WO2017105205A1 - Sistema de acoplamiento automático de vehículos con mecanismo retráctil dirigible - Google Patents

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WO2017105205A1
WO2017105205A1 PCT/MX2015/000216 MX2015000216W WO2017105205A1 WO 2017105205 A1 WO2017105205 A1 WO 2017105205A1 MX 2015000216 W MX2015000216 W MX 2015000216W WO 2017105205 A1 WO2017105205 A1 WO 2017105205A1
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WO
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vehicle
arm
coupling head
vehicles
automatic coupling
Prior art date
Application number
PCT/MX2015/000216
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Apolo Zeus ESCUDERO URIBE
Alexander Leopold Kyllmann
Roberto SERVIN SANCHEZ
Wilfrido Rigoberto SILVA RODRIGUEZ
Original Assignee
Modutram México, S.A. De C.V.
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/14—Draw-gear or towing devices characterised by their type
    • B60D1/167—Draw-gear or towing devices characterised by their type consisting of articulated or rigidly assembled bars or tubes forming a V-, Y-, or U-shaped draw gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G7/00—Details or accessories
    • B61G7/10—Mounting of the couplings on the vehicle
    • B61G7/12—Adjustable coupling bars, e.g. for centralisation purposes

Definitions

  • the present invention belongs to the field of land transport vehicles, and more specifically to the field of physical coupling systems and mechanisms between said vehicles.
  • the object of the present invention is a new automatic coupling system that allows the process of coupling or decoupling of vehicles to be carried out without human intervention even in very steep curves of the road and even with both vehicles moving, and also allows fully retract the coupling mechanism so that the front mechanism does not extend beyond the nose of the vehicle or the rear mechanism does not extend beyond the tail of the vehicle when it is convenient.
  • Such a system is especially useful in automated transport systems based on large fleets of relatively small vehicles, such as systems known as ATN ("Automated Transit Networks” or Automated Public Transportation Networks), GRT ("Group Rapid Transit” or Grupa Rapid Transportation! And PRT ("Pod Rapid Transit” or Rapid Transportation in Pods).
  • ATN Automated Transit Networks
  • GRT Group Rapid Transit
  • PRT Pod Rapid Transit
  • ATN and related systems use fleets of fully automated vehicles (without a human driver), which travel to short separations, to transport passengers or cargo between multiple sources and destinations. They typically use small vehicles, more like cars than trains or buses, that travel on roads with restricted access and with stations located on secondary lanes so as not to stop the flow of vehicles on the main road. In many cases its service operates according to the instantaneous demand that is presented in the stations instead of or in addition to using fixed routes and schedules. In order to meet the variable demand efficiently, it is convenient that vehicles of an ATN or related system can be coupled to form trains of different sizes.
  • the vehicle coupling must meet certain additional requirements to those that exist for vehicle systems.
  • Conventional transport whether rail or road.
  • the first requirement is that vehicles must be able to travel coupled in tight bends, with radii of curvature that go down to 3 meters. This is because the vehicles of an ATN system, being much smaller than the buses or wagons of a conventional train, allow the road network to have much closer bends.
  • the second requirement is that the process of collection or decoupling must be able to be carried out in any part of the road network, even in the most tight curves, without human intervention.
  • the third requirement is that the coupling or decoupling process can be carried out with both vehicles in motion, even through the most tight curves. This is beneficial to maintain the constant flow of vehicles and thus avoid arrests that reduce transport capacity.
  • the fourth requirement is that the coupling mechanism used does not increase the length of the vehicle in those places or moments in which the total length of the vehicle has a direct impact on the transport capacity of the system. This is the case at stations, where the total length of the vehicle is directly related to the cycle time between one vehicle and the next. Likewise, in an ATN system there will be many stations and it is convenient to reduce the length of each one to have a global economic and space saving.
  • the existing couplers in the railway field allow a horizontal passive rotation within a predefined angular range, typically ten degrees to each side of the longitudinal axis of the vehicle, to facilitate coupling between wagons and allow the cars to remain coupled while passing through curves of route.
  • Adjoining wagon couplings are generally aligned to be centered on the longitudinal axis of the wagon during the coupling process.
  • This invention describes an improvement on the state of the art by covering all of the following requirements: 1) the collection system keeps vehicles connected in very tight curves, with radii of curvature down to 3 meters; 2) The coupling or decoupling process can be carried out in any part of the road network, even in the most tight curves, without human intervention; 3) the coupling or decoupling process can be carried out with both vehicles in motion, even through the most tight curves; 4) The coupling system can be positioned in such a way that it does not increase the length of the vehicle compared to a vehicle without a coupling system, when it is convenient; and 5) the coupling system allows a vehicle to tow another vehicle, either by pushing or pulling it, even on slopes.
