ITTO950039A1 - Gruppo di comando e di controllo della frenatura di veicoli ferroviari - Google Patents

Abstract

Gruppo (1) di comando e di controllo, in cui una condotta pneumatica generale (3) è collegata pneumaticamente con una condotta pneumatica principale (2) di alimentazione di aria compressa tramite una valvola (4) a relè atta a caricare e scaricare la condotta generale (3) stessa; il gruppo (1) comprendendo una valvola (13) di isolamento interposta tra la condotta generale (3) e la valvola (4) a relè, ed un dispositivo (31) di depressurizzazione della condotta generale (3) disposto in parallelo alla valvola (13) di isolamento per consentire un flusso unidirezionale di aria compressa dalla condotta generale (3) verso la valvola (4) a relè quando la valvola (13) di isolamento isola la condotta generale (3) dalla valvola (4) a relè stessa e la valvola (4) a relè è disposta in una posizione di scarico della condotta generale (3) stessa.

Description

DE SC R IZ IO N E

di brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un gruppo di comando e di controllo della frenatura di veicoli ferroviari .

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un gruppo di comando e di controllo del tipo descritto ed illustrato nelle domande di brevetto italiane n. 67282-A/85 e n. 67097-A/87 depositate in data 22/03/1985 e, rispettivamente, in data 13/02/1987 dalla stessa richiedente, e del tipo comprendente una condotta pneumatica principale col legata con un generatore di aria compressa; una condotta pneumatica generale collegata, tramite una pluralità di distributori, ad una corrispondente pluralità di cilindri di frenatura; un manipolatore o selettore della modalità di funzionamento (marcia, sovraccarico, frenatura graduale, frenatura rapida, ecc.); una valvola a relè interposta tra la condotta principale e la condotta generale per caricare e scaricare la condotta generale stessa, e presentante una camera di comando; una coppia di elettrovalvole, di cui una di alimentazione e l'altra di scarico della camera di comando della valvola a relè; ed una valvola di isolamento interposta tra la condotta generale e la valvola a relè per isolare la condotta generale.

Come descritto nella domanda di brevetto n.

67282-A/85, in condizioni normali di funzionamento, la frenatura graduale di veicoli ferroviari viene realizzata eccitando, tramite il selettore, l'elettrovalvola di scarico. A seguito di tale eccitazione viene depressurizzata la camera di comando della valvola a relè, e la condotta generale viene messa progressivamente a scarico dalla valvola a relè stessa, con il conseguente azionamento dei cilindri di frenatura.

La sfrenatura dei veicoli viene, invece, realizzata eccitando, sempre mediante il selettore, l'elettrovalvola di alimentazione, la (piale pressurizza la camera di comando della valvola a relè che, in risposta, si dispone in posizione tale da consentire un flusso di aria compressa dalla condotta principale verso la condotta generale.

Nonostante che i gruppi di comando noti del tipo sopra descritto trovino applicazione nella quasi totalità dei veicoli ferroviari, tali gruppi risultano essere non completamente soddisfacenti dal punto di vista funzionale con particolare riguardo agli aspetti della sicurezza.

Infatti, i gruppi noti del tipo prima descritto non consentono di operare e controllare la frenatura graduale dei veicoli nel caso particolare in cui la valvola di isolamento venga commutata per errore o, inavvertitamente, nella sua posizione di isolamento, e in tutti i casi in cui la valvola di isolamento stessa presenta delle anomalie di funzionamento tali da isolare la valvola a relè dalla condotta generale.

