ITTO980745A1 - Dispositivo elettropneumatico a controllo elettronico destinato ad es- sere applicato all'estremita' di un convoglio ferroviario per agevola- - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo elettropneumatico a controllo elettronico destinato ad essere applicato all’estremità di un convoglio ferroviario per agevolarne la frenatura”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale ai sistemi di frenatura ad aria compressa, in particolare per treni di elevata composizione.

Il sistema di frenatura più diffuso a livello internazionale è basato sul principio di funzionamento del freno ad aria compressa Westinghouse . Questo sistema di frenatura comprende un serbatoio principale di aria compressa situato sulla motrice ed alimentato da un compressore ad una pressione di riferimento di 5bar. Dal serbatoio principale parte una condotta generale che si estende lungo tutti i veicoli del convoglio. Un rubinetto di comando disposto sulla motrice consente di ridurre la pressione nella condotta generale rispetto alla pressione di riferimento ed una pluralità di apparecchi di frenatura disposti sui vari veicoli del convoglio producono una forza di frenatura correlata alla differenza fra la pressione nella condotta generale e la pressione di riferimento .

Con un sistema di frenatura di questo tipo il controllo della frenatura di convogli ferroviari di elevata lunghezza (ad esempio superiore ad un chilometro) è particolarmente difficoltoso. In particolare, i tempi di propagazione del comando pneumatico di frenatura lungo la condotta generale e i tempi di ricarica della condotta generale in fase di sfrenatura sono così elevati da rendere il treno sostanzialmente ingovernabile ad alta velocità durante le operazioni di frenatura e sfrenatura. Questo impone una drastica riduzione della velocità dei convogli con elevata lunghezza. Infatti, i treni merci con lunghezze superiori ad un chilometro hanno tipicamente una velocità massima di circa 40 km/h.

Attualmente, per cercare di migliorare tale situazione viene inserito in coda al convoglio un carro con una cabina presidiata da un operatore che ha il compito di coadiuvare la frenatura del convoglio sulla base di informazioni acustiche che gli vengono trasmesse dal macchinista a bordo della motrice.

Recentemente e solo per alcune applicazioni sperimentali è stato introdotto un dispositivo di fine convoglio che, in aggiunta ai mezzi di segnalazione luminosa richiesti dalle normative, è in grado di scaricare la condotta generale in funzione di segnali ricevuti via radio, in modo da coadiuvare l'azione frenante impostata dal macchinista a bordo della motrice.

Lo scopo della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo che possa coadiuvare la frenatura di convogli ferroviari di elevata lunghezza, migliorando le prestazioni dei dispositivi di tipo noto, in particolare dal punto di vista della sicurezza di intervento.

Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da un dispositivo avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione principale.

L'invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista schematica di un convoglio ferroviario munito di un dispositivo secondo la presente invenzione, e

la figura 2 è uno schema elettro-pneumatico del dispositivo secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, con 10 è indicato un convoglio ferroviario costituito da una motrice M e da una pluralità di veicoli fra loro agganciati, indicati con V1, V2, V3,...,Vn. In modo per se noto, il convoglio 10 è munito di un sistema di frenatura pneumatico includente una condotta generale 12 che si estende dalla motrice fino all'ultimo veicolo del convoglio. Il sistema di frenatura comprende essenzialmente un serbatoio principale 14 (dedicato al freno) disposto sulla motrice M e collegato alla condotta generale 12 tramite un rubinetto di comando 16.

Su ciascun veicolo V1, V2, V3,...,Vn è disposto un gruppo di frenatura includente, in modo per se noto, un distributore 18 collegato pneumaticamente ad un serbatoio ausiliario 20 e ad un attuatore 22 collegato meccanicamente alla timoneria di comando del freno.

