BR112015024328B1

BR112015024328B1 - Acoplamento para um vagão ferroviário e método para o posicionamento automatizado de um acoplamento para um vagão ferroviário

Info

Publication number: BR112015024328B1
Application number: BR112015024328-2A
Authority: BR
Inventors: Jason Daniel Peckham; William Clay Swindler; Kevin Scott Brown
Original assignee: Wabtec Holding Corp.
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2023-03-21
Also published as: CN105026239B; CN105026239A; EP2976245A1; CA2901176C; WO2014153497A1; JP2016512803A; CA2901176A1; JP6336033B2; AU2014235902B2; EP2976245B1; MX363779B; US9758182B2; AU2014235902A1; US20170361854A1; KR20150132243A; US20140284297A1; RU2015145287A; EP2976245A4; US10040462B2; RU2666085C2

Abstract

ACOPLAMENTO PARA UM VAGÃO FERROVIÁRIO E MÉTODO PARA O POSICIONAMENTO AUTOMATIZADO DE UM ACOPLAMENTO PARA UM VAGÃO FERROVIÁRIO A presente invenção se refere a um acoplamento para um vagão ferroviário que inclui uma âncora de acoplamento, um mecanismo de acoplamento pivotável com relação à âncora de acoplamento a partir de uma posição central para uma posição fora de centro em um plano substancialmente horizontal, e um dispositivo de posicionamento de acoplamento para pivotar o mecanismo de acoplamento com relação à âncora de acoplamento. O dispositivo de posicionamento de acoplamento inclui um controlador adaptado para receber informação de sinal a partir de um vagão de plataforma relativa a uma posição angular do vagão de plataforma com relação ao corpo do vagão ferroviário, e pelo menos um cilindro pneumático para pivotar o mecanismo de acoplamento. O controlador controla a operação do pelo menos um cilindro pneumático em resposta à informação de sinal recebido a partir do vagão de plataforma.

Description

Referência cruzada a pedidos relacionados

[001] O presente pedido reivindica os benefícios do pedido de patente norte-americana provisório No. de Série 61/804,470, depositado em 22 de março de 2013 e intitulada “Dispositivo de Posicionamento de Acoplamento Automatizado”, cujo relatório descritivo se encontra aqui incorporada a título de referência em sua totalidade.

Antecedentes da Invenção Campo da Invenção

[002] A presente descrição refere-se a acoplamentos para vagões ferroviários, e mais particularmente, a um dispositivo para o posicionamento horizontal automático de um acoplamento de vagão ferroviário.

Descrição da Técnica Relacionada

[003] Vagões ferroviários incluem acoplamentos para conectar vagões adjacentes um ao outro para formar uma composição de trem ferroviário. Cada acoplamento é adaptado para oscilar dentro de uma predeterminada faixa angular na direção horizontal para facilitar o acoplamento do vagão e o movimento em um trilho curvo. A junção dos acoplamentos de vagão é em geral alinhada para ser centralizado com o eixo longitudinal do vagão ferroviário durante um procedimento de acoplamento de vagão. Em virtude de variações em tamanhos dos vagões e do tipo de acoplamento instalado em cada vagão, pode existir significantes deslocamentos horizontais entre acoplamentos adjacentes nas direções laterais do vagão ferroviário. Os referidos deslocamentos horizontais são adicionalmente compostos quando se tenta acoplar vagões adjacentes ferroviários em uma seção curva de um trilho ferroviário. Para os exemplos nos quais o acoplamento em um trilho curvo é necessário, a oscilação manual é tipicamente necessária.

[004] Os acoplamentos existentes utilizam dispositivos de posicionamento de acoplamento auxiliados pneumática ou hidraulicamente capazes de mover o acoplamento de vagão dentro de uma predeterminada faixa angular na direção horizontal. O alinhamento do acoplamento é alcançado por um controle manual informado a partir de um operador.

[005] Antes do advento de dispositivos de posicionamento de acoplamento hidráulicos e pneumáticos, o posicionamento do acoplamento era realizado por elementos de centralização de mola tendo pontos de fixação na porção de cabeça do acoplamento e na porção de corpo do vagão. A disposição de mola alinha o acoplamento com um eixo longitudinal do vagão para permitir o acoplamento em seções retilíneas de trilho.

[006] De modo a conectar os vagões adjacentes em uma seção curva de trilho, as molas são desconectadas para permitir que o acoplamento no primeiro vagão ferroviário seja manualmente movido em alinhamento com o acoplamento em um segundo vagão ferroviário adjacente.

[007] Diversos dispositivos de posicionamento de acoplamento existentes são conhecidos na técnica. Cada dispositivo de posicionamento de acoplamento da técnica anterior requer a assistência manual durante o acoplamento em uma seção curva do trilho. Alguns dos dispositivos de posicionamento de acoplamento existentes requerem uma conexão mecânica ao vagão de plataforma, o que é indesejável pelo fato que requer interfaceamento com o vagão de plataforma e induz de modo potencial a grandes forças no vagão de plataforma durante uma colisão que ocorre quando se realiza o acoplamento dos vagões.

[008] Um referido dispositivo de posicionamento de acoplamento é um dispositivo de centralização pneumático que usa cilindros para garantir que o acoplamento seja mantido centralizado com relação ao vagão de plataforma e à porção de corpo do vagão de um veículo ferroviário. Os cilindros empurram contra as placas conectadas de modo operacional a um acoplamento. Por empurrar nas placas, o acoplamento é mantido na posição centralizada. Se o acoplamento é movido no plano horizontal em direção de um dos cilindros, aquele cilindro irá empurrar em uma das placas e empurrar o acoplamento de volta para uma posição central. O referido dispositivo de posicionamento de acoplamento não é usado para posicionar o acoplamento em uma posição fora de centro.

[009] Da mesma forma, outro dispositivo de posicionamento de acoplamento mantém o acoplamento na posição centralizada a todos os momentos. O referido dispositivo de posicionamento de acoplamento inclui cilindros que são conectados de modo operacional a um sistema de cremalheira e pinhão que se move lateralmente com relação ao acoplamento. Com o movimento do acoplamento em uma direção, um cilindro oposto empurra o sistema de cremalheira e pinhão em direção de si mesmo de modo a localizar o acoplamento de volta na posição centralizada.

