ES2876308T3 - Procedimiento para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles, aplicación del procedimiento y sistema para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles - Google Patents

Procedimiento para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles, aplicación del procedimiento y sistema para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles Download PDF

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Abstract

Procedimiento para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles (1), en particular de un vehículo ferroviario, mediante objetos (4) en posición conocida a lo largo de la ruta (2) del vehículo ferroviario (1), en el cual, para la determinación de la posición del vehículo (1), con respecto al respectivo objeto (4), mediante radar, se determina la respectiva velocidad (v1) del vehículo (1) mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de</span> una señal de radar reflectada (Sr1) recibida y se detecta el respectivo objeto, caracterizado porque al detectarse el respectivo objeto (1) se determina un valor de distancia (d1) del vehículo (1) con respecto al objeto (4), mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la señal de radar reflectada (Sr1) recibida, se determina la velocidad (v2) del vehículo mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de otra señal de radar reflectada (Sr2) recibida a continuación, después de un periodo de tiempo (Td), se determina otro valor de distancia (d2) del</span> vehículo (1) con respecto al objeto (4), mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la otra señal de radar reflectada (Sr2) recibida y en el caso de una coincidencia de una diferencia de los valores de distancia (d1,d2) con una longitud del recorrido calculada a partir de las velocidades (v1, v2) determinadas y del periodo de tiempo (Td), el otro valor de distancia (d2) se utiliza para determinar la posición del vehículo (1).

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles, aplicación del procedimiento y sistema para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles
La presente invención hace referencia a un procedimiento para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles, en particular de un vehículo ferroviario, mediante objetos en posición conocida a lo largo de la ruta del vehículo ferroviario, en el cual, para la determinación de la posición del vehículo, con respecto al respectivo objeto, mediante radar, se determina la respectiva velocidad del vehículo mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de una señal de radar reflectada recibida y se detecta el respectivo objeto.
Un procedimiento de esa clase está descrito en la solicitud de patente europea EP 0 761 522 A1. En ese procedimiento conocido se utiliza un sistema de sensor de objetos con al menos una cámara de video con procesamiento de imágenes posterior o un sistema de radar que proporciona imágenes. El sistema de objeto, al moverse el vehículo, detecta objetos dispuestos junto al carril o junto a una vía, y los identifica; los objetos pueden ser por ejemplo postes de señales o características del paisaje, que en general se diferencian unas de otras. Para la identificación, los respectivos objetos se comparan con datos de localización del objeto que están almacenados en el vehículo en una memoria de registro de localización de objetos. De ese modo se obtiene un primer resultado de posición.
Para obtener un segundo resultado de posición, en el procedimiento conocido, paralelamente en el tiempo, con respecto al primer resultado de posición, se utiliza un sistema de odómetro que puede contener un sistema de radar Doppler. En ese sistema, los datos suministrados al mismo sobre la longitud del trayecto recorrida, se comparan con datos objetivo almacenados en una memoria del itinerario, obteniéndose el segundo resultado de posición.
Además, mediante un sistema de medición de ángulos se obtiene un tercer resultado de posición. Los tres resultados de posición, obtenidos independientemente unos de otros, son analizados en una unidad de evaluación propia de a bordo, en un proceso de toma de decisión 2-de-3, para determinar dentro de qué intervalo de posición de una longitud predeterminada se encuentran al menos dos de los resultados de posición; ese intervalo se emite entonces como la posición del vehículo buscada.
En el documento US 4863 123 A se describe un procedimiento para la localización de una unidad móvil en una red ferroviaria, con un sistema que comprende un sensor en forma de un radar que está integrado en la unidad móvil, y que interactúa con objetos señalizadores fijos, ubicados a lo largo de la línea ferroviaria. El radar es adecuado para la medición, utilizando el efecto Doppler. Además, el procedimiento comprende una base de datos que contiene la descripción de un grafo, cuyos nodos o varios nodos representan los elementos señalizadores fijos y sus conexiones de las vías ferroviarias. Una base de datos conectada al radar se utiliza para determinar la posición de la unidad móvil.
En la solicitud US 4063239 A se describe un radar Doppler, en el cual se diferencia la señal de alejamiento para obtener una tasa de variación del rango. Una señal de velocidad se obtiene a partir del desplazamiento de frecuencia Doppler de señales que retornan desde un objeto móvil, donde se comparan las señales de tasas de alejamiento y las señales de velocidad. En caso de que la diferencia sea mayor en un grado predeterminado, los circuitos de alejamiento, Doppler o de velocidad se reinician.
En la solicitud US 2007/109176 A1 se describe un radar con un componente de medición de objetivo, un calculador de velocidad diferencial y una sección de determinación de la velocidad total. El componente de medición de objetivo envía y recibe de forma reiterada un pulso de radar sobre un área de detección, a intervalos de medición, para medir una posición de un objetivo en el área de detección, y para medir una velocidad Doppler del objetivo en base a un desplazamiento Doppler de la radiación del radar reflectada por el objetivo. Un calculador determina la velocidad total real, calculando un promedio ponderado de la velocidad Doppler, de la velocidad diferencial y de una velocidad total previamente determinada.
