ITMI20091631A1

ITMI20091631A1 - Carrello-scala ferroviario a piattaforma mobile per la costruzione e manutenzione delle linee aeree di ferrovie

Info

Publication number: ITMI20091631A1
Application number: IT001631A
Authority: IT
Inventors: Gianfranco Gamba
Original assignee: Rema Engineering S R L
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-03-25
Also published as: WO2011036642A1

Description

CARRELLO-SCALA FERROVIARIO A PIATTAFORMA MOBILE PER LA COSTRU-ZIONE E MANUTENZIONE DELLE LINEE AEREE DI FERROVIE

DESCRIZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un carrello-scala ferroviario a piattaforma mobile per la manutenzione delle linee aeree di ferrovie. In particolare l'invenzione riguarda perfezionamenti di tale carrello in relazione alla capacità di manovra della piattaforma ed alla propulsione del carrello stesso.

STATO DELLATECNICAANTERIORE

I carrelli-scala per la manutenzione delle linee aeree delle ferrovie sono nati praticamente assieme alla elettrificazione delle ferrovie e sono quindi noti da lungo tempo. Nella loro versione iniziale, si trattava di semplici carrelli privi di motorizzazione sul cui pianale era fissato un castello fisso portante una o due scale a pioli, alla sommità delle quali era spesso presente una piattaforma di lavoro fissa. Da questa struttura discende la denominazione di carrello-scala che frequentemente viene oggi ancora usata nel settore per indicare tale tipo di veicoli, denominazione che viene utilizzata dunque anche nella presente descrizione.

In realtà questa primitiva soluzione è ormai stata largamente abbandonata a favore di carrelli-scala con motorizzazione Diesel e piattaforma mobile, in cui detta piattaforma è dotata di movimenti idraulici lungo l'asse verticale (asse Z) e lungo un'asse orizzontale (asse Y) perpendicolare alla direzione del binario (quest'ultimo essendo indicato come asse X). Normalmente è anche possibile far ruotare la piattaforma mobile attorno all'asse verticale, almeno per un certo settore di cerchio, così che gli spostamenti della stessa lungo l'asse orizzontale possano avvenire, almeno all'interno di detto settore, in una qualsiasi direzione nel piano XY.

Dopo questa prima evoluzione, i carrelli-scala sopra descritti non sono stati oggetto di ulteriori miglioramenti, nonostante il fatto che essi presentino alcuni sostanziali inconvenienti durante il loro impiego, inconvenienti che verranno brevemente richiamati nel seguito.

Un primo più grave inconveniente è legato alla insufficiente sicurezza sul lavoro che caratterizza questi carrelli-scala, specialmente quando gli operatori addetti debbano lavorare sulle funi di sospensione della linea aerea. Nella fase di sollevamento, la piattaforma di lavoro può infatti al massimo raggiungere una posizione in cui le sue parti più elevate (normalmente le barriere laterali di protezione anti-caduta) arrivano a toccare i fili di contatto della linea aerea, sul cui asse essa è allineata; in questa posizione, tuttavia, la piattaforma è ancora troppo bassa per consentire agli operatori di lavorare con sufficiente comodità sulle funi di sospensione, soprattutto in prossimità delle mensole di supporto della catenaria dove la distanza tra funi di sospensione e fili di contatto raggiunge il valore più elevato. In situazioni di questo tipo, che peraltro sono assai frequenti nelle operazioni di manutenzione, gli operatori debbono dunque necessariamente utilizzare soluzioni improvvisate, issandosi in condizioni di equilibrio precario sulle parti più alte della piattaforma - quali per esempio le barriere di protezione, eventualmente con l'ausilio di assi appoggiate sulle stesse - per poter lavorare ad un'altezza idonea, con gravi conseguenze appunto sulla loro sicurezza.

Un secondo inconveniente dei carrelli-scala di tipo noto dipende dal fatto che in essi la piattaforma è parallela al piano del carrello e ne segue rigidamente i movimenti. Ne consegue quindi che nei tratti in salita o, in maggior misura nei tratti in curva del binario, il piano di lavoro della piattaforma non è orizzontale ma inclinato in senso longitudinale fino al 3% e in senso trasversale fino al 10%, non offrendo così una posizione di lavoro stabile e comoda agli operatori.

