ES2953679T3

ES2953679T3 - Método de identificación de puntos o líneas de interés en una vía ferroviaria

Info

Publication number: ES2953679T3
Application number: ES19706392T
Authority: ES
Inventors: Milan Stupar; Youcef Chinoune
Original assignee: Matisa Materiel Industriel SA
Current assignee: Matisa Materiel Industriel SA
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: RU2020126538A; US20210024109A1; JP7491844B2; WO2019154719A1; CN112105541B; PL3740411T3; AU2019218476A1; EP3740616B1; CN112166064B; AU2019218477A1; JP2021512242A; CN112119188B; EP3740411C0; US11305797B2; JP7352556B2; US20210016811A1; EP3740616A1; RU2020126539A3; US11383744B2; CN112119188A

Abstract

Para localizar puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D', 162, 163, 164) en una vía férrea (22) mediante un sistema de localización ferroviaria. (12) que viaja sobre la vía férrea (22), una cámara de escaneo de líneas (26) que apunta a la vía férrea (22) adquiere repetidamente datos ópticos lineales instantáneos a lo largo de una línea de medición de corriente (50), y un dispositivo de orientación (52).) del sistema de localización ferroviaria (12) adquiere repetidamente datos de orientación en el sistema de localización ferroviaria (12) con respecto a una línea de referencia (22A) de la vía férrea (22). Procesando al menos los datos ópticos lineales instantáneos, se crea un mapa de bits potencialmente distorsionado de un área de la superficie de la vía férrea (22), tras lo cual puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B' , C', D', 162, 163, 164) se identifican en el mapa de bits potencialmente distorsionado, y se rectifican las coordenadas de los puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D ', 162, 163, 164) se determinan de acuerdo con coordenadas potencialmente distorsionadas de los puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D', 162, 163, 164) en un sistema de referencia del mapa de bits potencialmente distorsionado y de acuerdo con los datos de orientación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de identificación de puntos o líneas de interés en una vía ferroviaria

Campo técnico de la invención

La invención se refiere al uso de un vehículo ferroviario para la inspección de una vía ferroviaria o trabajo en una vía ferroviaria, en particular para su construcción, conservación, mantenimiento, reparación, renovación o desmontaje. También se refiere a la identificación temprana de puntos de interés en una vía ferroviaria, delimitando, cuando sea apropiado, regiones de interés para la intervención posterior de una herramienta de intervención en la vía, transportada y maniobrada por una máquina rodante en la vía. También se refiere a la transposición de dicha posición para su uso posterior, en particular para la inspección posterior de la vía usando un aparato de inspección o para la intervención posterior en la vía usando una herramienta de intervención.

Estado de la técnica

El documento US4986189 describe una máquina de intervención para el mantenimiento o reparación de una vía ferroviaria, que comprende herramientas de intervención destinadas a funcionar mientras la máquina avanza rodando por la vía ferroviaria en la dirección en la que avanza el trabajo. Para anticipar la presencia de obstáculos y permitir el control automatizado del posicionamiento de las herramientas, se coloca una viga de medición en la parte frontal de la máquina. Esta viga de medición está dispuesta horizontal y perpendicularmente a la dirección de la pista y comprende sensores alineados que permiten detectar el posicionamiento transversal del carril. Otro sensor, que consiste en una cámara, monitoriza los obstáculos que hay en la vía. El haz de medición también está equipado con un odómetro. Las señales de los sensores se transmiten a un circuito de control de herramienta con un retardo dependiendo de la señal del odómetro y la distancia predeterminada entre la viga de medición y las herramientas. Por lo tanto, es posible colocar el haz de medición a una distancia de las herramientas, sin riesgo de interferencia con ellas. Pero este modo de funcionamiento presupone que la distancia predeterminada entre la viga de medición y las herramientas se conoce con precisión. Como la precisión deseada para colocar las herramientas es a escala de centímetro, es necesario proporcionar un chasis común extremadamente rígido para soportar las herramientas de intervención y el haz de medición, para crear una trama de referencia común. También presupone que la perpendicular de la viga de medición con respecto a la pista es precisa. Además, son acumulados errores odométricos derivados, por ejemplo, de los recortes o de la prescripción angular de la rueda de sondeo con respecto a la línea neutra del carril. Finalmente, este sistema no maneja pistas curvas.

