ES2962960T3 - Procedimiento para operar una máquina de superestructura guiada por carriles, así como máquina de superestructura - Google Patents

Abstract

Una máquina de superestructura (1) guiada por carriles se maneja mediante un dispositivo de control (11) de tal manera que al menos una variable de estado (Z) de la máquina de superestructura (1) se determina según un estado de funcionamiento y la al menos una variable de estado (Z) se compara con al menos un valor umbral predefinido (GW, GS) para controlar la seguridad contra el descarrilamiento de la máquina de superestructura (1). De esta manera se determina y supervisa la seguridad contra descarrilamiento de la máquina de superestructura (1) en función del estado operativo actual. La máquina de superestructura (1) tiene por tanto un campo de aplicación ampliado y una capacidad de rendimiento mejorada, así como una mayor rentabilidad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para operar una máquina de superestructura guiada por carriles, así como máquina de superestructura

La invención se refiere a un procedimiento para operar una máquina de superestructura guiada sobre carriles. La invención se refiere además a una máquina de superestructura guiada sobre carriles.

Estado de la técnica

Las máquinas de superestructura guiadas por carriles se utilizan para fabricar, renovar y mantener sistemas de catenaria. Para ello, las máquinas de superestructura presentan aparatos de trabajo, como por ejemplo plataformas de trabajo elevadoras, plataformas de trabajo que se pueden girar libremente, grúas y manipuladores, que generan un momento de vuelco variable en la respectiva máquina de superestructura en función de la carga y la posición. Para garantizar la seguridad contra el descarrilamiento, la libertad de movimiento de los aparatos de trabajo, así como la velocidad de trabajo de la máquina de superestructura están limitadas, suponiendo condiciones extremas, como por ejemplo una carga máxima sobre los aparatos de trabajo y una elevación máxima de vía.

La memoria de presentación DE 30 15 227 A1 da a conocer un procedimiento para operar una máquina de superestructura guiada sobre carriles.

La memoria de presentación WO 2017 144153 A2 da a conocer un procedimiento para operar un vehículo ferroviario, en el que se determina una magnitud de estado del vehículo ferroviario mediante un sensor de descarga de rueda.

El modelo de utilidad DE 202006019036 U1 da a conocer un procedimiento para operar un vehículo ferroviario, en el que se determina una magnitud de estado del vehículo ferroviario mediante un inclinómetro.

Sumario de la invención

La invención tiene el objeto subyacente de proporcionar un procedimiento para operar una máquina de superestructura guiada sobre carriles, que aumente el rendimiento y la rentabilidad de la máquina de superestructura y amplíe su campo de aplicación.

Este objeto se logra mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1. De acuerdo con la invención se ha reconocido que la asunción de condiciones extremas limita desproporcionadamente el rendimiento de la máquina de superestructura en un gran número de situaciones de trabajo que se presentan en la práctica. Por lo tanto, en función de un estado operativo actual se determina al menos una magnitud de estado de la máquina de superestructura y se compara dicha al menos una magnitud de estado con al menos un valor límite predefinido. El al menos un valor límite predefinido se utiliza para controlar la seguridad contra el descarrilamiento de la máquina de superestructura, de modo que comparando la al menos una magnitud de estado con el al menos un valor límite predefinido para el estado operativo actual, se comprueba si la seguridad contra el descarrilamiento está garantizada todavía de forma fiable o está en riesgo. Esto permite aprovechar mejor el rendimiento y el potencial campo de aplicación de la máquina de superestructura en función del estado operativo actual, de modo que se mejora la rentabilidad de la máquina de superestructura. A pesar del ámbito de aplicación ampliado y del mayor rendimiento de la máquina de superestructura, la seguridad contra el descarrilamiento está garantizada en todo momento de forma fiable gracias a la supervisión.

