ES2292258T3 - Sistema de freno para un vehiculo ferroviario. - Google Patents
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Abstract
Sistema de freno (100) para un vehículo ferroviario (1) con un conducto de depósito de aire principal (42), que es alimentado por una instalación de generación de aire comprimido (22), en el que a cada carro giratorio (3) está conducido al menos un conducto de aire comprimido (44), que está conectado a través de una válvula de retención (32) y un depósito de aire comprimido (33) con el conducto de depósito de aire principal (42), y que alimenta las válvulas de freno de funcionamiento para la impulsión de frenos (34, 35) del carro giratorio (3) o una unidad de control (31c) para el freno de acumulador de muelle y/u otras unidades de control 31 d, 31 e) para otros agregados auxiliares (36, 37), caracterizado porque el conducto de aire comprimido (44) está conectado, además, a través de una válvula de bloqueo (27) con el conducto del depósito de aire principal (42) y la válvula de retención (32) y el depósito de aire comprimido (33) están dispuestos en o junto al bastidor giratorio (3), estando configurados el bastidor y/u otros elementos constructivos del carro giratorio (3) al menos por secciones como depósito de aire comprimido (33).
Description
Sistema de freno para un vehículo
ferroviario.
La invención se refiere a un sistema de freno
para un vehículo ferroviario de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1. Se describe un sistema de freno de este tipo en la
publicación EP 0 855 319 A2 así como en el documento RP 0 958 980
publicado posteriormente.
Los sistemas de freno modernos para vehículos
ferroviarios comprenden tanto componentes que deben controlarse
neumáticamente y/o hidráulicamente como también componentes que
deben controlarse electrónicamente. En todo el sector ferroviario
se emplean la mayoría de las veces sistemas neumáticos, por medio de
los cuales se activan tanto las instalaciones de freno de los
vehículos ferroviarios como también otros agregados auxiliares como
frenos de acumuladores de resorte, lubricación de pestañas de
ruedas, zapatas de limpieza, instalación de arenado, etc. A tal
fin, el vehículo ferroviario presenta una instalación de generación
de aire comprimido, que alimenta, en general, directamente a un
conducto de depósito de aire principal así como, además, a través
de una válvula de freno del tren, a un conducto de aire principal.
La instalación de freno del vehículo de tracción y los agregados
auxiliares son alimentados en este caso con aire comprimido a través
del conducto del depósito de aire principal. A tal fin se activan
también agregados auxiliares del convoy de tren como, por ejemplo,
instalaciones de apertura de las puertas a través del conducto de
depósito de aire principal. El conducto de aire principal
alimentado a través de la válvula de freno del tren sirve para la
activación de los frenos individuales de los vagones de un convoy
de tren y se puede utilizar también como otra activación individual
parta los sistemas de frenos del vehículo de tracción.
Sin embargo, una estructura de este tipo
requiere instalaciones neumáticas amplias en el convoy de tren y
especialmente entre los puestos de mando y los carros giratorios del
vehículo de tracción. De esta manera, se limita la libertad de
construcción en la configuración de vehículos ferroviarios de este
tipo, puesto que se requiere una necesidad de espacio considerable.
Otro inconveniente es el peso de estas instalaciones y el gasto
necesario especialmente para el montaje. Una unidad de control
neumático de este tipo se conoce, por ejemplo, a partir del
documento EP 0 855 319 A2.
Se conocen a partir del documento
DE-AS 21 05 564 y a partir del documento DE 28 01
778 A1 de la misma Firma solicitante, por ejemplo, frenos
electro-neumáticos para vehículos ferroviarios. En
los documentos US 5.503.469 y US 5.538.331 se describen, además,
sistemas de frenos electro-neumáticos, en los que se
emplean ordenadores centrales como unidad de control, para
simplificar el sistema y ahorrar componentes, como por ejemplo
micro-conmutadores. Además, el ordenador central
permite un enlace de diferentes sistemas
electro-neumáticos del vehículo por medio de una
programación correspondiente. Por último, se conoce a partir del
documento DE 28 40 262 C2 el procesamiento de datos de
funcionamiento actuales en un ordenador central y tenerlos en cuenta
en la activación de las instalaciones de freno.
El documento DE 38 33 922 A1 como también el
documento EP 0 363 827 A2 de la misma Firma solicitante publican un
sistema de freno para vehículos de carros giratorios ferroviarios,
que presenta en cada uno de los carros giratorios una unidad de
alimentación de presión hidráulica. En los sistemas de freno según
los documentos US 4 753 174 y EP 0 526 871, el depósito de presión
está integrado en el carro giratorio.
Se conoce a partir del documento DE 40 22 671 A1
un sistema de freno electrónico para vehículos de carretera, cuya
electrónica está configurada de forma centralizada, con un módulo
central y varios módulos de ruedas. Además, en el documento DE 43
39 570 A1 se describe un sistema de freno electrónico para
automóviles o bien vehículos de carretera, que presenta un módulo
central y los circuitos de freno o módulos de freno asociados a
grupos de ruedas o bien a ruedas, que reciben valores teóricos de la
presión de freno predeterminados por el módulo central. El pedal
del freno está conectado con un cilindro de freno principal. El
módulo central debe realizar cálculos ABS-ASR y es
competente para la distribución de la fuerza de frenado sobre las
ruedas del vehículo de carretera. Además, el documento DE 196 34
567 A1 describe un sistema de freno electrónico para
automóviles.
El documento DE 26 11 924 C2 describe un carro
giratorio de cuna para vehículos ferroviarios de alta velocidad, en
el que los ejes están apoyados sobre la carcasa de cojinete axial
por medio de un muelle primario en el bastidor del carro giratorio
aproximadamente en forma de H y están articulados por medio de
bielas de láminas de resorte en el mismo. La cuna descansa sobre
muelles neumáticos sobre el soporte del muelle. Los muelles
neumáticos son impulsados con aire comprimido desde depósitos
adicionales de aire dispuestos en la cuna. Además, el documento WO
93/01076 describe un carro giratorio para vehículos ferroviarios de
alta velocidad con un depósito adicional de aire fijado en el
soporte de la cuna.
Además, el documento DE 43 22 716 A1 publica un
bastidor para vehículos industriales, que está constituido por un
bastidor parcial de eje delantero, un bastidor parcial central y un
bastidor parcial de eje trasero. El bastidor parcial de eje
delantero y el bastidor parcial de eje trasero están constituidos
por segmentos de soportes longitudinales conectados con soportes
transversales. El segundo bastidor parcial central asume la función
de los soportes longitudinales propiamente dichos y conecta el
primer bastidor parcial con el tercer bastidor parcial. En este
caso, partes estructurales cerradas de los segmentos de soportes
longitudinales del bastidor parcial central pueden estar
configuradas como acumuladores de medios de funcionamiento. Además,
el documento DE 39 40 259 A1 publica depósitos de medios de presión
que están dispuestos en un automóvil o bien en un turismo en
perfiles de soporte.
Se propone en el documento DE 195 10 755 A1 una
instalación para la detección y supervisión de la acción de frenado
de un vehículo motor ferroviario en el caso de un frenado de
emergencia. Para conseguir un proceso de freno sin retardo en una
instalación de freno para un convoy de tren, que está constituido
por varias unidades de tren en cada caso con al menos un vehículo
motor y varios vehículos de tracción correspondientes, y para
evitar un funcionamiento innecesario de las válvulas de regulación
en el convoy de tren, se propone en el documento DE 197 39 444 A1
que para la impulsión sincronizada con medios de presión del
conducto de presión a través de válvulas de regulación, el bus de
tracción esté en comunicación bidireccional con un aparato de
mando, en el que el bus de tracción activa las válvulas de freno en
el convoy de tren para la activación sincronizada de los frenos.
