Campo Técnico de la invención

La presente invención trata con el campo de Transporte público y hace referencia a una estructura para monorrieles colgantes elevados basada en los puentes de suspensión pero de manera que ocupa poco espacio urbano y no perturba las calles citadinas, además de que se puede extender por distancias ilimitadas y tiene la posibilidad de dar curvas y vueltas en las esquinas.

Antecedentes de la Invención

A pesar de que, los trenes elevados se han construido por décadas, las patentes previas no se interesan en la estructura de los segmentos sino se enfocan en la forma o apariencia de la vía o el riel para la suspensión de los vagones, así como la forma de los vagones o la manera de acoplar o vincular los vagones a la vía suspendida. Pero no ha habido ninguna innovación en la estructura de los segmentos que soportan a la vía, por lo general se hecho uso de vigas horizontales las cuales son altamente costosas y cuyas columnas de soporte ocupan gran espacio en las calles, debido a esto el uso de vías de tren elevados es algo muy costoso, que ocupa mucho espacio y poco usado en las ciudades modernas. Se han propuesto algunos tipos de sistemas para trenes elevados para transporte público, uno de ellos, propuesto en la patente U.S. Pat. No. 3,244,1 13 otorgada a Bert A. Smyser el día 5 de Abril de 1966, describe una tramo de vías para trenes elevados, pero se enfoca más en la manera de acoplar o vincular el vagón al riel sin interesarse en proponer una solución para tramos más largos. La presente invención es perfecta para cubrir distancias largas

La patente U.S. Pat. No. 3,541,964 otorgada a J. Arney en Noviembre de 1970, describe un riel elevado con tensión predefinida para trenes elevados colgantes pero sin resolver el problema de la oscilación horizontal o perturbación lateral, además de requerir torres o columnas sumamente grandes y costosas para soportar la tensión. La presente invención soluciona el problema de la oscilación al usar cables entrecruzados entre segmento y segmento para formar una "X" visto desde arriba, y además no necesita torres o columnas tan grandes porque está basada en el sistema de suspensión por cables para puentes así que la tensión es menor.

La patente U.S. Pat. No. 4,451,950 otorgada a John R. Richardson en Junio de 1984, describe a un puente de suspensión por cables cuyos dos vías cuelgan apartadas aunque unidas por múltiples vigas perpendiculares y diagonales para prevenir oscilación o perturbación horizontal lateral debido al viento. La presente invención tiene una vía con perfil tan minúsculo que la oscilación y perturbación lateral son imperceptibles e inapreciables, además de que cuenta con cables entrecruzados entre segmentos en forma de 'X' como mejor método para prevenir oscilaciones. La patente U.S. Pat. No. 4,641,587 otorgada a Femand Dalliard el día 10 de Febrero de 1987 describe un vagón motorizado, suspendido por dos vías sostenidas por una estructura de cable de suspensión o vigas horizontales. La presente invención es superior y más segura porque consiste de dos cables en suspensión, en lugar de uno solo, que se atraviesan en forma de 'X' para prevenir oscilación o perturbación lateral, además dicho entrecruzamiento permite múltiples vías y variadas direcciones para los trenes, en lugar de estar limitada a solo un sentido.

La patente U.S. Pat. No. 4,069,765 otorgado a Gerhard Muller el 24 de Enero 1978 detalla a un vagón motorizado suspendido por un sistema de cable de suspensión sin anclajes entre segmentos, cuyos vagones viajan en un cable sostenido por otro cable de suspensión extendido entre múltiples torres o pilones. La presente invención es más segura porque incorpora un anclaje como parte de cada segmento, la cual permite que cada segmento cuente con su propio sistema de cables de suspensión y anclajes para soportar cargas excesivamente pesadas.

