salida indica movimientos del vehículo ferroviario 100 en una magnitud por encima de un nivel umbral durante un período en el que la orden de freno de estacionamiento cmdpha dado instrucciones de que la por lo menos una rueda 105 esté inmóvil, el accionador de freno 120 está configurado para controlar el accionador de freno 120 para reproducir la señal eléctrica de fuerza de frenado BF al motor eléctrico 230 para hacer que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 vuelvan a aplicar la fuerza de frenado al componente giratorio 110, con el fin de mantener inmóvil la por lo menos una rueda 105.

En otras palabras, si después de recibir una orden de activación del freno de estacionamiento y antes de recibir una orden de anulación de la misma, el sensor de aceleración 125 registra un movimiento del vehículo ferroviario 100 con una magnitud por encima de un nivel umbral, el accionador de freno 120 desencadena por lo menos una medida de precaución que debe tomarse.

Específicamente, en un caso de este tipo, el accionador de freno 120 está configurado para controlar el accionador de freno 120 para reproducir la señal eléctrica de fuerza de frenado BF al motor eléctrico 230 para hacer que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 vuelvan a aplicar la fuerza de frenado al componente giratorio 110. De este modo, si el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 por algún motivo se han desplazado de la interrelación de posición especificada, se controlarán de vuelta a la interrelación de posición especificada con el fin de mantener inmóvil la por lo menos una rueda 105.

Adicionalmente, según otra realización de la invención, el accionador de freno 120 está configurado para generar un primer mensaje de alarma A1 si el sensor de aceleración 125 registra un movimiento del vehículo ferroviario 100 con una magnitud por encima del nivel umbral durante el período en el que la orden de freno de estacionamiento cmdP ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda 105 que esté inmóvil.

Por ejemplo, el vehículo ferroviario 100 puede contener un segundo bus de datos 160, que está configurado para comunicar mensajes de estado SS y a cuyo segundo bus de datos 160 está conectado el accionador de freno 120. En un caso de este tipo, el accionador de freno 120 puede estar configurado para enviar el primer mensaje de alarma A1 como uno de los mensajes de estado SS a través del segundo bus de datos 160.

A continuación, con referencia brevemente a la Figura 3. Según otra realización de la invención, el accionador de freno 120 contiene una interfaz inalámbrica 340 configurada para enviar un segundo mensaje de alarma A2 en un formato inalámbrico, tal como un mensaje SMS (servicio de mensajes cortos) en un sistema de telecomunicación inalámbrico. De este modo, una o más partes externas pertinentes pueden ser informadas del mal funcionamiento temporal del freno de estacionamiento, de modo que puedan tomarse las medidas adecuadas.

De forma adicional o como alternativa, el accionador de freno 120 puede contener un generador de señales de alarma 350 configurado para emitir una señal acústica y/o una señal visual A3. De manera análoga al párrafo anterior, el accionador de freno 120 está configurado para hacer que el generador de señales de alarma 350 emita dicha(s) señal(es) A3, p. ej., un sonido de alarma y/o una luz intermitente o fija, si el sensor de aceleración 125 registra un movimiento del vehículo ferroviario 100 con una magnitud por encima del nivel umbral durante el período en el que la orden de freno de estacionamiento cmdP ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda 105 que esté inmóvil. Por consiguiente, la señal acústica A3 puede guiar eficazmente a un técnico de servicio hacia el freno averiado.

La Figura 2 muestra una unidad de freno 200 según una realización de la invención. La unidad de freno 200 incluye un primer y segundo componentes de presión 211 y 212, respectivamente, y un componente giratorio 110 que está unido mecánicamente a por lo menos una rueda 105 del vehículo ferroviario 100. La unidad de freno 200 está configurada para recibir la señal eléctrica de fuerza de frenado BF. En respuesta a la señal de fuerza de frenado eléctrico BF, la unidad de freno 200 está configurada para realizar una operación de freno de estacionamiento. Como se ha mencionado anteriormente, la orden de freno de estacionamiento cmdP normalmente significa activar el freno de estacionamiento, es decir, aplicar el freno de estacionamiento o desactivar el freno de estacionamiento, es decir, soltar el freno de estacionamiento. En una situación de freno de estacionamiento activo, la orden de freno cmdP está configurada para hacer que la por lo menos una rueda 105 permanezca inmóvil. Cuando el vehículo ferroviario debe reanudar su movimiento, se produce una orden de anulación de freno de estacionamiento cmdP que está configurada para hacer que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 suelten una fuerza de frenado ya aplicada al componente giratorio 110 para permitir que el componente giratorio 110 y la por lo menos una rueda 105 giren de nuevo.

