ES2626789T3 - Procedimiento y dispositivo para la detección de averías en el tren de rodadura de vehículos con dispositivos de suspensión neumática - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la detección de averías, fallos o estados críticos en un tren de rodadura (6) o el bogie de vehículos ferroviarios amortiguados por dispositivos de suspensión neumática (1), en donde los resortes neumáticos (2) del dispositivo de suspensión neumática (1) se encuentran ubicados entre el tren de rodadura (6) o el bogie y una carrocería (8), en donde el procedimiento incluye una monitorización permanente o temporaria de al menos una magnitud física (T, p, s) ya registrada en el marco del dispositivo de suspensión neumática (1) o de un dispositivo de frenado del vehículo y que se modifica por una avería o fallo en el tren de rodadura (6) o el bogie.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para la deteccion de averlas en el tren de rodadura de vehlculos con dispositivos de suspension neumatica.
Estado de la tecnica
La presente invencion hace referencia a un procedimiento para la deteccion de averlas, fallos o estados crlticos en el tren de rodadura o el bogie de vehlculos ferroviarios amortiguados con suspension neumatica as! como un dispositivo para la realization del procedimiento segun las reivindicaciones 1 y 6.
Los dispositivos de suspension neumatica en vehlculos ferroviarios tienen por objeto amortiguar la transmision del ruido estructural del tren de rodadura a la carrocerla o bastidor. Al mismo tiempo los resortes neumaticos sirven para la regulation del nivel del bastidor con diferentes cargas.
De la patente DE 103 53 416 A1 es conocido un dispositivo de suspension neumatica regulado electronicamente de un vehlculo ferroviario con varios resortes neumaticos, que pueden ser llenados o vaciados de aire mediante valvulas reguladoras monitorizadas por un equipo central de control, as! como un sensor de presion y un sensor de position por cada resorte neumatico respectivamente para el registro de las variaciones en la distancia entre el bogie y la carrocerla. En desviaciones del valor deseado los resortes neumaticos son llenados o vaciados de aire de tal manera que se vuelve a establecer el nivel requerido de la carrocerla.
Asimismo la patente GB 2 344 323 A describe un dispositivo de suspension neumatica de un vehlculo ferroviario con varios resortes neumaticos, que pueden ser llenados o vaciados de aire mediante valvulas reguladoras monitorizadas por un equipo central de control, as! como un sensor de presion y un sensor de posicion por cada resorte neumatico para el registro de las variaciones de distancia entre el bogie y la carrocerla. Algunas valvulas reguladoras del dispositivo de suspension neumatica son controladas en su funcion registrando la presion del aire posterior a la abertura o el cerramiento de estas valvulas y comparado esta presion con una presion de aire esperada. Ademas son evaluadas las senales de presion de los sensores de presion en los resortes neumaticos de la suspension neumatica para sacar conclusiones respecto a la carga.
En el sector ferroviario existe una demanda de sistemas de monitorizacion para un tren de rodadura. De espacial interes en esto resulta el registro de descarrilamientos, ruedas fuera de circunferencia, partes planas y danos en partes del tren de rodadura, que pueden desencadenar condiciones de marcha crlticas.
Sistemas de monitorizacion y diagnostico conocidos sin embargo requieren la incorporation de sensores adicionales y su cableado. Este tipo de sistema de monitorizacion y diagnostico con sensores adicionales es conocido de la patente WO 2004/022406 A1. Este documento describe un procedimiento y un dispositivo para la monitorizacion del estado del tren de rodadura de vehlculos ferroviarios, en el que magnitudes en el tren de rodadura son medidas y monitorizadas mediante sensores previstos para tal fin como sensores de vibration o de carga.
La patente DE 100 62 606 A1 propone un procedimiento o un dispositivo para la deteccion de averlas, fallos o estados crlticos en tren de rodadura de vehlculos ferroviarios, en los que se recurre a una magnitud electrica ya medidas de un motor de propulsion electrica de un vehlculo ferroviario como ser la tension o la energla para poder deducir el desgaste mecanico de la mecanica del tren de rodadura. Detras de esto se encuentra la consideration de que los cambios en los componentes del tren de rodadura debido al desgaste conllevan a modulaciones en el momento de torque de la propulsion electrica del vehlculo. La desventaja sin embargo es que la via de transmision entre el tren de rodadura y el motor de propulsion electrico de un vehlculo ferroviario abarca toda la cadena cinematica. Por esta razon no se puede descartar que los cambios debidos al desgaste en la cadena cinematica pueden ser interpretados erroneamente como desgaste en el tren de rodadura. Ademas resulta diflcil el diagnostico de fallos en un tren de rodadura con ejes sin propulsion pero con desgaste inadmisible, si por ejemplo la energla consumida en un eje de propulsion es utilizada como indicador de fallos.