El documento EP 0 855 319 A2 describe un sistema
de frenos para un vehículo ferroviario con un conducto de depósito
de aire principal, que es alimentado por una instalación de
generación de aire comprimido, en el que a cada carro giratorio
está asociado al menos un conducto de aire comprimido, que está
conectado a través de una válvula de retención y un depósito de
aire comprimido con el conductor del depósito de aire principal, y
que alimenta las válvulas de freno para la impulsión de frenos del
carro giratorio o una unidad de control para el freno de acumulador
de muelle y/u otras unidades de control para otros agregados
auxiliares.
En la solicitud de patente alemana DE 195 13 004
A1 se propone, para la simplificación del sistema, una agrupación
de los elementos de control y/o de supervisión electrónicos y
neumáticos o hidráulicos del sistema de freno en una unidad en el
puesto de mando. Este tipo de construcción tiene la ventaja de que
se reduce el gasto de instalación al menos en la estructura del
vehículo. Sin embargo, en esta forma de construcción es necesario
un entubado amplio entre el puesto de mando y los carros giratorios
del vehículo ferroviario, para posibilitar la activación neumática
de los agregados de freno y de los agregados auxiliares.
Además, tales sistemas de freno para un vehículo
ferroviario deben disponer de instalaciones de freno de emergencia,
a través de las cuales se puede llevar el vehículo ferroviario en el
caso de interferencia de una manera fiable a la parada. A tal fin,
los sistemas de freno convencionales presentan instalaciones
neumáticas, que emplean los frenos del vehículo, por ejemplo, en el
caso de activación de un freno de emergencia. Esto se realiza, por
ejemplo, a través de conductos de activación puramente neumáticos o
a través de conductos de señalización eléctricos, que activan
válvulas de freno de emergencia, que trabajan según el principio de
corriente de reposo.
Este sistema, que ha dado buen resultado, en
general, en la práctica, presenta, sin embargo, el inconveniente de
que es necesario un gasto considerable para la realización. Los
vehículos que están equipados con una línea de señales eléctricas
del freno de emergencia deben equiparse con elementos puramente
mecánico-neumáticos para la adaptación de la fuerza
de frenado a las particularidades, por ejemplo al estado de carga. A
tal fin, además de componentes neumáticos costosos, es necesario
también un tendido amplio de tuberías.
Además, son necesarios dispositivos que actúan
sobre el sistema neumático en un número considerable, para que
también un acompañante pueda introducir una señal de freno de
emergencia. Aunque en otro lugar en el sistema de aire comprimido
aparezca una interferencia, debe iniciarse de forma automática un
frenado de emergencia.
El sistema de emergencia conocido requiere un
gasto de instalación considerable. Esto repercute de una manera
desfavorable sobre los costes de material y de montaje. Otro
inconveniente es que este sistema es relativamente pesado, lo que
repercute de una manera desfavorable sobre el consumo de energía
durante el funcionamiento del vehículo ferroviario.
La invención tiene el cometido de preparar un
sistema de freno para un vehículo ferroviario, que se caracteriza
por una estructura simplificada y de coste favorable.
Este cometido se soluciona a través de la
configuración de un sistema de freno del tipo indicado al principio
para un vehículo ferroviario con las características de la
reivindicación 1.
A través de la descentralización estructural del
sistema de freno, la válvula de retención y el depósito de aire
comprimido están dispuestos allí donde despliegan su acción.
Cuando en o junto al carro giratorio está
dispuesta una válvula de retención de un conducto de aire
comprimido, que está prevista para la alimentación de aire
comprimido desde el conducto del depósito de aire principal hacia
válvulas de frenado de funcionamiento para la impulsión de frenos
del carro giratorio o bien para la alimentación de la unidad de
control para el freno del acumulador de resorte y/u otras unidades
de control para otros agregados auxiliares, se puede preparar un
módulo de carro giratorio, que presenta de forma integral
instalaciones esenciales necesarias para el control de un sistema de
freno. Un carro giratorio de este tipo puede construir de una
manera ventajosa esencialmente a la reducción del gasto de montaje
para un vehículo ferroviario.
De una manera especialmente ventajosa se puede
reducir, por lo tanto, el gasto de instalación entre el puesto de
mando y un carro giratorio. En este caso, a través de al menos un
conducto de aire comprimido se pueden accionar, además del freno de
funcionamiento, también agregados auxiliares. De esta manera, se
simplifica esencialmente el sistema y el gasto de material y de
montaje es más reducido que en los tipos de construcción conocidos.
Además, con ello se puede reducir también el peso de toda la
disposición.
Puesto que el bastidor u otros elementos
constructivos del carro giratorio están configurados al menos por
secciones como depósitos de aire comprimido, se puede reducir
adicionalmente la necesidad de espacio en esta zona. En este caso,
se aprovecha la estructura del bastidor del carro giratorio
configurado la mayoría de las veces como construcción soldad de una
manera especialmente favorable. Los espacios huecos que están
presentes en el bastidor del carro giratorio son utilizados, además
de su utilidad estática, también para una utilización adicional.
Con ello se reduce también el gasto de construcción, puesto que no
debe disponerse ningún depósito de aire comprimido adicional en
esta zona. La hermeticidad necesaria para el alojamiento del aire
comprimido se puede conseguir en este caso con medios convencionales
a través de soldadura hermética, etc. Este carro giratorio de
acuerdo con la invención se caracteriza por una utilidad funcional
múltiple. Así, por ejemplo, sirve de una manera habitual
adicionalmente para el alojamiento de los ejes y para el soporte de
la carga aplicada a través de la caja del vagón. Adicionalmente
sirve también como cuerpo hueco, en el que se puede acumular aire
comprimido. El carro giratorio de acuerdo con la invención
representa, por lo tanto, un módulo especialmente ventajoso para la
simplificación de un vehículo ferroviario. De este modo se pueden
conseguir ventajas constructivas, técnicas de montaje y financieras
esenciales.
De una manera especialmente ventajosa, una
descentralización de la unidad electrónica de control del freno por
medio de las unidades electrónicas locales de control del freno en
los carros giratorios permite también un desplazamiento de las
instalaciones neumáticas necesarias al carro giratorio, con lo que
se reduce esencialmente el gasto para el entubado. El cometido del
sistema neumático se limita, por lo tanto, de acuerdo con la
invención a la introducción de las funciones deseadas en el lugar,
es decir, en el carro giratorio, mientras que la activación de
estas funciones se puede realizar a través del sistema electrónico.
Para el cableado eléctrico necesario a tal fin es necesario un
gasto esencialmente más reducido que para la activación neumática
en el estado de la técnica. En particular, de esta manera se puede
reducir esencialmente la necesidad de espacio para las
instalaciones de control y también el peso. Además, se reduce
también en una medida considerable el gasto de montaje. El gasto de
construcción para todo el sistema se reduce de esta manera
adicionalmente, pudiendo conseguirse una estructura modular de las
instalaciones de control descentralizadas con montaje previo en los
carros giratorios.
Otra ventaja consiste en que con ello se eleva
también la fiabilidad del sistema. Si falla en el sistema de freno
de acuerdo con la invención una unidad de control de freno local
individual de varias unidades, entonces esto no perjudica todavía
en una medida decisiva la capacidad funcional de todo el sistema de
freno de un convoy de tren.