  • the system comprises at least one pair of coupling mechanisms, one of them installed at one of the longitudinal ends of a vehicle A and the other installed at the same height as the first at one of the longitudinal ends of a vehicle B.
  • each vehicle is provided with said coupling mechanisms at each of its longitudinal ends to allow coupling with another vehicle regardless of the order or longitudinal orientation of the vehicles.
  • the system also comprises one or more sensors or signal receivers installed in each vehicle that allow determining the curvature of the track at the current location of the vehicle in the road network.
  • the system also comprises at least one controller device installed in each vehicle, capable of processing the information provided by the signal sensor (s) or receivers that indicate the curvature of the track and controlling the movement of the coupling mechanism. .
  • the coupling mechanism comprises a folding arm that is connected at one end to a vertical pivot and at the other end has an automatic coupling head, and whose extension from the vertical pivot is long enough to allow already coupled vehicles to pass through very tight curves of the road.
  • the coupling mechanism also comprises a force transmitter that can be coupled or uncoupled from the folding arm such that when the force transmitter is coupled to the folding arm, the movement of the force transmitter rotates the folding arm horizontally through of any angle that is required, from a end at which the folding arm and its automatic coupling head are hidden under the nose or tail of the vehicle to any position in which the automatic coupling head can be engaged with another head!
  • the controlling device in the vehicle has the ability to calculate the required movement of the force transmitter based on the curvature of the track at the current location of the vehicle, and to control the movement of the folding arm such that the head of automatic coupling is pointing tangentially with the track and can be hooked with another automatic coupling head installed in an adjacent vehicle.
  • a single force transmitter preferably a rotational or linear motor
  • an angle of rotation of 0 to 180 degrees using a rotational motor of the folding arm, with respect to the longitudinal axis of the vehicle.
  • the mechanism and in particular the automatic coupling head may include electrical, pneumatic or hydraulic lines and connections for connection with counterparts in the adjacent vehicle, without fundamental modification to the present invention.
  • Figure 1 shows an isometric view of the coupling mechanism.
  • Figure 2 shows a side view of the coupling mechanism.
  • Figure 3 shows a top view of the coupling mechanism.
  • Figure 4 shows a detail of the coupling mechanism.
  • Figure 5 shows the pair of coupling mechanisms in two vehicles, in position for straight track coupling.
  • Figure 6 shows the pair of coupling mechanisms in two vehicles, in position for coupling in a closed curve.
  • Figure 7 shows the pair of coupling mechanisms in two vehicles, in position so as not to increase the length of the vehicles.
  • the coupling mechanism is symmetric, allowing vehicles to be coupled in any combination - front-to-tail, front-to-front, and tail-to-tail - although asymmetric couplers can also be used.
  • the cone 1 of the coupling head 3 of the vehicle A is inserted into the cavity 2 of the coupling head 3 of the adjacent vehicle B.
  • Cone 1 may have a conical or pyramidal shape, but the pyramidal shape is preferred to simplify manufacturing.
  • Inside the cavity 2 there is a bolt 4.
  • the bolt 4 of the vehicle B engages with the notch 5 of the cone 1 of the vehicle A.
  • the hitch is automatic; the release requires the electrical activation of a release solenoid or other type of motor element 8.
  • an arm 6 Between the coupling head and the anchoring bracket 9 to the vehicle is an arm 6.
  • the shock absorber 7 is a passive pneumatic system but in another embodiment it may be a hydraulic system or an electric generator (regenerative system).
  • the arm 6 has a pivot 12 that allows the horizontal rotation of the arm 6 around the vertical axis 10.
  • the anchor support in the vehicle 9 has two pivots 13 that allow the vertical rotation of the anchor support 9 together with the arm 6 around the horizontal axis 11.
  • the arm 6 together with the coupling head 3 passively maintain a horizontal level by means of two clamping springs 14.
  • the position of each clamping spring 14 can be adjusted by an adjuster 15.
  • the arm 6 rotates around the vertical axis 10 to be positioned at any desired angle or hidden completely under the nose or tail of the vehicle.
  • the sensor 24 indicates when the arm 6 is fully retracted in the hidden position.
  • the rotation of the arm 6 is produced by a motor or other type of rotational force transmitter using gears, pinions and chain, or by a motor or other type of linear force transmitter.
  • Said force transmitter may have an integrated position sensor.
