ES2349327T3 - Dispositivo y procedimiento para la detección de tráfico sobre una vía. - Google Patents

Abstract

Dispositivo que comprende una o varias balizas (1, 2) montadas en la vía y una unidad (8) de control al lado de la vía, de manera que el dispositivo está adaptado para transmitir datos a vehículos en circulación (9), caracterizado porque como mínimo, una baliza o, como mínimo, una de las balizas (1, 2) comprende un dispositivo detector adaptado para producir una señal cuando un vehículo pasa por la baliza (1, 2), y el dispositivo comprende medios de detección de señales que están conectados y/o integrados en el dispositivo sensor y que están adaptados para determinar, a partir de la señal, que el vehículo pasa por la baliza (1, 2).

Description

SECTOR TÉCNICO

La presente invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la detección de tráfico sobre una vía, en particular tráfico de ferrocarriles. De modo específico, la invención se refiere a dispositivos para la detección de la ocupación de vías para tráfico sobre vías, en particular ferrocarriles. Habitualmente, la ocupación de la vía es determinada por comparación de señales resultantes de pasos de vehículos en diferentes lugares a lo largo de la vía. Estas señales deben ser similares a efectos de evidenciar que el tren no ha perdido un vagón durante el viaje. Estos dispositivos suministran datos de ocupación de la vía a otros sistemas, tales como enclavamientos, que disponen y liberan rutas de acuerdo con ello.

ANTECEDENTES TÉCNICOS

En particular para un enclavamiento de ferrocarriles es de vital importancia saber dónde se encuentran los trenes, como mínimo, qué segmentos de vía están ocupados en cada momento. Con este objetivo es vital monitorizar la integridad de los trenes, es decir, saber si un tren ha perdido un vagón y, por lo tanto, no ha abandonado por

completo el segmento de vía anterior. En el estado de la

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técnica esta información procede de circuitos de la vía, ver, por ejemplo, el documento CA412640A, o contadores de ejes, ver, por ejemplo, el documento GB213778. La instalación de circuitos de vía o contadores de ejes es cara, en especial si se colocar que tirar cables largos desde las secciones de vía a una localización central. En el caso de vías sin juntas, con circuitos de vía de frecuencia de audio, hay unidades de sintonización que necesitan ser instaladas con una serie de limitaciones y ello requiere personal especializado. Los contadores de eje son bastante caros y costosos de instalar y frecuentemente necesitan calibrado.

Entre otros sistemas de Protección Automática de Trenes, el nuevo Sistema de Control de Trenes Europeo Nivel 1 utiliza transpondedores controlados montados en la vía, a los cuales se hace referencia también como balizas para transmitir los trenes que pasan a los gestionadores de paso ver, por ejemplo, EP1607300. Estos dispositivos no se extienden a la detección de ocupación de la vía. El Sistema de Control de Trenes Europeo Nivel 3 proporciona solamente balizas y evita dispositivos de detección de ocupación de vía situados al lado de la línea. Los trenes informan sobre su posición por radio al lateral de la línea. Este sistema necesita también datos sobre la integridad del tren para la liberación de vía. Para varios tipos de tren, tales como trenes de pasajeros con unidades múltiples, acoplados de manera permanente, estos datos pueden ser obtenidos fácilmente por dispositivos situados a bordo de los mismos.

Esto no se cumple para otros tipos de trenes, tales como

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trenes de mercancías sin enlace de datos desde la locomotora al último vagón. Por lo tanto, las líneas del Sistema de Control de Trenes Europeo necesitan, hasta el momento, circuitos de vía o contadores de ejes.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Es un objetivo de la presente invención la detección optimizada en cuanto a coste y rendimiento de tráfico sobre vías, y más particularmente, un correspondiente dispositivo para la detección de la ocupación de las vías.

