ES2335131T3 - Vehiculo sobre carriles con conexion de enganche resistente a colisiones. - Google Patents

Abstract

Vehículo sobre carriles con una caja del vagón (WKA), que presenta, al menos en un extremo del vagón, una zona de compresión (STA) detrás de una viga terminal (ETR) de la caja del vagón (WKA), así como con un enganche con tope central (KUP), que se extiende desde un eje pivotante, esencialmente vertical, (SWA) hacia el extremo del vagón y que se encuentra unido a la caja del vagón (WKA) a través de un carro de enganche (KSL), caracterizado porque el carro de enganche (KSL) se encuentra fijado a la viga terminal (ETR) y se extiende desde la viga terminal (ETR), puenteando la zona de compresión (STA), en dirección al centro del vagón, y porque es guiado en la caja del vagón (WKA) de manera que se puede desplazar longitudinalmente.

Description

Vehículo sobre carriles con conexión de enganche resistente a colisiones.

La presente invención hace referencia a un vehículo sobre carriles con una caja del vagón, que presenta, al menos en un extremo del vagón, una zona de compresión detrás de una viga terminal de la caja del vagón, así como con un enganche con tope central, que se extiende desde un eje pivotante, esencialmente vertical, hacia el extremo del vagón y que se encuentra unido a la caja del vagón a través de un carro de enganche.

En el caso de vehículos sobre carriles, que se encuentran equipados con enganche con tope central y una zona de compresión dispuesta directamente detrás de la viga terminal, el enganche usualmente se encuentra colocado detrás de la zona de compresión en la caja del vagón. En el caso de una colisión frontal, primero chocan entre sí los enganches. A menudo los enganches poseen elementos amortiguadores de golpes y/o elásticos, que a través de un acortamiento en dirección longitudinal, reciben, al menos una parte de la energía de choque. Si la reducción de energía en los enganches no es suficiente, que es lo que sucede en el caso de altas velocidades de colisión entre los vehículos, a continuación la zona de compresión, que existe en todos los vagones y se encuentra dispuesta detrás de la respectiva viga terminal, debe absorber de manera controlada el resto de la energía de choque y evitar o limitar daños en el resto del vehículo y así proteger a las personas. Antes de que los lados frontales de los vehículos, generalmente los respectivos dispositivos antichoques, hagan contacto, la mayoría de las veces se prevé, que el enganche sea separado de la caja del vagón a través de un punto de corte nominal para evitar que la fuerza de colisión sea introducida en las cajas de los vagones mediante trayectorias de carga paralelas (enganche y zona de compresión de la caja del vagón) y que en la caja del vagón se generen fuerzas totales de una magnitud inadmisible. Además de los daños ya mencionados en los vehículos, esto provocaría también mayor desaceleración de los vehículos y, con ello, un mayor riesgo de lesiones de personas.

En el caso de vehículos sobre carriles con topes laterales y ganchos de tracción, como los que se implementan por ejemplo en los ferrocarriles de ancho normal europeos, no existe la problemática de las trayectorias de carga paralelas y la necesidad de un corte de la conexión de enganche, ya que, debido a la forma construcción corta, el gancho de tracción generalmente se encuentra fijado directamente en la viga terminal, y además, sólo puede transmitir fuerzas de tracción pero no de compresión. Las fuerzas de compresión solamente son introducidas en la caja del vagón a través de los topes laterales. Para la estabilización del comportamiento de deformación de la zona de compresión de la caja del vagón, se pueden prever guías especiales en el chasis, como se describen, por ejemplo, en la DE 197 57 917 A1.

En la EP 0 612 647 A1 también se describe un vehículo sobre carriles en el que una conexión de enganche se realiza directamente en la viga terminal, y de esta manera no es necesario un corte del enganche de la caja del vagón, un puenteo de la zona de compresión dispuesta entre la viga terminal y el área rígida de la caja del vagón o similar. La forma de construcción propuesta en esta invención para la viga terminal y la zona de compresión de la caja del vagón sólo funciona en el caso de partes salientes relativamente largas y barras de enganche cortas.