La al menos una magnitud de estado caracteriza así la seguridad contra descarrilamiento de la máquina de superestructura. De acuerdo con la invención, la al menos una magnitud de estado se determina en función de una fuerza de guiado de rueda y de una fuerza de contacto de rueda de la máquina de superestructura. La al menos una magnitud de estado es preferiblemente una relación o un cociente de una fuerza de guiado de rueda y una fuerza de contacto de rueda. La determinación de al menos una magnitud de estado y/o la comparación de al menos una magnitud de estado con al menos un valor límite se realiza preferiblemente mediante un dispositivo de control de la máquina de superestructura. La determinación de al menos una magnitud de estado y la comparación con al menos un valor límite se realiza en particular en tiempo real, de modo que durante el funcionamiento se controla de forma rápida y fiable la seguridad contra el descarrilamiento.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento y, por tanto, una mayor rentabilidad. Debido a que la al menos una magnitud de estado se determina repetidamente, en particular a intervalos de tiempo iguales, durante la marcha de trabajo y se compara con al menos un valor límite, la seguridad contra el descarrilamiento se monitoriza constantemente de manera fiable durante la marcha de trabajo y mientras el aparato de trabajo está en funcionamiento. La determinación de al menos una magnitud de estado y la comparación con al menos un valor límite se realiza preferiblemente en línea y/o en tiempo real. Mediante la determinación y comparación repetidas es posible un funcionamiento sin restricciones de la máquina durante la marcha de trabajo, siempre que al menos una magnitud de estado se encuentre dentro de un rango de tolerancia predefinido para la estabilidad al descarrilamiento.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. Si al menos una magnitud de estado se encuentra fuera del rango de tolerancia definido por el valor límite Gw, la máquina de superestructura genera una señal de advertencia, de modo que un operador de la máquina de superestructura recibe un aviso de que la máquina de superestructura se encuentra en una zona límite de seguridad contra el descarrilamiento. La señal de advertencia es visual y/o acústica. De este modo, el operador tiene la posibilidad de modificar el estado operativo actual de la máquina de superestructura de tal manera que se reduzca un momento de vuelco demasiado elevado, que supone un riesgo para la seguridad contra el descarrilamiento. Para ello, el operador lleva, por ejemplo, el aparato de trabajo en un estado seguro. Durante la marcha de trabajo no es necesario interrumpir el movimiento de avance de la máquina de superestructura.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. El estado operativo de la máquina de superestructura cambia automáticamente si al menos una magnitud de estado se encuentra fuera del rango de tolerancia definido por el valor límite Gs. Debido a un riesgo grave para la seguridad contra el descarrilamiento, el estado operativo de la máquina de superestructura se cambia automáticamente de tal manera que la máquina de superestructura vuelve a un estado operativo seguro sin riesgo para la seguridad contra el descarrilamiento. El estado operativo se cambia automáticamente, por ejemplo, de tal manera que se desconecta un accionamiento de la máquina de superestructura y se para la máquina de superestructura y/o se reduce el momento de vuelco provocado por el aparato de trabajo mediante un movimiento del aparato de trabajo. Preferiblemente, la máquina de superestructura genera una señal de advertencia antes de un cambio automático en el estado operativo, de modo que un operador tiene la oportunidad de llevar de nuevo la máquina de superestructura a un estado operativo seguro.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. La al menos una magnitud de estado que caracteriza la seguridad contra descarrilamiento de la máquina de superestructura depende de una fuerza de guiado de rueda necesaria en el estado operativo actual de la máquina de superestructura. La fuerza de guiado de rueda depende a su vez de un parámetro de curvatura de la vía o del tramo de vía en el que se encuentra actualmente la máquina de superestructura. El parámetro de curvatura es en particular un radio de curva del tramo de vía en el que se encuentra actualmente la máquina de superestructura. El parámetro de curvatura se selecciona en particular entre el grupo de radio de curvatura del carril en el interior de la curva, radio de curvatura del carril en el exterior de la curva o radio de curvatura medio de la vía. El radio de curvatura medio de la vía se encuentra entre el radio de curvatura del carril en el interior de la curva y el radio de curvatura de carril en el exterior de la curva. Dado que la al menos una magnitud de estado se determina en función del parámetro de curvatura de la vía, la al menos una magnitud de estado caracteriza de forma precisa y fiable la seguridad contra el descarrilamiento, de modo que se garantiza de forma fiable la supervisión de la seguridad contra el descarrilamiento.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. Debido a que la al menos una magnitud de estado se determina en función de la fuerza de guiado de rueda de la máquina de superestructura necesaria para la seguridad contra el descarrilamiento, es posible una supervisión precisa y fiable de la seguridad contra el descarrilamiento. La fuerza de guiado de rueda se determina en función del parámetro de curvatura de la vía o del tramo de vía en el que se encuentra actualmente la máquina de superestructura. La fuerza de guiado de rueda se determina preferiblemente mediante una tabla y/o una regla de cálculo almacenada en un dispositivo de control de la máquina de superestructura. De este modo se determina de forma precisa y fiable la al menos una magnitud de estado que caracteriza la seguridad contra descarrilamiento de la máquina de superestructura