Un concepto básico es utilizar para la detección balizas montadas en la vía. Estas balizas son conocidas para el objetivo de transferencia de datos entre un vehículo que pasa por la baliza y la propia baliza. Se propone que, como mínimo, una baliza comprende un dispositivo sensor adaptado para producir una señal cuando pasa un vehículo por la baliza y que existan medios de detección de señales que están conectados a y/o integrados en un dispositivo sensor y que están adaptados para determinar, a partir de la señal, que el tren está pasando por la baliza. Esta solución es simple y eficaz en cuanto a costes, puesto que la baliza es utilizada para la transferencia de datos y también para la detección del vehículo.

En particular, una conexión (por ejemplo, un cable y/o conexión sin cables) entre la baliza y una unidad de control, que controla la transferencia de datos, puede ser utilizada para transferir señales de control y para transferir señales con el objetivo de detección del

vehículo. La determinación de que la señal producida por la

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baliza, cuando pasa un vehículo, representa realmente un vehículo circulando, se puede realizar dentro de la baliza por un dispositivo de determinación situado en las proximidades de la baliza y/o por un dispositivo de determinación alejado de la baliza (tal como un dispositivo de control).

Una señal se comprenderá como cualquier información que pueda ser obtenida por los medios de detección, por ejemplo, enviando datos de manera activa a los medios de detección y/o por medición de la situación operativa (tal como la impedancia) del dispositivo sensor.

Un dispositivo que comprende, como mínimo, una baliza y una unidad de control para controlar la transferencia de datos puede tener, de acuerdo con una realización de la invención, medios adicionales para medición de una señal (en particular una secuencia de señales o señal dependiente del tiempo), representando la estructura inferior del tren que está pasando.

Por ejemplo, en un Sistema de Control de Trenes Europeo Nivel 1, se montan usualmente balizas en la vía por pares, una baliza fija y una baliza controlada. Una baliza controlada recibe informaciones respecto al telegrama a enviar desde una llamada Unidad Electrónica del Lado de la vía (LEU) que está conectada a aquella utilizando un cable especial que puede tener una longitud de cientos de metros. La LEU envía información relativa al telegrama a las balizas conectadas en todo momento, no solamente cuando existe la presencia de un tren. La baliza contiene un

sistema de bucle conductor que constituye un lado de un

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transformador de aire. El otro lado del transformador está situado sobre el tren que circula. Al circular el tren sobre la baliza, el transformador se activa.

En particular, la invención está destinada a añadir una función adicional a la LEU y a la baliza que lleva a cabo la detección del tren y la comprobación de la integridad del tren. La función adicional no debe interferir, preferentemente, con la norma del Sistema de Control de Trenes Europeo. Por lo tanto, de acuerdo con una realización preferente, por lo menos un bucle conductor, preferentemente un mínimo de dos bucles conductores adicionales, directamente accesibles a la LEU y que son desplazados (en el caso de un mínimo de dos bucles) en la dirección de desplazamiento del tren, son añadidos a una baliza. De manera alternativa, cada una de dos o más balizas lleva un mínimo de un bucle adicional. El bucle o bucles adicionales son montados preferentemente a las proximidades del bucle o bucles que ya existen en la baliza presente. Se pueden añadir pares de conductores adicionales a los cables que conectan las balizas y la LEU.

De manera más general, la baliza del dispositivo puede comprender un bucle de un material conductor eléctricamente que es un dispositivo sensor. Preferentemente, este bucle es un bucle adicional. El término “adicional” significa además de cualquier otro bucle o bucles de la baliza que se utilizan para transferir datos.