En la solicitud DE 10 2006 028465 A1 se describe un procedimiento para la determinación de velocidades y alejamientos de objetos, relativamente con respecto a un sistema de radar de un vehículo a motor, donde un área de detección del sistema de radar está dividida en al menos dos subáreas, el área de detección se analiza en ciclos de medición consecutivos, en cuanto a objetos reflectantes, donde se procesan separadas, según subáreas, las señales de radar recibidas en un ciclo de medición, reuniéndose en un resultado total diferenciado según direcciones espaciales.
Para medir la velocidad o el alejamiento que ha recorrido el vehículo al que se le realiza un seguimiento, en el documento DE 2942933 A1 se describe que al inicio de la vía está dispuesto un elemento de señalización que es registrado por el vehículo. Desde ese elemento de señalización hasta el objetivo y a lo largo de toda la longitud del área de detección, que es irradiada por la antena en el vehículo y que proviene de la mayor parte de la señal Doppler reflectada, se utiliza un material que conduce a una reflexión simétrica de la señal de sistema de radar transmitida desde el vehículo.
En la solicitud DE 25 06 605 A1 se describe una antena de un sistema de radar Doppler asociado, que está orientada de forma diagonal hacia un raíl y que está alineada sobre los medios de fijación que fijan los raíles en los durmientes o en el balasto del raíl. Los medios de fijación, por ejemplo, se componen de pernos para el área ferroviaria, cabezas de tornillos para placas de sujeción que sostienen los raíles, bridas o piezas similares que presentan superficies que se sitúan perpendicularmente con respecto a la dirección de movimiento. Aunque los medios de fijación no están distribuidos de forma uniforme, sino sólo a intervalos determinados, la antena del radar Doppler utilizada proporciona mejores señales de salida que una capa de grava continua.
En el documento de G. Hilger: "Radartechnologie - berührungsfreie Weg- und Geschwindigkeitsmessung für Schienenfahrzeuge", Zeitschrift für Eisenbahnwesen und Verkehrstechnik, Die Eisenbahntechnik, Glasers Annalen, de la empresa editorial Georg Siemens, Berlin, tomo 122, N° 9/10, 1 de septiembre de 1998, página 533, XP000781633, ISSN: 0941-0589 se describen las particularidades de los sistemas de sensores de radar en el área de los vehículos ferroviarios, con representaciones de resultados en ensayos de campo.
El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para la determinación de posición de un vehículo guiado por raíles, en particular de un vehículo ferroviario, que pueda realizarse de forma segura con una inversión comparativamente reducida.
Para solucionar dicho objeto, en un procedimiento de la clase indicada en la introducción, según la invención, al detectarse el respectivo objeto se determina un valor de distancia del vehículo con respecto al objeto, mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la señal de radar reflectada recibida, y se determina la velocidad del vehículo mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de otra señal de radar reflectada, recibida a continuación, después de un periodo de tiempo; además, se determina otro valor de distancia del vehículo con respecto al objeto, mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la otra señal de radar reflectada recibida, y en el caso de una coincidencia de una diferencia de los valores de distancia determinados con una longitud del recorrido calculada a partir de las velocidades determinadas y del periodo de tiempo, el otro valor de distancia se utiliza para determinar la posición del vehículo.
De este modo, desde el vehículo se envían señales de radar de forma consecutiva, la longitud del recorrido se calcula en base a la mitad de la suma de las velocidades determinadas y el periodo de tiempo que corresponde al intervalo de tiempo entre una señal de radar reflectada recibida y la otra señal de radar reflectada recibida, donde esas señales de radar recibidas se basan en señales de radar enviadas de forma consecutiva.
Se observa una ventaja esencial del procedimiento según la invención en el hecho de que el mismo, a pesar de una precisión relativamente elevada, puede realizarse con una inversión comparativamente reducida en cuanto a la técnica de medición. Esto debe atribuirse al hecho de que con un radar pueden realizarse tanto las mediciones de velocidad, mediante la detección de desplazamientos de frecuencia (efecto Doppler), como también la detección de los valores de distancia mediante la determinación de los tiempos de propagación de las señales de radar. Es decir que al mismo tiempo se miden dos efectos físicamente independientes y se relacionan uno con otro en el tiempo, se comparan uno con otro y se verifican. Gracias a esto, el procedimiento es adecuado para aplicaciones con las exigencias de seguridad más elevadas en cuanto a la técnica de señalización.
En el procedimiento según la invención pueden emplearse objetos realizados de forma diferente; se considera ventajoso utilizar como objetos reflectores que están colocados junto al carril. Los reflectores de esa clase sólo deben poder reflectar hacia el vehículo señales de radar enviadas desde el vehículo.