[010] Por último, outro dispositivo de posicionamento de acoplamento usa um tradicional arranjo mecânico para manter o acoplamento centralizado com relação ao corpo do veículo ferroviário. No referido dispositivo de posicionamento de acoplamento, molas são conectadas ao veículo ferroviário em uma extremidade e conectadas ao acoplamento em uma extremidade oposta. Com o acoplamento se movendo para uma direção descentralizada, uma primeira mola é puxada na direção descentralizada. Uma vez que o acoplamento interrompe o movimento, uma mola oposta puxa o acoplamento de volta para a posição centralizada. Todos os referidos dispositivos de posicionamento de acoplamento são usados para manter o acoplamento na posição centralizada para permitir que o acoplamento se acople a um acoplamento adjacente ao longo de uma seção de trilho retilíneo. Nenhum dos mesmos contempla mover e manter um acoplamento em uma posição fora de centro.

Sumário da Invenção

[011] Nenhum dos dispositivos de posicionamento, discutidos acima, usa um meio automatizado para o posicionando do acoplamento em uma posição fora de centro para permitir que o acoplamento se acople a um acoplamento adjacente em uma seção curva de trilho.

[012] Os projetos existentes de dispositivos de posicionamento de acoplamento não são adaptados para automaticamente alinhar os acoplamentos de vagões adjacentes ferroviários.

[013] Os dispositivos de posicionamento de acoplamento convencionais requerem uma entrada manual a partir de um operador de modo a posicionar os acoplamentos adjacentes em alinhamento para o acoplamento em seções curvas de trilho.

[014] Adicionalmente, os dispositivos de posicionamento de acoplamento convencionais podem apenas centralizar o acoplamento com relação ao plano perpendicular para a face de montagem para a âncora de acoplamento.

[015] Face ao acima, existe uma necessidade para um dispositivo de posicionamento de acoplamento que automaticamente posicione o acoplamento para o acoplamento automático com base em informação recebida a partir de um controlador. Existe ainda uma necessidade adicional para se proporcionar um dispositivo de posicionamento de acoplamento que seja automaticamente ajustável para alinhar os acoplamentos adjacentes em trilhos retilíneos ou trilhos curvos. Existe ainda uma necessidade adicional para um dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento que seja autocontido. O desengate manual do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento é opcional para o posicionamento manual durante a manutenção do acoplamento.

[016] De acordo com uma realização, um dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento é proporcionado para facilitar o alinhamento horizontal do acoplamento independente de se o vagão ferroviário é posicionado em um trilho retilíneo ou um trilho curvo. O dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento inclui um controlador para controlar o alinhamento do acoplamento em resposta ao sinal recebido a partir do vagão ferroviário e do vagão de plataforma do vagão ferroviário.

[017] De acordo com outra realização, o dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento é adaptado para realizar uma operação de posicionamento automatizado do acoplamento com relação a um acoplamento adjacente sem requerer ajuda manual. Em outra realização, a operação automatizada pode ser desviada pelo desengate do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento na porção de cabeça do acoplamento sem o uso de quaisquer ferramentas para o manual alinhamento do acoplamento que pode ser facilmente realizado por um único operador.

[018] Em outra realização, um acoplamento para um vagão ferroviário pode incluir uma âncora de acoplamento, um mecanismo de acoplamento pivotável com relação à âncora de acoplamento a partir de uma posição central para uma posição fora de centro em um plano substancialmente horizontal, e um dispositivo de posicionamento de acoplamento para pivotar o mecanismo de acoplamento com relação à âncora de acoplamento. O dispositivo de posicionamento de acoplamento pode incluir um controlador adaptado para receber informação de sinal a partir de um vagão de plataforma relativa a uma posição angular do vagão de plataforma com relação ao corpo do vagão ferroviário, e pelo menos um cilindro pneumático para pivotar o mecanismo de acoplamento. O controlador pode controlar a operação do pelo menos um cilindro pneumático em resposta à informação de sinal recebido a partir do vagão de plataforma.

[019] O pelo menos um cilindro pneumático pode incluir um primeiro cilindro pneumático e um segundo cilindro pneumático. Cada cilindro pneumático pode ser controlado independentemente pelo controlador. A primeira extremidade do pelo menos um cilindro pneumático pode ser posicionada na âncora de acoplamento e a segunda extremidade do pelo menos um cilindro pneumático pode ser posicionada no mecanismo de acoplamento. Uma válvula de purga seccionada pode ser posicionada no mecanismo de acoplamento. A válvula de purga seccionada pode ser configurada para ventilar fluido pressurizado a partir do pelo menos um cilindro pneumático para permitir o posicionamento manual do mecanismo de acoplamento. Uma chave mecânica pode ser posicionada no mecanismo de acoplamento. A chave mecânica pode ser configurada para detectar quando o acoplamento está acoplado com um acoplamento adjacente. Com a ativação da chave mecânica, o pelo menos um cilindro pneumático pode ser isolado e fluido pressurizado pode ser ventilado a partir do mesmo. O controlador pode incluir pelo menos uma válvula de magneto posicionada em linha com pelo menos um transdutor de pressão. O pelo menos um transdutor de pressão pode ser configurado para retransmitir um sinal elétrico ao controlador com base na quantidade de pressão fornecida ao pelo menos um cilindro pneumático. Pelo menos um transdutor linear pode ser conectado de modo operacional ao controlador e ao pelo menos um cilindro pneumático. O pelo menos um transdutor linear pode ser configurado para retransmitir um sinal elétrico ao controlador com base no deslocamento linear do pelo menos um cilindro pneumático.