Puesto que están presentes en el lado de entrada
de la unidad de control de freno local señales de la unidad de
previsión, que puede ser controlada por el conductor de la
locomotora y señales de instalaciones locales para la detección de
variables de funcionamiento actuales -como resbalamiento, carga de
los ajes, número de revoluciones de las ruedas, retardo real y
carga del carro giratorio- y/o señales de instalaciones para la
supervisión y conducción funcional automática (ATO, ATC, ATP), estas
señales pueden ser tenidas en cuenta en el proceso de frenado
respectivo de una manera ventajosa. El comportamiento de frenado del
vehículo ferroviario y del convoy de tren se puede controlar de
este modo de una forma todavía más exacta. En particular, con ello
se pueden intercambiar datos funcionales actuales entre los módulos
descentralizados individuales, con lo que se eleva adicionalmente
la estabilidad del convoy de tren en el caso de frenado. El
comportamiento de frenado del vehículo ferroviario se puede
mantener de esta manera comparable también en diferentes vehículos
ferroviarios y en diferentes condiciones ambientales, lo que eleva
esencialmente la comodidad, por ejemplo, en trenes de viajeros.
Cuando las señales de freno son conducidas a
través de un bus de datos central del vehículo ferroviario hacia al
menos un puerto que está configurado como interfaz adecuada, desde
donde se transmiten estas señales o bien señales de frenado
correspondientes a través de un bus central de datos de freno a las
unidades locales de control de freno, se pueden combinar entre sí
vehículos ferroviarios de diferente tipo de construcción con
diferente técnica de mando del vehículo y se puede utilizar en común
el sistema de freno de acuerdo con la invención. El puerto
configurado como interfaz permite en este caso una adaptación del
formato de los datos al tipo respectivo de vehículo ferroviario o
bien a su lógica de control.
En cambio, cuando solamente se conectan
vehículos ferroviarios con una técnica de mando del mismo tipo de
construcción, las señales de freno se pueden transmitir de una
manera más ventajosa de forma alternativa directamente desde el bus
central de datos del vehículo ferroviario hacia las unidades locales
de control de freno. De esta manera se reduce el gasto de
construcción adicionalmente para el sistema de freno.
Otra ventaja es que la unidad local de control
de freno está colocada en lo que se refiere axialmente y/o en lo
que se refiere al carro giratorio en el carro giratorio o en la caja
del vagón en la zona del carro giratorio. Entonces este módulo se
puede montar previamente, con lo que se simplifica el montaje de
todo el sistema. Además, con ello se consigue que la unidad local
de control de freno esté dispuesta en la proximidad de la zona, en
la que debe desplegarse su acción. Con ello se reduce el gasto para
la logística de control y especialmente se requieren solamente vías
de conducción cortas.
Cuando la instalación local para la detección de
variables de funcionamiento actuales está dispuesta en la rueda y/o
en el eje y/o en el carro giratorio, también aquí se pueden detectar
estos datos in situ y se pueden conducir por una vía corta a
la unidad local de control de freno. De esta manera se pueden evitar
los conductos de comunicación largos con el peligro implicado con
ello de deterioro de los mismos y se pueden utilizar los datos
directamente.
\newpage
Otra ventaja es que la unidad local de control
de freno respectiva dispone de datos, por medio de los cuales se
puede llevar a cabo un enlace de señales de las instalación de
previsión con señales de la instalación de detección de variables
de funcionamiento. Entonces se pueden utilizar estas informaciones
de una manera efectiva para la optimización del proceso de
frenado.
Cuando por medio de los datos presentes en la
unidad local de control de freno se lleva a cabo una conversión de
las señales de freno, de tal manera que se puede conseguir un
desgaste lo más uniforme posible de los frenos, se pueden
incrementar los intervalos de mantenimiento para el vehículo
ferroviario. A través del desgaste uniforme de los frenos se
aprovechan éstos, además, de una manera óptima, puesto que los
frenos son sustituidos, en general, siempre en un vehículo
ferroviario individual, aunque algunas de las zapatas de freno no
estén todavía desgastada. Con ello se consiguen efectos de ahorro
ventajosos.
Puesto que las unidades locales de control de
freno, el aparato de control del tren, las instalaciones de
previsión en los puestos de mando, los carros giratorios y las
instalaciones de detección de variables locales de funcionamiento
están conectadas entre sí a través de un bucle de seguridad, se
puede preparar, además, un sistema de freno de emergencia fiable. A
partir de ello se eleva adicionalmente la seguridad del sistema de
freno.
Cuando la unidad local de control de freno
presenta una electrónica de control loca, una instalación "a
prueba de fallos" y un control de presión, se puede realizar
también en el caso de un frenado de emergencia un frenado
controlado, que tiene en cuenta, por ejemplo, variables
características actuales, como también una regulación de protección
contra resbalamiento. Por lo tanto, este sistema se puede realizar
de una manera fiable, por ejemplo, un frenado de seguridad, en el
que la longitud del recorrido de frenado no tiene con frecuencia
ninguna importancia especial.
Otra ventaja es que el control de la presión
presenta de una manera preferida dos válvulas
electro-neumáticas conectadas en serie para la
regulación de la presión de frenado a través de la aireación o bien
la ventilación de acuerdo con el valor teórico de la señal de
frenado existente y de acuerdo con la información de protección
contra resbalamiento presente. Por medio de las dos válvulas
conectadas en serie se pueden regular todavía mejor las relaciones
de presión deseadas o los tiempos de reacción deseados.
Cuando las dos válvulas están realizadas como
válvulas electromagnéticas con preferencia con una potencia más
reducida, se puede mantener reducido el consumo de circuito,
pudiendo alcanzarse, sin embargo, tiempos de reacción rápidos.
Puesto que el control de la presión presenta un
amplificador de rendimiento que está dispuesto aguas debajo de las
dos válvulas, se puede preparar en los cilindros de frenado una
presión neumática suficiente o bien un caudal de fluido suficiente.
De este modo se pueden conseguir, además, características de
conmutación todavía mejoradas en el sistema de freno de acuerdo con
la invención.
Además, de acuerdo con la invención, se puede
realizar un sistema de freno de emergencia fiable con gasto de
construcción más reducido, cuando se activa un frenado de emergencia
con la ayuda de una señal eléctrica, siendo supervisada la
activación del frenado de emergencia por una instalación "a prueba
de fallos", que activa un plano de retorno en el caso de que el
frenado de emergencia no sea iniciado de forma correcta. De este
modo, el sistema de frenado de emergencia caracterizado
esencialmente por componentes neumáticos de los tipos de
construcción conocidos se puede sustituir por un sistema, en el que
la activación del sistema de frenado de emergencia utiliza las
capacidades del control electrónico del vehículo ferroviario para el
inicio y realización de un frenado de emergencia. La señal
eléctrica de frenado de emergencia se aprovecha para la activación
del frenado de emergencia y se supervisa en este caso por una
instalación "a prueba de fallos". Con ello se asegura que en
el caso de que la electrónica de control no funcione de forma
correcta, se inicie, sin embargo, un frenado de emergencia, puesto
que a través de la instalación "a prueba de fallos" se puede
activar un plano de retorno.
Por lo tanto, la presente invención posibilita
un sistema de seguridad especialmente seguro. Además, el gasto de
instalación y la necesidad de espacio para la línea eléctrica son
esencialmente más reducidos que para el conducto neumático en
sistemas convencionales. Además, se puede reducir esencialmente el
peso de toda la instalación de seguridad. El sistema de freno de
acuerdo con la invención se puede fabricar, por lo tanto, más
rápidamente y con un coste más favorable.
Puesto que en el funcionamiento libre de freno
de emergencia se transmite la señal eléctrica mencionada
anteriormente en forma de una señal de funcionamiento normal a
través de una línea eléctrica de seguridad, se puede fabricar de
una manera sencilla un sistema de supervisión de interferencias
constantemente disponible y fiable. En oposición al sistema
neumático, en el que existe constantemente una presión funcional
determinada, que se mantiene con instalaciones costosas, se puede
preparar la señal eléctrica con instalaciones conocidas de una
manera sencilla.