El documento “ High-Performance Inspection and maintenance system of track using Continuons Scan Image” por Masato Ukai y Nobuhiko Nagahara, 11th WCRR 2016, describe un sistema para el análisis temprano de una vía ferroviaria para la intervención posterior mediante el uso de un vehículo de mantenimiento. Este sistema de análisis se monta en un vehículo ferroviario dedicado, que puede viajar en la vía a una velocidad máxima de 45 km/h. El sistema de análisis llama a una cámara lineal dispuesta en el vehículo a través de la vía, acoplada a un odómetro, para sincronizar los pulsos del odómetro con las cámaras lineales capturadas por la cámara lineal. El sistema hace posible construir una imagen de trama continua (bidimensional) de la vía ferroviaria. El análisis de la imagen de trama, que no se lleva a cabo en tiempo real, hace posible detectar objetos que tienen una firma predeterminada, y en particular obstáculos, para determinar regiones de la pista donde es posible la intervención y regiones “ prohibidas” donde la intervención automatizada no es posible. Para corregir los errores de medición del odómetro, en particular en las curvas, se propone realinear regularmente la señal del odómetro reconociendo balizas predeterminadas dispuestas en la pista, cuyas posiciones absolutas son conocidas. El sistema de análisis hace posible generar un programa de intervención que se puede ejecutar posteriormente por medio de una herramienta de mantenimiento transportada por un vehículo de mantenimiento que viaja por la vía ferroviaria. Pero el uso posterior de las mediciones por el vehículo de mantenimiento requiere que el vehículo tenga sus propios medios de posicionamiento con respecto a la pista. Además, no se tiene en cuenta ningún defecto de las perpendiculares entre la cámara lineal y la vía.

El documento EP3138754A1 describe un método de ubicación según el preámbulo de la reivindicación 1.

Descripción de la invención

La invención tiene como objetivo en particular remediar los inconvenientes de la técnica anterior y proponer medios que permitan la identificación temprana precisa de puntos o líneas de interés en una vía ferroviaria, delimitar, cuando sea apropiado, regiones de interés para la intervención posterior de una herramienta portada y accionada por una máquina para moverse sobre la pista.

Según una realización que no forma parte del objeto de la protección solicitada y que no está comprendida dentro del alcance de las reivindicaciones, un método para identificar una vía ferroviaria, ejecutado por un sistema de ubicación ferroviaria que comprende al menos una cámara lineal que apunta a la vía ferroviaria y uno o más odómetros, desplazándose el sistema de ubicación ferroviaria por la vía ferroviaria en una dirección de desplazamiento, comprendiendo dicho método de identificación las siguientes acciones:

- adquirir repetidamente, por medio del odómetro (u odómetros), datos de recorrido del sistema de ubicación ferroviaria en la vía ferroviaria en la dirección de desplazamiento,

- adquirir repetidamente, por medio de la cámara lineal dirigida a la vía ferroviaria, datos ópticos lineales instantáneos a lo largo de una línea de medición instantánea,

- construir una imagen de trama de una zona de la superficie del ferrocarril procesando al menos los datos ópticos lineales instantáneos, y donde fuera adecuado los datos de viaje,

- identificar, en la imagen de trama construida, al menos un marcador de indexación espacial con una firma predeterminada procesando la imagen de trama construida, y determinar una medida algebraica del arco del marcador de indexación espacial y un posicionamiento del marcador de indexación espacial en relación a una línea de referencia de la vía ferroviaria procesando al menos los datos de viaje, y

- identificar puntos o líneas de interés en la imagen de trama construida, y determinar, en un fotograma de referencia de ubicación bidimensional vinculado al marcador de indexación espacial y a las coordenadas de línea de referencia de los puntos o líneas de interés.