La patente U.S. Pat. No. 6,606,954 otorgado a Ben Lamoreaux el 19 de Agosto de 2003 detalla un sistema elevado de cables. Ben utiliza una sistema de cables soportados por un cable principal el cual soporta el vagón y además integra varios métodos para eliminar la deformación por el peso del vagón, Lamoreaux no intenta el resolver el problema de tramos más largos o como prevenir la oscilación horizontal. La presente invención puede extenderse a grandes distancias porque está basada en la estructura de suspensión por cables para puentes, no en el sistema de cables de torre a segmento como el sistema de Lamoreaux.

Ninguna de las patentes anteriores, tomadas individualmente o en combinación, puede describir la presente invención como esta descrita aquí.

Problema técnico a solucionar

Los trenes subterráneos, autobuses y tranvías constituyen los medios principales para transporte en las grandes ciudades porque proveen el traslado de miles de ciudadanos a sus múltiples destinos, en ciudades de alta densidad los trenes subterráneos son preferibles porque no interrumpen el tráfico en las calles, pero desgraciadamente el costo asociado con este sistema es muy alto, en su lugar se han adaptado otros medios de transporte como autobuses o tranvías al nivel de la calles, pero este sistema, aunque menos costoso, interfiere con el tráfico vehicular y presenta un riesgo de colisiones y accidentes con otros vehículos, especialmente en ciudades con poblaciones grandes donde el trafico ya constituye un problema.

Solución Técnica

La presente invención propone un sistema de monorrieles elevados usando un novedoso método para usar cables de suspensión y anclajes, esto se hace construyendo múltiples segmentos redundantes e idénticos uno a otro donde cada segmento proporciona soporte a los segmentos anexos, y donde los anclajes (requeridos para cualquier estructura de cables de suspensión) forman parte de las torres principales, de manera que cada par de torres de cada segmento funciona como anclaje para los segmentos contiguos, ahorrando valioso espacio y creando así una series de segmentos conectados e interdependientes el cual se puede extender por distancias prácticamente ilimitadas. Las vías de las cuales se sustenta el monorriel cuelgan de los cables principales de suspensión por medio de cables secundarios o colgantes que descienden de los cables principales directamente a las vías.

La presente invención podría ser el principal medio de transporte para todas las principales ciudades, ya que representa una alternativa que no altera las vías terrestres, es rápido de construir y tiene un costo mucho menor a cualquier sistema subterráneo

Ventajas de la invención

La presente invención tiene muchas ventajas favorables, entre ellas es que el impacto visual de este sistema sobre las calles urbanas es mínimo, porque a diferencia de los trenes elevados en existencia, aquí la distancia entre las torres o pilones de soporte es más grande que usando el sistema común de vigas y columnas, de manera que el presente invento elimina los efectos negativos en las calles como la apropiación de varios carriles centrales, así como la obstrucción del cielo y degradación de los bienes y raíces que ocurren siempre que se construye una autopista elevada en un ambiente urbano. Con la presente invención el área del cielo que se bloquea es mínima, ya que consiste solamente en los cables principales, cables secundarios y las vías de las cuales cuelga el monorriel, la cuales son sumamente estrechas y angostas.

Otra ventaja de la presente invención es que se puede construir sobre cualquier calle urbana existente sin interrumpir ni perturbar el tráfico vehicular ni de peatones, ya que el único elemento presente a nivel de la calle son los pilones o torres, las cuales se construyen por pares y consisten de uno o dos pares por cuadra o bloque urbano, en comparación de media docena o más usando el típico sistema de vigas y columnas, además, dichas torres o pilones se ubicarían en el carril dedicado al estacionamiento, para permitir la circulación normal en las banquetas y las calles, este tipo de innovaciones son las que hacen que este invento sea ideal para las ciudades de alta densidad, donde la interrupción del tráfico en las calles debe de ser mínima.

Descripción de los Dibujos

El objetivo de la presente invención no es definir la forma de la vía o de los vagones, ni la manera de conectar las vías a los vagones, ni tampoco el sistema de propulsión de estos vagones, el único objetivo de este invento es la estructura para soportar las vías del monorriel elevado, la vía y los vagones pueden tomar cualquier forma, pero para fines ilustrativos se usara una vía cuyo perfil tiene la forma de una 'T'" invertida, cuyos áreas horizontales soportan una multitud de pares de llantas en cada lado, dichas vías corren a lo largo de toda la línea del monorriel.