El conjunto de engranajes 220 está dispuesto para funcionar mecánicamente sobre el primer y segundo componentes de presión 211 y 212, respectivamente. Funcionalmente, el conjunto de engranajes 220 está situado entre el motor eléctrico 230 y los componentes de presión 211 y 212.

En respuesta a la señal eléctrica de fuerza de frenado BF, el motor eléctrico 230 está configurado para actuar sobre el conjunto de engranajes 220 para hacer que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 se acerquen o se alejen del componente giratorio 110 y alcancen una interrelación de posición especificada. Aquí, una primera interrelación de posición especificada puede corresponder a un estado de freno de estacionamiento suelto, es decir, en donde al componente giratorio 110 y a la por lo menos una rueda 105 se les permite girar; y una segunda interrelación de posición especificada puede corresponder a un estado de estacionamiento frenado, en donde el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 aplican una fuerza de frenado al componente giratorio 110 con el fin de mantener inmóvil la por lo menos una rueda 105.

Es ventajoso implementar el motor eléctrico 230 como un motor paso a paso porque el motor paso a paso proporciona un posicionamiento altamente preciso de su árbol de transmisión de alimentación sin necesidad de un sensor de posición para la retroalimentación. El motor paso a paso es normalmente un motor eléctrico de corriente continua sin escobillas que divide una rotación completa en un número de etapas iguales, digamos 100, que puede proporcionar un rotor de hierro en forma de engranaje con 25 dientes que da 3,6 grados de rotación por paso. Se puede dar instrucciones al motor paso a paso 230 para que se mueva y mantenga una posición en uno de estos pasos mediante un control de bucle abierto, siempre que el motor esté adaptado a la aplicación con respecto al par y la velocidad.

Como alternativa, el motor eléctrico 230 puede implementarse en su lugar mediante un motor de corriente continua. Esto es favorable porque es sencillo controlar un par de salida del árbol de transmisión de alimentación del motor de corriente continua mediante una corriente de control.

Según una realización de la invención, el sistema de freno de estacionamiento incluye una unidad de alimentación de respaldo 130, que está configurada para acumular alimentación eléctrica W desde una línea de alimentación 140 en el vehículo ferroviario 100 durante el funcionamiento normal del vehículo ferroviario 100. Como se expondrá a continuación con referencia a las Figuras 4 y 5, la alimentación eléctrica puede almacenarse en por lo menos una batería y/o por lo menos un elemento capacitivo.

En caso de corte de la alimentación eléctrica W, por ejemplo, debido a que un colector de corriente a bordo del vehículo ferroviario 100 ha perdido contacto físicamente con una línea aérea externa o debido a la rotura de un cable en el vehículo ferroviario 100, la unidad de alimentación de respaldo 130 está configurada para proporcionar automáticamente la alimentación eléctrica acumulada, almacenada en la unidad de alimentación de respaldo 130, al accionador de freno 120 y a la unidad de freno 200. De este modo, el motor eléctrico 130 está habilitado para mantener la interrelación de posición especificada entre el primer y segundo componentes de presión 211 y 212, tal como se indica en la señal eléctrica de fuerza de frenado BF, también durante el corte de alimentación eléctrica W.

En la realización que se muestra en la Figura 4, la unidad de alimentación de respaldo 130. está conectada entre la línea de alimentación 140 y el accionador de freno 120 / la unidad de freno 200. La unidad de alimentación de respaldo 130 contiene un cargador de batería 431 y una batería recargable 433.

Durante el funcionamiento normal del vehículo ferroviario 100, la alimentación eléctrica W recibida desde la línea de alimentación 140 pasa a través de la unidad de alimentación de respaldo 130. Al mismo tiempo, el cargador de batería 431 recibe la alimentación eléctrica entrante W y carga la batería 433. En caso de corte de alimentación eléctrica en la línea de alimentación 140, la alimentación eléctrica acumulada en la batería 433 se suministrará en su lugar al accionador de freno 120 y a la unidad de freno 200. Así, independientemente de si hay alimentación eléctrica W en la línea de alimentación 140, siempre habrá alimentación eléctrica disponible para el accionador de freno 120 y la unidad de freno 200.