Quando i freni sono aperti, la condotta generale 12 si trova ad una pressione normale di 5bar e tutti i serbatoi ausiliari 20 sono alla stessa pressione della condotta generale. Quando si impartisce un comando di frenatura scaricando la condotta generale tramite il rubinetto di comando 16, si produce una depressione che parte dal rubinetto 16 e si propaga lungo la condotta generale 12 fino a raggiungere l'ultimo veicolo del convoglio. Non appena i distributori 18 ricevono tale depressione, essi mettono in comunicazione la condotta generale 12 con rispettive camere accèleratrici (inizialmente a pressione atmosferica) e successivamente il serbatoio ausiliario 20 con 1'attuatore di comando del freno 22, producendo una forza di frenatura proporzionale alla diminuzione di pressione.

La frenatura di ciascun veicolo inizia nell'istante in cui il relativo distributore 18 rileva il passaggio della depressione. Tale depressione, a partire dalla testa del convoglio, fa intervenire in successione i vari distributori 18 che collegano direttamente la condotta generale 12 alla rispettive camere acceleratrici. Si ottiene in questo modo un impulso di depressione che si propaga agli altri veicoli del convoglio. Pertanto, la frenatura di ciascun veicolo inizia con un ritardo che dipende dalla distanza del veicolo dalla motrice e dalla velocità di propagazione dell'impulso di depressione lungo la condotta generale. La velocità di propagazione dell'impulso è una costante che dipende dalla geometria del sistema di frenatura e che secondo gli standard internazionali non deve essere inferiore a 250 m/s.

La presente invenzione prevede l'impiego di un dispositivo elettropneumatico a controllo elettronico 24 per coadiuvare la frenatura del convoglio ferroviario. Il dispositivo 24 è destinato in particolare ad essere agganciato all'ultimo veicolo Vn del convoglio 10 e può essere incorporato nel dispositivo di segnalazione ottica con luci rosse lampeggianti che viene normalmente applicato al termine del convoglio.

Con riferimento alla figura 2, il dispositivo elettropneumatico 24 comprende un involucro 26 munito di un gancio schematicamente indicato con 28 per il suo collegamento ad un veicolo ferroviario. All'interno dell'involucro 26 è preferibilmente disposto un dispositivo ottico di segnalazione 30, costituito ad esempio da una lampada a luce rossa lampeggiante come previsto dalle normative sui trasporti ferroviari che prevedono di segnalare in questo modo la coda di un convoglio ferroviario. Il dispositivo ottico di segnalazione 30 è alimentato, in modo per se noto, da una batteria 31.

Secondo la presente invenzione, il dispositivo 24 oltre a svolgere la funzione di dispositivo di segnalazione di fine convoglio comprende una sezione elettropneumatica 32 atta a coadiuvare la frenatura del convoglio 10. La sezione 32 comprende un trasduttore di pressione 34 che è collegato alla condotta generale 12 tramite una linea 34 ed un raccordo flessibile 38. Il trasduttore 34 rileva la caduta di pressione all'interno della condotta generale 12 ed invia un segnale elettrico indicativo del valore della pressione ad un'unità elettronica di controllo 40 dotata di un'interfaccia elettropneumatica 42.

La sezione elettropneumatica 32 comprende inoltre una coppia di valvole a controllo elettrico 44, 46 suscettibili di assumere una posizione aperta ed una posizione chiusa. Entrambe le valvole 44, 46 nella loro posizione aperta mettono in comunicazione con l'atmosfera la linea 36 e quindi la condotta generale 12. A monte della valvola 44 è disposta una strozzatura 48 che ha lo scopo di limitare lo scarico in atmosfera della condotta generale 12. Al contrario, tramite la valvola 46 lo scarico in atmosfera della condotta generale 12 non è soggetto ad alcuna limitazione.

Le valvole 44 e 46 sono comandate dall'unità elettronica 40 e sono di tipo bistabile, cioè richiedono un comando positivo per passare da una posizione operativa all'altra. Di conseguenza, non può avvenire una commutazione della posizione operativa delle valvole 44, 46 per semplice assenza/presenza dell’alimentazione elettrica ma occorre un comando che tolga l'alimentazione alla porzione alimentata della valvola ed alimenti la porzione che in precedenza non era alimenta.