[020] Em outra realização, um acoplamento de vagão ferroviário para o acoplamento de vagões ferroviários pode incluir uma âncora de acoplamento conectada ao corpo do vagão ferroviário, um mecanismo de acoplamento pivotável com relação à âncora de acoplamento a partir de uma posição central para uma posição fora de centro em um plano substancialmente horizontal, e um dispositivo de posicionamento de acoplamento para centralizar o mecanismo de acoplamento com relação à âncora de acoplamento. O dispositivo de posicionamento de acoplamento pode incluir um controlador adaptado para receber informação de sinal a partir de um vagão de plataforma relativa a uma posição angular do vagão de plataforma com relação ao corpo do vagão ferroviário, e pelo menos um cilindro pneumático para pivotar o mecanismo de acoplamento. O controlador pode controlar a operação do pelo menos um cilindro pneumático em resposta à informação de sinal recebido a partir do vagão de plataforma.

[021] O pelo menos um cilindro pneumático pode incluir um primeiro cilindro pneumático e um segundo cilindro pneumático. Cada cilindro pneumático pode ser controlado independentemente pelo controlador. A primeira extremidade do pelo menos um cilindro pneumático pode ser posicionada na âncora de acoplamento e a segunda extremidade do pelo menos um cilindro pneumático pode ser posicionada no mecanismo de acoplamento. Uma válvula de purga seccionada pode ser posicionada no mecanismo de acoplamento. A válvula de purga seccionada pode ser configurada para ventilar fluido pressurizado a partir do pelo menos um cilindro pneumático para permitir posicionamento manual do mecanismo de acoplamento. Uma chave mecânica pode ser posicionada no mecanismo de acoplamento. A chave mecânica pode ser configurada para detectar quando o acoplamento é acoplado com um acoplamento adjacente. Com a ativação da chave mecânica, o pelo menos um cilindro pneumático pode ser isolado e fluido pressurizado pode ser ventilado a partir do mesmo. O controlador pode incluir pelo menos uma válvula de magneto posicionada em linha com pelo menos um transdutor de pressão. O pelo menos um transdutor de pressão pode ser configurado para retransmitir um sinal elétrico ao controlador com base na quantidade de pressão fornecida ao pelo menos um cilindro pneumático. Pelo menos um transdutor linear pode ser conectado de modo operacional ao controlador e ao pelo menos um cilindro pneumático. O pelo menos um transdutor linear pode ser configurado para retransmitir um sinal elétrico ao controlador com base no deslocamento linear do pelo menos um cilindro pneumático.

[022] Em outra realização, um método para o posicionamento automatizado de um acoplamento de vagão ferroviário pode incluir as etapas de medir uma posição angular de um vagão de plataforma com relação ao corpo de um vagão ferroviário, enviar informação de sinal relativa à posição angular do vagão de plataforma a um controlador, e ajustar a pressão proporcionada ao pelo menos um cilindro pneumático conectado de modo operacional a um acoplamento com base na informação de sinal recebido pelo controlador, desse modo posicionando o acoplamento na posição desejada em um plano substancialmente horizontal. O pelo menos um cilindro pneumático pode incluir um primeiro cilindro pneumático e um segundo cilindro pneumático. O controlador pode ser configurado para ajustar a pressão de cada cilindro pneumático independentemente um do outro.

[023] Os referidos e outros recursos e características do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento, assim como os métodos de operação e funções dos elementos de estruturas relacionadas e a combinação das partes e economias de fabricação, se tornarão mais aparentes levando em consideração a descrição a seguir e as reivindicações em anexo com referência aos desenhos em anexo, todos os quais formam uma parte da presente especificação, em que números de referência similares designam partes correspondentes nas várias Figuras. Deve ser expressamente entendido, entretanto, que os desenhos são para o objetivo de ilustração e descrição apenas, e não são pretendidos como uma definição dos limites da presente invenção. Como usado na especificação e nas reivindicações, a forma singular de “a”, “uma”, “um” e “o” incluem os referentes plurais a não ser que o contexto indique claramente de outro modo.

Breve Descrição dos Desenhos

[024] A Figura 1 é uma vista em perspectiva dianteira de um dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento de acordo com uma realização;

[025] a Figura 2 é uma vista lateral do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento da Figura 1;

[026] a Figura 3 é uma vista de fundo do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento da Figura 1;

[027] a Figura 4 é uma vista dianteira do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento da Figura 1;

[028] a Figura 5 é uma vista lateral em perspectiva de uma válvula de purga seccionada do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento da Figura 1;

[029] a Figura 6 é uma vista em perspectiva dianteira do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento da Figura 1 junto com um controlador for o dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento;

[030] a Figura 7 é a vista em perspectiva dianteira do controlador da Figura 6;

[031] a Figura 8 é uma vista lateral do controlador da Figura 6;

[032] a Figura 9 é uma vista traseira do controlador da Figura 6;

[033] a Figura 10 é a vista de fundo do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento da Figura 1 em uma posição central;

[034] a Figura 11 é a vista de fundo do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento da Figura 1 em uma posição fora de centro;

[035] as Figuras 12A e 12B são vistas esquemáticas de um controlador adaptado para uso com um dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento. Descrição Detalhada da Realização Preferida

[036] Para os objetivos da descrição daqui em diante, os termos “superior”, “inferior”, “direito”, “esquerdo”, “vertical”, “horizontal”, “topo”, “fundo”, “lateral”, “longitudinal”, e derivados dos mesmos, devem se referir à presente invenção como são orientados nas Figuras dos desenhos. Entretanto, deve ser entendido que a presente invenção pode assumir variações alternativas e sequências de etapa, exceto onde expressamente especificado o contrário. Deve também ser entendido que os específicos dispositivos e processos ilustrados nos desenhos, e descritos na especificação a seguir, são simplesmente realizações exemplificativas da presente invenção. Assim, as dimensões específicas e outras características físicas relacionadas às realizações descritas aqui não devem ser consideradas como limitantes.

[037] Com referência aos desenhos nos quais caracteres de referência similares se referem a partes similares através das diversas vistas do mesmo, a presente descrição é em geral direcionada a um acoplamento de vagão ferroviário tendo um dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento para ajustar o alinhamento do acoplamento em um plano horizontal em direções laterais do vagão ferroviário.