Nelle suddette condizioni, infatti, la valvola di isolamento interrompe completamente il flusso d'aria compressa tra la condotta generale ed una bocca di ingresso/uscita della valvola a relè, per cui eventuali comandi di riposizionamento della valvola a relè stessa tramite l'elettrovalvola di scarico, o tramite altre equivalenti valvole di sicurezza, risultano essere senza effetto relativamente alla de pressurizzazione della condotta generale. In altre parole, la frenatura graduale dei veicoli risulta inibita, ed a questo punto l'unica azione di frenatura possibile consiste nell'attivare una o più valvole di scarico rapido interposte tra la condotta generale e la citata valvola di isolamento, a cui consegue, però, un brusco arresto dei veicoli.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo di comando e di controllo, il quale permetta di risolvere in maniera semplice ed economica il problema sopra esposto, e risulti, nel contempo, di elevata affidabilità funzionale.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di comando e di controllo della frenatura di veicoli ferroviari, il gruppo comprendendo una condotta pneumatica principale atta ad essere collegata pneumaticamente con un generatore di aria compressa; una condotta pneumatica generale atta ad essere collegata ad una pluralità di attuatori di frenatura; una valvola a relè atta a caricare e scaricare la condotta generale e presentante una prima porta d'ingresso collegata pneumaticamente con la detta condotta principale, ed una seconda porta di ingresso/uscita dell'aria compressa collegata con la detta condotta generale; e mezzi di isolamento interposti tra la detta condotta generale e la detta seconda porta di ingresso/uscita ed attivabili per isolare la detta valvola a relè dalla condotta generale, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, un dispositivo di depressurizzazione della condotta generale disposto in parallelo ai detti mezzi di isolamento per consentire un flusso unidirezionale di aria compressa dalla detta condotta generale verso la detta seconda porta di ingresso/uscita almeno quando i detti mezzi di isolamento isolano la detta valvola a relè dalla detta condotta generale, e la valvola a relè stessa è disposta in una posizione funzionale di scarico della condotta generale stessa.

Preferibilmente, nel gruppo sopra definito, il detto dispositivo di depressurizzazione comprende mezzi valvolari unidirezionali.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento alla figura annessa, che illustra schematicamente una preferita forma di attuazione non limitativa del gruppo di comando e di controllo di veicoli ferroviari secondo la presente invenzione.

Nella figura allegata, con 1 è indicato nel suo complesso un gruppo di comando e controllo di un veicolo ferroviario (non illustrato).

Il gruppo 1 è del tipo descritto ed illustrato nelle domande di brevetto italiane n. 67282-A/85 e n.

67097-A/87 che vengono qui richiamate integralmente per completezza di descrizione e per le parti necessarie, e comprende una condotta pneumatica principale 2 atta ad essere collegata ad un generatore di aria compressa (non illustrato), ed una condotta pneumatica generale 3, la quale è atta ad essere collegata, tramite una pluralità di distributori noti e non illustrati, ad una pluralità di cilindri pneumatici di frenatura anch'essi noti e non illustrati.

Il gruppo 1 comprende, inoltre, una valvola 4 a relè nota interposta tra le condotte 2 e 3 e costituente parte di un circuito elettro-pneumatico 4a, ed un manipolatore a leva o selettore 5, il quale è atto ad assumere una pluralità di posizioni operative diverse corrispondenti, ciascuna, ad una diversa modalità di funzionamento del circuito 4a stesso, e ad inviare, per ciascuna di tali posizioni operative, un segnale elettrico di riferimento, generato ad esempio da un potenziometro {non illustrato), ad una unità elettronica 6 di controllo nota e costituente anch'essa parte del circuito 4a.

In particolare, la valvola 4 a relè presenta una prima bocca 7 di ingresso collegata alla condotta principale 2 tramite un condotto 8, lungo il quale è disposta una elettrovalvola 9 di intercettazione nota a due posizioni operative, ed una seconda bocca 10 di ingresso/uscita collegata pneumaticamente alla condotta generale 3 tramite un condotto 11.