La Figura 5 muestra la unidad de alimentación de respaldo 130 según una segunda realización de la invención. Aquí, la unidad de alimentación de respaldo 130 contiene un rectificador 531 y por lo menos un elemento capacitivo 533. De manera análoga al párrafo anterior, en la realización que se muestra en la Figura 5, la unidad de alimentación de respaldo 130 está conectada entre la línea de alimentación 140 y el accionador de freno 120/la unidad de freno 200.

Durante el funcionamiento normal del vehículo ferroviario 100, la alimentación eléctrica W recibida desde la línea de alimentación 140 pasa a través de la unidad de alimentación de respaldo 130. Al mismo tiempo, el rectificador 531 envía la alimentación eléctrica entrante W al por lo menos un elemento capacitivo 533. En caso de corte de alimentación eléctrica en la línea de alimentación 140, la alimentación eléctrica acumulada en el por lo menos un elemento capacitivo 533 se suministrará en su lugar al accionador de freno 120 y a la unidad de freno 200. Así, independientemente de si hay alimentación eléctrica W en la línea de alimentación 140, siempre habrá alimentación eléctrica disponible para el accionador de freno 120 y la unidad de freno 200.

En general, es ventajoso que el procedimiento de frenado descrito anteriormente se efectúe de manera automática mediante la ejecución de uno o más programas informáticos. Por lo tanto, el accionador de freno 120 incluye preferentemente circuitos de procesamiento y unidades de memoria programada, cuyo diseño se describirá brevemente a continuación con referencia a la Figura 3.

La Figura 3 muestra un diagrama de bloques del accionador de freno 120 según una realización de la invención. El accionador de freno 120 incluye circuitos de procesamiento en forma de por lo menos un procesador 330 y una unidad de memoria 320, es decir, un soporte de datos no volátil, que almacena un programa informático 325, el cual, a su vez, contiene software para hacer que el por lo menos un procesador 330 ejecute las acciones mencionadas en la presente divulgación cuando el programa informático 325 se ejecuta en el por lo menos un procesador 330. Como se ha mencionado anteriormente, el accionador de freno 120 también puede contener una interfaz inalámbrica 340 configurada para enviar el segundo mensaje de alarma A2 en formato inalámbrico y/o un generador de señales de alarma 350 configurado para emitir señales acústicas y/o visuales A3.

Para resumir, y con referencia al diagrama de flujo de la Figura 6, a continuación, se describirá el método implementado por ordenador según la invención de control de un sistema de freno de estacionamiento de un vehículo ferroviario, cuyo sistema de freno de estacionamiento se supone que contiene un accionador de freno 120 configurado para recibir una orden de freno de estacionamiento cmdP y, en respuesta a la misma, producir una señal eléctrica de fuerza de frenado BF. Se supone que el sistema de freno de estacionamiento contiene además una unidad de freno 200 que incluye un primer y segundo componentes de presión 211 y 212, respectivamente, y un componente giratorio 110 que está unido mecánicamente a por lo menos una rueda 105 del vehículo ferroviario 100. La unidad de freno 200 está configurada para recibir la señal eléctrica de fuerza de frenado BF y, en respuesta a la misma, hacer que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 apliquen una fuerza de frenado al componente giratorio 110 con el fin de mantener inmóvil a la por lo menos una rueda 105.

En una primera etapa 610, se comprueba si se ha recibido una orden de activación del freno de estacionamiento; y, en caso afirmativo, se pasa a la etapa 620. De lo contrario, el procedimiento vuelve atrás y permanece en la etapa 610.

En la etapa 620, el accionador de freno 120 controla el accionador de freno 120 para producir una señal de fuerza de frenado eléctrica BF de tal manera que el motor eléctrico 230 hace que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 apliquen una fuerza de freno de estacionamiento al componente giratorio 110 y de este modo impiden que la por lo menos una rueda 105 gire.

En la etapa 630, se comprueba si el sensor de aceleración 125 ha registrado un movimiento del vehículo ferroviario 100 con una magnitud por encima de un nivel umbral; y, en caso afirmativo, se pasa a la etapa 640. En caso contrario, se pasa a la etapa 650.

En la etapa 640, el accionador de freno 120 controla el accionador de freno 120 para reproducir la señal eléctrica de fuerza de frenado BF al motor eléctrico 230 para hacer que el primer y segundo componentes de presión 211 y 212 vuelvan a aplicar la fuerza de frenado al componente giratorio 110, como se ha descrito anteriormente, con el fin de mantener inmóvil a la por lo menos una rueda 105. Después, el procedimiento vuelve a la etapa 630.

