ES2901188T3 - Regulación de nivel - Google Patents

Abstract

Vehículo ferroviario con una regulación de nivel con unidades de suspensión (10), que están dispuestas entre la caja de vehículo (12) y el bogie (14) del vehículo ferroviario y, en cada caso, se componen de al menos un resorte (16) y al menos un elemento de pistón con movimiento alternativo (18) neumático o hidráulico, en donde se emplea un medio de trabajo para el elemento de pistón con movimiento alternativo (18), caracterizado porque el elemento de pistón con movimiento alternativo (18) durante la marcha se retrae tanto que no salva la distancia entre caja de vehículo (12) y bogie (14).

Description

DESCRIPCIÓN

Regulación de nivel

La invención se refiere a un vehículo ferroviario con una regulación de nivel que presenta unidades de suspensión, que están dispuestas entre la caja de vehículo y el bogie del vehículo ferroviario.

Habitualmente los vehículos ferroviarios presentan una suspensión primaria y una suspensión secundaria. La suspensión primaria actúa entre los ejes de rueda del vehículo ferroviario y el bogie, y sirve principalmente para la absorción de impactos duros, a los que está sometido el vehículo ferroviario durante la marcha debido a una guía de carril irregular y similares. La suspensión secundaria está dispuesta entre la caja de vehículo y un bogie sobre carriles del vehículo ferroviario. Esta suspensión secundaria se utiliza especialmente para el aislamiento de las vibraciones adicional de la caja de vehículo para permitir especialmente en el transporte de viajeros una marcha confortable.

Además de una suspensión neumática o una suspensión hidroneumática se conoce, en el caso más sencillo, la utilización de resorte de acero o resortes de elastómero convencionales para la suspensión secundaria. Normalmente, la caja de vehículo está amortiguada a través de dos o más elementos de resorte pasivos de este tipo con respecto al bogie, en donde el bogie normalmente soporta un par de ejes de rueda que producen el contacto con el carril.

Sin embargo, en el caso de una suspensión secundaria aparece el problema de que el nivel de caja de vehículo puede variar dependiendo de la carga. El nivel de caja de vehículo es el nivel de altura de la caja de vehículo con respecto al bogie o a la cara superior del carril.

Para permitir una regulación de nivel del nivel de caja de vehículo simultáneamente a la suspensión deseada, en lugar de la suspensión por muelles de acero convencional para la suspensión secundaria, se utilizaron unidades de suspensión neumáticas o hidroneumáticas. Las soluciones para una regulación de nivel para el ajuste del nivel de altura de la caja de vehículo se conocen, por ejemplo, en forma de una suspensión secundaria neumática que, por ejemplo, en estaciones de ferrocarril, para la adaptación del nivel de altura al bordillo del andén se estampa adicionalmente y por ello se eleva. Se conoce algo similar también en forma de resortes hidroneumáticos, tal como se describen, por ejemplo, en el documento DE 10056929 A1, el documento DE 10238059 A1 o el documento DE 10360516 A1. Así el documento DE 10360516 A1 divulga un dispositivo para la suspensión secundaria de una caja de vehículo en un vehículo ferroviario, con una unidad de resorte hidroneumática, colocada entre la caja de vehículo y un bogie dispuesto por debajo, como elemento de resorte activo que durante la marcha del vehículo ferroviario al menos garantiza un nivel de marcha elevado para la caja de vehículo.

En vehículos con resortes secundarios de acero o resortes de elastómero el recorrido del resorte durante la compresión de estos resortes debe realizarse a través de un aumento paralelo o en serie del vehículo, tal como se describe, por ejemplo, en el documento WO 202/115927 A1 o el documento DE 202 005009909 U1.

Otro tipo de regulación de nivel se conoce como el así llamado principio de empuje hacia abajo "pull-down" por los documentos DE 102005018945 A1 o DE 103605 18 A1. En este caso, todo el vehículo desciende a la altura del bordillo del andén con respecto al estado sin carga.