Es ventajoso que en el caso de freno de
emergencia, una señal de freno de emergencia correspondiente o una
omisión de la señal de funcionamiento normal active un frenado de
emergencia. En este caso existe la posibilidad de activar un
frenado de emergencia de este tipo de forma tanto pasiva como
también activa. En efecto, si se interrumpe la línea para la señal
eléctrica en el convoy de tren, por ejemplo debido a un
desprendimiento de un vehículo o similar, entonces esto conduce de
una manera automática, sin la actuación adicional de una persona, a
un frenado de emergencia. Sin embargo, también es posible
adicionalmente a través del conductor del tren o a través de un
viajero, inicial una señal de freno de emergencia correspondiente o
provocar la interrupción de la señal eléctrica. La interrupción de
la señal de funcionamiento normal es en este caso la variante más
sencilla en cuanto a la construcción.
A través de la utilización del control
electrónico también para frenados de emergencia, en oposición a los
sistemas de freno convencionales, se pueden utilizar también los
mismos servo elementos (válvulas electro-neumáticas)
para la regulación de la presión de frenado de emergencia. De esta
manera, se reduce adicionalmente el gasto de construcción. Las
presiones deseadas se pueden regular de este modo muy bien.
Puesto que en el funcionamiento normal, la
activación de las válvulas de freno de funcionamiento así como la
activación de la unidad de control para el freno de acumulador de
muelle y/o de las otras unidades de control para los otros
agregados auxiliares se lleva a cabo a través de unidades
electrónicas locales de control del freno, que están conectadas
entre sí a través de un bus de datos de freno común, se puede
adaptar el comportamiento de frenado a los ejes individuales entre
sí. El proceso de frenado se puede controlar, por lo tanto, todavía
mejor. Esto posibilita especialmente una consideración de las
variables específicas del vehículo, como por ejemplo el tipo,
longitud y peso del convoy de tren. Esto es especialmente
conveniente en el caso de frenados de emergencia del conductor o de
frenados de seguridad, para asegurar en el caso de fallo de
instalaciones técnicas de freno un mantenimiento de las condiciones
establecidas. Para este tipo de frenado debe garantizarse una
cierta seguridad, sin que sea necesaria siempre una vía de frenado
lo más corta posible. Este tipo de frenado asegura, por lo tanto,
que el vehículo se puede parar, siendo controlable una carga de un
pasajero en virtud de los retardos producidos en el vehículo
ferroviario en ciertos límites.
Cuando el sistema de freno presenta un conducto
de aire principal, que es alimentado a través de una válvula de
freno de tracción desde la instalación de generación de aire
comprimido, que activa el freno a través de una válvula de control,
se puede aplicar la invención también en un vehículo ferroviario
configurado de esta manera.
Puesto que se alimenta a los frenos durante la
activación una presión de frenado previamente ajustada, se asegura
que se pueda preparar una presión de frenado suficiente, cuando es
necesario un frenado de emergencia.
Si la presión de frenado preajustada es una
presión ajustada fijamente, que permanece inalterada durante el
funcionamiento, entonces se puede reducir adicionalmente el gasto de
construcción para el sistema de frenado, puesto que se puede
prescindir de elementos de control.
Cuando la presión de frenado está adaptada a la
carga del vehículo, se puede realizar el proceso de frenado de una
manera todavía más selectiva y controlada.
Además, la invención puede preparar un sistema
de freno para un vehículo ferroviario, en el que se reduce el gasto
de construcción para el sistema de activación del freno de
funcionamiento y de los eventuales agregados auxiliares, puesto que
la válvula de retención y el depósito de aire comprimido están
dispuestos en o junto al carro giratorio. A través de esta
descentralización constructiva del sistema de freno se pueden
disponer, por lo tanto, las instalaciones necesarias para la función
allí donde deben desplegar también realmente su actuación. Puesto
que con ello solamente es necesario entre cada carro giratorio y la
estructura del vehículo todavía un conducto de alimentación desde
el conducto de depósito de aire principal, se reduce el gasto de
construcción en una medida esencial entre estas zonas.
Otra ventaja consiste en que de esta manera se
obtienen vías de tubos muy cortas en el carro giratorio, por
ejemplo para la distribución de la presión de activación sobre los
ejes individuales. De este modo, se pueden reducir tanto los costes
de material como también el peso de la disposición.
Además, es ventajoso que la válvula de retención
y el depósito de aire comprimido se puedan montar previamente en el
carro giratorio y con ello se simplifica en una medida esencial el
montaje final del vehículo ferroviario. De esta manera se pueden
conseguir ciclos de fabricación más favorables, lo que repercute de
una manera ventajosa en lo que se refiere a la duración de la
fabricación u los costes.
El sistema de freno de acuerdo con la invención
posibilita, además, una simplificación logística esencial frente a
los sistemas conocidos, con lo que se puede supervisar de una
manera más fiable y sencilla.
En este caso, es ventajoso que con ello está
disponible en la estructura del vehículo más espacio para otras
instalaciones. La disposición de la válvula de retención y del
depósito de aire comprimido en el carro giratorio es en este caso
relativamente no problemática, puesto que aquí está presente espacio
suficiente. Por lo tanto, se amplían las posibilidades de
construcción para la configuración del vehículo ferroviario.
Cuando al menos otra unidad de control es
utilizada como unidad de supervisión para la supervisión de la
activación de un frenado de emergencia, esto ofrece la ventaja de
una seguridad elevada frente a fallo. El conducto de seguridad de
frenado de emergencia está conectado con la unidad de control y con
la instalación "a prueba de fallos". Esta última supervisa
como primera instancias de control una señal de salida de la unidad
de control, para asegurar que la unidad de control ha iniciado de
forma correcta el frenado de emergencia controlado. Si éste no
fuera el caso, entonces se lleva a cabo una conmutación al plano de
retorno neumático, es decir, que se provoca un frenado de
emergencia neumático del sistema. El empleo de otra unidad de
control como unidad de supervisión adicional o bien de otra
instancia de control ayuda a asegurar que solamente deba realizarse
una conmutación a plano de retorno neumático realmente en el caso de
emergencia absoluta y posibilita, además, una verificación mejorada
y una regulación en función de la carga de un frenado de emergencia
iniciado correctamente, de manera que se pueden tener en cuenta de
una manera diferenciada los datos específicos del vehículo o bien
las variables de funcionamiento actuales durante la realización del
frenado de emergencia en virtud de los valores comparativos de la
unidad de supervisión adicional o bien de la segunda instancia de
control, lo que da como resultado, por ejemplo, una regulación
mejorada del resbalamiento y, por lo tanto, un aprovechamiento
óptimo del valor de adhesión para la consecución de un recorrido de
frenado requerido y ayuda a evitar adicionalmente puntos débiles
así como los costes de reparación implicados con ello. Además, de
esta manera se garantiza un frenado de emergencia seguro incluso en
el caso de un fallo de la primera unidad de supervisión. La otra
unidad de supervisión o bien la segunda instancia de control pueden
estar alojadas en este caso de una manera preferida en otro segundo
carro giratorio.
De acuerdo con otro aspecto, se prepara una
unidad de control de freno para un sistema de freno de un vehículo
ferroviario, que se caracteriza porque la unidad de control de freno
está dispuesta en el carro giratorio, siendo alimentadas a la
unidad de control de freno señales de freno a través de un segundo
bus de datos de freno, y estando prevista la unidad de control de
freno para la activación de válvulas de freno de funcionamiento y/o
para la activación del freno del acumulador de resorte y/o para la
activación de otros agregados auxiliares.