[038] Com referência inicialmente às Figuras 1-5, uma realização de um acoplamento 10 é mostrada. O acoplamento 10, como descrito aqui, é pretendido para conexão a uma estrutura de um vagão ferroviário (não mostrado), como será prontamente aparente para aqueles versados na técnica de veículos ferroviários. O acoplamento 10 é adaptado para uso em veículos ferroviários usados para o trânsito de passageiros e/ou carga. Entretanto, o referido uso é pretendido ser não limitante e o acoplamento 10 tem aplicações em vagões ferroviários em geral. O acoplamento 10 na realização ilustrada em geral inclui uma âncora de acoplamento 12, um mecanismo de acoplamento 14, uma cápsula regenerativa 16, e um suporte vertical de absorção de energia 18. Uma porção de cabeça do acoplamento (não mostrado) é acoplada ao mecanismo de acoplamento 14 para conectar um vagão ferroviário a um vagão ferroviário adjacente. A cápsula regenerativa 16 conecta o mecanismo de acoplamento 14 a uma âncora de acoplamento 12 por conexão com o suporte vertical 18.

[039] A âncora de acoplamento 12 tem uma porção de corpo de âncora de formato substancialmente retangular 30 que é truncada a partir de seus lados laterais. A face dianteira da porção de corpo de âncora 30 define uma pluralidade de aberturas de montagem de âncora 32 que aceitam os elementos de fixação (não mostrados) para interfacear com e fixar a porção de corpo de âncora 30 à estrutura de vagão do vagão ferroviário. A porção de corpo de âncora 30 suporta de modo pivotável o mecanismo de acoplamento 14, a cápsula regenerativa 16, e o suporte vertical 18.

[040] O mecanismo de acoplamento 14, a cápsula regenerativa 16, e o suporte vertical 18 são pivotáveis em um plano horizontal em qualquer direção a partir de um eixo longitudinal 2 do vagão ferroviário. O mecanismo de acoplamento 14, a cápsula regenerativa 16, e o suporte vertical 18 podem pivotar através de uma predeterminada faixa angular a partir de uma posição central que é substancialmente paralela com o eixo longitudinal 2.

[041] Como mostrado nas Figuras 10 e 11, o mecanismo de acoplamento 14, a cápsula regenerativa 16, e o suporte vertical 18 podem permanecer em uma posição central junto do eixo longitudinal 2 (a Figura 10) ou pivotar para uma posição fora de centro em um ângulo α em afastamento a partir do eixo longitudinal 2 (a Figura 11). Aqueles versados na técnica podem observar que o ângulo α é apenas exemplificativo e que o mecanismo de acoplamento 14, a cápsula regenerativa 16, e o suporte vertical 18 podem ser pivotados em qualquer posição de deslocamento angular a partir da posição central em qualquer lado lateral do eixo longitudinal 2.

[042] Com referência à Figura 6, acoplamento 10 adicionalmente inclui um dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40 para alinhar o acoplamento de um primeiro vagão ferroviário para o acoplamento com um acoplamento de um vagão ferroviário adjacente. O dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40 é operativo para automaticamente alinhar o acoplamento para facilitar o acoplamento de vagões adjacentes ferroviários em seções retilíneas ou seções curvas de trilho sem necessidade de qualquer interferência manual.

[043] Com referência às Figuras 6-9, o dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40 inclui um par de cilindros pneumáticos 42a, 42b e um controlador 43 para automaticamente posicionar horizontalmente um acoplamento não acoplado com a base em um sinal de entrada a partir da porção de corpo do vagão e vagão do vagão de plataforma. Cada cilindro pneumático 42a, 42b é conectado à âncora de acoplamento 12 ou ao corpo do vagão ferroviário em uma extremidade, e ao acoplamento 10 na extremidade oposta.

[044] A Figura 6 ilustra os cilindros pneumáticos 42a, 42b conectados em um ponto médio aproximado da extensão longitudinal do acoplamento 10. Em outra realização, os cilindros pneumáticos 42a, 42b podem ser conectados mais próximos ou mais distantes a partir da extremidade terminal do acoplamento 10. Cada cilindro pneumático 42a, 42b inclui um pistão que é móvel longitudinalmente em resposta à mudança na pressão dentro do cilindro. Um aumento na pressão dentro do cilindro pneumático 42a, 42b faz com que o pistão se estenda em afastamento a partir do cilindro, e uma redução na pressão dentro do cilindro pneumático 42a, 42b faz com que o pistão se retire para dentro do cilindro. Os cilindros pneumáticos 42a, 42b recebem ar pressurizado a partir do sistema pneumático do vagão ferroviário. Mangueiras pneumáticas 20a, 20b, 20c, 20d, 20e podem ser usadas para proporcionar fluido pressurizado ao sistema pneumático do vagão ferroviário.

[045] Em uma realização, o controlador 43 regula a operação de cada cilindro pneumático 42a, 42b independentemente. O controlador 43 recebe sinais a partir do vagão de plataforma do veículo ferroviário para controlar a operação dos cilindros pneumáticos 42a, 42b em resposta ao sinal recebido. O controlador 43 controla a operação de cilindros pneumáticos 42a, 42b por pressurizar os cilindros para fazer com que o pistão se estenda a partir do cilindro, ou despressurizar os cilindros para fazer com que o pistão seja recolhido para dentro do cilindro.

[046] O controlador 43 é mostrado em mais detalhes nas Figuras 12A e 12B. Uma discussão da operação do controlador 43 é realizada aqui abaixo. O controlador 43 inclui o alojamento 44, que contém os componentes do controlador 43. Uma pluralidade de canais de entrada de mangueira pneumática 45a, 45b, 45c, 45d, 45e é definida no alojamento 44 do controlador 43. Os canais de entrada 45a, 45b, 45c, 45d, 45e são adaptados para receber uma extremidade de cada mangueira pneumática 20a, 20b, 20c, 20d, 20e. Uma pluralidade de válvulas de magneto 46a, 46b, 46c, 46d é usada no controlador 43 para direcionar o ar pressurizado para os desejados cilindros pneumáticos 42a, 42b por meio das mangueiras pneumáticas 20a, 20b, 20c, 20d, 20e.

