ES2353415B1 - Bogie de ancho variable mejorado con ejes giratorios. - Google Patents
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Abstract
Bogie de ancho variable mejorado con ejes
giratorios que comprende: una plataforma soporte de un vagón
ferroviario; al menos un eje giratorio (2) que incluye en sus zonas
exteriores piezas-soporte (10) de los muelles de
suspensión (11) de dicha plataforma sobre el que se montan dos
ruedas (1) mediante un dispositivo de acoplamiento que permite su
desplazamiento lateral y que lleva unidas unas guías de
encerrojamiento (18) mediante las que se controla dicho
desplazamiento lateral para situarse en las posiciones
correspondientes a los dos anchos de vía; y un dispositivo de cambio
de ancho de vía soportado en un elemento tubular (29) unido a la
plataforma y montado en la parte interior del eje giratorio (2)
basado en la cooperación de dichas guías de encerrojamiento (18) y
un cerrojo (22) desplazable verticalmente al ser accionado por unas
guías de enclavamiento/desenclavamiento (24) previstas en una
instalación cambiadora.
Description
Bogie de ancho variable mejorado con ejes
giratorios.
La invención se refiere a un bogie con medios
para circular en vías de distinto ancho y más en particular a un
bogie con ejes giratorios dotado de un dispositivo de cambio de
ancho en cooperación con una instalación cambiadora dispuesta entre
dos vías de distinto ancho.
La solicitante de esta invención desarrolló hace
varias décadas un sistema de cambio de ancho de vía, objeto de la
patente ES 332.453, en respuesta a la iniciativa de Renfe de
convocar un concurso público de soluciones para evitar el transbordo
de pasajeros en la frontera hispano-francesa,
operación obligada hasta entonces, debido al diferente ancho de las
vías de la península ibérica (1668 mm) en relación con las europeas
(1435 mm).
Ese sistema implica, por un lado, la
incorporación a las unidades ferroviarias de un dispositivo de
traslación de las ruedas de sus ejes y, por otro lado, de una
instalación cambiadora montada entre las vías de distinto ancho. La
operación de cambio de la distancia entre ruedas se realiza de forma
automática, sin intervención humana, al paso del tren sobre dicha
instalación en cinco fases que se suceden de forma continua; en la
primera de ellas, se liberan las ruedas de sus cargas verticales; en
la segunda, los conjuntos de los ejes de las ruedas se liberan de un
mecanismo de bloqueo lateral que las mantiene en su posición de
rodaje; en la tercera, las ruedas, liberadas de su carga vertical y
de su bloqueo lateral, entran en unas guías que, al avanzar el eje,
las trasladan lateralmente hasta su nueva posición de rodaje, de
acuerdo con el nuevo ancho de vía; en la cuarta y quinta fase, se
vuelven a bloquear lateralmente los conjuntos de rueda y se aplica
de nuevo al eje su carga vertical, con lo que concluye la operación
de cambio.
Tras esa innovación, que supuso un hito
importante en la tecnología ferroviaria, la solicitante de esta
invención ha llevado a cabo distintos desarrollos para aplicar el
sistema a distintas estructuras ferroviarias: ejes independientes,
bogies, bogies de mercancía y bogies motores y, entre ellos, el
descrito en la patente ES 2 130 039 "Conjunto de eje ferroviario
dotado de cambio automático de ancho de vía y adaptable a bogies
convencionales de mercancías", que puede ser incorporado en los
bogies convencionales de mercancías en sustitución de los ejes
montados de ancho fijo, sin que se requiera una modificación
sustancial de los mismos.
El eje integra dos conjuntos de rodadura
independientes (rueda con eje corto o semieje y dos cojinetes),
realizándose el cambio de ancho entre ruedas por desplazamiento
transversal simultáneo de las dos rodaduras de manera similar a la
utilizada en los trenes TALGO aunque, en lugar de incluir
dispositivos de enclavamiento en los dos cojinetes de cada rodadura,
solo incorporan el dispositivo de enclavamiento en el cojinete
interior.
Estructuralmente, el conjunto de eje comprende
un bastidor de eje sobre el que van montados los dos conjuntos de
rodadura y sus sistemas de enclavamiento, un dispositivo de unión
entre rodaduras, dos armaduras de traslación de las zapatas de
freno, un sistema de continuidad eléctrica entre las ruedas o un
sistema de shuntaje eléctrico y un dispositivo de detección de
cojinetes interiores calientes.