  • to increase the useful life of the rotational or linear motor it is necessary to be able to decouple said motor from the arm 6 to allow free rotation of the arm 6 while the coupled vehicles travel along straight and curved tracks.
  • the embodiment described herein uses a linear motor 16.
  • the linear motor 16 is connected by a bolt 17 to a disk 18 oriented horizontally and the arm 6 is attached to another disk 19 also oriented horizontally under the disk 18.
  • the discs 18 and 19 can be coupled and uncoupled by means of a retractable bolt 20.
  • One of the discs 18 or 19 has a notch 21 while the other disc 19 or 18 has the retractable bolt 20.
  • the linear motor 16 extends or it contracts, turn disc 18.
  • the retractable bolt 20 by the action of a spring 22, is automatically inserted into the notch 21.
  • the retractable bolt 20 is inserted into the notch 21, the arm 6 is coupled to the linear motor 16, and under this condition the linear motor 16 can extend or retract the arm 6.
  • the retractable bolt 20 is retracted for a few seconds. While the retractable bolt 20 is retracted, the linear motor 16 contracts completely to separate the notch 21 from the retractable bolt 20 sufficiently to prevent the retractable bolt 20 from automatically being inserted into the notch 21 with the movement of the coupled vehicles along of straight and curved tracks.
  • the bolt 4 of the vehicle A and the bolt 4 of the vehicle B must be simultaneously retracted.
  • the decoupling is confirmed by a sensor 23 in the coupling head 3 of the vehicle A and also by a sensor 23 in the coupling head 3 of the vehicle B.
  • the bolt 4 is returned to its original position not retracted .
  • the linear motor 16 extends until the retractable bolt 20 is inserted in the groove 21; next, the linear motor 16 retracts again to hide the arm 6 under the nose or tail of the vehicle.
  • the front arm 6 of the rear vehicle A and the rear arm 6 of the front vehicle B are extended so that both arms 6 are parallel to the longitudinal axis of the vehicle.
  • the vehicles approach each other until the bolt 4 of the vehicle A automatically engages in the notch 5 of the vehicle B and vice versa.
  • the coupling sensor 23 in each vehicle detects that the vehicles are coupled and the retractable bolt 20 in each vehicle is retracted immediately for a few seconds to allow both arms 6 to freely rotate as needed. Once the retractable bolt 20 is retracted, the linear motor 16 in each vehicle contracts completely.
  • the coupling heads 3 that will be connected need to be aligned tangentially to the curvature of the track. This is achieved by positioning the front arm 6 of the rear vehicle A and the rear arm 6 of the front vehicle B at an angle such that both coupling heads 3 end face to face at the location where the coupling will be made.
  • the first method is based on the fact that a controller device in the vehicle knows the current location of the vehicle in the road network and has in its memory or receives from an external source information about the radius of curvature of the road at the current location of the vehicle.
  • the second method uses an algorithm to estimate the curvature of the road based on the angular speed of the vehicle's tires.
  • the third method uses cameras or image sensors placed in the vehicle to recognize the curvature of the road through which the vehicle is passing.
  • an algorithm that determines the required length of the linear motor 16 is executed in a vehicle 25 in the vehicle so that the arm 6 is positioned at the angle required for the coupling.
  • the linear motors 16 of both vehicles move continuously as the curvature of the track varies until the moment when the sensors 23 detect that the vehicles are already They are coupled.
  • the retractable bolt 20 in each vehicle is retracted for a few seconds and the linear motor 16 contracts fully, allowing both arms 6 to rotate freely.

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Abstract

Un sistema de acoplamiento automático de vehículos que comprende, en cada vehículo, un mecanismo con un brazo abatible, uno o más sensores para determinar la curvatura de la vía, y al menos un dispositivo controlador capaz de procesar la señal de curvatura de la vía y controlar el movimiento del brazo abatible. El mecanismo incluye un transmisor de fuerza que se puede acoplar o desacoplar del brazo abatible de tal forma que cuando el transmisor de fuerza está acoplado al brazo abatible el movimiento del transmisor de fuerza hace girar el brazo abatible horizontalmente a través de cualquier ángulo que sea requerido, desde un extremo en el cual el brazo abatible y su cabezal de acople automático quedan escondidos debajo de la nariz o de la cola del vehículo hasta cualquier posición en la cual el cabezal de acople automático puede ser enganchado con otro cabezal de acople automático instalado en un vehículo adyacente sin importar el ángulo formado por los ejes longitudinales de los vehículos en el lugar donde se lleva a cabo el acoplamiento.