La Figura 1 es una vista panorámica de la estructura completa la cual provee una vista del presente invento como se vería si fuera construido en una típica ciudad. La Figura 2 es una vista en perspectiva de un solo segmento de la estructura, en esta figura los componentes más importantes son claramente visibles, asi como la calle, las casas y los vehículos también son evidentes.

La Figura 3 es una vista de perfil de un segmento de la estructura y describe los componentes de esta en más detalle, los vehículos son visibles pero las casas se han eliminado para una vista más clara. La Figura 4 es una vista superior de las torres o pilones así como parte cada segmento, esta vista muestra los cables de suspensión del sistema así como las vías y los vagones, y muestra claramente las conexiones de los cables a las vías y torres.

La Figura 5 es una vista en perspectiva de las torres desde el nivel de la calle, así como uno de los vagones parcialmente visible, las casas se han eliminado para una vista más clara.

La Figura 6 también es una vista en perspectiva de las torres desde el nivel de la calle, esta figura es desde un punto de vista como si fuera vista por un peatón, en esta vista las conexiones de los cables y las vigas son claramente visibles, los vagones se ha eliminado para una vista más clara.

La Figura 7 es una Perspectiva Lateral de la estructura, esta figura muestra claramente el vagón, las vías y la calle, pero las casas y los vehículos se han eliminado para una vista más clara.

La Figura 8 es una Perspectiva superior de la estructura, en esta figura las torres, anclajes y los cables son claramente visibles, asimismo uno de los vagones es parcialmente visible.

En Referencia a la FIGURA 1 : Esta es un paisaje de una ciudad común con la presente invención construida en una de las calles, esta figura es solo para ilustrar la estructura y por lo tanto no se señala ninguno de los componentes.

En Referencia a la FIGURA 2. Esta vista muestra claramente un segmento de la estructura visto de perfil. Similar a una estructura de puentes conocida como "puente colgante", el presente invento consiste de dos Pilones o Torres 5 por segmento, los cuales sostienen y mantienen tensados los cables principales 1 1, los cuales son muy importantes para esta invención porque soportan todo el peso de los vagones 15. Sin embargo, en la presente invención los anclajes 7 necesarios en el sistema se han colocado adyacentes o contiguos a los pilones o torres 5, manteniendo el ángulo del cable 1 1 a cada lado de los pilones 5 gracias a una estructura de sostén triangular 6 situada en el área superior del pilón 5. Esto es diferente al sistema típico de "puentes colgantes" donde los anclajes 7 se encuentran alejados de los pilones o torres 5 ocupando más espacio valioso y necesario para la ciudad, con el uso de esta novedosa estructura de sostén triangular 6 se obtiene la misma rigidez estructural ocupando menos terreno.

Los cables principales 1 1 sostienen las vías 12 mediante cables secundarios verticales 16 que corren desde ciertas múltiples posiciones 8 en los cables principales 1 1 hacia la vía 12, dichos cables secundarios horizontales son llamados "tirantes" 16. Los cables principales 1 1 corren de segmento a segmento y comienzan en un anclaje 7, de ahí hacia la estructura de sostén triangular 6 y luego hacia el pináculo o punto más alto de la torre 5 donde cruzan al otro lado y de allí se atraviesan con otro cable principal contrapuesto 11 en una entrecruzan! iento (con forma de una 'X' visto desde arriba) o bifurcación 13 y de ahí siguen la totalidad del segmento hasta la torre 5 opuesta, y de regreso, hacia otra estructura de sostén triangular 6 y de ahí hasta su anclaje respectivo 7, Cada segmento como el que se describe aquí es copiado o imitado de forma idéntica a lo largo de todo el sistema.

Debido a este sistema de soportes reiterativo y redundante de los cables principales 1 1, no es posible construir un sólo segmento, es necesario y obligatorio construir una serie de múltiples segmentos idénticos de manera que cada uno proporcione sustentación estructural a los adyacentes, solo las estaciones o terminales para carga y descarga de pasajeros interrumpirán este sistema, el cual en teoría podría extenderse infinitamente.