El bucle puede ser alimentado, por corriente alterna, de manera que su impedancia cambia de acuerdo con el

acoplamiento con el vehículo que pasa por la baliza. Un

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suministro de corriente alimenta corriente alternativa al bucle o bucles de la baliza o balizas. En los medios de detección, un dispositivo de medición de impedancia específico se encuentra presente conectado al bucle o bucles (adicionales) de la baliza o las balizas, por ejemplo con intermedio de cables. Cuando no hay vehículo alguno cerca de la baliza, el bucle tiene una primera impedancia (una cierta impedancia medible). Cuando pasa un vehículo, el material del vehículo, por ejemplo, el metal, se encuentra por encima de la baliza, teniendo una permeabilidad distinta del aire. La impedancia del bucle cambia significativamente debido a la inductancia mutua. Un cambio detectado de impedancia es equivalente a la ocupación de la vía que es registrada por los medios de detección (por ejemplo, el dispositivo de control). Los datos de ocupación de la vía se pueden añadir al protocolo de interfaz entre los medios de detección y el enclavamiento.

La impedancia se puede determinar midiendo la corriente eléctrica en el bucle. No obstante, se pueden aplicar, de manera alternativa, otros principios de medición, tales como la medición de desplazamiento (provocado por el cambio de permeabilidad) de la frecuencia de la resonancia de un circuito oscilador que comprende el bucle.

De acuerdo con una realización preferente, se disponen dos o más bucles obtenidos en la baliza o balizas a una distancia entre sí en la dirección de desplazamiento de la

vía y el dispositivo comprende medios de evaluación

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adaptados para evaluar una desplazamiento de tiempo entre señales producidas por los bucles, evaluando de esta manera una medida de velocidad del vehículo que está circulando. En particular, la velocidad se puede calcular utilizando la distancia conocida entre los bucles en la dirección de desplazamiento y determinando la forma de la señal espacial.

Cuando un vehículo (tal como un tren) se desplaza sobre los bucles, tendrá lugar un desplazamiento de tiempo entre las detecciones de un cambio de impedancia significativo en cada uno de los dos bucles. Dado que su separación física es fija, es posible calcular la velocidad de la parte frontal del vehículo. No obstante, la impedancia medida variará durante el paso del vehículo dependiendo de la cantidad y proximidad del metal, es decir, dependiendo si la baliza se encuentra bajo un juego de ruedas, un carro portarruedas, un cuerpo de vagón suspensivo o entre vagones, etc. En todo momento es posible correlacionar las dos impedancias medidas y determinar su separación en el tiempo. La velocidad instantánea del tren en todo momento durante el paso es conocida, por ejemplo, conocida por la LEU.

Dos bucles alimentados por corriente alterna pueden estar localizados en posiciones desplazadas (con respecto a la dirección de desplazamiento del vehículo o del tren, es decir, la dirección de desplazamiento de la vía) en la baliza o balizas y los cambios de impedancia resultantes de la parte inferior del tren que pasa por la baliza o balizas.

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La integridad del vehículo (tal como un tren formado por varias unidades acopladas mecánicamente entre sí) se puede determinar comparando las formas de señal que representan el vehículo. Principalmente, el cambio de permeabilidades es provocado por la parte inferior del vehículo, que pasa cerca de la baliza. Por ejemplo, la impedancia en el bucle es más elevada por debajo de los ejes de un vehículo de ferrocarril que está pasando. Los picos que faltan representan ejes que faltan (es decir, una violación de la integridad). Si ciertas partes de una señal faltan en cualquier etapa, se llega a la conclusión de que el tren ha perdido un vagón y se pueden tomar acciones correctivas. La integración de la velocidad del tren a lo largo del tiempo, proporciona la longitud total del tren.

Como alternativa o medición adicional, la longitud del vehículo se registra y se compara con las unidades de control adyacentes (que controlan balizas en otras secciones de la vía) y/o se comunican al enclavamiento para cada paso de baliza. Seguiría a ello la tarea del ordenador de enclavamiento para asegurar que dentro de la inexactitud permisible la longitud comunicada del tren es la misma durante todo el viaje del tren. Si la longitud del tren resulta significativamente menor en cualquier etapa, el tren ha perdido un vagón y se pueden tomar las acciones correctivas. Se debe observar que la proporción de los circuitos de vía para grupos de balizas en una línea típica correspondiente al Sistema de Control de Trenes Europeo Nivel 1, es aproximadamente de 1:1. La invención también se

puede combinar con balizas fijas proporcionando solamente

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de este modo detección de ocupación de vía para sistemas, tales como el Sistema de Control de Trenes Europeo Nivel 2, que sustituye los circuitos de vía y contadores de ejes. La LEU no controla entonces la transmisión de autorizaciones de movimiento y otros con intermedio de las balizas.

