ITRM20120002A1 - Circuito oleodinamico per la movimentazione di scambi ferroviari, e relativo metodo di movimentazione. - Google Patents

Description

Circuito oleodinamico per la movimentazione di scambi ferroviari, e relativo metodo di movimentazione

La presente invenzione riguarda un circuito oleodinamico per la movimentazione di scambi ferroviari, e relativo metodo di movimentazione.

Più precisamente, la presente invenzione riguarda un circuito oleodinamico che comprende più rami azionati individualmente tramite una rispettiva servo valvola, e permette l'azionamento indipendente di altrettanti attuatori di scambio ferroviario, la pompa di servizio essendo unica per tutti i rami. Il circuito oleodinamico à ̈ utilizzabile per comandare qualsiasi attuatore idraulico, ed in particolare convenientemente negli scambi ferroviari variando la pressione nel tempo secondo il metodo dell'invenzione.

Uno scambio ferroviario à ̈ attualmente costituito come mostrato nelle figure 3 e 4. Lo scambio à ̈ strutturato tra due contraghi ed à ̈ costituito da due aghi mossi da mezzi di spostamento installati tra i due aghi. I due aghi prendono alternativamente i nomi di "ago accosto" se à ̈ accostato al suo contrago e di ago "discosto" se allontanato dal suo contrago.

I mezzi di spostamento comprendono:

- Un carrello ( "carriage");

- Un corsoio scorrevole ("slidable link block");

- Due martelli di bloccaggio dei mezzi di spostamento ("safety hook");

- due cilindri a semplice effetto contrapposti.

Inoltre i due aghi sono connessi da tiranti in modo da aumentare il momento inerziale.

Facendo riferimento alla figura 5, l'azionamento degli aghi avviene in tre fasi (con "fase 0" si intende indicare la situazione iniziale, con l'ago destro accosto e bloccato, prima della movimentazione per scambiare il ruolo degli aghi):

- la prima fase comprende lo spostamento interno del corsoio fino a liberare il martello dell'ago accosto e impegnare il martello dell'ago discosto; - la seconda fase comprende la continuazione dello spostamento del corsoio scorrevole al fine di effettuare lo spostamento degli aghi; infatti, il secondo martello à ̈ incernierato sul carrello il quale al sua volta à ̈ solidale ai tiranti collegati ai due aghi;

- la terza fase comprende la spinta del secondo martello il ricoprimento dello spazio di gioco del secondo martello (a sinistra) in modo tale che questo rimanga bloccato nella sua sede.

Questo pone un problema quando dei corpi estranei cadono tra gli aghi e i contraghi, in particolare tra i punti di manovra dei mezzi di spostamento. Infatti, l'ago in questo caso si flette e, anche se riesce a frantumare il corpo estraneo, non lo polverizza e quindi 1'ago non può andare correttamente a contatto del contrago. Questo crea una riduzione di scartamento (distanza tra le due rotaie) il quale, se risulta inferiore a 1426 mm la ruota del treno sale mettendo a rischio il treno stesso.

Attualmente sono in uso sistemi oleodinamici per la movimentazione degli scambi con una centralina con schema simile a quella di Fig. 1.

Il sistema 100 si compone essenzialmente di un motore 111 che aziona una pompa 110 che fornisce la portata e la pressione necessaria per azionare lo scambio alimentando alcuni pistoni 115 come in Fig. 2.

Sono presenti anche una pompa manuale 107, una valvola di non ritorno 105, una valvola di massima 106, un filtro 112, un serbatoio 113 ed un livello stato 114, le valvole di non ritorno 105,108,109, nonché l'elettrovalvola 104 e gli innesti rapidi 101.

Lo spegnimento del motore viene provocato dal pressostato 102 o 103 che rileva la pressione massima sul ramo alimentato. Più in dettaglio, la pompa 110 inizia a fornire una pressione sufficiente a azionare i due aghi dello scambio. Gli aghi vengono così spostati e uno dei due va in fine corsa sul rispettivo contrago. A questo punto, la pressione necessariamente sale per impossibilità di movimentazione ulteriore dell'ago, e il trasduttore (pressostato) 102 o 103 rileva una pressione oltre un limite massimo (40 bar). Viene di conseguenza tagliata l'alimentazione al motore in quanto lo scambio à ̈ effettuato.

