ES2641754T3 - Medición redundante de la posición de una perturbación en una fibra óptica - Google Patents
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Abstract
Disposición con un dispositivo (1) estructurado linealmente con un ramal de fibra óptica (2) que se extiende a lo largo del dispositivo (1) estructurado linealmente y que en sus dos extremos está provisto respectivamente de un dispositivo de emisión de luz y de recepción de luz (4, 6) con un dispositivo de evaluación (7, 8) asignado, emitiendo los dispositivos de evaluación (7, 8) una señal de evento (Se1, Se2) en caso de un evento en el dispositivo (1) estructurado linealmente, caracterizado por que · los dispositivos de evaluación (7, 8) están configurados de tal forma que en sus salidas (9, 10) emiten como señal de evento una señal de distancia (Se1, Se2) que indica la distancia al lugar del evento, · las salidas (9, 10) de los dispositivos de evaluación (7, 8) están conectados a un elemento sumador (12) común en el que las señales de distancia (Se1, Se2) se suman obteniendo una señal de adición (Ss), y · al elemento sumador (12) está postconectado un dispositivo de comprobación (14) que compara la señal de adición (Ss) con una señal de referencia (Sbe; Sba) y, en caso de una diferencia entre la señal de adición (Ss) y la señal de referencia (Sbe; Sba), emite un mensaje de error (Sf).
Description
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DESCRIPCION
Medicion redundante de la posicion de una perturbacion en una fibra optica
La invencion se refiere a una disposicion para la vigilancia de un dispositivo estructurado linealmente, con un ramal de fibra optica que se extiende a lo largo del dispositivo estructurado linealmente y que en sus dos extremos esta provisto respectivamente de un dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz con un dispositivo de evaluacion, emitiendo los dispositivos de evaluacion una senal de evento en caso de un evento en el dispositivo estructurado linealmente.
Una disposicion de este tipo se describe en la solicitud de patente estadounidense publicada US2011/0242525A1. En esta disposicion conocida, un dispositivo estructurado linealmente es por ejemplo una via ferroviaria o una llnea de transmision de energla electrica. Un ramal de fibra optica que se extiende a lo largo del dispositivo estructurado linealmente presenta dos fibras opticas que actuan como sensores y que estan tendidos paralelamente una respecto a otra. En los extremos opuestos de las dos fibras opticas esta previsto respectivamente un dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz para poder detectar eventos que actuen sobre el dispositivo estructurado linealmente, evaluando retrodifusiones opticas; a estos dos dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz estan asignados sendos dispositivos de evaluacion formados respectivamente por un procesador. De esta manera es posible una vigilancia redundante del dispositivo estructurado linealmente, si las dos fibras opticas estan intactas a lo largo de su longitud total. Si las dos fibras opticas estan interrumpidas en el mismo punto, pueden vigilarse sin redundancia una seccion del dispositivo estructurado linealmente hasta el punto de interrupcion de las fibras opticas desde un extremo y la seccion restante del dispositivo estructurado linealmente desde el otro extremo, respectivamente por medio de una fibra optica.
La invencion tiene el objetivo de realizar una disposicion del tipo mencionado al principio, de tal manera que con la misma se pueda vigilar de manera fiable la determination de funciones relevantes para la seguridad en un dispositivo estructurado linealmente con un ramal de fibra optica.
Para conseguir este objetivo, segun la invencion, en la disposicion del tipo mencionado anteriormente, los dispositivos de evaluacion estan realizados de tal manera que en sus salidas emiten como senal de evento una senal de distancia que indica la distancia al lugar del evento, y las salidas de los dispositivos de evaluacion estan conectados a un elemento sumador comun en el que las senales de distancia se suman obteniendo una senal de adicion; al elemento sumador esta postconectado un dispositivo de comprobacion que compara la senal de adicion con una senal de referencia y, en caso de una diferencia entre la senal de adicion y la senal de distancia de referencia, emite un mensaje de error.