La EP 1 468 889 A1 muestra una disposición de enganche convencional con un enganche con tope central con elementos de absorción de energía y una protección contra sobrecargas adicional mediante la disposición de un elemento de choque directamente detrás de la conexión de enganche. De manera similar, en la DE 32 28 941 A1 se describe un dispositivo postconectado a un enganche con tope central para la recepción de choques de gran magnitud. En este caso, la placa de enganche se encuentra unida a un parachoques, que es conducido de manera que se puede desplazar longitudinalmente, y en cuyo extremo delantero se encuentra dispuesto el dispositivo antichoque. Detrás de la placa de conexión de enganche se encuentra dispuesto un elemento de choque. Debido a esta disposición, en el caso de una colisión no se producen trayectorias de carga paralelas y no es necesario un puenteo de una zona de compresión o similar. Sin embargo, en ambos casos es necesario un gran largo de construcción para poder alojar el enganche con tope central y la protección contra sobrecargas postconectada. En ninguna de las dos invenciones se encuentra prevista una zona de compresión en la caja del vagón.

La FR 2 698 840 A1 hace referencia a un vehículo sobre carriles con una viga terminal, detrás de la cual se encuentra una zona de compresión con elementos de choque. En el lado frontal de la viga terminal se encuentra dispuesto un enganche. Este enganche se encuentra dispuesto en un elemento de avance, que a su vez se encuentra dispuesto en un segundo elemento de avance de manera tal, que en el caso de una colisión puede ser desplazado en relación al segundo elemento de avance. El segundo elemento de avance se inserta, por secciones, en la zona de compresión y se encuentra unido de manera estática con la viga terminal a través de elementos de corte, que deben cortarse ante la deformación plástica de los elementos de choque. En el caso de esta forma de ejecución, la conexión y la guía de enganche es un componente integral del chasis de la caja del vagón, y de esta manera requiere una forma especial del enganche y de toda la forma de construcción de la parte saliente de la caja del vagón. Condicionado por la forma de construcción, tampoco existe la posibilidad de un giro lateral del enganche. Por ello, el enganche sólo se puede encajar a modo de telescopio en forma recta. Además, la implementación de elementos de corte especiales para la activación de los elementos de choque corresponde principalmente a una modificación de la fijación del enganche, y requiere una inspección y, en caso necesario, una sustitución de estos componentes después de cuasi accidentes.

La solución descrita en la introducción para vehículos sobre carriles con enganche con tope central y zona de compresión dispuesta directamente detrás de la viga terminal conforme al estado actual del arte se encuentra representada esquemáticamente en las fig. 1a a 1c. La caja del vagón WKA de un vehículo sobre carriles, no mostrado en detalle, posee en sus lados frontales una viga terminal ETR que transcurre de manera transversal respecto a la dirección de marcha y que termina en un dispositivo antichoque AKS. Una disposición de este tipo es bien conocida y proviene, por ejemplo, de la WO 2004/110842 A1. En dirección al centro del vagón continua una zona de compresión STA, que en caso de colisión se puede deformar de manera controlada. En un soporte LAB del larguero longitudinal central MLT (o en un larguero transversal de enganche, una placa de montaje de enganche perpendicular, etc.), el enganche KUP, que se puede girar alrededor de un eje pivotante SWA, esencialmente vertical, se encuentra fijado con ayuda de pernos de seguridad SBO. Termina en una pieza terminal del enganche KES, que puede ser unida a una pieza terminal igual de un vagón adyacente. En el ejemplo mostrado, el brazo de enganche KAM se puede encajar en forma de telescopio, si la fuerza atacante supera una magnitud determinada en el caso de colisión, para lo que se puede utilizar, por ejemplo, un elemento de deformación DEF, tal como se indicó. En todo caso, en el brazo de enganche KAM generalmente se encuentran comprendidos elementos amortiguadores de choques y/o elásticos, como se puede ver por ejemplo en la US 3,149,731 A.