Además, el documento US 6637 348 B1 describe un vehículo ferroviario con resortes principales de nivel regulable y resortes de emergencia pretensados activamente que, en el caso de una avería del sistema de resorte principal, se expanden desde la posición de funcionamiento normal a una posición de funcionamiento de emergencia en la que sostienen elásticamente la carrocería de vehículo.

La desventaja de la solución anterior es que, en conjunto, siempre debe elevarse todo el peso de vagón con la carga correspondiente de pasajeros o similar. La carga de los pasajeros o similar representa a este respecto solo una pequeña parte de la carga total. Por lo demás, deben transmitirse todas las fuerzas laterales a través del cilindro hidráulico o neumático. En las así llamadas soluciones de empuje hacia abajo, existe además la desventaja de que el resorte secundario en cada estación se comprime al máximo y experimenta, por ello, una carga elevada. En conjunto se produce en este caso una potencia necesaria elevada también en caso de un vehículo ferroviario vacío o casi vacío.

En vehículos ferroviarios modernos se impone la exigencia de que durante la parada del vehículo ferroviario la altura de bordillo del andén debe respetarse de la manera más exacta posible. A este respecto, la altura de acceso debe mantenerse a la altura del bordillo del andén independientemente del estado de carga.

El objetivo de la invención es ahora facilitar una regulación de nivel que haga posible un ajuste de altura de este tipo del vehículo ferroviario independientemente del estado de carga, en donde en este caso la energía necesaria sea lo más reducida posible.

Para resolver este objetivo se perfecciona una regulación de nivel genérica en correspondencia con las características caracterizadoras de la reivindicación 1.

En este caso se crea un vehículo ferroviario con una regulación de nivel que se compone de unidades de suspensión que están dispuestas entre las cajas de vehículo y el bogie del vehículo ferroviario, y se componen en cada caso de al menos un resorte y un elemento de pistón con movimiento alternativo neumático o hidráulico. De acuerdo con la invención el elemento de pistón con movimiento alternativo durante la marcha se ha retraído tanto que no salva la distancia entre caja de vehículo y bogie. Por consiguiente, se produce un desacoplamiento completo del elemento de pistón con movimiento alternativo durante la marcha del bogie respecto a la caja de vehículo.

Como resultado, por lo tanto, durante la marcha, entre la caja de vehículo y bogie únicamente actúa el resorte. El elemento de pistón con movimiento alternativo neumático e hidráulico sirve ahora de acuerdo con la presente solución únicamente para soportar el resorte, es decir, el resorte secundario, cuando la caja de vehículo debe elevarse a un nivel superior, por ejemplo, el nivel del andén. Si, por ejemplo, el vehículo ferroviario va cargado de personas y equipaje, y el nivel del vehículo ferroviario baja con respecto al nivel de referencia, entonces la caja de vehículo mediante el elemento de pistón con movimiento alternativo neumático o hidráulico se eleva al nivel de vehículo original del vehículo ferroviario vacío, o dado el caso, ligeramente por encima.

Por consiguiente, debido a la solución de acuerdo con la invención se emplea esencialmente menos energía dado que la energía de regulación de nivel necesaria se reduce a la carga proporcional real. En el estado de la técnica anteriormente mencionado toda la caja de vehículo debía elevarse, o en el así llamado principio de empuje hacia abajo debía trabajarse contra el resorte secundario.

Una ventaja adicional de la regulación de nivel de acuerdo con la invención consiste en que la transmisión de fuerza de cizallamiento mediante el elemento de pistón con movimiento alternativo, que sirve como elemento elevador "levelling element' entre caja de vehículo y bogie, se minimiza. Por ello, el elemento de pistón con movimiento alternativo en sí mismo puede realizarse muy compacto.

