ES2910360T3 - Vehículo ferroviario que comprende un sistema de frenado perfeccionado - Google Patents
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Abstract
Vehículo ferroviario, que comprende un conjunto de al menos un coche y que comprende al menos un bogie que lleva el conjunto, comprendiendo el conjunto al menos un coche motor que comprende un dispositivo de tracción, comprendiendo el vehículo un sistema de frenado (10) que comprende medios de frenado por fricción (8 ) instalados en cada bogie, y medios de frenado dinámico (9) formados por el dispositivo de tracción, comprendiendo el sistema de frenado (10): - un único elemento de control de tracción/frenado (16), que permite dar una consigna de frenado global, - una unidad central de frenado (18), conectada al elemento de control (16) de manera que reciba la consigna de frenado global, y que comprende: - medios (20) de cálculo de una fuerza de frenado global necesaria para responder a la consigna de frenado global, en función de parámetros del vehículo ferroviario que influyen en esta fuerza de frenado global - medios (22) de cálculo de una fuerza de frenado dinámico que haya que asegurar por los medios de frenado dinámico (9), configurados para establecer si los medios de frenado dinámico (9) son suficientes para asegurar la totalidad de fuerza de frenado global, y para dar una consigna de fuerza de frenado dinámico correspondiente a la fuerza de frenado global si los medios de frenado dinámico son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado global y, en caso contrario, para dar una consigna de fuerza de frenado dinámico igual a una capacidad máxima de frenado de los medios de frenado dinámico, y - medios (24) de cálculo de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8), configurados para dar una consigna de fuerza de frenado por fricción nula a los medios de frenado por fricción (8) si los medios de frenado dinámico son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado global, y para dar una consigna de fuerza de frenado por fricción correspondiente a la diferencia entre la fuerza de frenado global y la fuerza de frenado dinámica en el caso contrario, caracterizado por que los medios de cálculo (24) de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8) están configurados para calcular la fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8) de cada bogie (6, 7), determinando estos medios de cálculo (24) una consigna bogie por bogie.
Description
DESCRIPCIÓN
Vehículo ferroviario que comprende un sistema de frenado perfeccionado
La presente invención concierne a un vehículo ferroviario que comprende un sistema de frenado.
Un ejemplo de sistema de frenado está descrito en el documento FR 3038 283 o WO 2008/009443.
Los sistemas de frenado conocidos en el estado de la técnica comprenden medios de frenado dinámico y medios de frenado por fricción.
Los medios de frenado dinámico están formados generalmente por medios de tracción del vehículo ferroviario, consistiendo el frenado dinámico en una reducción de la velocidad gracias a estos medios de tracción.
Los medios de frenado por fricción por su parte actúan mecánicamente a nivel de los ejes de bogies del vehículo. Estos medios de frenado comprenden discos de freno solidarios de los ejes y forros de freno, estando provistos los forros de materiales de fricción. El frenado por fricción se realiza por apriete de cada disco de fricción entre dos forros de fricción correspondientes.
Los materiales de fricción se desgastan durante los frenados y deben ser reemplazados regularmente durante las operaciones de mantenimiento. La sustitución de estos materiales de fricción implica un coste importante, en particular en un vehículo ferroviario de alta velocidad o de muy alta velocidad.
Con el fin de reducir el desgaste de los materiales de fricción, las fuerzas de frenado exigidas al vehículo ferroviario se distribuyen generalmente entre los medios de frenado dinámico y los medios de frenado por fricción. Sin embargo, esta distribución no es generalmente satisfactoria en el estado de la técnica, porque la misma no implica una reducción satisfactoria del desgaste.
Así, la invención tiene por objetivo en particular reducir de manera óptima el desgaste de los materiales de fricción. A tal efecto, la invención tiene por objeto en particular un vehículo ferroviario según la reivindicación 1.
La invención permite priorizar de manera automática el recurso al frenado dinámico (reducción de la velocidad directamente por los medios de tracción) en lugar del frenado por fricción. Los medios de frenado por fricción son por tanto solicitados al mínimo, lo que permite prolongar la vida útil de los materiales de fricción y, por lo tanto, reducir los costes de mantenimiento.
Un vehículo ferroviario según la invención puede comprender además una o varias de las características siguientes, tomadas solas o según cualquier combinación técnicamente posible.
