ES1229389U - Tren ultraligero indescarrilable de vías de dos railes - Google Patents

Abstract

1. Tren ultraligero indescarrilable de vías de dos railes, del tipo que utiliza uno o más vagones de bajo peso y de perfiles aerodinámicos transversalmente ovalados o semiovalados. con unos ejes o bogíes con unas ruedas en sus extremos, zona inferior, y soportadas mediante amortiguadores por el chasis de los vagones, las cuales se apoyan y ruedan sobre una pareja de raíles de forma estándar1 caracterizado porque los vagones (1) son ultraligeros, las ruedas (2, 2a) son ligeras de peso respecto a las ruedas actuales, y presenta unos sistemas antidescarrilamiento, unos sistemas de propulsión y de reducción de la resistencia frontal, trasera y de fricción, unos sistemas de alimentación eléctrica y los ejes de las ruedas se amortiguan y soportan del chasis con cajas de grasa, rodamientos o cojinetes y amortiguadores.

Description

DESCRIPCION

Tren ultraligero indescarrilable de vlas de dos carriles.

Campo de la invencion

En vehlculos de transporte terrestre, parques de atracciones, jugueterla, y en especial en trenes de alta velocidad.

Estado de la tecnica

Los sistemas de levitacion experimentales actuales, como el maglev, utilizan vlas excesivamente caras, su funcionamiento es muy complejo y necesitan una enorme cantidad de energla para su desplazamiento, lo cual los hace impracticables, quedando confinados al campo experimental. Los trenes convencionales son excesivamente pesados, produciendo gran friccion y alto gasto de energla. Los aviones no tienen rozamiento por rodadura, pero el gasto energetico es elevado. Todos ellos presentan una gran resistencia frontal, trasera y de friccion a alta velocidad. La presente invencion soluciona dichos problemas, utilizando trenes ultraligeros, y sencillas y economicas vlas.

Descripcion de la invencion

Objetivo de la invencion y ventajas

Aportar un tren sencillo, economico, practico, indescarrilable, seguro aerodinamico y de poco mantenimiento, que por ahorrar energla reduce la contamination y que puede utilizar las vlas actuales.

Usar un tren ultraligero, de peso muy reducido por metro de longitud, lo cual redunda en vlas mas economicas y en un menor coste total del sistema, que junto con la reduction de la resistencia frontal y de friccion, proporcionan gran ahorro de energla y permite altas velocidades.

Usar un sistema indescarrilable que no necesita como en los trenes actuales un gran peso para evitar su descarrilamiento, lo cual produce una gran friccion. Cosa que no ocurre con el presente sistema.

Poder utilizar vagones con un fuselaje monocasco abierto por su zona inferior.

Utilizar un tren ultraligero de baja altura y de perfil transversal aerodinamico u ovalado y ligeramente aplastado por lo cual resulta poco afectado por el viento lateral.

Usar amortiguacion de caucho, neumatica, de flejes o muelles helicoidales.

Los cojinetes pueden ser de aire o magneticos.

Puede utilizar los sistemas existentes de: Carril embebido, Apoyo directo, Apoyo indirecto, Bloques recubiertos con elastomeros, Monolltico con traviesas, Traviesas recubiertas de elastomero, Traviesas sobre losa. Losa flotante con traviesas, Losas sobre mortero no elastico y Losa flotante sin traviesas.

En lugar de las traviesas puede portar una estructura o canal monolltico de section en U, rectangular o trapecial abierto por arriba cuyos extremos laterales verticales soportan los ralles. Las amortiguaciones anteriores evitan o reducen las oscilaciones verticales y horizontales.

Poder desarrollar altas velocidades, compitiendo con los aviones en distancias medias, no teniendo competencia en las cortas, pudiendo alcanzar de 600 a 1000 km/h. El TGV ha alcanzado velocidad de 574.8 km/h. pero solo por un instante y sin seguridad.