El elemento de pistón con movimiento alternativo, durante la adaptación de altura al bordillo del andén funciona de puente con los resortes secundarios. Esto produce ventajosamente un comportamiento rígido deseado en la subida y bajada de los pasajeros o en la carga y descarga. El tambaleo indeseado del vehículo ferroviario que aparece en los sistemas convencionales durante el cambio de pasajeros en la estación puede impedirse con seguridad, o al menos reducirse de manera muy significativa, gracias a la solución de acuerdo con la invención.

Finalmente, la avería de la regulación de nivel de acuerdo con la invención no lleva a una avería de las unidades de suspensión. Si bien ya no es posible una adaptación a la altura del bordillo del andén. No obstante, esto no es relevante para la seguridad del sistema global de las unidades de suspensión. Incluso el confort de la suspensión del vehículo ferroviario tampoco se ve afectado.

De las reivindicaciones dependientes que siguen a la reivindicación principal resultan realizaciones ventajosas de la regulación de nivel de acuerdo con la invención.

Así, en este caso, por ejemplo, el elemento de pistón con movimiento alternativo de la unidad de suspensión puede estar rodeado por el resorte. En este caso, es especialmente ventajoso que el elemento de pistón con movimiento alternativo pueda realizarse compacto. Esto simplifica constructivamente la integración dentro del resorte.

De acuerdo con un diseño alternativo, sin embargo, el elemento de pistón con movimiento alternativo de la unidad de suspensión puede estar dispuesto también fuera del resorte en paralelo a este.

Ventajosamente, el resorte puede estar realizado como resorte de acero, fuelle, elemento de elastómero y/o resorte hidroneumático.

El medio de trabajo para la solicitación del elemento de pistón con movimiento alternativo puede alimentarse en el lado de la caja de vehículo o también en el lado del bogie. No obstante, es especialmente ventajosa la alimentación en el lado de la caja de vehículo, dado que en este caso existe un nivel de vibración menor de modo que las líneas de alimentación del medio de trabajo están sometidas a menos vibraciones.

Como medio de trabajo para el elemento de pistón con movimiento alternativo pueden emplearse ventajosamente líquidos, como aceite hidráulico o emulsiones, o también gases, como aire comprimido.

De manera especialmente ventajosa, entre el bogie y el elemento de pistón con movimiento alternativo están dispuestos elastómeros como elemento de amortiguación de emergencia. Esto hace posible, por ejemplo, durante la rotura del elemento de resorte, así como en caso de sobrecarga, que toda la fuerza que tendría que desviarse a través de la carcasa de cilindro del elemento de pistón con movimiento alternativo sea absorbida por el elastómero de modo que en este caso se realiza una amortiguación de emergencia.

De acuerdo con una configuración adicional ventajosa de la invención con el elemento de pistón con movimiento alternativo puede cooperar directa o indirectamente un sistema de medición de desplazamiento.

Otras características, detalles y ventajas de la invención resultan de los ejemplos de realización representados mediante la figura. Muestran:

figura 1: la representación en corte de una unidad de suspensión de una regulación de nivel de acuerdo con la invención para un vehículo ferroviario de acuerdo con un primer diseño de la invención durante la marcha regular,

figura 2: la unidad de suspensión de acuerdo con la figura 1 en el estado completamente extendido.

figura 3: la unidad de suspensión de acuerdo con la figura 1 en caso de sobrecarga o rotura del resorte,

figura 4: una forma de realización alternativa de la unidad de suspensión de acuerdo con la presente invención durante la marcha regular,

figura 5: la forma de realización de acuerdo con la figura 4 con el elemento de pistón con movimiento alternativo completamente extendido,

figura 6 y 7: una forma de realización alternativa adicional de la unidad de suspensión de acuerdo con la presente invención en dos estados de marcha diferentes,

figura 8 y 9: una forma de realización adicional de la unidad de suspensión de acuerdo con la invención de nuevo en diferentes estados de marcha y

figura 10 y 11: en cada caso otras modificaciones de la unidad de suspensión de la regulación de nivel de acuerdo con la invención.