Description

SISTEMA DE ACOPLAMIENTO AUTOMÁTICO DE VEHÍCULOS CON MECANISMO RETRÁCTIL DIRIGIBLE
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de los vehículos de transporte terrestre, y más concretamente al campo de los sistemas y mecanismos de acoplamiento físico entre dichos vehículos.
El objeto de la presente invención es un nuevo sistema de acoplamiento automático que permite que el proceso de acoplamiento o desacoplamiento de vehículos se lleve a cabo sin intervención humana incluso en curvas muy pronunciadas de la vía e incluso con ambos vehículos en movimiento, y además permite retraer por completo el mecanismo de acoplamiento de tal forma que el mecanismo delantero no se extienda más allá de la nariz del vehículo o el mecanismo trasero no se extienda más allá de la cola del vehículo cuando así sea conveniente.
Dicho sistema es especialmente útil en sistemas de transporte automatizado basados en flotillas grandes de vehículos relativamente pequeños, tales como los sistemas conocidos como ATN ("Automated Transit Networks" ó Redes de Transporte Público Automatizado), GRT ("Group Rapid Transit" ó Transporte Rápido Grupa!) y PRT ("Pod Rapid Transit" ó Transporte Rápido en Pods).
ANTECEDENTES
Los sistemas ATN y afines utilizan flotillas de vehículos totalmente automatizados (sin conductor humano), que viajan a separaciones cortas, para transportar pasajeros o carga entre múltiples orígenes y destinos. Típicamente utilizan vehículos pequeños, más parecidos a automóviles que a trenes o autobuses, que viajan en vías con acceso restringido y con estaciones ubicadas en carriles secundarios para no detener el flujo de vehículos en la vía principal. En muchos casos su servicio opera según la demanda instantánea que se va presentando en las estaciones en vez de ó además de usar rutes y horario fijos. Para poder atender la demanda variable de manera eficiente, es conveniente que los vehículos de un sistema ATN o afín puedan ser acoplados para formar trenes de diferentes tamaños.
Sin embargo, en un sistema ATN el acoplamiento de vehículos debe cumplir con ciertos requisitos adicionales a los que existen para sistemas de transporte convencionales, ya sea ferroviarios o de carretera. Ei primer requisito es que los vehículos deben poder viajar acoplados en curvas muy cerradas, con radios de curvatura que bajan hasta 3 metros. Esto es porque los vehículos de un sistema ATN, al ser mucho más pequeños que los autobuses o los vagones de un tren convencional, permiten que la red vial tenga curvas mucho más cerradas. El segundo requisito es que el proceso de acopiamiento o desacoplamiento debe poder realizarse en cualquier parte de la red vial, incluso en las curvas más cerradas, sin intervención humana. Esto es porque los vehículos son totalmente automatizados, y es conveniente permitir que un vehículo se pueda acoplar a otro vehículo averiado en cualquier punto de la red vial para remolcarlo, ya sea jalándolo o empujándolo, hasta la estación más cercana. El tercer requisito es que el proceso de acoplamiento o desacoplamiento se pueda llevar a cabo con ambos vehículos en movimiento, incluso pasando por las curvas más cerradas. Esto es benéfico para mantener el flujo constante de vehículos y así evitar detenciones que reducen ia capacidad de transporte. El cuarto requisito es que el mecanismo de acople utilizado no incremente la longitud del vehículo en aquellos lugares o momentos en los que la longitud total del vehículo tiene una afectación directa en la capacidad de transporte del sistema. Este es el caso en las estaciones, donde la longitud total del vehículo está directamente relacionada con el tiempo de ciclo entre un vehículo y el siguiente. Así mismo, en un sistema ATN habrá muchas estaciones y conviene bajar la longitud de cada una para tener un ahorro global económico y de espacio.