Por la memoria de patente britanica 1497995 se conoce una disposicion para vigilar un objeto con dos fibras opticas que se extienden paralelamente entre si, a las que se emite luz en sentidos contrarios, pero se trata del aseguramiento de un area limitada por las fibras opticas. La alimentation de la luz se realiza desde un laser a extremos adyacentes de las dos fibras opticas, en cuyos extremos adyacentes estan dispuestos fotodetectores con dispositivos de retardo postconectados; mediante una comparacion de fases por medio de un osciloscopio de doble rayo se determina el punto de una perturbacion en el margen del area asegurada.
Una ventaja esencial de la disposicion segun la invencion consiste en que con la misma la determinacion de funciones relevantes para la seguridad del dispositivo estructurado linealmente se realiza por medio de dos procesos de vigilancia independientes entre si a traves del ramal de fibra optica de manera sencilla por medio de un elemento sumador para las magnitudes de partida de los procesos de vigilancia bajo la formation de la senal de adicion, porque como magnitudes de partida se usan respectivamente senales de distancia que indican la distancia al lugar del evento. Se anade que entonces se necesita ya solo un dispositivo de comprobacion para comparar la senal de adicion con la senal de referencia y, dado el caso, generar a partir de ello el mensaje de error. El mensaje de error indica entonces que la disposicion segun la invencion ha detectado una perturbacion en la determinacion de funciones relevantes para la seguridad del dispositivo estructurado linealmente.
En cuanto a la puesta a disposicion de la senal de referencia, la disposicion segun la invencion puede estar realizada de distintas maneras. En una forma de realization ventajosa, el dispositivo de comprobacion presenta un modulo de memoria en el que como senal de referencia esta almacenada una senal de distancia de referencia correspondiente a la longitud total del ramal de fibra optica. Esto tiene como requisito que se conozca o se haya determinado la longitud total del ramal de fibra optica.
Menos exigente es a este respecto una forma de realizacion de la disposicion segun la invencion en la que el dispositivo de comprobacion presenta una unidad de memoria en la que esta almacenada respectivamente la senal de adicion actual como senal de referencia para una comparacion con una senal de adicion formada a continuation. Una determinacion de longitud del ramal de fibra optica no es imprescindible en este caso, porque se comparan entre si los resultados de medicion de procesos de vigilancia realizados sucesivamente en el tiempo.
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En la disposicion segun la invencion, el ramal de fibra optica puede presentar dos fibras opticas y pueden estar presentes dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz que trabajan con la misma frecuencia. Esto ofrece la ventaja de que se pueden usar dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz del mismo tipo.
Pero tambien resulta ventajoso si el ramal de fibra optica presenta una fibra optica y si estan presentes dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz con frecuencias de trabajo distintas. En este caso, de manera ventajosa, se requiere solo una unica fibra optica.
En la disposicion segun la invencion, el dispositivo estructurado linealmente puede ser de tipos muy diversos; por ejemplo, puede ser un oleoducto. En una forma de realizacion especialmente preferible de la disposicion segun la invencion, el dispositivo estructurado linealmente es una via ferroviaria. Es que esto ofrece por ejemplo la posibilidad de producir de manera segura y realizar tambien de forma continua avisos de via libre usando un ramal de fibra optica. En la tecnica convencional, un aviso de via libre solo es posible por tramos. Tambien las separaciones de trenes pueden registrarse de esta manera con un esfuerzo relativamente bajo. Resulta especialmente ventajoso si el elemento sumador y el dispositivo de comprobacion estan realizados de forma asegurada. Se realiza, por tanto, una separacion entre componentes no seguros y componentes seguros de la disposicion, por lo que mejoran la aptitud de homologacion, el mantenimiento a largo plazo as! como la reparacion de la disposicion en su conjunto. Otra ventaja consiste en que el uso de la disposicion segun la invencion en un sistema ferroviario es independiente del tipo del vehlculo ferroviario correspondiente y tampoco requiere ningun equipamiento adicional por parte del vehlculo. Ademas, resulta ventajoso que la disposicion segun la invencion se puede emplear en el ambito de sistemas de aseguramiento de trenes actuales y futuros y que presenta una susceptibilidad relativamente baja a los fallos frente a influjos ambientales y operacionales. Ademas, puede resultar ventajoso si el dispositivo estructurado linealmente es una llnea de transmision de energla. En este caso, por ejemplo, es posible localizar de manera fiable puntos de cortocircuito.