Preferentemente, según unas realizaciones preferidas de la invención, en relación con volver a aplicar la fuerza de frenado al componente giratorio 110, se producen uno o más mensajes de alarma para notificar a las entidades/partes pertinentes.

En la etapa 650, se comprueba si se ha recibido una orden de anulación de freno de estacionamiento; y, en caso afirmativo, se pasa a la etapa 660. De lo contrario, el procedimiento vuelve a la etapa 630.

En la etapa 660, el accionador de freno 120 controla el accionador de freno 120 para producir una señal de fuerza de frenado eléctrica BF de tal manera que el motor eléctrico 230 hace que el primer y segundo componentes 211 y 212 suelten el componente giratorio 110 y de este modo permiten que la por lo menos una rueda 105 gire libremente. Después, el procedimiento vuelve a la etapa 610.

Los expertos en la materia podrán entender y efectuar otras variaciones de las realizaciones divulgadas al poner en práctica la invención reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la divulgación y las reivindicaciones adjuntas.

Todas las etapas del procedimiento, así como cualquier subsecuencia de etapas, descritas con referencia a la Figura 6 pueden controlarse mediante un procesador programado. Además, aunque las realizaciones de la invención descritas anteriormente con referencia a los dibujos comprenden procesadores y procesos realizados en por lo menos un procesador, la invención se extiende también a programas informáticos, en particular programas informáticos sobre o en un soporte, adaptados para poner en práctica la invención. El programa puede estar en forma de código fuente, código objeto, una fuente intermedia de código y código objeto, tal como en forma compilada parcialmente, o en cualquier otra forma adecuada para su uso en la implementación del procedimiento según la invención. El programa puede formar parte de un sistema operativo o ser una aplicación independiente. El soporte puede ser cualquier entidad o dispositivo que pueda soportar el programa. Por ejemplo, el soporte puede comprender un medio de almacenamiento, tal como una memoria Flash, una ROM (memoria de solo lectura), por ejemplo, un DVD (disco de vídeo digital/versátil), un CD (disco compacto) o una ROM semiconductora, una EPROM (memoria de solo lectura programable y borrable), una EEPROM (memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente), o un medio de grabación magnética, por ejemplo, un disquete o un disco duro. Además, el soporte puede ser un soporte transmisible tal como una señal eléctrica u óptica que puede transmitirse por medio de un cable eléctrico u óptico o radioleléctrico o por otros medios. Cuando el programa se incorpora en una señal que puede transmitirse directamente por un cable u otro dispositivo o medio, el soporte puede estar constituido por dicho cable u otro dispositivo o medio. Como alternativa, el soporte puede ser un circuito integrado en el que se incorpora el programa, estando el circuito integrado adaptado para realizar, o para su uso en la realización de, los procedimientos relevantes.

El término "comprende/comprendiendo", cuando se usa en esta memoria descriptiva, se entiende que especifica la presencia de características, números enteros, etapas o componentes enunciados. El término no excluye la presencia o adición de uno o más elementos, características, números enteros, etapas o componentes adicionales o grupos del mismo. El artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. En las reivindicaciones, la palabra "o" no debe interpretarse como un o exclusivo (a veces denominado "XOR"). Por el contrario, expresiones tales como "A o B" abarcan todos los casos "A y no B", "B y no A" y "A y B", salvo que se indique lo contrario. El mero hecho de que se indiquen determinadas medidas en diferentes reivindicaciones mutuamente dependientes no indica que una combinación de estas medidas no pueda usarse para su aprovechamiento. Ningún signo de referencia en las reivindicaciones debería interpretarse como una limitación del alcance.

También debe tenerse en cuenta que las características de las diversas realizaciones descritas en la presente memoria pueden combinarse libremente, a menos que se enuncie explícitamente que dicha combinación sería inadecuada.