En el procedimiento según la invención, para determinar los valores de distancia es necesario que la posición de los objetos sea conocida por parte del vehículo. Para ello, de manera ventajosa, se utiliza un plano de vías digital que representa una memoria de registro de objeto-localización.
En el procedimiento según la invención, se considera ventajoso que para obtener las señales del radar reflectadas se utilice un generador de pulsos, con el cual un dispositivo de radar se controla de manera que el mismo emite señales de radar en un intervalo de tiempo predeterminado. De este modo, el periodo de tiempo, después del cual la otra señal de radar reflectada recibida sucede a una señal de radar reflectada recibida, puede determinarse de forma precisa en cuanto a la técnica de medición, y de forma relativamente sencilla.
De manera ventajosa puede prescindirse de un generador de pulsos como una parte del aparato separada, cuando en el procedimiento según la invención, como generador de pulsos, se utiliza un receptor GPS (sistema de posicionamiento global), ya que el GPS u otros sistemas de navegación satelital trabajan con señales periódicas que contienen información temporal de alta precisión. Esto es particularmente ventajoso cuando el vehículo, por otros motivos, ya está equipado con un receptor GPS.
En el procedimiento según la invención, en una realización básica, es suficiente con que las señales de radar recibidas reflectadas se obtengan mediante objetos que se sitúan antes del vehículo en la dirección de marcha, y que adicionalmente se utilicen un dispositivo de inicialización y un sensor de dirección. En ese caso, los objetos, por ejemplo en una realización como reflectores, sólo deben presentar superficies de reflexión de un lado. Los reflectores de esa clase, en la disposición descrita, pertenecen al contenido de la solicitud de patente alemana antigua 102013219805.1.
En una forma de ejecución particularmente ventajosa del procedimiento según la invención, las señales de radar enviadas se irradian desde un extremo del vehículo y desde el otro extremo del vehículo, y se utilizan objetos en la dirección de marcha del vehículo y otros objetos en la dirección opuesta se utilizan respectivamente a una distancia de objetos.
Si bien por la solicitud de patente internacional WO 2011/076512 A1 es conocido el hecho de determinar en base a radares los alejamientos entre un extremo de una combinación de trenes y un primer dispositivo de vía, y entre el otro extremo de la combinación de trenes y un segundo dispositivo de vía, sin embargo, ese procedimiento está proporcionado para determinar un parámetro para la longitud de la combinación de trenes en base a los alejamientos determinados, para de ese modo monitorear la combinación de trenes en cuanto a si está completo. Además, por la solicitud de patente internacional WO 2005/056363 A1 se conoce un procedimiento para la detección de posición de un vehículo ferroviario, en el cual, al mismo tiempo, desde el comienzo del tren y desde el final del tren, se emiten haces hacia dos reflectores de haces que respectivamente forman un bloque de señales en la ruta, y los haces reflectados son recibidos por una unidad de evaluación del vehículo ferroviario y, detectando su retardo diferencial, se emplean para determinar la posición del vehículo ferroviario dentro del respectivo bloque de señal; pero aquí la determinación de posición tiene lugar solamente mediante la evaluación del retardo diferencial de los haces reflectados, que se tratan de señales de radio. Con ese procedimiento conocido no puede cumplirse con los reglamentos de seguridad existentes para todos los casos de utilización posibles.
Además, por la publicación "PRIOR ART JOURNAL", 2014#04, páginas 125 a 128 de Siemens AG, se conoce un procedimiento en el cual haces de radar son emitidos desde ambos extremos de un vehículo ferroviario, y eventualmente haces de radar reflectados también son recibidos en ambos extremos, pero en este procedimiento se trabaja sólo con un único reflector que está dispuesto en el área de un desviador y que se utiliza para detectar una carga del desviador debido a un vehículo.
En la forma de ejecución antes descrita del procedimiento según la invención, a su vez, se parte del hecho de que las ubicaciones de los objetos o reflectores son conocidas por el vehículo, y por ejemplo están almacenadas en un mapa digital. De este modo, también puede determinarse la distancia entre dos objetos o reflectores (distancia de objetos o un así llamado bloque) dispuestos de forma consecutiva en el carril, y adicionalmente o de forma alternativa puede estar almacenada en un mapa digital.
Una ventaja de esta forma de ejecución del procedimiento según la invención, relevante para la seguridad, reside en el hecho de que con la longitud del vehículo, en general igualmente conocida, y la medición de distancias mediante señales de radar, desde un extremo y el otro del vehículo, con respecto a los objetos en la respectiva distancia de objetos, o bloque, las distancias determinadas hacia delante y hacia atrás, con respecto a los objetos que se encuentran allí, y la longitud del vehículo en total deben ser iguales a la respectiva distancia de objetos o bloque. Si no es ése el caso, entonces debe partirse de un defecto en la determinación de posición, y el vehículo debe considerarse como deslocalizado.