[047] Cada válvula de magneto 46a, 46b, 46c, 46d é configurada com uma posição aberta e uma posição fechada. Em uma realização, duas válvulas de magneto 46a, 46b são conectadas de modo operacional a um cilindro pneumático 42a, e duas válvulas de magneto adicionais 46c, 46d são conectadas de modo operacional a outro cilindro pneumático 42b. Deve ser entendido, entretanto, que aqueles versados na técnica observarão que mais válvulas de magneto podem ser usadas no controlador 43 ou menos válvulas de magneto podem ser usadas no controlador 43. Deve também ser entendido que diferentes arranjos de válvulas de magneto 46a, 46b, 46c, 46d são também contemplados. Um reservatório 48a, 48b é posicionado em linha com cada cilindro pneumático 42a, 42b. Os reservatórios 48a, 48b podem conter qualquer excesso de ar pressurizado que é fornecido aos cilindros pneumáticos 42a, 42b e/ou podem conter um fornecimento extra de ar pressurizado para compensar quaisquer vazamentos que se desenvolvam dentro do controlador 43 ou cilindros pneumáticos 42a, 42b.

[048] Em uma realização, os transdutores de pressão 50a, 50b podem ser posicionados em linha com cilindros pneumáticos 42a, 42b. Com base na pressão sendo aplicada, os transdutores de pressão 50a, 50b podem enviar um sinal elétrico ao controlador 43 retransmitindo a quantidade de ar pressurizado sendo fornecido aos cilindros pneumáticos 42a, 42b. Em outra realização, os transdutores lineares 52a, 52b podem ser usados com o dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40. Os transdutores lineares 52a, 52b podem ser posicionados em cilindros pneumáticos 42a, 42b. Os transdutores lineares 52a, 52b podem ser usados para enviar um sinal elétrico ao controlador 43 para reportar a distância de cada cilindro pneumático 42a, 42b tem seja estendida ou retirada com base na pressão fornecida aos cilindros pneumáticos 42a, 42b. Os transdutores lineares são preferidos para uso com o dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40 na medida em que os transdutores lineares proporcionam uma medição mais precisa em comparação aos transdutores de pressão. Em ainda outra realização, os transdutores de pressão 50a, 50b e os transdutores lineares 52a, 52b podem ser usados juntos para enviar os sinais elétricos ao controlador 43 para reportar a quantidade de pressão fornecida aos cilindros pneumáticos 42a, 42b e a distância que os cilindros pneumáticos 42a, 42b têm seja estendida ou retraída em virtude da pressão fornecida aos cilindros pneumáticos 42a, 42b. Ao se usar não só os transdutores de pressão 50a, 50b mas também os transdutores lineares 52a, 52b, uma configuração à prova de falhas é criada. Na referida realização, se os transdutores de pressão 50a, 50b falharem em virtude de uma conexão falha, desgaste, ou desconexão a partir do controlador 43, os transdutores lineares 52a, 52b podem ainda ser capazes de enviar um sinal elétrico ao controlador 43 para reportar a distância que os cilindros pneumáticos 42a, 42b têm seja estendida ou retraída. De modo similar, se os transdutores lineares 52a, 52b por ventura falharem, os transdutores de pressão 50a, 50b ainda serão capazes de enviar um sinal elétrico ao controlador 43. Embora o uso de transdutores de pressão e transdutores lineares tenha sido discutido, deve ser entendido que tipos adicionais de transdutores podem ser usados com o controlador 43, tal como transdutores elétricos, mecânicos, ou térmicos, entre outros.

[049] Portas de esgotamento 54a, 54b são definidas no alojamento 44 do controlador 43 e pode ser usado para ventilar o excesso de ar pressurizado a partir do controlador 43. Pelo menos um estrangulador 56a, 56b, 56c, 56d proporcionado no controlador 43 pode ser usado para reduzir o fluxo de ar pressurizado através do controlador 43. Em uma realização, os estranguladores 56a, 56b, 56c, 56d são posicionados atrás das válvulas de magneto 46a, 46b, 46c, 46d, respectivamente. O alojamento 44 do controlador 43 também inclui a porta de sinal de entrada de vagão de plataforma 58 que é usado para receber um sinal a partir do vagão de plataforma retransmitindo a orientação angular do vagão ferroviário e do vagão de plataforma do vagão ferroviário.

[050] Como ilustrado no esquema da Figura 12B, o controlador 43 inclui um circuito de ciclo de feedback e fornecimento de força do dispositivo de sinal. O circuito de ciclo de feedback e o fornecimento de força do dispositivo de sinal recebe sinais a partir do vagão de plataforma e, em uma realização da descrição, dos transdutores lineares 52a, 52b. No esquema, os transdutores lineares 52a, 52b são acoplados com os cilindros pneumáticos 42a, 42b, respectivamente. Outros sinais a partir do vagão ferroviário são também enviados ao circuito de ciclo de feedback e do fornecimento de força de dispositivo de sinal. O transdutor de pressão do cilindro esquerdo 42b (LCT) e transdutor de pressão do cilindro direito 42a (RCT) são mostrados em comunicação com o circuito de ciclo de feedback e o fornecimento de força de dispositivo de sinal. A aplicação de válvula de magneto esquerda (LMVA) e a aplicação de válvula de magneto direita (RMVA) estão em comunicação com o circuito de ciclo de feedback e também com o dispositivo de sinal. Também em comunicação com o circuito de ciclo de feedback e o dispositivo de sinal está a liberação de válvula de magneto esquerda (LMVR) e a liberação de válvula de magneto direita (RMVR). O fornecimento de energia 62 do controlador 43 é fornecida via, em uma realização da descrição, uma bateria de vagão. Deve ser entendido, entretanto, que qualquer outra fonte de energia adequada pode ser usada no lugar da bateria de vagão.

