PT1855928E - Dispositivo de controlo para um veículo ferroviário - Google Patents

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PT1855928E PT06707318T PT06707318T PT1855928E PT 1855928 E PT1855928 E PT 1855928E PT 06707318 T PT06707318 T PT 06707318T PT 06707318 T PT06707318 T PT 06707318T PT 1855928 E PT1855928 E PT 1855928E
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Ulf Friesen
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Description

DESCRIÇÃO "DISPOSITIVO DE CONTROLO PARA UM VEÍCULO FERROVIÁRIO"
Estado da Técnica A invenção refere-se a um dispositivo de controlo para um veiculo ferroviário, o qual apresenta um primeiro dispositivo, em que o primeiro dispositivo é um dispositivo de controlo dos travões e compreende um aparelho eletrónico de controlo dos travões para fornecer comandos de controlo aos acionadores dos travões e/ou é um dispositivo de proteção contra deslizamento o qual, dependendo de pelo menos um sinal de velocidade de rotação transmitido por um sensor de proteção contra deslizamento para um aparelho eletrónico de controlo e proteção contra o deslizamento, requla o deslizamento das rodas de pelo menos um eixo, e/ou é um dispositivo de vigilância do rolamento e compreende um aparelho eletrónico de controlo e vigilância da velocidade de rolamento e pelo menos um sensor de vigilância da velocidade de rotação, para detetar a velocidade de rotação de pelo menos algumas das rodas sob a forma de um sinal de velocidade de rotação. em que o dispositivo de controlo apresenta um segundo dispositivo, o qual é um dispositivo de vigilância do rodado, destinado à vigilância e/ou ao diagnóstico do rodado sob o ponto de vista de condições criticas e de danos, descarrilamento, aquecimento de mancais, rolamento instável e semelhantes e compreende um aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado, de acordo com o conceito principal da reivindicação 1.
Um dispositivo de controlo deste tipo é conhecido da DE 103 32 034 Al. Dispositivos de proteção contra deslizamento foram anteriormente descritos segundo a Folha-UIC 541-05 para todos os veículos ferroviários com travões de alta potência da Classe R, em que cada uma das bogies deve ser vigiada separadamente. Por meio de tais dispositivos de proteção contra deslizamento pode evitar-se o bloqueio dos mancais das rodas na travagem e conseguir-se uma utilização ótima das forças de aperto disponíveis entre rodas e carris. Por meio dele podem-se reduzir pontos planos nas rodas e encurtar-se o percurso de travagem. Para isso as velocidades de rotação de todos os eixos de uma unidade do veículo são obtidas por meio de contador de rotações. A partir disso um microprocessador do aparelho eletrónico de controlo e vigilância do deslizamento calcula a velocidade efetiva do rodado ou do comboio e redu-la então, acionando o eixo ou a bogie, por meio da pressão dos cilindros de travão proporcionados para o controlo da travagem, através de uma válvula deslizante eletropneumática. Tais aparelhos eletrónicos de controlo e vigilância do deslizamento são, geralmente proporcionados em todas as carruagens.
Para veículos com uma velocidade muito elevada, de mais de 200 Km/h, a UIC 541-05 prescreve, além de um dispositivo de proteção contra o deslizamento, um dispositivo suplementar de vigilância do rolamento, o qual deteta perturbações da rotação das rodas ou a ausência de rotação das rodas e aciona um sinal de informação correspondente. Tais dispositivos de vigilância do rolamento compreendem um contador de rotações, o qual deteta as velocidades de rotação das rodas de uma unidade de veículo ferroviário e emite sinais correspondentes para um aparelho de controlo e vigilância do rolamento.
Além disso tem hoje em dia cada vez mais significado o uso, nas redes de transportes ferroviários, de dispositivos de vigilância dos rodados. Com fundamento na segurança, esses sistemas de vigilância são normalizados através de diretivas. Exemplos disso são os sistemas seguintes, que são apresentados com base nas especificações técnicas para a interoperacionalidade (TSI) do Jornal oficial da União Europeia para os Comboios de Alta Velocidade (Amtsblatt der Europãischen Gemeinschaft fur Hochgeschwindigkeitszuge):
Sistemas Embarcados para a deteção de deslizamento, Sistemas embarcados para a deteção do aquecimento do rolamento ou reconhecimento de danos nos mancais, Sistemas embarcados para o reconhecimento de rolamento instável ou atenuação de defeitos.