La fig. 1b muestra una primera fase de una colisión, en la que la fuerza que actúa sobre la pieza terminal del enganche se ha vuelto tan grande, que el elemento de deformación DEF se ha activado y el brazo de enganche KAM se ha encajado. En esta fase comienzan a engranar los dispositivos antichoque AKS de los vagones colisionantes, y la introducción de fuerza se debe realizar a través del dispositivo antichoque para que se pueda implementar el efecto de la zona de compresión. Para hacer posible esto, los pernos SBO se cortan, como se muestra en la fig. 1c, y ya no es posible, tal como se deseaba, una introducción de fuerza a través del enganche KUP. De esta manera, la fuerza total sobre la caja del vagón se encuentra definida por la deformación de los elementos de compresión previstos en la zona de compresión.

El corte del enganche esconde el peligro de descarrilamientos, ya que el enganche se puede enredar con el balastado, puede colisionar con el bogie, etc. Con dispositivos especiales como barras guía, cadenas de apoyo, etc. se puede disminuir este peligro, pero en general esto supone, que el enganche puede cortarse antes de que las cajas de los vagones entren en contacto, lo que sin embargo no es posible en todos los modelos o exigencias de diseño.

Un objeto de la presente invención consiste en la creación de una conexión de enganche para un vehículo sobre carriles con enganche con tope central y una zona de compresión dispuesta directamente detrás de la viga terminal, en la que un corte del enganche no sea necesario para, en el caso de una colisión, evitar trayectorias de carga paralelas, es decir, enganche, por un lado y zona de compresión, por el otro. De esta manera se intenta limitar las desaceleraciones en el área de pasajeros y asegurar la estabilidad de esta área. Además se intenta suprimir los problemas que puedan generase por un enganche cortado.

Con un vehículo sobre carriles del tipo mencionado, este objeto es resuelto conforme a la invención, porque el carro de enganche se encuentra fijado a la viga terminal y se extiende desde la viga terminal, puenteando la zona de compresión, en dirección al centro del vagón, y porque es guiado en la caja del vagón de manera que se puede desplazar longitudinalmente.

Las fig. 2a a 2c muestran, en una vista similar a la fig. 1, a la invención en una representación esquemática y simplificada, pero para dos vehículos enganchados entre sí. En estas figuras se utilizan, para piezas iguales, las mismas referencias que en las fig. 1a a 1c.

Como se puede observar, el enganche KUP conforme a la presente invención se encuentra fijado de forma estática al lado inferior de un carro de enganche KSL, con lo que aquí, contrariamente al estado actual del arte, no se utilizan pernos de seguridad o similares. El carro de enganche KSL se encuentra fijado a una viga terminal ETR de la caja del vagón WKA y transcurre desde aquí, puenteando la zona de compresión STA, en dirección al centro del vagón. Después de la zona de compresión STA se encuentra alojado en un larguero longitudinal central MLT de la caja del vagón WKA, de manera que se puede desplazar longitudinalmente, lo que se explica más abajo.

Contrariamente a una conexión de enganche convencional, en la que las fuerzas longitudinales de enganche se introducen directamente en la caja del vagón WKA detrás de la zona de compresión STA, conforme a la invención estas son introducidas en la caja del vagón WKA a través del carro de enganche KSL, la viga terminal ETR y la zona de compresión STA.

En el caso de colisión se empujan uno contra otro dos vehículos adyacentes, con lo que primero se encajan en forma de telescopio, superando un elemento de deformación DEF, los brazos de enganche que engranan entre sí KAM, hasta que en la primera fase de una colisión, como se muestra en la fig. 2b, los dispositivos antichoques AKS de ambos vehículos engranan. Se debe señalar aquí, que los brazos de enganche también pueden estar conformados de acuerdo a otras formas de construcción conocidas, y que pueden presentar, por ejemplo, elementos de amortiguación integrados.