La figura 1 muestra una representación en corte de una unidad de suspensión 10 que está dispuesta entre una caja de vehículo 12 de un vehículo ferroviario que ya no se representa en este caso, y un bogie 14 que asimismo solo está representado en este caso esquemáticamente,

La unidad de suspensión se compone de un resorte 16 y un elemento de pistón con movimiento alternativo 18. El elemento de pistón con movimiento alternativo 18 se compone, a su vez, de un cilindro 20 y de un pistón 22 alojado de manera desplazable en este. El pistón 22 del elemento de pistón con movimiento alternativo 18 se solicita con un medio de trabajo que se transporta al cilindro 20 a través de una línea de presión 24 en uno de los lados del pistón 22.

Como medio de trabajo en el elemento de pistón con movimiento alternativo hidráulico se utilizan medios de trabajo, como aceite hidráulico o emulsiones o medios de trabajo neumáticos como aire comprimido en el marco de la presente invención. Cualquier otro medio de trabajo habitual para el desplazamiento del elemento de pistón con movimiento alternativo puede utilizarse igualmente.

La línea de presión 24 está dispuesta en el ejemplo de realización representado en la figura 1 en el lado del bogie. En el lado inferior del cilindro 20 se aplica una capa de elastómero 26 que, como se describirá más adelante, puede actuar como elemento de amortiguación.

En la figura 1 se muestra la regulación de nivel de acuerdo con la invención con la unidad de suspensión 10 durante la marcha regular. En este caso, el elemento de pistón con movimiento alternativo 18 se ha retraído tanto que no salva la distancia entre caja de vehículo 12 y bogie 14. Esto se aclara en este porque el lado inferior 28 del pistón 22 no se apoya en el bogie 14. El nivel de altura del vehículo ferroviario se determina, por tanto, únicamente por la altura del resorte 16, que está configurado, en este caso, como resorte de acero.

En la figura 2 el elemento de pistón con movimiento alternativo 18 mediante la extensión del pistón 22 se representa ahora en un modo de funcionamiento en el que el elemento de pistón con movimiento alternativo eleva la caja de vehículo 12 con respecto al bogie 14. En la realización representada en este caso, la caja de vehículo del vehículo ferroviario se eleva al máximo al haberse empujado a través de la línea de presión 24 el medio de trabajo a la cámara correspondiente del cilindro 20 y al haberse extendido así el pistón 22 hasta el tope máximo. En este estado, el vehículo ferroviario se eleva a una altura máxima deseada, por ejemplo, una plataforma de andén.

De la construcción representada en este caso en las figuras 1 y 2 se aclara que el elemento de pistón con movimiento alternativo únicamente soporta la fuerza de resorte del resorte 16 para elevar la caja de vehículo 12 del vehículo ferroviario. En este caso, en un dimensionamiento correspondiente del resorte 16 únicamente ha de compensarse la diferencia de altura en la compresión del resorte durante la carga del vehículo ferroviario con personas o bultos de equipaje u otras mercancías.

En la figura 3 se representa la unidad de suspensión en un estado en el que el resorte 16 ya no funciona correctamente. Esto puede realizarse, por ejemplo, mediante una sobrecarga, es decir, una carga demasiado elevada del vehículo ferroviario. Por ello, el elastómero se utiliza como amortiguación de emergencia al formar una capa intermedia de amortiguación entre el cilindro 20 y el bogie 14. Esta situación puede ocurrir también cuando el resorte 16 se ha roto y, por consiguiente, ya no puede realizarse la función de resorte.

La figura 4 muestra una forma de realización alternativa de la unidad de suspensión 10. En este caso, el elemento de pistón con movimiento alternativo 18 está dispuesto fuera del resorte 16 y en paralelo a este entre la caja de vehículo 12 y el bogie 14. Por lo demás, esta variante de realización se corresponde con la de la figura 1.

