SISTEMA DE TRANSPORTE AUTOMáTICO DE MERCANCíAS, MEDIANTE PLATAFORMAS ELéCTRICAS SOBRE MONORRAIL, CON

ESTABILIZADOR LATERAL

D E S C R I P C I ó N

OBJETO DE LA INVENCIóN.

La presente invención se refiere a un sistema de transporte automático de mercancias mediante plataformas eléctricas que discurren por un monorrail, cuyas plataformas presentan un estabilizador lateral horizontal con su correspondiente toma de corriente.

El sistema general consta de dos monorrailes, uno de ida y otro de vuelta con una estructura de soporte central entre ambos que comporta parte del dispositivo de estabilización, los elementos de toma de corriente y dispositivo rodante de seguridad y apoyo logistico.

El sector de la técnica al que se refiere la presente invención es el del transporte de mercancias por carriles fijos, aunque no se descarta una aplicación especifica para personas.

ESTADO DE LA TéCNICA Y ANTECEDENTES.

La técnica actual de transporte de mercancias esta centrada principalmente en el transporte por carretera. Esto significa que se contempla el uso de motores a gasóleo y alta velocidad, por ejemplo 350 CV y 98 Kms . hora, que son actores importantes de emisiones nocivas y calentamiento climático en lo que toman una participación significativa del total.

Estas condiciones junto a las congestiones de tráfico compartido con los automóviles generan un alto consumo especifico por tonelada kilómetro transporta que no será sostenible en un futuro inmediato y es elemento encarecedor de la economía del sector transporte.

La siniestralidad mortal en autovías está relacionada con la presencia y modalidad de transporte actual, en un porcentaje aproximado del 13%.

El estado actual del transporte demanda un esfuerzo y fatiga humana que afecta notablemente a la salud laboral del sector. Asi lo refleja el Plan Estratégico de Infraestructuras del Trasporte (PEIT 2005 - 2020) en su punto 6.3.3.5 que promueve ayudas a conductores de cierta edad para que abandonen la profesión.

Las infraestructuras actuales de este transporte compartidas pro automóviles y mercancías, penaliza a la economía de transporte debido a las especificaciones de seguridad en dichas estructuras. Ejemplo de ello viaductos y túneles.

Evidentemente existe una importante volumen de transporte de mercancías por ferrocarril tradicional.

Pero este sistema esta demostrado que es lento y por poco flexible resulta demasiado caro. Mientras no se llene totalmente un convoy de sesenta o setenta contenedores el sistema es muy caro y poco eficiente.

El envió urgente de contenedores, es inviable y es menester recurrir al envió por carretera, cuyos problemas ya hemos descrito anteriormente, y eso sin contar que el transporte de personas tiene preferencia, por lo que en

zonas de vías unidireccionales la lentitud del transporte es importante.

Los objetivos de esta invención contemplan como principales los siguientes:

Reducción del consumo de energía por tonelada kilómetro transportada debido a la menor velocidad de desplazamiento con efectos directos en la resistencia aerodinámica que es función del cuadrado de la velocidad y consiguientemente la potencia que es función del cubo de la misma.

Reducción del consumo de energía debido al menor coeficiente de rodadura sobre monorraíl que el actual relativo a las ruedas de goma sobre el asfalto.

Reducción del calentamiento climático y emisiones del C02 por ser una invención que consume electricidad generada por plantas de ciclo combinado a gas natural eliminando el consumo de gasóleo.

Colaboración en los objetivos de menor siniestralidad en carreteras y autovías por menor presencia de vehículos de transporte en convivencia con el desplazamiento de personas, llevando separadamente las mercancías por infraestructuras específicas.

- Finalmente reducción de costos en las estructuras necesarias para el mismo volumen de toneladas transportadas. ya que las infraestructuras necesarias para este método son muchísimo más económicas que para un ferrocarril convencional.