Cada segmento tiene dos cables principales 1 1, dichos cables principales 11 se entrecruzan a la mitad del segmento creando una forma de 'X' vista desde arriba, haciendo uso de una abrazadera o sujetador 13, esto impide el desplazamiento o meneo lateral de las vías debido al viento, terremotos u otros factores, Asimismo existen un grupo de cables terciarios 17 que salen de la parte superior de la torre 5 directamente a la vía 12, similar al sistema de puentes conocido como "puente atirantado", lo cual hace la vía más rígida al peso y previene deformación en el caso de que dos monorrieles 15 se detengan en el mismo punto. Dichos tirantes 17 son muy recomendados aunque opcionales, la presente invención puede ser construida sin ellos.

La función de la estructura de sostén triangular 6 es muy importante porque se ubica entre el anclaje 7 o base y el pináculo de la torre, y su función es el crear el mismo ángulo o inclinación del cable principal 1 1 en ambos lados de la torre 5, lo cual es fundamental para hacer que la carga se distribuya igualmente a ambos lados de la torre 5, haciendo que la carga de la torre 5 sea perfectamente de manera vertical hacia abajo hacia el suelo, si el cable principal 1 1 tiene un ángulo o carga diferente a cualquier lado de la torre 5, entonces la carga no se transferirá perfectamente hacia abajo y esto ocasionaría que la torre 5 pierda balance y se deforme o incline, provocando falla estructural del sistema o colapsándose. Esto es también similar a lo que ocurriría con el sistema de los "puentes colgantes".

Las figuras sucesivas describen e ilustran en más detalle el área superior de la torre donde se encuentra la estructura de sostén triangular 6 y el pináculo de la torre 5.

En Referencia a la FIGURA 3: Esta figura es una vista de perfil de un segmento, las casas y edificios se han removido para una vista más clara, presentes en esta figura están los cables principales 1 1, los pilones o torres S, los anclajes 7 y la vía 12, así como los cables secundarios llamados "tirantes" 16 y los cables terciarios 17 así como otros componentes, la estructura de sostén triangular 6 no es claramente visible y se ilustrará en más detalle en la Figura S. Es importante mencionar que el cable principal 1 1, no se observa en esta vista de manera clara, y no es de longitud ilimitada, sino que va de segmento a segmento, cada segmento tiene dos cables principales 11 los cuales se entrecruzan 13 en la mitad del segmento, cada uno de los cables principales 11 de cada segmento sigue el mismo recorrido, cada uno originando y terminando en un anclaje 7 antes de pasar por la estructura de sostén triangular 6 y de ahí al pináculo del pilón o torre 5 hacia su bifurcación 13 y continuando en orden opuesto. En Referencia a la FIGURA 4: Esta figura es una vista superior de la estructura, en esta se observan los mismos elementos que en las figuras anteriores así como otros no claramente visibles previamente, uno de ellos, son los cables terciarios 17 que corren desde la parte superior de los pilones o torres S hasta las vías 12 para dar estabilidad horizontal y prevenir deformaciones en el caso de ambos trenes 15 circulen en la misma área al mismo tiempo, dichos tirantes 17 actuarán como si fueran los cables de soporte en un "puente atirantado" e impedirán la deformación de las vías 12 bajo el peso de los vagones 15.

También visible en esta figura son las vigas principales 4 que unen o conectan los pares de pilones o torres 5 de cada segmento, esta viga 4 es muy importante porque previene que las torres se inclinen o deformen hacia la vía hacia sí mismas o hacia el lado opuesto, hacia afuera, para proveer mayor estabilidad se recomienda usar dos vigas paralelas en lugar de una sola, o para más refuerzo, una estructura de acero reticulada, o un armazón o entramado con estructuras triangulares como conexión, esto daría a los pilones o torres 5 refuerzo adicional en el caso trenes sumamente pesados.