La invención no se limita a las realizaciones descritas en las figuras, sino que puede variarse libremente dentro del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de freno de estacionamiento para un vehículo ferroviario (100), sistema de freno de estacionamiento que comprende:

un accionador de freno (120) configurado para recibir una orden de freno de estacionamiento (cmdP) y, en respuesta a la misma, producir una señal eléctrica de fuerza de frenado (BF),

una unidad de freno (200) que comprende un primer y un segundo componentes de presión (211, 212), un componente giratorio (110) que está unido mecánicamente a por lo menos una rueda (105) del vehículo ferroviario (100), estando configurada la unidad de freno (200) para recibir la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF) y, en respuesta a la misma, hacer que el primer y segundo componentes e presión (211, 212) apliquen una fuerza de frenado al componente giratorio (110) con el fin de mantener inmóvil la por lo menos una rueda (105), un conjunto de engranajes (220) dispuesto para funcionar mecánicamente sobre el primer y segundo componentes de presión (211; 212) y un motor eléctrico (230) configurado para, en respuesta a la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF), actuar sobre el conjunto de engranajes (220) para hacer que el primer y segundo componentes de presión (211; 212) se acerquen o se alejen del componente giratorio (110) y alcancen una interrelación de posición especificada, caracterizado por que:

el sistema de freno de estacionamiento comprende además un sensor de aceleración (125) configurado para registrar los movimientos del vehículo ferroviario (100) y producir una señal de salida indicativa de una magnitud de los movimientos del vehículo ferroviario (100), y

el accionador de freno (120) está configurado para:

recibir la señal de salida; y si, durante un período en el que la orden de freno de estacionamiento (cmdp) ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda (105) que esté inmóvil, la señal de salida indica movimientos del vehículo ferroviario (100) con una magnitud por encima de un nivel umbral,

controlar el accionador de freno (120) para que reproduzca la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF) al motor eléctrico (230) para hacer que el primer y segundo componentes de presión (211, 212) vuelvan a aplicar la fuerza de frenado al componente giratorio (110) con el fin de mantener inmóvil la por lo menos una rueda (105), y el sistema de freno de estacionamiento comprende, además:

una unidad de alimentación de respaldo (130) configurada para acumular alimentación eléctrica (W) de una línea de alimentación (140) en el vehículo ferroviario (100) durante el funcionamiento del vehículo ferroviario (100), y en caso de corte de la alimentación eléctrica (W) proporcionar la alimentación eléctrica acumulada al accionador de freno (120) y a la unidad de freno (200) lo que permite que el motor eléctrico (130) mantenga la interrelación de posición especificada entre el primer y segundo componentes de presión (211; 212) como resultado de la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF) también durante dicho corte.

2. El sistema de freno de estacionamiento según la reivindicación 1, en donde el accionador de freno (120) está configurado además para generar un primer mensaje de alarma (A1) si, durante el periodo en el que la orden de freno de estacionamiento (cmdp) ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda (105) que esté inmóvil, el sensor de aceleración (125) registra un movimiento del vehículo ferroviario (100) con una magnitud por encima del nivel umbral.

3. El sistema de freno de estacionamiento según la reivindicación 2, en donde el accionador de freno (120) está conectado a por lo menos un bus de datos (150, 160) en el vehículo ferroviario (100), el por lo menos un bus de datos (150, 160) que está configurado para comunicar por lo menos una de las señales de control (CS) y de los mensajes de estado (SS).

4. El sistema de freno de estacionamiento según la reivindicación 3, en donde el accionador de freno (120) está configurado para enviar el primer mensaje de alarma (A1) como uno de los mensajes de estado (SS) a través de uno de los por lo menos un bus de datos (160).

5. El sistema de freno de estacionamiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el accionador de freno (120) comprende además una interfaz inalámbrica (340) configurada para enviar un segundo mensaje de alarma (A2) en formato inalámbrico si, durante el período en el que la orden de freno de estacionamiento (cmdp) ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda (105) que esté inmóvil, el sensor de aceleración (125) registra un movimiento del vehículo ferroviario (100) con una magnitud por encima del nivel umbral.

6. El sistema de freno de estacionamiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el accionador de freno (120) comprende además un generador de señales de alarma (350) configurado para emitir por lo menos una de una señal acústica y una señal visual (A3) si, durante el periodo en el que la orden de freno de estacionamiento (cmdp) ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda (105) que esté inmóvil, el sensor de aceleración (125) registra un movimiento del vehículo ferroviario (100) con una magnitud por encima del nivel umbral.

7. El sistema de freno de estacionamiento según la reivindicación 1, en donde la unidad de alimentación de respaldo (130) comprende:

por lo menos una batería recargable (433), y

un cargador de batería (431) conectado a la línea de alimentación (140) y configurado para transferir alimentación eléctrica (W) recibida de la línea de alimentación (140) a la por lo menos una batería recargable (433), en donde la por lo menos una batería recargable (433) está dispuesta para suministrar alimentación eléctrica al accionador de freno (120) y a la unidad de freno (200) si falla la alimentación eléctrica (W) en la línea de alimentación (140).

