PT802100E - Veiculo ferroviario - Google Patents

Description

Descrição “Veículo ferroviário** A presente invenção refere-se ao domínio da construção metálica de veículos, em particular veículos ferroviários com cabina de condução, e tem por objecto um tal veículo que compreende uma estrutura absorvedora de energia, com deformação progressiva.

Uma tal estrutura tem a função de proteger os passageiros e o condutor do veículo, no caso de colisão.

Os veículos ferroviários existentes actualmente estão geralmente equipados, nas suas partes de extremidades, com uma estrutura destinada a suportar as solicitações que o veículo sofre, em condições normais de circulação e quando há choques a pequena velocidade, ditos choques de acostagem.

No entanto, no caso de choques importantes, em especial a velocidade relativamente elevada, os veículos existentes não apresentam qualquer disposição de protecção dos passageiros e do condutor, por deformação preferencial de uma parte da sua estrutura e absorção de energia, de modo que os referidos passageiros e o condutor ficam expostos a um grande risco de danos corporais, no caso de tais choques, não podendo, em particular, o condutor refugiar-se numa estrutura que permita a sua sobrevivência.

Para isso, foi proposto, na patente FR-A-2 698 840, um veículo ferroviário com cabina de condução que compreende uma estrutura metálica absorvedora de energia, que consiste em zonas de deformação plástica dinâmica, formadas por elementos absorvedores de energia fixos ou intermudáveis, previstos nas extremidades do referido veículo. Uma tal estrutura permite uma absorção de energia num comprimento importante por deformação plástica dinâmica de zonas pré-determinadas, designadamente à frente da cabina de condução e ao nível dos engates das intercirculações. E também conhecido, igualmente da patente EP-A-0 655 565, da mesma Requerente, um veículo ferroviário com cabina de condução, que compreende uma estrutura ábsorvedora de energia.

Porém, nesta forma de realização, é certo que se obtém uma deformação das zonas consideradas, correspondente a uma absorção de energia de choque total, mas esta deformação não é totalmente controlada na sua evolução. A presente invenção tem por objecto dar remédio a estes inconvenientes, propondo um veículo ferroviário com cabina de condução, que compreende uma estrutura absorvedora de energia com deformação progressiva, que permite controlar o sentido de progressão da deformação, quando de um choque.

Atinge-se este objectivo por meio das características incluídas na reivindicação 1.

Compreender-se-á melhor a invenção graças à descrição que se segue, que se refere a uma forma de realização preferida, dada a título de exemplo não limitativo e explicada com referência aos desenhos esquemáticos anexos, cujas figuras representam: A fig. 1, uma vista parcial, em alçado lateral, de um veículo equipado com uma estrutura de acordo com a invenção; A fig. 2, uma vista com as peças separadas, em perspectiva, da zona de deformação plástica dinâmica prevista na dianteira do veículo; A fig. 3, uma vista em perspectiva, numa escala maior e com corte parcial, 3 que representa certos elementos deformáveis progressivamente, na dianteira do veículo;

As fig. 4 a 7, vistas parciais, em perspectiva e em corte, que representam a dianteira do veículo durante fases diferentes de absorção de energia; e A fig. 8, uma vista esquemática, em corte, do dispositivo de engate ao nível da intercirculação. O veículo ferroviário com cabina de condução, representado, mais particularmente, na fig. 1 dos desenhos anexos, compreende uma estrutura metálica absorvedora de energia, que consiste em zonas (1) e (2) de deformação plástica dinâmica, formadas por elementos absorvedores de energia fixos ou intermudáveis, previstos respectivamente nas extremidades dianteira e de intercirculação do referido veículo.

De acordo com a invenção, as zonas (1) e (2) de deformação plástica dinâmica apresentam meios com características de resistência mecânica diferentes, que accionam fases de deformação progressiva, a partir da extremidade correspondente do veículo.

