ES2936330T3 - Método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario y método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario - Google Patents
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Abstract
Se describe un método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario (RV) que comprende los pasos de monitorear la transferencia de carga a un primer eje (100) del vehículo ferroviario (RV) desde un segundo eje (102) que sigue al primer eje (100) según el sentido de marcha (d) y, si la transferencia de carga supera un umbral predeterminado, determinar que el vehículo ferroviario (RV) está frenando; También se describe un método de frenado de emergencia que comprende los pasos de detectar una solicitud de frenado de emergencia, activar un sistema de frenado electrodinámico para desacelerar el vehículo ferroviario cuando se detecta la solicitud de frenado de emergencia, aplicar el método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario y, si se ha determinado que el vehículo ferroviario está frenando, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario y método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario
Sector técnico
La presente invención se encuentra generalmente en el campo de los métodos de frenado de vehículos ferroviarios; en particular, la invención se refiere a un método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario y un método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario.
Técnica anterior
Los sistemas de frenado ferroviario convencionales realizan diferentes funciones caracterizadas por el estado en el que se encuentra el vehículo ferroviario. Las dos funciones principales se conocen como "frenado de servicio" y "frenado de emergencia".
El frenado de servicio es el estado en el que el vehículo ferroviario ha desacelerado durante las fases normales del servicio operativo. En este estado, el rendimiento de frenado debe estar garantizado con una probabilidad de fallo inferior a 10-7. Este valor corresponde al Nivel de Integridad de Seguridad SIL2 contemplado en la norma EN50126.
El frenado de emergencia es el estado en el que el tren debe proporcionar un frenado dentro de una distancia de parada predeterminada por los estándares internacionales, con una probabilidad de no lograr el rendimiento, habitualmente, igual o menor a 10-9. Tal valor corresponde al Nivel de Integridad de Seguridad SIL4 de la norma EN50126.
En cuanto a la ejecución del frenado de servicio, los sistemas de frenado relacionados con los vehículos ferroviarios están ahora totalmente gestionados por controles electrónicos que interactúan con los sistemas de control de los motores de tracción usados en modo regenerativo durante el frenado, es decir, el frenado electrodinámico, y con los sistemas TCMS, "sistemas de monitoreo y control de trenes”, para un intercambio continuo de información de diagnóstico y una gestión en tiempo real de formas de compensar posibles fallas del sistema de freno de servicio o del freno electrodinámico.
Tal ejecución por medio de sistemas electrónicos ha aumentado considerablemente la comodidad de los pasajeros, por ejemplo, garantizando variaciones de aceleración tolerables o compensando dinámicamente la variación de los coeficientes de fricción de los materiales de fricción a medida que cambia la velocidad al tiempo que se mantiene uniforme la deceleración.
Por otro lado, tales sistemas de control de frenado de servicio electrónico se han vuelto cada vez más complejos, en base a arquitecturas de microprocesadores que ejecutan cantidades significativas de código de software vinculado no solo a procesos en tiempo real para la gestión de frenos sino también a la gestión de procesos de diagnóstico del sistema de frenado completo y a la gestión de protocolos de comunicación complejos tales como ethernet o MVB. Por este motivo, los principales operadores del sector prefieren usar soluciones puramente neumáticas durante la fase de frenado de emergencia.
Además, los principales operadores del sector también prefieren usar soluciones puramente neumáticas durante la fase de frenado de emergencia porque no es posible verificar el correcto funcionamiento de los controles electrónicos que interactúan con los sistemas de control del motor de tracción, usados de forma regenerativa durante el frenado, es decir, frenado electrodinámico.
Esto se demuestra mediante la publicación de la norma ferroviaria EN16185. Esta norma estandariza los sistemas de frenado que proporcionan dos canales de solicitud neumática concurrentes para el frenado de emergencia.
El motivo de esta elección por parte de los operadores está relacionado con el alto coeficiente de seguridad intrínseco y la fiabilidad demostrada a lo largo del tiempo por las arquitecturas neumáticas y por los componentes neumáticos usados, contrariamente a la menor fiabilidad de los sistemas electrónicos. La menor fiabilidad está relacionada principalmente con la posible presencia de fallos de software de modo común que pueden producirse simultáneamente en todo el tren durante un frenado de emergencia, comprometiendo parcial o totalmente el hecho de poder lograr las distancias de parada. Sin embargo, esta elección tecnológica está comenzando a entrar en conflicto con las demandas cada vez mayores de precisión en las distancias de parada durante el frenado de emergencia.