Un terzo inconveniente è infine connesso alla motorizzazione Diesel dei carrelli-scala di tipo noto, motorizzazione che presenta tutti i limiti e gli inconvenienti legati alla forte rumorosità ed alla emissione di gas di scarico di questo tipo di motori. In particolare l'uso degli attuali carrelli-scala in prossimità di zone abitate, specie durante le ore notturne che sono più frequentemente dedicate alle operazioni di manutenzione, è dunque fonte di notevoli fastidi e lamentele, mentre l'impiego dei carrelli-scala all'interno di gallerie determina forte disagio agli operatori a causa dell'inquinamento dell'aria da parte dei gas di scarico, specie nel caso di gallerie lunghe a modesto ricambio d'aria e di lavori prolungati.

PROBLEMA E SOLUZIONE

Scopo della presente invenzione è dunque di proporre un carrelloscala di nuova concezione, che superi gli inconvenienti sopra menzionati e che consenta quindi di operare in condizioni di sicurezza sia sotto che sopra la linea aerea e che inoltra possa essere movimentato nella zona di lavoro senza emissione di rumori o gas di scarico, così da renderne più salubre e sicuro l'uso nelle gallerie e privo di disturbi l'uso in prossimità di zone abitate.

Questo scopo viene raggiunto mediante un carrello-scala avente le caratteristiche definite nella rivendicazione principale qui allegata. Le rivendicazioni subordinate definiscono altre preferite caratteristiche dell'invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del carrello-scala della presente invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita dello stesso, che è qui fornita a puro titolo esemplificativo e non deve essere quindi interpretata in senso limitativo dell'ambito dell'invenzione. Tale forma di esecuzione è illustrata nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1 è una vista laterale schematica del carrello-scala secondo la presente invenzione, con rappresentate le posizioni limite raggiungibili dalla piattaforma mobile e, solo parzialmente, una posizione intermedia;

fig. 2 è una vista frontale del carrello-scala di fig. 1 in posizione ripiegata di trasporto; e

fig. 3 è una vista frontale schematica del carrello-scala secondo la presente invenzione, con rappresentate le posizioni limite raggiungibili dalla piattaforma mobile e, solo parzialmente, una posizione intermedia.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ATTUAZIONE

Il carrello-scala secondo la presente invenzione è costituito da un normale carrello ferroviario 1 a due assi. Sul pianale del carrello, e sostanzialmente in corrispondenza di un asse dello stesso, è alloggiato un gruppo orientabile 2 montato su una ralla ad asse verticale la cui porzione inferiore è vincolata al piano del carrello 1, in modo tale che il gruppo orientabile 2 possa ruotare a piacere per un arco di 360°. Il vincolo tra la parte inferiore della ralla e il carrello è costituito da una cerniera su uno snodo sferico; ciò consente, tramite un comando a 2 cilindri idraulici indipendenti e un doppio inclinometro, di mantenere automaticamente la ralla inferiore in un piano orizzontale, così che l'operatore possa lavorare sempre nelle condizioni di massimo comfort e piena sicurezza.

Il gruppo orientabile 2 è inoltre munito di un braccio telescopico 3 ad esso incernierato così che, in aggiunta al movimento telescopico di estensione longitudinale, il braccio 3 sia dotato di un movimento di rotazione in un piano verticale rispetto al gruppo orientabile 2. Il braccio 3 può dunque assumere una serie di posizioni di lavoro a diversa inclinazione ed allungamento, tra due posizioni limite rappresentate in fig. 1 e costituite da una posizione orizzontale completamente retratta di riposo e da una posizione subverticale completamente estesa di massima altezza.

Sull'estremità libera del braccio telescopico 3 è infine fissata, libera alla rotazione su 360°, una piattaforma di lavoro 4 munita di usuali barriere di protezione 5 anti-caduta. Gruppi orientabili di questo tipo, normalmente ad azionamenti idraulici, sono ben noti nella tecnica e permettono di coniugare una notevole flessibilità e rapidità di impiego nelle diverse posizioni operative, un'ottima manovrabilità della piattaforma mobile 4 che può essere fatta ruotare su 360°, ed un ingombro molto contenuto in posizione ripiegata.

Come indicato nelle figg. 1 e 2, infatti, l'intero sistema costituito dal gruppo orientabile 2, dal braccio telescopico 3 e dalla piattaforma 4, in posizione ripiegata risulta compreso entro la sagoma di un carrello ferroviario da 2,5 x 4,0 m, con un ingombro in altezza di 2,8 m, rendendo quindi molto agevole anche il trasporto su strada di questo veicolo, per un rapido spostamento di esso tra diversi cantieri di lavoro.