- La unidad central es apropiada para recopilar y/o memorizar parámetros del vehículo ferroviario que influyen en la fuerza de frenado global necesaria para responder a la consigna de frenado global.
- Los parámetros tenidos en cuenta por los medios de cálculo de fuerza de frenado global comprenden al menos uno de los parámetros siguientes: la capacidad máxima de los medios de frenado dinámico; - una capacidad máxima de los medios de frenado por fricción, para cada bogie; - un nivel máximo de adherencia rueda-carril que puede ser solicitado en cada bogie; - una masa soportada individualmente por cada bogie; y - una disponibilidad de frenado por fricción de cada bogie.
- Los bogies del vehículo ferroviario comprenden al menos un bogie motor asociado al dispositivo de tracción y los parámetros tenidos en cuenta por los medios de cálculo de la fuerza de frenado global comprenden al menos uno de los parámetros siguientes: - la capacidad máxima de los medios de frenado dinámico para cada bogie motor; -una capacidad máxima de los medios de frenado por fricción, para cada bogie; - un nivel máximo de adherencia rueda-carril que puede ser solicitado en cada bogie; - una masa soportada individualmente por cada bogie; y - una disponibilidad de frenado dinámico para cada bogie motor y/o de frenado por fricción para cada bogie.
- Los medios de cálculo de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción son adecuados para tener en cuenta una disponibilidad de frenado por fricción de cada bogie para calcular la fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción de cada bogie, de modo que a un bogie no disponible no se le asigne una fuerza, y la fuerza que haya que realizar por los bogies sólo se reparta entre los bogies activos para el frenado.
- El vehículo comprende al menos un coche remolque, desprovisto de dispositivo de tracción, y que comprende al menos un bogie portador.
La invención concierne igualmente a un procedimiento de frenado según la reivindicación 7.
La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a modo de ejemplo y realizada refiriéndose a [Fig 1] la única figura adjunta, que representa esquemáticamente un sistema de frenado
instalado en un vehículo ferroviario según un ejemplo de modo de realización de la invención.
Un vehículo ferroviario según la invención comprende un conjunto de al menos un coche. Al menos un coche es motor, y el conjunto comprende de manera opcional al menos un coche remolque.
El coche motor comprende un dispositivo de tracción, que comprende en particular al menos un bogie y en particular al menos un bogie motor 6. Este bogie motor 6 es específico del coche motor, o en variante compartido con un coche adyacente, en cuyo caso el coche motor y el coche adyacente reposan ambos sobre este bogie motor 6 compartido. Cada coche remolque comprende por otra parte al menos un bogie portador 7, es decir, desprovisto de medios de tracción. Este bogie portador 7 es específico del coche remolque, o en variante está compartido con un coche adyacente, en cuyo caso el coche remolque y el coche adyacente reposan ambos sobre este bogie portador 7 compartido.
De acuerdo con una variante, el coche motor puede reposar sobre un bogie portador 7 y un bogie motor 6.
Cada bogie, portador 7 o motor 6, comprende al menos un eje provisto de dos ruedas, y generalmente dos ejes. El vehículo ferroviario comprende medios 8 de frenado por fricción, que comprenden al menos en una, preferentemente en cada, rueda de cada bogie, un dispositivo de frenado por fricción instalado en esta rueda. Un dispositivo de frenado de este tipo comprende de manera clásica un disco de freno, solidarizado en rotación con la rueda, y forros de freno. Cada forro de freno comprende de manera clásica un material de fricción.
En variante, los dispositivos de frenado están asociados a los ejes en lugar de a las ruedas.
Cada bogie motor 6 comprende además medios de tracción 9, que comprenden al menos un motor de tracción de tipo clásico, conectado cinemáticamente al menos a un eje del bogie motor 6, denominado eje motorizado. Los medios de tracción 9 forman medios de frenado dinámico. En efecto, es posible acelerar o desacelerar el vehículo ferroviario por intermedio de estos medios de tracción 9.
El vehículo ferroviario comprende un sistema de frenado 10, representado en la figura 1.
El sistema de frenado 10 comprende, en cada bogie motor, medios 12 de control de frenado dinámico y medios 14 de control de frenado por fricción.
Los medios de control de frenado dinámico 12 son adecuados para controlar los medios de frenado dinámico 9, y más particularmente para controlar los motores de tracción para efectuar un frenado dinámico.
