ITLT20110002A1 - Dispositivo a fibra ottica per il monitoraggio dello stato di efficienza del giunto meccanico isolato e incollato della rotaia - Google Patents

Description

TITOLO

Dispositivo a fibra ottica per il monitoraggio della stato di efficienza del giunto meccanico isolato e incollato della rotaia

DESCRIZIONE

ii trovato à ̈ un dispositivo che si applica sulla rotaia in corrispondenza del giunto meccanico isolato e incollato che unisce due segmenti contigui della rotaia stessa. Tale dispositivo permette di monitorare, in maniera continua, che la distanza che separa i detti segmenti di rotaia non superi un valore di soglia opportunamente predefinito. Il monitoraggio à ̈ ottenuto attraverso un sistema meccanico di rilevamento dello spostamento longitudinale dei due segmenti di rotaia, mentre il segnale di allarme à ̈ generato tramite la rottura della fibra ottica stessa che avviene meccanicamente in conseguenza dei raggiungimento di un determinato valore di soglia della distanza tra i segmenti di rotaia, li segnale di allarme à ̈ genarato dal mancato passaggio di segnale luminoso nella fibra ottica e può essere rilevato da un opportuno sistema dotato di un emettitore ed un ricevitore.

Problematiche riscontrate

Il giunto meccanico isolato e incollato, che svolge la funzione dì coliegare meccanicamente I diversi segmenti di rotaia che compongono un binario, à ̈ sottoposto a sollecitazioni che possono comportare il degrado del giunto fino alla rottura della rotaia stessa. Più precisamente la ganascia che fa parte del giunto e che viene incollata sulla rotaia, a causa delle sollecitazioni a cui à ̈ sottoposta, può scollarsi dalla rotaia stessa e consentire ai segmenti di rotaia di distanziarsi tra loro. Questo allontanamento sottopone a eccessiva sollecitazione i chiodi di bloccaggio, ì quali possono provocare la rottura della rotaia stessa in corrispondenza dei fori di alloggiamento.

Stato della tecnica

La prevenzione del processo dì degrado del giunto meccanico isolato e incollato come precedentemente descritto, non viene attualmente monitorato se non visivamente, e affrontato attraverso una manutenzione preventiva che consiste nella sostituzione dei giunti a scadenze programmate. Questo comporta che lo stato di efficienza reale dei singoli giunti à ̈ ad oggi sconosciuto essendo difficile rilevare visivamente lo scollaggio della ganascia dalla rotaia ma solo una sua eventuale rottura.

Soluzioni proposte

L'utilizzo del dispositivo permette dì avere un monitoraggio sullo stato dei singoli giunti in quanto à ̈ possibile ricevere un allarme qualora la distanza tra i segmenti di rotaia sia di un valore tale da far presupporre lo scollaggio della ganascia del giunto, e quindi mettere in atto una manutenzione preventiva specifica prima della possibile rottura della rotaia.

Composizione e funzionamento

Il dispositivo à ̈ costituito da due corpi "staffa rotaia sinistra" (part. n.1 -fig. 1} e "staffa rotaia destra" (pari. n.2 -fig.l) capaci di scorrere l'uno rispetto all'altro in un movimento relativo lungo l'asse longitudinale.

I due corpi sono vincolati alle due estremità dei due segmenti di rotaia contigui per seguirne gli spostamenti relativi rotaie durante tutta la vita del dispositivo.

II cuore del dispositivo à ̈ la fibra ottica (part. n.5 - fig.1,2), attraversata normalmente da un segnale luminoso prodotto da un emettitore. e letto da un ricevitore.

Emettitore e ricevitore sono montati su un'elettronica remotizzata e protetta da agenti esterni.

Durante il normale funzionamento il ricevitore legge il segnale emesso dall'emettitore.

Una volta superato ìl valore di soglia limite ammesso dì allontanamento delle due rotaie, si genera una forza di compressione sul ramo sacrificale della fibra ottica, tale da provocarne la rottura e la conseguente immediata perdita di segnale ottico.

La forza di rottura à ̈ generata dalle forze che si sviluppano tra i due segmenti di rotaia giuntati.

Queste forze che iniziano a scaricarsi sul sensore solo dopo lo scollamento del giunto, si concentrano su due elementi in acciaio chiamati "Incudine" (part. n.4 - fig.1,2 ) e "Inserto" part. n.5 - fig.1,2 ); essi a loro volta agiscono, grazie alla loro forma appuntita su un punto della fibra provocandone la rottura per compressione del vetro. La compenetrazione dell'inserto all'interno della fibra ottica fino a raggiungere il contatto con il componente "incudine" garantisce la certezza della rottura senza possibilità di inceppamento.

