ES2932993B2 - Maquina de mantenimiento de via ferrea - Google Patents

Description

DESCRIPCI N

MÁQUINA DE MANTENIMIENTO DE VÍA FÉRREA

Campo técnico de la invención

La presente invención pertenece al sector técnico del mantenimiento y construcción de vías férreas, y más concretamente está dirigida a una máquina de nivelación, alineación y bateo de vías férreas con capacidad de operar de forma continua, es decir sin detenerse en la traviesa que se está operando. Para ello, la máquina de mantenimiento objeto de la presente invención comprende un sistema de bateo y un grupo de levante y ripado con características mejoradas respecto al estado de la técnica.

Antecedentes de la invención

El paso de los distintos vehículos que circulan por las vías férreas y su exposición a las condiciones meteorológicas, modifican las cualidades de la vía y del resto de elementos sobre los que se asienta. Para corregir la pérdida de estas cualidades y evitar la imposibilidad del uso de la vía, es necesario llevar a cabo una serie de trabajos de mantenimiento. Con la técnica existente en la actualidad, el proceso de alineación y nivelación de vía es realizado por máquinas equipadas con grupos de nivelación, también conocidos como equipos de levante, y grupos de alineación, también conocidos como equipos de ripado, que calzan las traviesas con grupos de bateo.

Son conocidos en el estado de la técnica numerosos modelos de máquinas, o agrupaciones de ellas, que suelen estar configuradas como una máquina bateadora de vías con un bastidor de herramientas que sirve de soporte a equipos bateadores, configurados para transmitir esfuerzos de vibración al balasto sobre el que se asientan las traviesas. Las máquinas convencionales también comprenden equipos elevadores y alineadores en su parte delantera, de acuerdo con el sentido del movimiento. Estos equipos están complementados por diversos elementos de medida que permiten controlar los desplazamientos transversales y verticales de la vía.

Adicionalmente, en lo que a características principales de estas máquinas se refiere, existe un grupo de ellas que permite el trabajo en movimiento continuo. Esto significa que el bastidor principal no se detiene para cada ciclo de bateo de la máquina. Para ello estas máquinas disponen de algún tipo de sistema mecánico o hidráulico, generalmente gobernado electrónicamente, que permite un desplazamiento longitudinal relativo entre el bastidor principal y los equipos de trabajo que deben permanecer fijos con respecto a la vía mientras operan. La solución más extendida en el estado de la técnica son las máquinas que disponen de un segundo bastidor en el que se montan dichos equipos de trabajo. Este bastidor, generalmente denominado satélite, está apoyado sobre la vía mediante elementos ferroviarios de rodadura (ejes o bogies).

En general, los grupos de bateo existentes en la actualidad aportan un esfuerzo de cierre a los bates que penetran en la bancada de balasto y calzan las traviesas haciendo fluir las piedras bajo las mismas. Este esfuerzo tiene una componente fija, ejercida por un cilindro hidráulico y una componente oscilatoria. La solución más habitual para generar este esfuerzo vibratorio es mediante un eje con geometría excéntrica al que se hace girar a ciertas revoluciones para conseguir la frecuencia deseada.

Otra característica de los grupos de bateo es la forma de adaptar la apertura de los bates para diferenciar las operaciones realizadas en zonas donde el carril descansa sobre doble traviesa, en vez de una que es lo más habitual. Para ello, las máquinas suelen limitar la carrera del cilindro hidráulico que realizan la apertura y cierre de bates. Esta limitación suele constar de un cuerpo metálico articulado sobre la camisa del cilindro de cierre de bates. Este cuerpo limita la carrera del vástago en las operaciones de traviesa simple. Cuando hay que batear una traviesa doble, un cilindro secundario retira el cuerpo articulado permitiendo al vástago alcanzar su recorrido máximo.

En cualquiera de las anteriores configuraciones, la magnitud de los esfuerzos necesarios para calzar las traviesas no solo es muy elevada, sino que además comprende una componente oscilatoria cuya reacción acaba transmitiéndose al bastidor, que puede verse seriamente afectado por estos esfuerzos.