Si bien la tecnología descrita en la patente ES
2 130 039 ha facilitado la adaptación de bogies tradicionales de
mercancías a anchos de vía variable, la industria ferroviaria
demanda constantemente nuevas soluciones para afrontar las distintas
problemáticas planteadas por la adaptación de los vagones
ferroviarios de mercancías a vías de distinto ancho. En este
sentido, hay que señalar que, en particular en España, la
implantación del ancho europeo en la red de alta velocidad ha
multiplicado las necesidades tecnológicas relacionadas con el cambio
de ancho de vía.
La presente invención está orientada a la
satisfacción de esa demanda.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un bogie de mercancías capaz de adaptarse a vías
férreas de distinto ancho en el que se minimice el componente de
peso no suspendido.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un bogie mercancías capaz de adaptarse a vías férreas
de distinto ancho en el que el dispositivo de cambio de ancho de vía
esté desacoplado de las piezas soportes de la plataforma.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un bogie de mercancías capaz de adaptarse a vías
férreas de distinto ancho en el que se minimice el riesgo de
desenclavamiento accidental del dispositivo que permite variar la
distancia entre las ruedas.
Esos y otros objetos se consiguen con un bogie
que comprende una plataforma soporte de un vagón ferroviario y al
menos un eje giratorio, sobre el que se montan dos ruedas mediante
un dispositivo de acoplamiento que permite su desplazamiento
lateral, que incluye unas piezas-soporte de dicha
plataforma con unos rodamientos interiores y que está dotado de un
dispositivo de cambio de ancho de vía utilizando medios que
impiden/permiten el movimiento lateral de cada rueda y entre ellos
un cerrojo desplazable verticalmente al ser accionado por unas guías
de enclavamiento/desenclavamiento previstas al efecto en una
instalación cambiadora para efectuar el cambio de ancho de vía, en
el que:
- Dicho dispositivo de acoplamiento lleva unidas
unas guías de encerrojamiento mediante las que se controla su
desplazamiento lateral para situarse en las posiciones
correspondientes a los dos anchos de vía.
- Un elemento tubular fijado a la plataforma y
situado en la parte interior del eje giratorio soporta unos cuerpos
de encerrojamiento con unos alojamientos para recibir dichas guías
de encerrojamiento y dicho cerrojo, así como medios para facilitar
su enclavamiento/desenclavamiento cooperando con los de dicha
instalación cambiadora.
- El eje giratorio incorpora en sus extremos
unos casquillos y las piezas-soporte también
incluyen un bastidor lateral con unos patines de apoyo en la
instalación cambiadora y un collar central que sirve de apoyo al
extremo del eje durante el paso por la instalación cambiadora a
través de un casquillo semicircular unido a dicho collar
central.
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Se consigue con ello que el eje esté debidamente
protegido durante la operación de cambio de ancho de vía.
En una realización preferente de la invención el
bogie también comprende como elemento adicional de seguridad un
cerrojillo unido a cada cerrojo a través de un muelle horizontal a
los efectos de impedir su desplazamiento vertical en cooperación con
un elemento retenedor de dicho cerrojillo unido a una
pieza-soporte.
Otro objeto de la invención es proporcionar una
instalación cambiadora para llevar a cabo la operación de cambio de
ancho adaptada a un bogie dotado de medios que minimizan el riesgo
de desenclavamiento accidental del dispositivo que permite variar la
distancia entre las ruedas.
Ese objeto se consigue con una instalación
cambiadora para efectuar el cambio de ancho de vía que comprende
guías de deslizamiento y soporte, guías de desplazamiento lateral y
guías de enclavamiento/desenclavamiento, en la que la cabeza de las
guías de enclavamiento/desenclavamiento está configurada de manera
que puede desplazar lateralmente dicho cerrojillo venciendo la
fuerza de dicho muelle horizontal.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de
una realización ilustrativa y no limitativa de su objeto en
relación con las figuras que se acompañan.
Las Figuras 1A a 1E son vistas en sección
transversal de la mitad de un eje del bogie según la presente
invención en las cinco fases del proceso de cambio de ancho de
vía.
Las Figuras 2A a 2E muestran vistas laterales de
la mitad de un eje del bogie según la presente invención en las
cinco fases del proceso de cambio de ancho de vía.
Las Figuras 3A y 3B son vistas simplificadas en
sección lateral y en sección transversal del eje del bogie según la
presente invención mostrando los elementos básicos del dispositivo
de cambio de ancho de vía.