En el caso de otro efecto de fuerza se produce una deformación de la zona de compresión, como se puede observar en la fig. 2c, con lo que durante esta deformación, el carro de enganche KSL se desplaza a lo largo del larguero longitudinal central MLT, en dirección al centro del vagón. Resulta evidente, que de esta manera no es necesario un corte del enganche, y que los problemas relacionados con un corte de este tipo, ya explicados más arriba, tampoco pueden aparecer. Ya que todas las fuerzas longitudinales son introducidas a través de la viga terminal, independientemente de si el enganche sigue transmitiendo fuerza o no, la fuerza total en la caja del vagón siempre se encuentra limitada por la fuerza de compresión máxima en la zona de compresión.

En una forma de ejecución conveniente en relación a la introducción de fuerza se encuentra previsto, que el carro de enganche sea guiado en un larguero longitudinal central de la caja del vagón.

En el sentido de la presente invención también es ventajoso, si el carro de enganche se encuentra atornillado con la viga terminal, con lo que para la introducción de fuerza se encuentra previsto un cabo de perno.

Una conducción del carro de enganche, muy conveniente en la práctica, resulta, si el carro de enganche presenta en su extremo interior dos guías en forma de U que sobresalen hacia ambos lados, que comprendan resaltos guía alojados en la caja del vagón.

Un funcionamiento seguro de la presente invención, también después de largo tiempo de aplicación se garantiza, si el carro de enganche se encuentra alojado de manera desplazable en la caja del vagón, con el intercalado de piezas de plástico. De esta manera se evita, por ejemplo, una oxidación. Con la implementación de plásticos adecuados, también se pueden mantener bajas las fuerzas del rozamiento del deslizamiento en el caso de una colisión, para asegurar un desplazamiento longitudinal con un nivel de fuerza bajo.

La presente invención resulta muy ventajosa en el caso de un vehículo sobre carriles, en el que un brazo de enganche, que transcurre desde un punto de fijación en el carro de enganche, en dirección al extremo del vagón, hacia una pieza terminal de enganche, se puede encajar en forma de telescopio en caso de colisión, superando un elemento de deformación o después de cortar una protección contra sobrecargas interna.

La presente invención, junto con otras ventajas, se explica a continuación con ayuda de una forma de ejecución ejemplar, que se puede observar en las figuras 3 a 7. Estas muestran

Fig. 3 a y 3b la caja del vagón de un vehículo sobre carriles, conforme a la invención, junto con un carro de enganche en su estado inicial o en un estado deformado después de una colisión en una simulación 3D de un choque, en una vista inferior y frontal en perspectiva, con lo que para una mayor claridad el enganche en sí no se encuentra representado,

Fig. 4 una sección delantera de una caja del vagón con carro de enganche dispuesto en el mismo y el enganche, en una vista superior,

Fig. 5 un corte conforme a la línea V-V de la fig. 4, en una representación ampliada,

Fig. 6 un corte conforme a la línea VI-VI de la fig. 4, también en una representación ampliada y

Fig. 7 el detalle VII de la fig. 5, en una representación ampliada.

En la fig. 3 a y 3b se muestra, con ayuda de una simulación por ordenador de una forma de ejecución real, el comportamiento de choque de un vehículo ferroviario conforme a la invención. Fig. 3 a muestra el estado del lado frontal de un vagón, antes de un choque. Se puede reconocer, que un carro de enganche KSL se encuentra fijado con un extremo a una viga terminal del ETR del vagón. El dispositivo antichoques AKS también se encuentra unido, o conformado en una sólo pieza, con esta viga terminal. El carro de enganche KSL se extiende en dirección al centro del vagón y se encuentra conducido en su otro extremo con ayuda de dos guías en forma de U que sobresalen hacia ambos lados UFU porque éstas comprenden resaltos guía FST alojados en la caja del vagón WKA. En las fig. 3a y 3b se ha dejado de lado el enganche en sí, junto con su barra de enganche para poder mostrar mejor al carro de enganche en esta vista inferior oblicua.

Después de una colisión, de acuerdo a la representación de la fig. 3b, toda la viga terminal ETR se encuentra desplazada en dirección al centro del vagón y la zona de compresión STA se encuentra comprimida de manera correspondiente. Como se puede observar, ahora el carro KSL se ha desplazado con sus guías UFU a lo largo de los resaltos guía FST, en dirección al centro del vagón.

