PT736438E - Veiculo ferroviario com carrocaria com inclinacao variavel - Google Patents

Description

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Descrição “Veículo ferroviário com carroçaria com inclinação variável” A presente invenção refere-se a veículos ferroviários que têm uma carroçaria com inclinação variável, do tipo que compreende duas “bogies”, com armaçõçs respectivas e componentes transversais oscilantes, meios de suspensão elásticos, entre as armações das “bogies” e os componentes transversais oscilantes respectivqs, meios de ligação articulados entre cada componente transversal oscilante e a carroçaria, e um sistema de controlo do rolamento da carroçaria, que compreen4e meios actuadores, interpostos entre os referidos componentes transversais oscilantes e a carroçaria, uma unidade electrónica de regulação, associada operativamente aps referidos meios actuadores e primeiros e segundos meios transdutores para detectar respectivamente a aceleração centrífuga não compensada que actua na carroçaria do veículo e a condição de marcha do veículo ao longo da entrada e da saída de secções de transição numa curva, e para transmitir sinais de saída correspondentes à referida unidade electrónica de regulação para comandar os referidos meios actuadores, de modo a executar, enquanto o veículo se desloca ao longo de uma curva, rotações da carroçaria em tomo do seu eixo longitudinal, tendentes a compensar a referida aceleração não compensada. A rotação ou rolamento da carroçaria efectuada pelo sistema de controlo do veículo permite, em particular no que respeita aos veículos ferroviários de alta velocidade, um apreciável aumento do conforto dos passageiros, devido ao facto de a aceleração transversal sentida no interior da carroçaria, quando o veículo percorre um troço da via em curva, ser relativamente limitada. A patente US 3 844 225, concedida à Fiat Spa, apresenta um sistema de ?k controlo do rolamento da carroçaria para um veículo ferroviário do tipo atrás referido, no qual os primeiros transdutores para detectar a aceleração centrífuga que actua na carroçaria compreendem um acelerómetro. Como o sinal de saída do acelerómetro é extremamente perturbados pelos movimentos transversais do veículo, mesmo durante a marcha em linha recta, devido aos fenómenos de instabilidade, é necessário filtrar os sinais de saída do acelerómetro a frequências muito baixas, de modo a evitar uma sucessão indesejada de intervenções do sistema de controlo do rolamento da carroçaria. Isso implica, como consequência, um atraco na transmissão do controlo actual da rotação da carroçaria e uma redução do tempo disponível para efectuar as variações da inclinação.

Para limitar um tal atraso, a referida patente US proporciona o emprego de um giroscópio, que detecta a inclinação transversal de um eixo da “bogie” dianteira do veículo, quando este último entra e sai na e da parabólica, nas secções de transição das curvas da pista. Essa inclinação é devida ao facto de, ao longo dessas secções de transição para e da parabólica, o carril exterior da pista ser gradualmente elevado, ou sobreelevado, relativamente ao carril interior, até atingir a sua altura máxima na secção da curva de raio constante, e depois regressar ao nível do carril interior na extremidade da secção de transição de saída.

Mas os dispositivos giroscópicos são afectados pelo inconveniente de serem delicados e portanto com um tempo de vida curto, e também caros, e requerendp, além disso, circuitos para o tratamento e condicionamento dos sinais de saída respectivos, completos.

Com a intenção de evitar os inconvenientes atrás referidos, a patente italiapa N.° 1 071 565, em nome da Fiat Ferroviária Savigliano Spa, propôs o emprego de, 7S£ em vez de um giroscópio, um transdutor de ângulo, para detectar o ângulo relativo instantâneo, formado, num plano transversal, entre pelo menos dois eixos do veículo e gerar um sinal eléctrico de saída correspondente, proporcional ao referido ângulo, que é fornecido ao sistema de controlo do rolamento da carroçaria.

As vantagens que derivam da utilização de um transdutor de ângulo residem no facto de um transdutor ser mais barato, mais resistente, proporcionando um tempo de operação mais longo, em comparação como o giroscópio, assegurando ao mesmo tempo uma prontidão suficiente do sinal de saída. A solução de acordo com a patente italiana referida contempla a aplicação de um transdutor de ângulo entre dois eixos de uma mesma “bogie”, ou entre dois ejxos pertencentes a uma ou outra “bogie”, respectivamente.