Otra ventaja de esa forma de ejecución reside la elevada calidad de la determinación de posición, porque respectivamente dos objetos en la respectiva distancia de objetos se incluyen en la determinación de posición. Otra ventaja de esa forma de ejecución reside en el hecho de que mediante la correlación de los valores de medición de los dos dispositivos de radar puede monitorearse el correcto funcionamiento de los dos aparatos, y después de la inicialización de la determinación de la posición tan sólo se requiere un dispositivo de radar, y en el caso de una falla del primer dispositivo de radar, el segundo dispositivo de radar aumenta significativamente la disponibilidad del sistema
En el procedimiento según la invención, los respectivamente dos objetos dispuestos en la distancia de objetos, o bien que forman un bloque, pueden emplearse de modo diferente para la determinación de posición. De este modo, se considera ventajoso que respectivamente mediante el objeto en la dirección de marcha y el otro objeto en la dirección opuesta, se determinen un valor de distancia y el otro valor de distancia, y que mediante el objeto en la dirección de marcha se mida una velocidad del vehículo, y mediante el otro objeto, en la dirección opuesta, se mida la otra velocidad, y que mediante un valor de distancia y el otro valor de distancia, y una y la otra velocidad del vehículo, se determinen respectivamente por sí mismas distancias del vehículo desde los objetos en una distancia de los objetos, o bien en el respectivo bloque.
Sin embargo, también puede ser ventajoso que respectivamente mediante un objeto en la dirección de marcha de determinen uno y el otro valor de distancia, y mediante respectivamente otro objeto en la dirección opuesta se midan una y la otra velocidad, y mediante un valor de distancia y el otro valor de distancia, y una y la otra velocidad del vehículo, se determinen respectivamente por sí mismas distancias del vehículo desde los objetos en una distancia de los objetos, o bien en un bloque.
De este modo, de manera ventajosa, existe la posibilidad de comparar las distancias determinadas del vehículo en la respectiva distancia de objetos, incluyendo la longitud conocida del vehículo, con la distancia de objetos o bloque respectivamente conocidos, y en el caso de diferencias, de generar una señal de defecto.
Si en el procedimiento según la invención se trabaja con señales de radar emitidas en la dirección de marcha y en la dirección opuesta, entonces se considera ventajoso emitir las señales de radar de forma sincrónica, por ejemplo mediante un receptor GPS, porque entonces el proceso de evaluación es relativamente sencillo.
Sin embargo, también es posible realizar el procedimiento según la invención con señales de radar emitidas de forma asíncrona; pero eso requiere una inversión más elevada para la evaluación y retrasa un poco la determinación de posición.
Si para la sincronización se utiliza un receptor GPS - del modo antes mencionado - el mismo, de manera ventajosa, puede utilizarse también para la determinación de la posición inicial, ya que al inicio de un viaje del vehículo, especialmente de un vehículo ferroviario desde un depósito, sólo entran en consideración pocas distancias de objetos o bloques como ubicación para el vehículo ferroviario. Aun en el caso de ferrocarriles subterráneos, el área del depósito se encuentra mayormente en la superficie, y de allí arrancan los trenes la mayoría de las veces.
Anteriormente ya se ha mencionado que el procedimiento según la invención, con objetos dispuestos en la dirección de marcha y en la dirección opuesta, respectivamente a una distancia de objetos, brinda la ventaja de una determinación de posición muy precisa. De manera ventajosa, esto puede aprovecharse en estaciones en las cuales el acceso a un vehículo determinado sólo está admitido en puntos predeterminados de forma precisa, en donde para la determinación de posición de un vehículo diseñado como un vehículo ferroviario, en una estación, en el inicio y en el final de la estación, respectivamente está dispuesto un objeto. La distancia de objetos, en este caso, corresponde a la longitud de la estación.
Además, se considera ventajoso que se utilicen distancias de objetos con una longitud respectivamente diferente, por tanto, que los objetos que forman respectivamente las distancias de objetos o bloques, se dispongan alejados unos de otros de forma diferente. Si se determina entonces según la invención la longitud de la respectiva distancia de objetos, está determinada con ello también la respectiva posición de la distancia de objetos o bloque, porque a cada bloque, mediante su longitud específica, está asociada una posición y está almacenada en el plano de vías. Además, también se considera ventajoso que de forma alternativa, mediante una disposición de recepción de GPS y mediante el plano de vías digital, se realice una determinación de posición del vehículo, precisa en cuanto a distancias de objetos, utilizando respectivamente distancias de objetos contiguas con diferente longitud.
De manera similar, también es posible una determinación de la dirección de marcha, en donde en el caso de un recorrido con distancias con una longitud diferente entre los objetos, con la ayuda del plano de vías digital, puede realizarse una afirmación unívoca sobre la dirección de marcha.
En otra configuración ventajosa del procedimiento según la invención, para una determinación de posición inicial del vehículo se utilizan al menos un primer objeto inicial y al menos un segundo objeto inicial, que se diferencian en cuanto a su conformación de los primeros y segundos objetos a lo largo de la ruta del vehículo De manera ventajosa, adicionalmente con respecto a ello se utiliza el plano de vías digital.