Utilizar complementariamente energlas alternativas: eolica y solar para alimentar 10 electricamente los vehlculos, energla que se almacena en baterlas. La energla de las cuales se transforma en alterna para su envlo al tren.

Sin competencia en Velocidad, Seguridad, Confortabilidad, Bajo peso, Sencillez, Minima resistencia frontal, trasera y de friccion, Mlnimo gasto de energla en la propulsion, Rendimiento, Coste por kg. transportado, Sube con facilidad las pendientes, Trasporte muy ecologico, no contamina ni produce C02, y compite con trenes y aviones.

Problema tecnico actual

Los trenes actuales necesitan costosas vlas, gran peso para adaptarse o adherirse a las mismas y evitar el descarrilamiento, no adquieren muy altas velocidades, son muy afectados por el viento lateral, la energla electrica externa se aplica con dificultad, la existencia frontal, posterior y lateral son muy elevadas, tienen gran gasto de energla, y por lo tanto son poco ecologicos. Se puede decir que no estan al dla respecto a otros avances tecnologicos. La presente invention soluciona dichos problemas.

El tren ultraligero indescarrilable de vlas de dos railes, consiste en un tren con uno o mas vagones ultraligeros y de perfiles aerodinamicos transversalmente ovalados o semiovalados, con unos ejes o bogles con unas ruedas estandar pero de peso reducido en sus extremos, en su zona inferior y que mediante unos amortiguadores soportan y amortiguan el chasis de los vagones, y ruedan sobre una pareja de railes estandar. Con unos sistemas antidescarrilamiento consistentes en: a) Unas ruedas principales o estandar magneticas, b) unas ruedas magneticas complementarias, c) Unas ruedas que actuan en los laterales y debajo de las cabezas de los railes y d) Unas ruedas poleas que ruedan sobre los dos laterales de las cabezas de los railes que en este caso son semicillndricos o de section semi-ovalada. Se pueden utilizar varios de esto sistemas simultaneamente Todas ellas evitan que las ruedas principales se separen de los railes verticalmente.

Pueden utilizarse las vlas de alta velocidad actuales. Excepto que se necesitarlan railes mas rectos o evitar las curvas mas cerradas. Los railes pueden ser de acero inoxidable, con la cabeza del rail o la banda de rodadura endurecida.

Las traviesas se pueden fijar utilizando el sistema de via en (o sobre) placa de hormigon, que es un tipo de via ferrea que tiene una alta calidad, disminuyendo los costes de mantenimiento. Su colocation se realiza sin balasto y consta de una placa de hormigon que transmite a la plataforma tensiones uniformemente distribuidas y de menor valor que con balasto. (El sistema tambien se podrla realizar con tirafondos y sobre balasto). Las ruedas pueden ser libres o motoras, en el primer caso serlan propulsadas solo por los fanes.

Las traviesas seran preferentemente tipo monobloque de hormigon pretensado o de dos bloques de hormigon pretensado unidos entre si por una riostra de acero.

La propulsion se consigue usando motores electricos o de explosion, gasolina, diesel o turbinas. Los motores electricos se pueden aplicar directamente a las ruedas y se alimentan con baterlas, celulas de combustible o con la corriente electrica aplicada desde tierra se puede captar y enviar por las vlas, o por unas grandes placas fijas que actuan de condensadores con otras en la zona inferior o lateral de los vagones. Especialmente util para altas velocidades y cuando las ruedas no contactan con el rail por estar separadas por los chorros de aire. Los ralies pueden hacer de masa o bien se puede utilizar una segunda placa para la misma. La corriente alterna aplicada tiene una frecuencia y voltaje relativamente altos para permitir su circulation a traves de los condensadores. La energla electrica externa se aplica en multiples tramos con generadores independientes.