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. Mediante el al menos un primer sensor de medición se determina mediante medición la al menos una primera magnitud de medición, a partir de la cual se determina el parámetro de curvatura de la vía o del tramo de vía en el que se encuentra actualmente la máquina de superestructura. La al menos una magnitud de estado se determina en función del parámetro de curvatura. Puesto que la seguridad contra el descarrilamiento depende de una fuerza de guiado de rueda de la máquina de superestructura y la fuerza de guiado de rueda depende a su vez del parámetro de curvatura de la vía, la al menos una magnitud de estado caracteriza la seguridad contra el descarrilamiento de forma precisa y fiable. Preferiblemente, los valores de medición para al menos una primera magnitud de medición se determinan repetidamente mediante medición usando el al menos un primer sensor de medición, de modo que el parámetro de curvatura se determina repetidamente a partir de los valores de medición. Esto se realiza preferiblemente en línea y/o en tiempo real.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. Si la máquina de superestructura presenta bogies, los parámetros de curvatura, en particular el radio de curva, del tramo de vía en el que se encuentra actualmente la máquina de superestructura se pueden determinar de manera sencilla y fiable midiendo la trayectoria de oscilación de uno de los bogies. La trayectoria de oscilación se puede medir de forma sencilla con ayuda de al menos un primer sensor de medición. El sensor de medición es en particular un sensor de medición de trayectoria continuo o discreto. El sensor de medición es, por ejemplo, un sensor lineal continuo o una puerta de conmutación mecánica discreta.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. Midiendo la distancia horizontal entre la máquina de superestructura y la vía, se puede determinar de forma precisa y fiable el parámetro de curvatura de la vía o del tramo de vía en el que se encuentra actualmente la máquina de superestructura. La distancia horizontal también se denomina altura de flecha. La medición de la distancia horizontal es posible tanto en máquinas de superestructura con bogies como en máquinas de superestructura sin bogies, es decir, con ejes no pivotantes. La distancia horizontal se mide en una zona central de la máquina de superestructura, es decir, entre los ejes de la máquina de superestructura, y/o en el voladizo de la máquina de superestructura. El al menos un sensor de medición está configurado en particular de forma óptica.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. El valor almacenado para al menos una fuerza de contacto de rueda caracteriza una fuerza de contacto de rueda mínima supuesta que se produce. De este modo, en la determinación de la al menos una magnitud de estado se incluye el valor más desfavorable para la seguridad contra el descarrilamiento de la al menos una fuerza de contacto de rueda. De este modo se simplifica el cálculo de la al menos una magnitud de estado. Además, preferiblemente está presente un valor almacenado para la al menos una fuerza de contacto de rueda, en el caso de que no pueda realizarse una medición a realizar para determinar la al menos una fuerza de contacto de rueda, por ejemplo debido a un defecto técnico.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. Midiendo al menos una segunda variable de medición, es posible una determinación precisa y fiable de la al menos una fuerza de contacto de rueda. Dado que la al menos una magnitud de estado depende de la al menos una fuerza de contacto de rueda, esto permite una monitorización precisa y fiable de la seguridad contra el descarrilamiento. Preferiblemente, la al menos una segunda magnitud de medición es una fuerza y/o una longitud. Si la máquina de superestructura tiene más de dos ejes, la al menos una segunda magnitud de medición se mide preferiblemente en al menos un eje exterior. Los ejes exteriores también se denominan eje delantero y eje trasero. Preferiblemente, la al menos una segunda magnitud de medición se mide en ambas ruedas del eje respectivo, utilizándose la segunda magnitud de medición de la rueda descargada, es decir, la rueda del lado descargado, en particular para determinar la al menos una magnitud de estado. Preferiblemente, la al menos una segunda magnitud de medición se mide repetidamente, en particular a intervalos de tiempo iguales. A partir de los valores de medición se determina la al menos una magnitud de estado en línea y/o en tiempo real. Esto garantiza que la seguridad contra el descarrilamiento esté garantizada de forma constante y fiable

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. La al menos una segunda magnitud de medición es preferiblemente una fuerza y/o una longitud, en particular la carrera de resorte de una rueda de la máquina de superestructura. La carrera de resorte se mide, por ejemplo, con un sensor lineal continuo. Preferiblemente, al menos una fuerza de contacto de rueda se calcula a partir de al menos una segunda magnitud de medición. La al menos una magnitud de estado se determina en función de la al menos una fuerza de contacto de rueda. La al menos una magnitud de estado es, por ejemplo, una relación entre una fuerza de guiado de rueda y la fuerza de contacto de rueda asociada. Además, la al menos una magnitud de estado se determina, por ejemplo, de tal manera que se determina una modificación en el tiempo de la segunda magnitud de medición y se compara la modificación en el tiempo con el al menos un valor límite. Esto significa que la seguridad contra el descarrilamiento se controla de forma precisa y fiable.

Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13 garantiza un área de aplicación ampliada y un mayor rendimiento. El riesgo de descarrilamiento se detecta más rápidamente en un eje externo, es decir, en el eje delantero y en el eje trasero, y en el lado sin carga de la máquina de superestructura. Preferiblemente, la al menos una segunda magnitud de medición se determina de este modo en al menos un eje exterior y en el lado sin carga de la máquina de superestructura. Para ello, por ejemplo, en ambas ruedas están dispuestos segundos sensores de medición en al menos uno de los ejes exteriores y determinan las segundas magnitudes de medición asociadas. Con las magnitudes de medición se identifica qué lado de la máquina de superestructura está descargado, de modo que con la segunda magnitud de medición asociada se determina al menos una magnitud de estado.

La invención también tiene el objeto subyacente de proporcionar una máquina de superestructura guiada sobre carriles que tenga un campo de aplicación ampliado, así como un mayor rendimiento y rentabilidad.

Este objeto se logra mediante una máquina de superestructura con las características de la reivindicación 14. Las ventajas de la máquina de superestructura de acuerdo con la invención corresponden a las ventajas del procedimiento de acuerdo con la invención. La máquina de superestructura se puede perfeccionar en particular con las características de al menos una de las reivindicaciones 2 a 13.

Breve descripción de los dibujos

Otras características, ventajas y detalles de la invención resultan de la siguiente descripción de varios ejemplos de realización. Muestran:

la Fig. 1, una representación esquemática de una máquina de superestructura guiada por carriles de acuerdo con un primer ejemplo de realización,

la Fig. 2, una vista en planta esquemática de la máquina de superestructura que se encuentra sobre una vía en la Fig. 1,

la Fig. 3, un dibujo geométrico para calcular el radio de curvatura de la vía en la Fig. 2 mediante una trayectoria de oscilación de un bogie de la máquina de superestructura,

la Fig. 4, una representación esquemática de un bogie de la máquina de superestructura para ilustrar una medición de carrera de resorte,

la Fig. 5, una vista superior esquemática de una máquina de superestructura de acuerdo con un segundo ejemplo de realización, y

la Fig. 6, un dibujo geométrico para determinar un radio de curvatura de la vía mediante una distancia medida entre la superestructura y la vía.

Descripción de las formas de realización

A continuación se describe un primer ejemplo de realización de la invención con ayuda de las Fig. 1 a 4. Una máquina de superestructura 1 presenta un bastidor de máquina 2 en el que dos bogies D1 y D2 están alojados de forma pivotante alrededor de ejes de pivote S1 y S2 asociados. En cada uno de los bogies D1, D2 están alojados dos ejes A11, A12 y A21, A22. Los ejes A11 y A22 forman los ejes exteriores de la máquina de superestructura 1. En los ejes A11 a A22 están fijadas en cada caso dos ruedas Rl y Rr guiadas sobre carriles. Los bogies D1,D2y los ejes asociados A11 a A22 están separados entre sí en una dirección x horizontal. La dirección x, junto con una dirección y horizontal y una dirección z vertical, forman un sistema de coordenadas fijo por máquina. Los ejes de giro S1 y S2 discurren paralelos a la dirección z. Las ruedas Rl y Rr de los ejes A11 a A22 están separados entre sí en la dirección y correspondiente al ancho de vía de una vía 3. Para el accionamiento giratorio de al menos uno de los ejes A11 a A22, la máquina de superestructura 1 presenta un accionamiento 4, que está fijado al bastidor de máquina 2.

Durante el funcionamiento, la máquina de superestructura 1 está dispuesta sobre carriles 5, 6 de la vía 3 y se puede mover guiada por carriles en una dirección de trabajo 7 mediante el accionamiento 4. Los aparatos de trabajo 8, 9 están fijados al bastidor de máquina 2. El aparato de trabajo 8 está configurado, por ejemplo, como plataforma de trabajo elevadora y puede moverse en la dirección z. El aparato de trabajo 9 está configurado, por ejemplo, como plataforma de trabajo, que puede girarse libremente en las direcciones x, y, z. Los aparatos de trabajo 8, 9 se utilizan, por ejemplo, para la fabricación, renovación y mantenimiento de un sistema de catenaria 10 asignada a la vía 3.