[051] Após os acoplamentos adjacentes terem sido acoplados, é com frequência desejável que os acoplamentos sejam livres para se moverem sem resistência a partir do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40. Ao se fornecer ar pressurizado aos acoplamentos após serem acoplados, os acoplamentos podem permanecer rígidos e incapazes de se mover lado a lado com relação à curve no trilho. Portanto, é importante se garantir que os acoplamentos não sejam mantidos rígidos, mas em vez sejam permitidos se mover livremente para navegar em quaisquer curves no trilho. Com o acoplamento, a chave mecânica 60 no mecanismo de acoplamento 14 detecta quando o acoplamento foi acoplado com um acoplamento adjacente e responde à referida informação por isolar ou fechar o ar pressurizado aos cilindros pneumáticos 42a, 42b. O fluido pressurizado nos cilindros pneumáticos 42a, 42b é ventilado. Isso permite que os acoplamentos acoplados pivotem livremente durante o movimento do trem sem resistência a partir do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40.

[052] Pode também ser desejável se permitir o movimento manual do acoplamento 10 por derivar a operação do mecanismo automatizado de posicionamento do acoplamento 40. A referida operação é particularmente vantajosa durante a manutenção do acoplamento 10. Para facilitar a referida operação, o dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40 é equipado com uma válvula de purga seccionada 70 localizada no mecanismo de acoplamento 14 que pode ser usada para isolar e ventilar todo a pressão do ar pneumático a partir dos cilindros pneumáticos 42a, 42b de modo que o posicionamento manual do acoplamento 10 pode ainda ser realizado. A válvula de purga seccionada 70 inclui alavanca 72, que pode ser ativada por um operador para abrir a válvula de purga seccionada 70. Com a abertura da válvula de purga seccionada 70, o fluido pressurizado é ventilado para a atmosfera. Deve ser entendido que tipos alternativos de válvulas podem ser usados para fechar e ventilar a pressão de ar pneumático a partir de cilindros pneumáticos 42a, 42b.

[053] Um método de usar um dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento para acoplar os acoplamentos adjacentes é descrito aqui abaixo. Com anteriormente discutido, por se usar o dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40, o acoplamento 10 pode ser centralizado em uma orientação centralizada para o acoplamento a um acoplamento adjacente em uma seção retilínea do trilho, ou em uma orientação descentralizada para o acoplamento a um acoplamento adjacente na seção curva do trilho. Com referência à Figura 10, o acoplamento 10 é mostrado em uma orientação centralizada para o acoplamento a um acoplamento adjacente em uma seção retilínea do trilho, embora a Figura 11 ilustre o acoplamento 10 em uma orientação descentralizada para o acoplamento na seção curva do trilho.

[054] Durante o uso do referido método, o controlador 43 recebe um sinal relativo a uma orientação angular do vagão de plataforma com relação ao corpo do vagão ferroviário. A orientação angular do vagão de plataforma com relação ao corpo é diretamente correlacionada à curvatura do trilho onde o vagão de plataforma é posicionado. Por exemplo, em uma seção de trilho retilíneo, o vagão de plataforma é substancialmente alinhado com relação á porção de corpo do vagão de modo que um eixo que se estende através do eixo do vagão de plataforma é substancialmente perpendicular a um eixo que se estende ao longo do comprimento longitudinal do vagão ferroviário. A referida realização é mostrada na Figura 10. Quando o vagão ferroviário é posicionado em um trilho curvo, tal como mostrado na Figura 11, o vagão de plataforma é girado na direção do trilho de modo que o ângulo do eixo que se estende através do eixo do vagão de plataforma não é substancialmente perpendicular ao eixo que se estende ao longo do comprimento longitudinal do vagão ferroviário.

[055] O controlador 43 recebe um sinal a partir do vagão de plataforma relativo à posição angular do vagão de plataforma de modo a controlar a operação dos cilindros pneumáticos 42a, 42b, para mover o acoplamento 10 esquerdo e direito em um plano horizontal. A orientação angular do acoplamento 10 em virtude da operação do dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40 é uma função da orientação angular do vagão de plataforma com relação ao eixo longitudinal da porção de corpo do vagão. Em uma realização, a orientação angular do acoplamento 10 é a mesma que a orientação angular do vagão de plataforma com relação ao eixo longitudinal da porção de corpo do vagão. Em outra realização, a orientação angular do acoplamento 10 é diferente a partir da orientação angular do vagão de plataforma com relação ao eixo longitudinal do a porção de corpo do vagão.

[056] Pelo fato do controlador 43 controlar a operação de cada cilindro pneumático 42a, 42b independentemente, o acoplamento pode ser alinhado nas direções esquerda e direita no plano horizontal por aumentar a pressão em um cilindro e reduzir a pressão no outro cilindro. Isso faz com que o pistão a partir do cilindro com a maior pressão se estenda e o pistão a partir do cilindro com a menor pressão se recolha. A referida operação dos cilindros pneumáticos 42a, 42b faz com que o acoplamento 10 seja “empurrado” pelo pistão a partir do cilindro com a maior pressão, enquanto o pistão a partir do cilindro com a pressão reduzida é recolhido. Isso faz com que o acoplamento 10 alterne a partir do estado centralizado mostrado na Figura 10 para um estado descentralizado mostrado na Figura 11. O dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40 automaticamente alinha os acoplamentos adjacentes para uma correta orientação angular dentro da faixa de união de modo que os vagões adjacentes ferroviários podem ser acoplados sem qualquer ajuste manual da orientação angular dos acoplamentos.