Puede usar un sistema de fijacion de los ralles, elastico, amortiguado, sencillo y seguro, utilizando via en placa de hormigon, tambien puede utilizar los sistemas existentes de: Carril embebido, Apoyo directo, Apoyo indirecto, Bloques recubiertos con elastomeros, Monolltico con traviesas, Traviesas recubiertas de elastomero, Traviesas sobre losa, Losa flotante con traviesas, Losas sobre mortero no elastico y Losa flotante sin traviesas.

La via en placa o via sobre placa de hormigon, mejora la calidad de la via y disminuye el excesivo coste de mantenimiento.

Para soporte de los ejes de las ruedas se utilizan cajas de grasa, rodamientos o engranajes y preferentemente cojinetes de aire o magneticos. Estos ultimos, junto con el poco peso de los vagones, producen muy baja friction y por lo tanto bajo gasto de energla.

Ademas de la amortiguacion mecanica tradicional, con muelles helicoidales o flejes, se puede utilizar amortiguacion neumatica u oleoneumatica. Tambien se pueden utilizar una cubierta de caucho o un elastomero alrededor de los ejes o de los cojinetes que soportan los extremos de los ejes, sobre sus cubiertas o sobre los elementos de soporte de los mismos.

Las ruedas magneticas atraen a los vagones contra lo railes para evitar o reducir su tendencia a separarse entre si.

Los ralles, tirafondos y pernos pueden sujetarse con los sistemas de clips elasticos o muelles actuales que evitan su aflojamiento.

La resistencia frontal y trasera se elimina o reduce usando fanes o turbinas, las cuales succionan el aire en la zona frontal del vagon delantero y otras lo descargan en la posterior del ultimo vagon. En este caso el vehlculo no presiona sobre el aire y se puede considerar que los fanes delanteros actuan por traction. La friccion lateral se reduce recubriendo con una capa deslizante, con una superficie cubierta de multiples dentlculos, utilizando doble pared y entre ellas una camara presurizada cuyo aire se descarga al exterior a traves de la pared externa que es porosa, con multiples diminutas burbujas evitando la adherencia del flujo laminar. Puede utilizar solo la pared externa porosa en ese caso el vehlculo se presuriza ligeramente.

Los vagones pueden ser monocasco y de mayor longitud que las longitudes tlpicas de los vagones actuales, o de mayor relation longitud anchura de los mismos y muy ligeros de peso, utilizando fibra de carbono, vidrio o kevlar, o aleaciones de aluminio, magnesio, etc. de ese modo el peso por metro es mlnimo y por lo tanto el de las vlas, el cual tambien se reduce separando las filas de los viajeros, entre si. Por esta razon y por la menor resistencia de friccion, la energla necesaria para la propulsion es muy pequena.

La propulsion se consigue usando principalmente motores electricos, o de explosion, gasolina, diesel o turbinas. Todos los motores se pueden aplicar directamente a las ruedas magneticas, ruedas poleas neumaticos o ruedas de goma. La alimentacion electrica se puede aplicar con baterlas, con celulas de combustible, electrificando los ralles y con unas bandas y energla externa. La corriente electrica aplicada desde tierra se capta y envla por la via (la tierra o masa) y por una banda lateral aislada, recogiendose con unas escobillas o elementos deslizantes. En general para alta velocidad, la corriente alterna tambien se puede enviar por los ralles (la tierra o masa) y por unas bandas metalicas que actuan a modo de condensadores, transfiriendo la corriente alterna a traves de los mismos. La energla electrica externa se puede aplicar en multiples tramos con generadores independientes.

La propulsion puede efectuarse exclusivamente con los fanes, o puede realizarse con estos de forma complementaria.

La resistencia frontal y trasera se reduce o elimina usando fanes o turbinas, las cuales succionan el aire en la zona frontal del vagon delantero y otras lo descargan en la posterior del ultimo vagon. En este caso el vehlculo no presiona sobre el aire y se puede considerar que los fanes delanteros actuan por traccion. La friccion lateral se reduce recubriendo con una capa deslizante, con una superficie cubierta de multiples dentlculos o utilizando doble pared y entre ellas una camara presurizada, o presurizando el vehlculo, cuyo aire se descarga al exterior con multiples diminutas burbujas evitando la adherencia del flujo laminar.

