OBJETO DE LA INVENCIÓN.

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema de control y gestión de la tensión mecánica del cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, siendo del tipo de instalaciones que se conforman por una serie de tramos de catenaria unidos entre sí, teniendo como objetivo esencial controlar permanentemente la tensión mecánica del cable de las catenarias de suministro de energía eléctrica a los trenes de infraestructuras ferroviarias.

Asimismo, el sistema tiene por objeto permitir conocer el estado de cada tramo de catenaria en tiempo real en un centro de control, esto es, sin necesidad de presencia física, para poder actuar en consecuencia de forma inmediata, lo cual representa una reducción drásticas en los costes de mantenimiento.

Otro objeto de la invención es permitir conocer la tensión, en kilos, de cada tramo de catenaria con objeto de poder actuar en el momento que, por cualquier circunstancia, la tensión no sea la adecuada.

Igualmente, otro objeto de la invención es poder modificar a distancia, desde un centro de control, la tensión del cable de catenaria de los diferentes tramos de la misma.

CAMPO DE APLICACIÓN.

En la presente memoria se describe un sistema de control y gestión de la tensión mecánica del cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, el cual es de aplicación para el control y mantenimiento preventivo de los diferentes tramos de catenaria que conforman una línea ferroviaria en todo tipo de infraestructuras ferroviarias.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.

Actualmente, las líneas de suministro de energía eléctrica a los trenes, catenarias, utilizan un método simple y, relativamente, eficaz para mantener un permanente estado de tensión mecánica que permita mantener una altura más o menos constante de la línea de alimentación con el plano de las vías, a fin de permitir una presión constante del pantógrafo del tren con dicha línea de alimentación.

Las pequeñas variaciones de esta altura debidas a la caída o flecha de la catenaria en los puntos centrales entre postes y las irregularidades del terreno son absorbidas por el propio pantógrafo de los trenes con su sistema de muelle y amortiguador.

Mientras tales irregularidades se mantengan dentro de unas tolerancias especificadas, el contacto pantógrafo - catenaria queda asegurado para la marcha normal de los trenes.

La continua línea de catenaria se conforma por una serie de tramos según una longitud aproximada entre 1 .000 y 1 .200 metros, de forma que dichos tramos se soporta en uno de sus extremos en un poste fijo, mientras que en su otro extremo es desviado para enrollarse en una primera polea en la parte alta de un poste, mientras que de una segunda polea, de mayor diámetro que dicha primera polea y asociada a ella cuelgan cayendo verticalmente a plomada unos contrapesos cuya masa proporciona, por efecto de la gravedad, la tensión deseada al cable de la catenaria.

Por otra parte, en el tramo desviado de catenaria se incorpora un aislamiento eléctrica.

Este sistema, si bien ofrece una tensión más o menos constante está sujeto a ciertos inconvenientes que requieren revisiones periódicas y protocolos de mantenimiento para asegurar la operativa de la línea ferroviaria y, así, se carece de información remota del estado de cada tramo de catenaria y la única manera de controlar la tensión es variando la masa suspendida que ejerce el contrapeso.

En definitiva, un fallo en la tensión de la catenaria no se pone de manifiesto si no es por revisión presencial o por una incidencia al paso de un tren, provocando ya graves inconvenientes.

Así, por ejemplo, mediante los contrapesos se absorben las variaciones de longitud de los tramos de catenaria en su dilatación y contracción por efecto de las variaciones de temperatura.

De esta forma, el mantenimiento regular implica una presencia física para cada tramo tensionado del cable de la catenaria, con objeto cual es la incidencia que se ha producido.

Así, las incidencias que se pueden producir y que no son detectables si es por una presencia física son, por ejemplo, sustracción de contrapesos, mal funcionamiento de la polea de paso del cable de los contrapesos o corte de la catenaria e, incluso, sustracción de la propia catenaria, situación que es fácil que se produzca cuando se esta instalando la línea. De esta forma, ante la sustracción de los contrapesos la catenaria pierde tensión y el mal funcionamiento de la polea de paso del cable de los contrapesos puede ser consecuencia de un atasco del eje de giro.

Además, con los medios actuales no se conoce cual es la tensión (en kilos) a la que se encuentran las catenarias y en modo alguno es posible detectar cualquier evento al paso de los trenes.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

En la presente memoria se describe un sistema de control y gestión de la tensión mecánica del cable de la catenaria en infraestructuras ferroviarias, siendo de utilidad en todo tipo de instalaciones ferroviarias cuya catenaria se conforman por una serie de tramos enlazados, cuyos tramos, por uno de sus extremos se desvían para enrollarse en una primera polea y que se encuentran tensionadas por unos contrapeso que cuelgan de una segunda polea de mayor diámetro y con el mismo eje de giro que la primera polea, de forma que el sistema comprende:

• una galga extensiométrica intercalada en el tramo de cable de la catenaria desviado de la línea que es conducido hasta el eje de un moto-reductor para su enrollamiento en él;

• una caja con una electrónica de función, gestión y comunicación;

• un cable eléctrico de conexión de la galga extensiométrica con la electrónica de función, gestión y comunicación, y;

• una comunicación de la electrónica de función, gestión y comunicación con un centro de control.