8. El sistema de freno de estacionamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 7, en donde la unidad de alimentación de respaldo (130) comprende:

por lo menos un elemento capacitivo (533), y

un rectificador (531) conectado a la línea de alimentación (140) y configurado para transferir alimentación eléctrica (W) recibida de la línea de alimentación (140) al por lo menos un elemento capacitivo (533), en donde el por lo menos un elemento capacitivo (533) está dispuesto para suministrar alimentación eléctrica al accionador de freno (120) y a la unidad de freno (200) si falla la alimentación eléctrica (W) en la línea de alimentación (140).

9. Un método implementado por ordenador de control de un sistema de freno de estacionamiento de un vehículo ferroviario (100), sistema de freno de estacionamiento que comprende: un accionador de freno (120) configurado para recibir una orden de freno de estacionamiento (cmdp) y, en respuesta a la misma, producir una señal eléctrica de fuerza de frenado (BF) y una unidad de freno (200) que comprende un primero y segundo componentes de presión (211,212) y un componente giratorio (110) que está unido mecánicamente a por lo menos una rueda (105) del vehículo ferroviario (100), unidad de freno (200) que está configurada para recibir la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF) y, en respuesta a la misma, hacer que el primer y segundo componentes de presión (211,212) apliquen una fuerza de frenado al componente giratorio (110) con el fin de mantener inmóvil la por lo menos una rueda (105), comprendiendo además la unidad de freno (200) un conjunto de engranajes (220) dispuesto para funcionar mecánicamente sobre el primer y segundo componentes de presión (211, 212), y un motor eléctrico (230) configurado para, en respuesta a la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF), actuar sobre el conjunto de engranajes (220) para hacer que el primer y segundo componentes de presión (211; 212) se acerquen o se alejen del componente giratorio (110) y alcancen una interrelación de posición especificada, caracterizado por:

registrar los movimientos del vehículo ferroviario (100), produciendo una señal de salida indicativa de una magnitud de los movimientos del vehículo ferroviario (100),

controlar el accionador de freno (120) para que reproduzca la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF) al motor eléctrico (230) para hacer que el primer y segundo componentes de presión (211, 212) vuelvan a aplicar la fuerza de frenado al componente giratorio (110) con el fin de mantener inmóvil la por lo menos una rueda (105), acumular alimentación eléctrica (W) procedente de una línea de alimentación (140) en una unidad de alimentación de respaldo (130) en el vehículo ferroviario (100) durante el funcionamiento del vehículo ferroviario (100), y en caso de corte de la alimentación eléctrica (W)

suministrar la alimentación eléctrica acumulada al accionador de freno (120) y a la unidad de freno (200) lo que permite que el motor eléctrico (130) mantenga la interrelación de posición especificada entre el primer y segundo componentes de presión (211; 212) como resultado de la señal eléctrica de fuerza de frenado (BF) también durante dicho corte.

10. El método según la reivindicación 9, que comprende, además:

generar un primer mensaje de alarma (A1) si, durante el período en el que la orden de freno de estacionamiento (cmdp) ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda (105) que esté inmóvil, el sensor de aceleración (125) registra un movimiento del vehículo ferroviario (100) con una magnitud por encima del nivel umbral.

11. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 o 10, que comprende, además:

generar un segundo mensaje de alarma (A2) en formato inalámbrico si, durante el período en el que la orden de freno de estacionamiento (cmdp) ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda (105) que esté inmóvil, el sensor de aceleración (125) registra un movimiento del vehículo ferroviario (100) con una magnitud por encima del nivel umbral.

12. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, que comprende, además

emitir por lo menos una señal acústica y una señal visual (A3) si, durante el período en el que la orden de frenado de estacionamiento (cmdp) ha dado instrucciones a la por lo menos una rueda (105) que esté inmóvil, el sensor de aceleración (125) registra un movimiento del vehículo ferroviario (100) con una magnitud por encima del nivel umbral.

13. Un programa informático (325) cargable en un soporte de datos no volátil (320) conectado de forma comunicativa a por lo menos un procesador (330), comprendiendo el programa informático (325) software para ejecutar el método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 cuando el programa informático (325) se ejecuta en el por lo menos un procesador (330).

14. Un soporte de datos no volátil (320) que contiene el programa informático (325) de la reivindicación 13.