Por su parte, los grupos convencionales de levante y ripado para la nivelación y alineación de las vías suelen estar articulados al bastidor mediante una pértiga o lanza unida por uno de sus extremos a una biela, con un cilindro hidráulico que hace oscilar verticalmente la lanza, lo que permite levantar las vías asiéndolas con unos ganchos. A su vez, el grupo se apoya sobre las vías por medio de dos pares de ruedas, uno más adelantado que el otro, de forma que en la posición central la lanza queda inclinada, lo que provoca que el par de ruedas delantero descienda en torno a 3 mm, elevando y perdiendo al apoyo con la vía de la rueda. Dado que en condiciones normales de funcionamiento, la vía tendrá una diferencia de alturas de hasta 100 mm entre la posición de los pivotes de los bogies delantero y la del trasero debida a la corrección en altura que realiza la máquina, el descenso de las ruedas delanteras llegue hasta los 10 mm, lo que podría ocasionar deformaciones excesivas de las vías.

Por ello, aún existe un amplio margen para la mejora en el campo de la maquinaria de nivelación alineación y bateo de vías férreas.

Descripción de la invención

La presente invención propone una solución a los anteriores problemas mediante una máquina de mantenimiento de vías férreas según se describe en los siguientes apartados.

En un aspecto inventivo, la invención proporciona una máquina de mantenimiento de vías férreas configurada para nivelar y alinear vías férreas mientras se desplaza sobre las vías, con una porción delantera, y una porción trasera según el sentido de desplazamiento, en donde el eje de las vías define una dirección longitudinal, y en donde la máquina está caracterizada por que comprende:

un bastidor con dos vigas de sección rectangular dispuestas entre la porción delantera de la máquina y la porción trasera de la máquina, en paralelo entre sí y a la dirección longitudinal y unidas rígidamente al bastidor, en donde cada viga comprende una cara superior y una cara inferior, opuesta a la cara superior y más próxima a las vías que la cara superior, y dos caras laterales;

un sistema de bateo, con dos carros de bateo, comprendiendo cada carro de bateo una pluralidad de grupos de bateo, en donde cada carro de bateo está unido de forma deslizante a una viga por medio de rodillos, en donde cada carro de bateo comprende un primer grupo de rodillos superiores, configurados para ser apoyados en una cara superior de la viga, y un segundo grupo de rodillos inferiores, configurados para ser apoyados en una cara inferior de la viga, en donde cada carro de bateo comprende amortiguadores superiores y amortiguadores inferiores configurados para amortiguar los rodillos superiores e inferiores en dirección vertical, y en donde cada carro de bateo comprende rodillos laterales configurados para ser apoyados en las caras laterales de la viga; un grupo de levante y ripado, dispuesto entre el sistema de bateo y la porción delantera de la máquina, que comprende un carro de levante y ripado, una pluralidad de cilindros hidráulicos unidos de forma articulada al bastidor por un extremo, y unidos de forma articulada al carro de levante y ripado por su extremo opuesto, un par de primeras ruedas, dispuestas en paralelo y unidas al carro de levante y ripado por medio de ejes, configuradas para apoyar el carro de levante y ripado sobre las vías, un par de segundas ruedas, dispuestas en paralelo más próximas a la porción delantera de la máquina que las primeras ruedas, y unidas al carro de levante y ripado por medio de ejes con excéntricas, una biela, unida de forma articulada al bastidor por un extremo, y una lanza de configuración alargada, unida rígidamente por un extremo al carro de levante y ripado, y unida de forma articulada a la biela por su extremo opuesto, un cilindro hidráulico de accionamiento, unido de forma articulada al bastidor por un extremo, y unido a la biela por su extremo opuesto, en donde las excéntricas están configuradas para ser accionadas por respectivos elementos de accionamiento, de forma que las segundas ruedas se mantengan siempre en contacto con las vías.