Por el contrario la presente invencion tiene por objeto perfeccionar de tal manera el procedimiento conocido segun el estado de la tecnica, que permita una deteccion mas precisa de averlas y fallos en el tren de rodadura de vehlculos ferroviarios, especialmente en el tren de rodadura de los ejes sin propulsion.
El objeto se resuelve mediante las caracterlsticas de la revindication 1.
Revelaciones de la presente invencion
El procedimiento objeto de la invencion se basa en una monitorizacion permanente u ocasional de al menos una magnitud flsica ya registrada en el marco del dispositivo de suspension neumatica o en un dispositivo de frenado del vehlculo y que se modifica con una averla o un fallo en el tren de rodadura o el bogie. Cuentan aqul por ejemplo la
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presion en un resorte neumatico y/o la presion de control proporcional a la carga para una regulacion del frenado dependiente de la carga y/o la distancia entre el tren de rodadura y la carrocerla del vehlculo. Dado que al menos una de estas magnitudes ya es medida por los sensores respectivos en el marco de la funcion del dispositivo de suspension neumatica o del dispositivo de frenado del vehlculo, el dispositivo de monitorizacion no requiere sensores adicionales o cableado adicional. Debido a lo mencionado el procedimiento y el dispositivo previsto para su realizacion resultan de realizacion con un coste muy reducido.
En un dispositivo de suspension neumatica tradicional las valvulas reguladoras de accionamiento mecanico se encuentran previstos para cada resorte neumatico en particular o para grupos de resortes neumaticos. Estas valvulas reguladoras tientan las variaciones de altura entre el bogie y el tren de rodadura a traves de una varilla con mecanismo de desvlo. Ademas, en el marco de un denominado frenado de carga, con el que se logra una adaptacion de la fuerza de frenado al peso del vehlculo de acuerdo al estado de carga, puede producirse una regulacion de la fuerza de frenado mediante una presion de control dependiente de la carga, que por ejemplo puede ser deducida de la presion imperante en los resortes neumaticos. Esta presion ya producida en el marco de la unidad de frenado del vehlculo se modifica de manera caracterlstica si existe una averla o un fallo en el tren de rodadura.
Opcionalmente las senales de posicion y/o de presion de los sensores de posicion y presion ya existentes de un sistema de suspension neumatica regulado electronicamente como discutido anteriormente en la patente DE 103 53 416 A1, tambien pueden utilizarse para detectar averlas y fallos en el tren de rodadura.
Una verificacion de plausibilidad de los sucesos se produce preferentemente mediante la conformation de una correlation entre las senales de presion como por ejemplo la presion de los resortes neumaticos y/o la presion de control proporcional a la carga por un lado y las senales de posicion por el otro. Mas alla de lo mencionado mediante las dos senales diferentes tambien es posible una evaluation redundante pero diversa.
Una evaluacion de las senales de los sensores puede efectuarse por ejemplo a traves de la observation, si al menos una magnitud flsica monitorizada sobrepasa o queda por debajo de un valor umbral. Es posible tambien la evaluacion estadlstica y/o un analisis de frecuencias de al menos una magnitud flsica monitorizada, preferentemente mediante una transformada rapida de Fourier. Mediante esto se pueden analizar oscilaciones, que provienen de fallos y averlas en el tren de rodadura.
Para la detection de un descarrilamiento por ejemplo es apropiada una evaluacion de la dinamica de las presiones de control proporcionales a la carga o las presiones en los resortes neumaticos, que se alteran sustancialmente en el estado de descarrilamiento debido al cambio significativo en el comportamiento de rodamiento rueda-base. La deteccion de zonas planas y de la falta de redondez de las ruedas se realiza preferentemente mediante una evaluacion de la evolucion temporal de las senales de posicion emitidas por los sensores de posicion.
