ITRM20100016A1

ITRM20100016A1 - Sistema di rilevamento dello stato di usura o rottura di un pantografo, e di abbassamento automatico dello stesso in caso di rottura.

Info

Publication number: ITRM20100016A1
Application number: IT000016A
Authority: IT
Inventors: Mario Cristini
Original assignee: Co Mec El S R L
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2011-07-22

Description

Sistema di rilevamento dello stato di usura o rottura di un pantografo, e di abbassamento automatico dello stesso in caso di rottura

La presente invenzione riguarda un sistema di rilevamento dello stato di usura o rottura di un pantografo, e di abbassamento automatico dello stesso in caso di rottura.

Più precisamente, la presente invenzione riguarda un sistema che aziona in abbassamento il pantografo (ad esempio tipo FS 52-92 e di altri tipi in uso) di un veicolo ferroviario, rilevando costantemente il grado di usura dei contatti striscianti nonché un’eventuale rottura degli stessi.

Sono ben note diverse soluzioni tecniche per i pantografi, compresi i dispositivi che permettono il loro abbassamento.

Come noto, i pantografi comprendono dei contatti elettrici striscianti, che permettono l’alimentazione dei veicoli ferroviari. Tali contatti sono però soggetti a forte usura e arrivano naturalmente alla rottura. Questo ovviamente richiede controllo e manutenzione.

Tale controllo è normalmente effettuato periodicamente a veicolo fermo, con manutenzione ordinaria o straordinaria nel caso di rottura dei contatti striscianti o del pantografo stesso. Questo controllo risulta perciò costoso e non garantisce una buona affidabilità del pantografo e quindi del servizio ferroviario.

Si pone quindi il problema di monitorare in modo continuo e durante il funzionamento del pantografo l’usura dei contatti striscianti. Questo anche per consentire di rilevare eventuali usure anomale che potrebbero risultare in un malfunzionamento o rottura del pantografo.

Aggiuntivamente, a partire dallo stato di usura del pantografo, ed avendo anche un tracciamento del percorso del veicolo ferroviario, è possibile risalire allo stato dei cavi della rete elettrica, e quindi capire se si tratta di un problema dei cavi oppure dei contatti o di entrambi.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di controllo dello stato di usura e di abbassamento automatico in caso di rottura dei contatti striscianti di un pantografo, che risolva i problemi e superi gli inconvenienti della tecnica anteriore.

E’ ulteriore scopo della presente invenzione un contatto strisciante per pantografo, che risolva i problemi e superi gli inconvenienti della tecnica anteriore.

E’ ulteriore scopo della presente invenzione un pantografo che faccia uso del contatto strisciante scopo dell’invenzione.

E’ oggetto della presente invenzione un sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8.

E’ ulteriore oggetto specifico della presente invenzione un contatto strisciante per pantografo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 10.

E’ ulteriore oggetto specifico della presente invenzione un pantografo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 12.

L’invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, con particolare riferimento ai disegni delle figure allegate, in cui: - la figura 1 mostra uno schema funzionale del dispositivo secondo l’invenzione;

- la figura 2 mostra uno schema del contatto strisciante secondo l’invenzione, in sezione laterale; - la figura 3 mostra un’unità di derivazione pneumatica che può essere utilizzata nel dispositivo secondo l’invenzione.

Facendo riferimento alle figure 1 e 2, il sistema 1000 secondo l’invenzione comprende uno o più contatti striscianti 100 (o semplicemente “striscianti”), opportunamente concepiti per il funzionamento nel sistema secondo l’invenzione.

Nella presente forma realizzativa, in tali striscianti sono inseriti, nella fase di produzione, uno o più tubicini di rilevamento 110,111 nella direzione longitudinale dello strisciante stesso. Tali tubicini sono connessi al circuito pneumatico del pantografo tramite condotte rigide e semirigide, in modo tale che la rottura di uno qualsiasi dei tubicini 110,111 (dovuta all’usura dello strisciante) dia luogo ad una perdita di aria nel circuito pneumatico.

I tubicini 110,111 sono preferibilmente almeno due, poiché sono inseriti nel contatto strisciante ad almeno due corrispondenti distanze differenti dalla superficie di contatto 120 dello strisciante 100.