Los acopladores existentes en el campo ferroviario permiten un giro pasivo horizontal dentro de un rango angular predefinido, típicamente de diez grados hacia cada lado del eje longitudinal del vehículo, para facilitar el acoplamiento entre vagones y permitir que los vagones permanezcan acoplados mientras pasan por curvas de la vía. Los acoples de vagones adyacentes generalmente se alinean para estar centrados sobre el eje longitudinal del vagón durante el proceso de acoplamiento. En el estado de la técnica se encuentran dispositivos o mecanismos para posicionar un acople ferroviario horizontalmente con asistencia hidráulica o neumática, dentro de un rango angular predefinido, para permitir un acoplamiento en curva. La mayoría de estos requieren de intervención manual pero hay al menos uno que permitiría un acoplamiento en curva de forma automática. También se encuentran mecanismos de acopiamiento retráctiles. Sin embargo, ninguno de los mecanismos descritos en el arte previo tiene la capacidad de ser dirigido y también de ser completamente retraído, y además de permitir un giro horizontal completamente libre en un rango angular de hasta noventa grados hacia cada lado del eje longitudinal del vehículo. Las referencias en la literatura y de solicitudes anteriores que son del conocimiento de los autores se citan a continuación:
US 20140263146 A1, "Assembly for Extendable Rail-Supported Vehicle Coupler"
US 20140284297 A1 , "Automated coupler positioning device"
US 4,022,329 "Draft Rigging for Railway Cars"
US 4,064,998 "Railway Coupler and Draft Rigging"
US 4,232,793 "Car coupling arrangement for railway passenger cars"
US 7177732 "Automatic coupler of locomotive to railcars"
US 7757871 "Railcar coupler system and method"
US 871,437,782 "Energy absorbing coupler"
US 4,703,862 "Automatic Railroad Car Coupler"
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención describe una mejora sobre el estado de la técnica al cubrir todos los siguientes requisitos: 1) el sistema de acopiamiento mantiene a los vehículos conectados en curvas muy cerradas, con radios de curvatura que bajan hasta 3 metros; 2) ei proceso de acoplamiento o desacoplamiento se puede realizar en cualquier parte de la red vial, incluso en las curvas más cerradas, sin intervención humana; 3) el proceso de acoplamiento o desacoplamiento se puede llevar a cabo con ambos vehículos en movimiento, incluso pasando por las curvas más cerradas; 4) ei sistema de acoplamiento puede ser posicionado de tal forma que no incrementa la longitud del vehículo a comparación de un vehículo sin sistema de acoplamiento, cuando así resulte conveniente; y 5) el sistema de acoplamiento permite que un vehículo remolque a otro vehículo, ya sea empujándolo o jalándolo, aun en pendientes.
El sistema comprende al menos un par de mecanismos de acoplamiento, uno de ellos instalado en uno de los extremos longitudinales de un vehículo A y el otro instalado a la misma altura que el primero en uno de los extremos longitudinales de un vehículo B. De preferencia, cada vehículo está provisto con dichos mecanismos de acoplamiento en cada uno de sus extremos longitudinales para permitir el acoplamiento con otro vehículo sin importar el orden o la orientación longitudinal de los vehículos. El sistema también comprende uno o más sensores o receptores de señal instalados en cada vehículo que permiten determinar la curvatura de la vía en la ubicación actual del vehículo en la red vial.
Finalmente, el sistema también comprende al menos un dispositivo controlador instalado en cada vehículo, capaz de procesar la información proporcionada por el/los sensor(es) o receptores) de señal que indican la curvatura de la vía y controlar el movimiento dei mecanismo de acopiamiento.
Fundamentalmente, la mejora sobre el estado de la técnica radica en los siguientes aspectos: 1) El mecanismo de acopiamiento comprende un brazo abatible que está conectado por un extremo a un pivote vertical y en el otro extremo lleva un cabezal de acople automático, y cuya extensión a partir del pivote vertical es suficientemente larga para permitir que los vehículos ya acoplados puedan pasar por curvas muy cerradas de la vía. 2) El mecanismo de acoplamiento también comprende un transmisor de fuerza que se puede acoplar o desacoplar del brazo abatible de tal forma que cuando el transmisor de fuerza está acoplado al brazo abatible, el movimiento del transmisor de fuerza hace girar el brazo abatible horizontalmente a través de cualquier ángulo que sea requerido, desde un extremo en el cual el brazo abatible y su cabezal de acople automático quedan escondidos debajo de la nariz o de la cola del vehículo hasta cualquier posición en la cual el cabezal de acopie automático puede ser enganchado con otro cabeza! de acople automático instalado en un vehículo adyacente sin importar el ángulo formado por los ejes longitudinales de los vehículos en el lugar donde se lleva a cabo el acoplamiento. Cuando el transmisor de fuerza está desacoplado del brazo abatible, el brazo abatible puede girar libremente para que el transmisor de fuerza no sea sometido a fuerzas extemas mientras los vehículos ya acoplados pasan por curvas en la vía. Esto ayuda mucho a prolongar la vida útil del transmisor de fuerza. 3) El dispositivo controiador en el vehículo tiene la capacidad para calcular el movimiento requerido del transmisor de fuerza con base en la curvatura de la vía en la ubicación actual del vehículo, y de controlar el movimiento del brazo abatible de tal forma que el cabezal de acople automático quede apuntando tangencialmente con la vía y pueda ser enganchado con otro cabezal de acople automático instalado en un vehículo adyacente.