Para controlar la máquina de superestructura 1 y para monitorizar la seguridad contra el descarrilamiento, la máquina de superestructura 1 presenta un dispositivo de control 11. El dispositivo de control 11 está conectado mediante señales con un primer sensor de medición 12 y con segundos sensores de medición 13, 14. El primer sensor de medición 12 sirve para medr la trayectoria de oscilación<s>a del bogie D1. En el bogie D1 y en el bastidor de máquina 2 está dispuesto el primer sensor de medición 12 para medir la trayectoria de oscilación sa. El primer sensor de medición 12 está configurado, por ejemplo, como sensor lineal de medición continuo o como puerta de conmutación mecánica de medición discreta. Al medir la trayectoria de oscilación sa, se proporciona al dispositivo de control 11 una primera magnitud de medición.

Los ejes A11 a A22 están alojados en la zona de las respectivas ruedas Rl y Rr mediante resortes 15 en el respectivo bogie D1, D2. El sensor de medición 13 está dispuesto en la zona de la rueda Rl del eje A11, mientras que el sensor de medición 14 está dispuesto en la zona de la rueda Rr del eje A11. El sensor de medición 13 se usa para medir una carrera de resorte<s>l entre la rueda Rl y el bogie D1, mientras que el sensor de medición 14 se usa para medir una carrera de resorte<s>r entre la rueda Rr y el bogie D1. Los sensores de medición 13, 14 están configurados, por ejemplo, como sensores lineales de medición continuos, que están dispuestos en la zona de la respectiva rueda Rl y Rr entre el eje A11 y el bogie D1. El eje exterior A11 es el eje que va en la dirección de trabajo 7. Alternativa o adicionalmente pueden estar dispuestos segundos sensores de medición en el eje exterior A22, que es el eje que se desplaza en la dirección de trabajo 7.

A continuación se describe la operación de máquina de superestructura 1 guiada por carriles y la monitorización de la seguridad contra el descarrilamiento:

Para fabricar, renovar y/o mantener el sistema de catenaria 10, la máquina superior 1 se desplaza en la dirección de trabajo 7 sobre la vía 3 por un operador por medio del accionamiento 4. Los aparatos de trabajo 8, 9 se posicionan según sea necesario para realizar el trabajo necesario en el sistema de catenaria 10. Este estado operativo se denomina marcha de trabajo.

Durante la marcha de trabajo, la máquina de superestructura 1 determina repetidamente mediante el primer sensor de medición 12 la trayectoria de oscilación<s>a del bogie D1, preferiblemente a intervalos de tiempo constantes, y transmite los valores de medición determinados al dispositivo de control 11. Adicionalmente, la máquina de superestructura 1 determina repetidamente, de manera preferida a intervalos de tiempo constantes, la carrera de resorte<s>l y<s>r en la zona de las ruedas Rl y Rr del eje A11 principal y proporciona los valores de medición determinados al dispositivo de control 11. Preferiblemente, la trayectoria de oscilación sa y la carrear de resorte sl y sr se miden en momentos coincidentes.

De acuerdo con la carga y la posición, los aparatos de trabajo 8, 9 generan un momento de vuelco en la máquina de superestructura 1, que puede poner en peligro la seguridad contra el descarrilamiento de la máquina de superestructura 1. Para controlar la seguridad contra el descarrilamiento se determina una magnitud de estado Z de la máquina de superestructura 1 en función del estado operativo actual y la magnitud de estado Z determinada se compara con valores límite predefinidos Gw y Gs para controlar la seguridad contra el descarrilamiento. La magnitud de estado Z es el cociente de una fuerza de guiado de rueda Ya y una fuerza de contacto de rueda Q. Por lo tanto, para la magnitud de estado Z se aplica lo siguiente:

Z = Ya/Q (1).

La fuerza de guiado de rueda Ya se determina en función de la trayectoria de oscilación<s>a medida. Para ello, a partir de la trayectoria de oscilación sa medida se determina en primer lugar mediante el dispositivo de control 11 un parámetro de curvatura del tramo de vía 3 en el que se encuentra actualmente o se encuentra momentáneamente la máquina de superestructura 1. El parámetro de curvatura es un radio de curva R del tramo de vía 3 en el que se encuentra actualmente la máquina de superestructura 1. Primero se calcula un ángulo de oscilación $ a partir de la trayectoria de oscilación sa. El ángulo de oscilación $ resulta de la siguiente manera:

cp ~ S<a>A (2),

en donde sa es la trayectoria de oscilación medida y r es una distancia del sensor de medición 12 desde el eje de pivote S1 sobre la recta que conecta los ejes de pivote S1 y S2. La trayectoria de oscilación<s>a suele ser claramente menor que la distancia r. La distancia r es conocida y constante.