Para isso, como mostra a fig. 2 dos desenhos anexos, os meios com características de resistência mecânica diferente da zona (1) de deformação plástica dinâmica, prevista na extremidade dianteira do veículo, são constituídos por um engate automático (3), ligado rigidamente ao caixão (4) disposto num elemento de chassis, formado numa parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo, por um primeiro elemento absorvedor de energia (7), inserido no caixão (4) e que se apoia contra a extremidade traseira do engate automático (3), por pelo menos um segundo elemento absorvedor de energia (8), que liga a parte dianteira do caixão (4) à face dianteira da paite de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo, por pelo menos uma série de elementos (9) e (9’) com deformação plástica programada, previstos entre a parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo e a caixa do veículo propriamente dita. O engate automático (3) é constituído por uma cabeça de engate (3’) e por um corpo que liga esta cabeça a um suporte de engate (3”), ligado rigidamente ao caixão (4), por intermédio de cavilhas fusíveis (10) (fig. 2 e 4). A montagem assim realizada permite assegurar a manutenção na posição de serviço do engate automático (3), numa primeira fase de absorção de energia, correspondente a um choque que não excede uma velocidade da ordem dos 7 km/h, correspondente a uma solicitação mecânica das cavilhas fusíveis (1) inferior ao seu limite de rotura por corte, realizando o referido engate automático (3) então a absorção de energia sem deformação (fig. 4). O primeiro elemento absorvedor de energia (7), inserido no caixão (4) e que se apoia contra a extremidade traseira do engate automático (3), é vantajosamente constituído por uma peça de material compósito destrutível, na forma de um tubo, ligado pela sua extremidade dianteira ao suporte de engate (3”) do engate automático (3) e que se apoia, pela sua extremidade traseira, no fundo do caixão (4), apresentando esse fundo pelo menos uma abertura, não representada, de ejecção do material que constitui o elemento absorvedor de energia (7), tendo a referida abertura uma secção menor que a do tubo. De preferência, o tubo que constitui o elemento absorvedor de energia (7) apoia-se num elemento com secção correspondente do fundo do caixão (4), apresentando este elemento de apoio duas aberturas de ejecção do material que constitui o elemento absorvedor de energia (7), diametralmente opostas. O caixão (4) apresenta uma parte traseira tubular de recepção do corpo e do suporte de engate (3”) do engate automático (3) e uma parte anterior, que se alarga, de recepção da cabeça (3’) do referido engate automático (3), provida de bordos laterais (4’) destinados a cooperar com o ou os elementos absorvedores de energia (8), estando a face dianteira destes bordos (4’) provida de dispositivos (4”) de anticavalgamento. Estes dispositivos (4”) são de tipo conhecido e permitem, por cooperação de forma, evitar um deslocamento vertical mútuo entre duas extremidades de viaturas.

Assim, no caso de um choque com uma intensidade superior ao limite de resistência de rotura, por corte, das cavilhas fusíveis (10), estas últimas são destruídas e o engate automático (3) é empurrado para o fundo da parte traseira tubular do caixão (4), arrastando o elemento absorvedor de energia (7), que é então esmagado no referido caixão (4), sendo o seu material efectuado através da ou das aberturas de ejecção previstas no referido caixão (fig. 5). No fim desta fase de absorção de energia, o engate automático está inteiramente alojado no caixão (4), sendo o elemento absorvedor de energia (7) totalmente destruído e expulso do referido caixão. Esta segunda fase de absorção de energia correspondente a uma velocidade de choque compreendida entre 7 km/h e 18 km/h e permite uma reposição de estado rápida, por simples substituição do elemento absorvedor de energia (7) e colocação no seu lugar de novas cavilhas fusíveis (10). O elemento de chassis, formado numa parte de extremidade indeformável (6), apresenta, por um lado, na sua extremidade oposta à que recebe o caixão (4), uma abertura (11), destinada a permitir a ejecção do material que constitui o

elemento absorvedor de energia (7), quando do esmagamento deste último e, por outro lado, um comprimento pelo menos igual ao da parte traseira tubular do caixão (4) (fig· 4 a 7).

Os segundos elementos absorvedores de energia (8), que ligam a parte dianteira do caixão (4) à face dianteira da parte de extremidade (6) da caixa do veículo, apresentam-se na forma de vigas deformáveis ligadas por parafusos, nas suas extremidades, respectivamente na parte dianteira dos bordos (4’) do caixão (4), sendo essas vigas deformáveis constituídas, cada uma, por associação de chapas com deformação pré-determinada. Conhecem-se estruturas deformáveis deste tipo, em especial da patente FR-A-2 694 255.