Al avanzar las ruedas magneticas girando a la misma velocidad tangencial respecto a los ralles, no frenan, pero si atraen al vagon.

Se usaran preferentemente imanes permanentes de tierras raras como el samario o el neodimio. Las ruedas pueden tener el flujo magnetico distribuido radial o longitudinalmente o incluso inclinado respecto a las ruedas, pueden estar cubiertas por una capa elastica amortiguadora y pueden colocarse en el exterior de los vagones.

Alternativamente se puede utilizar la succion e impulsion que efectuan los fanes o turbinas. Debido a su alta velocidad hay que evitar las curvas cerradas, debiendo por ello, en muchos casos, circular soterrados o sobre puentes. Cuando es posible se aprovechan las paradas para hacer cambios de direccion y evitar las curvas.

El presente tren aporta las siguientes ventajas: Puede adquirir muy alta velocidad (compite en distancias medias y cortas con los trenes actuales e incluso con los aviones), es poco afectado por el viento, es indescarrilable, seguro, ultraligero, reduce o elimina la resistencia frontal, trasera y de friccion, de gran rendimiento, por todo lo anterior gasta muy poca energla en la propulsion, produciendo por lo tanto poco C02 y resultando siendo muy ecologico.

Es ultraligero, pero mucho mas ligero que un avion, porque no necesita soportar los grandes fuerzas "g”, para soportar las grandes sacudidas que se producen por las tormentas. A esto contribuye la gran linealidad de las vlas y suspension actuales.

Aunque el sistema es valido para alta velocidad, no es de forma limitativa, ya que al presentar varias e importantes caracterlsticas, tambien puede usarse para medianas velocidades, aprovechando para ello las restantes caracterlsticas que presenta.

Breve descripcion de los dibujos

La figura 1 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de un vagon y via con un sistema de ruedas de la invencion.

La figura 2 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de una variante con eje y ruedas magneticas complementarias sobre una traviesa de hormigon.

Las figuras 3 a la 5 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas de unas ruedas y railes estandar con una variante de sujecion mediante unas ruedas que giran con o sin contacto bajo el lateral de las cabezas de los ralles quedando estas atrapadas.

La figura 6 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de una rueda y rail con la cabeza lateralmente semiciflndrica o de seccion semi-ovalada sobre las que ruedan lateralmente una ruedas poleas.

Las figuras 7 y 8 muestran vistas esquematizadas y frontales de variantes de dos tipos de vagones.

Las figuras 9 y 10 muestran vistas esquematizadas y en planta de variantes de dos tipos de vagones.

La figura 11 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de la pared de un vagon con un sistema de reduction de la friction usando burbujas de aire.

La figura 12 muestra una vista esquematizada y parcialmente seccionada de la pared de un vagon con una variante de sistema de reduccion de la friccion usando burbujas de aire.

La figura 13 muestra el vagon o tren dispuesto sobre rafles montados sobre una placa de soporte de hormigon.

Description mas detallada de una forma de realization de la invention

La figura 1 muestra una forma de realizacion de la invencion, con el vagon (1) de un tren ultraligero, que utiliza sobre las traviesas (5) sendos rafles (4) sobre las ruedas magneticas (2a). La imantacion se puede realizar longitudinal o radialmente respecto al eje. Las ruedas son soportadas por los extremos del eje (3). Utilizando el sistema Zublin, las traviesas se sujetan a la placa principal (CBL) y opcionalmente a la placa base (HBL) colocadas sobre la capa de protection antihielo (FPL) con unos tirafondos (6). La union entre la placa principal (CBL) y las traviesas y la placa base (HBL) puede estar amortiguada con una capa (20) entre ambas. Puede utilizarse cualquier otro sistema de sujecion usado con las placas. La amortiguacion tambien puede ser de cualquier otro de los tipos conocidos.