La Figura 3C muestra vistas en planta y en
sección del anillo que incorpora las guías de encerrojamiento.
La Figura 3D muestra vistas en planta y en
sección del cuerpo de encerrojamiento fijado al eje.
La figura 3E muestra varias vistas del
cerrojo.
Las Figuras 4A y 4B muestran vistas en planta y
en sección transversal de la instalación cambiadora de cambio de
ancho de vía.
El bogie según la presente invención
incluye:
- Una plataforma o bastidor cuya carga se
transmite a través de los muelles de suspensión 11.
- Al menos un eje giratorio 2 en el que van
montados en cada uno de sus extremos:
- a)
- Una rueda 1 mediante un dispositivo de acoplamiento que permite su movimiento lateral.
- b)
- Una pieza-soporte 10 de dicha plataforma.
\newpage
- c)
- Un elemento tubular 29 que soporta el cuerpo de encerrojamiento 20, unido al bastidor del bogie por un brazo 29' y montado en la parte interior del eje giratorio 2 sobre un cuerpo con un rodamiento radial axial 6.
- d)
- Un dispositivo de cambio de ancho de vía utilizando medios que impiden/permiten el movimiento lateral de la rueda 1 y entre ellos un cerrojo 22 desplazable verticalmente al ser accionado por medios previstos al efecto en la instalación cambiadora.
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En la realización de la invención ilustrada en
las Figuras el dispositivo de acoplamiento de la rueda 1 al eje 2
comprende un casquillo 3 solidario con la rueda 1 y deslizante sobre
el eje 2 que incluye un anillo 7 situado en la parte interior del
eje 2 (es decir, entre las ruedas), con un rodamiento axial 8
interior, al que están fijadas las guías de encerrojamiento 18.
Durante la operación de cambio de ancho que
tiene lugar, como veremos en más detalle más adelante, mediante el
movimiento de las guías de encerrojamiento 18, solidarias al
casquillo 3, que, en cooperación con el cerrojo 22, determina las
dos posiciones de la rueda 1 correspondientes a los dos anchos de
vía, el casquillo 3 se desplaza lateralmente con la rueda 1 que se
trate viniendo limitado su desplazamiento por un lado por el
casquillo 8' y por otro lado por un casquillo estriado 5 que
transmite el par de rueda al eje giratorio 2. El casquillo 3 se
introduce en el interior del elemento tubular 29 hasta que su cuerpo
extremo 4 llega al tope establecido por el casquillo estriado 5.
Los cuerpos de encerrojamiento 20 incluyen
alojamientos para recibir dichas guías de encerrojamiento 18 así
como unos topes previstos para servir de medios de posicionamiento y
encaje del cerrojo 22.
La parte central del eje 2, sobre la que se
sitúan las ruedas 1 en las posiciones correspondientes a los dos
anchos de vía mediante el dispositivo de acoplamiento que hemos
descrito así como dispositivo de cambio de vía, tiene un diámetro
mayor que el de sus partes extremas. En la zona de transición entre
los dos anchos se dispone el casquillo 8' que sirve de tope del
desplazamiento del casquillo 3. En los extremos del eje 2 se dispone
un casquillo 13 junto con una tapa 15 fijada al eje 2 mediante
tornillos que sirve de elemento de protección del mismo durante la
operación de cambio de ancho de vía así como de tope de los
rodamientos 12.
Las piezas-soporte 10 también
incluyen un bastidor lateral con unos patines de apoyo y
deslizamiento 16 en la instalación cambiadora, a cuyo efecto llevan
una guías de nylon 17 y un collar central que sirve de apoyo al
extremo del eje 2, revestido por el casquillo 13, durante el paso
por la instalación cambiadora a través de un casquillo semicircular
14 unido a dicho collar central que, preferentemente, está fabricado
en bronce. Como veremos más adelante, durante la operación de cambio
de ancho de vía, el bogie se apoya y desliza sobre esos patines 16
quedando descargadas las ruedas 1.
Como bien comprenderá el experto en la materia,
esa configuración del bastidor lateral de las piezas soporte viene
determinada, al menos en parte, por la disposición de los carriles
guía de deslizamiento y centrado 19. Si estos tuvieran otra
disposición, la configuración del bastidor lateral quedaría
lógicamente modificada de manera que cumpliera las funciones
señaladas.