De esta forma, la galga extensiométrica mide la tensión de la catenaria y es comunicada a la electrónica de función y gestión para su cotejo, con objeto de determinar si la misma se encuentra dentro de los parámetros determinados.

En el centro de control se controla el estado de cada tramo de catenaria a lo largo de toda la línea, determinando el tramo de catenaria que no tiene la adecuada tensión mecánica, actuando sobre el moto-reductor para el enrollado/desenrollado del correspondiente tramo de catenaria, de forma que desde el propio dentro de control se puede regular la tensión de la catenaria.

El cable eléctrico de conexión de la galga extensiométrica queda pasante por una rueda para su enrollado, permitiendo su adaptación a las variaciones de longitud del cable de catenaria. En definitiva, se trata de poder conocer en tiempo real que un tramo de una línea de catenaria ha sufrido una incidencia que afecta a la tensión del cable y, además, poder determinar que concreto tramo es de toda la línea e, incluso, regular a distancia la tensión del mismo, lo cual representa una importante ventaja, al reducir los costes de mantenimiento y de gestión.

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DISEÑOS.

Figura 1 . Muestra una vista en alzado lateral de la configuración del extremo de una catenaria convencional en su desvío hacia una polea de enrollamiento, así como la unión al tramo siguiente de catenaria y los contrapesos de tensionado mecánico.

Figura 2. Muestra una vista en alzado lateral de la configuración objeto de la invención observando el extremo de una catenaria en su desvío hacia el eje de un moto-reductor para su enrollamiento en él, así como la unión al tramo siguiente de catenaria, una galga extensiométrica, intercalada en el mismo, un cable eléctrico de conexión de la galga extensiométrica a una caja contenedora de una electrónica de función y comunicación con un centro de control.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE.

A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como, en primer lugar, como en la figura 1 se muestra una estructura convencional en la que los tramos de catenaria 1 a y 1 b se unen en el punto 2 donde el extremo del tramo de catenaria 1 a se desvía hacia una primera polea 3 de enrollamiento y en cuyo desvío presenta un aislamiento eléctrico 4.

Por otra parte, la primera polea 3 queda asociada a una segunda polea 5 de mayor diámetro en la que se enrolla un cable con los contrapesos 6 que es el encargado de provocar la tensión mecánica de la catenaria 1 a.

Con una estructura convencional como la descrita tenemos un accionamiento mecánico de forma que cuando la catenaria 1 a sufre una alteración en su longitud, tal como una dilatación o contracción, como consecuencia de los cambios de temperatura, los contrapesos hacen que se absorba dicha modificación.

Con esta forma de actuación puede ocurrir que si la polea ha quedado bloqueada en su eje y no gira no se permite la actuación de los contrapesos y la catenaria no queda debidamente tensada y esta incidencia no puede ser conocida sino es con una presencia física.

Asimismo, si se produce un sabotaje en la catenaria, como puede ser el corte de la misma o la sustracción de los contrapesos, la catenaria no queda debidamente tensada e, igualmente, dicha incidencia no puede ser conocida sino es con una presencia física.

Así, se tiene un elevado coste de mantenimiento al tener que realizar periódicas revisiones.

Con objeto de solventar estos inconvenientes en la presenta memoria se describe un sistema de control y gestión de la tensión mecánica del cable de la catenaria de suministro de energía eléctrica en infraestructuras ferroviarias mediante el cual se permite mantener permanentemente en niveles operativos la tensión mecánica del cable en la serie de tramos de catenaria que conforman la línea y, además, permite conocer cualquier incidencia en el mismo momento de producirse que afecte al estado de los tramos de catenarias, obteniendo un continuo mantenimiento sin presencia física.

Más aún, mediante el sistema propuesto se permite modificar la tensión de cada tramo de catenaria desde el propio centro de control.

De esta forma, el sistema que se presenta permite funcionalmente mejorar la regularidad de la tensión de la catenaria en cada tramo, la completa ausencia de mantenimiento y el conocimiento remoto en tiempo real del estado de cada tramo de la catenaria en trazados de infraestructuras ferroviarias.

Además, mediante el sistema propuesto en la invención, se eliminan las masas suspendidas (contrapesos) que proporcionan la necesaria tensión mecánica.

Para ello, se dispone de un sistema formado por un moto reductor eléctrico 8 con elevado índice de desmultiplicación mecánica y que permite, mediante el arrollamiento de cable alrededor de un eje solidario al moto reductor 8, aumentar o disminuir la tensión del cable 1 a de la catenaria mediante "enrollado - desenrollado" del cable 1 a en pequeñas variaciones.