Il tubicino 110 più vicino alla superficie di contatto 120 dello strisciante ai cavi elettrici è collegato con una prima serie 210 di elementi pneumatici in modo tale che, quando si rompe e provoca una perdita di aria nel circuito, questa perdita viene trasformata in un segnale elettrico che è inviato ad una unità elettronica (non mostrata, normalmente presente all’interno della cabina di comando) e costituisce un dato relativo appunto all’usura.

Il tubicino 111 più lontano dalla superficie di contatto 120 dello strisciante è collegato con una seconda serie 220 di elementi pneumatici in modo tale che, quando si rompe e provoca una perdita di aria nel circuito, questa perdita viene da una parte trasformata in un segnale elettrico che è inviato alla stessa unità elettronica di cui sopra. Lo stesso tubicino 111 è collegato in parallelo ad una valvola pneumatica 400 di scarico rapido, comandata da un rubinetto by-pass 700, la quale scarica la condotta di comando del circuito locomotiva e permette di azionare la valvola di scarico direttamente posta sul cilindro pneumatico 300 del pantografo, provocandone l’abbassamento.

Infatti, quando l’usura ha raggiunto il livello del secondo tubicino 111, si considera il contatto strisciante rotto o prossimo alla rottura.

Va da sé che si possono utilizzare anche molti tubicini differenti per monitorare a più livelli lo stato di usura di ogni singolo contatto strisciante del pantografo. Va qui specificato che, secondo una forma di realizzazione ottimale della presente invenzione, i due contatti striscianti del pantografo sono collegati tra loro pneumaticamente in modo tale che le serie di elementi pneumatici 210 e 220 siano uniche per entrambi i contatti striscianti (e quindi l’unità di trasformazione del segnale pneumatico 600 che le comprende sia unica per entrambi, in modo da limitare i componenti e gli ingombri).

Si entra ora nel dettaglio di tali serie di elementi pneumatici 210 e 220 (dette anche “circuiti di usura”).

La serie 210 comprende in successione:

- un passaparete 211 (rispetto all’alloggiamento dell’unità 600);

- un rubinetto di test usura 212 che permette di effettuare un controllo di funzionalità del sistema prima della messa in servizio del pantografo;

- una prima presa di pressione 213 utile per il controllo della pressione con manometri esterni; - un primo pressostato 214 per rilevare il segnale pneumatico e commutarlo in segnale elettrico;

- un regolatore di flusso 215 per limitare la portata di aria all’interno della condotta, in maniera tale da permettere al pressostato 214 di rilevare la caduta di pressione del tubicino 110; - un’elettrovalvola 216 per neutralizzare il circuito di usura una volta segnalata l’usura dei tubicini del circuito usura dei contatti striscianti;

- un regolatore di pressione 217 per stabilizzare la pressione all’interno del sistema e ottenere una ottimizzazione del sistema senza sollecitazioni che potrebbero danneggiarlo;

- un ulteriore passaparete 218, in comune con l’altra serie 220.

E’ anche presente (a partire e.g. dal primo pressostato 214) un collegamento elettrico (non mostrato) alla suddetta unità elettronica.

La seconda serie 220 di elementi pneumatici comprende in successione:

- un passaparete 221;

- un secondo rubinetto 222 di test usura che permette di effettuare un controllo di funzionalità del sistema prima della messa in servizio del pantografo;

- una seconda presa di pressione 223 utile per il controllo della pressione con manometri esterni; - un secondo pressostato 224 per rilevare il segnale pneumatico e commutarlo in segnale elettrico.

E’ anche qui presente a partire dal pressostato 224 un collegamento elettrico (non mostrato) che porta il segnale elettrico all’unità elettronica posta all’interno della cabina di comando, utile per visualizzare il controllo realizzato dal sistema come illustrato sopra.

Come già detto, lo scarico rapido del cilindro pneumatico 300 avviene per mezzo della valvola pneumatica di scarico rapido posta sul cilindro stesso. (il cilindro contiene già una valvola di scarico per il normale funzionamento di un pantografo, che viene attivata dalla valvola di scarico 400 quando si aziona sotto l’effetto della rottura della tubazione di controllo).