Además, para la determinación de posición inicial se considera ventajoso que como objetos iniciales se utilicen respectivamente dos objetos iniciales dispuestos consecutivamente, a distancias diferentes, junto a la ruta.
De este modo, de manera ventajosa, los objetos iniciales pueden estar dispuestos junto a la ruta de manera que los mismos adopten una posición angular diferente con respecto a objetos en otra ruta que se extiende de forma paralela.
El procedimiento según la invención brinda además la posibilidad ventajosa de asumir con el mismo funciones de la protección del vehículo y del control del vehículo.
Una aplicación ventajosa del procedimiento según la invención se observa en el caso de una red ferroviaria con vías con secciones de vía libres de ramificaciones de las vías y vías con recepción GPS inhabilitada, en donde el procedimiento según la invención se utiliza en secciones de vía con recepción GPS inhabilitada, mientras que la posición del vehículo ferroviario en secciones de vía libres de ramificaciones se determina mediante señales GPS y el plano de vías digital. Esa aplicación ofrece la ventaja de que una determinación de posición es posible con relativamente pocos objetos, porque el procedimiento según la invención sólo se utiliza allí en donde está inhabilitada la recepción de GPS, por tanto, en túneles y en desmontes del terreno.
Además, la invención hace referencia a un sistema para la determinación de posición de un vehículo guiado por raíles, en particular de un vehículo ferroviario, en su ruta, con objetos en posición conocida a lo largo de la ruta, y con un dispositivo de localización con dispositivo de radar asociado, el cual es adecuado para determinar la velocidad del vehículo mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de una señal de radar reflectada recibida. Un sistema de esa clase puede observarse en la solicitud de patente europea EP 0 761 522 A1 mencionada en la introducción.
Para poder conformar un sistema de esa clase con una inversión comparativamente reducida, según la invención, el dispositivo de radar además es adecuado para determinar un valor de distancia del vehículo con respecto al objeto, mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la señal de radar reflectada recibida, y para determinar la velocidad del vehículo, con respecto al respectivo objeto, mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de otra señal de radar reflectada, recibida a continuación, después de un periodo de tiempo; así como es adecuado para determinar otro valor de distancia del vehículo con respecto al objeto, mediante la detección del tiempo de propagación de la señal; el dispositivo de localización, en el caso de una coincidencia de una diferencia de los valores de distancia con una longitud del recorrido calculada a partir de las velocidades determinadas y del periodo de tiempo, es adecuado para utilizar el otro valor de distancia para determinar la posición del vehículo. De este modo, desde el vehículo se envían señales de radar de forma consecutiva, la longitud del recorrido es calculada por el dispositivo de localización en base a la mitad de la suma de las velocidades determinadas y el periodo de tiempo que corresponde al intervalo de tiempo entre una señal de radar reflectada recibida y la otra señal de radar reflectada recibida, donde esas señales de radar recibidas se basan en señales de radar enviadas de forma consecutiva.
Con el sistema según la invención, de forma conveniente, pueden alcanzarse las mismas ventajas que las indicadas anteriormente con relación al procedimiento según la invención. [0048] En el sistema según la invención pueden emplearse objetos realizados de forma diferente; se considera ventajoso utilizar como objetos reflectores que están colocados junto a la ruta. Los reflectores de esa clase sólo deben poder reflectar hacia el vehículo señales de radar enviadas desde el vehículo.
En el sistema según la invención, para determinar los valores de distancia es necesario que la posición de los objetos sea conocida por parte del vehículo. Para ello, de manera ventajosa, en el dispositivo de localización se utiliza un plano de vías digital que representa una memoria de registro de objeto-localización.
Las ventajas asociadas al sistema según la invención ya han sido indicadas en detalle con relación a la explicación antes mencionada del procedimiento según la invención. Esas ventajas, de modo correspondiente, aplican también para el sistema conforme a la solicitud, y por ese motivo no se explican nuevamente en este punto.
Anteriormente ya se ha mencionado que el sistema según la invención, con objetos dispuestos en la dirección de marcha y en la dirección opuesta, respectivamente a una distancia de objetos, brinda la ventaja de una determinación de posición muy precisa. De manera ventajosa, esto puede aprovecharse en estaciones en las cuales el acceso a un vehículo determinado sólo está admitido en un punto predeterminado de forma precisa, en donde para la determinación de posición de un vehículo diseñado como un vehículo ferroviario, en una estación, en el inicio y en el final de la estación, respectivamente está dispuesto un objeto. La distancia de objetos, en este caso, corresponde a la longitud de la estación.