Si bien existen algunos intentos de uso de monorrailes para el transporte tanto de personas como de mercancías, no se ha detectado ningún antecedente que resuelva el problema existente de la forma tan eficaz y económica como se reivindica en esta invención

DESCRIPCIóN DE LA INVENCIóN

El Sistema en su conjunto esta constituido por una estructura de soporte central en forma de doble "t" con un ala superior encima de la cual está prevista la instalación de un doble carril convencional por donde circularía un dispositivo rodante de seguridad y apoyo con su correspondiente doble barandilla de seguridad a lo largo de todo el recorrido

Entre la parte inferior de este ala superior de la estructura de soporte central y la parte superior del ala inferior de esta estructura y en su parte interna, se encuentra la toma de corriente de las plataformas de transporte convenientemente protegida por un elemento aislante y apoyada sobre ellas circula la rueda principal del brazo articulado.

Por la parte inferior de la cara inferior se apoyan las ruedas neumáticas de apoyo y control del brazo articulado.

Esta estructura central se encuentra sólidamente anclada al terreno en el mismo plano que los monorrailes

A una cierta distancia de la estructura central antes descrita y de forma simétrica a la misma se encuentran sólidamente anclados sendos monorrailes que

son por los que discurrirán las plataformas de transporte.

Las plataformas de transporte están constituidas por unos bastidores rectangulares preparados para transportar en su parte superior contenedores convencionales de forma segura y fácil manipulación.

En la parte inferior y central de estos bastidores se aprecian varias ruedas alineadas en la dirección de la rodadura que son las que circulan sobre el monorrail.

Este conjunto de ruedas cuentan con un eficiente sistema de suspensión, sistema de amortiguación y equipo de frenos instalados en unos bastidores al efecto.

Una de las ruedas llamada motriz está conectada con un motor eléctrico, para impulsar el desplazamiento del conjunto por los monorrailes, por transmisión piñón - corona que a su vez hace la función de reductor

De un lateral de la plataforma de transporte dimana un brazo estabilizador horizontal en cuyo extremo se aprecia la toma de contacto eléctrica, más al interior la rueda neumática principal que discurre entre la alas de la estructura central y disponiéndose de dos ruedas auxiliares que mediante bielas articuladas y tomando como camino de rodadura la parte inferior del ala inferior de la estructura central, contando ambas ruedas con un resorte de conversión de forma que se mantenga la rueda neumática principal adherida a su superficie de rodadura creándose una fuerza de contacto en el sentido ascendente.

La estabilidad de la plataforma, por tanto, se obtiene mediante el brazo estabilizador de forma que las tres ruedas neumáticas, principal y auxiliares, por efecto del resorte a compresión antes citado, y por la condición de diseño que provoca la carga (efecto peso en sentido descendente) , aseguran el contacto permanente de la rueda neumática principal sobre la superficie de rodadura con una fuerza dada (E) . Y para una mayor seguridad y que la fuera del empuje siempre resulte positiva hacia abajo, se dispone que el eje vertical del conjunto de ruedas se encuentra desplazado ligeramente del eje de simetría de la plataforma, hacia el lado contrario del brazo estabilizador. Con ello se tiene un par de vuelco controlado que procede de la carga y peso de la plataforma asegurando el valor positivo de la reacción de la fuerza "E".

DESCRIPCIóN DE LOS DIBUJOS

Para una mejor comprensión de la invención que se preconiza se acompañan cuatro hojas de dibujos en los que misma numeración identifica mismo elemento y en los que se distingue:

(1) .- Plataforma

(2) . - monorrail .

(3).- anclaje del monorrail al terreno.

(4).- ruedas alineadas.

(5).- motor eléctrico. (6).- transmisión piñón-corona.

(7).- frenos eléctricos.

(8).- sistema de suspensión.

(9).- amortiguadores hidráulicos.

(10).- contenedor. (11).- brazo estabilizador

(12).- rueda principal.

(12b) . -superficie de rodadura.

(13).- ruedas neumáticas.

(14).- bielas articuladas. (15).- resorte de compresión.