Mediante el ángulo de oscilación $ según la ecuación (2), el radio de curva R se calcula de la siguiente manera:

D

R -2 -sin(cp)<(3),>

en donde D es la distancia entre los ejes de pivote S1 y S2. La distancia D es conocida y constante. El cálculo del radio de curva R se ilustra en la Fig. 3. La dirección de curvatura de la vía 3 resulta también de la trayectoria de oscilación sa, de modo que, en el ejemplo de la Fig. 2, se puede determinar claramente la rueda Rl en el interior de la curva y la rueda Rr en el exterior de la curva.

El radio de curva R es un radio de curva medio que se encuentra entre un radio de curva del carril 6 en el exterior de la curva y el carril 5 en el interior de la curva. Se puede suponer aproximadamente que el radio de curva R es el radio de curva del carril 6 en el exterior de la curva o se puede aumentar en la mitad del ancho de carril de la vía 3 para calcular con precisión el radio de curva del carril 6 en el exterior de la curva.

De acuerdo con la norma o reglamento ORE B55/RP8 (ver Tabla I.2, N° de serie 20), la fuerza de guiado de rueda Ya de la rueda Rr en el exterior de la curva se determina en kN según la siguiente ecuación (4):

Ya ={(? [x(m1 ■a[fm2)+m3 ■ ac/ m4] x(q ■at¡+ c2)c3 ■a(f c4] 10-3,

en donde

Qla fuerza de contacto promedio de rueda en kN,

aq una aceleración lateral en m/s2,

m1 a m4 y c1 a c4 factores de regresión y

x denota una variable auxiliar.

Para la ecuación (4) y el cálculo de la fuerza de guiado de rueda Ya en kN se aplica lo siguiente:

y

La fuerza de contacto de ruedaQpromedio de la máquina de superestructura 1 es conocida y se determinó, po_r ejemplo, mediante una medición. Por ejemplo, lo siguiente se aplica a la fuerza de contacto de ruedaQpromedio:Q= 65,12 kN.

El radio de curva R calculado se utiliza en la ecuación (4) para la variable auxiliar x.

La fuerza de contacto de ruedaQdepende de un momento de vuelco que actúa sobre la máquina superestructura 1, de una torsión momentánea en la vía 3 y de una elevación de la vía 3. La fuerza de contacto de rueda Q actual resulta de la siguiente manera:

Q = Qo - As • k (5),

en donde

Q0 es una fuerza de contacto de rueda en una posición de reposo de la máquina de superestructura 1, k es una constante elástica de los resortes 15 y

As denota una carrera de compresión o rebote.

La carrera de compresión o rebote As da como resultado:

A s = s l - s o p a r a l a r u e d a R l ( 6 ) ,

A s = s R - s o p a r a l a r u e d a R r ( 7 ) ,

en donde sL, sR son la carrera de resorte medida y s0 es la carrera de resorte en posición de reposo.

A partir de las fuerzas de contacto de rueda Q calculadas para las ruedas Rl y Rr, se selecciona la fuerza de contacto de rueda Q más pequeña de la rueda Rr en el exterior de la curva, ya que la rueda Rr en el exterior de la curva caracteriza un lado descargado de la máquina de superestructura 1. La magnitud de estado Z se calcula entonces a partir de la fuerza de guiado de rueda Ya determinada y la fuerza de contacto de rueda Q determinada de la rueda Rr según la ecuación (1).

La magnitud de estado Z caracteriza la seguridad contra el descarrilamiento de la máquina de superestructura 1. Para comprobar si la seguridad contra el descarrilamiento está garantizada de forma fiable o si existe riesgo, la magnitud de estado Z se compara con el primer valor límite Gw y el segundo valor límite Gs. Para los valores límite se aplica lo siguiente: Gw < Gs. Los valores límite se eligen, por ejemplo, de la siguiente manera: Gw = 0,98 y Gs = 1,08.