La unidad de control de freno se puede prever de
esta manera como un módulo autónomo en sí en el carro giratorio y
posibilita libertad de construcción con respecto a la estructura del
vehículo. Por lo demás, con esta unidad de control de freno se
pueden conseguir las ventajas adicionales descritas
anteriormente.
A continuación se explica en detalle la
invención en ejemplos de realización con la ayuda de las figuras
del dibujo. En este caso:
La figura 1 muestra una estructura esquemática
del sistema de freno de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra una visión esquemática de
conjunto sobre instalaciones de detalle del sistema de freno de
acuerdo con la invención en un carro giratorio.
La figura 3 muestra la instalación
electroneumática de control de presión del sistema de freno en
detalle.
La figura 4 muestra una representación
esquemática del módulo de freno neumático.
La figura 5 muestra una representación
esquemática de las vías de las señales para un sistema de freno de
acuerdo con la invención; y
La figura 6 muestra otra representación del
sistema de freno de acuerdo con la invención.
De acuerdo con la representación esquemática
mostrada en la figura 1, un vehículo ferroviario 1 presenta
esencialmente una estructura de vehículo 2 y en el presente ejemplo
de realización tres carros giratorios 3. El vehículo ferroviario 1
se representa aquí como vehículo de tracción, pudiendo estar
acoplados otros vehículos accionados o no accionados para la
configuración de un convoy de tren.
En la figura 1 se muestra una activación
electrónica del sistema de freno del vehículo ferroviario 1. Una
unidad de control central 21 y una instalación de generación de aire
comprimido 22 están dispuestas en la estructura del vehículo 2. La
unidad de control central 21 recibe a través de un bus de datos del
vehículo 23 unos datos de funcionamiento sobre todo el vehículo
ferroviario o bien desde todo el convoy de tren. Los datos de
control derivados a partir de ello para el sistema de freno del
vehículo ferroviario son transmitidos a través de un bus de datos
de freno 24 hasta la instalación de generación de aire y hasta las
unidades locales de control 31 y opcionalmente a otros módulos
funcionales existentes en los carros giratorios 3. A través de
unidades de control 25 se pueden conducir estos datos también a
otros vehículos de un convoy de tren. Las instalaciones neumáticas
se deducen a partir de la figura 2.
En la figura 2 se representa con más detalle una
forma de realización de un sistema de freno 100. El sistema de
freno 100 se extiende en este caso, en general, sobre tres planos
del vehículo ferroviario 1, que están identificados en la figura 2
sobre el lado derecho con letras romanas I, II y III. En la zona
delimitada con I se representan las instalaciones dispuestas en la
estructura del vehículo. II muestra los dispositivos dispuestos en
la caja del vagón, mientras que III muestra los módulos eléctricos y
neumáticos dispuestos en un carro giratorio.
Adicionalmente a las líneas eléctricas, en la
figura 2 se muestran también los conductos neumáticos. Así, por
ejemplo, un módulo de freno neumático 160 es alimentado por un
conducto de aire comprimido 111 y en esta forma de realización por
un conducto de control neumático 112. El conducto de control
neumático 112 y el conducto de aire comprimido 111 actúan en este
caso sobre una válvula de control 113 con limitación de la presión
en función de la carga y con un dispositivo de bloqueo, que está
dispuesto en la caja del vagón. La presión neumática en el conducto
de aire comprimido 111 se apoya, además, en una instalación tampón
114 para la presión de alimentación con un dispositivo de bloqueo,
que está dispuesto de la misma manera en la caja del vagón.
Las presiones de salida de la válvula de control
113 y de la instalación tampón 114 son alimentadas a un control de
la presión 161 en el carro giratorio. Este control de la presión 161
ajusta la presión deseada del cilindro de freno en un lugar de
salida C a través de una instalación de control de la presión 162
electroneumática, un módulo de conmutación 163 y una válvula de
relé 164 que actúa como amplificador de caudal. Esta presión de
salida es supervisada por un sensor de presión 165.
El control de presión 161 actúa, además, sobre
una unidad de activación 166 para un freno de aparcamiento P.
La unidad de control de freno 150 local
dispuesta en el carro giratorio presenta una electrónica de control
151 y una unidad de supervisión "a prueba de fallos" 152.
Como se deduce a partir de la figura 2, la
unidad de control 151 es alimentada a través del bus de datos de
freno 24 con señales de control desde la unidad central de control
de freno 21. Además, un bucle 171 conecta una línea de seguridad de
freno de emergencia 170 con la unidad de control 151 y con la unidad
de supervisión "a prueba de fallos" 152. La unidad de control
151 controla la instalación de control de la presión 162
electroneumática. Si se indica a través del bucle 171 que es
necesario un frenado de emergencia, la unidad de supervisión "a
prueba de fallos" 152 supervisa, además, una señal de salida de
la unidad de control 151 para asegurar que la unidad de control 151
ha introducido de forma correcta el frenado de emergencia.
Si éste no es el caso, entonces la unidad de
supervisión a prueba de fallos 152 actúa directamente sobre el
módulo de conmutación 163 y provoca una conmutación sobre el plano
de retorno neumático, es decir, un frenado de emergencia neumático
del sistema.
Cuando la unidad de control 151 ha introducido
un frenado de emergencia correcto, éste es realizado de forma
controlada, es decir, que se pueden tener en cuenta los datos
específicos del vehículo y/o las variables de funcionamiento
específicas del vehículo durante la realización del frenado de
emergencia, por ejemplo de la misma manera que una regulación del
resbalamiento.
Como se representa, además, en la figura 2, la
unidad central de control de freno 21 puede estar conectada de la
misma manera con la línea de seguridad de freno de emergencia 170,
con el fin de actuar a través del bus de datos de freno 24 sobre la
unidad de control descentralizada 151. En una configuración
correspondiente de la unidad de control electrónico 151 para el
procesamiento de datos adicionales de este tipo, es posible, sin
embargo, también que está ejecute el frenado de emergencia de una
manera independiente y descentralizada de la unidad central de
control de freno 21.
La figura 2 muestra la estructura del sistema en
un eje de marcha o bien en un carro giratorio del vehículo
ferroviario 1. Los componentes dispuestos en la caja del vagón y
especialmente las instalaciones previstas en el carro giratorio
están previstas en cada caja de vagón individual o bien en cada
carro giratorio, siendo necesaria la unidad central de control de
freno 21 en el lado de la estructura del vehículo solamente una vez
por vehículo o convoy de tren.
A continuación se explica en detalle la función
y la estructura del módulo descentralizo de control de freno.
Ejecuta las siguientes funciones en un carro giratorio:
- -
- ajuste regulado de una presión del cilindro de freno requerida para el carro giratorio o para cada eje individual;
- -
- protección contra resbalamiento: detección y evaluación de los números de revoluciones del eje o bien de la rueda. En el caso de que aparezcan valores de resbalamiento inadmisiblemente altos durante el frenado se calcula una modificación rápida de la presión de cilindro de freno ajustada en el carro giratorio o en el eje y se corrige rápidamente de una manera correspondiente la presión del cilindro de frenado;
- -
- determinación del estado de carga del carro giratorio, por ejemplo a partir de las dos presiones del fuelle del muelle; y
- -
- supervisión y diagnosis de todos los componentes electroneumáticos y sensores influenciados.