Los medios de control de frenado por fricción 14 son adecuados para controlar los medios de frenado por fricción 8, y más particularmente para controlar el apriete de los forros de freno contra el disco de freno para efectuar un frenado por fricción.
El sistema de frenado 10 según la invención comprende un único elemento de control de tracción/frenado 16, en particular un manipulador de tracción/frenado. Este elemento de control 16 es por ejemplo manual, en cuyo caso permite a un conductor del vehículo ferroviario dar al sistema de frenado 10 una consigna 100 de frenado global variable en función de la posición de este elemento de control 16.
En variante, el elemento de control está formado por un dispositivo de control automático del vehículo ferroviario que actúa en lugar del conductor, o bien en vigilancia de las acciones de este último. Este elemento de control automático es entonces adecuado para facilitar automáticamente la consigna de frenado 100 al sistema de frenado 10.
El sistema de frenado 10 comprende una unidad central de frenado 18, conectada al elemento de control 16 de manera que reciba la consigna de frenado global 100.
La unidad central 18 comprende medios 20 de cálculo de una fuerza de frenado global 110 necesaria para responder a la consigna de frenado global 100.
A tal efecto, la unidad central 18 es adecuada para recopilar y/o memorizar parámetros 120 del vehículo ferroviario que influyen en la fuerza de frenado necesaria.
Los parámetros 120 tenidos en cuenta por la unidad central 18 son en particular los siguientes:
- la capacidad máxima de los medios de frenado dinámico 9, para cada bogie motor 6 (es decir, la fuerza máxima de frenado dinámico que puede ser asegurada por cada bogie motor 6);
- la capacidad máxima de los medios de frenado por fricción 8 para cada bogie 6, 7 (es decir, la fuerza máxima de frenado por fricción que puede ser asegurada por cada bogie 6, 7);
- el nivel máximo de adherencia rueda-carril que puede ser solicitado en cada bogie 6, 7;
- la masa soportada individualmente por cada bogie 6, 7;
- la disponibilidad de frenado dinámico y/o por fricción de cada bogie 6, 7 (es decir, en cada bogie, si este bogie está disponible para asegurar un frenado (el bogie se denomina entonces disponible), o si no está disponible para asegurar el frenado, en particular en caso de avería (el bogie se denomina entonces aislado)).
La masa soportada individualmente por cada bogie 6, 7, es recogida por medios clásicos de medición de masa, por ejemplo a través de la medición de presión en los cojines de suspensión secundaria de los bogies 6, 7.
El parámetro de disponibilidad consiste en establecer si los medios de frenado por fricción están activos o aislados, para cada bogie 6, 7. En cada bogie se puede determinar la disponibilidad de frenado por fricción analizando el estado de un contacto asociado a una llave de aislamiento y de purga de los circuitos neumáticos o hidráulicos de frenado del bogie, o el estado de aislamiento reenviado por los medios de control de frenado por fricción 14 después de un control remoto de aislamiento. Por otra parte, la disponibilidad del frenado dinámico se establece por aislamiento automático o manual en caso de avería, y realimentación de la información hacia la unidad central 18 a través de una red informática.
Los medios de cálculo 20 calculan la fuerza de frenado 110 a nivel global del vehículo ferroviario, a partir de los parámetros 120 mencionados anteriormente y de la consigna 100 dada por el conductor al manipulador 16 o por el dispositivo de control automático.
La unidad central 18 comprende por otra parte medios 22 de cálculo de una fuerza de frenado 130 que haya que asegurar por los medios de frenado dinámico 9 teniendo en cuenta la masa total del vehículo ferroviario.
En otras palabras, los medios de cálculo 22 establecen si, en función de la velocidad, los medios de frenado dinámico, es decir, el freno dinámico de los bogies motores 6 en los cuales está disponible (no aislado), son suficientes para cubrir la consigna de fuerza requerida. Si este es el caso, la totalidad de la fuerza de frenado queda asegurada por los medios de frenado dinámico 9.
En el caso contrario, se solicita a los medios de frenado dinámico 9 la fuerza máxima posible del freno dinámico, y la diferencia que resulte con la consigna de fuerza global 110 se transfiere a los medios de frenado por fricción 8.
Se observará que la consigna de frenado dinámico se facilita a los medios de control 12, los cuales controlan los medios de frenado dinámico 9 en función de esta consigna.