Un dispositivo previsto para la realizacion del procedimiento objeto de la invention se caracteriza por una unidad de evaluacion integrada en un dispositivo de control de suspension neumatica o en un dispositivo de control de frenado. En este caso no se requiere de hardware adicional dado que se utilizan los dispositivos de control ya presentes y la funcion de monitorizacion es instalada meramente como software adicional. La integration de la unidad de evaluacion en el control del dispositivo de suspension neumatica o en el dispositivo de frenado, all! preferentemente en la electronica para la protection antideslizante o del control de frenado, presenta la posibilidad de utilizar conjuntamente los componentes del sistema como suministro de electricidad, interfaz con usuarios y con un sistema de deslizamiento del vehlculo. Lo mencionado reduce los requerimientos de equipamiento tecnico. Con la utilization de una unidad informatica correspondientemente eficiente es posible un procesamiento paralelo de las senales del dispositivo de frenado as! como del dispositivo de monitorizacion. Finalmente la unidad de evaluacion tiene a su disposition todas las senales del dispositivo de frenado y del dispositivo de proteccion al deslizamiento, como por ejemplo las senales de velocidad. En consecuencia el sistema objeto de la invencion es apto para el reequipamiento de vehlculos existentes.
La unidad de evaluacion puede presentar ademas al menos una interfaz para la comunicacion con el sistema de conduction del vehlculo, especialmente para el aviso de estados crlticos. Ademas de lo mencionado mediante la interfaz pueden leerse datos de otros sistemas, relevantes para la funcion de monitorizacion. Por ultimo la unidad de evaluacion tambien puede estar provista de una interfaz para la operation por un usuario.
Dibujos
En el dibujo se representan ejemplos de realizacion de la presente invencion y se explican en detalle en la siguiente description. El dibujo muestra:
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La fig.1 una representacion esquematica de un dispositivo de suspension neumatica con una valvula reguladora de accionamiento mecanico, que actua en conjunto con un dispositivo para la deteccion de averlas o fallos en el tren de rodadura de acuerdo al modo de realization preferencial de la presente invention;
La fig.2 una representacion esquematica de un dispositivo de suspension neumatica con regulador mecanico- neumatico de 4 puntos, que actua conjuntamente con un dispositivo para la deteccion de averlas o fallos en el tren de rodadura de acuerdo a un ejemplo de realizacion adicional de la invencion;
La fig.3 una representacion esquematica de un dispositivo de suspension neumatica con una regulation electronica de 4 puntos, que actua conjuntamente con un dispositivo de deteccion de averlas o fallos en el tren de rodadura de acuerdo a un ejemplo de realizacion adicional de la presente invencion.
Description del ejemplo de realizacion
El dispositivo de suspension neumatica 1 de un vehlculo ferroviario representado en la figura 1, presenta para cada resorte neumatico individual 2 o para grupos de resortes neumaticos, una valvula de presion 4 accionada mecanicamente y que se encuentra bajo presion residual. Los resortes neumaticos 2 se encuentran dispuestos entre el tren de rodadura 6 y la carrocerla 8, de manera que de acuerdo al estado de aireacion de los resortes neumaticos 2 cambia el nivel de la carrocerla 8. Las valvulas de regulacion 4 tientan mediante una varilla 10 con mecanismo de desvlo la distancia s entre el tren de rodadura 6 o el bogie y la carrocerla 8. En desviaciones del valor deseado los resortes neumaticos 2 son llenados o vaciados selectivamente de aire a traves de las valvulas de regulacion 4, hasta tanto se vuelva a establecer el nivel deseado de la carrocerla 8.
El vehlculo ferroviario incluye un dispositivo de monitorizacion 12 para la deteccion de averlas o fallos en el tren de rodadura 6, que se basa en que continuamente o temporalmente se actualiza al menos una de las magnitudes flsicas ya registrada en el marco del dispositivo de suspension neumatica 1 o en el dispositivo de frenado y modificada debido a averlas o fallos en el tren de rodadura 6.
En el presente caso se produce en el marco de un as! denominado frenado de carga, mediante el que se obtiene una adaptation de la fuerza de frenado al peso del vehlculo respecto a su condition de carga, una regulacion de la fuerza de frenado mediante una presion de control T dependiente de la carga, que puede ser derivado por ejemplo de la presion de aire p prevaleciente en los resortes neumaticos 2. Esta presion de control T ya producida en el marco del dispositivo de frenado se modifica de manera caracterlstica, si existe una averla o un fallo en el tren de rodadura 6. Para la medicion de la presion de control T dependiente de la carga se encuentra previsto por ejemplo un sensor de presion 14, que a traves de una llnea electrica 16 envla una senal de presion correspondiente a una unidad de evaluation 18 de un dispositivo de monitorizacion 12. Esta unidad de evaluation 18 se encuentra integrada en el presente caso en un dispositivo de control de frenado 20 del vehlculo ferroviario. De manera opcional la unidad de evaluacion 18 tambien puede estar disenada como una unidad autonoma.