En vista de estas limitaciones, aunque el vehículo ferroviario tiene controles electrónicos que interactúan con los sistemas de control del motor de tracción usados de manera regenerativa durante el frenado, es decir, el frenado electrodinámico, que se usan comúnmente durante el frenado de servicio, tal frenado electrodinámico no se usa
durante el frenado de emergencia. Por el contrario, solo se usan sistemas y componentes neumáticos durante el frenado de emergencia, a pesar de que estos últimos son objeto de imprecisiones provocadas por la dependencia de la temperatura de los resortes y de los subcomponentes de goma y del envejecimiento de los mismos.
En un aspecto adicional, en los vehículos ferroviarios conocidos, con el fin de comprobar que el sistema de frenado funciona correctamente y que el vehículo ferroviario está realmente desacelerando, es necesario conocer en tiempo real la velocidad de desplazamiento del vehículo ferroviario y/o la desaceleración instantánea del mismo vehículo. La estimación de la velocidad de desplazamiento del vehículo a partir de la medición de la velocidad angular de las ruedas (obtenida por medio de sensores y ruedas tonales adecuados) no siempre es fiable, por ejemplo, en caso de derrape total o parcial de las ruedas debido a condiciones de adherencia degradadas. Los sistemas que prevén el uso de satélites dedicados (sistemas GPS) no siempre están disponibles, por ejemplo, en zonas con cobertura baja o nula y/o en túneles. Los sistemas inerciales o acelerómetros son difíciles de calibrar y son objeto de influencia de vibraciones durante el desplazamiento del vehículo. Además, las soluciones tecnológicas mencionadas anteriormente, incluso si se usan de manera híbrida, todavía requieren una instalación dedicada con los costes resultantes.
El documento DE 102015115852 A1 describe un método para detectar una acción de frenado, pero los problemas descritos anteriormente siguen sin resolverse.
Compendio de la invención
Por tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una solución para verificar el correcto funcionamiento de un sistema de frenado de un vehículo ferroviario. Esta solución es más fiable que las soluciones conocidas y reduce los costes mencionados anteriormente al hacer uso de dispositivos y sensores (suspensiones) normalmente ya instalados en el vehículo ferroviario para otros fines primarios.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una solución que permita un uso seguro del sistema de frenado electrodinámico de un vehículo ferroviario incluso durante un frenado de emergencia.
Los objetos y ventajas anteriormente mencionados y otros se logran, según un aspecto de la invención, mediante un método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario que tiene las características definidas en la reivindicación 1 y mediante un método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario según la reivindicación 10. Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, cuyo contenido está destinado a formar parte integrante de la presente descripción.
Breve descripción de las figuras
A continuación se describirán las características funcionales y estructurales de algunas realizaciones preferidas de un método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario y de un método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario según la invención. Se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- La figura 1 ilustra la distribución de carga entre dos ejes de un mismo bogie de un vehículo ferroviario cuando este último no se ve sometido a una acción de frenado;
- la figura 2 ilustra la distribución de carga entre dos ejes de un mismo bogie de un vehículo ferroviario cuando este último se ve sometido a una acción de frenado;
- la figura 3 ilustra la distribución de carga entre dos ejes de dos bogies independientes de un vehículo ferroviario cuando este último no se ve sometido a una acción de frenado; y
- la figura 4 ilustra la distribución de carga entre dos ejes de dos bogies independientes de un vehículo ferroviario cuando este último se ve sometido a una acción de frenado.
Descripción detallada
Antes de explicar en detalle una pluralidad de realizaciones de la invención, debe señalarse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción ni a la configuración de los componentes presentados en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención puede asumir otras realizaciones y puede implementarse o lograrse de diferentes maneras en la práctica. También debe entenderse que la fraseología y la terminología tienen un propósito descriptivo y no deben interpretarse como limitativas.
Haciendo referencia inicialmente a la figura 1, un método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario RV comprende las etapas de:
- monitorear la transferencia de carga hacia un primer eje 100 del vehículo ferroviario RV desde un segundo eje 102 del vehículo ferroviario RV, que sigue al primer eje 100 según la dirección de desplazamiento d del vehículo
ferroviario;
- si la transferencia de carga supera un umbral predeterminado, determinar que el vehículo ferroviario RV está frenando.
Con el segundo eje 102 del vehículo ferroviario RV, siguiendo al primer eje 100, puede entenderse el caso en el que el segundo eje 102 es el eje que está dispuesto inmediatamente después del primer eje 100, es decir, el caso en el que no hay otros ejes entre los mismos, o el caso en el que el segundo eje 102 está dispuesto después del primer eje 100 pero hay uno o más ejes entre los mismos.
La transferencia de carga se define como el cambio en las cuotas de peso que pesan sobre el primer eje y sobre el segundo eje del vehículo ferroviario con respecto a la situación estática.