Tais dispositivos de vigilância de rodados ferroviários encontram-se já em utilização. Assim encontra-se já, por exemplo nos ICE (Intercidades Expresso) actuais, um sistema para o reconhecimento de rolamento instável e nos novos metropolitanos de funcionamento automático existe em utilização um sistema para a deteção do deslizamento. Estes sistemas têm em comum o serem construídos como sistemas funcionais independentes e atuarem isoladamente por si. a A problemática desses dispositivos de vigilância de rodados ferroviários como sistemas separados (solução stand-alone [independente]) é constituída pelas despesas e os custos relativamente elevados da sua realização. Assim, instalação de um tal sistema necessita de grupos de construção, sensores, cablagens e espaço de construção suplementares. Além disso, a complexidade do equipamento técnico é elevada, o que atua negativamente sobre a fiabilidade. A DE 202 20 772 UI descreve um aparelho elétrico de controlo com um compartimento destinado a receber grupos construtivos para inserção, como por exemplo grupos construtivos de cálculo ou grupos construtivos I/O. A invenção tem por objeto fundamental, aperfeiçoar de tal modo um dispositivo de acordo com a técnica referida, que sejam remediadas as desvantagens acima referidas.
De acordo com a invenção esse objeto é atingido por meio das caracteristicas da reivindicação 1.
Vantagens da Invenção
De acordo com a invenção o segundo dispositivo é reunido com o primeiro dispositivo numa unidade de construção. O aparelho de controlo e vigilância do rodado precisa especialmente dos sinais da velocidade de rotação dos eixos das rodas ou das rodas a fim de poder executar a função de vigilância. Esses sinais podem ser enviados internamente com uma despesa reduzida se o aparelho de controlo e vigilância do rodado for reunido, numa unidade de construção, com o aparelho de controlo e proteção contra deslizamento e/ou com o aparelho de controlo dos travões e/ou com o aparelho de controlo e vigilância do rolamento, ou pode ser fornecido de forma integrada. Com isso ficam diretamente disponíveis diversos sinais de estado acerca do comportamento real dos travões e do rodado nos algoritmos de vigilância implementados no aparelho de controlo e vigilância e é possibilitado um diagnóstico eficaz. A unidade de construção utiliza, em conjunto, diferentes sistemas componentes, nomeadamente uma alimentação de corrente comum, uma interface comum para comunicação com um técnico de serviço e uma interface comum para comunicação com o sistema de condução do veiculo. Isto reduz o dispêndio com aparelhagem técnica. Com a utilização de uma unidade de cálculo com capacidade de fornecimento de potência pode também considerar-se o tratamento paralelo dos algoritmos de proteção contra o deslizamento, de vigilância do rolamento e de vigilância do rodado.
Além disso, a introdução do dispositivo de vigilância do rodado para diagnosticar e reconhecer precocemente peças de construção danificadas, estados criticos ou outros problemas, como por exemplo o reconhecimento de pontos planos nas rodas ou o reconhecimento precoce de mancais danificados, de modo a permitir uma manutenção prematura e orientada para a condição presente. As metas são, portanto, menos tempos de paragem, uma melhor utilização das peças de construção e com isso uma poupança nos custos.
Finalmente, o aparelho de controlo e vigilância do rodado avalia o sinal de velocidade de rotação vindo de um sensor de vigilância do rolamento ou de um sensor de proteção contra deslizamento. Desse modo reduz-se a utilização de sensores, os quais enviam simultaneamente os sinais de número de rotações dos eixos e/ou das rodas para o dispositivo de vigilância do rolamento e/ou para o dispositivo de controlo dos travões, e os custos para a instalação dos sensores e para a cablagem. A partir do número de rotações dos eixos ou das rodas podem ser impedidos possíveis danos.
Através das medidas apresentadas nas reivindicações subordinadas são possíveis mais aperfeiçoamentos e melhorias da invenção apresentada na reivindicação independente.