Estes segundos elementos absorvedores de energia (8) permite, como mostra a fig. 6 dos desenhos anexos, uma terceira fase de absorção de choques por deformação plástica irreversível, para velocidades de choque que vão até aos 32 km/h. A constituição do elemento de chassis (5) permite, quando da terceira fase de absorção de energia, um escamoteamento completo da parte traseira tubular de recepção do corpo e do suporte de engate (3”) do engate automático (3), da caixa (4) com engate automático (3), no referido elemento de chassis (5). As partes dianteiras do engate automático (3) e do caixão (4) alojam-se então no escudo (6’), previsto na extremidade dianteira da parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo e suprimem assim totalmente o risco de escoremento. A ou as séries de elementos (9) e (9’) com deformação plástica programada, previstas entre a parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo e a caixa do veículo propriamente dita apresentam-se vantajosamente sob a forma de associações de chapas com deformação progressiva, da frente para trás do veículo (fig. 3 e 7). Estes elementos (9) e (9’) constituem o chassis que se estende entre a parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo e a caixa do veículo propriamente dita e são ligados a arcos rígidos (12) destes últimos.

Os elementos (9) e (9’) são de preferência previstos por pares e são ligados a um arco intermédio (13) que delimitam lateralmente uma abertura de porta e um local técnico. Assim, os elementos (9) e (9’), entre dois arcos, são limitados a um-número restrito, de modo que a sua deformação pode efectuar-se unicamente por esmagamento, sem pressoflexão generalizada.

De acordo com uma característica da invenção, a cabina de condução do veículo está provida de um túnel de sobrevivência (14), na forma de uma gaiola de rede tubular, montado entre uma travessa, que forma um eixo de rotação (16), e o tecto da cabina e está fixado no arco rígido (12), se delimita a caixa do veículo propriamente dito (fig. 4).

De preferência, no caso da previsão de dois elementos (9) e (9’), que se estendem de um lado ao outro de um arco intermédio (13), os elementos (9’) situados entre o arco intermédio (13) e o arco rígido (12) que delimitam a caixa do veículo propriamente dita estão dispostos de modo tal que a sua deformação progressiva se faz a partir de trás para a frente do veículo.

Estes elementos (9) e (9’) são constituídos, como mostra a fig. 3 dos desenhos anexos, na forma de caixões, cujas faces laterais e centrais que se estendem paralelamente ao eixo longitudinal do veículo apresentam eliminações de material, na forma de aberturas (15) ou de pré-deformações na forma de ondulações de material. As aberturas (15) dos elementos (9) e (9” apresentam vantajosamente

?k uma secção decrescente no sentido da deformação e as ondulações dos elementos (9) e (9’) apresentam uma amplitude decrescente no mesmo sentido. Assim, a resistência dos elementos (9) e (9’) cresce à medida da deformação da zona (1).

De acordo com uma outra característica da invenção, as chapas que formam os conjuntos de chapas que constituem elementos (9) e (9’) apresentam uma espessura crescente no sentido das deformações. Assim, a resistência dos elementos (9) e (9’) aumenta igualmente durante a fase de deformação.

Esta deformação dos elementos (9) e (9’) corresponde a uma quarta fase de absorção de energia, desencadeada a partir de uma velocidade da ordem dos 32 km/h e permite preservar um espaço suficiente para o túnel de sobrevivência (14). O facto de prever, entre o arco intermediário (13) e o arco (12) que delimita a caixa do veículo propriamente dita, elementos (9) e (9’), cuja deformação se efectua progressivamente, permitem optimizar a deformação do troço da cabina correspondente, protegendo simultaneamente o túnel (14) e os armários técnicos que podem dispor-se de cada um dos lados do mesmo.