L'elettrovalvola 44, essendo associata alla strozzatura 48, consente una ridotta scarica della condotta generale e consente di conseguenza di regolare la pressione in coda al convoglio per ottenere un'azione di accelerazione del comando di frenatura. L'elettrovalvola 46 permette invece di ottenere una scarica con alta portata della condotta generale ed è destinata ad essere utilizzata principalmente per la frenatura di emergenza.

L'unità elettronica di controllo 40 comanda l'apertura delle valvole 44, 46 in funzione dei segnali provenienti dal trasduttore di pressione 34. Più precisamente, quando il trasduttore di pressione 34 rileva la presenza di un picco di depressione nella condotta generale 12, l'unità di controllo 40 apre la valvola 44 per un tempo prefissato oppure fino a raggiungere una depressione nella condotta generale prefissata oppure ancora con una legge che combina il tempo di apertura e la diminuzione di pressione. Quando il trasduttore di pressione 34 rileva una caduta di pressione di entità corrispondente ad una frenata di emergenza, l'unità di controllo 40 comanda l'apertura della valvola 46.

Il collegamento in atmosfera della condotta generale 12 tramite le valvole 44 o 46 consente di ottenere una frenatura più uniforme del convoglio e di ridurre i tempi di intervento dei dispositivi di frenatura dei vari veicoli del convoglio.

L'unità di controllo 40 è in grado di distinguere un comando di frenatura proveniente dalla motrice da un eventuale disturbo sulla base della successiva variazione della depressione nella condotta generale dopo il rilevamento del picco di depressione. L'unità di controllo 40 può essere predisposta per memorizzare la variazione di pressione nella condotta generale durante la prova del sistema frenante del convoglio e può essere predisposta per comandare l'apertura delle valvole 44 o 46 soltanto se, in condizioni di esercizio, la variazione di pressione rilevata dal trasduttore 34 riproduce la variazione di pressione rilevata durante la prova del sistema frenante.

L'unità elettronica,di controllo 40 può inoltre essere predisposta per comunicare con un'unità 52 (figura 1) disposta sulla motrice, ad esempio via radio oppure tramite un bus filare schematizzato dalla linea a tratti indicata con 50 nella figura 2. L'unità 40 può comunicare alla motrice informazioni circa lo stato di operatività del sistema e può essere predisposta per ricevere via radio o via bus comandi di frenatura che vengono implementati mediante l'apertura delle valvole 44 o 46.

L'unità elettronica di controllo 40 può inoltre essere predisposta per determinare, sia pure in modo approssimativo, la lunghezza del convoglio sulla base della variazione nel tempo della pressione nella condotta generale 12 a seguito di un comando di frenatura. Infatti, la curva della pressione in funzione del tempo ha una diversa pendenza in funzione della lunghezza del convoglio. Pertanto, rilevando la pressione in diversi istanti tramite il trasduttore 34 è possibile determinare la lunghezza approssimativa del convoglio e tale informazione può essere trasmessa ad esempio via radio ad un centro di controllo.