In posizione di massima inclinazione ed estensione del braccio 3, la piattaforma 4 può invece arrivare ad un'altezza di lavoro di circa 7 metri dal piano del binario, quando il baricentro della piattaforma mobile si trova sulla verticale del carrello. Alternativamente, in una posizione leggermente ribassata a poco meno di 6 metri di altezza (5,80 m) la piattaforma 4 può mantenere una posizione di lavoro con sbraccio longitudinale o laterale di oltre 4 metri (4,20 m) rispetto all'asse verticale di rotazione del gruppo 2, consentendo così di raggiungere con la massima comodità tutte le possibili posizioni di lavoro, sia lungo la linea che in prossimità delle mensole di sostegno della linea aerea e dietro le stesse.

Il carrello-scala dell'invenzione consente dunque di operare in un'area di lavoro molto superiore, in termini di superficie, rispetto a quella raggiungibile con i carrelli-scala di tipo noto. Nonostante questo grande ampliamento dell'area di lavoro coperta, ottenuto grazie all'impiego del gruppo orientabile 2 con braccio telescopico 3, il carrello-scala della presente invenzione mantiene tuttavia la possibilità di raggiungere le varie posizioni di lavoro con movimenti rettilinei, e quindi in modo particolarmente comodo per l'operatore.

Il movimento della piattaforma 4 può infatti essere azionato nel modo usuale di questo tipo di bracci orientabili, e cioè comandando uno o più dei quattro tipi di azionamenti disponibili (rotazione gruppo 2, inclinazione e allungamento braccio 3, rotazione piattaforma 4), per ottenere avvicinamenti successivi della piattaforma alla posizione finale desiderata, con un tipico movimento che viene chiamato "a dente di sega". Tuttavia, secondo una preferita caratteristica dell'invenzione, il carrello-scala è preferibilmente dotato di una centralina di controllo di tali azionamenti che consente all'operatore di ottenere movimenti rettilinei della piattaforma secondo gli assi X, Y e Z mediante un'interpolazione automatica dei diversi azionamenti della macchina da parte della centralina di controllo, in modo trasparente per l'operatore. L'operatore ha quindi un controllo facile e sicuro della macchina anche quando deve condurre la piattaforma 4 in prossimità di ostacoli; poiché questa infatti si muove secondo traiettorie rettilinee egli è in grado di prevedere con precisione molto maggiore il percorso che seguirà la piattaforma durante i suoi spostamenti rispetto a quanto avviene nei bracci mobili tradizionali con spostamenti a "dente di sega".

Questa articolata soluzione del carrello-scala dell'invenzione consente dunque all'operatore di aggirare senza problemi l'ostacolo costituito dalla presenza dei fili di contatto che impediscono ai carrelli-scala tradizionali di salire fino ad un'altezza comoda per la manutenzione o la riparazione delle funi di sospensione, potendo far salire la piattaforma 4 lungo un'idonea traiettoria verticale spostata verso l'esterno binario di quanto basta a far sì che la piattaforma non interferisca con i fili di contatto: in tal modo gli operatori possono raggiungere in totale sicurezza e con visibilità completa tutte le possibili posizioni di lavoro sia da un lato che dall'altro della linea aerea. Analoghe considerazioni valgono quando vi è necessità di operare in prossimità dei sostegni, posizione raggiungibile e agevolmente superabile dal carrello-scala dell'invenzione, così da poter accedere in posizione comoda anche alla parte posteriore del sostegno stesso, in una posizione cioè che era del tutto irraggiungibile con i carrelli-scala della tecnica nota. La sicurezza di azionamento del braccio telescopico 3 e della piattaforma 4 può essere ulteriormente aumentato dotando il carrello della presente invenzione di dispositivi automatici anticollisione (ad es. a raggi infrarossi) che consentono di evitare la collisione tra braccio 3 o piattaforma 4 e linea aerea, bloccando il movimento del braccio quando la distanza minima tra detti elementi scende sotto un prestabilito valore di soglia.

Infine, grazie al fatto che la ralla 2 e con essa la piattaforma mobile 4, come già sopra detto, ha un controllo automatico di orizzontalità - indipendentemente dalle posizioni assunte dal braccio 3, dal gruppo orientabile 2 e dal carrello 1 - viene completamente superato il problema presentato dalle tradizionali piattaforme di lavoro nelle quali viene riprodotta la medesima inclinazione del binario, sia quella laterale nelle curve che quella longitudinale nelle salite e discese, obbligando l'operatore a lavorare su un piano inclinato, non certo ideale per svolgere bene e in sicurezza tutte le operazioni necessarie. La soluzione offerta dal carrello-scala dell'invenzione permette invece di annullare l'effetto della inclinazione laterale o longitudinale del carrello 1, consentendo all'operatore di lavorare sempre su un piano orizzontale, in condizioni dunque di massima stabilità e sicurezza.