La unidad central 18 comprende por otra parte medios 24 de cálculo de una fuerza de frenado 140 que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción 8 de cada bogie 6, 7. Estos medios de cálculo 24 determinan una consigna bogie por bogie ya que, siendo el límite de adherencia el mismo para todos pero no la masa, la fuerza máxima que se puede aplicar difiere de un bogie 6,7 a otro.
Más particularmente, el nivel máximo de adherencia solicitable está predeterminado. Se trata por ejemplo del mencionado en la norma STI Loc&Pas: 2014 (es decir, 15% hasta 250 km/h, luego disminución lineal para llegar al 10% a 350 km/h). Conociendo a continuación la masa sobre cada bogie 6, 7, se deduce de ella la fuerza máxima que no se debe superar para que se respete la adherencia máxima según la norma STI Loc&Pas: 2014. Esto implica igualmente memorizar el equivalente de masa de las inercias de rotación de cada bogie, de manera que se conozca la masa dinámica Mdyn ya que la fuerza se calcula mediante la fórmula Fmax = Mdyn x Adherencia máxima, y por tanto Mdyn = masa medida sobre la suspensión masa equivalente de las inercias de rotación.
Los medios de cálculo 24 tendrán en cuenta por otra parte si un bogie motor o portador está o no aislado en el frenado. En efecto, a un bogie motor o portador aislado no se le debe asignar una fuerza, y la fuerza que haya que realizar por los bogies motores o portadores solo se distribuye sobre los bogies activos para el frenado, es decir, solo sobre los bogies no aislados.
Se observará que el sistema de frenado 10 permite realizar el modo de frenado que se describirá a continuación.
El proceso de frenado consta de las etapas siguientes:
- accionamiento del elemento de control 16 (en variante: solicitud de frenado por el dispositivo de control automático) para dar una consigna de frenado global,
- recepción de la consigna de frenado global por la unidad central de frenado 18,
- cálculo de una fuerza de frenado global necesaria para responder a la consigna de frenado global, en función de parámetros del vehículo ferroviario que influyen en esta fuerza de frenado global,
- cálculo de una fuerza de frenado dinámico que haya que asegurar por los medios de frenado dinámico 9, que comprende la comparación de una capacidad máxima de frenado de los medios de frenado dinámico 9,
- si los medios de frenado dinámico 9 son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado, entonces la
totalidad de la fuerza de frenado global queda asegurada por los medios de frenado dinámico 9,
- si los medios de frenado dinámico 9 no son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado global, se activan entonces los medios de frenado dinámico 9 según su capacidad máxima de frenado,
- cálculo de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción 8, de manera que se dé una consigna de fuerza de frenado por fricción nula a los medios de frenado por fricción 8 si los medios de frenado dinámico son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado, y que se dé una consigna de fuerza de frenado por fricción correspondiente a la diferencia entre la consigna de fuerza de frenado global y la fuerza de frenado dinámica en el caso contrario.
Se observará que la invención no se limita al modo de realización descrito anteriormente, sino que podría presentar diversas variantes complementarias.
Claims (7)
1. Vehículo ferroviario, que comprende un conjunto de al menos un coche y que comprende al menos un bogie que lleva el conjunto, comprendiendo el conjunto al menos un coche motor que comprende un dispositivo de tracción, comprendiendo el vehículo un sistema de frenado (10) que comprende medios de frenado por fricción (8 ) instalados en cada bogie, y medios de frenado dinámico (9) formados por el dispositivo de tracción, comprendiendo el sistema de frenado (10):
- un único elemento de control de tracción/frenado (16), que permite dar una consigna de frenado global, - una unidad central de frenado (18), conectada al elemento de control (16) de manera que reciba la consigna de frenado global, y que comprende:
- medios (20) de cálculo de una fuerza de frenado global necesaria para responder a la consigna de frenado global, en función de parámetros del vehículo ferroviario que influyen en esta fuerza de frenado global - medios (22) de cálculo de una fuerza de frenado dinámico que haya que asegurar por los medios de frenado dinámico (9), configurados para establecer si los medios de frenado dinámico (9) son suficientes para asegurar la totalidad de fuerza de frenado global, y para dar una consigna de fuerza de frenado dinámico correspondiente a la fuerza de frenado global si los medios de frenado dinámico son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado global y, en caso contrario, para dar una consigna de fuerza de frenado dinámico igual a una capacidad máxima de frenado de los medios de frenado dinámico, y
- medios (24) de cálculo de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8), configurados para dar una consigna de fuerza de frenado por fricción nula a los medios de frenado por fricción (8) si los medios de frenado dinámico son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado global, y para dar una consigna de fuerza de frenado por fricción correspondiente a la diferencia entre la fuerza de frenado global y la fuerza de frenado dinámica en el caso contrario,
caracterizado por que los medios de cálculo (24) de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8) están configurados para calcular la fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8) de cada bogie (6, 7), determinando estos medios de cálculo (24) una consigna bogie por bogie.