Además, se considera ventajoso que en el sistema según la invención los objetos que respectivamente forman distancias de objetos o bloques estén dispuestos en la ruta alejados en diferente grado unos de otros. Si se determina entonces según la invención la longitud de la respectiva distancia de objetos, está determinada sin más con ello también la posición de la distancia de objetos o bloque, porque a cada bloque, mediante su longitud específica, está asociada una posición y está almacenada en el plano de vías del dispositivo de localización.
Además, también se considera ventajoso que, de forma alternativa, el dispositivo de localización, mediante una disposición de recepción de GPS conectada al mismo y mediante el plano de vías digital, sea adecuado para realizar una determinación de posición del vehículo, precisa en cuanto a distancias de objetos, proporcionando respectivamente distancias de objetos contiguas con diferente longitud.
En otra configuración ventajosa del sistema según la invención, para una determinación de posición inicial del vehículo están proporcionados al menos un primer objeto inicial y al menos un segundo objeto inicial, que se diferencian en cuanto a su conformación de los primeros y segundos objetos a lo largo de la ruta del vehículo De manera ventajosa, adicionalmente con respecto a ello se utiliza el plano de vías digital.
Además, para la determinación de posición inicial se considera ventajoso que los objetos iniciales sean respectivamente dos objetos iniciales dispuestos consecutivamente, a distancias diferentes, junto a la ruta.
De este modo, de manera ventajosa, los objetos iniciales pueden estar dispuestos junto a la ruta de manera que los mismos adopten una posición angular diferente con respecto a objetos en otra ruta que se extiende de forma paralela.
Para continuar explicando la invención, las figuras representan
Figura 1 un ejemplo de ejecución del sistema según la invención con un dispositivo de radar en el vehículo, Figura 2 otro ejemplo de ejecución del sistema según la invención con dos dispositivos de radar en el vehículo, y
Figura 3 una vista superior de un ejemplo de ejecución del sistema según la invención para la determinación de posición inicial.
El ejemplo de ejecución representado esquemáticamente según la figura 1 muestra como vehículo 1 un vehículo ferroviario que se desplaza sobre una ruta 2 realizada como una vía, en una dirección identificada por una flecha F1 El vehículo 1, en la posición representada, ya ha pasado por un primer objeto 3 que puede tratarse de un reflector para señales de radar. Delante del vehículo 1, en la posición mostrada, se encuentra otro objeto 4, que igualmente puede ser un reflector para señales de radar. Los objetos 3 y 4, así como otros objetos no mostrados, están dispuestos junto a la ruta 2 de manera que sus superficies reflectantes están orientadas de forma opuesta con respecto a la dirección de marcha F.
El vehículo 1 está equipado con un dispositivo de radar 7 que está colocado en un frente 8 del vehículo. El dispositivo de radar 7 está conectado a un dispositivo de localización 9, al cual está conectado también un generador de pulsos 10. En lugar del generador de pulsos 10, o de manera adicional, un receptor GPS 11 puede estar conectado al dispositivo de localización 9.
Con ese sistema, el procedimiento según la invención se realiza del siguiente modo: Si el vehículo 1 se encuentra en la posición representada, entonces - iniciado por el generador de pulsos 10 o por el receptor GPS 11 - una señal de radar Sgl es enviada desde el dispositivo de radar 7. La señal de radar Sgl enviada es reflectada por el objeto 4 y es registrada por el dispositivo de radar 7 en el instante t1 como señal de radar reflectada Sr1 recibida.
La señal de radar reflectada Sr1 recibida es analizada en cuanto a desplazamientos de frecuencia (efecto Doppler) con respecto a la señal de radar Sgl enviada, determinándose la velocidad v1 del vehículo 1 en el instante t1. Además, mediante la señal reflectada Sr1 recibida se mide el tiempo de propagación de la señal de radar con respecto al objeto 4, y de regreso hacia el dispositivo de radar 7 del vehículo 1, y en base a ello se determina un valor de distancia d1 que corresponde a la distancia del vehículo 1 con respecto al objeto 4 en el instante t1.
En un instante determinado por el generador de pulsos 10, así como fijado mediante el receptor GPS 11, desde el dispositivo de radar 7 se envía otra señal de radar Sg2 hacia el objeto 4, y desde allí se reflecta hacia el dispositivo de radar 7; aquí se registra como otra señal de radar reflectada Sr2 recibida después de un período de tiempo Td que sigue a la señal SR1 de radar reflectada, en el instante t2. De este modo, el periodo de tiempo Td está dado por el tiempo entre los dos instantes t1 y t2.
A continuación tiene lugar una evaluación de la otra señal de radar Sr2 recibida, del mismo modo que se ha descrito anteriormente con respecto a la evaluación de una señal de radar Sr1 reflectada. De este modo, de la evaluación del desplazamiento de frecuencia resulta una velocidad v2 del vehículo 1 en el instante t2 y otro valor de distancia d2 que corresponde a la distancia del vehículo desde el objeto 4, en el instante t2.