Una evaluacion de las senales de los sensores de presion puede efectuarse por ejemplo mediante observation, si la presion de control T dependiente de la carga sobrepasa un valor umbral. Ademas tambien se puede efectuar una evaluacion estadlstica y/o un analisis de frecuencias de las senales de presion. Debido a esto se pueden analizar las frecuencias de las oscilaciones, que provienen de averlas y fallos en el tren de rodadura. Para una deteccion de descarrilamiento es conveniente por ejemplo una evaluacion de la dinamica de las presiones de control T proporcionales a la carga o de las presiones p en los resortes neumaticos 2, que se alteran sustancialmente en el estado de descarrilamiento debido al cambio significativo del comportamiento de rodamiento rueda-base.
La unidad de evaluacion 18 puede presentar ademas al menos una interfaz para la comunicacion con el sistema de conduction del vehlculo, especialmente para el aviso de estados crlticos. Ademas de lo mencionado mediante la interfaz pueden leerse datos de otros sistemas, relevantes para la funcion de monitorizacion. Por ultimo la unidad de evaluacion 18 tambien puede estar provista de una interfaz para la operation por un usuario.
De acuerdo a un modo de realizacion adicional del dispositivo de suspension neumatica 1, representado en la figura 2, se realiza una regulacion mecanica-neumatica de 4 puntos. Preferentemente se encuentran provistos en cada bogie 22, 24 dos resortes 26, 28 y 30, 32, del lado derecho e izquierdo respectivamente, que se encuentran entre los dos pares de ruedas 34, 36 y 38, 40 de cada bogie 22, 24 y conectados a traves de una valvula de rebalse doble con formation de presion media 42, 44, para evitar por razones de seguridad grandes diferencias de presion en los resortes neumaticos 26, 28 y 30, 32. Preferentemente en las valvulas de rebalse dobles con formacion de presion media 42, 44 se encuentra integrado un sensor de presion 46, 48 respectivamente que mide la presion media y la envla a la unidad de evaluacion 18 de la unidad de monitorizacion 12 como senal proporcional a la carga, que a su vez se encuentra integrada en el dispositivo de control de frenado 50.
En la figura 3 se muestra un dispositivo de suspension neumatica 1 con regulacion electronica de 4 puntos. Preferentemente a su vez se encuentran provistos dos resortes neumaticos 26, 28 y 30, 32 por cada bogie 22, 24,
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conectados respectivamente a traves de un bloque de valvulas con valvulas de entrada y de salida de aire 66, 68 reguladas por una unidad de regulacion electronica. Aqul se encuentra previsto para cada resorte neumatico 26, 28 y 30, 32 un sensor de presion 52, 53, 54, 55 respectivamente para la medicion de la presion en los respectivos resortes neumaticos 26, 28 y 30, 32 y un sensor de posicion 56, 58, 60, 62 respectivamente para la medicion de la distancia s del tren de rodadura con respecto a la carrocerla. Estos sensores 52, 53, 54, 55 y 56, 58, 60, 62 envlan las respectivas senales de posicion y las senales de presion a la unidad de evaluacion 18, integrada en un dispositivo de control de proteccion del deslizamiento 64 de un dispositivo de protection de deslizamiento, que debe evitar el bloqueo de los pares de ruedas 34, 36, 38 y 40 durante el frenado. En la presente realization como microprocesador proteccion de deslizamiento se regula el deslizamiento de los pares de rueda 34, 36, 38, 40 en caso de adherencia insuficiente entre rueda y rail. Para tal fin se registran las velocidades de todas las ruedas del vehlculo ferroviario mediante el transmisor de revoluciones. El microprocesador calcula mediante esto la velocidad real del tren y reduce en el eje o el bogie la presion del cilindro de freno predeterminado por el control de frenado mediante valvulas de proteccion de deslizamiento electroneumaticas.