Questo sistema ha il vantaggio di essere semplice ma ha delle limitazioni come l'impossibilità di variare la portata sui singoli attuatori (pistoni 115) , di variare la pressione massima durante la corsa di attuazione e di avere pressioni diverse nei singoli attuatori al variare della corsa.

Queste limitazioni generano alcuni problemi: la portata costante impedisce il movimento sincrono degli aghi (parte mobile dello scambio) ed anche lo sblocco in contemporanea dell'ago accosto che normalmente viene bloccato con un'extra corsa del pistone, corsa che non à ̈ uguale in tutti i punti di manovra. Inoltre su scambi con aghi molto flessibili e con difficoltà di scorrimento per ghiaccio o disallineamento dei cuscinetti di scorrimento può essere necessaria una pressione abbastanza alta che deve essere ridotta nella parte finale dell'azionamento dell'ago per non avere deformazioni in caso di pietre che si interpongano tra ago e contrago, come sopra spiegato.

E' scopo specifico della presente invenzione un nuovo circuito idraulico ed elettrodinamico che risolva i problemi e superi gli inconvenienti della tecnica anteriore.

E' ulteriore scopo specifico della presente invenzione un metodo di comando di un attuatore idraulico che utilizzi il circuito scopo dell'invenzione.

E' ulteriore scopo specifico della presente invenzione un metodo di comando di uno scambio ferroviario che utilizzi il circuito scopo dell'invenzione .

E' oggetto della presente invenzione un circuito oleodinamico per il comando ed il controllo di attuatori idraulici, comprendente una pompa, almeno una valvola distributrice di pressione idraulica a una pluralità di attuatori, caratterizzato dal fatto che detta pompa à ̈ connessa ad una pluralità di valvole distributrici pari al numero di attuatori, ognuna di dette valvole distributrici essendo connessa in modo da comandare indipendentemente un solo attuatore ed essendo una servovalvola connessa elettricamente ad una unità elettronica di controllo.

Preferibilmente secondo l'invenzione, ciascuno di detti attuatori comprende un pistone e detta servovalvola, la quale à ̈ connessa idraulicamente a: - un contatore volumetrico per la misura del volume, e quindi dello spostamento del pistone,

- un trasduttore per il rilevamento della pressione idraulica sul pistone,

questi essendo connessi elettricamente a detta unità elettronica di controllo, in modo tale da comandare nel tempo la servovalvola in funzione della misura della pressione idraulica sul pistone e dello spostamento dello stesso.

Preferibilmente secondo l'invenzione, il circuito comprende ulteriormente un trasduttore per il rilevamento della pressione idraulica massima, connesso idraulicamente a detta servovalvola ed elettricamente a detta unità elettronica di controllo.

Preferibilmente secondo l'invenzione, detta pluralità di attuatori à ̈ una pluralità di attuatori di uno scambio ferroviario.

E' ulteriore oggetto specifico della presente invenzione un metodo di comando di uno scambio ferroviario, lo scambio ferroviario comprendendo due aghi, due relativi contraghi, uno o più tiranti per la connessione tra gli aghi, ed un sistema di movimentazione degli aghi comprendente un circuito di generazione di pressione, in modo che un ago sia un ago accosto e l'altro sia un ago discosto dai rispettivi contraghi, il sistema di movimentazione comprendendo un corsoio scorrevole, due martelli di blocco ciascuno associato ad uno dei due aghi e incernierato su un carrello solidale a detto uno o più tiranti, due relative sedi in cui si impegnano i due martelli di blocco, il metodo comprendendo l'esecuzione delle seguenti fasi:

A. spostare il corsoio fino a liberare il primo martello incontrato, relativo all'ago attualmente accosto, e impegnare nella relativa sede il secondo martello incontrato relativo all'ago attualmente discosto;

B. continuare lo spostamento del corsoio scorrevole al fine di effettuare lo spostamento degli aghi; C. continuare lo spostamento del corsoio scorrevole per bloccare il secondo martello nella sua posizione impegnata in detta relativa sede,· il metodo essendo caratterizzato dal fatto che detto circuito di generazione di pressione à ̈ il circuito di generazione e controllo di pressione oggetto della presente invenzione, e dal fatto che nelle fasi A e B detto circuito fornisce una pressione con un primo valore Pi, mentre in una porzione finale della fase B e nella fase face C, corrispondente agli ultimi 5 mm di corsa degli aghi, la servovalvola invia al corsoio scorrevole una seconda pressione P2, in cui P2à ̈ un valore necessario per spostare i soli meccanismi interni del corsoio e P2<Pi.