Em qualquer dos casos, a montagem do transdutor de ângulo é construtivamente complicada, visto que envolve a utilização de veios de transmissão e as respectivas uniões universais telescópicas, entre o indutor e os componentes do transdutor de ângulo. Além disso, nos dois casos o sinal do transdutor de ângulo é afectado de maneira muito negativa, isto é, deturpado, pelos movimentos da suspensão secundária interposta entre as “bogies” e a carroçaria do veículo. O objecto da presente invenção consiste em evitar os inconvenientes anteriores e, em particular, proporcionar um veículo ferroviário, com carroçaria com inclinação variável do tipo citado na introdução, no qual o sistema de controlo 4a rotação, ou rolamento, da carroçariam fica liberto de intervenções indesejadas, devidas às irregularidades da via, reconhecida apropriadamente, enquanto o veículo está em marcha, nas secções de transição no princípio e no fim das curvas, e garantindo ao mesmo tempo uma elevada prontidão de actuação. Μ

De acordo com a invenção, este objectivo é atingido essencialmente devido ao facto de os referidos segundos meios transdutores compreenderem pelo menos dois meios transdutores de ângulo que detectam o ângulo relativo instantâneo entre os referidos componentes transversais das duas “bogies” e a carroçaria.

Usualmente, os meios de ligação entre cada componente transversal oscilante e a carroçaria compreendem suspensores, articulados nas suas extremidades no componente transversal oscilante, e uma viga de carga resistente, fixada por baixo da carroçaria, respectivamente, em tomo de eixos respectivos, orientados substancialmente longitudinalmente relativamente ao veículo. De acordo com a invenção, os referidos meios transdutores de ângulo compreenderp, convenientemente, cada um, um transdutor de ângulo que inclui um componente indutor e um componente rotor, que podem rodar um em relação ao outro e associados operativamente a uma das extremidades de articulação de um dos suspensores oscilantes referidos do respectivo componente transversal oscilante.

No veículo ferroviário com carroçaria com inclinação variável, o sinal de reconhecimento da curva para permitir a intervenção do sistema de controlo cjo rolamento da carroçaria baseia-se vantajosamente na diferença entre os sinais de ângulo correspondentes a uma e à outra “bogie”.

Descreve-se agora a invenção com referência ao desenho anexo, dado apenas a título de exemplo não limitativo, que ilustra esquematicamente e simplificadamente uma vista em corte vertical de uma “bogie” de um veículo ferroviário de acordo com a invenção.

Com referência ao desenho, um veículo ferroviário (F) compreende essencialmente uma carroçaria (1), suportada na proximidade das suas extremidades 7ϋ opostas, por duas “bogies” (no desenho está representada apenas uma), cada uma compreendendo, de uma maneira conhecida de per si, uma armação (3), duas rodqs e conjuntos de eixo (4) e um componente transversal oscilante (5).

Cada um dos componentes transversais oscilantes está montado na “bogie” respectiva, substancialmente em correspondência com a sua linha central transversal, com a interposição de molas helicoidais verticais (6), que constituem a suspensão secundária vertical e lateral do veículo. A carroçaria (1) do veículo (F) está ligado, também de uma maneifa conhecida per si, aos componentes transversais oscilantes (5). Designadamente, a ligação entre cada um dos componentes transversais oscilantes (5) e uma viga resistente transversal respectiva, designada por (7), fixada rigidamente sob o pavimento da carroçaria (1), é realizada de maneira convencional por meio de dois suspensores oscilantes (8), cada um dos quais está articulado superiormente, em (9), no componente transversal oscilante (5) e inferiormente, em (10), na viga resistente (7). Os eixos de articulação estão normalmente orientados paralelamente aos eixos longitudinais do veículo pF).

Faz-se notar que a representação da figura deve considerar-se puramente como um esquema de princípio funcional, sem correspondência directa com a construção real da estrutura dos componentes representados.

Os actuadores lineares (11) de fluido comprimido, por exemplo constituídos por macacos hidráulicos, estão dispostos entre cada um dos componentes transversais oscilantes (5) e as paredes laterais respectivas da carroçaria (1). Como alternativa, estes actuadores poderiam ser macacos pneumáticos. Em qualquer dos casos, a invenção é também aplicável ao sistema de controlo do rolamento da carroçaria (1), que emprega, em vez de macacos de fluido comprimido, actuadores de tipo eléctrico ou de qualquer tipo equivalente. A representação do desenho deve ser considerada meramente esquemática, também em ligação com a disposição dos macacos (11): numa disposição construtiva do veículo, estes macacos são realmente, regra geral, interpostos entre as extremidades correspondentes do componente transversal oscilante (5) e a vigq de apoio resistente (7), fixada no pavimento da carroçaria (1).