[057] Com referência às Figuras 11, 12A e 12B, com o controlador 43 recebendo um sinal relativo à orientação angular do vagão de plataforma, um sinal elétrico é enviado a pelo menos uma das válvulas de magneto 46a, 46b, 46c, 46d. Em uma realização, as válvulas de magneto 46a, 46c são sempre orientadas em uma posição aberta. Durante o uso da referida realização, se a orientação angular do acoplamento 10 é posicionada descentralizada em direção do cilindro pneumático 42b e o operador deseja mover o acoplamento 10 de volta para uma posição central, um sinal elétrico é enviado para a válvula de magneto 46a para mover a válvula de magneto 46a para uma posição fechada. Simultaneamente, um sinal elétrico é enviado para a válvula de magneto 46b para mover a válvula de magneto 46b para uma posição aberta. O ar pressurizado no cilindro pneumático 42a é desse modo ventilado através da porta de esgotamento 54a. Nenhum sinal é enviado para as válvulas de magneto 46c e 46d mantendo a válvula de magneto 46c em uma posição aberta e a válvula de magneto 46d na posição fechada. Fluido pressurizado adicional pode ser fornecido ao cilindro pneumático 42b para empurrar o acoplamento 10 de volta para a posição central. Ao se usar o referido método, o acoplamento 10 é movido em direção do cilindro pneumático 42a, o cilindro pneumático com a menor pressão, e para uma posição central. O referido mesmo método pode ser usado se o acoplamento 10 é posicionado descentralizado e em direção do cilindro pneumático 42a. Nesse caso, um sinal elétrico é simultaneamente enviado para a válvula de magneto 46c para posicionar a válvula de magneto 46c na posição fechada e para a válvula de magneto 46d para posicionar a válvula de magneto 46d em uma posição aberta, desse modo permitindo que o ar pressurizado saia por meio da porta de esgotamento 54b. O referido método pode também ser usado quando o acoplamento 10 é posicionado em uma posição central e um operador quer reposicionar o acoplamento 10 para uma posição fora de centro. Um método adicional de reorientar o acoplamento 10 a partir de uma posição fora de centro para uma posição central é de se completamente pressurizar ambos os cilindros pneumáticos 42a e 42b, que irão empurrar o acoplamento 10 para uma posição central. Ao se usar o referido método, as válvulas de magneto 46a e 46c são ambas ajustadas em uma posição aberta, e válvulas de magneto 46b e 46d são ambas ajustadas na posição fechada. Portanto, todo o fluido pressurizado é direcionado aos cilindros pneumáticos 42a e 42b, que empurra o acoplamento 10 para uma posição central.

[058] É também contemplado que as válvulas de magneto 46a, 46c podem sempre ser orientadas na posição fechada. Na referida situação, de modo a proporcionar ar pressurizado ao cilindro pneumático 42a, um sinal elétrico é enviado para válvula de magneto 46a para mover a válvula de magneto 46a para uma posição aberta. Por abrir a válvula de magneto 46a, o ar pressurizado pode ser direcionado para o cilindro pneumático 42a. De modo similar, de modo a proporcionar o ar pressurizado ao cilindro pneumático 42b, um sinal elétrico é enviado para a válvula de magneto 46c para mover a válvula de magneto 46c a uma posição aberta. Por abrir a válvula de magneto 46c, o ar pressurizado pode ser direcionado para o cilindro pneumático 42b.

[059] na medida em que o ar pressurizado é fornecido através das válvulas de magneto 46a, 46c, os reservatórios 48a, 48b podem também ser preenchidos com o ar pressurizado. O referido reservatório pode ser usado para fornecer o ar pressurizado aos cilindros pneumáticos 42a, 42b e pode ser usado para conter extra ar pressurizado a ser usado em caso de um vazamento no controlador 43 ou nos cilindros pneumáticos 42a, 42b. É também contemplado que os reservatórios 48a, 48b podem não ser usados com o controlador 43. Nesse caso, o ar pressurizado é fornecido diretamente aos cilindros pneumáticos 42a, 42b sem passar através de um reservatório.

[060] As válvulas de magneto 46b, 46d são também usadas no controlador 43 para ventilar qualquer excesso de ar pressurizado através das portas de esgotamento 54a, 54b. Um sinal elétrico pode ser enviado para as válvulas de magneto 46bs46d para alternar as válvulas entre a posição aberta e a posição fechada. Quando as válvulas de magneto 46b, 46d são arranjadas na posição fechada, qualquer ar pressurizado direcionado através das válvulas de magneto 46a, 46c, respectivamente, é direcionado inteiramente aos cilindros pneumáticos 42a, 42b. Entretanto, com as válvulas de magneto 46b, 46d sendo arranjadas em uma posição aberta, o ar pressurizado fornecido através das válvulas de magneto 46a, 46c é direcionado através do trajeto de menos resistência. Em alguns casos, todo o ar pressurizado pode fluir aos cilindros pneumáticos 42a, 42b. Em outros casos, uma vez que os reservatórios 48a, 48b são preenchidos, o ar pressurizado pode passar através das válvulas de magneto 46b, 46d e ventilar para a atmosfera através das portas de esgotamento 54a, 54b definidas no alojamento 44 do controlador 43.

[061] Os transdutores de pressão 50a, 50b podem ser usados para enviar um sinal elétrico ao controlador 43 para reportar quanta pressão está sendo fornecida aos cilindros pneumáticos 42a, 42b. Por fornecer o referido sinal elétrico ao controlador 43, cada cilindro pneumático 42a, 42b pode ser independentemente ajustado de acordo com a quantidade de pressão que está atualmente sendo fornecida a cada cilindro pneumático 42a, 42b. Da mesma forma, os transdutores lineares 52a, 52b podem ser usados para enviar um sinal elétrico ao controlador 43 para reportar a distância linear que cada cilindro pneumático 42a, 42b tenha se estendido ou retraído. Isso também ajuda com o posicionamento de cada cilindro pneumático 42a, 42b independentemente para alcançar a posição desejada fora de centro ou posição central. Os transdutores de pressão 50a, 50b e os transdutores lineares 52a, 52b podem também ser usados juntos para fornecer ao controlador 43. Por usar o referido arranjo, se um tipo de transdutor falhar, os transdutores restantes podem ainda ser usados para enviar os sinais elétricos ao controlador 43 para reportar a posição dos cilindros pneumáticos 42a, 42b.