Os meios com características de resistência mecânica diferentes da zona traseira (2) de deformação plástica dinâmica, prevista na extremidade traseira do veículo, são constituídos, como mostra a fig. 8 dos desenhos anexos, por um suporte de engate (3”), ligado a um corpo intermédio de barra de engate e que coopera com um caixão (4), alojado num elemento de chassis (5) da zona traseira (2) e fixado no referido chassis, apoiando-se o referido suporte de engate (3”) no referido caixão (4) num elemento absorvedor de energia (7) e estando ligado ao referido caixão (4), por intermédio de cavilhas fusíveis (10), estando o chassis (5) provido, além disso, na sua extremidade, de dispositivos anti-cavalgamento, não representados. Deste modo 9 de realização resulta que, quando de um choque violento, a barra de engate exerce no suporte de engate (3”) um esforço tal que as cavilhas fusíveis (10) são cortadas e o elemento absorvedor de energia (7) é esmagado no fundo do caixão (4). A penetração da barra de engate (3) na caixa (4) suprime assim totalmente o risco de escoramento, e dispositivos anticavalgamento, de um tipo conhecido, permitem, por cooperação de forma, evitar um deslocamento vertical mútuo entre as duas extremidades das viaturas.

Graças à invenção, é possível realizar um veículo ferroviário com cabina de condução, que compreende uma estrutura absorvedora de energia, constituída por zonas de deformação plástica dinâmica, formadas por elementos absorvedores de energia de choque, por fases progressivas e que asseguram uma segurança máxima para o condutor e os passageiros. É claro que a invenção não se limita à forma de realização descrita e representada nos desenhos anexos. São possíveis modificações, em especial do ponto de vista da constituição dos diversos elementos ou por substituição de equivalentes técnicos, sem que por isso se sais do domínio de protecção da invenção.

Lisboa, 31 de Outubro de 2001

J )1L O Agoete Oficial da Propriedade industriai

JOSÉ 0E SAIV^AIO A.O.PJ Rua do Salitre,J45, r/c-Drt. 1269-063 LISBOA

Claims (17)

1 7½ Reivindicações 1. Veículo ferroviário com cabina de condução, que compreende uma estrutura absorvedora de energia, que consiste em zonas (1) e (2) de deformação plástica dinâmica, formadas por elementos absorvedores de energia, fixos ou intermudáveis, previstos respectivamente nas extremidades dianteira e de intercirculação do referido veículo, apresentado as zonas (1) e (2) de deformação plástica dinâmica meios com características de resistência mecânica diferentes, donde resultam fases de deformação progressiva, a partir da extremidade correspondente do veículo, caracterizado por os meios com características de resistência mecânica diferentes da zona (1) de deformação plástica dinâmica, prevista na extremidade dianteira do veículo, serem constituídos por um engate automático (3), ligado rigidamente a um primeiro caixão (4), disposto num elemento de chassis (5), formado numa parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo, por um primeiro elemento absorvedor de energia (7) inserido no caixão (4) e que se apoia contra a extremidade traseira do engate automático (3), por pelo menos um segundo elemento absorvedor de energia (8), que liga a parte dianteira do caixão (4) à face dianteira da parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo, e por, pelo menos uma série de elementos (9) e (9’) com deformação plástica programada, previstos entre a parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo e a caixa do veículo propriamente dita.

2. Veículo ferroviário de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o engate automático (3) ser constituído por uma cabeça de engate (3’) e por um corpo que liga esta cabeça a um suporte de engate (3”) ligado rigidamente ao caixão (4) por intermédio de cavilhas fusíveis (10).

3. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1 e 2, caracterizado por o primeiro elemento absorvedor de energia (7), inserido no caixão (4) e que se apoia contra a extremidade traseira do engate automático (3) ser constituído por uma peça de material compósito destrutível, na forma de um tubo, ligado pela sua extremidade dianteira ao suporte de engate (3”) do engate automático (3) e que se apoia pela sua extremidade traseira no fundo do caixão (4), apresentando este fundo pelo menos uma abertura de ejecção do material que constitui o elemento absorvedor de energia (7), tendo a referida abertura uma secção menor que a do tubo.

4. Veículo ferroviário de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o tubo que constitui o elemento absorvedor de energia (7) se apoiar num elemento de secção correspondente do fundo do caixão (4), apresentando este elemento de apoio duas aberturas de ejecção do material que constitui o elemento absorvedor de energia (7), diametralmente opostas.

5. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o caixão (4) apresentar uma parte traseira tubular, de recepção do corpo e do suporte de engate (3”) do engate automático (3), e uma parte anterior, que se alarga, de recepção da cabeça (3’) do referido engate automático (3), provida de bordos laterais (4’), destinados a cooperar com os segundos elementos absorvedores de energia (8), estando a face dianteira destes bordos (4’) provida de dispositivos de anti-cavalgamento (4”).

6. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por os elementos de chassis (5), formados numa parte de extremidade índeformável (6), apresentar, por um lado, na sua extremidade oposta à que recebe o 3 ?ií caixão (4), uma abertura (11), destinada a permitir a ejecção do material constitutivo do elemento absorvedor (7), quando do esmagamento deste último e, por outro lado, um comprimento pelo menos igual ao da parte traseira tubular do caixão (4).

7. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1,3,5 e 6, caracterizado por o ou os segundos elementos absorvedores de energia (8) que ligam a parte dianteira do caixão (4) à face dianteira da parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo se apresentarem na forma de vigas deformáveis, fixadas por parafusos nas suas extremidades, respectivamente na parte dianteira da extremidade indeformável (6) da caixa do veículo e na face traseira dos bordos (4’) do caixão (4), sendo estas vigas deformáveis constituídas, cada uma, por um conjunto de chapas com deformação pré-determinada.

8. Veículo ferroviário de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a ou as séries de elementos (9 e 9’) com deformação plástica programada, previstos entre a parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo e a caixa do veículo propriamente dita se apresentarem na forma de conjuntos de chapas, com deformação progressiva da frente para trás no veículo.

9. Veículo ferroviário de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por os elementos (9 e 9’) com deformação plástica programada constituírem o chassis que se estende entre a parte de extremidade indeformável (6) da caixa do veículo e a caixa do veículo propriamente dita e estarem ligados a arcos rígidos (12) destes últimos.

10. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 8 e 9, caracterizado por os elementos (9 e 9’) com deformação plástica programada serem previstos aos pares e serem ligados a um arco intermédio (13) que delimitam 4 lateralmente uma abertura de porta e um local técnico.

11. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1 e 8, caracterizado por a cabina de condução estar provida de um túnel de sobrevivência (14), na forma de uma gaiola de rede tubular, montado entre uma travessa que forma eixo de rotação (16) e o tecto da cabina e fixado no arco rígido (12) de delimitação da caixa do veículo propriamente dita

12. Veículo ferroviário de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por os elementos (9’) com deformação plástica programada, situados entre o arco intermediário (13) e o arco rígido (12) que delimita a caixa do veículo propriamente dita, estarem dispostos de modo tal que a sua deformação progressiva se efectua de trás para a frente do veículo.

13. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1 e 8 a 12, caracterizado por os elementos (9 e 9’) com deformação plástica programada serem constituídos na forma de caixões, cujas faces laterais e centrais se estendem paralelamente ao eixo longitudinal do veículo, apresentarem eliminações de material na forma de aberturas (15) ou pré-deformações na forma de ondulações de material.

14. Veículo ferroviário de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por as aberturas (15) dos elementos (9 e 9’) com deformação plástica programada apresentarem vantajosamente uma secção decrescente no sentido da deformação e as ondulações apresentarem uma amplitude decrescente no mesmo sentido.

15. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1 e 8 a 14, caracterizado por as chapas que formam os conjuntos de chapas constitutivos dos elementos (9 e 9’) com deformação plástica programada apresentarem uma espessura crescente no sentido da deformação. 5

16. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado por os meios com propriedades de resistência mecânica diferentes da zona traseira (2) de deformação plástica dinâmica, prevista na extremidade traseira do veículo, serem constituídos por um suporte de engate (3”) ligado a um corpo intermediário de barra de engate e que coopera com um caixão (4), alojado num elemento de chassis (5) da zona traseira (2) e fixado no referido chassis, apoiando-se o referido suporte de engate (3”) no referido caixão (4) num elemento absorvedor de energia (7) e estando ligado ao referido caixão (4), por intermédio de cavilhas fusíveis (10), estando o chassis (5) provido além disso, na sua extremidade, com dispositivos de anticavalgamento.

17. Veículo ferroviário de acordo com qualquer das reivindicações 1,3 a 7 e 16, caracterizado por os elementos absorvedores de energia (7 e 8) serem realizados na forma de elementos intermudáveis que podem ser facilmente substituídos, em caso de choques destruidores. Lisboa, 31 de Outubro de 2001

Rua do Salitre, 195, r/c-Drí.. 1269-063 LISBOA