ITTO20000552A1 - Metodi ed apparecchiuature per rilevare e segnalare condizioni di deragliamento in un veicolo ferroviario. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Metodi ed apparecchiature per rilevare e segnalare condizioni di deragliamento in un veicolo ferroviario" .

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a metodi ed apparecchiature per rilevare e segnalare condizioni di deragliamento in un veicolo ferroviario.

In molti incidenti ferroviari causati da deragliamento si verifica dapprima un deragliamento parziale di un assile o di un carrello, a volte di una singola ruota di un veicolo ferroviario. In questi casi, solitamente un assile si trova spostato in modo tale che una delle sue ruote sbatte ripetutamente contro le traversine o i bulloni che fissano la rotaia alle traversine, o contro la massicciata ferroviaria. In altri casi, meno frequenti, è possibile che entrambe le ruote di uno stesso assile siano sollevate o spostate in modo tale da non subire urti. In entrambe tali evenienze, si è potuto verificare che il treno può viaggiare in tali condizioni di deragliamento parziale o incipiente per parecchie decine di chilometri prima che si verifichi un danno più grave o un incidente,· durante questo periodo, solitamente né il macchinista né altro personale a bordo del treno si accorgono o vengono avvertiti del guasto e quindi del pericolo imminente .

È scopo della presente invenzione rilevare per tempo una condizione di deragliamento di almeno una delle ruote di un veicolo ferroviario e di generare, in tale evenienza, un segnale di allarme in tempo reale, così da poter fermare immediatamente il treno per evitare danni peggiori ed intervenire tempestivamente sul guasto verificatosi.

Questo ed altri scopi e vantaggi sono raggiunti, secondo un primo aspetto della presente invenzione, da un metodo come definito nella rivendicazione 1 e da un'apparecchiatura come definita nella rivendicazione 4.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, si propone un metodo come definito nella rivendicazione 2 ed un'apparecchiatura come definita nella rivendicazione 5.

Le caratteristiche e i vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di attuazione fatta con riferimento al disegno allegato, dato a titolo indicativo e non limitativo, che è una vista schematica di una ruota di un veicolo ferroviario a cui è associata un'apparecchiatura secondo 1'invenzione.

Facendo riferimento alla figura, con 1 è schematicamente indicata una ruota di un veicolo ferroviario che viaggia su una rotaia 2. La ruota 1 è dotata di un sensore di velocità 3 associato ad un encoder 4 solidale in rotazione all'assile della ruota, ad esempio una ruota fonica del tipo solitamente utilizzato per rilevare la velocità di rotazione. Il sensore di velocità 3 è montato su un elemento stazionario di supporto 5, solidale o integrale ad un elemento di supporto dell'assile della ruota. Ad esempio, l'elemento di supporto stazionario 5 potrà essere la boccola del cuscinetto o il coperchio esterno di tale boccola, o l'anello di rotolamento esterno e stazionario del cuscinetto del assile, o ancora uno schermo di tenuta montato su tale anello esterno. Preferibilmente il sensore di velocità 3 è disposto sull'anello di rotolamento esterno stazionario del cuscinetto.

Le caratteristiche di realizzazione e di funzionamento dei sensori di velocità e dei relativi encoder o ruote foniche in questione (che potranno essere di un qualunque tipo noto) non sono di per sé rilevanti ai fini della comprensione dell'invenzione e non verranno pertanto qui descritte in modo particolareggiato. Come noto, quando la ruota 1 gira, essa trascina solidalmente in rotazione 1'encoder 4, per cui il sensore di velocità 3 sotto l'influenza dell'encoder fornisce un segnale indicativo della velocità di rotazione della ruota, generalmente un segnale con frequenza proporzionale alla velocità angolare della ruota.

Per un'applicazione vantaggiosa dell'invenzione è preferibile che tutte le ruote del treno, siano provviste di un encoder associato ad un relativo sensore di velocità.

Ciascun sensore di velocità è collegato ad un'unità di elaborazione elettronica, schematicamente designata EU, situata a bordo del treno. L'unità EU acquisisce i segnali di velocità W provenienti dai vari sensori di velocità e li processa paragonando i valori istantanei dei segnali di velocità W acquisiti per riconoscere e segnalare una condizione di deragliamento.