Si el sistema trabaja correctamente, así como el procedimiento según la invención se desarrolla correctamente, entonces debe aplicar:
|í/1 - d 2 \ = —«(vi v2)» |(/l — / 2)|
Es decir, que el trayecto d1-d2 recorrido durante el periodo de tiempo Td, así como entre los instantes t i y t2, en este caso es igual a la velocidad media durante el periodo de tiempo Td, multiplicado por el periodo de tiempo Td. Esto se calcula en el dispositivo de localización 9. Si aplica la relación, entonces el otro valor de distancia d2 indica la distancia del vehículo 1 con respecto al objeto 4. Puesto que la posición del objeto 4 está almacenada en un plano de vías en el dispositivo de localización 9, el dispositivo de localización, con el valor de distancia d2, puede determinar con precisión la posición del vehículo 1.
En el ejemplo de ejecución según la figura 2, en el cual, las partes que coinciden con el ejemplo de ejecución según la figura 1 están provistas de los mismos símbolos de referencia, el vehículo 1, de forma complementaria, está provisto de otro dispositivo de radar 20 en el extremo del vehículo 1. Otro objeto 21, por ejemplo un reflector, está dispuesto aquí en una distancia de objetos Ao desde un objeto 4, ciertamente de manera que su superficie reflectante 22 esté orientada en la dirección de marcha F. La distancia de objetos Ao describe de este modo un bloque de la ruta 2.
Del mismo modo, como se describe anteriormente con relación a la figura 1, aquí, mediante el objeto 4, en la dirección de marcha F1, en un instante t1, y mediante el otro objeto 21, en la dirección opuesta, en un instante t2, se mide un valor de distancia d22 hacia delante y otro valor de distancia d12 hacia atrás, y mediante el objeto 4, en la dirección de marcha F1, en el instante t1, se mide una velocidad v1 del vehículo 1, y mediante el otro objeto 22, en la dirección opuesta, en el instante t2, se mide la otra velocidad v2. Considerando la longitud del tren dz conocida por el dispositivo de localización 9, el dispositivo de localización 9, en base a la ecuación antes indicada, verifica si está cumplida la relación anterior. Eventualmente, entonces, con uno o con otro valor de distancia d12, así como d22, considerando la longitud del vehículo ferroviario dz, se determina una distancia d22 desde un objeto 4 en el instante t2.
En ese ejemplo de ejecución del sistema según la invención, al mismo tiempo, durante la marcha, puede verificarse continuamente si el vehículo ferroviario aún está completo. Esto sucede mediante la adición de la longitud del tren dz, de la distancia d22 con respecto al objeto 4 y de una distancia d12 con respecto al otro objeto 21. Esa suma, ciertamente, en un caso normal, debe coincidir con la distancia de objetos Ao almacenada en el dispositivo de localización 9. Si no es ése el caso, entonces el vehículo ferroviario 1 no está completo.
En el ejemplo de ejecución según la figura 3, sobre una vía, así como en una ruta 30, se encuentra un vehículo 31 diseñado como un vehículo ferroviario, que en un extremo presenta un dispositivo de radar no mostrado. Paralelamente con respecto a una ruta 30 se extiende otra ruta 33. Junto a una ruta 30 por fuera del área entre los carriles 30 y 33 se encuentran presentes un primer objeto inicial 34 y un segundo objeto inicial 35. Cada uno de esos objetos iniciales 34 y 35, en el ejemplo de ejecución mostrado, se compone de respectivamente dos reflectores 36,37 y 38,39, y ciertamente, respectivamente en una disposición tal y con una orientación tal de sus superficies reflectantes, que es posible una inicialización en ambas direcciones de marcha. Para garantizar una diferenciación con respecto a la dirección de marcha, entre los reflectores 36 y 37; así como 38 y 39; existen diferentes distancias. En un área por fuera de las rutas 30 y 33, junto a la otra ruta 33, se sitúan objetos 40 y 41 en una disposición, como se muestra en la figura 2. Debe prestarse atención aquí al hecho de que los ángulos a y p medidos desde el dispositivo de radar del vehículo ferroviario 31 hasta los objetos iniciales 34, así como 35, y hasta los objetos 40 y 41, junto a la ruta 33, por otra parte, se diferencian uno de otro.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles (1), en particular de un vehículo ferroviario, mediante objetos (4) en posición conocida a lo largo de la ruta (2) del vehículo ferroviario (1), en el cual, para la determinación de la posición del vehículo (1), con respecto al respectivo objeto (4), mediante radar, se determina la respectiva velocidad (v1) del vehículo (1) mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de una señal de radar reflectada (Sr1) recibida y se detecta el respectivo objeto, caracterizado porque al detectarse el respectivo objeto (1) se determina un valor de distancia (d1) del vehículo (1) con respecto al objeto (4), mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la señal de radar reflectada (Sr1) recibida, se determina la velocidad (v2) del vehículo mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de otra señal de radar reflectada (Sr2) recibida a continuación, después de un periodo de tiempo (Td), se determina otro valor de distancia (d2) del vehículo (1) con respecto al objeto (4), mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la otra señal de radar reflectada (Sr2) recibida y en el caso de una coincidencia de una diferencia de los valores de distancia (d1,d2) con una longitud del recorrido calculada a partir de las velocidades (v1, v2) determinadas y del periodo de tiempo (Td), el otro valor de distancia (d2) se utiliza para determinar la posición del vehículo (1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque para considerar la posición de los objetos (4) se utiliza un plano de vías digital.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque para obtener las señales del radar reflectadas (Sr1,Sr2) se utiliza un generador de pulsos (10), con el cual un dispositivo de radar (7) se controla de manera que el mismo emite señales de radar (Sg1,Sg2) en un intervalo de tiempo predeterminado.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque como generador de pulsos se utiliza un receptor GPS.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las señales de radar recibidas reflectadas se obtienen mediante objetos que se sitúan antes del vehículo en la dirección de marcha, y adicionalmente se utilizan un dispositivo de inicialización y un sensor de dirección.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las señales de radar son emitidas desde un extremo del vehículo (1) y desde el otro extremo del vehículo (1), y se utilizan objetos (4) en la dirección de marcha (F1) del vehículo (1) y otros objetos (22) en la dirección opuesta, respectivamente a una distancia de objetos (Ao).