Particularmente preferidos são, um compartimento para o aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado e/ou um compartimento para o aparelho eletrónico de controlo e a proteção contra deslizamento e/ou um compartimento para o aparelho eletrónico de controlo dos travões e/ou um compartimento para o aparelho de controlo e vigilância do rolamento, unidos uns aos outros pelas flanges. Alternativamente, podem ser colocados dentro do mesmo compartimento, pelo menos uma parte do aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado e/ou do aparelho eletrónico de controlo e proteção contra o deslizamento e/ou do aparelho de controlo e vigilância do rolamento e/ou do aparelho eletrónico de controlo dos travões. 0 sensor do número de rotações previsto para a medição do número de rotações, montado inicialmente no dispositivo de proteção contra deslizamento e/ou no dispositivo de vigilância do rodado pode, por exemplo, ser constituído por um sensor combinado, o qual, além dos sinais para o número de rotações da roda ou do eixo, envia um sinal para a temperatura de um mancai de roda e/ou um sinal de oscilação de um mancai de roda. Para isso o sensor combinado é vantajosamente instalado diretamente no mancai da roda ou na vizinhança imediata do mancai da roda.
Desenhos
Um exemplo de forma de realização da invenção está representado nos desenhos e é explicado em mais pormenor na descrição que se segue. Nos desenhos vê-se:
Fig.l uma representação esquemática de um dispositivo de proteção contra deslizamento de uma carruagem, de acordo com uma forma de realização preferida;
Fig.2 uma representação em corte perpendicular de um sensor combinado utilizado no dispositivo de proteção contra deslizamento da Fig.l;
Descrição do exemplo de forma de realização
Na Fig.l está representada esquematicamente a construção de um dispositivo de proteção contra deslizamento 1 de uma carruagem 2 com duas bogies 4, 6 com dois eixos, as quais estão instaladas para uma velocidade de até 200 Km/h. O dispositivo de proteção contra deslizamento 1 dispõe de um dispositivo eletrónico de controlo e proteção contra o deslizamento 8, bem como de sensores 10 instalados, por exemplo, em cada uma das rodas 12 de um eixo 14 de uma bogie 4, 6, através dos quais é possível detetar a velocidade de rotação momentânea de cada um dos eixos ou das respetivas rodas. Na Fig. 1 e por motivos de clareza de visionamento, apenas se encontra representado, em cada uma delas, um lado do eixo com um sensor 10. De forma conhecida, um microprocessador do aparelho eletrónico de controlo e proteção contra o deslizamento 8 calcula a velocidade efetiva do veículo ou do comboio e redu-la então, através de uma pressão predeterminada de um cilindro de travão dentro do cilindro de travão 15 de um dispositivo de controlo dos travões colocado num veículo de comando (locomotiva), não representado, axialmente acionado através de uma válvula eletropneumática de proteção contra deslizamento 16. Os eixos 14 são cada um deles sustentado, de forma giratória, por dois mancais de roda centrados 18 em cada bogie 4, 6, em que dos mancais de roda 18 da Fig.l apenas se encontra desenhado um eixo 14 por cada uma delas.
Em cada um dos mancais de roda 18 de um eixo 14 está instalado um sensor combinado 10, explicitamente representado na Fig.2, com o qual a velocidade de rotação momentânea do eixo 14 ou da roda 12, em que se encontra montado, a temperatura momentânea do respetivo mancai de roda 18, bem como pelo menos uma aceleração longitudinal do respetivo mancai 18, podem ser medidas.
De acordo com uma forma de realização particularmente preferida encontram-se, num compartimento 20 do sensor combinado 10, que se projeta perpendicularmente ao eixo da roda, um sensor de Hall 22, um sensor de temperatura 24, um sensor de aceleração 26, bem como uma eletrónica de avaliação 28 para a formação e a emissão de um sinal de velocidade de rotação, um sinal de temperatura e pelo menos um sinal de aceleração. No sensor de Hall 22 está colocado, em oposição a cada um dos eixos 14 ou a cada uma das rodas 12 uma roda dentada 30, que gira juntamente com eles, através de cuja rotação é produzido um sinal de velocidade de rotação de cada um dos eixos 14 ou de cada uma das rodas 12. O compartimento 20 apresenta, de preferência, uma flange exterior 32, por meio da qual o sensor combinado 10 pode ser imediatamente unido, de forma amovível, ao respetivo mancai de roda 18. Através disso o ruído de corpo, que atua sobre o mancai da roda 18, o qual emana por exemplo de um achatamento de uma roda 12, do eixo 14 ou de um mancai de roda 18 defeituoso, transfere-se para o compartimento 20 do sensor combinado 10 e pode então ser detetado pelo sensor de aceleração 26. Este é vantajosamente construído de modo a medir as oscilações longitudinais nos três eixos espaciais, mas no entanto podem ser apresentadas menos direções de medição. Pelo mesmo trajeto é transmitida para o sensor de temperatura 24 a temperatura reinante no respetivo mancai de roda 18.