La figura 5 muestra la forma de realización de acuerdo con la figura 4 en el estado de extensión máxima del elemento de pistón con movimiento alternativo 18, en el que el pistón 22 se ha extendido hasta su posición final.

En las figuras 6 y 7 se muestra una forma de realización adicional de la invención que se corresponde esencialmente con la disposición de acuerdo con las figuras 5 y 6. En este caso únicamente el elemento de resorte 16 no está realizado en forma de un resorte de acero, sino como resorte de capa de elastómero. En la figura 6 la unidad de suspensión se muestra en un estado muy comprimido debido a que el vehículo ferroviario está sometido a una intensa carga. En la figura 7 el elemento de pistón con movimiento alternativo 18 está activado y completamente extendido.

Una forma de realización adicional se muestra en la figura 8. En este caso, se representa una forma de realización en correspondencia a la de la figura 1, en la que adicionalmente también está integrado un sensor de desplazamiento 28 en el elemento de pistón con movimiento alternativo 18. Como se representa en este caso, para ello el pistón 22 está realizado hueco en el centro, de modo que el sensor de desplazamiento 28 configurado en forma de barra puede sumergirse en el pistón 22. Así, en este caso, por ejemplo, el sensor de desplazamiento puede estar realizado como transductor inductivo. En el marco de la invención, sin embargo, puede emplearse también cualquier otro sistema de medición de desplazamiento. En la figura 9 se muestra la forma de realización de acuerdo con la figura 8, en caso de sobrecarga o rotura del elemento de resorte 16, y utilización simultánea de la amortiguación de emergencia mediante el elastómero 26. Este estado se indica en este caso mediante el sensor de desplazamiento 28.

La figura 10 muestra una variante de realización en la que la unidad de suspensión está montada en el bogie y en la que la línea de presión 24 también en el bogie 14 se alimenta al cilindro del elemento de pistón con movimiento alternativo. También esta variante de realización presenta un sensor de desplazamiento 28.

Finalmente, la figura 11 muestra una variante de realización en correspondencia con la de la figura 1 en la que, sin embargo, el medio de trabajo se introducirá a través de líneas de presión respectivas 24 y 25 en las dos cámaras del cilindro 20 para poder garantizar así una retracción controlada del pistón 22. Por lo demás, esta forma de realización se corresponde con la de las figuras 1 a 3.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel con unidades de suspensión (10), que están dispuestas entre la caja de vehículo (12) y el bogie (14) del vehículo ferroviario y, en cada caso, se componen de al menos un resorte (16) y al menos un elemento de pistón con movimiento alternativo (18) neumático o hidráulico, en donde se emplea un medio de trabajo para el elemento de pistón con movimiento alternativo (18),

caracterizado porque

el elemento de pistón con movimiento alternativo (18) durante la marcha se retrae tanto que no salva la distancia entre caja de vehículo (12) y bogie (14).

2. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de pistón con movimiento alternativo (18) de la unidad de suspensión (10) está rodeado por el resorte (16).

3. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de pistón con movimiento alternativo (18) de la unidad de suspensión (10) está dispuesto fuera del resorte (16) en paralelo a este

4. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel según una de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el resorte (16) está realizado como resorte de acero, fuelle, elemento de elastómero y/o resorte hidroneumático.

5. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la alimentación del medio de trabajo se realiza en el lado de la caja de vehículo (12).

6. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la alimentación del medio de trabajo se realiza en el lado del bogie (14).

7. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el medio de trabajo para el elemento de pistón con movimiento alternativo (18) es líquido o gaseoso.

8. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre el bogie (14) y el elemento de pistón con movimiento alternativo (18) está dispuesto un elastómero (26) como elemento de amortiguación de emergencia

9. Vehículo ferroviario con una regulación de nivel según la reivindicación 8, caracterizado porque con el elemento de pistón con movimiento alternativo (18) coopera directa o indirectamente un sistema de medición de desplazamiento.