Por máquina de mantenimiento de vías férreas configurada para nivelar y alinear vías férreas se debe entender un vehículo ferroviario configurado para la nivelación, o levante, y para la alineación, o ripado, de las vías, así como para calzar las traviesas que soportan las vías con grupos de bateo. Además, la máquina es capaz de operar en movimiento continuo, es decir, de trabajar sin detenerse mientras se desplaza sobre las vías; en particular, la máquina no se detiene para cada ciclo de bateo, y para ello comprende dos carros de bateo configurados para desplazarse longitudinalmente y de forma coordinada al desplazamiento de la máquina en ambas direcciones respecto al bastidor, de forma que los grupos de bateo permanecen fijos con respecto a la vía mientras operan.

A lo largo del presente documento se entenderá que dirección longitudinal es la dirección paralela al eje de la vía, y que la máquina tiene una dirección preferente de desplazamiento, que define una parte o porción delantera y una parte o porción trasera, en donde el grupo de levante y ripado se encuentra más adelantado que el sistema de bateo. De esta forma, el grupo de levante y ripado permite levantar las vías previamente a que el sistema de bateo consolide el balasto bajo las traviesas. Por excéntrica se debe entender un elemento mecánico interpuesto entre el eje y la segunda rueda, con la excéntrica unida de forma rotatoria al buje o cubo de la rueda, y unida también de forma rotatoria al eje, en donde los dos ejes geométricos de rotación son excéntricos, es decir, dispuestos en paralelo sin ser coincidentes; de esta forma, la aplicación de un par de rotación sobre la excéntrica produce un desplazamiento del cubo de la segunda rueda, lo que modifica su posición con respecto a la vía.

Ventajosamente, los amortiguadores superiores e inferiores del sistema de bateo permiten amortiguar las componentes verticales de los impactos de los grupos de bateo sobre las vigas. También ventajosamente, la excentricidad de los ejes de las ruedas permite que las ruedas se desplacen verticalmente cuando la lanza oscila, de forma que el contacto entre las ruedas y la vía se mantiene, y ésta no sufre tensiones indebidas.

En una realización, la biela tiene configuración de horquilla y comprende dos brazos unidos por un vértice, en donde el vértice está unido de forma articulada a la lanza, y en donde los brazos están unidos de forma articulada al bastidor. Ventajosamente, la forma de horquilla confiere una mayor estabilidad a la biela y permite distribuir mejor las cargas transmitidas por la lanza.

En una realización, los amortiguadores son amortiguadores elásticamente deformables de configuración toroide. Ventajosamente, los amortiguadores toroidales logran una mejor absorción de las vibraciones y los impactos producidos durante la operación de la máquina.

En una realización, los amortiguadores superiores son amortiguadores de caucho. Ventajosamente, el caucho presenta excelentes propiedades elásticas, estabilidad dimensional y una gran durabilidad y resistencia a los elementos.

En una realización, los amortiguadores inferiores están dispuestos entre los ejes de los rodillos inferiores y el carro de bateo. Ventajosamente, la disposición de los amortiguadores inferiores permite una amortiguación homogénea de las vibraciones y los impactos.

En una realización, los elementos de accionamiento son cilindros de accionamiento, o son resortes elásticos. Ventajosamente, los resortes elásticos aseguran la posición del eje de las segundas ruedas y permiten que las ruedas estén siempre en contacto con las vías.

En una realización, el grupo de levante y ripado comprende rodillos configurados para levantar las vías. Ventajosamente, los rodillos permiten una rodadura a lo largo de la vía que facilita el desplazamiento de la máquina.

En una realización, el grupo de levante y ripado comprende ganchos configurados para levantar las vías. Ventajosamente, los ganchos ofrecen un agarre sólido y fiable para la operación de levante de la vía.

Estas y otras características y ventajas de la invención resultarán evidentes a partir de la descripción de las realizaciones preferidas, pero no exclusivas, que se ilustran a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1 Esta figura muestra una vista de perfil de la máquina.

Figura 2 Esta figura muestra una vista de perfil del sistema de bateo.