Las siguientes características opcionales explican y mejoran el principio que se ha descrito de manera adicional.

Para evitar una situación en la que las alteraciones

del

sistema de tracción de trenes en una vía adyacente

altera

las mediciones de impedancia, las mediciones se

deberían restringir a la banda de onda corta.

Se

consigue además inmunidad si las mediciones de

impedancia son llevadas a cabo en un rango de frecuencias simultáneamente. Se pueden utilizar para este objetivo las técnicas de extensión de espectro.

Si los bucles de espira única de la baliza tuvieran alternativamente una forma de “8”, no habría campo electromagnético radiante en la zona lejana. Esta es una característica EMC deseable.

La inmunidad a los rayos se mejoran si el par de conductores adicionales que conecta la baliza al dispositivo de control (por ejemplo, la LEU) está aislado galvánicamente por ambos extremos utilizando tranformadores ordinarios.

La señal de medición de impedancia puede ser superpuesta al par conductor que ya conecta la baliza al dispositivo de control para transmisión de telegrama de

autorización de movimiento. Eso significa que el cable

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existente puede ser utilizado tal como en la actualidad, lo que es una reducción adicional de coste.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Figura 1: La figura 1 de Balizas de Detección de un Tren de tipo Doble muestran una realización preferente de una baliza (1) con 1 bucle adicional (4.1), una segunda baliza similar (2) y una unidad electrónica (8) al lado de la vía.

Figura 2: La figura 2 de Balizas de Detección de un Tren Único muestra otra realización preferente de una baliza (1) con 2 bucles adicionales (4.L) y (4.R).

Figura 3: La figura 3 de Balizas de detección de un tren de tipo doble, según la vista lateral, muestra un tren

(9) que se desplaza sobre dos balizas (1) y (2).

Figura 4: La figura 4 de Diagramas de Balizas de Detección de Trenes de Tipo Doble muestra dos diagramas con las impedancias de bucle que representan la cara inferior de un tren que pasa representado con respecto al tiempo.

DESCRIPCIÓN DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE

Tal como se ha mostrado en la figura 1, dos balizas

(1) y (2) están montadas de manera convencional en el centro de una vía de ferrocarril (3). Cada una de las balizas (1) y (2) lleva un bucle conductor alimentado por corriente alterna, indicado (4.1) para la baliza izquierda y (4.2) para la baliza de la derecha. Un segundo sistema de bucle (5.1), o bien (5.2), es el sistema de bucle de recepción y transmisión habitual para el movimiento del tren. Los bucles alimentados con corriente alterna están

conectados con intermedio de cables (6.1) y (6.2) y los

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cables de comunicación de movimiento mediante cables (7.1) y (7.2), respectivamente, a la unidad electrónica LEU (8) del lado de la vía. La unidad LEU está conectada a un enclavamiento, simbolizado por líneas de trazos.

La figura 2 muestra una realización opcional preferente que difiere de la figura 1 por el hecho de que la baliza (2) se ha omitido y la baliza (1) contiene dos bucles alimentados con corriente alterna (4.L) y (4.R) que rodean volúmenes desplazados a lo largo de la dirección de desplazamiento del tren, por lo que se han mostrado desplazados a la izquierda y a la derecha en la figura.