El módulo de control de freno descentralizado
de acuerdo con esta forma de realización está concebido para la
activación de cilindros de freno activos. Como ya se ha explicado
anteriormente, el módulo descrito a modo de ejemplo se compone de
un grupo estructural de válvula compacta, una electrónica de
detección adaptada a la función de control así como un grupo
estructural de supervisión, que es necesario para la garantía de la
seguridad técnica de señalización del módulo. A este módulo pueden
pertenecer, además de los componentes mecánicos, también un software
funcional normalizado. El módulo de control de freno recibe una
solicitud de frenado de una manera preferida a través de dos vías
de señales: el bus del sistema de freno y el bucle de freno de
emergencia.
Cada solicitud de frenado es asistida en este
caso de forma electroneumática por medio de la electrónica de
control y de válvulas electromagnéticas correspondientes como servo
elementos. De esta manera, se lee también la señal del bucle de
frenado de emergencia por la electrónica de control y se procesa
adicionalmente. Un frenado activado a través de esta vía de señales
está corregido por la carga y está apoyado a través de la
protección contra resbalamiento.
\newpage
En el caso de una interferencia funcional grave
del control electrónico / electro neumático, el módulo de control
de freno dispone, además, del plano de retorno realizado de forma
puramente neumática que, en el caso de una solicitud de frenado,
activa a través del bucle de frenado de emergencia una presión de
frenado fija, que no está corregida por la carga y que no presenta
tampoco ninguna regulación de la protección contra
resbalamiento.
La figura 3 muestra una parte de la instalación
de control de la presión electro neumática 162 y especialmente las
dos válvulas electro neumáticas 180 y 181 conectadas en serie. En
este caso, la válvula 180 sirve para la formación de la presión,
mientras que la otra válvula 181 posibilita la caída de la presión.
De esta manera se pueden conseguir tiempos de reacción pequeños en
el caso de caudal pequeño de aire. El amplificador del caudal 164
conectado a continuación proporciona finalmente una medida
suficiente de caudal de aire comprimido, para que se pueda impulsar
el cilindro de freno con la presión de frenado deseada.
La figura 4 muestra un ejemplo de una estructura
del control neumático, que es adecuada para la realización de las
funciones definidas.
Un control neumático 200 dispuesto en el carro
giratorio presenta sobre lados de la alimentación externa en primer
lugar una válvula de activación auxiliar 201. A través de un sensor
de presión 202 se conduce la presión neumática sobre la válvula de
control de presión 203 y en paralelo con ella sobre la válvula
reductora de la presión 204. Delante de la válvula de conmutación
de frenado 206 siguiente está conectado un racor de control 205.
Sobre el lado de salida de la válvula de conmutación de frenado de
emergencia 206 está conectada una válvula de relé 207, en la que se
apoya, por una parte, directamente la presión del aire de entrada.
En la salida de la válvula de relé 207 está previsto otro sensor de
presión 208 para la detección de la presión de frenado. En paralelo
con esta presión está conectada, además, una válvula de retención
209. A continuación de la válvula de relé 207 están previstos,
además, un conmutador de presión 210 y un racor de control 211, por
medio del cual se puede liberar el freno. La presión neumática
emitida por la válvula de relé 207 actúa sobre el cilindro de
freno. Además, están previstos otros sensores de presión en T 212 y
213.
A continuación se describen en detalle estos
componentes:
El sensor de presión 202 mide la presión de
alimentación que existe en el módulo 200. Los dos sensores 212 y
213 sirven para la detección individual de las presiones de carga de
los dos fuelles de muelles neumáticos, para obtener conclusiones
sobre el estado de carga del vehículo ferroviario. La válvula de
control de presión 203 contiene como servo elemento del circuito de
regulación de la presión dos válvulas de conmutación, como se
representan en la figura 3. En el estado no activado de las dos
válvulas se ajusta una presión igual a 0 bares. En este caso, se
pueden aplicar dos válvulas de 2/2 pasos, pudiendo estar configurada
la primera válvula como NC (ventilador), y la segunda válvula como
NO (aireador). De una manera alternativa, la segunda válvula puede
ser también una válvula de 3/2 pasos. Estas válvulas de control de
la presión son activadas por la electrónica y son alimentadas con
una tensión estabilizada. Ésta tiene 24 voltios nominales en el
presente ejemplo de realización.
La válvula reductora de la presión 204,
conectada en paralelo a la válvula de control de la presión 203,
sirve para el ajuste de una presión, que es activada como presión
del cilindro de freno en el caso de activación del plano de retorno
neumático. La válvula de conmutación de la presión de emergencia 206
activa el plano de retorno neumático en el caso de interferencia de
la función de frenado asistida electrónicamente.
La válvula de relé 207 conectada a continuación
sirve para la amplificación del caudal de aire. En este caso,
cumple los gradientes de ventilación y de aireación que son
necesarios para la función de protección contra resbalamiento.
El sensor de presión 208 detrás de la válvula de
relé 207 sirve para la detección del valor real de la presión de
frenado, que representa una variable de regulación del circuito de
regulación de la opresión. El sensor cumple en este caso la
exactitud suficiente para la regulación de la presión y sus entradas
están diseñadas conforme a la electrónica de control del
módulo.
En el caso de un control axial, estos elementos
están presentes, en general, duplicados. En la figura 5 se muestra
una visión de conjunto sobre la instalación de freno de emergencia
en el convoy del tren. En este caso, el sistema de freno 100
presenta la unidad de control de freno electrónico central 21, que
es alimentada a través de un bus de datos 23 del vehículo
ferroviario o bien del convoy del tren con las informaciones
específicas del vehículo y con datos de funcionamiento actuales.
Desde la unidad central de control de freno 21 conduce el bus de
datos de frenado 24 hacia la pluralidad de unidades locales de
control de frenado 150, que están dispuestos en cada caso en un
carro giratorio 3. Cada unidad de control de freno local 150 está
acoplada en un módulo de frenado neumático 160, que es alimentado
con aire comprimido a través del sistema neumático del vehículo
ferroviario 1. Cada módulo de frenado neumático 160 presenta
instalaciones de freno y, por lo tanto, instalaciones de
cooperación y se activa a través de la unidad de control de freno
local respectiva.
Adicionalmente, el sistema de freno 100 presenta
todavía la línea eléctrica de seguridad de freno de emergencia 170,
que está conectada a través de bucles 171 con las unidades locales
de control de freno 150. La línea de seguridad de freno de
emergencia 170 se extiende a través del convoy del tren y está
impulsada en el funcionamiento con una señal eléctrica. Si se
interrumpe esta señal, entonces esto provoca en las unidades
locales de control de freno 150 la realización de un frenado de
emergencia en el convoy del tren.
La regulación de la presión en el sistema se
realiza a través del circuito de regulación de la presión, siendo
procesada la solicitud de frenado, transmitida al módulo de control
de freno descentralizado (valor teórico de frenado a través del bus
de datos de freno, solicitud de frenado por cable fijo) como valor
teórico de la presión por el circuito de regulación de la presión.
El circuito de regulación de la presión está formado en este caso
por un regulador de presión (electrónica de control) realizado a
través de software, un sensor de presión y la entrada analógica
correspondiente (amplificador de entrada y convertidor AD) de la
electrónica de control para la detección de la variable de
regulación, las fases finales de la línea de la electrónica de
control, las válvulas de control de la presión electro neumáticas
como servo elemento y la válvula de relé para la amplificación del
caudal neumático.
En este caso, se da a la exactitud de repetición
en la regulación de la presión del cilindro de freno en un sistema
de control de freno distribuido, en la práctica, una importancia
mayor que a la exactitud absoluta del valor ajustado de la presión,
puesto que un conductor del vehículo espera siempre un
comportamiento de freno constante y presta menos atención a la
presión de frenado exacta. Por lo tanto, deben tenerse en cuenta
las repercusiones de las variables de influencia externa como
temperatura, desviación, envejecimiento, alimentación oscilante,
etc. sobre los componentes.