La invencion se refiere ademas a un procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo estructurado linealmente con un ramal de fibra optica que se extiende a lo largo del dispositivo estructurado linealmente y que en sus dos extremos esta provisto respectivamente de un dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz con un dispositivo de evaluation, emitiendo los dispositivos de evaluation por sus salidas una senal de evento en caso de un evento en el dispositivo estructurado linealmente. Un procedimiento de este tipo se desprende de la solicitud de patente estadounidense publicada US2011/0242525A1 que ya se ha tratado al principio.
Para configurar un procedimiento de este tipo de tal manera que permita vigilar de manera fiable la determination de funciones relevantes para la seguridad en un dispositivo estructurado linealmente con un ramal de fibra optica, segun la invencion, como senales de evento se generan senales de distancia que indican el lugar del evento y las senales de distancia se suman obteniendo una senal de adicion; la senal de adicion se compara con una senal de referencia, y en caso de una diferencia entre la senal de adicion y la senal de distancia de referencia se genera un mensaje de error.
Con el procedimiento segun la invencion se consiguen de forma analoga las mismas ventajas que se han mencionado anteriormente con respecto a la disposicion segun la invencion.
En cuanto a la formation de la senal de referencia, en el procedimiento segun la invencion se puede proceder de diversas maneras. Se considera ventajoso si como senal de referencia se usa una senal de distancia de referencia correspondiente a la longitud total del ramal de fibra optica. Dicha senal debe determinarse solo una vez para una longitud predeterminada del ramal de fibra optica pudiendo usarse despues siempre para la vigilancia en cuanto a la aparicion de un mensaje de error. Pero resulta especialmente ventajoso almacenar la senal de adicion y usarla como senal de referencia derivada para una senal de adicion formada a continuation. Por el bajo gasto de los dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz, el dispositivo estructurado linealmente puede estar provisto de un ramal de fibra optica con dos fibras opticas; en este caso, resulta ventajoso emplear dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz que trabajen con la misma frecuencia. Para poder trabajar con un ramal de fibra optica relativamente economico, se usa un ramal de fibra optica con una fibra optica y entonces se emplean dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz de distinta frecuencia de trabajo. Resulta especialmente ventajoso ademas si como dispositivo estructurado linealmente se usa una via ferroviaria. Lo mismo se refiere a una forma de realizacion del procedimiento segun la invencion en el que el elemento sumador y el dispositivo de comprobacion se realizan de forma asegurada. En cuanto a las ventajas que se consiguen con ello en concreto, para evitar repeticiones se remite a las explicaciones hechas anteriormente con respecto a la configuration correspondiente de la disposicion segun la invencion. Ademas, resulta ventajoso si como dispositivo estructurado linealmente se usa una llnea de transmision de energla.
Para seguir explicando la invencion, en
la figura 1 esta representado un ejemplo de realizacion de la disposicion segun la invencion con un
dispositivo estructurado linealmente con un ramal de fibra optica con dos fibras opticas y en
la figura 2 esta representado un ejemplo de realizacion con un ramal de fibra optica con una sola fibra optica.
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La figura 1 muestra como dispositivo estructurado linealmente una via ferroviaria 1, al lado de la que esta tendido un ramal de fibra optica 2. El ramal de fibra optica 2 se compone de una primera fibra optica 3 que esta conectada a un primer dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz 4. Una segunda fibra optica 5 del ramal de fibra optica 2 se extiende al lado de la primera fibra optica 3 y esta conectada a un segundo dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz 6. Las fibras opticas 3 y 5 tambien pueden estar tendidas dentro de la via ferroviaria.
A cada dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz 4 o 6 esta asignado un dispositivo de evaluacion 7 u 8 que estan realizados respectivamente de tal forma que en sus salidas 9 y 10 emiten respectivamente una senal de distancia Se1 y Se2 electrica. Ademas, el dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz 4 o 6 y los dispositivos de evaluacion 7 u 8 estan realizados de una manera no descrita aqul, de tal forma que con ellos se pueden vigilar funciones del dispositivo estructurado linealmente o del servicio en la via ferroviaria.