De acuerdo con la figura 3, un tren (9) se desplaza a lo largo de la vía del tren (3) y pasa por las balizas (1) y (2) de la figura 1. La cara inferior del tren tiene una estructura variable con carros portaejes (10) que llevan los conjuntos de ruedas. Se alimenta corriente alterna a los bucles de las balizas. Las flechas hacia abajo representan la permeabilidad del volumen rodeado por las corrientes del bucle que conducen a una mayor impedancia. Para un tren, el incremento principal de permeabilidad resulta del metal. Cuanta mayor cantidad de metal se encuentra presente y mayor es la proximidad a la baliza, mayor es la impedancia del bucle. En la figura, la baliza

(1) se encuentra por debajo de la rueda maciza del carro portaejes próxima a la baliza (1). La impedancia resulta elevada, tal como se ha mostrado por la flecha más gruesa. La baliza (2) se encuentra debajo de un intersticio entre los vagones del tren. Existe poco metal en este lugar y los

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resultados de impedancia serán reducidos, tal como se ha mostrado por la flecha más fina.

El diagrama de la figura 4 muestra la impedancia (11) del bucle (4.1) en la baliza (1) y la impedancia (12) del bucle (4.2) en la baliza (2) de la figura 3 representadas con respecto al tiempo. Las referencias (11) y (12) indican la situación mostrada en la figura 3. El tiempo se propaga hacia la derecha en abcisas. Cuando no hay tren encima de la baliza (1, 2), la impedancia es baja, tal como se muestra en la mitad izquierda del diagrama superior y un tramo corto a la izquierda del diagrama inferior. Cuando un tren que se desplaza hacia la izquierda pasa sobre la baliza (1, 2), la señal aumenta. El tren de la figura 3 entra desde la derecha y se desplaza a la izquierda. En primer lugar pasa la baliza (2) montada más a la derecha. El diagrama inferior muestra, por lo tanto, el incremento temprano de la impedancia y el diagrama superior muestra una señal de tiempo similar desplazada a la derecha. La itensidad de la señal varía con la magnitud y proximidad del metal en la cara inferior del tren. Por ejemplo, los carros portaruedas (10) tienen como resultado una impedancia media y en los lugares en que están situados los juegos de ruedas existen picos cortos. Existen intersticios entre los carros portaruedas y entre los vagones. Las

señales

procedentes de las dos balizas (1, 2) están

desplazadas

en el tiempo, pero sus formas son similares

porque

las mismas masas metálicas se desplazan

sucesivamente

sobre las balizas (1, 2). La distancia

conocida entre las balizas (1, 2) dividida por el de

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desplazamiento del tiempo proporciona la velocidad del tren que se puede determinar para cada parte de la señal cuya forma se puede correlacionar a la otra señal de baliza. En los diagramas, por ejemplo, los dos primeros juegos de ruedas, pueden ser identificados fácilmente como las dos primeras señales pico desde la izquierda. Integrando la velocidad del tren con respecto a la duración de paso se consigue la longitud del tren. Dada la elevada proporción de muestreo de datos, estas mediciones resultan exactas.

LISTA DE REFERENCIAS

(1)

Baliza

(2)

Baliza

(3)

Vía del tren

(4.1) Bucle alimentado por corriente alterna en la Baliza (1)

(4.2) Bucle alimentado por corriente alterna en la Baliza (2)

(4.L) Bucle de la izquierda alimentado por corriente alterna en la Baliza (1)

(4.R) Bucle de la derecha alimentado por corriente alterna en la Baliza (1)

(5)

Bucle de transmisión de datos

(6)

Cable del bucle alimentado por corriente alterna

(7)

Cable del bucle de transmisión de datos

(8)

Unidad electrónica del lado de la vía

(9)

Tren

(10)

Carro porta-ejes

(11)

Impedancia de bucle de la baliza (1)

(12)

Impedancia de bucle de la baliza (2)

-14 –

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo que comprende una o varias balizas (1, 2) montadas en la vía y una unidad (8) de control al lado de la vía, de manera que el dispositivo está adaptado para

   transmitir

   datos a vehículos en circulación (9),

   caracterizado porque

   como

   mínimo, una baliza o, como mínimo, una de las

   balizas (1, 2) comprende un dispositivo detector adaptado para producir una señal cuando un vehículo pasa por la baliza (1, 2), y

   el dispositivo comprende medios de detección de señales que están conectados y/o integrados en el dispositivo sensor y que están adaptados para determinar, a partir de la señal, que el vehículo pasa por la baliza (1, 2).