Figura 3 Esta figura muestra una vista en perspectiva del grupo de levante y ripado.

Figura 4 Esta figura muestra una vista de perfil del grupo de levante y ripado. Figura 5 Esta figura muestra una vista en planta del grupo de levante y ripado. Figuras 6a, 6b Estas figuras muestran dos cortes de perfil de dos realizaciones del grupo de levante y ripado.

Figuras 7a, 7b Estas figuras muestran los detalles del mecanismo de la excéntrica.

Descripción detallada de un ejemplo de realización

En la siguiente descripción detallada se exponen numerosos detalles específicos en forma de ejemplos para proporcionar un entendimiento minucioso de las enseñanzas relevantes. Sin embargo, resultará evidente para los expertos en la materia que las presentes enseñanzas pueden llevarse a la práctica sin tales detalles.

Como ejemplo realización preferida de la invención, se propone una máquina (50) de mantenimiento de vías férreas capaz de operar de forma ininterrumpida mientras se desplaza a lo largo de la vía férrea, con un grupo de levante y ripado (60) y un sistema de bateo (70); este ejemplo preferido de la máquina (50) se muestra en la Figura 1, en la cual está representada la dirección y sentido de desplazamiento principal de la máquina (50) mediante una flecha bajo la porción delantera (51); la misma flecha indicando la dirección y sentido del desplazamiento se reproduce en las demás figuras.

En la porción central de la máquina (50), y algo más próximo a la porción delantera (51) que el sistema de bateo (70), se dispone el grupo de levante y ripado (60), capaz de levantar la vía y enderezarla.

Entre el grupo de levante y ripado (60) y la porción trasera (52) está dispuesto el sistema de bateo (70) que comprende dos carros de bateo (2), cada uno suspendido de una de las dos vigas (9) unidas al bastidor (53), y dispuestas en paralelo entre sí y respecto a la dirección longitudinal; cada carro de bateo (2) comprende a su vez dos grupos de bateo (12), que operan como unidades independientes encargadas de calzar la vía posicionada por el grupo de levante y ripado (60), introduciendo balasto bajo las traviesas. En total, el sistema de bateo (70) dispone de cuatro grupos de bateo (12), cada uno operando en un carril de la vía.

Como muestra la Figura 2, cada carro (2) se desplaza a lo largo de su correspondiente viga (9) accionado por medios convencionales, no mostrados en las figuras, y suspendido de dos grupos de cuatro rodillos superiores (91), ocho en total, que establecen una rodadura entre el carro (2) y la cara superior de la viga (9); los ejes de estos rodillos superiores (91) están dispuestos perpendicularmente a la dirección longitudinal, y se apoyan en unos travesaños que se unen al carro por medio de dieciséis amortiguadores superiores (94) toroidales de caucho; adicionalmente, cada carro (2) comprende cuatro rodillos inferiores (92) que ruedan sobre la superficie inferior de la viga (9), y que mejoran el guiado de los carros (2), dispuestos con sus ejes perpendiculares a la dirección longitudinal, y que comprenden a su vez amortiguadores inferiores (95), dispuestos como cojinetes de los rodillos inferiores (92). Estos amortiguadores (94, 95) están especialmente configurados para absorber las componentes verticales de las vibraciones e impactos producidos durante la operación de los grupos de bateo (70).

Para asegurar el posicionamiento longitudinal, cada carro (2) comprende además un conjunto de cuatro rodillos laterales (93) dispuestos con sus ejes en vertical y perpendicularmente a la dirección longitudinal.

El grupo de levante y ripado (90), según se muestra en la Figura 3, comprende un carro de levante y ripado (20) con dos pares de ruedas (81, 82) unidas por respectivos ejes que se apoyan sobre las vías, así como dos pares de rodillos (24) con capacidad para fijarse verticalmente a la cabeza del carril y dos ganchos (25) para estirar y enderezar la vía.