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque respectivamente mediante el objeto (4) en la dirección de marcha (F1) y el otro objeto (22) en la dirección opuesta, se determinan un valor de distancia (d22) y el otro valor de distancia (d12), y mediante el objeto (4) en la dirección de marcha (F1) se mide una velocidad del vehículo (1), y mediante el otro objeto (22), en la dirección opuesta, se mide la otra velocidad, y mediante un valor de distancia (d22) y el otro valor de distancia (d12), y una y la otra velocidad del vehículo (1) se determinan respectivamente por sí mismas distancias (d12,d22) del vehículo (1) desde los objetos (4,22) en una distancia de los objetos (Ao).
8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque respectivamente mediante un objeto en la dirección de marcha de determinan uno y el otro valor de distancia, y mediante respectivamente otro objeto en la dirección opuesta se miden una y la otra velocidad, y mediante un valor de distancia y el otro valor de distancia, y una y la otra velocidad del vehículo, se determinan respectivamente por sí mismas distancias del vehículo desde los objetos en una distancia de los objetos.
9. Procedimiento según la reivindicación 6 a 8, caracterizado porque las distancias determinadas (d12,d22) del vehículo (1) en la respectiva distancia de objetos (Ao), incluyendo la longitud conocida (dz) del vehículo (1), se comparan con la distancia de objetos (Ao) respectivamente conocida, y en el caso de diferencias se genera una señal de defecto.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque para la determinación de la posición de un vehículo diseñado como un vehículo ferroviario, en una estación, en la cual está previsto el acceso a un vehículo ferroviario sólo en puntos proporcionados de forma precisa, en el inicio y en el final de la estación se utiliza respectivamente un objeto.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado porque se utilizan distancias de objetos (Ao) respectivamente con una longitud diferente.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque para una determinación de posición inicial del vehículo (31) se utilizan al menos un primer objeto inicial (34) y al menos un segundo objeto inicial (35), que se diferencian en cuanto a su conformación de los primeros y segundos objetos a lo largo de la ruta del vehículo (1).
13. Aplicación del procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes en una red ferroviaria con vías con secciones de vía libres de ramificaciones de las vías y vías con recepción GPS inhabilitada, en secciones de vía con recepción GPS inhabilitada, mientras que la posición del vehículo ferroviario en secciones de vía libres de ramificaciones se determina mediante señales g Ps y el plano de vías digital.
14. Sistema para determinar la posición de un vehículo guiado por raíles (1), en particular de un vehículo ferroviario, en su ruta (2), con objetos (4) en posición conocida a lo largo de la ruta (2), y con un dispositivo de localización (9) con dispositivo de radar (7) asociado, el cual está diseñado para determinar la velocidad (v1) del vehículo (1) mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de una señal de radar reflectada (Sr1) recibida, caracterizado porque el dispositivo de radar (7) además está diseñado para determinar un valor de distancia (d1) del vehículo (1) con respecto al objeto (4), mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la señal de radar reflectada (Sr1) recibida y para determinar la velocidad (v2) del vehículo (1) mediante la detección del desplazamiento de frecuencia de otra señal de radar reflectada (Sr2) recibida a continuación, así como para determinar otro valor de distancia (d2) del vehículo (1) con respecto al objeto (4), mediante la detección del tiempo de propagación de la señal, de la señal de radar reflectada (Sr2) recibida, y el dispositivo de localización (9), en el caso de una coincidencia de una diferencia de los valores de distancia (d1,d2) determinados con una longitud del recorrido calculada a partir de las velocidades (v1, v2) determinadas y del periodo de tiempo, está diseñado para utilizar el otro valor de distancia (d2) para determinar la posición del vehículo.
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