Os lados superiores dos cilindros dos dois pares de macacos hidráulicos (11) definem câmaras de impulsão respectivas (12), ligadas a um sistema de controlo electro-hidráulico da rotação da carroçaria (1) em tomo de um eixo longitudinal, de modo a variar a sua inclinação, enquanto o veículo (F) está a deslocar-se ao longo de uma curva. Essa rotação ou rolamento da carroçaria (1) ao longo de uma curva, em tomo do eixo longitudinal, permite, de uma maneira conhecida de per si, compensar a força centrífuga que actua nos passageiros, por meio da componente lateral dp peso, de modo que a aceleração transversal sentida pelos passageiros é relativamente limitada, no caso da marcha a grande velocidade. O sistema de controlo para controlar a rotação ou rolamento da carroçaria (1) compreende, também de uma maneira genericamente conhecida, uma fonte de fluido hidráulico sob pressão, ou um gerador de potência (13), que se destina a ser ligado com as câmaras de impulso (12) dos macacos hidráulicos (11), através de uip conjunto de válvula electromagnética (14). O conjunto de válvula electromagnética (14), que pode ser constituído por uma ou mais válvulas de controlo de pressão ou de caudal, é controlado por uma unidade electrónica de regulação (15), também de um tipo genericamente convencional que, por seu tumo, é ligada operativamente aos dispositivos transdutores (16, 17), adaptados para detectar a aceleração centrífuga não compensada que actua na carroçaria (1) e a condição de marcha ao longo de uma curva do veículo (F), respectivamente, e fornece sinais eléctricos de saída, correspondentes à unidade electrónica de regulação (15), para controlar o conjunto de válvulas electromagnéticas (14).

Os dispositivos transdutores (16) são constituídos, de uma maneira convencional, por acelerómetros, aplicados na armação (3) de cada uma das “bogie” (2), em correspondência substancial com a respectiva linha central.

De acordo com a característica fundamental da invenção, os dispositivos transdutores (17) são constituídos por pelo menos dois transdutores de ângulo, adaptados para detectar o ângulo relativo instantâneo entre o componente transversal oscilante (5) de cada uma das “bogies” e a carroçaria (1).

Mais em pormenor, o transdutor (17) associado à “bogie” (2) representada no desenho é constituído por um transdutor de ângulo, formado, de uma maneira genericamente convencional, por um componente indutor e por um rotor, que podem rodar um em relação ao outro, associados operativamente a uma das extremidades articuladas (no exemplo representado a extremidade de articulação superior (9)) de um dos suspensores oscilantes (8) (no exemplo representado, o da direita, no desenho). O transdutor de ângulo (17) está ligado à unidade electrónica de regulação (15).

Um transdutor de ângulo idêntico (17), também ligado à unidade electrónica de regulação (15), está dispostos em correspondência com a extremidade de articulação (9) de um dos suspensores de oscilação (8) (por exemplo o da esquerda, relativamente ao desenho) que liga o componente transversal oscilante (5) da outra 8 “bogie” (2) à viga resistente (7) da carroçaria (1). A construção do componente indutor e do rotor de cada transdutor (17) não está representada em pormenor, nem será descrita, com a finalidade da simplificação, visto ser genericamente convencional.

Em funcionamento, os sinais de saída gerados pelos dois transdutores de ângulo (17) são proporcionais aos ângulos relativos entre os respectivos suspensores (8) e os componentes transversais oscilantes (5), isto é, entre os componentes transversais oscilantes (5) e as vigas resistentes de apoio (7). A seguir à comparaçãp e ao processamento de sinais de saída gerados pelos dois transdutores de ângulo (17) das suas “bogies”, a unidade de regulação electrónica (15) está em condições <Je reconhecer a condição de marcha, ao longo de uma curva, do veículo (F). Mais particularmente, a partir da diferença entre estes sinais de saída, a unidade (15) pocje determinar a condição de marcha do veículo ao longo das secções de transição na entrada para a inclinação da parabólica e de transição da saída da curva e, consequentemente, controlar a intervenção dos actuadores (11) que executam o rolamento da carroçaria (1). Para discriminar a presença actual de uma secção de transição de entrada e de saída de uma curva, relativamente a uma mera irregularidade da via (desvios), evitando-se assim intervenções indesejadas cfo sistema de controlo do rolamento, é suficiente estabelecer um valor de limiar da diferença entre os sinais de saída dos transdutores de ângulo (17), abaixo do qual a unidade (15) não permite a intervenção do sistema.