Preferibilmente secondo l'invenzione, P2<P]/5.

E' ulteriore oggetto specifico della presente invenzione un metodo di comando di una pluralità di attuatori idraulici, comprendente l'utilizzo di un circuito di generazione di pressione, il metodo comprendendo l'azionamento di almeno un attuatore idraulico di detta pluralità di attuatori idraulici, il metodo essendo caratterizzato dal fatto che detto circuito di generazione di pressione à ̈ il circuito di generazione e controllo di pressione oggetto della presente invenzione, e dal fatto di comandare detta servovalvola in modo da fornire una pressione con intensità variabile durante l'azionamento di detto attuatore .

Preferibilmente secondo l'invenzione, detta pluralità di attuatori sono gli attuatori di un sistema di movimentazione degli aghi verso o via dai relativi contraghi di uno scambio ferroviario.

Preferibilmente secondo l'invenzione, in una prima fase di movimentazione degli aghi la pressione inviata a detto almeno un attuatore da corrispondenti almeno una servovalvola ha un primo valore Pi,mentre in una seconda fase di movimentazione corrispondente agli ultimi 5 mm di corsa per accostare un ago al contrago, la pressione inviata a detto almeno un attuatore da detta almeno una servovalvola ha un secondo valore P2, in cui P2Ã ̈ un valore necessario per spostare i soli meccanismi interni dell'attuatore e P2<Pi.

Preferibilmente secondo l'invenzione, P2<Pi/5.

E' ulteriore oggetto specifico della presente invenzione un metodo di comando di uno scambio ferroviario secondo l'allegata rivendicazione.

L'invenzione verrà ora descritta a titolo illustrativo ma non limitativo, con particolare riferimento ai disegni delle figure allegate, in cui: la figura 1 mostra un circuito elettrodinamico secondo la tecnica anteriore;

la figura 2 mostra dei pistoni collegati in serie e alimentati dal circuito della figura 1;

la figura 3 mostra uno scambio ferroviario secondo la tecnica nota;

la figura 4 la sezione con dettaglio di uno dei punti dello scambio ferroviario di figura 3;

la figura 5 mostra le fasi di movimentazione dello scambio ferroviario della figura 4 secondo la tecnica nota;

la figura 6 mostra lo schema di una preferita forma di realizzazione del circuito oleodinamico secondo la presente invenzione.

Sebbene la seguente descrizione della preferita forma realizzativa si riferisce al campo ferroviario, il circuito secondo 1'invenzione può essere usato per comandare qualsiasi attuatore idraulico in retroazione, fornendo una pressione variabile nel tempo allo stesso.

Facendo riferimento alla figura 6, il circuito oleodinamico 200 secondo l'invenzione si compone di una parte comune e di più rami alle estremità dei quali sono connessi altrettanti attuatori (pistoni) 211.

E' presente un motore pompa 201 azionato da un PLC, che manda olio a una o più servovalvole 206 a seconda dei cilindri da azionare. Queste servovalvole, insieme ad altri componenti, costituiscono apparecchiature idraulico-elettroniche che permettono di variare sia la pressione che la portata tramite un software residente nel PLC che gestisce la scheda elettronica della stessa servovalvola 206.

Sono anche presenti i seguenti componenti per ogni ramo :

- un filtro in pressione 202,

- una valvola di massima pressione 203,

- un manometro 204,

- un trasduttore di massima pressione 205,

- un contatore volumetrico 207,

- una valvola di sequenza 208,

- un ulteriore trasduttore di pressione 209,

- una valvola di ritegno 210,

- un bypass 212,

- un deviatore manuale 213,

- una pompa manuale 214.