2. Vehículo ferroviario según la reivindicación 1, en el cual la unidad central (18) está adaptada para recopilar y/o memorizar parámetros del vehículo ferroviario que influyen en la fuerza de frenado global necesaria para responder a la consigna de frenado global.
3. Vehículo ferroviario según la reivindicación 2, en el cual los parámetros tenidos en cuenta por los medios de cálculo de fuerza de frenado global (20) comprenden al menos uno de los parámetros siguientes:
- la capacidad máxima de los medios de frenado dinámico;
- una capacidad máxima de los medios de frenado por fricción (8), para cada bogie;
- un nivel máximo de adherencia rueda-carril que puede ser solicitado en cada bogie;
- una masa soportada individualmente por cada bogie;
- una disponibilidad de frenado por fricción de cada bogie.
4. Vehículo ferroviario según la reivindicación 2, en el cual los bogies del vehículo ferroviario comprenden al menos un bogie motor asociado al dispositivo de tracción y los parámetros tenidos en cuenta por los medios de cálculo de fuerza de frenado global (20) comprenden al menos uno de los parámetros siguientes:
- la capacidad máxima de los medios de frenado dinámico (9) para cada bogie motor (6);
- una capacidad máxima de los medios de frenado por fricción (8), para cada bogie;
- un nivel máximo de adherencia rueda-carril que puede ser solicitado en cada bogie;
- una masa soportada individualmente por cada bogie;
- una disponibilidad de frenado dinámico para cada bogie motor y/o de frenado por fricción para cada bogie.
5. Vehículo ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual los medios de cálculo (24) de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8) son adecuados para tener en cuenta una disponibilidad de frenado por fricción de cada bogie para calcular la fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8) de cada bogie (6, 7), de modo que a un bogie no disponible no se le asigne una fuerza, y la fuerza que haya que realizar por los bogies se distribuya solo a los bogies activos para el frenado.
6. Vehículo ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el vehículo comprende al menos un coche remolque, desprovisto de dispositivo de tracción, y que comprende al menos un bogie portador.
7. Procedimiento de frenado de un vehículo ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende las etapas siguientes:
- facilitación de una consigna de frenado global por el elemento de control (16),
- recepción de la consigna de frenado global por la unidad central de frenado (18),
- cálculo de una fuerza de frenado global necesaria para responder a la consigna de frenado global, en función de parámetros del vehículo ferroviario que influyen en esa fuerza de frenado global,
- cálculo de una fuerza de frenado dinámico que haya que asegurar por los medios de frenado dinámico (9), que comprende la comparación de una capacidad máxima de frenado de los medios de frenado dinámico (9) con la fuerza de frenado global,
- si los medios de frenado dinámico (9) son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado global, entonces la totalidad de la fuerza de frenado global queda asegurada por los medios de frenado dinámico (9), - si los medios de frenado dinámico (9) no son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado global, se activan entonces los medios de frenado dinámico (9) según su capacidad máxima de frenado, - cálculo de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8), de manera que se dé una consigna de fuerza de frenado por fricción nula a los medios de frenado por fricción (8) si los medios de frenado dinámico son suficientes para asegurar la totalidad de la fuerza de frenado global, y que se dé una consigna de fuerza de frenado por fricción correspondiente a la diferencia entre la fuerza de frenado global y la fuerza de frenado dinámico en el caso contrario,
caracterizado por que el cálculo de una fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8) comprende el cálculo de la fuerza de frenado que haya que asegurar por los medios de frenado por fricción (8) de cada bogie (6, 7), determinando este cálculo una consigna bogie por bogie.
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