En Referencia a la FIGURAS de la 5 a la 7: En estas figuras se observan los pilones o torres 5 desde varios puntos de vista lo cual muestra claramente todos los elementos y componentes de la estructura. especialmente los cables terciarios 17 que unen la parte superior de los pilones o torres 5 a las vías 12 para mayor refuerzo. La combinación de elementos de 'puentes colgantes' y de 'puentes atirantados' da la estructura una mayor resistencia a la deformación debido al peso de los vagones o elementos externos (viento, terremotos) además de proveer redundancia, es decir, componentes que duplican la misma tarea en caso de que alguno de ellos se dañe o falle.

También son observables los travesanos 19 que tienen la función de vincular las vías en caso de que existan dos o más vías, dichos travesanos 19 actúan de manera similar a durmientes en rieles terrestres y tienen la función de conectar las vías 12 a los cables principales 11 por medio de los cables tirantes 16. Como se puede apreciar en estas figuras, las vías 12 no se conectan directamente con los cables tirantes 16, sino que la vía 12 se conecta al travesano 19 y este a los cables tirantes 16, esto es debido a que las vías 12 no se encuentran directamente debajo de los cables principales 1 1 sino a dispares y distintas distancias, y el conectarlos directamente crearía tensión excesiva, deformación y stress de dichos tirantes 16. Es por eso que los cables tirantes 16 se conectan a los travesanos 19 y estos a las vías 12 con la finalidad de conservar los cables colgantes 16 en posición perfectamente vertical. Dichos tirantes 16 y travesanos 19 se localizan en múltiples intervalos equidistantes a lo largo del segmento En Referencia a la FIGURA 8: Esta figura es un acercamiento al pilón o torre 5 como si fuera visto desde arriba. La calle y los vehículos se han removido para una vista más clara. Además de observar con claridad la totalidad de los componentes de este invento, en esta vista se aprecia claramente que los dos cables principales 1 1 se entrecruzan en el pináculo de la torre 5 en su camino de los segmentos a sus anclajes 7, pasando por la estructura de sostén triangular 6, esta vista es importante porque hace evidente que la longitud de los cables principales 1 1 es equivalente a solo un segmento dentro de todo el sistema, (de torre S a torre 5) y no a toda la longitud del sistema, También es importante apreciar que la estructura de sostén triangular 6 está unida al pilón o torre 5 mediante vigas o soportes que la mantienen firmemente en su posición.

Para tener más estabilidad y rigidez bajo el peso de los vagones 15, se recomienda que el área superior de la vía 12 sea reforzadas por una estructura de armazón reticulada o estructura entramada (no ilustrada aquí), unida verticalmente en la parte superior de la vía 12, esto proporcionará más rigidez estructural y evitara que las vías se deformen o alteren su forma bajo el peso de los vagones 15 cuando estos viajen a su máxima capacidad. Esto es en suplemento a los ya mencionados cables tirantes 17 los cuales ya se encuentran presentes en las figuras.

En esta figura también se puede observar que los anclajes 7 se posicionan a ambos lados de los pilones o torres S, esto también tiene como función el proteger los pilones 5 en caso de colisión vehicular, ya que los anclajes 7 serán construidos con cemento de gran espesor reforzado con varillas, esto le dará a la torre 5 amplia protección en caso de vehículos fuera de control.

Es importante resaltar que el objetivo de la presente invención no es la forma de las vías, estas pueden tomar diferentes formas de acuerdo a las preferencias y circunstancias de cada país y ciudad. Para fines ilustrativos en estas figuras, se usará un tipo común de vía para monorrieles colgantes, dicha vía tiene forma de T invertida en la cual las ruedas o llantas de los vagones 15 circulan sobre el área horizontal de las áreas de la T invertida de la vía, tal como algunos vagones en los parques de diversiones.

Esta configuración o disposición es la recomendada por ser una de las más seguras pero de ninguna manera es obligatoria ni forzosa, existen muchos tipos y formas de vías que pueden ser usadas.