Nella figura 1 sono disegnati gli elementi che compongono il sensore sopra descritto.

La staffa rotaia sinistra à ̈ vincolata con vari sistemi di fissaggio alla rotaia sinistra. Possono essere utilizzate colle, bulloni o alti sistemi.

La staffa rotaia destra à ̈ vincolata alla rotaia destra.

Il sensore à ̈ montato in questa configurazione sul fungo della rotaia in modo da non interferire con il giunto né con il passaggio del treno.

La geometria dei componenti meccanici à ̈ costruita in modo da provocare un avvicinamento degli elementi "Incudine" e "Inserto", vincolati agli elementi staffa, in concomitanza di un allontanamento delle due rotaie.

La fibra ottica à ̈ montata lasca all'interno del sensore, viene adagiata sulla superficie piana dell'incudine e sistemata tra incudine inserto.

Nella presente configurazione la fibra ottica à ̈ disposta ad "U"in modo da avere i connettori dallo stesso lato e facilitare l'innesto all'impianto (part. n. 5 - fig. 2)

La remotizzazione dell'elettronica e l'assenza di segnale elettrico nelle prossimità del sensore rendono il sistema immune ad eventuali campi elettromagnetici che possono svilupparsi lungo la rotaia. Questo permette una protezione intrinseca del sensore ma anche la possibilità di eliminare falsi positivi.

Il dispositivo deve avere un sistema di sicurezza in grado di garantire il rilevamento del malfunzionamento nel caso in cui una delle due staffe si svincoli dalla rotaia. Questo evento infatti potrebbe comportare un falso negativo del dispositivo, poiché le rotaia potrebbero allontanarsi a piacimento senza che il sensore di allarme. Nella fig.x à ̈ descritto un sistema composto da due supermagneti che esercitano tra di loro una forza repulsiva tale da, in caso di svincolameno di uno delle due staffe dalla rotaia, determinare l'allontanamento repentino dei due corpi e la conseguente rottura della fibra ottica. Il sistema a supermagneti può essere sostituito con un sistema a molle di sicurezza che verranno caricate durante le fase di montaggio e rimarranno armate per tutta la vita del dispositivo. Nel caso in cui uno dei due vincoli ceda, le molle attiveranno il sensore fino a provocarne lo stato OFF.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per uso ferroviario composto da: due corpi detti "staffa rotaia sinistra"(part.l fig.l) e "staffa rotaia destra"( part.2 fig.l) caratterizzati dal fatto di poter scorrere l'uno rispetto all'altro lungo l'asse longitudinale secondo un movimento vincolato; due elementi detti "incudine" (part.3 fig.l e fig.2) e "inserto" (part.3 fig.l e fig.2) vincolati rispettivamente alla "staffa rotaia destra" e alla "staffa rotaia sinistra" e caratterizzati dal fatto di essere disposti l'uno di fronte all'altro e di scorrere l'uno verso l'altro con l'aumentare della distanza tra la "staffa rotaia sinistra" e "staffa rotaia destra"; da un cavo in fibra ottica (part.5 fig.l e fig.2) che alloggia nel corpo "staffa rotaia destra" ad à ̈ disposto sopra l'elemento "incudine"; da un sistema di sicurezza costituito da due supermagneti respingenti (part.6 fig.l e fig.2) {in alternativa da molle) posti l'uno sul corpo "staffa rotaia sinistra" e l'altro sul corpo "staffa rotaia destra" e disposti in maniera tale che sia esercitata costantemente un forza respingente tra "staffa rotaia sinistra" e "staffa rotaia destra" . 2. "staffa rotaia sinistra" e "staffa rotaia destra" di cui alla rivendicazione n.l sono vincolati rispettivamente ai due segmenti di rotaia in corrispondenza del giunto meccanico che li unisce (fig.l), in modo che "staffa rotaia sinistra" risulti incollato ad uno dei due segmenti e "staffa rotaia destra" all'altro e garantendo che ì due corpi si muovane lungo l'asse longitudinale della rotaia. 3. "incudine" e "inserto" di cui alla rivendicazione n.l caratterizzati dal fatto di essere conformati in modo che le parti destinate a venire a contatto tra di loro siano di geometria ad angolo acuto per quanto riguarda "inserto" e di geometria piana per quanto riguarda "incudine" in modo da determinare la veloce e sicura rottura della fibra ottica, nel momento che "incudine" e "inserto" vengono a contatto.