In altre parole, si può assegnare ad ogni servovalvola 206 un valore iniziale di pressione e di portata ed effettuare la movimentazione. Si conosce la corsa fatta dai pistoni leggendo il volume spostato (possiamo anche rendere il movimento più preciso tramite confronto tra portata preimpostata e portata reale letta e correggere via software) ed associare a particolari valori della corsa variazioni di portata e/o di pressione. In questo modo ad esempio si possono sganciare su ogni ramo i sistemi di blocco (martelli) contemporaneamente assegnando portate diverse a seconda delle diverse corse da fare sugli attuatori, poi variare di nuovo la velocità per avere un movimento sincrono e poi ancora variare la velocità per avere un finecorsa contemporaneo.

In particolare, per risolvere l'ultimo problema dei corpi estranei tra ago e contrago, grazie al circuito secondo l'invenzione à ̈ possibile fornire una pressione minima nell'ultima fase di spinta del corsoio (fase di ricoprimento), ovvero solo sufficiente a spostare il corsoio stesso e non gli aghi (il circuito fornisce una pressione con un primo valore P|nella prima fase mentre in una porzione finale della seconda fase e nella terza fase, corrispondente agli ultimi 5 mm di corsa degli aghi, la servovalvola invia al corsoio scorrevole una pressione P2, in cui ad esempio P2< Pi/5). In tal modo, non si permette all'ago di piegarsi perché la forza applicata à ̈ minima, e quindi, in presenza di un ostacolo, la mancata fine-corsa non permette al sistema di dare il controllo elettrico di posizione ed il treno non può transitare sul deviatoio.

A tutto questo possiamo associare variazioni di pressione massima disponibile a secondo delle posizioni dell'ago,· per esempio pressione alta al momento del primo distacco e più bassa alla fine manovra per impedire la flessione dell'ago.

Quanto sopra detto à ̈ possibile farlo per ogni singola servovalvola 206 in modo autonomo dalle altre in base a quanto previsto dal software. Il PLC inoltre controlla la pressione massima disponibile, le corse e le pressioni (quindi le forze) durante la movimentazione su tutti i punti di manovra e rende i dati disponibili per una analisi diagnostica. E ad esempio si può sapere se e quale pistone non ha effettuato la corsa voluta e se un punto di manovra ha avuto carichi superiori al normale. Una analisi delle curve tempo - forza - corsa può essere utile per monitorare il funzionamento di uno scambio, verificare se c'à ̈ un decadimento di alcuni parametri ed intervenire prima che ci sia un disservizio.

Il sistema proposto supera i limiti esposti nella descrizione del sistema conosciuto. E' inoltre possibile rendere il sistema SIL4 ridondando alcuni componenti cosa non ancora disponibile nei sistemi oleodinamici in uso.

Descrizione del funzionamento

Mettendo in rotazione la pompa 201 tramite il relativo motore elettrico, inviamo un flusso d'olio verso il cilindro. Sulla tubazione di mandata à ̈ montato un filtro ad alta pressione 202 per il filtraggio dell'olio. Il gruppo ha una valvola di massima pressione 203 che determinerà la massima pressione possibile nell'impianto, un manometro 204 ed un trasduttore 205 per la verifica della pressione massima. La centralina avrà anche tutti gli strumenti di allarme per la temperatura e il livello di olio nel serbatoio non indicati nello schema della figura 6.

L'olio pompato raggiunge la servovalvola 206 che in condizioni di riposo ha gli utilizzi in scarico con le tubazioni mantenute piene di olio tramite la valvola di ritegno 210. Il PLC comanda oltre al motore anche la posizione (ramo destro o sinistro), la pressione e la portata della servovalvola 206 come previsto dal software. Il contatore volumetrico 207 misura il volume (quindi lo spostamento) del pistone e dà la retroazione al PLC che verifica se e quando variare la portata o la pressione che viene monitorata dal trasduttore 209.

Il PLC spenge il motore e riporta in posizione di riposo la servovalvola al raggiungimento delle corse assegnate o, in caso di manovra non completata per ostacolo, dopo un tempo prefissato da un timer non riportato nell'allegato A.