Il dispositivo secondo la presente invenzione consente di effettuare la prova del sistema di frenatura dì un convoglio in modo molto più agevole di quanto avviene attualmente. Come è noto, la prova del sistema di frenatura richiede in una prima fase l'applicazione di un comando di frenatura dalla motrice e la verifica che tale comando abbia raggiunto la coda del convoglio. In una seconda fase, è necessario verificare anche che l'apertura della condotta generale in coda al convoglio produce un comando di frenatura che si propaga fino alla motrice. Tradizionalmente, per effettuare questo controllo è necessario che un operatore si muova lungo tutto il convoglio per verificare che il comando di frenatura impartito dalla motrice abbia raggiunto l'ultimo veicolo del convoglio ed anche per aprire il rubinetto di estremità situato sull'ultimo veicolo del convoglio per effettuare la prova del sistema frenante in modo inverso, cioè dalla coda verso la motrice. Con il dispositivo secondo la presente invenzione entrambe queste verifiche possono essere effettuate senza la necessità che un operatore si muova lungo il convoglio. La prima fase della verifica viene effettuata applicando il comando di frenatura dalla motrice e rilevando tramite l'unità elettronica di controllo 40 ed il trasduttore 34 la presenza di un segnale di depressione in coda al convoglio entro un tempo compatibile con la lunghezza stimata del convoglio. La verifica del sistema frenante in senso inverso (dalla coda verso la motrice) può essere effettuata inviando un comando via radio o via bus all'unità elettronica di controllo 40 la quale, dopo il ricevimento di questo comando, apre una delle valvole 44, 46. Il fatto che la depressione si sia correttamente propagata dalla coda fino alla testa del convoglio può essere facilmente verificato dal macchinista osservando visivamente se i freni della motrice sono attivati oppure se il manometro installato sulla motrice segnala la caduta di pressione .

Sebbene il dispositivo secondo l'invenzione sia stato sviluppato in modo specifico per l'applicazione in coda ad un convoglio, non è escluso che esso possa essere disposto in uno o più punti intermedi del convoglio, come schematicamente indicato dal riferimento 24' nella figura 1. Nel caso in cui il dispositivo debba essere installato in un punto intermedio del convoglio esso può essere privo del dispositivo di segnalazione luminosa.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione, così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettropneumatico a controllo elettronico per coadiuvare la frenatura di un convoglio ferroviario (10) avente un sistema di frenatura ad aria compressa includente una condotta generale (12) che si estende lungo tutti i veicoli (M, V1, V2, V3,...,Vn) del convoglio, caratterizzato dal fatto che comprende: un trasduttore di pressione (34) atto a rilevare un picco di depressione nella condotta generale (12) del convoglio (10), - almeno un'elettrovalvola (44, 46) azionabile fra una posizione aperta ed una posizione chiusa, in cui nella sua posizione aperta detta elettrovalvola (44, 46) mette la condotta generale (12) in comunicazione con l'atmosfera, ed - un'unità elettronica di controllo (40) atta a comandare l'apertura di detta elettrovalvola (44, 46) quando il suddetto trasduttore di pressione (34) rileva la presenza di un picco di depressione nella condotta generale (12), in modo tale da consentire un controllo della frenatura dalla .coda del convoglio anche in assenza di informazioni trasmesse dalla motrice via radio o via bus.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la suddetta unità elettronica di controllo (40) è predisposta per aprire detta elettrovalvola (44, 46) per un tempo prefissato oppure fino a raggiungere una depressione prefissata nella condotta generale oppure con una legge che combina il tempo di apertura e la diminuzione di pressione nella condotta generale.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la suddetta unità elettronica di controllo (40) è predisposta per determinare la lunghezza approssimativa del convoglio (10) in funzione dei segnali forniti da detto trasduttore di pressione (34).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una prima elettrovalvola (44) predisposta per effettuare una scarica controllata della condotta generale ed una seconda elettrovalvola (46) atta ad effettuare uno scarico rapido con elevata portata della condotta generale.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'unità elettronica di controllo (40) è predisposta per inviare alla motrice un segnale indicativo del ricevimento di un comando di frenatura impartito lungo la condotta generale, in modo da consentire la verifica della continuità del sistema frenante da parte di un macchinista a bordo della motrice.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'unità elettronica di controllo (40) è predisposta per distinguere un impulso di depressione dovuto ad un comando di frenatura proveniente dalla motrice da un eventuale disturbo sulla base della variazione della pressione nella condotta generale (12) rilevata da detto trasduttore di pressione (34).
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la suddetta elettrovalvola (44, 46) è di tipo bistabile.
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi per la trasmissione di informazioni relative al proprio stato di operatività. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.