El módulo de control de freno de acuerdo con la
invención está diseñado para la activación del freno de
funcionamiento y del freno de emergencia de un carro giratorio.
Éste contiene la regulación continua de la presión de frenado en la
zona de presión predeterminada, la activación de una presión de
frenado de emergencia y una función de protección contra
resbalamiento. Para el módulo del carro giratorio se requiere un
comportamiento de fallo definido, es decir, que en cada estado de
funcionamiento se ajusta un estado claramente definido del
freno:
- -
- si la electrónica trabaja libre de errores, entonces se suelta el freno o bien se puede regular a través de la solicitud del freno;
- -
- si la electrónica trabaja libre de errores y se activa un frenado de emergencia, entonces se activa el freno con corrección de la carga y la protección contra resbalamiento;
- -
- si la electrónica trabaja de forma deficiente y no se activa ningún frenado de emergencia, entonces se suelta el freno,
- -
- si la electrónica trabaja de forma deficiente y se activa un frenado de emergencia, entonces se activa el freno con fase fija.
El sistema de freno de acuerdo con la invención
ejecuta, además, una regulación de la protección contra
resbalamiento, en el que un circuito de regulación de protección
contra resbalamiento posibilita, también en condiciones de valor de
adhesión malo entre la rueda y el carril el mantenimiento de un
calor de resbalamiento admisible. Se impide eficazmente un
resbalamiento del vehículo a través del circuito de regulación de
protección contra resbalamiento. A tal fin está constituido
esencialmente por sensores del número de revoluciones en los
conjuntos de ruedas o en el engranaje para la detección de la
velocidad real de la rueda, de una lógica de procesamiento
realizada a través de software, que sirve para el cálculo de una
velocidad de referencia como medida de la velocidad real del
vehículo y para el cálculo de instrucciones de ajuste para influir
sobre la presión del cilindro de freno en el caso de que aparezcan
valores de resbalamiento demasiado altos en conjuntos de ruedas
individuales, y por un servo elemento adecuado para ejercer una
influencia sobre la presión regulada del cilindro de freno.
En el módulo de control de freno
descentralizado, se puede influir sobre la presión del cilindro de
freno también de una manera exclusiva a través del control de la
presión. En este caso, la regulación de la protección contra
resbalamiento accede o bien en paralelo al regulador de la presión
sobre las válvulas de control de la presión o utiliza el circuito
de regulación de la presión como servo elemento.
En la figura 6 se muestran otros detalles del
sistema de freno 100 en un carro giratorio 3. Las líneas eléctricas
se representan en la figura 6 con líneas de trazos. Los conductos
neumáticos se representan como líneas continuas. Las instalaciones
dispuestas en un carro giratorio 3 están registradas en un cuadro de
puntos de trazos.
El sistema de activación electrónico presenta,
por lo tanto, la unidad de control central 21, que recibe desde el
bus de datos del vehículo 23 y adicionalmente desde una instalación
de previsión 26 impulsada por el usuario del vehículo ferroviario
los datos necesarios para el control del sistema de freno. En este
caso, están presentes en la unidad de control central 21
informaciones sobre el tipo de convoy del tren, su longitud, masa,
velocidad así como también se pueden tener en cuenta variables de
funcionamiento actuales como resbalamiento, carga axial, número de
revoluciones de las ruedas, retardo real y carga del carro
giratorio. Estos datos son emitidos por la unidad de control
central 21 y son alimentados a través del bus de datos de freno 24
a cada unidad de control local 31. Para la ilustración del modo de
funcionamiento, se divide esta unidad de control local 31 en la
figura 6 en zonas individuales de unidades de control 41a a 31f para
diferentes instalaciones a activar. A través del bus de datos de
frenado 24 se activa, además, también una válvula de freno del tren
41.
El sistema neumático del vehículo ferroviario 1
presenta la instalación de generación de aire comprimido 22, a
través de la cual se alimenta un conducto del depósito de aire
principal 42. Además, a través de la válvula de freno de tracción 4
se alimenta también un conducto de aire principal 43. En el conducto
de aire principal 43 se pueden conectar a través de dispositivos
correspondientes los vehículos individuales de un convoy de tren.
En este caso, se predetermina una presión, en la que los frenos del
tren están totalmente sueltos. Esta presión se puede ajustar a
través de la actuación de la unidad de control central 21, de tal
manera que el vehículo ferroviario se frena de la manera
deseada.
El conducto del depósito de aire principal 42
sirve para la activación de las instalaciones de freno de un carro
giratorio 3 del vehículo de tracción. A tal fin, se desvía un
conducto de aire comprimido 44 desde el conducto del depósito de
aire principal 42 y conduce aire comprimido a través de una válvula
de bloqueo 27 hacia una válvula de retención 32 dispuesta en el
carro giratorio 3 y hacia un depósito de aire comprimido 33. Este
depósito de aire comprimido 33 sirve para asegurar la capacidad
funcional de las instalaciones de freno de cada carro giratorio 3
en el caso de fallo del conducto del depósito de aire principal
42.
Además, en este conducto de aire comprimido 44,
en esta forma de realización, están acopladas las unidades de
control local 31a a 31e. Las unidades de control local 31aa y 31b
presentan en este caso válvulas de freno de funcionamiento, por
medio de las cuales se puede regular sin escala la presión del
cilindro de freno necesaria en las instalaciones de freno 34 y
35.
Por otro lado, el conducto de aire comprimido 44
alimenta también la unidad de control local 31c, a través de la
cual se pueden activar los frenos del acumulador de muelle en las
instalaciones de freno 34 y 35.
El conducto de aire comprimido 44 alimenta,
además, una unidad de control local 31d, a través de la cual se
pueden activar zapatas de limpieza 36. Además, es alimentada una
unidad de control local 31e, que sirve para la activación de una
instalación de lubricación de la pestaña de la rueda 37.
En la presente forma de realización de acuerdo
con la figura 6, se muestra, además, otra unidad de control local
31f, que no tiene que estar dispuesta necesariamente en el bastidor
giratorio 3 y que sirve para la activación de una instalación de
arenado 38. Estas instalaciones 38 pueden estar acopladas, sin
embargo, también directamente en el conducto del depósito de aire
comprimido 42 en lugar de estar acopladas en el conducto de aire
comprimido 44.
En la presente forma de realización, tanto la
válvula de freno del tren 41 como también las válvulas de freno en
las unidades de control locales 31aa y 31b trabajan de acuerdo con
el principio de corriente de reposo. En el caso de una
interferencia del sistema, la válvula de freno del tren 41 ventila
de esta manera el conducto de aire principal, mientras que las
válvulas de freno ventilan las instalaciones de freno 34 y 35. De
esta manera, se activa un frenado de emergencia.
En la figura 6 se explica la invención en el
ejemplo de un carro giratorio 3. de acuerdo con el tipo y la
estructura, el vehículo ferroviario 1 puede presentar un número
diferente de carros giratorios 3. En general, el vehículo
ferroviario presenta dos o, como se muestra en la figura 1, en este
caso tres carros giratorios 3. Estos carros giratorios 3 están
constituidos, como se ha explicado anteriormente, como sistemas
modulares descentralizados, que están acoplados en la estructura
del vehículo 2 todavía a través del bus de datos de freno 24 y a
través del conducto de aire comprimido 44.
Para poder mantener reducido el tamaño de
construcción en el carro giratorio 3, el depósito de aire
comprimido 33 puede estar configurado integralmente en el bastidor
del carro giratorio 3 a través de soldadura hermética de una zona
parcial del mismo. De una manera alternativa, el depósito de aire
comprimido 33 puede estar montado también en una zona parcial del
bastidor del carro giratorio. Además, según la invención, la
válvula de retención 32 puede estar dispuesta en el bastidor del
carro giratorio.