Las fig. 4 a 7 muestran ahora detalles de una forma de ejecución real. En la fig. 4, una vista superior, se puede reconocer a la izquierda el contorno del dispositivo antichoque AKS. El enganche también se ha dibujado.

La fig. 5 muestra, en una representación ampliada, la guía del carro de enganche KSL en el larguero longitudinal central MLT de la caja del vagón. Es evidente, que el carro de enganche KSL posee, en su lado izquierdo y derecho, respectivamente, una guía UFU en forma de U, con lo que cada guía UFU abarca un resalto guía FST, unido con el larguero longitudinal central, y asignada a la misma. En otra vista ampliada conforme a la fig. 7 esto se puede reconocer mejor: cada guía UFU posee un lado superior OBS y un lado inferior UNS. Entre el lado inferior UNS y el resalto guía FST de la caja del vagón se encuentra prevista una cuña KEI, que se puede ajustar en dirección transversal, que se puede ajustar con ayuda de una disposición de tornillo y tuerca, de manera que la presión, con la que la guía UFU abarca el resalto FST, se puede ajustar. Además, el resalto guía FST es comprendido con el intercalado de piezas de plástico KUE, con lo que se desea evitar una mordedura por corrosión, por ejemplo, y se desea mantener bajas las fuerzas del rozamiento del deslizamiento entre el resalto guía FST y el carro de enganche KSL.

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Se debe mencionar aquí, que también pueden ser razonables otras posibilidades de guía del carro de enganche KSL en la caja del vagón WKA. De esta manera es posible, disponer en la caja del vagón una guía en forma de U y en el carro de enganche KSL, resaltos guía, etc.

Finalmente, la fig. 6 muestra, que el carro de enganche KSL se encuentra atornillado a la viga terminal ETR con ayuda de pernos roscados SCH, con lo que para la introducción de fuerza definida y fiable se encuentra previsto un cabo de perno central.

Claims (7)

1. Vehículo sobre carriles con una caja del vagón (WKA), que presenta, al menos en un extremo del vagón, una zona de compresión (STA) detrás de una viga terminal (ETR) de la caja del vagón (WKA), así como con un enganche con tope central (KUP), que se extiende desde un eje pivotante, esencialmente vertical, (SWA) hacia el extremo del vagón y que se encuentra unido a la caja del vagón (WKA) a través de un carro de enganche (KSL), caracterizado porque el carro de enganche (KSL) se encuentra fijado a la viga terminal (ETR) y se extiende desde la viga terminal (ETR), puenteando la zona de compresión (STA), en dirección al centro del vagón, y porque es guiado en la caja del vagón (WKA) de manera que se puede desplazar longitudinalmente.

2. Vehículo sobre carriles conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque el carro de enganche (KSL) es guiado en un larguero longitudinal central (MLT) de la caja del vagón (WKA).

3. Vehículo sobre carriles conforme a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el carro de enganche (KSL) se encuentra atornillado con la viga terminal (ETR), con lo que para la introducción de fuerza se encuentra previsto un cabo de perno central (BST).

4. Vehículo sobre carriles conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el carro de enganche (KSL) presenta en su extremo interior dos guías en forma de U que sobresalen hacia ambos lados (UFU), que comprenden resaltos guía (FST) alojados en la caja del vagón (WKA).

5. Vehículo sobre carriles conforme a una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dentro de las guías en forma de U (UFU) se encuentra dispuesta una cuña ajustable (KEI), que con una superficie encastra en el resalto guía (FST).

6. Vehículo sobre carriles conforme a una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el carro de enganche (KSL) se encuentra alojado de manera desplazable en la caja del vagón (WKA), con el intercalado de piezas de plástico (KUE).

7. Vehículo sobre carriles conforme a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque un brazo de enganche (KAM), que transcurre desde un punto de fijación en el carro de enganche (KSL), en dirección al extremo del vagón, hacia una pieza terminal de enganche (KES), se puede encajar en forma de telescopio en caso de colisión, superando un elemento de deformación (DEF).