[062] Embora diversas realizações de dispositivo automatizado de posicionamento de acoplamento 40 tenham sido proporcionadas na descrição anterior, aqueles versados na técnica podem realizar modificações e alterações às referidas realizações sem se desviar a partir do âmbito e espírito da presente invenção. Por exemplo, deve ser entendido que a referida descrição contempla que, na extensão possível, um ou mais recursos de qualquer realização possa ser combinado com um ou mais recursos de qualquer outra realização. Desse modo, a descrição anterior é pretendida ser ilustrativa em vez de restritiva. A presente invenção descrita aqui acima é definida pelas reivindicações em anexo e todas as mudanças na presente invenção que se insiram dentro do significado e na faixa de equivalência das reivindicações devem ser englobadas dentro de seu âmbito.

Claims

1. Acoplamento para um vagão ferroviário, compreendendo: uma âncora de acoplamento (12); um mecanismo de acoplamento (14) pivotável em relação à âncora de acoplamento (12) a partir de uma posição central para uma posição fora de centro em um plano substancialmente horizontal; e um dispositivo de posicionamento (40) do mecanismo de acoplamento (14) para pivotar o mecanismo de acoplamento (14) com relação à âncora de acoplamento (12), o dispositivo de posicionamento (40) do mecanismo de acoplamento (14) caracterizado pelo fato que compreende: um controlador (43) adaptado para receber uma informação de sinal a partir de um vagão de plataforma relativa a uma posição angular medida do vagão de plataforma com relação ao corpo do vagão ferroviário; e pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) para pivotar o mecanismo de acoplamento (14), em que o controlador (43) controla a operação do pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) em resposta à informação de sinal recebida a partir do vagão de plataforma.

2. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) compreende um primeiro cilindro pneumático (42a) e um segundo cilindro pneumático (42b).

3. Acoplamento de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato que cada um dos cilindros pneumáticos (42a, 42b) é independentemente controlado pelo controlador (43).

4. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que uma primeira extremidade do pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) é posicionada na âncora de acoplamento (12) e uma segunda extremidade do pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) é posicionada no mecanismo de acoplamento (14).

5. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que adicionalmente compreende um armador de interrupção (70) posicionado no mecanismo de acoplamento (14), configurado para ventilar fluido pressurizado a partir do pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) para permitir um posicionamento manual do mecanismo de acoplamento (14).

6. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que adicionalmente compreende uma chave mecânica (60) posicionada no mecanismo de acoplamento (14), configurada para detectar quando o acoplamento (10) está acoplado a acoplamento adjacente, em que, com a ativação da chave mecânica (60), o pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) é isolado e fluido pressurizado é ventilado a partir do mesmo.

7. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o controlador (43) compreende pelo menos uma válvula de magneto (46a, 46b, 46c, 46d) posicionada em linha com pelo menos um transdutor de pressão (50a, 50b) configurado para retransmitir um sinal elétrico ao controlador (43) com base na quantidade de pressão fornecida ao pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b).

8. Acoplamento de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato que adicionalmente compreende pelo menos um transdutor linear (52a, 52b) operacionalmente conectado ao controlador (43) e ao pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) configurado para retransmitir um sinal elétrico ao controlador (43) com base no deslocamento linear do pelo menos um cilindro.

9. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que adicionalmente compreende pelo menos um transdutor linear (52a, 52b) operacionalmente conectado ao controlador (43) e ao pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) configurado para retransmitir um sinal elétrico ao controlador (43) com base no deslocamento linear do pelo menos um cilindro.

10. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a posição angular medida do vagão de plataforma em relação as um corpo do vagão ferroviário é um valor numérico medido.

11. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a âncora de acoplamento (12) é fixada ao corpo do vagão ferroviário; e o dispositivo de posicionamento (40) do mecanismo de acoplamento (14) centraliza o mecanismo de acoplamento (14) com relação à âncora de acoplamento (12).

12. Acoplamento de acordo com a reivindicação 1, em que o vagão ferroviário compreende um corpo e um vagão de plataforma, caracterizado pelo fato que compreende: uma âncora de acoplamento (12) fixada ao corpo do vagão ferroviário; um mecanismo de acoplamento (14) para conectar o vagão ferroviário a um vagão de ferroviário adjacente; e um par de cilindros pneumáticos para pivotar o mecanismo de acoplamento (14), no qual o controlador (43), independentemente, controla a operação do par de cilindros pneumáticos em resposta ao sinal de informação recebido a partir do vagão de plataforma.

13. Método para o posicionamento automatizado de um acoplamento para um vagão ferroviário compreendendo um corpo e um vagão de plataforma, o acoplamento de vagão ferroviário compreendendo: uma âncora de acoplamento (12) fixada ao corpo do veículo ferroviário: um mecanismo de acoplamento (14) para conectar o vagão ferroviário a um vagão ferroviário adjacente; e um dispositivo de posicionamento (40) do mecanismo de acoplamento (14) para pivotar o mecanismo de acoplamento (14) em relação a âncora de acoplamento (12), o dispositivo de posicionamento (40) do mecanismo de acoplamento (14) compreendendo um par de cilindros pneumáticos; o método caracterizado pelo fato que compreende as etapas de: a) medir uma posição angular do vagão de plataforma com relação ao corpo de um vagão ferroviário: b) enviar uma informação de sinal relativa à posição angular do vagão de plataforma a um controlador (43); e c) ajustar a pressão alimentada ao par de cilindros pneumáticos operacionalmente conectado ao acoplamento (10) de vagão ferroviário com base na informação de sinal recebido pelo controlador (43), desta forma posicionando o acoplamento de vagão ferroviário na posição desejada em um plano substancialmente horizontal.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato que o pelo menos um cilindro pneumático (42a, 42b) compreende um primeiro cilindro pneumático (42a) e um segundo cilindro pneumático (42b), em que o controlador (43) é configurado para ajustar a pressão de cada um dos cilindros pneumáticos, independentemente um do outro.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato que o controlador (43) independentemente ajusta a pressão alimentada ao par de cilindros pneumáticos (42a, 42b) operativamente conectados ao acoplamento (10) de vagão ferroviário com base na informação de sinal recebido pelo controlador (43).