Las ventajas logradas con cualquier modo de realización de esta invención son: 1) un solo transmisor de fuerza (de preferencia un motor rotacional o lineal) para lograr tanto el posicionamiento requerido del cabezal de acople automático para lograr un acoplamiento totalmente automático en cualquier curva como la retracción completa del mecanismo de acoplamiento para que este no incremente la longitud del vehículo; y 2) un ángulo de giro de 0 a 180 grados (usando un motor rotacional) del brazo abatible, con respecto al eje longitudinal del vehículo.
El mecanismo y en particular el cabezal de acople automático puede incluir líneas y conexiones eléctricas, neumáticas o hidráulicas para conexión con contrapartes en el vehículo adyacente, sin modificación fundamental a la presente invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE FIGURAS
La Figura 1 muestra una vista isométrica del mecanismo de acopiamiento.
La Figura 2 muestra un vista lateral del mecanismo de acoplamiento.
La Figura 3 muestra una vista superior del mecanismo de acoplamiento.
La Figura 4 muestra un detalle del mecanismo de acoplamiento. La Figura 5 muestra el par de mecanismos de acoplamiento en dos vehículos, en posición para acoplamiento en vía recta.
La Figura 6 muestra el par de mecanismos de acoplamiento en dos vehículos, en posición para acoplamiento en una curva cerrada.
La Figura 7 muestra el par de mecanismos de acoplamiento en dos vehículos, en posición para no incrementar la longitud de los vehículos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
A continuación se describe una realización preferida del mecanismo de acoplamiento automático que cumple con los requisitos mencionados anteriormente. Los conocedores de la materia apreciarán que la descripción aquí presentada con respecto a las figuras sirve únicamente para efectos de explicación y no pretende limitar el alcance de la invención. Se usan los mismos números de referencia en todas las figuras para representar los mismos elementos. Como se muestra en la figura 1, el mecanismo de acoplamiento es simétrico, permitiendo que los vehículos se acoplen en cualquier combinación - frente- a-cola, frente-a-frente, y cola-a-cola - aunque acopladores asimétricos también pueden ser usados.
El cono 1 del cabezal de acoplamiento 3 del vehículo A se inserta en la cavidad 2 del cabezal de acopiamiento 3 del vehículo B adyacente. El cono 1 puede tener forma cónica o piramidal, pero se prefiere la forma piramidal para simplificar la manufactura. Dentro de la cavidad 2 se encuentra un cerrojo 4. El cerrojo 4 del vehículo B se engancha con la muesca 5 del cono 1 del vehículo A. El enganche es automático; el desenganche requiere de la activación eléctrica de un solenoide de liberación u otro tipo de elemento motor 8. Entre el cabezal de acople y el soporte de anclaje 9 al vehículo está un brazo 6. Para aumentar el confort de los pasajeros hay un amortiguador 7 dentro del brazo 6. El amortiguador 7 es un sistema neumático pasivo pero en otra realización puede ser un sistema hidráulico o un generador eléctrico (sistema regenerativo).
El brazo 6 tiene un pivote 12 que permite el giro horizontal del brazo 6 alrededor del eje vertical 10. El soporte de anclaje en el vehículo 9 tiene dos pivotes 13 que permiten el giro vertical del soporte de anclaje 9 junto con el brazo 6 alrededor del eje horizontal 11. El brazo 6 junto con el cabezal de acople 3 mantienen pasivamente un nivel horizontal por medio de dos resortes de sujeción 14. La posición de cada resorte de sujeción 14 se puede ajustar por un ajustador 15. El brazo 6 gira alrededor del eje vertical 10 para ser posicionado en cualquier ángulo deseado o escondido completamente debajo de la nariz o la cola del vehículo. El sensor 24 indica cuando el brazo 6 se encuentra totalmente retraído en la posición escondida. La rotación del brazo 6 se produce por un motor u otro tipo de transmisor de fuerza rotacional usando engranes, piñones y cadena, o por un motor u otro tipo de transmisor de fuerza lineal. Dicho transmisor de fuerza puede tener un sensor de posición integrado. En cualquier caso, para incrementar la vida útil del motor rotacional o lineal, es necesario poder desacoplar dicho motor del brazo 6 para permitir el giro libre del brazo 6 mientras los vehículos acoplados viajan a lo largo de vías rectas y curvas. La realización aquí descrita usa un motor lineal 16. El motor lineal 16 se conecta por un perno 17 a un disco 18 orientado de forma horizontal y el brazo 6 se sujeta a otro disco 19 orientado también de forma horizontal debajo del disco 18.