La cámara lineal ofrece la ventaja de ser muy poco sensible al movimiento parásito, en particular las vibraciones experimentadas por el sistema de ubicación que se desplaza en la vía ferroviaria, que pueden acentuarse aún más si el sistema de ubicación está unido o acoplado a una máquina de intervención en la vía ferroviaria. Además, el tiempo de formación de un píxel de la imagen lineal es más corto en comparación con las tecnologías de matriz. Por lo tanto, se reduce la latencia y la incertidumbre de posicionamiento que se introduciría por exposición prolongada y un tiempo de formación excesivamente largo.

Al tomar un marcador de indexación espacial y una línea de referencia como marco de referencia local para definir las coordenadas de los puntos o líneas de interés, se puede construir un conjunto de datos posteriormente mediante un sistema de transposición equipado para identificar el marcador de indexación espacial y la línea de referencia.

Los datos ópticos lineales adquiridos en un momento dado corresponden a una fila de la imagen de trama. La construcción de la imagen de trama de los datos ópticos lineales es simple porque no hay ningún problema de superposición entre imágenes sucesivas que serían inherentes a una adquisición por una cámara de matriz. Las curvas también están “ naturalmente” enderezadas en la imagen de trama construida a partir de los datos lineales instantáneos de la cámara lineal, lo que permite una representación simplificada pero no obstante es relevante para el operador.

Según una realización, la adquisición de los datos ópticos lineales instantáneos se activa mediante la recepción de datos de desplazamiento.

Si la resolución espacial del odómetro es alta, se puede activar una línea de adquisición de datos ópticos lineales en cada pulso del odómetro, o incluso cada N pulsos, siendo N cualquier número entero distinto de cero, lo que hace posible tener un paso espacial constante para las adquisiciones sucesivas de las líneas de datos ópticas lineales.

Según una realización, los datos ópticos lineales instantáneos y los datos de desplazamiento se adquieren de manera sincronizada.

En particular, si la resolución espacial del odómetro es menor que la resolución deseada para construir la imagen de trama, es posible, por ejemplo, observar el intervalo de tiempo T entre dos pulsos sucesivos I-1 y I del odómetro, dividir este intervalo de tiempo por un número entero no cero predeterminado N, y activar líneas de adquisición de datos ópticos lineales en un intervalo de tiempo constante T/N entre el impulso I y el impulso 1 1 del odómetro. El número de líneas de medición hasta el impulso 1 1 se cuenta, y posteriormente se deduce la etapa de adquisición espacial de los datos ópticos lineales en la dirección de desplazamiento entre los pulsos I e I+1. En la práctica, las variaciones en la velocidad de desplazamiento del sistema de ubicación son pequeñas en la escala de observación, y la suposición de una velocidad constante entre dos pulsos sucesivos del odómetro conduce a una deformación insignificante de la imagen de trama. Más generalmente, e independientemente del algoritmo adoptado, es posible activar la cámara lineal por ejemplo usando una tarjeta electrónica para generar serie de pulsos o un bloque de software dedicado.

Según una realización, los datos de desplazamiento y los datos ópticos lineales instantáneos llevan marcas de tiempo, la imagen de trama se construye preferiblemente sobre la base de las marcas de tiempo. Por lo tanto, es posible determinar un paso espacial, posiblemente variable, entre dos líneas sucesivas de datos ópticos lineales, del conocimiento de la resolución espacial del odómetro y de los intervalos de tiempo observados entre dos pulsos del odómetro y entre dos líneas de medición de la cámara lineal.

Según una realización, los puntos o líneas de interés constituyen límites de una región de interés, preferiblemente vértices de un cuadrilátero que constituye una región de interés. Preferentemente, el sistema de ubicación es capaz de identificar, en la imagen de trama, por un lado, intersecciones entre travesaños de pista o líneas neutras de núcleos cruzados y, por otro, los travesaños de la vía ferroviaria o las líneas de carril neutro, constituyendo estas intersecciones al menos algunos de los puntos o líneas de interés.