2. 2.

   Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que el dispositivo sensor comprende un bucle (4.1, 4.2, 4.L, 4.R) de un material conductor eléctrico.

3. 3.

   Dispositivo, según la reivindicación anterior, en el que el bucle (4.1, 4.2) está alimentado por corriente alterna y su impedancia cambia de acuerdo con el acoplamiento con el vehículo que pasa por la baliza (1, 2).

4. 4.

   Dispositivo, según una de las dos reivindicaciones anteriores, en la que

   -dos o más de los bucles (4.1, 4.2, 4.L, 4.R) contenidos en una o más balizas (1, 2) están dispuestos a una distancia entre sí de la dirección de desplazamiento de la vía,

   -15 –

   -la disposición comprende medios de evaluación adaptados para evaluar el desfase de tiempo entre las señales producidas por los bucles, evaluando de sta manera el valor de la velocidad del vehículo que circula.

5. 5.

   Dispositivo, según la reivindicación anterior, caracterizado por medios para calcular la longitud del vehículo a partir de la velocidad y del tiempo necesario para pasar por una baliza (1, 2).

6. 6.

   Dispositivo, según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por medios para transmitir señales y/o datos que representan la estructura inferior del vehículo circulante (9) desde el dispositivo sensor a una unidad (8) del lado de la línea o enclavamiento, en el que la unidad (8) del lado de la línea está adaptada para evaluar los datos y determinar si los datos representan la estructura inferior completa del vehículo (9).

7. 7.

   Procedimiento para determinar el paso de un vehículo por una vía, en el que una o varias balizas (1, 2) montadas en la vía, que están controladas por una unidad de control (8) del lado de la vía para transferir datos a vehículos que circulan, son utilizadas como dispositivos sensores para producir una señal cuando pasa un vehículo por la baliza (1, 2) y se determina, a partir de la señal, que el vehículo pasa dicha baliza (1, 2).

8. 8.

   Procedimiento, según la reivindicación 7, en el que un bucle (4.1, 4.2, 4.L, 4.R) de un material eléctricamente conductor que forma parte de la baliza (1, 2) es utilizado por la producción de la señal.

   -16 –

9. 9.

   Procedimiento, según la reivindicación anterior, en el que el bucle (4.1, 4.2) es alimentado con corriente alterna y su impedancia de acuerdo con el acoplamiento con el vehículo que pasa por la baliza (1, 2), es la señal o se utiliza para producir la señal.

10. 10.

    Procedimiento, según una de las dos reivindicaciones anteriores, en el que

    -dos o más de los bucles (4.1, 4.2, 4.L, 4.R) contenidos en una o más balizas (1, 2) están dispuestos a una distancia entre sí de la dirección de desplazamiento de la vía.

    -se evalúa el desplazamiento de tiempo entre las señales producidas por los bucles, evaluando de esta manera un valor de la velocidad del vehículo que circula.

11. 11.

    Procedimiento, según la reivindicación anterior, en el que se calcula la longitud del vehículo a partir de la velocidad y el tiempo necesario para pasar por una baliza (1, 2).

12. 12.

    Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se transmiten señales y/o datos representativos de la estructura inferior del vehículo que circula (9) desde el dispositivo detector a una unidad (8) del lado de la vía o enclavamiento, en el que la unidad (8)

    del

    lado de la vía evalúa los datos y determina si los

    datos

    representan la estructura infer ior completa del

    vehículo (9).