La presente invención establece o define solamente la estructura de soporte y configuración para sostener la vía o vías, y deja el campo abierto para diferentes formas, aspectos y apariencias no solamente para las vías o el número de estas, sino para el diseño y numero de vagones así como el número de llantas o ruedas para cada vagón, método de propulsión de los vagones y numero de estos, así como la altura de las vías sobre la calle.

Se entiende que se pueden hacer varias modificaciones al diseño de la estructura tanto en los detalles como los materiales a usar, tamaño de algunas partes y otros puntos mínimos de la estructura, la cual se ha descrito aquí en su modo básico y fundamental y puede ser modificada en algunos puntos durante su aplicación y construcción dependiendo de la región, el espacio disponible y el presupuesto, todo esto sin modificar ni alterar la naturaleza básica del presente invento.

Mejor modo para la presente invención

El mejor modo contemplado por el inventor para llevar a cabo la presente invención, es el construir la estructura descrita anteriormente encima de cualquier calle urbana existente, de preferencia calles rectas sin curvas y con pocas desviaciones, plana o con pocas elevaciones y con pocos arboles con ramas que. no estén directamente encima de la calle, con o sin edificios altos ya que estos no alteran ni afectan la estructura, en el contexto urbano de una ciudad el presente invento tendrá dos vías, una para cada sentido de los trenes, la calle sobre de la cual se construirá el presente invento preferentemente tendrá de 3 a 5 carriles, o mas siempre y cuando exista un camellón o divisor cada 4 carriles, ya que esta es la longitud transversal aproximada para la estructura y es la distancia para que los trenes se desplacen de manera segura en cada dirección, La presente invención consiste de dos pilones o torres colocados en ambos lados de la calle, si esta es más ancha, un pilón o torre en la acera y otro en el camellón o divisor de la calle. También es importante que las aceras o banquetas no sean angostas y de preferencia tan anchas como el equivalente a 2 o más carriles.

Debido a la gran fortaleza de las estructuras de 'puentes colgantes ¹ es posible construir un par de pilones o torres en cada cuadra o bloque urbano, cada pilón o torre será aproximadamente 6 o 7 pisos de altura, como se puede apreciar en la figura 1, para situar las vías a 4 pisos o más de altura para permitir el paso seguro de autobuses, camiones de carga, etc. debajo de ellas. Los pilones o torres S se construirán preferentemente en el carril dedicado al estacionamiento de vehículos, esto con el fin de mantener las aceras libres para la circulación de peatones, como se puede apreciar en la Figura 7. Por último, las estaciones o andenes de este monorriel elevado se construirán arriba de la calle, con el área de carga/descarga de pasajeros situado sobre el área del carril de estacionamiento y construyendo escaleras/elevadores de acceso directamente desde las banquetas y aceras, esto es las estaciones no perturben en el tráfico vehicular sin importar el tamaño de la estación.

Aplicación Industrial

El Inventor considera que la presente invención es un adelanto muy importante en materia de transporte urbano porque es un modo de transporte simple, de bajo costo y rápido de construir y además de limitada obstrucción e inconveniente en las calles urbanas, a diferencia de otros medios de transporte como trenes ligeros, trenes subterráneos, autobuses de transporte, etc. La desventaja de los trenes subterráneos es que son muy costosos de construir, y crear trenes ligeros circulando en avenidas y calles urbanas presenta un riesgo de colisiones y accidentes, además de ocupar carriles de circulación. Los monorrieles elevados como el presente invento son ideales para cualquier centro urbano de alta densidad. Recientemente las ciudades en todo el mundo han decidido crear grandes proyectos de trenes subterráneos para transportar la creciente población metropolitana, la cual se ha duplicado en unas cuantas décadas y sigue creciendo, pero teniendo en cuenta el inmenso costo de estos proyectos hace el número de estaciones sea limitado o que dichas ciudades entren en inmensas deudas, el presente invento podría solucionar todos estos problemas y revolucionar el transporte urbano como ningún método de transporte lo ha hecho anteriormente.