Lungo il condotto 11 sono disposte due valvole 12 di scarico rapido note fra loro uguali, le quali sono di tipo monostabile a comando meccanico, e sono commutabili manualmente portando il selettore 5 in una sua posizione di "rapida". Lungo il condotto 11 tra le valvole 12 e la valvola 4 a relè è interposta una valvola 13 di isolamento, la quale, nel particolare esempio descritto, è di tipo monostabile ad azionamento meccanico normalmente aperta, ed è commutabile portando manualmente il selettore 5 in una sua posizione di "isolamento". Alternativamente, secondo una variante non illustrata, la valvola 13 di isolamento è sostituita da una elettrovalvola, la quale è commutabile inviando all'elettrovalvola stessa un opportuno segnale elettrico.

La valvola 4 a relè presenta, inoltre, una propria camera 14 di comando collegata, tramite un condotto 15, ad una bocca di uscita di una elettrovalvola 16 di alimentazione o di sfrenatura, la cui bocca di ingresso è collegata, tramite un condotto 17, alla condotta principale 2. L'elettrovalvola 16 è di tipo monostabile a due posizioni operative normalmente chiusa, ed è collegata elettricamente all'unità 6. Al condotto 15, tra l'elettrovalvola 16 e la camera 14 di comando, è collegato un ingresso di una elettrovalvola 18 di scarico o di frenatura di tipo monostabile a due posizioni operative normalmente chiusa, e anch'essa collegata elettricamente all'unità 6.

Sempre con riferimento alla figura allegata, lungo il condotto 15 tra l'elettrovalvola 18 di scarico e la valvola 4 a relè è interposta un'elettrovalvola 19 di sicurezza, la quale è di tipo monostabile a due posizioni operative normalmente aperta, è collegata elettricamente all'unità 6, e presenta caratteristiche costruttive tali per cui, in uso, è atta ad inviare a scarico l'intera portata che attraversa, sempre in uso, l'elettrovalvola 16 di alimentazione.

Lungo il condotto 15 tra l'elettrovalvola 19 di sicurezza e la valvola 4 a relè è interposto un gruppo valvolare 20 noto di selezione o di by-pass, il quale è azionabile manualmente tramite un comando 21, e presenta una prima porta collegata pneumaticamente con la camera 14 di comando e due seconde porte, indicate con 22 e 23, delle quali la porta 22 è collegata pneumaticamente al condotto 15, mentre la porta 23 è collegata pneumaticamente con un'uscita di un condotto 24 ausiliario, il cui ingresso comunica, attraverso un rubinetto autoregolatore, noto e non illustrato, con la condotta principale 2.

Ancora con riferimento alla figura allegata, il gruppo 1 comprende, inoltre, due ulteriori elettrovalvole 26 e 27 di scarico monostabili a due posizioni operative, le quali sono collegate all'unità 6, e sono disposte fra loro in parallelo. Le elettrovalvole 26 e 27 presentano rispettivi ingressi collegati pneumaticamente alla camera 14 di comando tramite l'interposizione di un rubinetto 28, sono collegate elettricamente all'unità 6 e sono comandate dagli automatismi di bordo del veicolo, quali ad esempio il dispositivo di ripetizione del segnale di macchina, il dispositivo vigilante, ecc.

Il gruppo 1 comprende, ancora, una valvola 29 limitatrice di pressione disposta lungo il condotto 15 tra il gruppo valvolare 20 e la camera 14 di comando. Secondo una variante, la valvola 29 è sostituita con una valvola regolatrice di pressione.

Il gruppo 1 comprende, inoltre, ed un trasduttore 30 associato alla valvola 4 a relè per rilevare, in uso, una condizione di malfunzionamento della valvola 4 a relè stessa. Secondo una preferita forma di realizzazione, la valvola 4 a relè comprende due membrane elastiche (non illustrate) disposte affacciate e definenti fra loro una camera, ed il trasduttore 30 è associato alla camera stessa per emettere verso l'unità 6 un segnale elettrico proporzionale alla pressione di tale camera.