In condizioni di funzionamento normale, le ruote del treno girano con velocità di rotazione praticamente uguali. Può accedere che, a causa della conicità delle superfici di rotolamento delle ruote, o di differenze minime di diametro tra le ruote, alcune ruote girano con velocità leggermente superiore. L'unità di elaborazione EU è predisposta per trascurare differenze di velocità di rotazione inferiori ad una soglia predeterminata, ad esempio inferiori a 10%.

Quando una o entrambe le ruote di un assile o tutte le ruote di un carrello non sono più sul binario, la velocità di rotazione delle ruote deragliate varia notevolmente rispetto alla velocità delle ruote che rotolano sul binario. Se ad esen^io una ruota sbatte sulla massicciata o sulle traversine, essa è soggetta a brusche variazioni di velocità a causa degli urti subiti; se invece, a causa dello spostamento dell'assiale, una ruota rimane completamente sospesa senza contattare la rotaia e senza urtare contro alcun elemento della linea ferroviaria, la sua velocità di rotazione decresce fino ad annullarsi.

Secondo l'invenzione, l'unità di elaborazione EU è predisposta per emettere automaticamente un segnale di allarme A quando rileva che almeno una delle ruote sensorizzate gira con una velocità di rotazione sensibilmente diversa rispetto ad almeno un'altra delle ruote del treno, il che indica che si è verificato un deragliamento o che una ruota è bloccata e perciò potrebbe provocare un deragliamento. In particolare, l'unità di elaborazione è predisposta per emettere il segnale di allarme quando uno dei segnali di velocità differisce di una percentuale predeterminata da almeno uno degli altri segnali di velocità delle altre ruote, o dalla media dei valori delle velocità istantanee dei segnali provenienti da tutte le ruote monitorate. Ad esempio, l'unità di elaborazione EU può essere predisposta per emettere il segnale di allarme quando riconosce che tra due ruote vi è una differenza di velocità superiore a 10% o ad un altro valore percentuale considerato indicativo di una condizione di potenziale deragliamento.

Nel caso in cui si sceglie di valutare la presenza di una condizione di deragliamento rispetto al valore medio della velocità istantanea dei segnali di velocità provenienti da un numero n di ruote monitorate, l'unità di elaborazione EU è predisposta per elaborare una media degli n valori di velocità istantanei, così da ottenere un valore medio istantaneo Wm. L'unità di elaborazione confronta ciascun singolo valore istantaneo con il valore medio Wm per generare automaticamente un segnale di allarme non appena uno qualsiasi degli n segnali di velocità delle ruote monitorate assume un valore che raggiunge o supera una differenza ammissibile predeterminata rispetto al valore medio istantaneo Wm.

Per il calcolo del valore medio istantaneo W„ si potrà usare qualsiasi algoritmo statistico, ad esempio calcolando la media mobile esponenziale, lo scarto quadratico medio, il valore medio, ecc. dei valori dei segnali di velocità provenienti dalle n ruote monitorate.

Naturalmente, la sensibilità del sistema di allarme sarà tanto maggiore quanto più bassa è la percentuale di velocità che si fissa come limite tra la condizione di funzionamento normale e la condizione di funzionamento difettoso. Se il valore della differenza di velocità ammissibile viene abbassato, il segnale di allarme potrà essere emesso anche quando una delle ruote è in condizioni di bloccaggio parziale, ad esempio a causa di un funzionamento irregolare del freno ad essa associato.