El cerrojo 22 está constituido por dos vástagos
verticales unidos entre sí por un puente hueco diseñado para que se
introduzca por él la cabeza de la guía de desenclavamiento 24 en
forma de doble T de la instalación cambiadora de cambio de ancho de
vía. Para evitar un enclavamiento/desenclavamiento accidental, el
cerrojo incluye muelles de seguridad 28 pretensados para evitar
desplazamientos verticales indeseados del cerrojo 22 cuando no está
en contacto con la guía de desenclavamiento 24.
En las realizaciones mostradas en las figuras,
el dispositivo de encerrojamiento cuenta con un elemento adicional
de seguridad formado por el cerrojillo 25, unido al cerrojo 22 y
desplazable lateralmente venciendo la fuerza del muelle 21, y un
elemento retenedor 26 unido al elemento tubular 29. Cuando el muelle
21 está en reposo, el cerrojillo 25 está en contacto con el elemento
retenedor 26 impidiendo el desplazamiento vertical del cerrojo 22.
Para que ese desplazamiento sea posible es necesario aplicar una
fuerza en el muelle 21 que desplace lateralmente el cerrojillo 25 e
impida su retención por el elemento retenedor 26.
Se describe seguidamente el proceso de cambio de
ancho de vía al paso por la mencionada instalación cambiadora cuyos
componentes fundamentales son los siguientes:
- -
- Extremos de los carriles 31 de la vía de mayor ancho.
- -
- Extremos de los carriles 32 de la vía de menor ancho.
- -
- Carriles guía de deslizamiento y centrado 19.
- -
- Guías 24 de desenclavamiento y enclavamiento de los cerrojos 22.
- -
- Guías 27 de traslación de las ruedas 1.
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La instalación cambiadora es bidireccional,
realizándose en un sentido el cambio de la vía ancha a la estrecha,
mientras que en el sentido opuesto se lleva a cabo el cambio
inverso.
El proceso de cambio de ancho de vía de un vagón
que llega a la instalación por la vía ancha se efectúa de la forma
siguiente.
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Primera
fase
Las ruedas 1 se encuentran sobre los carriles 31
de la vía de mayor ancho (Fig. 1A y Fig. 2A).
\vskip1.000000\baselineskip
Segunda
fase
Cuando las ruedas 1 alcanzan la zona descendente
del extremo de los carriles 31 se inicia un descenso paulatino del
bogie hasta que los patines de deslizamiento 16 toman contacto con
los carriles guía de deslizamiento y centrado 19. A partir de este
momento, las ruedas 1 se descargan, permaneciendo así durante todo
el proceso de cambio, hasta tomar contacto con los carriles 32 de
menor ancho al final del mismo (Fig. 1B y Fig. 2B).
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Tercera
fase
Una vez apoyado y centrado el eje 2 sobre las
guías de deslizamiento y centrado 19, las cabezas del extremo de las
guías de desenclavamiento 24 se introducen en el puente del cerrojo
22 y dado el perfil descendente de esta guía se vence la fuerza de
los muelles verticales 28 y se obliga a bajar los cerrojos 22,
dejando desenclavadas las guías de encerrojamiento 18, quedando pues
libres de moverse lateralmente y con ellas las ruedas 1.
En la realización preferente de la invención en
la que el dispositivo de encerrojamiento incluye como elemento
adicional de seguridad el cerrojillo 25, en esta fase también hay
que actuar sobre el muelle horizontal 21, para desplazar
lateralmente el cerrojillo 25 evitando con ello que el retenedor 26
impida la bajada del cerrojo 22. A ese efecto se configura uno de
los lados de la cabeza de las guías de desenclavamiento 24 de la
instalación cambiadora, con forma de doble T, con una anchura
progresivamente variable desde los extremos al centro -menor en los
extremos que en el centro- como puede apreciarse observando
comparativamente las figuras 1B y 1C, con lo que la guía 24 sirve de
elemento accionador del muelle horizontal 21 que controla el
desplazamiento lateral del cerrojillo 25 (Fig. 1C y Fig. 2C).
Por su parte, las guías 27 provocan el
desplazamiento lateral del dispositivo de acoplamiento de las ruedas
1 al eje 2 hasta que alcanzan la posición correspondiente a la vía
de ancho estrecho 32.
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Cuarta
fase
El perfil ascendente de la guía 24 obliga al
cerrojo 22 a ascender enclavando la guía 18 en la nueva
posición.