Il gruppo 1 comprende, infine, un dispositivo 31 di depressurizzazione della condotta generale 3, il quale è disposto in parallelo alla valvola 13 di isolamento per consentire, in uso, un flusso di aria compressa dalla condotta generale 3 verso la seconda porta 10 di ingresso/uscita della valvola 4 a relè in condizioni di frenatura graduale. In particolare, il dispositivo 31 consente di generare il citato flusso di aria compressa quando la valvola 13 di isolamento è disposta in una sua posizione operativa di isolamento o, comunque, per motivi diversi, quali ad esempio malfunzionamenti o avaria, la valvola 13 stessa interrompe il flusso d'aria da e verso la valvola 4 a relè, e quando la valvola 4 a relè stessa è disposta in una propria posizione di scarico della condotta generale 3.

In particolare, il dispositivo 31 comprende una valvola 32 unidirezionale o di non ritorno, la quale presenta un ingresso collegato alla condotta generale 3 tramite un condotto 33, ed un'uscita collegata pneumaticamente al condotto 11 tra la valvola 4 a relè e la valvola 13.

Il dispositivo 31 comprende, inoltre, un rubinetto 34 disposto lungo il condotto 33, un pressostato 35 interposto tra la condotta generale ed il rubinetto 34 per fornire informazioni relative allo stato di pressurizzazione della condotta generale 3, ed un trasduttore 36 di pressione noto disposto lungo il condotto 33 tra la condotta generale 3 ed il pressostato 35, e collegato elettricamente all'unità 6 per fornire all'unità 6 stessa segnali elettrici indicativi della pressione all'interno della condotta generale 3.

Il funzionamento del gruppo 1 verrà ora descritto a partire dalla condizione in cui, per motivi diversi, la valvola 13 di isolamento è disposta nella sua posizione operativa di isolamento o comunque giace in una condizione di avaria, nella quale isola completamente la condotta generale 3 dalla valvola 4 a relè, e supponendo di essere nella condizione di dover frenare il veicolo ferroviario.

A partire da questa condizione, il gruppo 1 descritto consente di eseguire sia un'operazione di frenatura "rapida", sia una qualsiasi altra operazione di frenatura operando sostanzialmente allo stesso modo in cui si opera in condizioni di non isolamento nei gruppi noti.

In particolare per quanto riguarda la frenatura "rapida", tale operazione viene eseguita commutando manualmente le valvole 12 nelle loro posizioni di scarico ed eccitando l'elettrovalvola 9, a cui consegue una interruzione del flusso d'aria dalla condotta principale 2 verso la bocca 7 della valvola 4 a relè, ed una rapida depressurizzazione della condotta generale 3 con l'immediata frenatura del veicolo ferroviario.

Per guanto riguarda, invece, la frenatura graduale questa viene realizzata mantenendo le valvole 12 nella loro posizione stabile di chiusura, illustrata nella figura allegata, eccitando la valvola 18 di scarico, a cui consegue una depressurizzazione della camera 14 di comando della valvola a relè 4, che collega, a sua volta, a scarico il condotto 11. A seguito della differenza di pressione che a questo punto si è prodotta tra l'ingresso e l'uscita della valvola di non ritorno 32 si genera un flusso d'aria verso la bocca 10 della valvola 4 a relè ed una immediata depressurizzazione della condotta generale 3 rilevabile sia dal pressostato 35, sia dal trasduttore 36, e a cui consegue, come è noto, una attivazione del cilindri di frenatura (non illustrati) .

Alternativamente, o in caso di avaria dell'elettrovalvola 18 e/o dell'elettrovalvola 16, la depressurizzazione della camera 14 di comando della valvola 4 a relè viene realizzata diseccitando anche la valvola 19, la quale, per quanto detto in precedenza, è in grado di inviare a scarico la massima portata d'aria fluente attraverso l'elettrovalvola 16.