Las coordenadas de los puntos de interés pueden ser coordenadas cartesianas en un marco de referencia que origina el marcador de indexación espacial, como el eje X, la línea de referencia y como el eje Y, un eje perpendicular a la línea de referencia. En este supuesto, las coordenadas comprenden una distancia con respecto a la línea de referencia medida perpendicular a la línea de referencia y una distancia con respecto al marcador de indexación espacial medido paralelo a la línea de referencia.

La línea de referencia puede determinarse localmente por la fecha de dos puntos al menos, o por la fecha de un punto y de un vector de dirección, o por cualquier otro medio equivalente. De acuerdo con una realización, la línea de referencia es una línea neutra de uno de los carriles de la vía ferroviaria, o una línea construida a partir de las líneas neutras de los carriles de la vía ferroviaria, por ejemplo una línea mediana entre los dos carriles de la vía ferroviaria. En la práctica, es posible determinar la línea neutra de un carril, por ejemplo, identificando los bordes del carril en la imagen de trama construida a partir de los datos lineales instantáneos. También es posible usar una cámara de matriz de orientación, como se explicará más adelante.

Preferentemente, con un dispositivo de orientación del sistema de ubicación ferroviaria, los datos de orientación angular del sistema de ubicación ferroviaria en relación con la línea de referencia se determinan de manera repetida, determinándose las coordenadas de los puntos o líneas de interés en función de los datos de orientación. El conocimiento del ángulo entre la cámara lineal y la línea de referencia, en un plano de proyección de la imagen de trama, hace posible rectificar las coordenadas de los puntos de interés y del marcador de indexación espacial. De hecho, en presencia de un ángulo no recto entre la cámara lineal y la línea de referencia, la distancia vista por la cámara lineal entre un punto de interés y el carril es mayor que la distancia real medida perpendicularmente a la línea de referencia. Naturalmente, se conoce la distancia entre dos píxeles adyacentes de la cámara lineal, y viene dada por los parámetros de calibración.

De acuerdo con una realización, el dispositivo de orientación del sistema de ubicación comprende al menos un primer sensor para detectar una orientación del sistema de ubicación con respecto a un primer carril de la vía ferroviaria, cuyo primer carril constituye un primer carril de orientación, y preferentemente comprende un segundo sensor para detectar una orientación del sistema de ubicación con respecto a un segundo carril de la vía ferroviaria, cuyo segundo carril constituye un segundo carril de orientación.

Según otra realización, el dispositivo de orientación del sistema de ubicación comprende al menos una primera cámara de matriz de orientación dispuesta orientada hacia uno de los primeros carriles de la vía ferroviaria, cuyo primer carril constituye un primer carril de orientación, el dispositivo de orientación toma imágenes por medio de la primera cámara de matriz de orientación y procesa las imágenes para detectar en ella una orientación del primer carril de orientación con respecto a un objetivo de la primera cámara de matriz de orientación y que comprende preferentemente una segunda cámara de matriz de orientación dispuesta orientada hacia un segundo carril de la vía ferroviaria, cuyo segundo carril constituye un segundo carril de orientación, el dispositivo de orientación toma imágenes por medio de la segunda cámara de matriz de orientación y procesa las imágenes para detectar en ella una orientación del segundo carril de orientación con respecto a un objetivo de la segunda cámara de matriz de orientación. Las imágenes de la cámara o cámaras de orientación lineal también pueden hacer posible determinar la línea de referencia. Hay diferentes opciones disponibles para aprovechar los datos de la cámara lineal y la cámara o cámaras de orientación. Según un primer método, se puede llevar a cabo una calibración del sistema de ubicación del carril, para caracterizar por parámetros de calibración el posicionamiento relativo de la cámara lineal y del dispositivo de orientación formado por la cámara o las cámaras de orientación. A partir de estos datos de calibración, se hace posible transponer a la imagen de trama construida a partir de los datos ópticos lineales instantáneos la línea directriz del carril detectada en la imagen de la cámara de orientación. Este primer método puede implementarse sin detectar la línea neutra del carril, o más generalmente la línea de referencia, en la imagen trama construida a partir de datos ópticos lineales instantáneos. Por el contrario, solo se pueden usar los datos de orientación angular proporcionados por el dispositivo de orientación, calculándose la línea de referencia únicamente a partir de los datos de la imagen de trama construida a partir de los datos lineales instantáneos.