Preferiblemente, la etapa de monitorear la transferencia de carga hacia un primer eje 100 del vehículo ferroviario RV desde un segundo eje 102 del vehículo ferroviario RV puede comprender las etapas de:
- medir una presión P1 que actúa sobre el primer eje 100 del vehículo ferroviario RV;
- medir una presión P2 que actúa sobre el segundo eje 102 del vehículo ferroviario RV; y
- determinar la transferencia de carga a través de la diferencia entre la presión medida P1 que actúa sobre el primer eje 100 y la presión medida P2 que actúa sobre el segundo eje 102.
Preferiblemente, la presión P1 que actúa sobre el primer eje 100 del vehículo ferroviario RV puede medirse a través de una medición de una presión de un primer amortiguador de impactos neumático asociado con dicho primer eje 100, y la presión P2 que actúa sobre el segundo eje 102 del vehículo ferroviario puede medirse a través de una medición de una presión de un segundo amortiguador de impactos neumático asociado con dicho segundo eje 102.
Además, la presión que actúa sobre el primer eje del vehículo ferroviario puede medirse preferiblemente a través de primeros medios de sensor de galgas extensométricas, por ejemplo, una galga extensométrica, prevista para medir una deformación de un primer resorte de un primer amortiguador de impactos asociado con dicho primer eje, y la presión que actúa sobre el segundo eje del vehículo ferroviario puede medirse a través de segundos medios de sensor de galgas extensométricas, por ejemplo, una galga extensométrica, prevista para medir una deformación de un segundo resorte de un segundo amortiguador de impactos asociado con dicho segundo eje. Las presiones actuantes pueden entonces derivarse en función de la deformación de los resortes respectivos, por ejemplo, a través del uso de fórmulas de conversión apropiadas.
Tal como puede observarse en las figuras, durante una acción de frenado, el vehículo ferroviario experimenta una inclinación de cabeceo A con respecto a un plano de reposo x. Por tanto, preferiblemente, la etapa de monitorear la transferencia de carga a un primer eje del vehículo ferroviario desde un segundo eje del vehículo ferroviario puede comprender las etapas de medir la inclinación de cabeceo del vehículo ferroviario y determinar un valor de transferencia de carga en función de la inclinación de cabeceo medida.
La inclinación de cabeceo del vehículo ferroviario puede medirse a través de medios de sensor giroscópico, por ejemplo, un giroscopio. Asimismo, la inclinación de cabeceo A del vehículo ferroviario puede medirse a través de medios de sensor acelerométrico, por ejemplo un acelerómetro.
Tal como se ilustra en las figuras 1 y 2, preferiblemente el primer eje 100 y el segundo eje 102 pertenecen a un mismo bogie 104.
Asimismo, tal como se ilustra en las figuras 3 y 4, preferiblemente el primer eje 100 y el segundo eje 102 pertenecen a dos bogies independientes 104 y 106.
La presente invención se refiere además a un método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario RV. Este método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario RV comprende las etapas de:
- detectar una solicitud de frenado de emergencia;
- cuando se ha detectado la solicitud de frenado de emergencia, activar un sistema de frenado electrodinámico para desacelerar el vehículo ferroviario;
- aplicar el método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario según cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente;
- si se ha determinado que el vehículo ferroviario está frenando, determinar que el sistema de frenado electrodinámico está funcionando correctamente y usar el sistema de frenado electrodinámico para satisfacer al menos parcialmente la solicitud de frenado de emergencia;
- si se ha determinado que el vehículo ferroviario no está frenando, determinar que el sistema de frenado electrodinámico no está funcionando correctamente y usar un sistema de frenado neumático para satisfacer la solicitud de frenado de emergencia.
Preferiblemente, la etapa de determinar si el uso del sistema de frenado electrodinámico es suficiente para satisfacer la solicitud de frenado de emergencia también puede comprender la etapa de comparar la transferencia de carga medida con un valor de transferencia de carga objetivo determinado en función de la solicitud de frenado de emergencia.
La ventaja lograda mediante la presente invención es, por tanto, proporcionar una solución que permita verificar el correcto funcionamiento del sistema de frenado de un vehículo ferroviario y proporcionar una solución que permita usar el sistema de frenado electrodinámico de un vehículo ferroviario de manera segura incluso durante un frenado de emergencia.