Los discos 18 y 19 se pueden acopiar y desacoplar por medio de un cerrojo retráctil 20. Uno de los discos 18 ó 19 tiene una muesca 21 mientras que el otro disco 19 ó 18 tiene el cerrojo retráctil 20. Cuando el motor lineal 16 se extiende o se contrae, gira el disco 18. Cuando el cerrojo retráctil 20 en uno de los discos pasa por encima o por debajo de la muesca 21 en el otro disco, el cerrojo retráctil 20, por acción de un resorte 22, se inserta automáticamente en la muesca 21. Cuando el cerrojo retráctil 20 se inserta en la muesca 21, el brazo 6 queda acoplado al motor lineal 16, y bajo esta condición el motor lineal 16 puede extender o retraer el brazo 6.
Para desacoplar el brazo 6 del motor lineal 16, se retrae el cerrojo retráctil 20 durante unos segundos. Mientras el cerrojo retráctil 20 está retraído, el motor lineal 16 se contrae completamente para separar la muesca 21 del cerrojo retráctil 20 lo suficiente para evitar que el cerrojo retráctil 20 se inserte automáticamente en la muesca 21 con el movimiento de los vehículos acoplados a lo largo de las vías rectas y curvas.
Para desacoplar tos vehículos, el cerrojo 4 del vehículo A y el cerrojo 4 del vehículo B deben ser retraídos simultáneamente. El desacoplamiento se confirma por un sensor 23 en el cabezal de acople 3 del vehículo A y también por un sensor 23 en el cabezal de acople 3 del vehículo B. Una vez confirmado el desacoplamiento, se regresa el cerrojo 4 a su posición original no retraída. Después de un desacoplamiento, para llevar a cabo la retracción del brazo 6 junto con el cabezal de acople 3, el motor lineal 16 se extiende hasta que el cerrojo retráctil 20 se inserta en la muesca 21; en seguida, el motor lineal 16 se retrae nuevamente para esconder el brazo 6 debajo de la nariz o cola del vehículo.
Para llevar a cabo un acoplamiento en una sección de vía recta, se extiende el brazo 6 delantero del vehículo trasero A y el brazo 6 trasero del vehículo delantero B para que ambos brazos 6 queden paralelos al eje longitudinal del vehículo. Los vehículos se acercan el uno al otro hasta que el cerrojo 4 del vehículo A automáticamente se engancha en la muesca 5 del vehículo B y viceversa. El sensor de acoplamiento 23 en cada vehículo detecta que ios vehículos están acoplados e inmediatamente se retrae el cerrojo retráctil 20 en cada vehículo durante unos segundos para permitir que ambos brazos 6 giren libremente según necesidad. Una vez retraído el cerrojo retráctil 20, el motor lineal 16 en cada vehículo se contrae completamente.
Para llevar a cabo un acoplamiento en una sección de vía con curva, los cabezales de acople 3 que serán conectados necesitan estar alineados de forma tangencial a la curvatura de la vía. Esto se logra posicionando el brazo 6 delantero del vehículo trasero A y el brazo 6 trasero del vehículo delantero B a un ángulo tal que ambos cabezales de acople 3 terminen frente a frente en la ubicación donde se realizará el acoplamiento. [Existen ai menos tres métodos para determinar la curvatura de ia vía para poder alinear un cabezal de acople con otro. El primer método se basa en que un dispositivo controlador en el vehículo conozca la ubicación actual del vehículo en la red vial y tenga en su memoria o reciba de una fuente externa información acerca del radio de curvatura de la vía en la ubicación actual del vehículo. El segundo método usa un algoritmo para estimar la curvatura de la vía con base en la velocidad angular de las llantas del vehículo. El tercer método usa cámaras o sensores de imagen colocados en el vehículo para reconocer la curvatura de la vía por ia que está pasando el vehículo. Independiente del método, en un dispositivo controlador 25 en el vehículo se ejecuta un algoritmo que determina la longitud requerida del motor lineal 16 para que el brazo 6 quede posicionado en el ángulo requerido para el acoplamiento. Cuando el acoplamiento se lleva a cabo con ambos vehículos en movimiento y en vía con curva, los motores lineales 16 de ambos vehículos se mueven de forma continua según va variando la curvatura de la vía hasta el instante cuando ios sensores 23 detectan que los vehículos ya están acoplados. En ese momento, el cerrojo retráctil 20 en cada vehículo es retraído durante unos segundos y el motor lineal 16 se contrae completamente, dejando que ambos brazos 6 giren libremente.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de acoplamiento automático y dinámico entre vehículos terrestres que comprende al menos dos vehículos, cada vehículo provisto con:
a. un mecanismo de acoplamiento delantero y un mecanismo de acoplamiento trasero, cada uno de estos con un cabezal de acople automático (3) y sensores (23) que detectan si un vehículo está acopiado a otro; y