Facendo ora riferimento anche alla figura 3, l’unità 600 rappresenta il sistema di collegamento tra tutti le condutture che compongono il sistema, in particolare nella figura 3 le sezioni B-B e C-C evidenziano le condotte che determinano il collegamento del circuito per rilevare l’usura e la rottura dei contatti striscianti.

Nella sezione B-B si evidenzia una condotta centrale grande 301 per permettere un flusso di aria maggiore per adattarsi al flusso standard del circuito pneumatico di una locomotiva; nella parte sinistra della sezione, a sinistra, si nota l’ingresso 302 di attacco del circuito pneumatico locomotiva e in alto l’attacco 303 per la valvola pneumatica 400, mentre nella parte destra è presente l’attacco 304 per il circuito che porta alla valvola di scarico e carico del cilindro del pantografo 300. In alto vi è il tappo 211.

L’ingresso dell’aria, che arriva dal circuito pneumatico della locomotiva, porta in pressione il cilindro del pantografo 300 e si collega alla valvola di scarico 400 grazie al rubinetto by-pass 700 aperto.

Nella sezione C-C, che è relativo al circuito del primo tubicino 111, è presente un primo raccordo in alto con una conduttura 607 a cui si connettono con l’apertura 605 il tubicino, con l’apertura 606 il circuito pneumatico del pantografo e con l’apertura 611 (perpendicolarmente al foglio della figura) la valvola 400 (cfr. figura 1). E’ inoltre presente un secondo raccordo in basso con una conduttura 608 che connette tra loro il circuito pneumatico del pantografo, attraverso una apertura 609, al sistema di rilevamento dell’usura attraverso l’apertura 610 (cfr. figura 1).

Con la soluzione tecnica secondo la presente invenzione, si ottengono i seguenti vantaggi principali:

- possibilità di un monitoraggio continuo dello stato di usura dei contatti striscianti di un pantografo;

- abbassamento automatico del pantografo nel caso di rottura dei contatti striscianti;

- Applicazione su pantografi esistenti senza necessità di forature o saldature sul pantografo stesso e quindi facile adeguamento su materiale già in uso.

- possibilità di identificare il tipo di usura ed eventualmente problemi dei cavi della rete elettrica;

- evitare la rottura integrale del pantografo (potendo abbassarlo in anticipo);

- facile integrazione con i pantografi esistenti (basta sostituire il contatto strisciante ed eseguire i necessari collegamenti pneumatici);