Cuando sea apropiado, se pueden hacer correcciones usando mediciones inerciales realizadas en un punto medio de la viga o usando técnicas ópticas para mediciones de velocidad (que implican tomar imágenes por trama cercanas a la cámara de orientación). Estos enfoques también se pueden usar para seleccionar una imagen adecuada (con una baja dinámica de rotación por sí misma) para determinar un ángulo de prescripción promedio de la viga con respecto al carril.

Es posible, cuando sea apropiado, mezclar una cámara y una sonda, en el mismo carril o en dos carriles diferentes. Por lo tanto, es posible realizar una interpolación entre los datos de orientación suministrados por las dos cámaras de matriz para estimar la orientación de la cámara lineal. La presencia de al menos un sensor (sonda o cámara de matriz) por encima de cada carril de la vía ferroviaria también hace posible superar la ausencia de un carril en un segmento de la vía, en particular cuando el sistema de ubicación se desplaza a lo largo de un aparato de vía, por ejemplo, un interruptor. También es posible elegir un carril de orientación específica en las curvas, por ejemplo, el carril ubicado dentro de la curva.

Preferentemente, los datos de orientación llevan marcas de tiempo.

Según una realización, el sistema de ubicación distingue regiones de la superficie de la vía ferroviaria que comprende travesaños y regiones intercruzadas de la superficie de la vía, proporcionando el dispositivo de orientación los datos de orientación solo una vez para cada una de las regiones intercruzadas. Dado que las variaciones en la orientación son pequeñas entre dos travesaños, es ventajoso limitar la cantidad de datos a procesar.

Preferentemente, los datos de orientación se usan para determinar la línea de referencia.

Para permitir la intervención humana en los puntos de interés o regiones de interés identificadas, es posible proporcionar la reproducción de la imagen de trama en una pantalla de visualización del sistema de ubicación. Preferentemente, se proporciona la identificación visual en la pantalla de visualización de los puntos o líneas de interés.

Es posible proporcionar la validación y/o invalidación de al menos algunos de los puntos o líneas de interés o la región de interés, o calificando la región de interés como una posible intervención o región prohibida, después de una entrada en una interfaz de entrada hombre-máquina.

Según otra realización, que no forma parte del objeto de la protección solicitada y que no está comprendida dentro del alcance de las reivindicaciones, un método de posicionamiento ejecutado por un conjunto de medición que comprende un sistema de ubicación y un sistema de transposición se describe, comprendiendo el sistema de ubicación una cámara lineal y un odómetro, comprendiendo el sistema de transposición una o más cámaras de matriz situadas a una distancia desde y por detrás de la cámara lineal del sistema de ubicación en una dirección de desplazamiento, comprendiendo el método una fase de localización ejecutada por el sistema de transposición e implementando el método de localización descrito anteriormente; después, una fase de transposición ejecutada por el sistema de transposición y que comprende las siguientes acciones:

- adquirir, por medio de la cámara o cámaras de matriz de transposición, un conjunto de una o más imágenes de trama de transposición en un marco de referencia espacial del sistema de transposición;

- identificar, sobre la base de los datos de recorrido adquiridos por el odómetro, el marcador de indexación espacial en el conjunto de una o más imágenes por trama de transposición, y determinar las coordenadas del marcador de indexación espacial y los datos característicos de la línea de referencia en el marco de referencia espacial del sistema de transposición, y

- calcular coordenadas transpuestas de los puntos o líneas de interés en el marco de referencia espacial del sistema de transposición, en base a las coordenadas del marcador de indexación espacial y los datos característicos de la línea de referencia en el marco de referencia espacial del sistema de transposición, y las coordenadas de los puntos o líneas de interés en el marco de referencia de ubicación.