b. uno o más sensores o receptores de señal para determinar automáticamente la curvatura de la vía en la ubicación actual del vehículo en la red vial; y
c. al menos un dispositivo controlador (25);
caracterizado porque:
a. dicho mecanismo de acoplamiento comprende un brazo abatible (6) que está conectado por un extremo a un pivote vertical (12), y en el otro extremo lleva un cabezal de acople automático (3); un transmisor de fuerza (16) que se puede acoplar o desacopiar del brazo abatible (6) de tal forma que cuando el transmisor de fuerza (16) está acoplado al brazo abatible (6) el movimiento del transmisor de fuerza (16) hace girar el brazo (6) horizontalmente a través del ángulo que sea requerido, desde un extremo en el cuai el brazo (6) y su cabezal de acople automático (3) quedan escondidos debajo de la nariz o de la cola del vehículo hasta cualquier posición en la cual el cabezal de acople automático (3) puede ser enganchado con otro cabezal de acople automático (3) instalado en un vehículo adyacente sin importar el ángulo formado por los ejes longitudinales de los vehículos en el lugar donde se lleva a cabo el acoplamiento, y cuando el transmisor de fuerza (16) está desacoplado del brazo abatible (6), el brazo (6) puede girar libremente; y
b. el dispositivo controlador (25) en el vehículo tiene la capacidad para calcular el movimiento requerido del transmisor de fuerza (16) con base en la curvatura de la vía en la ubicación actual del vehículo, y de controlar el movimiento del brazo abatible (6) de tal forma que el cabezal de acople automático (3) quede apuntando tangencialmente con la vía ó co-linealmente hacia otro cabezal de acople automático instalado en un vehículo adyacente y pueda ser enganchado con este último.
2. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el sistema incluye un mapa digitalizado de la red vial con datos de curvatura de la vía.
3. El sistema de la reivindicación 2, en el cual el mapa digitalizado de la red vial con datos de curvatura de la vía reside en la memoria de al menos un dispositivo controlador (25) de al menos un vehículo.
4. El sistema de la reivindicación 2, en el cual el mapa digitalizado de la red vial con datos de curvatura de la vía reside en una memoria fuera de los vehículos y los datos de la curvatura de la vía son comunicados según necesidad a al menos un dispositivo controlador (25) de al menos un vehículo.
5. El sistema de la reivindicación 1, en el cual al menos un vehículo está provisto de un sensor de ángulo de giro de las llantas para medir la curvatura de la vía en la ubicación actual del vehículo.
6. El sistema de la reivindicación 1, en el cual ai menos un dispositivo controlador (25) en al menos un vehículo mide la curvatura de la vía en la ubicación actual del vehículo usando la información de sensores de velocidad rotacional en al menos dos llantas del vehículo, una llanta estando del lado izquierdo y otra del lado derecho.
7. El sistema de la reivindicación 1, en el cual al menos un vehículo está provisto de al menos una cámara o sensor de imagen para medir ya sea la curvatura de la vía en la ubicación actual del vehículo o la posición del cabezal de acople automático (3) instalado en el vehículo adyacente o ambos.
8. El sistema de la reivindicación 7, en el cual ai menos un dispositivo controlador (25) en al menos un vehículo gira el brazo abatible (6) con cabezal de acople automático (3) para que quede apuntando hacia y pueda ser enganchado con otro cabezal de acople automático (3) instalado en un vehículo adyacente con base en la información proporcionada por al menos una cámara o sensor de imagen.
9. El sistema de la reivindicación 1 , en el cual el transmisor de fuerza (16) es un motor rotacional o un motor lineal.
10. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el mecanismo incluye uno o más sensores para determinar si el brazo (6) está extendido o retraído.
11. El sistema de la reivindicación 1, en el cual ei mecanismo incluye uno o más sensores para determinar la posición angular del brazo (6).
12. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el mecanismo incluye uno o más sensores para determinar si el brazo (6) está acoplado o desacoplado del transmisor de fuerza (16).
13. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el brazo (6) incluye un amortiguador.
14. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el brazo (6) incluye algún amortiguador regenerativo.
15. El sistema de la reivindicación 1, en el cual el cabezal de acople automático (3) incluye líneas y conexiones eléctricas, neumáticas o hidráulicas para conexión con contrapartes en el vehículo adyacente.
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