Por ejemplo, cuando un vehlculo ferroviario no representado se encuentra en una posicion 11 en la via ferroviaria 1, tiene una distancia L1 del lugar del primer dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz 4 y una distancia L2 del lugar del segundo dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz 6. Por lo tanto, la luz emitida por el primer y el segundo dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz 4 o 6 es reflejada respectivamente en el lugar 11, porque el vehlculo ferroviario provoca en el lugar, por ondas sonoras generadas por el, una inhomogeneidad en las fibras opticas 3 y 5. La luz reflejada es detectada respectivamente por los dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz 4 y 6 a traves de las dos fibras opticas 3 y 5, y en los dispositivos de evaluacion 7 y 8 asignados se convierte en las senales de distancia Se1 y Se2 de la manera que interesa aqul. La magnitud de las senales de distancia Se1 y Se2 corresponde a las dos distancias L1 y L2.
A las salidas 9 y 10 de los dos dispositivos de evaluacion 7 y 8 esta conectado un elemento sumador 12 en el que a partir de las dos senales de distancia Se1 y Se2 se forma una senal de adicion Ss; esta senal de adicion Ss esta presente en una salida 13 y se transmite a un dispositivo de comprobacion 14.
En el dispositivo de comprobacion 14, la senal de adicion Ss se compara con una senal de referencia que esta almacenada como senal de distancia de referencia Sbe en un modulo de memoria no representado del dispositivo de comprobacion 14 y cuya magnitud corresponde a la longitud total del ramal de fibra optica 2. En un comparador 15 representado solo esquematicamente, la senal de distancia de referencia Sbe se compara con la senal de adicion Ss. Si se excede una tolerancia de comparacion predefinida - prevista por ejemplo por una extension no exactamente paralela de las fibras opticas 3 y 5 - en la salida del dispositivo de comprobacion 14 se genera un mensaje de error Sf y de esta manera se senaliza que es erronea la vigilancia realizada en tiempo paralelo de las funciones del dispositivo estructurado linealmente y, por tanto, que el servicio ferroviario en la via 1 no esta siendo controlada de manera segura.
En otra forma de realizacion de la disposicion segun la invencion o del procedimiento segun la invention, como senal de referencia se usa una senal de referencia Sba (insertada entre parentesis en la figura 1) derivada de la senal de adicion Ss de la siguiente manera: Si durante el funcionamiento de la disposicion segun la invencion esta formada una senal de adicion Ss, dicha senal de adicion se almacena en una unidad de memoria no representada del dispositivo de comprobacion 14. Si durante un ciclo de vigilancia siguiente se produce otra senal de adicion que generalmente esta basada en un cambio de lugar del vehlculo ferroviario en la via ferroviaria 1, esta otra senal de adicion se compara con la senal de referencia Sba derivada y en caso de diferencias se genera el mensaje de error.
El ejemplo de realizacion segun la figura 2 se diferencia del de la figura 1 en primer lugar porque el ramal de fibra optica que se extiende al lado de la via ferroviaria 1 se compone de una sola fibra optica 20, en cuyos dos extremos 21 y 22 estan previstos respectivamente un dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz 23 y 24 con sendos dispositivos de evaluacion 25 y 26 asignados. Los dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz 23 y 24 tienen aqul diferentes frecuencias de trabajo. Por lo demas, la estructura y el modo de trabajo de este ejemplo de realizacion son identicos a los de la figura 1, de manera que para los demas componentes del ejemplo de realizacion segun la figura 2 se usan signos de referencias identicos a los de la figura 1.