La figura 2 muestra las ruedas principales (2) interconectadas por el eje (3), los rafles (4) soportados por la traviesa (5) y como elementos de atraccion se utilizan las ruedas magneticas complementarias (8) las cuales se colocan delante o detras de las ruedas principales. Produciendo la atraccion ruedas railes y por tanto evitando la separacion entre los mismos.

La figura 3 muestra la rueda principal (2), su eje (3) apoyada en el rail (4) y en un lateral bajo la cabeza del rail la rueda antidescarrilamiento (6). Esta rueda no necesita contactar con el rail y debe girar libre y soportada por el mismo soporte del eje de las ruedas Esto no se muestra en la figura.

La figura 4 muestra la rueda principal (2), su eje (3) apoyada en el rail (4) y en un lateral bajo la cabeza del rail la rueda antidescarrilamiento inclinada (6a). Esta rueda no necesita contactar con el rail y debe girar libre y soportada por el mismo soporte del eje de las ruedas. Esto no se muestra en la figura.

La figura 5 muestra la rueda principal (2), su eje (3) apoyada en el rail (4) y en ambos laterales bajo la cabeza del rail las dos ruedas antidescarrilamiento (6). Estas ruedas no necesitan contactar con el rail y deben girar libres y soportadas por el mismo soporte del eje de las ruedas. Esto no se muestra en la figura.

La figura 6 muestra la rueda principal (2), su eje (3) apoyada en el rail (4a) con los laterales de la cabeza semicilrndricos o de seccion semiovalada que son atacados por las ruedas poleas (7) a ambos lados de la cabeza del rail. Estas ruedas no necesitan contactar con el rail y deben girar libres y soportadas por el mismo soporte del eje de las ruedas. Esto no se muestra en la figura.

La figura 8 muestra el frontal del vagon (1) con un unico fan frontal (46). En este caso utiliza detras del fan unas aletas enderezadoras, no mostradas en la figura, que evitan el giro del flujo y el par de giro del vagon. Los fanes pueden estar en contrarotacion.

La figura 9 muestra el vagon (1), el fan frontal (46), el fan trasero (47). Utiliza unos conductos opcionales (48 y 49) que facilitan y encauzan el flujo de aire. No se muestran los ejes de los fanes y sus soportes.

La figura 10 muestra el vagon (1) la pareja de fanes frontales (46), los fanes traseros (47). Utiliza unos conductos opcionales (48 y 49) que facilitan y encauzan el flujo de aire. No se muestran los ejes de los fanes y sus soportes.

La figura 11 muestra la pared principal de los vagones (50) la pared porosa externa (52) y entre ambas la camara presurizada (51) con el aire (53), que sale a traves de la placa porosa segun las flechas (54).

La figura 12 muestra las paredes (52a) porosas del fuselaje de un vagon, cuyo interior (55) esta ligeramente presurizado. En este caso los poros son mayores que los utilizados en la figura 11, por utilizar una presion diferencial menor.

La figura 13 muestra el tren o vagon (1) y los ralles (4d) de la estructura o canal (22) sobre la placa principal (CBL). En este caso no se aplican los fanes.

Las proporciones entre los distintos elementos de cada dibujo no estan totalmente a escala, esto se hace para una mejor interpretation de los mismos.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Tren ultraligero indescarrilable de vlas de dos railes, del tipo que utiliza uno o mas vagones de bajo peso y de perfiles aerodinamicos transversalmente ovalados o semiovalados, con unos ejes o bogles con unas ruedas en sus extremos, zona inferior, y soportadas mediante amortiguadores por el chasis de los vagones, las cuales se apoyan y ruedan sobre una pareja de railes de forma estandar, caracterizado porque los vagones (1) son ultraligeros, las ruedas (2, 2a) son ligeras de peso respecto a las ruedas actuales, y presenta unos sistemas antidescarrilamiento, unos sistemas de propulsion y de reduction de la resistencia frontal, trasera y de friction, unos sistemas de alimentation electrica y los ejes de las ruedas se amortiguan y soportan del chasis con cajas de grasa, rodamientos o cojinetes y amortiguadores.

2. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los sistemas antidescarrilamiento consisten en unas ruedas principales magnetizadas (2a).

3. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los sistemas antidescarrilamiento consisten en unas ruedas magneticas complementarias (8), adicionales.

4. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los sistemas antidescarrilamiento consisten en unas ruedas (6, 6a) que actuan en los laterales y debajo de las cabezas de los railes inclinadas o perpendiculares al alma del rail.

5. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los sistemas antidescarrilamiento consisten en unas ruedas poleas (7) que ruedan sobre los dos laterales de las cabezas de los railes que en este caso son semicillndricos o de section semi-ovalada.

6. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque para la propulsion y reduccion de la resistencia frontal y posterior se utilizan los fanes succionadores delanteros (46) e impulsores traseros, con unos conductos opcionales (48 y 49) que facilitan y encauzan el flujo de aire.

7. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque la reduccion de la friccion lateral de los vagones se consigue usando doble pared y entre ellas una camara presurizada cuyo aire se descarga al exterior con multiples y diminutas burbujas, a traves de la pared mas externa que es muy porosa, evitando la adherencia del flujo laminar.

8. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque la reduccion de la friccion lateral de los vagones se consigue usando la pared de los vagones muy porosa y el interior del vehlculo presurizado.

9. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los railes son soportados con traviesas monobloque de hormigon pretensado.

10. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los railes son soportados por traviesas formadas por dos bloques de hormigon pretensado unidos entre si por una riostra de acero.

11. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque anade un sistema adicional de amortiguacion mecanica entre las ruedas y vagones con una cubierta de caucho alrededor de los ejes o cojinetes que soportan los extremos de los ejes, sobre sus cubiertas o sobre los elementos de soporte de los mismos.

12. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque anade un sistema adicional de amortiguacion mecanica, con muelles helicoidales, neumatica u oleoneumatica.

13. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque la alimentacion electrica se realiza con baterlas o con celulas de combustible.

14. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque la alimentacion electrica se realiza desde tierra, se capta y envla por las vlas (la masa) y por unas grandes placas fijas que actuan de condensadores con otras en la zona inferior o lateral de los vagones, los ralles hacen de tierra o bien se utiliza una segunda placa para la misma, y se aplica en varios tramos con generadores independientes.

15. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los ralles se colocan sobre los laterales verticales de unas estructuras o canales monollticos y continuos de hormigon.

16. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los ralles se incrustan en las hendiduras que portan las traviesas o los canales, con una holgura donde se introduce un adhesivo o unas placas metalicas complementarias para ajuste del rail en su correcta posicion.

17. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los ralles son de material ferromagnetico y utilizan unas ruedas magneticas las cuales atraen a los vagones contra lo railes para evitar o reducir su tendencia a separarse entre si.

18. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los ralles se incrustan en unas hendiduras que portan las traviesas o los laterales de las estructuras acanaladas, de forma ajustada o con una holgura que facilita el que se introduzca un elastomero, adhesivo, mortero elastico o placas metalicas complementarias y se ajuste el rail a su correcta posicion.

19. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los ralles usan ademas de la via en placa de hormigon, los sistemas existentes: Carril embebido, de Apoyo directo, de Apoyo indirecto, de Bloques recubiertos con elastomeros, Monolltico con traviesas, Traviesas recubiertas de elastomero, Traviesas sobre losa, de Losa flotante con traviesas, de Losas sobre mortero no elastico y de Losa flotante sin traviesas.

20. Tren ultraligero segun reivindicacion 1, caracterizado porque los ralles son independientes y se sujetan a la placa principal CBL (25).