El carro de levante y ripado (20) está suspendido del bastidor (53) mediante cuatro cilindros hidráulicos (27, 28). El carro de levante y ripado (20) está unido rígidamente a una lanza (26) substancialmente horizontal que en su extremo opuesto está unida de forma articulada una biela (34). La biela (34) tiene configuración de horquilla, con dos brazos que se unen de forma articulada al bastidor (53), y con la porción en la que confluyen los brazos unida de forma articulada a la lanza (26). Un cilindro hidráulico (35) unido por un extremo a la biela (34) y por el otro extremo al bastidor (53), produce un movimiento oscilatorio de la biela (34) que se transmite a la lanza (26); como resultado del accionamiento del cilindro hidráulico (35), el carro de levante y ripado (20) cabecea, o se produce una elevación o un descenso de la parte frontal respecto de la parte trasera del carro de levante y ripado (20), en función del ángulo que forme la biela (34) respecto al horizonte, de forma que los ganchos (25) y los rodillos (24) pueden corregir la forma de la vía.

La Figura 4 representa una vista de perfil del grupo de levante y ripado (60), en la que se puede apreciar la disposición de las primeras (81) y segundas ruedas (82). Con esta disposición, cuando el extremo frontal de la lanza (26) desciende, el eje de las segundas ruedas (82) desciende a su vez. Para evitar que el cambio de posición del eje de las segundas ruedas (82) obstaculice la operación de levante y ripado, el eje de las segundas ruedas (82) comprende una excéntrica (83).

La Figura 5 muestra una vista en planta del grupo de levante y ripado (60) en la que se indica la dirección del corte de perfil que se muestra en las Figuras 6a y 6b.

En cada una de las Figuras 6a y 6b se representa un corte de perfil de una realización alternativa del carro de levante y ripado (20), siendo el tipo de elemento de accionamiento (84) la diferencia entre las realizaciones.

De forma general, el carro de levante y ripado (20) comprende dos excéntricas (83) que desplazan los cubos de las segundas ruedas (82) y dos elementos de accionamiento (84), uno por rueda; los elementos de accionamiento (84) aplican un par de rotación a la excéntrica (83) de forma que desplaza el eje de las segundas ruedas (82), al tiempo que mantienen la posición de los cubos de las segundas ruedas (82). De esta forma cuando los ejes de las segundas ruedas (82) se levantan o descienden por efecto de la oscilación de la lanza (26), las excéntricas (83) permite el desplazamiento de los ejes de las segundas ruedas (82), de forma que las segundas ruedas (82) se mantienen siempre en contacto con las vías. Por lo que respecta a las variantes de elementos de accionamiento (84), la Figura 6a muestra un ejemplo con elementos de accionamiento (84) de tipo cilindro hidráulico, mientras que la Figura 6b muestra elementos de accionamiento (84) configurados como resortes, en particular, un muelle a tracción.

En las Figuras 7a y 7b se muestra una realización particular de la excéntrica (83) unida al cubo de la segunda rueda (82) y de su funcionamiento. La excéntrica (83) mostrada en la Figura 7a tiene una porción alargada configurada para la unión en su extremo con los elementos de accionamiento (84); así, un desplazamiento longitudinal del punto de unión con los elementos de accionamiento (84) produce un par de torsión en la excéntrica (83), que lleva a desplazar el cubo de la segunda rueda (82). Este funcionamiento se muestra con mayor claridad en la Figura 7b, en donde se muestran tres posiciones del mecanismo: en la posición central, el eje de rotación de la segunda rueda (82) se encuentra a la altura del eje geométrico de rotación del eje de unión al carro de levante y ripado (20), representada por una línea discontinua horizontal; en la posición de la izquierda, la porción alargada de la excéntrica (83) está adelantada, y el eje de rotación de la segunda rueda (82) se encuentra por encima de la línea discontinua; en la posición de la derecha, la porción alargada de la excéntrica (83) está atrasada, y por tanto el eje de rotación de la segunda rueda (82) se encuentra por debajo de la línea discontinua; de esta forma, las segundas ruedas (82) pueden variar su altura según la posición de las excéntricas (83).