I pistoni 211 hanno un sistema di bypass 212 per il lavaggio, l'eliminazione delle bolle d'aria e la sostituzione dell'olio. Il sistema à ̈ completato da un sistema di manovra a mano di emergenza che non ha le caratteristiche funzionali dell'impianto sopra descritte ma permette il movimento del sistema. Si compone di una pompa manuale 214 che tramite un deviatore manuale 213 manda l'olio al ramo destro o sinistro del pistone. Le valvole di sequenza 208 quando sentono la pressione generata dalla manovra a mano aprono il condotto e fanno fluire l'olio nel pistone. Non à ̈ attualmente prevista una valvola di massima pressione su questo ramo dell'impianto (anche se à ̈ possibile metterla) perché la forza applicabile a mano non genera pressioni pericolose ed anche perché l'impossibilità di muovere la leva della pompa dà l'indicazione dì aver completato la manovra.

In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione e sono state suggerite delle varianti della presente invenzione, ma à ̈ da intendersi che gli esperti del ramo potranno apportare modificazioni e cambiamenti senza con ciò uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo di comando di uno scambio ferroviario, lo scambio ferroviario comprendendo due aghi, due relativi contraghi, uno o più tiranti per la connessione tra gli aghi, ed un sistema di movimentazione degli aghi comprendente un circuito di generazione di pressione comprendente una pompa (201), almeno una valvola distributrice (206) di pressione idraulica a una pluralità di attuatori (211) di uno scambio ferroviario, in cui detta pompa (201) à ̈ connessa ad una pluralità di valvole distributrici (206) pari al numero di attuatori (211), ognuna di dette valvole distributrici essendo connessa in modo da comandare indipendentemente un solo attuatore (211) ed essendo una servovalvola (206) connessa elettricamente ad una unità elettronica di controllo, in modo che un ago sia un ago accosto e l'altro sia un ago discosto dai rispettivi contraghi, il sistema di movimentazione comprendendo un corsoio scorrevole, due martelli di blocco ciascuno associato ad uno dei due aghi e incernierato su un carrello solidale a detto uno o più tiranti, due relative sedi in cui si impegnano i due martelli di blocco, il metodo comprendendo l'esecuzione delle seguenti fasi: A. spostare il corsoio fino a liberare il primo martello incontrato, relativo all'ago attualmente accosto, e impegnare nella relativa sede il secondo martello incontrato relativo all'ago attualmente discosto; B. continuare lo spostamento del corsoio scorrevole al fine di effettuare lo spostamento degli aghi; C. continuare lo spostamento del corsoio scorrevole per bloccare il secondo martello nella sua posizione impegnata in detta relativa sede,· il metodo essendo caratterizzato dal fatto che nelle fasi A e B detto circuito oleodinamico fornisce una pressione con un primo valore Pi, mentre in una porzione finale della fase B e nella fase C, corrispondente agli ultimi 5 mm di corsa degli aghi, la servovalvola invia al corsoio scorrevole una seconda pressione P2, in cui P2à ̈ un valore necessario per spostare i soli meccanismi interni del corsoio e P2< Pi.
2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che P2<Pi/5.
3. 3) Circuito oleodinamico (200) per il comando ed il controllo di attuatori idraulici, comprendente una pompa (201) , almeno una valvola distributrice (206) di pressione idraulica a una pluralità di attuatori (211), in cui detta pompa (201) à ̈ connessa ad una pluralità di valvole distributrici (206) pari al numero di attuatori (211), ognuna di dette valvole distributrici essendo connessa in modo da comandare indipendentemente un solo attuatore (211) ed essendo una servovalvola (206) connessa elettricamente ad una unità elettronica di controllo, il circuito oleodinamico essendo configurato per eseguire il metodo secondo la rivendicazione 1 o 2.
4. 4) Circuito oleodinamico secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti attuatori comprende un pistone e detta servovalvola (206), la quale à ̈ connessa idraulicamente a: - un contatore volumetrico (207) per la misura del volume, e quindi dello spostamento del pistone, - un trasduttore (209) per il rilevamento della pressione idraulica sul pistone, questi essendo connessi elettricamente a detta unità elettronica di controllo, in modo tale da comandare nel tempo la servovalvola (206) in funzione della misura della pressione idraulica sul pistone e dello spostamento dello stesso.
5. 5) Circuito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 4, caratterizzato dal fatto che di comprendere ulteriormente un trasduttore per il rilevamento della pressione idraulica massima (205), connesso idraulicamente a detta servovalvola (206) ed elettricamente a detta unità elettronica di controllo.
6. 6) Circuito secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che detta pluralità di attuatori (211) à ̈ una pluralità di attuatori di uno scambio ferroviario.