Se han descrito diversos aspectos y realizaciones de un método de ejecución de un método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario y de un método para un frenado de emergencia de un vehículo ferroviario según la invención. Debe entenderse que cada realización puede combinarse con cualquier otra realización. La invención, además, no se limita a las realizaciones descritas, pero puede variar dentro del alcance definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
- REIVINDICACIONESi. Método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario (RV) comprende las etapas de:- monitorear la transferencia de carga hacia un primer eje (100) del vehículo ferroviario (RV) desde un segundo eje (102) del vehículo ferroviario (RV), que sigue al primer eje (100) según la dirección de desplazamiento (d) del vehículo ferroviario; caracterizado porque- si la transferencia de carga supera un umbral predeterminado, determinar que el vehículo ferroviario (RV) está frenando.
- 2. Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de monitorear la transferencia de carga hacia un primer eje (100) del vehículo ferroviario (RV) desde un segundo eje (102) del vehículo ferroviario (RV) comprende las etapas de:- medir una presión (P1) que actúa sobre el primer eje (100) del vehículo ferroviario (RV);- medir una presión (P2) que actúa sobre el segundo eje (102) del vehículo ferroviario (RV); y- determinar la transferencia de carga a través de la diferencia entre la presión medida (P1) que actúa sobre el primer eje (100) y la presión medida (P2) que actúa sobre el segundo eje (102).
- 3. Método según la reivindicación 2, en el que la presión (P1) que actúa sobre el primer eje (100) del vehículo ferroviario (RV) se mide a través de una medición de una presión de un primer amortiguador de impactos neumático asociado con dicho primer eje (100), y la presión (P2) que actúa sobre el segundo eje (102) del vehículo ferroviario se mide a través de una medición de una presión de un segundo amortiguador de impactos neumático asociado con dicho segundo eje (102).
- 4. Método según la reivindicación 2, en el que la presión que actúa sobre el primer eje del vehículo ferroviario se mide a través de primeros medios de sensor de galgas extensométricas dispuestos para medir una deformación de un primer resorte de un primer amortiguador de impactos asociado con dicho primer eje, y la presión que actúa sobre el segundo eje del vehículo ferroviario se mide a través de segundos medios de sensor de galgas extensométricas dispuestos para medir una deformación de un segundo resorte de un segundo amortiguador de impactos asociado con dicho segundo eje.
- 5. Método según la reivindicación 1, en el que la etapa de monitorear la transferencia de carga hacia un primer eje del vehículo ferroviario desde un segundo eje del vehículo ferroviario comprende las etapas de: - medir una inclinación de cabeceo (A) del vehículo ferroviario;- determinar un valor de transferencia de carga según la inclinación de cabeceo medida (A).
- 6. Método según la reivindicación 5, en el que la inclinación de cabeceo (A) del vehículo ferroviario se mide a través de medios de sensor giroscópico.
- 7. Método según la reivindicación 5, en el que la inclinación de cabeceo (A) del vehículo ferroviario se mide a través de medios de sensor acelerométrico.
- 8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer eje (100) y el segundo eje (102) pertenecen a un mismo bogie (104).
- 9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el primer eje (100) y el segundo eje (102) pertenecen a dos bogies independientes (104, 106).
- 10. Método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario (RV) que comprende las etapas de:- detectar una solicitud de frenado de emergencia;- cuando se ha detectado la solicitud de frenado de emergencia, activar un sistema de frenado electrodinámico para desacelerar el vehículo ferroviario (RV);- aplicar el método para detectar una acción de frenado de un vehículo ferroviario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores;- si se ha determinado que el vehículo ferroviario (RV) está frenando, determinar que el sistema de frenado electrodinámico está funcionando correctamente y usar el sistema de frenado electrodinámico para satisfacer al menos parcialmente la solicitud de frenado de emergencia;- si se ha determinado que el vehículo ferroviario no está frenando, determinar que el sistema de frenado electrodinámico no está funcionando correctamente y usar un sistema de frenado neumático para satisfacer la solicitud de frenado de emergencia.Método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario según la reivindicación 10, en el que si se ha determinado que el sistema de frenado electrodinámico está funcionando correctamente y se usa para satisfacer al menos parcialmente la solicitud de frenado de emergencia, el método de frenado de emergencia comprende además las etapas de:- determinar si el uso del sistema de frenado electrodinámico es suficiente para satisfacer la solicitud de frenado de emergencia;- si se determina que el uso del sistema de frenado electrodinámico no es suficiente, activar también el sistema de frenado neumático para satisfacer la solicitud de frenado de emergencia.Método de frenado de emergencia de un vehículo ferroviario según la reivindicación 11, en el que la etapa de determinar si el uso del sistema de frenado electrodinámico es suficiente para satisfacer la solicitud de frenado de emergencia comprende además la etapa de:- comparar la transferencia de carga medida con un valor objetivo de transferencia de carga determinado en función de la solicitud de frenado de emergencia.
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