Según otra realización, que no forma parte del objeto de la protección solicitada y que no está comprendida dentro del alcance de las reivindicaciones, un método para accionar una máquina de intervención que se desplaza en una vía ferroviaria en una dirección de desplazamiento y que comprende una herramienta de intervención montada en un armazón de intervención, usando un conjunto de medición que comprende un sistema de ubicación y un sistema de transposición, comprendiendo el sistema de ubicación al menos una cámara lineal y un odómetro, comprendiendo el sistema de transposición al menos una cámara de matriz de transposición situada a una distancia desde y por detrás de la cámara lineal del sistema de ubicación en la dirección de desplazamiento, estando la cámara de matriz de transposición rígidamente conectada al armazón de intervención de la herramienta de intervención, comprendiendo el método: un procedimiento de posicionamiento como el descrito arriba y un procedimiento de intervención que comprende el posicionamiento de la herramienta de intervención como una función de las coordenadas de los puntos o líneas de interés en el marco de referencia de transposición:

La herramienta de intervención puede ser de cualquier tipo, por ejemplo, una herramienta de sujeción o compactación.

El método según este aspecto puede comprender varias realizaciones que incluyen las características de todas o algunas de las realizaciones descritas en relación con el primer aspecto

De acuerdo con otro aspecto, que no está comprendido dentro del alcance de las reivindicaciones de la presente solicitud de patente, se describe un vehículo ferroviario que comprende un sistema de ubicación que comprende una cámara lineal y un odómetro, pudiendo ejecutar el sistema de ubicación uno de los métodos descritos anteriormente, en una u otra de sus variantes.

De acuerdo con la invención, la invención se refiere a un método para ubicar una vía ferroviaria, ejecutada por un sistema de identificación de ferrocarril que viaja en la vía ferroviaria en una dirección de desplazamiento, el método de localización comprende las siguientes acciones:

- adquirir repetidamente, por medio de una cámara de una línea de barrido del sistema de ubicación ferroviaria destinado a la vía ferroviaria, datos ópticos lineales instantáneos a lo largo de una línea de medición instantánea,

- se adquieren repetidamente datos sobre la orientación del sistema de ubicación ferroviaria con respecto a una línea de referencia de la vía ferroviaria mediante el uso de un dispositivo de orientación del sistema de ubicación ferroviaria, y

- construir una imagen de trama potencialmente distorsionada de una región de la superficie de la vía ferroviaria procesando al menos los datos ópticos lineales instantáneos,

- identificar puntos o líneas de interés en la imagen de trama potencialmente distorsionada, y

- las coordenadas rectificadas de los puntos o líneas de interés se determinan sobre la base de coordenadas potencialmente distorsionadas de los puntos o líneas de interés en un repositorio de los datos de imagen y orientación de trama potencialmente distorsionados.

La cámara lineal ofrece la ventaja de ser muy poco sensible a las vibraciones experimentadas por el sistema de ubicación que se desplaza en la vía ferroviaria, que puede acentuarse aún más si el sistema de ubicación está unido o acoplado a una máquina de intervención en la vía ferroviaria.

Los datos ópticos lineales instantáneos adquiridos en un momento dado corresponden a una fila de la imagen de trama. La línea de medición instantánea se mueve, con respecto a la vía ferroviaria, a medida que el sistema de posicionamiento se desplaza.

El conocimiento del ángulo entre la cámara lineal y la línea de referencia, en un plano de proyección de la imagen de trama, hace posible rectificar las coordenadas de los puntos de interés y del marcador de indexación espacial. De hecho, en presencia de un ángulo no recto entre la cámara lineal y la línea de referencia, la distancia vista por la cámara lineal entre un punto de interés y el carril es mayor que la distancia real medida perpendicularmente a la línea de referencia.