Esses sinais são enviados, entre outros, por uma eletrónica de avaliação 28, para um aparelho de controlo e vigilância do rodado 34 de um dispositivo de vigilância do rodado 36, o qual pode desempenhar as seguintes funções: • Deteção do aquecimento e do calor do rolamento de cada um dos mancais de roda 18, por meio da vigilância da temperatura do mancai da roda 18; • Reconhecimento de danos no mancai, em cada um dos mancais de roda 18, por meio de correspondentes sinais de oscilação; • Reconhecimento de rolamento instável ou de defeitos de amortecimento no rodado por meio de correspondentes sinais de oscilação; • Deteção de descarrilamento; • Deteção de pontos planos e de rodas 12 ovalizadas por meio de sinais de oscilação correspondentes.
As funções de deteção de descarrilamento, reconhecimento de aquecimento por rolamento, bem como a deteção de comportamentos instáveis de rolamento, são exigências ou desenvolvimentos das TSI para comboios de alta velocidade.
Os sinais de temperatura, velocidade de rotação e aceleração dos sensores combinados 10 podem complementarmente ser empregues como dados de diagnóstico para o reconhecimento prematuro de peças de construção ou de secções defeituosas dos carris da via-férrea. O aparelho de controlo e vigilância do rodado 34 encontra-se unido ao aparelho de controlo e proteção contra deslizamento 8 numa unidade de construção 38. Isso pode ser realizado, por exemplo, através de um compartimento do aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado 34 e de um compartimento do aparelho eletrónico de controlo e proteção contra o deslizamento 8, unidos um ao outro pelas flanges. No entanto, o aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado 34 e o aparelho eletrónico de controlo e proteção contra deslizamento 8, são de preferência colocados num mesmo compartimento 40. 0 dispositivo de controlo e vigilância do rodado 36 e o dispositivo de controlo e proteção contra deslizamento 1 podem apresentar pelo menos uma fonte de alimentação de corrente comum 41, uma interface comum 42 para a comunicação com um técnico de serviço e uma interface comum 44 para comunicação com um sistema de deslizamento do veiculo. A interface comum 44 para a comunicação com o sistema de condução do veiculo encontra-se especialmente ligada a um bus do veiculo 46, a fim de, por exemplo, informar de condições criticas, que tenham sido detetadas pelo dispositivo de controlo e vigilância do rodado 36, através de um dispositivo indicador.
No caso do respetivo veiculo ferroviário não ser qualquer carruagem 2, mas antes a locomotiva do conjunto de veículos ferroviários, tal é controlado e regulado por um aparelho eletrónico de controlo dos travões do dispositivo de controlo dos travões nela instalado, e que gere todo o processo de travagem do conjunto de veículos ferroviários.
No caso de se tratar de uma carruagem ou de uma locomotiva para velocidades superiores a 200 Km/h, é proporcionado complementarmente, além do dispositivo de proteção contra deslizamento 1, um dispositivo de vigilância do rolamento com um aparelho de controlo e vigilância do rolamento, o qual recebe os sinais do número de rotações do sensor combinado 10 e a partir deles determina se estão presentes perturbações do rolamento ou de rotação das rodas do veículo ferroviário.
Em cada um dos equipamentos e tipos dos veículos ferroviários devem portanto ser reunidos, numa unidade de construção, o aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado com o aparelho eletrónico de controlo e vigilância contra o deslizamento e/ou com o aparelho eletrónico de controlo dos travões e/ou com o aparelho de controlo e vigilância do rolamento.