Así, el sistema mide la tensión mecánica del cable 1 a, en el que se ha intercalado una galga extensiométrica 7, de cada tramo de catenaria permanentemente y mediante la supresión de los contrapesos y la disposición de un moto reductor 8 y una electrónica de función y gestión 9, permite efectuar correcciones en la tensión mecánica del cable 1 a de cada tramo de la catenaria, disponiendo así de un sistema completamente automático y autónomo o libre de mantenimiento.

De esta forma, la galga extensiométrica 7 mide la tensión de la catenaria y es comunicada a la electrónica de función y gestión 9 para su cotejo, con objeto de determinar si la misma se encuentra dentro de los parámetros determinados.

En el centro de control 1 2 se controla el estado de cada tramo de catenaria a lo largo de toda la línea, determinando el tramo de catenaria que no tiene la adecuada tensión mecánica, actuando sobre el moto-reductor 8 para el enrollado/desenrollado del correspondiente tramo de catenaria 1 a, de forma que desde el propio dentro de control se puede regular la tensión de la catenaria.

El cable eléctrico 10 de conexión de la galga extensiométrica 7 queda pasante por una rueda para su enrollado, permitiendo su adaptación a las variaciones de longitud del cable de catenaria.

En definitiva, se trata de poder conocer en tiempo real que un tramo de una línea de catenaria ha sufrido una incidencia que afecta a la tensión del cable 1 a y, además, poder determinar que concreto tramo es de toda la línea e, incluso, regular a distancia la tensión del mismo, lo cual representa una importante ventaja, al reducir los costes de mantenimiento y de gestión.

Asimismo, el sistema registra cualquier anomalía detectada al paso de los trenes mediante el registro de las variaciones de tensión mecánica del cable 1 a.

En definitiva, el sistema permite:

♦ mantener la tensión mecánica constante del cable 1 a en cada tramo de catenaria;

♦ efectuar cambios de dicha tensión mecánica, remotamente, desde un centro de control unificado, en función de las condiciones de uso;

♦ transmitir cualquier tipo de alarma sobre incidencias de la catenaria.

Para ello se utiliza cualquiera de las actuales tecnologías de transmisión de datos disponibles hoy en día

♦ registrar y obtener datos de irregularidades de dicha catenaria al paso de los trenes, dado que la célula de carga registrará las variaciones de tensionado al paso de los trenes, detectando fallos, en la estructura de la misma y permitiendo anticipar la situación antes de la ocurrencia de cualquier incidencia.

Por otra parte, el sistema objeto de la invención actúa de forma automática y no tan solo mide, registra y avisa, sino que actúa activamente manteniendo una tensión mecánica constante y pudiendo variar dicha tensión según condiciones operativas desde un centro de control.

Una importante ventaja del sistema propuesto es que el mismo puede ser montado conjuntamente con la instalación de las catenaria permitiendo tener un control desde el mismo momento de su instalación, de forma que, si se provoca un sabotaje sobre la catenaria, como puede ser el corte de la misma, ante la falta de tensión se producirá la automática alarma en el centro de control para actuar con rapidez.

Esta incidencia adquiere una gran relevancia durante el tiempo de montaje de la instalación, ya que, es en esos momentos cuando se pueden producir, incluso, la sustracción de las catenarias y al poder disponer de un sistema de control que puede ser instalado junto con la propia instalación y comunicarse con un centro de control por cualquier medio, se podrá tener una vigilancia desde el mismo momento de su instalación lo cual es una importante ventaja.

Asimismo, el sistema puede incorporar un dispositivo de medición de temperatura ambiente, mediante sensor electrónico y cálculo, permitiendo, conociendo los límites elásticos del cable de la catenaria y las tensiones necesarias para un óptimo funcionamiento, ajustar permanentemente la tensión de dicho cable sin necesidad de costosas correcciones en cambios estacionales.

Además, mediante el sistema objeto de la invención se permite:

♦ conocer remotamente el estado mecánico de cada tramo de catenaria;

♦ por su bajo consumo puede mantenerse independiente de suministro eléctrico de la red general, mediante la disposición de acumuladores eléctricos y reducidas placas fotovoltaicas;

♦ registrar las variaciones de tensión mecánica de la catenaria al paso de los trenes por la presión ejercida por el pantógrafo de los mismos y anticiparse a incidencias por irregularidades en la catenaria;

♦ eliminar los contrapesos convencionales que proporcionan tensión mecánica a los diferentes tramos de catenaria y mantener dicha tensión en los límites preestablecidos;

eliminar mantenimientos periódicos necesarios sobre los contrapesos de la catenaria debidos a ajustes de los límites elásticos del cable o de las variaciones de temperatura;

transmitir órdenes desde un centro de control para actuar por sí solo.