La válvula de retención 32 y/o el depósito de
aire comprimido 33 pueden estar previstos de forma individual una
vez por cada carro giratorio 3 o para cada eje. Además, puede estar
dispuesta también solamente la válvula de retención 32 o el
depósito de aire comprimido 33 en el carro giratorio.
Las unidades locales de control de freno pueden
utilizar, además, también señales de instalaciones para la
supervisión y conducción automática, por ejemplo ATO (Automatic
Train Operation), ATC (Automático Train Control) o ATP (Automatic
Train Protection), para el control del proceso de frenado.
Otros detalles del sistema de freno de acuerdo
con la invención son objeto de las solicitudes alemanas de patente
que justifican la prioridad, con las referencias DE 198 48 990.0, DE
198 48 992.7, DE 198 48 994.3 y DE 198 48 995.1.
De esta manera, la invención crea un sistema de
freno para un vehículo ferroviario, en el que las unidades
electrónicas locales de control de freno contribuyen a una
simplificación esencial de la logística de alimentación. De esta
manera, no sólo se puede reducir claramente el gasto de construcción
en el vehículo ferroviario, sino que se acondicionan también en
todos los estados de funcionamiento las funciones de freno
necesarias, para poder realizar una parda segura del vehículo
ferroviario.
Claims (24)
1. Sistema de freno (100) para un vehículo
ferroviario (1) con un conducto de depósito de aire principal (42),
que es alimentado por una instalación de generación de aire
comprimido (22), en el que a cada carro giratorio (3) está
conducido al menos un conducto de aire comprimido (44), que está
conectado a través de una válvula de retención (32) y un depósito
de aire comprimido (33) con el conducto de depósito de aire
principal (42), y que alimenta las válvulas de freno de
funcionamiento para la impulsión de frenos (34, 35) del carro
giratorio (3) o una unidad de control (31c) para el freno de
acumulador de muelle y/u otras unidades de control 31 d, 31 e) para
otros agregados auxiliares (36, 37), caracterizado porque el
conducto de aire comprimido (44) está conectado, además, a través
de una válvula de bloqueo (27) con el conducto del depósito de aire
principal (42) y la válvula de retención (32) y el depósito de aire
comprimido (33) están dispuestos en o junto al bastidor giratorio
(3), estando configurados el bastidor y/u otros elementos
constructivos del carro giratorio (3) al menos por secciones como
depósito de aire comprimido (33).
2. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la activación de las
válvulas de freno de funcionamiento y/o la activación del freno del
acumulador del muelle y/o la activación de otros agregados
auxiliares (36, 37) se realizan a través de al menos una unidad
electrónica local de control de freno (31).
3. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la unidad
de control de freno local (31) está colocada en cuanto al eje y/o
en cuanto al carro giratorio en el carro giratorio (3) o en la caja
del vagón en la zona del carro giratorio.
4. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque en el lado de
entrada de la unidad de control de freno local (31) están presentes
señales de freno que proceden de instalaciones de previsión (26)
controladas por el conductor de la locomotora y señales de
instalaciones locales para la detección de variables de
funcionamiento actuales -como resbalamiento, carga axial, número de
revoluciones de las ruedas, retardo real y carga del carro
giratorio- y/o señales de instalaciones para la supervisión y
conducción automática (ATO, ATC, ATP).
5. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque las señales de freno
de las instalaciones de previsión son conducidas a través de un bus
de datos central (23) del vehículo ferroviario hacia al menos un
puerto configurado como interfaz adecuada, desde donde estas señales
o bien señales de freno correspondientes son transmitidas a través
de un bus de datos de freno central a las unidades locales de
control de freno (31).
6. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 4, caracterizado porque las señales de freno
son conducidas directamente desde un bus de datos central (23) del
vehículo ferroviario hacia las unidades locales de control de freno
(31).
7. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque la
instalación local para la detección de variables de funcionamiento
actuales está dispuesta en la rueda y/o en el eje y/o en el carro
giratorio (3).
8. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque la unidad
local de control de freno (31) respectiva dispone de datos, por
medio de los cuales se puede realizar un enlace de señales de freno
de las instalaciones de previsión con señales de la instalación de
detección de variables de funcionamiento.
9. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 8, caracterizado porque por medio de los datos
que están presentes en la unidad local de control de freno (31) se
lleva a cabo una conversión de las señales de freno, de tal manera
que se puede conseguir un desgaste lo más uniforme posible de los
frenos.
10. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque las
unidades locales de control de freno (31), un aparato de control del
tren, las instalaciones de previsión (26) en los puestos de mando
del conductor, el carro giratorio (3) y las instalaciones de
detección de variables de funcionamiento locales están enlazadas
entre sí a través de un bucle de seguridad (170).
11. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 2 a 10, caracterizado porque la
unidad local de control de freno (31) presenta una electrónica de
control loca, una instalación "a prueba de fallos" (152) y un
control de presión (161, 162, 164).
12. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 11, caracterizado porque el control de la
presión (162) presenta dos válvulas electro neumáticas (180, 181),
conectadas en serie, para la regulación de la presión de freno a
través de aireación o bien a través de ventilación de acuerdo con un
valor teórico de la señal de freno presente y de una información de
protección contra resbalamiento presente.
13. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 12, caracterizado porque las dos válvulas
(180, 181) están realizadas como válvulas electro magnéticas con
poca potencia.
\newpage
14. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el
control de la presión presenta un amplificador d caudal (164)
dispuestos aguas debajo de las dos válvulas (180, 181).
15. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque se
activa un frenado de emergencia con la ayuda de una señal eléctrica,
en el que la activación del frenado de emergencia es supervisada
por la instalación "a prueba de fallos" (152), que activa un
plano de retorno cuando el frenado de emergencia no está iniciado
correctamente.
16. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 15, caracterizado porque en el funcionamiento
sin freno de emergencia, la señal eléctrica mencionada
anteriormente es transmitida en forma de una señal de funcionamiento
normal a través de una línea eléctrica de seguridad (170).
17. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque en el caso de
frenado de emergencia, se activa una señal de frenado de emergencia
correspondiente o una omisión de la señal de funcionamiento normal,
activa el frenado de emergencia.
18. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque en el
caso de frenado de emergencia, la activación de las válvulas de
freno de funcionamiento y/o la activación del freno del acumulador
del muelle se realizan a través de al menos una válvula de control
electro neumática (162).
19. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque se
alimenta a los frenos, en el caso de activación del plano de
retorno, una presión de frenado preajustada.
20. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 19, caracterizado porque la presión de freno
preajustada es un presión de freno ajustada fijamente, que
permanece inalterada durante el funcionamiento.
21. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 19 ó 20, caracterizado porque la presión del
freno está adaptada a la carga del vehículo.
22. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque presenta
un conducto de aire principal (43), que es alimentado a través de
una válvula de freno del tren (41) desde una instalación de
generación de aire comprimido (22).
23. Sistema de freno de acuerdo con la
reivindicación 22, caracterizado porque la activación de las
válvulas de freno de funcionamiento así como la activación de la
unidad de control (31c) para el freno del acumulador de muelle y/o
de las otras unidades de control (31d, 31e) para los otros agregados
auxiliares (36, 37) se realizan a través de unidades electrónicas
locales de control de freno (31, 150), que están conectadas entre sí
a través de un bus de datos de freno común (24).
24. Sistema de freno de acuerdo con al menos una
de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque al
menos otra unidad de control (31, 151) sirve como otra unidad de
supervisión para la supervisión de la activación de un frenado de
emergencia.
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