Acima desse valor de limiar, em resposta ao valor da aceleração centrífuga não compensada, obtida através dos sinais de saída de aceleração fornecidos pelo ou pelos transdutores (16), as câmaras de impulsão (12) dos macacos (11) 9 correspondentes ao lado da carroçaria (1) do lado de dentro da curva, são colocadas em comunicação com o gerador de potência (13), enquanto as câmaras de impulsâfo (12) dos actuadores (11) correspondentes ao lado exterior da curva são ligadas a uma descarga, por meio do conjunto de válvulas electromagnéticas (14). Por conseguinte, a carroçaria (1) é rodada em tomo do seu eixo longitudinal para o lado interior da curva, limitando-se assim a aceleração transversal sentida pelos passageiros no interior da carroçaria (1).

Utilizando-se os dois transdutores de ângulo (17), posicionados por cima dqs molas (6) da suspensão secundária, pode prevenir-se qualquer intervenção do sistema de controlo do rolamento da carroçaria (1), que pudesse ser originada por simples irregularidades na via, bem como proporcionar sinais mais limpos e estáveis, que como tais asseguram uma prontidão de actuação suficiente do rolamento da carroçaria ao longo de uma curva.

Naturalmente que os pormenores de construção e as formas de realização podem variar amplamente, em relação ao que foi descrito e ilustrado, sem que por isso nos afastemos do escopo da presente invenção, tal como é definida nqs reivindicações anteriores. Em particular, como já se fez notar, embora a forma de realização exemplificada, como foi descrita e ilustrada, se refira a um sistema de controlo que utiliza actuadores lineares de fluido comprimido, a invenção pode igualmente ser aplicada a sistemas de controlo que utilizam actuadores de um tipo diferente, por exemplo actuadores eléctricos.

Lisboa, 10 de Setembro de 2001 O AQWt» Oficial da Propriedade Industrial

JOSÉ DE SAMPAIO A.O.P.l. Rua do Salitre, 195, ric-Drt. 1269-063 LISBOA

Claims (2)

1 7½ Reivindicações 1. Veículo ferroviário (F) que tem uma carroçaria (1) com inclinação variável, que compreende duas “bogies” (2, 2), cada uma das quais tem uma armação respectiva (3), dois conjuntos de rodas e um eixo (4) e meios de suspensão elásticos primários associados, correspondentes à armação (3), e um componente transversal oscilante respectivo (5) e meios de suspensão elásticos secundários (6) entre a armação (3) e o componente transversal respectivo (5), meios de ligação articulados (8), entre cada componente transversal oscilante (5) e a carroçaria (1), e um sistema de controlo do rolamento da carroçaria (1), que compreende meios actuadores (11), interpostos entre os referidos componentes transversais (5) e a carroçaria (1), uma unidade electrónica de regulação, associada operativamente aos referidos meios actuadores (11) e primeiros e segundos meios transdutores (16, 17), para detectar respectivamente a aceleração centrífuga não compensada que actua na carroçaria (1) do veículo (F) e a condição de marcha do veículo (F) ao longo dqs secções de transição na entrada e na saída de curvas, e para transmitir sinais de saída correspondentes para a unidade electrónica de regulação (15), para controlar os referidos meios actuadores (11), de modo a efectuar, enquanto o veículo (F) se desloca ao longo de uma curva, rotações da carroçaria (1) em tomo do seu eixo longitudinal tendentes a compensar a referida aceleração centrífuga, caracterizado por os referidos segundos meios transdutores compreendem pelo menos dois meiqs transdutores de ângulo (17), cada um dos quais detecta o ângulo relativo instantâneo entre o referido componente transversal (5) da “bogie” respectiva (2, 2) p a carroçaria (1).

2. Veículo ferroviário de acordo com a reivindicação 1, no qual os 2 referidos meios de ligação 4entre cada um dos componentes transversais oscilantes (5) e a carroçaria (1) compreendem suspensores oscilantes (8), articulados, nas suas extremidades (9, 80) para o elemento transversal oscilante (5) e uma viga de apoio resistente (7), fixada na carroçaria (1), respectivamente, caracterizado por os referidos meios transdutores (17) compreenderem, cada um, um transdutor de ângulo que inclui um indutor e um rotor, que podem rodar um em relação ao outro e estão associados operativamente a uma das extremidades de articulação (9) de um dos suspensores oscilantes (8) do componente transversal oscilante (5) respectivo. Lisboa, 10 de Setembro de 2001 O Agaste Oficial da Propriedade Industrial

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