Il gruppo 1 consente, inoltre, l'effettuazione di una frenatura automatica del veicolo in particolari condizioni di funzionamento, quali ad esempio l 'intervento di un dispositivo di ripetizione del segnale in macchina (noto e non illustrato). In tali condizioni infatti, almeno una delle elettrovalvole 26, 27 viene commutata dagli automatismi di bordo (non illustrati) del veicolo in una sua posizione di scarico, nella quale, quando il rubinetto 28 giace in una sua condizione di apertura, collega a scarico la camera 14 di comando consentendo la depressurizzazione della condotta generale 3 attraverso il condotto 33, il rubinetto 34 e la non ritorno 32.

Allo stesso modo, la presenza del dispositivo 31 consente di allargare, rispetto ai gruppi noti, il campo di utilizzazione del dispositivo di soccorso o di "depanage" (non illustrato), il quale, a questo punto, è in grado di operare anche quando la valvola 13 si oppone al passaggio di un flusso d'aria compressa verso la valvola 4 a relè.

Per quanto concerne, invece, l'operazione di sfrenatura, tale operazione può essere eseguita solo ed esclusivamente riportando la valvola 13 di isolamento nella sua posizione di apertura (figura allegata). Infatti, l'utilizzazione e la particolare disposizione della valvola 32 di non ritorno consentono di realizzare un flusso d'aria dalla condotta generale 3 verso lo scarico, ma non viceversa; per cui in nessun caso quando la valvola 13 è disposta nella sua posizione di isolamento è possibile rialintentare la condotta generale 3 e realizzare la sfrenatura del veicolo.

E' poi evidente che la presenza della valvola 20 consente di migliorare ulteriormente la sicurezza del gruppo 1 in quanto in caso di avaria dell'elettrovalvola 16 di alimentazione o in caso di assenza di alimentazione elettrica, consente di by-passare o isolare le elettrovalvole 16, 18 e 19 e di pressurizzare la camera 14 di comando.

Da quanto precede appare quindi evidente che il gruppo 1 di comando e di controllo descritto consente in maniera estremamente semplice di operare sia la frenatura rapida, sia la frenatura graduale, nonché la frenatura automatica (ad opera degli automatismi di bordo del veicolo) e la frenatura di "depanage" nonostante che, per motivi diversi, la valvola 13 impedisca un flusso d'aria da e verso la valvola 4 a relè.

Infatti, anche nella condizione sopra esposta, il dispositivo 31 di depressurizzazione disposto in parallelo alla valvola 13 di isolamento consente, quando la valvola 4 a relè è disposta in una sua condizione funzionale di scarico della condotta generale 3, di generare un flusso unidirezionale d'aria compressa dalla condotta generale 3 stessa verso lo scarico. In altre parole, il dispositivo 31 consente di by-passare la valvola 13 di isolamento e, quindi, di scaricare la condotta generale 3, e impedisce, nel contempo, la ricarica o la ripressurizzazione della condotta generale 3 stessa; risulta quindi evidente che la presenza del dispositivo 31 consente di ottenere un gruppo che, rispetto ai gruppi noti, è in grado di operare in condizioni di estrema sicurezza anche in presenza di anomalie di funzionamento di alcuni componenti, o di errate manovre eseguite dall'operatore.

Da quanto precede appare, inoltre, evidente che la modalità realizzativa descritta consente di scaricare la condotta generale 3 senza la necessità di prevedere scarichi aggiuntivi o ausiliari, i quali sono indesiderati dal momento che presentano una scarsa affidabilità, ed introducono nel circuito una serie di perdite localizzate aggiuntive.

Da quanto precede appare, inoltre, evidente che il gruppo descritto, per il fatto di essere estremamente semplice dal punto di vista realizzativo, risulta essere estremamente affidabile dal punto di vista funzionale, infatti utilizza componenti universalmente noti e di indubbia affidabilità ed efficienza, e presenta costi realizzativi estremamente contenuti.

Da quanto precede appare, infine, evidente che al gruppo 1 descritto possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione. In particolare, il dispositivo 31 può essere sostituito con un diverso dispositivo atto ad assolvere però alle stesse funzioni del dispositivo 31 stesso.