Con il dispositivo elevatore sopra descritto è stata dunque pienamente raggiunta la prima parte dello scopo dell'invenzione, e cioè quella di permettere all'operatore di raggiungere qualsiasi punto della linea aerea in modo comodo e senza rischi per la sua sicurezza.

Per il raggiungimento completo di tale scopo, tuttavia, e quindi garantire una sicurezza completa all'operatore non solo dal punto di vista della sua posizione sulla piattaforma ma anche in relazione alle condizioni ambientali in cui egli lavora, il carrello-scala della presente invenzione prevede di utilizzare, al posto della tradizionale propulsione a motore Diesel, una motorizzazione ibrida comprendente almeno un motore a combustione interna ed almeno un motore elettrico alimentato da una serie di batterie installate nel pianale del carrello 1.

L'adozione della motorizzazione ibrida consente infatti al carrelloscala dell'invenzione una grande flessibilità nella scelta della propulsione più adatta alle diverse condizioni di lavoro. In particolare, il carrello-scala può muoversi con rapidità sulla strada ferrata durante i macro-spostamenti da un cantiere di lavoro all'altro utilizzando il motore a combustione interna, preferibilmente un motore Diesel di ultima generazione ad alta efficienza e ridotte emissioni. Durante i mini-spostamenti che avvengono invece all'interno del cantiere di lavoro nell'esecuzione delle opere di manutenzione sulla linea aerea, il carrello-scala può essere convenientemente mosso dal motore elettrico. Questo tipo di motore consente infatti di controllare meglio la posizione del carrello-scala anche per piccoli aggiustamenti di posizione avanti-indietro o per spostamenti continui a bassa velocità lungo la linea. Inoltre, i due assi del carrello sono comandati dai motori in modo indipendente con il fine di ottenere il minimo consumo di energia nelle diverse condizioni di lavoro.

Con questa scelta di motorizzazione, durante le operazioni di manutenzione vengono completamente soppresse tutte le fonti di rumore che possono disturbare l'operatore, renderlo meno attento o impedirgli di avvertire segnalazioni o comunicazioni a voce; neppure vi sono emissioni di gas nocivi che rendano meno salubre o semplicemente meno gradevole l'ambiente di lavoro inducendo l'operatore a riparazioni frettolose per sottrarsi più rapidamente al disagio.

Grazie alla soluzione di motorizzazione proposta è in particolare possibile lavorare, anche per lunghi periodi di tempo, in gallerie a scarsa ventilazione senza avere alcun problema di respirazione grazie all'assenza di fumi e particolato. La silenziosità del carrello-scala a propulsione elettrica rende inoltre possibile lavorare di notte, anche in prossimità di zone abitate, creando una situazione favorevole per la manutenzione che, nelle ore diurne, è resa difficoltosa dall'intensità del traffico ferroviario.

La ricarica delle batterie che alimentano il motore elettrico può avvenire in tre diversi momenti:

- ricarica durante i trasferimenti o i lavori in spazi aperti, in cui si utilizza il motore Diesel: in questa fase il motore Diesel, infatti, oltre a fornire energia per i vari movimenti, provvede anche a ricaricare le batterie;

- ricarica durante le soste con motore Diesel: questa condizione è utile ad esempio durante la pausa pranzo oppure durante la notte, quando il carrello-scala può essere piazzato in una zona dove i fumi e il rumore non creano fastidi. Il sistema di controllo di cui è equipaggiato il carrello-scala dell'invenzione prevede infatti la possibilità di lasciare in moto il veicolo (con tutti i movimenti interbloccati a massimo livello di sicurezza) fino a caricare opportunamente le batterie. La gestione delle fasi di ricarica è compietamente automatica e continuamente monitorata, consentendo di raggiungere il livello ideale di ricarica e arrestare quindi automaticamente sia il processo di ricarica che il motore Diesel. L'arresto di quest'ultimo è previsto poi anche in caso di guasto tecnico;

- ricarica con allacciamento alla rete elettrica: ove sia disponibile una rete elettrica è infine prevista la possibilità di una ricarica diretta delle batterie, con gestione automatica identica a quanto sopra descritto in merito alla ricarica con motore Diesel.

In aggiunta ai sistemi di ordinaria ricarica sopra descritti, il carrelloscala dell'invenzione prevede anche la possibilità di un recupero di energia cinetica, specialmente durante le fasi di frenatura, consentendo in tal modo di rigenerare, sotto forma di energia elettrica delle batterie, quella che normalmente è energia che viene trasformata in calore e completamente dispersa. Nel caso in cui le batterie siano già completamente cariche e il carrello debba affrontare una discesa, sono infine previste resistenze di dissipazione per poter controllare la velocità tramite il motore elettrico.