Lista de referências 1 Dispositivo de proteção contra o deslizamento 2 Carruagem 4 Bogie 6 Bogie 8 Aparelho de controlo e vigilância contra deslizamento 10 Sensor combinado 12 Roda 14 Eixo 15 Cilindro do travão 16 Válvula deslizante de proteção 18 Mancai da roda 20 Compartimento 22 Sensor de Hall 24 Sensor de temperatura 26 Sensor de aceleração 28 Eletrónica de avaliação 30 Roda dentada 32 Flange exterior 34 Aparelho de controlo e vigilância do rodado 36 Dispositivo de vigilância do rodado 38 Unidade de construção 40 Compartimento 41 Alimentação de corrente 42 Interface 44 Interface 46 Bus do veiculo
Lisboa, 20 de Junho de 2012

Claims (8)

  1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo de controlo para um veiculo ferroviário (2), que apresenta um primeiro dispositivo, em que o primeiro dispositivo é um dispositivo de controlo dos travões e compreende um aparelho eletrónico de controlo dos travões para fornecer comandos de controlo aos acionadores dos travões e/ou é um dispositivo de proteção contra deslizamento (1), o qual, dependendo de pelo menos um sinal de velocidade de rotação enviado por um sensor de proteção contra o deslizamento (10) para um aparelho eletrónico de controlo e proteção contra deslizamento (8), regula o deslize das rodas (12) de pelo menos um eixo e/ou é um dispositivo de vigilância do rolamento e compreende um aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rolamento e pelo menos um sensor de vigilância do rolamento para detetar a velocidade de rotação de pelo menos algumas rodas, sob a forma de um sinal de velocidade de rotação, em que o dispositivo de controlo apresenta um segundo dispositivo, que é um dispositivo de vigilância do rodado (36), destinado a vigiar e/ou a diagnosticar o rodado sob o ponto de vista de condições criticas e danos, descarrilamento, aquecimento de mancais, rolamento instável e semelhantes e compreende um aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado (34), caracterizado por o segundo dispositivo ser unido ao primeiro dispositivo numa unidade de construção, em que o aparelho de controlo e vigilância do rodado (34) avalia o sinal de velocidade de rotação de um sensor de vigilância do rolamento ou de um sensor de vigilância do deslizamento (10) e o segundo dispositivo apresenta, com o primeiro dispositivo, pelo menos uma alimentação de corrente comum (41) e uma interface comum (42) para comunicação com um técnico de serviço e uma interface comum (44) para comunicação com um sistema de condução do veiculo.
  2. 2. Dispositivo de controlo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um compartimento do aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado e/ou um compartimento do aparelho eletrónico de controlo e proteção contra deslizamento e/ou um compartimento do aparelho eletrónico de controlo dos travões e/ou um compartimento do aparelho de controlo e vigilância do rolamento, estarem unidos uns aos outros pelas flanges.
  3. 3. Dispositivo de controlo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por pelo menos uma parte do aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rodado (34) e/ou do aparelho eletrónico de controlo e proteção contra deslizamento (8) e/ou do aparelho de controlo dos travões e/ou do aparelho eletrónico de controlo e vigilância do rolamento, estarem colocados num compartimento comum (40).
  4. 4. Dispositivo de controlo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a interface comum (44) para comunicação com um sistema de condução do veiculo se encontrar ligada a um bus do veiculo (46).
  5. 5. Dispositivo de controlo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o sistema de condução do veiculo apresentar um dispositivo indicador para informação de condições criticas, que tenham sido detetadas pelo dispositivo de vigilância do rodado (38).
  6. 6. Dispositivo de controlo de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o sensor de vigilância do rolamento e/ou o sensor de proteção contra o deslizamento, ser um sensor combinado (10), o qual, além do sinal para a velocidade de rotação de pelo menos uma roda ou um eixo, controla um sinal para a temperatura de um mancai de roda (18) e/ou um sinal de oscilação para as oscilações reinantes no mancai de roda (18).
  7. 7. Dispositivo de controlo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o sensor combinado (10) se encontrar colocado diretamente no mancai da roda (18) ou na proximidade imediata do mancai de roda (18).
  8. 8. Veiculo ferroviário, que contém um dispositivo de controlo de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores. Lisboa, 20 de Junho de 2012
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