Durante la marcha de trabajo, el dispositivo de control 11 compara repetidamente en línea o en tiempo real la magnitud de estado Z determinada con el primer valor límite Gw. Si se supera el valor límite Gw, está en peligro la seguridad contra el descarrilamiento y la máquina de superestructura 1 genera una señal de advertencia acústica y/o óptica. Debido a la señal de advertencia, el operador tiene la oportunidad de devolver la máquina de superestructura 1 a un estado operativo seguro, por ejemplo para reducir un momento de vuelco excesivo generado debido a la posición de los aparatos de trabajo 8, 9. Además, el dispositivo de control 11 compara repetidamente la magnitud de estado determinada Z con el segundo valoe límite Gs, por ejemplo cuando se ha superado el valor límite Gw. Si también se sobrepasa el valor límite Gs, la seguridad contra descarrilamiento de la máquina de superestructura 1 corre un grave riesgo, de modo que el dispositivo de control 11 cambia el estado operativo de la máquina de superestructura 1 de forma inmediata y automática. El dispositivo de control 11 reduce, por ejemplo, el momento de vuelco cambiando automáticamente la posición de los aparatos de trabajo 8, 9 y/o detiene automáticamente la marcha de trabajo de la máquina de superestructura 1. De este modo se garantiza en todo momento la seguridad contra el descarrilamiento de la máquina de superestructura 1 de forma segura y fiable. Al mismo tiempo se aprovechan en la medida de lo posible los posibles campos de aplicación y las prestaciones de la máquina de superestructura 1 en el ámbito de la seguridad contra el descarrilamiento.

A continuación se describe un segundo ejemplo de realización de la invención con ayuda de las Fig. 5 y 6. A diferencia del primer ejemplo de realización, la máquina de superestructura 1 presenta dos ejes A<11>y A<22>que no son pivotantes, es decir, que no están montados sobre el bastidor de máquina 2 mediante bogies. El primer sensor de medición 12 está fijado centralmente al bastidor de máquina 2 entre los ejes A<11>y A<22>y sirve para medir una distancia d horizontal entre la máquina de superestructura 1 y uno de los carriles 5, 6 de la vía 3. El sensor 12 está representado en la Fig. 5 dispuesto en la zona del carril 6 en el exterior de la curva, de modo que mide la distancia d horizontal entre el carril 6 en el exterior de la curva y la máquina de superestructura 1. El sensor de medición 12 está configurado, por ejemplo, de forma óptica. La distancia d horizontal también se llama altura de flecha.

El sensor de medición 12 mide, considerado de forma geométrica, la distancia d entre el carril 6 en el exterior de la curva y una recta de unión V, que está definida por los puntos de contacto P1 y P3 de las ruedas Rr de los ejes A11 y A22. En la Fig. 6 se ilustra la medición de la distancia d y el cálculo del radio de curva R del carril 6 en el exterior de la curva. Midiendo la distancia d se determina otro punto P2 que se encuentra entre los puntos de contacto P1 y P3. El radio de curva R está claramente definido por los puntos P1 a P3, de modo que el radio de curva R se puede calcular de la siguiente manera:

a 1 d ^ a ¿

R = 2-ít 2 ~ 2-d(8) ,

en donde a es la distancia de los puntos de contacto P1 y P3 al sensor de medición 12. Dado que la distancia d es significativamente menor que la distancia a, el sumando d/2 es insignificante.

Como alternativa a la disposición descrita del sensor de medición 12 en el centro entre los ejes A11 y A22, la disposición también puede realizarse en un voladizo de la máquina de superestructura 1. En la Fig. 5 está representado un primer sensor de medición 12' correspondiente. Esto define correspondientemente los puntos P1 a P3, a partir de los cuales se puede calcular el radio de curva R.

A partir del radio de curva R determinado se puede calcular la fuerza de guiado de rueda Ya en la rueda Rr en el exterior de la curva mediante la ecuación (1) conforme al primer ejemplo de realización. El cálculo de la fuerza de contacto de rueda Q y la magnitud de estado Z, así como la monitorización de la seguridad contra el descarrilamiento mediante comparación con los valores límite Gw y Gs, se realiza conforme al primer ejemplo de realización. En lo que respecta a la estructura adicional y a la función adicional de la máquina de superestructura 1, se hace referencia correspondientemente al primer ejemplo de realización.

Alternativa o adicionalmente, en el dispositivo de control 11 puede estar almacenado un valor mínimo Qmín para la fuerza de contacto de rueda Q, con el que se calcula la magnitud de estado Z y se monitoriza la seguridad contra el descarrilamiento. En este caso se puede prescindir de la medición de las carreras de resorte sl y sr, así como de los segundos sensores de medición 13, 14 asociados. Esto simplifica la estructura de la máquina de superestructura 1. Además, el valor Qmin se puede utilizar si falla la medición de la carrera de resorte<s>l y/o de la carrera de resorte<s>r. El valor mínimo Qmin que aparece durante el funcionamiento se calcula, por ejemplo, antes de la puesta en funcionamiento de la máquina de superestructura 1 y se almacena como valor fijo en el dispositivo de control 11.