- minore necessità di controlli di manutenzione e maggiore affidabilità del servizio ferroviario. In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma è da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modificazioni e cambiamenti senza con ciò uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Sistema (1000) di rilevamento dello stato di usura o rottura di un pantografo, comprendente almeno un contatto strisciante (100) con una superficie superiore (120) di contatto con i cavi elettrici ed un cilindro pneumatico (300) per il suo abbassamento, caratterizzato dal fatto che: - in detto almeno un contatto strisciante (100) sono incorporati uno o più tubicini di rilevamento (110,111) disposti parallelamente alla direzione longitudinale di detto almeno un contatto strisciante (100), a corrispondenti uno o più distanze da detta superficie superiore (120); - detti uno o più tubicini di rilevamento (110,111) sono connessi al circuito pneumatico (500) del pantografo tramite opportuni circuiti pneumatici (210,220,230), in modo tale che la rottura di uno qualsiasi di detti uno o più tubicini (110,111), dovuta all’usura di detto almeno un contatto strisciante (100), dia luogo ad una perdita di aria in detto circuito pneumatico; - detti opportuni circuiti pneumatici (210,220,230) comprendendo mezzi pneumatici (212, 213, 214, 215, 216, 217, 222, 223, 224, 400, 700) atti a rilevare, e/o sfruttare per l’abbassamento del pantografo, detta perdita di aria.
2) Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti uno o più tubicini (110,111) è connesso pneumaticamente, attraverso un corrispondente circuito pneumatico (230), alla valvola pneumatica di scarico rapido posta sul cilindro pneumatico (300), in modo da azionarla in caso di sua rottura.
3) Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la connessione pneumatica è realizzata attraverso una ulteriore valvola pneumatica (400) esterna al cilindro pneumatico (300).
4) Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi pneumatici (212, 213, 214, 215, 216, 217, 222, 223, 224) per il rilevamento di detta perdita di aria comprendono almeno un elemento pneumatico (213, 214, 223, 224) atto trasformare il segnale pneumatico in segnale elettrico.
5) Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un primo (111) ed un secondo tubicino (110), detto primo tubicino (111) essendo disposto a distanza più elevata da detta superficie di contatto (120) ed essendo connesso pneumaticamente a detto cilindro pneumatico (300) per la sua attivazione, detto secondo tubicino (110) essendo connesso al circuito pneumatico (500) del pantografo attraverso detti mezzi pneumatici comprendenti primi mezzi pneumatici (212, 213, 214, 215, 216, 217) per il rilevamento di detta perdita di aria del secondo tubicino (110).
6) Sistema secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi pneumatici (212, 213, 214, 215, 216, 217) per il rilevamento di detta perdita di aria di detto secondo tubicino (110) comprendono: - un rubinetto di test di rilevamento usura (212) che permette di effettuare un controllo di funzionalità del sistema (1000) prima della messa in servizio del pantografo; - una prima presa di pressione (213) adatta per il controllo della pressione con manometri esterni; - un primo pressostato (214) per rilevare il segnale pneumatico e commutarlo in segnale elettrico; - un regolatore di flusso (215) per limitare la portata di aria all’interno del circuito pneumatico (210), in maniera tale da permettere al primo pressostato (214) di rilevare la caduta di pressione del tubicino (110); - un’elettrovalvola (216) per neutralizzare il circuito pneumatico (210) comprendente detti primi mezzi pneumatici (212, 213, 214, 215, 216, 217) di rilevamento una volta rilevata l’usura del primo tubicino (110); - un regolatore di pressione (217) per stabilizzare la pressione all’interno del circuito pneumatico (210) comprendente detti primi mezzi pneumatici (212, 213, 214, 215, 216, 217) di rilevamento.
7) Sistema secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che detto primo tubicino (111) è connesso ulteriormente a secondi mezzi pneumatici (222,223,224) per il rilevamento di detta perdita di aria del primo tubicino (111), comprendenti: - un secondo rubinetto (222) di test usura che permette di effettuare un controllo di funzionalità del sistema (1000) prima della messa in servizio del pantografo; - una seconda presa di pressione (223) utile per il controllo della pressione con manometri esterni; - un secondo pressostato (224) per rilevare il segnale pneumatico e commutarlo in segnale elettrico.
8) Sistema secondo la rivendicazione 7, quando dipendente dalla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi pneumatici (212, 213, 214, 215, 216, 217, 222, 223, 224) per il rilevamento di detta perdita di aria comprendono un blocco unico (600) di raccordo pneumatico tra tutte le condutture che compongono il sistema.
9) Contatto strisciante (100) per pantografo, comprendente una superficie superiore (120) di contatto con i cavi elettrici di una linea ferroviaria, caratterizzato dal fatto che sono incorporati in esso uno o più tubicini di rilevamento (110,111) disposti parallelamente alla direzione longitudinale di detto almeno un contatto strisciante (100), a corrispondenti uno o più distanze da detta superficie superiore (120), detti uno o più tubicini di rilevamento (110,111) presentando corrispondenti estremità atte ad essere collegate al circuito pneumatico del pantografo.
10) Contatto strisciante secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un primo (111) ed un secondo tubicino (110), detto primo tubicino (111) essendo disposto a distanza più elevata da detta superficie di contatto (120) rispetto a detto secondo tubicino (110).
11) Pantografo per veicoli ferroviari, comprendente almeno due contatti striscianti, e caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti almeno due contatti striscianti è un contatto strisciante come definito nella rivendicazione 9 o 10.
12) Pantografo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detti almeno due contatti striscianti (100) sono connessi tra loro pneumaticamente, in modo tale che la rottura di un tubicino (210,211) in uno solo di essi sia rilevata ed usata come indicatore dello stato di usura dell’intero pantografo.