Claims (14)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Disposicion con un dispositivo (1) estructurado linealmente con un ramal de fibra optica (2) que se extiende a lo largo del dispositivo (1) estructurado linealmente y que en sus dos extremos esta provisto respectivamente de un dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz (4, 6) con un dispositivo de evaluation (7, 8) asignado, emitiendo los dispositivos de evaluacion (7, 8) una senal de evento (Se1, Se2) en caso de un evento en el dispositivo (1) estructurado linealmente,caracterizado por que• los dispositivos de evaluacion (7, 8) estan configurados de tal forma que en sus salidas (9, 10) emiten como senal de evento una senal de distancia (Se1, Se2) que indica la distancia al lugar del evento,• las salidas (9, 10) de los dispositivos de evaluacion (7, 8) estan conectados a un elemento sumador (12) comun en el que las senales de distancia (Se1, Se2) se suman obteniendo una senal de adicion (Ss), y• al elemento sumador (12) esta postconectado un dispositivo de comprobacion (14) que compara la senal de adicion (Ss) con una senal de referencia (Sbe; Sba) y, en caso de una diferencia entre la senal de adicion (Ss) y la senal de referencia (Sbe; Sba), emite un mensaje de error (Sf).
- 2. Disposicion segun la reivindicacion 1, caracterizada por que• el dispositivo de comprobacion (14) presenta una unidad de memoria en la que como senal de referencia esta almacenada una senal de distancia de referencia (Sbe) correspondiente a la longitud total del ramal de fibra optica (2).
- 3. Disposicion segun la reivindicacion 1, caracterizada por que• el dispositivo de comprobacion (14) presenta una unidad de memoria en la que esta almacenada respectivamente la senal de adicion (Ss) actual como senal de referencia (Sba) para una comparacion con una senal de adicion (Ss) formada a continuation.
- 4. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que• el ramal de fibra optica (2) presenta dos fibras opticas (3, 5) y• estan presentes dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz (4, 6) que trabajan con la misma frecuencia.
- 5. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que• el ramal de fibra optica presenta una fibra optica (20) y• estan presentes dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz (23, 24) de frecuencia distinta.
- 6. Disposicion segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que• el dispositivo estructurado linealmente es una via ferroviaria (1).
- 7. Disposicion segun la reivindicacion 6, caracterizada por que• el elemento sumador (12) y el dispositivo de comprobacion (14) estan realizados de manera asegurada.
- 8. Disposicion segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que• el dispositivo estructurado linealmente es una llnea de transmision de energla.
- 9. Procedimiento para el funcionamiento de un dispositivo (1) estructurado linealmente con un ramal de fibra optica (2) que se extiende a lo largo del dispositivo (1) estructurado linealmente y que en sus dos extremos esta provisto respectivamente de un dispositivo de emision de luz y de recepcion de luz (4, 6) con un dispositivo de evaluacion (7, 8) asignado, emitiendo los dispositivos de evaluacion (7, 8) por sus salidas (9, 10) una senal de evento (Se1, Se2) en caso de un evento en el dispositivo (1) estructurado linealmente, caracterizado por que• como senales de evento se generan senales de distancia (Se1, Se2) que indican el lugar del evento,• las senales de distancia (Se1, Se2) se suman obteniendo una senal de adicion (Ss),• la senal de adicion (Ss) se compara con una senal de referencia (Sbe; Sba), y• en caso de una diferencia entre la senal de adicion (Ss) y la senal de referencia (Sbe; Sba) se genera un mensaje 5 de error (Sf).
- 10. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado por que• como senal de referencia se usa una senal de distancia de referencia (Sbe) correspondiente a la longitud total del ramal de fibra optica (2).
- 11. Procedimiento segun la reivindicacion 9, caracterizado por que10 • la senal de adicion (Ss) se almacena y• se usa como senal de referencia (Sba) derivada para una senal de adicion (Ss) formada a continuacion.
- 12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que• se usa un ramal de fibra optica (2) con dos fibras opticas (3, 5), y• se emplean dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz (4, 6) que trabajan con la misma frecuencia.15 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado por que• se usa un ramal de fibra optica con una fibra optica (20) y• se emplean dispositivos de emision de luz y de recepcion de luz (23, 24) de frecuencia distinta.
- 14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado por que• como dispositivo estructurado linealmente se usa una via ferroviaria (1).20 15. Procedimiento segun la reivindicacion 14, caracterizado por que• el elemento sumador (12) y el dispositivo de comprobacion (14) se realizan de forma asegurada.
- 16. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado por que• como dispositivo estructurado linealmente se usa una llnea de transmision de energla.
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