De acuerdo con una realización, se establece que para adquirir los datos de orientación, un primer sensor del dispositivo de orientación detecta una orientación del sistema de ubicación con respecto a un primer carril de la vía ferroviaria, cuyo primer carril constituye un primer carril de orientación y, preferentemente, un segundo sensor del dispositivo de orientación detecta una orientación del sistema de ubicación con respecto a un segundo carril de la vía ferroviaria, cuyo segundo carril constituye un segundo carril de orientación.

De acuerdo con otra modalidad, se establece que para adquirir los datos de orientación, una primera cámara de matriz de orientación del dispositivo de orientación, dispuesto orientado hacia un primer carril de la vía ferroviaria, cuyo primer carril constituye un primer carril de orientación, captura imágenes procesadas por el dispositivo de orientación para detectar en ella una orientación del primer carril de orientación con respecto a un objetivo de la primera cámara de matriz de orientación, y, preferentemente, una segunda cámara de matriz de orientación dispuesta orientada hacia un segundo carril de la vía ferroviaria, cuyo segundo carril constituye un segundo carril de orientación, captura imágenes procesadas por el dispositivo de orientación para detectar en ella una orientación del segundo carril de orientación con respecto a un objetivo de la segunda cámara de matriz de orientación.

Preferentemente, los datos de orientación llevan marcas de tiempo.

Según una realización, el sistema de ubicación detecta regiones de la superficie de la vía ferroviaria que comprende travesaños y regiones intercruzadas de la superficie de la vía, proporcionando el dispositivo de orientación los datos de orientación solo una vez para cada una de las regiones intercruzadas. Dado que las variaciones en la orientación son pequeñas entre dos travesaños, es ventajoso limitar la cantidad de datos a procesar.

Preferentemente, la línea de referencia es una línea neutra de uno de los carriles de la vía ferroviaria, o una línea construida a partir de las líneas neutras de los carriles de la vía ferroviaria. Preferentemente, los datos de orientación se usan para construir la línea de referencia de las líneas neutras de los carriles de la vía ferroviaria.

De acuerdo con una realización particularmente ventajosa, se usan uno o más odómetros del sistema de ubicación ferroviaria para adquirir repetidamente datos de desplazamiento del sistema de ubicación ferroviaria en la vía ferroviaria en la dirección de desplazamiento.

Según una primera implementación de esta realización, la adquisición de los datos ópticos lineales instantáneos se activa mediante la recepción de datos de desplazamiento.

Según una segunda implementación de esta realización, los datos ópticos lineales instantáneos y los datos de desplazamiento se adquieren de manera sincronizada.

En particular, si la resolución espacial del odómetro es menor que la resolución deseada para construir la imagen de trama, es posible observar el intervalo de tiempo T entre dos pulsos sucesivos 1-1 y I del odómetro, dividir este intervalo de tiempo por un número entero no cero predeterminado N, y activar líneas de adquisición de datos ópticos lineales en un intervalo de tiempo constante T/N entre el impulso I y el impulso I+1 del odómetro. El número de líneas de medición hasta el pulso I+1 se cuenta, y posteriormente se deduce la etapa de adquisición espacial de los datos ópticos lineales en la dirección de desplazamiento entre los pulsos I y 1 1. En la práctica, las variaciones en la velocidad de desplazamiento del sistema de ubicación son pequeñas en la escala de observación, y la suposición de una velocidad constante entre dos pulsos sucesivos del odómetro conduce a una deformación insignificante de la imagen de trama.

Según una realización particularmente ventajosa, el método de localización es tal que:

- al menos un marcador de indexación espacial con una firma predeterminada se identifica en la imagen de trama potencialmente distorsionada procesando la imagen de trama potencialmente distorsionada,

- una abscisa curvilínea del marcador de indexación espacial y un posicionamiento del marcador de indexación espacial en relación con la línea de referencia de la vía ferroviaria se determinan procesando los datos de viaje y los datos de orientación, y

- las coordenadas rectificadas de los puntos o líneas de interés se determinan en un repositorio de ubicación bidimensional local vinculado al marcador de indexación espacial y a la línea de referencia.