Nella descrizione che precede sono stati illustrati solo gli aspetti innovativi del carrello-scala dell'invenzione, essendo inteso che la macchina presenta anche tutti gli altri dispositivi tecnici dei carrelli-scala tradizionali, necessari per il buon funzionamento del veicolo e ben noti agli esperti del settore così che la loro descrizione può essere qui omessa per brevità.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare disposizione illustrata sopra, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificativa di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Carrello-scala ferroviario semovente a piattaforma mobile per la costruzione e la manutenzione delle linee aeree di ferrovie, del tipo comprendente un carrello ferroviario (1) di supporto motorizzato ed un dispositivo elevatore munito di piattaforma mobile (4) montato su detto carrello (1), caratterizzato da ciò che detto dispositivo elevatore è costituito da un gruppo orientabile (2) montato su ralla e munito di un braccio telescopico (3) all'estremità libera del quale è fissata detta piattaforma (4) e da ciò che la motorizzazione di detto carrello ferroviario è una motorizzazione ibrida comprendente almeno un motore a combustione interna ed almeno un motore elettrico.
2) Carrello-scala ferroviario come in 1), in cui detto carrello ferroviario (1) è un carrello a 2 assi e detto gruppo orientabile è fissato sul carrello in corrispondenza di uno di detti assi.
3) Carrello-scala ferroviario come in 2), in cui detto braccio telescopico è incernierato su detto gruppo orientabile (2) per avere un movimento di rotazione in un piano verticale tra una posizione orizzontale completamente retratta di riposo ed una posizione subverticale completamente estesa di lavoro alla massima altezza.
4) Carrello-scala ferroviario come in 3), in cui detta ralla di supporto del gruppo orientabile (2) è inoltre dotata di un controllo automatico per mantenerla in posizione sempre perfettamente orizzontale, indipendentemente dalla posizione del braccio telescopico (3) e dalla inclinazione laterale o longitudinale del pianale del carrello ferroviario (1).
5) Carrello-scala ferroviario come in 4), in cui detta piattaforma mobile (4) è atta a ruotare di 360° rispetto all'estremità del braccio telescopico che la supporta.
6) Carrello-scala ferroviario come in 4), avente un ingombro complessivo, in posizione di riposo di detto braccio telescopico (3), di 2,5 m di larghezza, 4,0 m di lunghezza e 2,8 m di altezza rispetto al piano del binario.
7) Carrello-scala ferroviario come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detta piattaforma mobile (4) ha un'altezza massima di lavoro di 7 m rispetto al piano del binario quando il baricentro della piattaforma si trova sopra il carrello, oppure un'altezza di circa 5,80 m con braccio longitudinale o laterale massimo di circa 4,20 m rispetto all'asse verticale di rotazione del gruppo orientabile (2).
8) Carrello-scala ferroviario come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il movimento di rotazione del gruppo orientabile (2), i movimenti telescopico e di rotazione del braccio telescopico (3) e il movimento di rotazione della piattaforma mobile (4) sono comandati da azionamenti idraulici.
9) Carrello-scala ferroviario come in 8), comprendente inoltre una centralina di controllo che determina in modo automatico spostamenti rettilinei della piattaforma mobile (4) secondo gli assi X (direzione orizzontale parallela binario), Y (direzione orizzontale perpendicolare binario) e Z (direzione verticale), mediante interpolazione di detti azionamenti idraulici.
10) Carrello-scala ferroviario come in 9), comprendente inoltre dispositivi automatici anticollisione atti a bloccare il movimento del braccio telescopico (3) e della piattaforma mobile (4), quando la distanza tra parti di questi elementi e la linea aerea scenda sotto un predeterminato valore di soglia.
11) Carrello-scala ferroviario come in 1), in cui detto motore a combustione interna è un motore Diesel ad alta efficienza e ridotte emissioni.
12) Carrello-scala ferroviario come in 1), in cui detto motore elettrico è alimentato da una serie di batterie incorporate nel pianale del carrello ferroviario (1).
13) Carrello-scala ferroviario come in 12), comprendente inoltre più mezzi alternativi per ottenere la ricarica di dette batterie, quali: mezzi che utilizzano il movimento prodotto da detto motore a combustione interna, mezzi di allaccio ad una rete elettrica esterna, mezzi di recupero dell'energia cinetica del carrello stesso durante le fasi di frenatura.
14) Carrello-scala ferroviario come in 1), in cui detti motori comandano i due assali del carrello-scala in modo indipendente.