Si noti che anche in condizioni di funzionamento normale durante la frenatura le diverse ruote possono essere rallentate più o meno rapidamente a seconda delle inevitabili differenze di taratura tra un freno e l'altro. È quindi possibile che in fase di frenatura l'unità di elaborazione rilevi sensibili differenze di velocità tra le diverse ruote, senza che ciò corrisponda però ad una condizione di deragliamento. È perciò preferibile che l'unità di controllo che emette il segnale di allarme (ad esempio la stessa unità EU), sia predisposta per ricevere un segnale di frenatura B quando i freni sono attivati ed utilizzare questo segnale in modo tale da escludere automaticamente la generazione di un segnale di allarme quando il treno sta frenando.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per rilevare e segnalare una condizione di funzionamento difettoso di una ruota di un veicolo ferroviario, comprendente le fasi di: a) predisporre, per una pluralità di ruote del veicolo, una corrispondente pluralità di mezzi sensori di rotazione (3) delle ruote, atti a rendere disponibili una pluralità di segnali (W) di velocità di rotazione delle ruote,· b) acquisire i segnali di velocità (W) per mezzo di un'unità di elaborazione elettronica (EU); c) confrontare i valori istantanei dei segnali di velocità (W) provenienti dai sensori di rotazione (3) di detta pluralità di ruote; d) generare automaticamente un segnale di allarme (A) quando la differenza tra i valori di due segnali di velocità di due ruote diverse raggiunge o supera una differenza ammissibile predeterminata.
2. 2 . Metodo per rilevare e segnalare una condizione di funzionamento difettoso di una ruota di un veicolo ferroviario, comprendente le fasi di: a) predisporre, per una pluralità di ruote del veicolo, una corrispondente pluralità di mezzi sensori di rotazione (3) delle ruote, atti a rendere disponibili una pluralità di segnali (w) di velocità di rotazione delle ruote,· b) acquisire i segnali di velocità (W) per mezzo di un'unità di elaborazione elettronica (EU); cl) elaborare una media dei valori istantanei dei segnali di velocità (W) provenienti dai sensori di rotazione (3) di detta pluralità di ruote, con ottenimento di un valore medio istantaneo (WJ c2) confrontare ciascun singolo valore istantaneo dei segnali di velocità (W) con il valore medio (WJ ; d) provocare automaticamente un segnale di allarme quando uno qualsiasi dei segnali di velocità (W) assume un valore che raggiunge o supera una differenza ammissibile predeterminata rispetto al valore medio istantaneo (WJ .
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre le fasi di: generare un segnale di frenatura (B) quando i freni del treno sono attivati; acquisire, per mezzo di un'unità di controllo il segnale di frenatura (B); ed inibire, per mezzo di tale unità di controllo e in risposta al segnale di frenatura (B), la generazione del segnale di allarme (A) quando i freni del treno sono attivati.
4. 4. Apparecchiatura per rilevare e segnalare una condizione di funzionamento difettoso di una ruota di un veicolo ferroviario, comprendente: una pluralità di mezzi sensori di rotazione (3) associati ad una rispettiva pluralità di ruote del veicolo, per rendere disponibili una pluralità di segnali (W) di velocità di rotazione delle ruote; mezzi di elaborazione (EU) predisposti per: acquisire detti segnali di velocità (W); confrontare i valori istantanei dei segnali di velocità; e provocare automaticamente un segnale di allarme (A) quando la differenza tra i valori di due segnali di velocità (W) raggiunge o supera una differenza ammissibile predeterminata.
5. 5. Apparecchiatura per rilevare e segnalare una condizione di funzionamento difettoso di una ruota di un veicolo ferroviario, comprendente: una pluralità di mezzi sensori di rotazione (3) associati ad una rispettiva pluralità di ruote del veicolo, per rendere disponibili una pluralità di segnali (W) di velocità di rotazione delle ruote,· mezzi di elaborazione (EU) predisposti per: acquisire detti segnali di velocità (W) elaborare una media dei valori istantanei dei segnali di velocità (W) provenienti dai sensori di rotazione (3) di detta pluralità di ruote, con ottenimento di un valore medio istantaneo (WJ ; confrontare ciascun singolo valore istantaneo dei segnali di velocità (W) con il valore medio (WJ ; provocare automaticamente un segnale di allarme (A) quando uno qualsiasi dei segnali di velocità (W) assume un valore che raggiunge o supera una differenza ammissibile predeterminata rispetto al valore medio istantaneo (WJ .
6. 6. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 4 o 5, comprendente inoltre: mezzi per generare un segnale di frenatura (B) quando i freni del treno sono attivati; mezzi per fornire il segnale di frenatura (B) ad un'unità di elaborazione; e mezzi per inibire, in risposta al segnale di frenatura (B), la generazione del segnale di allarme (A) quando i freni del treno sono attivati.