Dado que la seguridad contra el descarrilamiento se monitoriza constantemente dependiendo del estado operativo actual de la máquina de superestructura 1, el rendimiento de la máquina de superestructura 1 se puede explotar hasta el límite físico en cualquier estado operativo actual, de modo que el área de aplicación de la máquina de superestructura 1 se expande y se aumenta la rentabilidad.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para operar una máquina de superestructura guiada sobre carriles, que comprende los pasos:

- proporcionar una máquina de superestructura (1) guiada por carriles sobre una vía (3),

- determinar al menos una magnitud de estado (Z) de la máquina de superestructura (1) en función de un estado operativo, determinándose la al menos una magnitud de estado (Z) en función de una fuerza de guiado de rueda (Ya) y al menos una fuerza de contacto de rueda (Q) de la máquina de superestructura (1), y

- comparar la al menos una magnitud de estado (Z) con al menos un valor límite predefinido (Gw, Gs) para monitorizar la seguridad contra el descarrilamiento de la máquina de superestructura (1).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que durante un marcha de trabajo se activa un aparato de trabajo (8, 9) de la máquina de superestructura (1) y durante la marcha de trabajo se determina repetidamente la al menos una magnitud de estado (Z) y se compara con el al menos un valor límite (Gw, Gs).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en donde la al menos una magnitud de estado (Z) se compara con un valor límite Gw y la máquina de superestructura (1) genera una señal de advertencia si la al menos una magnitud de estado (Z) se encuentra fuera de un rango de tolerancia definido por el valor límite Gw.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la al menos una magnitud de estado (Z) se compara con un valor límite Gs y el estado operativo de la máquina de superestructura (1) se cambia automáticamente cuando la al menos una magnitud de estado (Z) se encuentra fuera de un rango de tolerancia definido por el valor límite Gs.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4 , en donde la al menos una magnitud de estado (Z) se determina en función de un parámetro de curvatura, en particular un radio de curva (R), de la vía (3).

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en donde para determinar al menos una magnitud de estado (Z) se determina la fuerza de guiado de rueda (Ya) de la máquina de superestructura (1) necesaria para la seguridad contra el descarrilamiento en función del parámetro de curvatura.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la máquina de superestructura (1) utiliza al menos un primer sensor de medición (12) para determinar al menos una primera magnitud de medición, a partir de la cual se determina un parámetro de curvatura de la vía (3).

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en donde la al menos una primera magnitud de medición es una trayectoria de oscilación (<s>a) de un bogie (D1) de la máquina de superestructura (1).

9. Procedimiento según la reivindicación 7 u 8, en donde la al menos una primera magnitud de medición es una distancia (d) horizontal entre la máquina de superestructura (1) y la vía (3).

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde en un dispositivo de control (11) de la máquina de superestructura (1) está almacenado un valor (Qmin) predefinido para la al menos una fuerza de contacto de rueda (Q).

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la máquina de superestructura (1) determina al menos una segunda magnitud de medición mediante al menos un segundo sensor de medición (13, 14), del que se determina la al menos una fuerza de contacto de rueda (Q).

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, en donde la al menos una magnitud de estado (Z) se determina en función de al menos una segunda magnitud de medición, que en particular es una carrera de resorte (<s>l,<s>r) de una rueda (Rl, Rr) de la máquina de superestructura (1).

13. Procedimiento según la reivindicación 11 o 12, en donde al menos una segunda magnitud de medición se determina en al menos un eje exterior (A11) de la máquina de superestructura (1) y/o en un lado descargado de la máquina de superestructura (1).

14. Máquina de superestructura guiada por carriles con

- un bastidor de máquina (2),

- al menos dos ejes (A11, A12, A21, A22; A11, A22) alojados en el bastidor de la máquina (2) y ruedas (Rl, Rr) guiadas por carriles dispuestas en los mismos,

- un accionamiento (4) para hacer girar al menos uno de los ejes (A11, A12, A21, A22; A11, A22), y

- un aparato de trabajo (8, 9) fijado al bastidor de la máquina (2), y un dispositivo de control (11) que está configurado de tal manera que

- al menos una magnitud de estado (Z) de la máquina de superestructura (1) se determina en función de un estado operativo de tal manera que la al menos una magnitud de estado (Z) se determina en función de una fuerza de guiado de rueda (Ya) y al menos una fuerza de contacto de rueda (Q) de la máquina de superestructura (1), y

- la al menos una magnitud de estado (Z) se compara con al menos un valor límite (Gw, Gs) predefinido para controlar la seguridad contra el descarrilamiento de la máquina de superestructura (1).