(15').- toma de contacto móvil

(16).- aisladores.

(16').- toma de corriente

(17).- bastidor para los frenos. (18).- cuadro eléctrico-electrónico.

(19).- pasillo superior de la estructura de soporte central.

(32).- estructura de soporte central.

(33).- ala superior de la estructura de soporte central. (20).- superficie de rodadura de la cara inferior del ala superior

(34).- ala inferior de la estructura de soporte central.

(35).- camino de rodadura superior del ala inferior.

(36).- camino de rodadura inferior del ala inferior. (37).- carriles del pasillo de mantenimiento.

(38).- barandillas de seguridad.

(39).- dispositivo rodante de seguridad y apoyo.

FIGURA 1.

Vista lateral de la plataforma, ruedas y monorrail de apoyo.

FIGURA 2.

Alzado lateral y vista superior del brazo estabilizador

FIGURA 3.

Vista en sección de la estructura de soporte central con los brazos estabilizadores en su posición de trabajo.

FIGURA 4.

Vista en sección del dispositivo completo en posición de trabajo.

REALIZACIóN PREFERENTE DE LA INVENCIóN.

Una de las realizaciones presentes de la invención que se preconiza se encuentra constituida a partir de una estructura de soporte central (32) que adopta forma de doble "t" con un ala superior (33) cuya parte superior (35) se constituye en camino de rodadura y por donde está prevista la instalación de un doble carril convencional

(37) y por donde circularla un dispositivo rodante

(39) de seguridad y apoyo con su correspondiente doble barandilla (38) de seguridad a lo largo de todo el recorrido. Este dispositivo rodante (39) puede ser un dispositivo móvil convencional movido preferentemente por gasoil para que pueda servir de apoyo y ayuda en caso de fallo de corriente en el sistema.

Entre la parte inferior (20) de este ala superior (33) de la estructura de soporte central y camino de rodadura correspondiente a la parte superior del ala inferior (34) de esta estructura se encuentra, en su parte interna la toma de corriente (16') de las plataformas de transporte convenientemente protegida por un elemento aislante (16) y apoyada sobre ambas superficies de rodadura circula la rueda neumática principal ( 13) del brazo articulado (11).

Por el camino de rodadura correspondiente a la cara inferior (36) del ala inferior (34) se apoyan las ruedas neumáticas de apoyo (13) del brazo articulado

(H) •

Esta estructura de soporte central (32) se encuentra sólidamente anclada al terreno en el mismo plano que los monorrailes

A una cierta distancia de la estructura de soporte

(32) central antes descrita y de forma simétrica a la misma se encuentran sólidamente anclados mediante zapatas

(3) sendos monorrailes (2) que son por los que discurrirán las plataformas de transporte (1).

Las plataformas de transporte (1) están constituidas por unos bastidores rectangulares preparados para transportar en su parte superior contenedores (10) convencionales de forma segura y fácil manipulación. En la parte e inferior y central de estas plataformas (1) se aprecian varias ruedas alineadas (4) en la dirección de la rodadura que son las que circulan sobre el monorrail (2)

Este conjunto de ruedas (4) cuentan con un eficiente sistema de suspensión (8), y un sistema de amortiguación (9), constituido por amortiguadores hidráulicos independientes en número y situación proporcional a la carga y su distribución y un equipo de frenos eléctricos (7) preferentemente, instalados en unos bastidores (17) situados al efecto.

Una de las ruedas alineadas (4), será la llamada motriz ya que se encuentra conectada con un motor eléctrico (5) , cuyo objetivo es impulsar el

desplazamiento del conjunto por los monorraíles , por transmisión piñón - corona (6) que a su vez hace la función de reductor

De un lateral de la plataforma de transporte emerge el brazo estabilizador (11) horizontal en cuyo extremo se aprecia la una toma de contacto móvil (15'), que tomara corriente para el conjunto por medio de la toma de corriente (16 ' ) . Más al exterior del brazo estabilizador (11) se sitúa la rueda neumática principal (12) que discurre entre la alas (33) y (34) de la estructura de soporte central (32) y disponiéndose todavia más al exterior de dos ruedas auxiliares (13) soportadas mediante bielas articuladas (14) .