En la realización preferente de la invención que
incluye el cerrojillo 25 y la guía 24 con uno de los lados de la
cabeza de ancho variable, al final de la fase el muelle 21 se queda
en reposo y el cerrojillo 25 queda retenido por el elemento
retenedor 26 (Fig. 1D y Fig. 2D).
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Quinta
fase
Al llegar las ruedas 1 a los carriles 32 los
patines 16 dejan de apoyarse en sus guías de deslizamientos 19,
concluyéndose la operación de cambio de ancho de vía (Fig. 1E y Fig.
2E).
Aunque la presente invención se ha descrito
enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente
que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro de su
alcance, no considerando éste como limitado por las anteriores
realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones
siguientes.
Claims (6)
1. Bogie que comprende una plataforma soporte de
un vagón ferroviario y al menos un eje giratorio (2), sobre el que
se montan dos ruedas (1) mediante un dispositivo de acoplamiento que
permite su desplazamiento lateral, que incluye unas
piezas-soporte (10) de dicha plataforma con unos
rodamientos (12) y que está dotado de un dispositivo de cambio de
ancho de vía utilizando medios que impiden/permiten el movimiento
lateral de cada rueda (1) y entre ellos un cerrojo (22) desplazable
verticalmente al ser accionado por unas guías de
enclavamiento/desenclavamiento (24) previstas al efecto en una
instalación cambiadora para efectuar el cambio de ancho de vía,
llevando dicho dispositivo de acoplamiento unidas unas guías de
encerrojamiento (18) mediante las que se controla su desplazamiento
lateral para situarse en las posiciones correspondientes a los dos
anchos de vía, y que incluye en la parte interior de dicho eje
giratorio (2) un elemento tubular (29), unido a la plataforma, que
soporta unos cuerpos de encerrojamiento (20) con unos alojamientos
para recibir dichas guías de encerrojamiento (18) y dicho cerrojo
(22), así como medios para facilitar su
enclavamiento/desenclavamiento cooperando con los de dicha
instalación cambiadora, caracterizado porque dicho eje
giratorio (2) incorpora en sus extremos unos casquillos (13)
fijados al eje y porque dichas piezas-soporte (10)
también incluyen un bastidor lateral con unos patines de apoyo (16)
sobre la instalación cambiadora y un collar central que sirve de
apoyo al extremo del eje (2) durante el paso por la instalación
cambiadora a través de un casquillo semicircular (14) unido a dicho
collar central.
2. Bogie según la reivindicación 1,
caracterizado porque la parte central del eje (2) sobre la
que se sitúan las ruedas (1) en las posiciones correspondientes a
los dos anchos de vía tiene un diámetro mayor que el de sus partes
laterales en contacto con dichas piezas-soporte (10)
a través de los rodamientos (12).
3. Bogie según cualquiera de las
reivindicaciones 1-2, caracterizado porque
dicho dispositivo de acoplamiento comprende un casquillo (3)
solidario con la rueda (1) y deslizante sobre el eje (2) que incluye
un anillo (7) ), con un rodamiento axial (8) interior, contiguo a la
rueda (1) en el lado interior del eje (2) al que están fijadas las
guías de encerrojamiento (18).
4. Bogie según cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, caracterizado porque
también comprende un cerrojillo (25) unido a cada cerrojo (22) a
través de un muelle horizontal (21) a los efectos de impedir su
desplazamiento vertical en cooperación con un elemento retenedor
(26) de dicho cerrojillo (25) unido a dicho elemento tubular
(29).
5. Instalación cambiadora para efectuar el
cambio de ancho de vía al desplazarse sobre ella un bogie según la
reivindicación 4 que comprende guías de deslizamiento y soporte
(19), guías de desplazamiento lateral (27) y guías de
enclavamiento/desenclavamiento (24), caracterizada porque la
cabeza de las guías de enclavamiento/desenclavamiento (24) está
configurada de manera que puede desplazar lateralmente dicho
cerrojillo (25) venciendo la fuerza de dicho muelle horizontal
(21).
6. Instalación cambiadora para efectuar el
cambio de ancho de vía según la reivindicación 5,
caracterizada porque dichas guías de
enclavamiento/desenclavamiento (24) tienen un perfil en forma de
doble T y una de las semi-alas de su cabeza tiene un
ancho progresivamente variable, de menor a mayor desde el extremo
hasta el centro de la guía, en sentido longitudinal.
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