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Máquina (50) de mantenimiento de vías férreas configurada para nivelar y alinear vías férreas mientras se desplaza sobre las vías, con una parte o porción delantera (51), y una parte o porción trasera (52) según el sentido de desplazamiento, en donde el eje de las vías define una dirección longitudinal, y en donde la máquina (50) está caracterizada por que comprende:

un bastidor (53) con dos vigas (9) de sección rectangular dispuestas entre la porción delantera (51) de la máquina (50) y la porción trasera (52) de la máquina (50), en paralelo entre sí y a la dirección longitudinal y unidas rígidamente al bastidor (53), en donde cada viga (9) comprende una cara superior y una cara inferior, opuesta a la cara superior y más próxima a las vías que la cara superior, y dos caras laterales;

un sistema de bateo (70), con dos carros de bateo (2), comprendiendo cada carro de bateo (2) una pluralidad de grupos de bateo (12), en donde cada carro de bateo (2) está unido de forma deslizante a una viga (9) por medio de rodillos (91, 92), en donde cada carro de bateo (2) comprende un primer grupo de rodillos superiores (91), configurados para ser apoyados en una cara superior de la viga (9), y un segundo grupo de rodillos inferiores (92), configurados para ser apoyados en una cara inferior de la viga (9), en donde cada carro de bateo (2) comprende amortiguadores superiores (94) y amortiguadores inferiores (95) configurados para amortiguar los rodillos superiores e inferiores (91, 92) en dirección vertical, y en donde cada carro de bateo (2) comprende rodillos laterales (93) configurados para ser apoyados en las caras laterales de la viga (9);

un grupo de levante y ripado (60), dispuesto entre el sistema de bateo (70) y la porción delantera de la máquina (51), que comprende un carro de levante y ripado (20), una pluralidad de cilindros hidráulicos (27, 28) unidos de forma articulada al bastidor (53) por un extremo, y unidos de forma articulada al carro de levante y ripado (20) por su extremo opuesto, un par de primeras ruedas (81), dispuestas en paralelo y unidas al carro de levante y ripado (20) por medio de ejes, configuradas para apoyar el carro de levante y ripado (20) sobre las vías, un par de segundas ruedas (82), dispuestas en paralelo más próximas a la porción delantera (51) de la máquina (50) que las primeras ruedas (81), y unidas al carro de levante y ripado (20) por medio de ejes con excéntricas (83), una biela (34), unida de forma articulada al bastidor (53) por un extremo, y una lanza (26) de configuración alargada, unida rígidamente por un extremo al carro de levante y ripado (20), y unida de forma articulada a la biela (34) por su extremo opuesto, un cilindro hidráulico de accionamiento (35), unido de forma articulada al bastidor (53) por un extremo, y unido a la biela (34) por su extremo opuesto, en donde las excéntricas (83) están configuradas para ser accionadas por respectivos elementos de accionamiento (84), de forma que las segundas ruedas se mantengan siempre en contacto con las vías.

2. Máquina (50) según la reivindicación anterior, en donde la biela (34) tiene configuración de horquilla y comprende dos brazos unidos por un vértice, en donde el vértice está unido de forma articulada a la lanza (26), y en donde los brazos están unidos de forma articulada al bastidor (53).

3. Máquina (50) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los amortiguadores (94, 95) son amortiguadores elásticamente deformables de configuración toroide.

4. Máquina (50) según la reivindicación anterior, en donde los amortiguadores superiores (94) son amortiguadores de caucho.

5. Máquina (50) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los amortiguadores inferiores (95) están dispuestos entre los ejes de los rodillos inferiores (92) y el carro de bateo (2).

6. Máquina (50) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los elementos de accionamiento (84) son cilindros de accionamiento, o son resortes elásticos.

7. Máquina (50) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el grupo de levante y ripado (60) comprende rodillos (24) configurados para levantar las vías.

8. Máquina (50) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el grupo de levante y ripado (60) comprende ganchos (25) configurados para levantar las vías.