Dichas ruedas auxiliares (13) tienen como camino de rodadura la parte inferior del ala inferior (35) de la estructura de soporte central, contando ambas ruedas con un resorte de conversión (15) de forma que obliga a que se mantenga la rueda neumática principal (12) adherida a su superficie de rodadura creándose una fuerza de contacto en el sentido ascendente.

La estabilidad de la plataforma (1), por tanto, se obtiene mediante el brazo estabilizador (11) de forma que las tres ruedas neumáticas, principal (12) y auxiliares (13), por efecto del resorte a compresión antes citado, y por la condición de diseño que provoca la carga (efecto peso en sentido descendente) , aseguran el contacto permanente de la rueda neumática principal (12) sobre la superficie de rodadura con una fuerza dada (E) . Y para una mayor seguridad y que la fuera del empuje siempre resulte positiva hacia abajo, se dispone que el eje vertical del conjunto de ruedas (4) se encuentra

desplazado ligeramente del eje de simetría de la plataforma, hacia el lado contrario del brazo estabilizador. Se considera que una distancia de 10 cms . , entre ambos ejes es suficiente para conseguir un efecto de estabilización óptimo. Con ello se tiene un par de vuelco controlado que procede de la carga y peso de la plataforma asegurando el valor positivo de la reacción de la fuerza "E".

La estabilidad del conjunto en las distintas condiciones operativas viene determinado por los valores calculados de la carga E donde a modo de ejemplo ilustrativo podría ser los siguientes:

- Ocho tn. de carga bien distribuida en parado o movimiento lineal, resulte E = 1.600 kg.

Ocho tn. de carga desviada 15% en parado o movimiento lineal resulta ^• = 750 kg.

- Ocho tn. en curva de radio 200 mts. conlleva peralte de 5°, resulta carga 1.600 kilos.

El transporte de mercancías así descrito funcionalmente se considera de rendimiento óptimo cuando se encuentra constituido por una serie de plataformas independientes separadas entre sí a una distancia programable según las cargas de línea que frecuentemente será de 85 metros entre plataformas.

El conjunto motriz deberá proporcionar la adecuada velocidad de transporte que siendo la más adecuada una velocidad aproximada de 50 Kms . hora que equivale a recorrido de 1.200 Kms. por día.

En cuanto al motor eléctrico (5) para un resultado homogéneo se ha previsto de 100 Kw (130 Cv) de tensión 3.000 V es del tipo asincrono de inducción, con regulación electrónica de potencia capaz para seguir automáticamente el gobierno que procede de las señales que emite el programa de funcionamiento de cada plataforma y que se recibe en el cuadro eléctrico electrónico (18). situado en cada plataforma (1)

Asimismo se ha considerado que la transmisión a la rueda motriz delantera de la plataforma (1) se realiza preferentemente por el sistema de piñón - corona (6) tipo Gleason epicicloidal .

En cuanto a los frenos eléctricos (7), se consideran como adecuados los eléctricos EBS, en combinación con freno de disco con limitador de fuerza acorde con las señales recibidas del dispositivo ABS convencional que también equipa el conjunto.

El tamaño adecuado para las pastillas de freno se ha calculado que deberá tener una superficie de 150 cm2 mínimo.

El sistema de suspensión (8) se considera de la modalidad de cojin de aire comprimido, de presión y altura regulable en función de la carga, y la amortiguación (9) se considera preferentemente como de amortiguadores hidráulicos.

Para un mejor funcionamiento del conjunto y que el automatismo sea realmente eficaz se ha diseñado un sistema automático de freno, parada y aceleración.