La detection de superficies planas o de la falta de redondez de las ruedas se efectua preferentemente por la evaluacion del transcurso temporal de las senales de posicion provistas por los sensores de posicionamiento 56, 58, 60, 62. Mediante la mayor cantidad de sensores en el tren de rodadura presentes en este modo de realizacion y el acople directo de estos en los resortes neumaticos 26, 28 y 30, 32 es posible una deteccion mas exacta de los estados con fallos que con la evaluacion de las senales de presion media en el modo de realizacion descrito anteriormente. Una examination de plausibilidad de la evaluacion se efectua preferentemente mediante la conformation de la correlation entre las senales de presion por un lado y las senales de posicionamiento por el otro.
- Referencias
- 1
- Suspension neumatica
- 2
- Resorte neumatico
- 4
- Valvula reguladora
- 6
- Tren de rodadura
- 8
- Carrocerla
- 10
- Varilla
- 12
- Dispositivo de monitorizacion
- 14
- Sensor de presion
- 16
- Llnea electrica
- 18
- Unidad de evaluacion
- 20
- Dispositivo de control de frenado
- 22
- Bogie
- 24
- Bogie
- 26
- Resorte
- 28
- Resorte
- 30
- Resorte
- 32
- Resorte
- 34
- Par de ruedas
- 36
- Par de ruedas
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Par de ruedas Par de ruedas
Valvula de rebalse con formacion de presion media
Valvula de rebalse con formacion de presion media
Sensor de presion .
Sensor de presion
Dispositivo de control de frenado
Sensor de presion
Sensor de presion
Sensor de presion
Sensor de presion
Sensor de posicion
Sensor de posicion
Sensor de posicion
Sensor de posicion
Dispositivo de control de proteccion del deslizamiento Bloque de valvulas Bloque de valvulas
Claims (6)
- REIVINDICACIONES1. Procedimiento para la deteccion de averlas, fallos o estados crlticos en un tren de rodadura (6) o el bogie de vehlcuios ferroviarios amortiguados por dispositivos de suspension neumatica (1), en donde los resortes neumaticos (2) del dispositivo de suspension neumatica (1) se encuentran ubicados entre el tren de rodadura (6) o el bogie y una5 carrocerla (8), en donde el procedimiento incluye una monitorizacion permanente o temporaria de al menos una magnitud flsica (T, p, s) ya registrada en el marco del dispositivo de suspension neumatica (1) o de un dispositivo de frenado del vehlculo y que se modifica por una averla o fallo en el tren de rodadura (6) o el bogie.
- 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque al menos una magnitud flsica incluye la presion (p) en un resorte neumatico (2; 26, 28, 30, 32) y/o una presion de control (T) proporcional a la carga para una regulacion10 de la fuerza de frenado dependiente de la carga y/o la distancia (s) entre el tren de rodadura (6) y una carrocerla (8).
- 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por la formacion de una correlacion entre la presion del resorte neumatico (p) y/o la presion de control (T) proporcional a la carga por un lado y la distancia (s) por el otro.
- 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se realiza una evaluacion si al menos una magnitud flsica (T, p, s) sobrepasa o queda por debajo de un valor umbral.15 5. Procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una evaluacionestadlstica y/o analisis de frecuencias de al menos una magnitud flsica (T, p, s) monitorizada.
- 6. Dispositivo para la realizacion del procedimiento segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una unidad de evaluacion (18) integrada en un dispositivo de control de presion neumatica, un dispositivo de frenado (20) o un dispositivo de control de proteccion del deslizamiento (64), disenado para la20 monitorizacion permanente o temporal de al menos una magnitud flsica (T, p, s) ya registrada en el marco del dispositivo de suspension neumatica (1) o de un dispositivo de frenado del vehlculo y que puede modificarse por una averla o un fallo en el tren de rodadura (6) o el bogie.
- 7. Dispositivo segun la reivindicacion 6, caracterizado porque la unidad de evaluacion (18) presenta al menos una interfaz para la comunicacion con un sistema de conduccion del vehlculo.25 8. Dispositivo segun las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado porque para la monitorizacion permanente o temporalde al menos una magnitud flsica (T, p, s) del dispositivo de suspension neumatica que puede modificarse por una averla o un estado crltico en el tren de rodadura (6), incluye al menos un sensor de posicion (56, 58, 60, 62) para la produccion de una senal de posicionamiento que caracteriza la distancia entre el tren de rodadura (6) y la carrocerla (8) y/o al menos un sensor de presion (46, 48; 52, 53, 54, 55) para la produccion de una senal que caracteriza la 30 presion del resorte neumatico (p) y/o una senal que caracteriza la presion de control (T) proporcional a la carga para una regulacion de la fuerza de frenado dependiente de la carga.
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