Claims (1)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.- Gruppo (1) di comando e di controllo della frenatura di veicoli ferroviari, il gruppo (1) comprendendo una condotta pneumatica principale (2) atta ad essere collegata pneumaticamente con un generatore di aria compressa; una condotta pneumatica generale (3) atta ad essere collegata ad una pluralità di attuatori di frenatura; una valvola (4) a relè atta a caricare e scaricare la condotta generale (3) e presentante una una prima porta d'ingresso (7) collegata pneumaticamente con la detta condotta principale (2), ed una seconda porta di ingresso/uscita (10) dell'aria compressa collegata con la detta condotta generale (3); e mezzi (13) di isolamento interposti tra la detta condotta generale (3) e la detta seconda porta (10) di ingresso/uscita ed attivabili per isolare la detta valvola (4) a relè dalla condotta generale (3), caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, un dispositivo (31) di depressurizzazione della condotta generale (3) disposto in parallelo ai detti mezzi (13) di isolamento per consentire un flusso unidirezionale di aria compressa dalla detta condotta generale (3) verso la detta seconda porta (10) di ingresso/uscita almeno quando i detti mezzi (13) di isolamento isolano la detta valvola (4) a relè dalla detta condotta generale (3), e la valvola (4) a relè stessa è disposta in una posizione funzionale di scarico della condotta generale (3) stessa. 2.- Gruppo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo (31) di depressurizzazione comprende mezzi valvolari (32) unidirezionali. 3.- Gruppo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi valvolari unidirezionali comprendono una valvola (32) di non ritorno. 4.- Gruppo secondo le rivendicazioni 2 o 3, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo (31) di depressurizzazione comprende, inoltre, mezzi indicatori di pressione (35) disposti a monte dei detti mezzi valvolari unidirezionali (32) nel verso di avanzamento del detto flusso d'aria compressa. 5.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto che il detto dispositivo (31) di depressurizzazione comprende, inoltre, primi mezzi valvolari (34) a rubinetto disposti a monte dei detti mezzi valvolari unidirezionali (32) nel verso di avanzamento del detto flusso d'aria compressa. 6.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta valvola (4) a relè presenta una propria camera (14) di comando e dal fatto di comprendere, inoltre, primi mezzi valvolari (18) di scarico della detta camera (14) di comando atti ad essere attivati da un operatore, e secondi mezzi valvolari (26, 27) di scarico della camera (14) di comando stessa disposti in parallelo ai detti primi mezzi valvolari (18) di scarico ed atti ad essere attivati automaticamente da un gruppo di controllo in particolari condizioni di funzionamento. 7.- Gruppo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre, ulteriori mezzi valvolari (28) a rubinetto interposti tra la detta camera (14) di comando ed i detti secondi mezzi valvolari (26, 27) di scarico per inibire, in uso, un flusso d'aria compressa verso i detti secondi mezzi valvolari (26, 27) di scarico. 8.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta valvola (4) a relè presenta una camera (14) di comando, e dal fatto di comprendere, inoltre, mezzi valvolari (16) di alimentazione della detta camera (14) di comando, e mezzi limitatori di pressione (29) interposti tra i detti mezzi valvolari (16) di alimentazione e la detta camera (14) di comando. 9.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che la detta valvola (4) a relè presenta una camera (14) di comando, e dal fatto di comprendere, inoltre, mezzi valvolari (16) di alimentazione della detta camera (14) di comando, e mezzi regolatori di pressione (29) interposti tra i detti mezzi valvolari (16) di alimentazione e la detta camera (14) di comando. 10.- Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, mezzi rilevatori (30) di pressione accoppiati alla detta valvola (4) a relè per rilevare, in uso, una condizione di malfunzionamento della valvola (4) a relè stessa. 11. - Gruppo di comando e di controllo della frenatura di veicoli ferroviari, sostanzialmente come descritto con riferimento alla figura annessa.