Este sistema está gobernado por un programa operativo que se sitúa en el cuadro eléctrico / electrónico (18) situado en la plataforma (1) , estando dicho programa diseñado para la ejecución de dichas operaciones del siguiente modo:

La operación de frenado de la plataforma para la descarga o carga se inicia por medio de una señal recibida a 85 mts. antes de que el contenedor llegue a su estación de destino. Iniciándose a partir de ese instante la regulación de presión hidráulica que activa los frenos de disco produciendo un régimen de desaceleración constante que enganchando el contenedor mediante cuatro ganchos, lo desplaza por un camino de rodillos conduciéndolo a los muelles de espera transitoria hasta la llegada del camión correspondiente que efectúa el retiro de la mercancía.

Durante el tiempo de esa operación, la plataforma queda fijada por medio de un freno eléctrico que se desactiva cuando la plataforma es liberada de su carga o ha recibido una nueva.

A partir de ese instante, el motor eléctrico efectúa el lanzamiento de la plataforma con aceleración igualmente constante hasta alcanzar la velocidad de crucero establecida en 50 kms . hora.

Las operaciones de frenada y aceleración se realizan en el espacio de segundos. Como ejemplo ilustrativo para facilitar la comprensión, se citan los siguientes datos empíricos de este sistema:

- Recorrido de frenada = 85 mts. - Recorrido de lanzamiento = 170 mts.

Tiempo de frenada = 11 seg.

Tiempo de lanzamiento = 22 seg.

Desaceleración de frenada = 1,4 m/seg ²

Aceleración de lanzamiento = 0,7 m/seg ²

Se ha comprobado empíricamente que estas operaciones son perfectamente realizables sin sobrepasar el coeficiente máximo de fricción/ rueda del monorrail.

Los contenedores posteriores en número quizá no mayor de 4 respecto al contenedor que ha de realizar la parada inician igualmente una desaceleración previa mediante el sistema de guardar las distancias programadas para esa operación, que dan por resultado una disminución de velocidad sin llegar a la parada manteniendo una velocidad del orden de 5 mts. por segundo (17 Kms . por hora) , dando con este retardo tiempo suficiente a que se realice la descarga de la plataforma que va a parar.

Realizada la misma y/o la carga, todos los contendores inician su aceleración hasta alcanzar nuevamente la velocidad de crucero.

La valoración energética es una de las consecuencias más positivas de esta invención.

Consumiendo gas natural como energía primaria que genera electricidad para alimentar los motores del sistema produciendo la energía mecánica utilizada, resulta un rendimiento global de las dos transformaciones de 0,522, como producto del rendimiento motor eléctrico 0,9 y el de la central de generación 0.58.

Valorando este resultado frente al del estado actual de la técnica, de motor a gasóleo, resulta un

balance positivo , motivo principal de esta invención, de 890 millones de kilovatios hora para una hipótesis de 10 millones de toneladas año en de 700 kms . de linea ida y vuelta.

De otra parte el impacto ambiental en emisiones de

CO2 con iguales consideraciones conduce a una menor emisión de 300.000 Tn. por año. Se ha tenido en cuenta que el gasóleo emite 72 kg. por CO2 por Gj. generado, frente al gas natural que emite 54 kg. por Gj.

Las inspección permanente y pequeño mantenimiento se puede realizar por inspectores y operarios que transitan la linea sobre un dispositivo rodante de seguridad y mantenimiento (39) .

Para averias mayores que obliguen la detención de la linea se dispone de la ayuda de un helicóptero que puede transportar operarios, material de reparación, o en su caso retirar de la linea contendor y plataforma que fueran la causa de dicha averia.

En cada estación intermedia se puede disponer de taller de reparaciones y helipuerto para este servicio de emergencia.

Descrita suficientemente la naturaleza de la invención asi como la manera de llevarse a la práctica, debe hacerse constar que las disposiciones anteriormente indicadas y representadas en los dibujos adjuntos son susceptibles de modificaciones de detalle en cuanto no alteren sus principios fundamentales, establecidos en los párrafos anteriores y resumidos en las siguientes reivindicaciones