De acuerdo con otro aspecto, que no está comprendido dentro del alcance de las reivindicaciones de la presente solicitud de patente, se describe un vehículo ferroviario que comprende un sistema de ubicación que comprende una cámara lineal, al menos una cámara de matriz, y preferentemente un odómetro, pudiendo ejecutar el sistema de ubicación uno de los métodos descritos anteriormente, en una u otra de sus variantes.

Según otra realización que no forma parte del objeto de la protección solicitada y que no está comprendida dentro del alcance de las reivindicaciones, se describe un vehículo ferroviario que comprende un sistema de ubicación que comprende una cámara lineal y un odómetro, así como un dispositivo de orientación, que puede comprender en particular una sonda o una cámara de matriz. Este vehículo puede ser autónomo o puede acoplarse a un vehículo de intervención que soporta una herramienta de intervención o una unidad de inspección de vía.

Según otro aspecto, que no está comprendido dentro del alcance de las reivindicaciones de la presente solicitud de patente, se describe un vehículo ferroviario, equipado con un sistema de ubicación colocado en una primera parte del vehículo, y un sistema de transposición colocado en una segunda parte del vehículo situada a una distancia de la primera parte y por detrás de ella en la dirección de desplazamiento del vehículo, comprendiendo el sistema de ubicación una cámara lineal y un odómetro, y opcionalmente un dispositivo de orientación, que puede comprender en particular un sensor de matriz o una cámara de matriz, comprendiendo el sistema de transposición al menos una cámara de matriz de transposición.

Según una realización preferida, el vehículo ferroviario es una máquina para la construcción o mantenimiento de la vía ferroviaria, que comprende además al menos una herramienta para la intervención en la vía ferroviaria, dispuesta en una tercera parte del vehículo ubicada a una distancia de la segunda parte y por detrás de ella en la dirección de desplazamiento.

También se describen los medios para determinar el posicionamiento de un conjunto de una o más herramientas transportadas por un vehículo ferroviario de intervención, a partir de los datos adquiridos previamente, con respecto al posicionamiento de puntos o líneas de interés en un marco de referencia de ubicación.

Para este propósito, de acuerdo con otra realización que no forma parte del objeto de la protección solicitada y que no está incluida en el alcance de las reivindicaciones, un método para controlar un conjunto de una o más herramientas montadas en un vehículo ferroviario de intervención que se desplaza por una vía ferroviaria en una dirección de desplazamiento, ejecutada por un sistema de transposición que comprende un chasis de transposición montado en el vehículo ferroviario de intervención y una o más cámaras de transposición de matriz unidas al chasis de transposición, el método comprende las siguientes acciones:

- recibir datos que caracterizan una abscisa curvilínea de un marcador de indexación espacial que tiene una firma conocida, y una posición del marcador de indexación espacial con respecto a una línea de referencia de la vía ferroviaria, y coordenadas de puntos o líneas de interés en una trama de referencia bidimensional vinculada al marcador de indexación espacial y a la línea de referencia,

- adquirir, por medio de la cámara o cámaras de matriz de transposición, un conjunto de una o más imágenes de trama de transposición en un marco de referencia espacial del sistema de transposición, fijado con respecto a los chasis de transposición;

- adquirir, por medio de un odómetro, datos de desplazamiento del sistema de transposición con respecto a la vía ferroviaria,

- identificar el marcador de indexación espacial en el conjunto de una o más imágenes de trama de transposición sobre la base de los datos de desplazamiento y los datos de abscisas curvilíneas,

- determinar datos característicos del marcador de indexación espacial y de la línea de referencia en el marco de referencia espacial del chasis de transposición,

- calcular las coordenadas transpuestas de los puntos o líneas de interés en el marco de referencia espacial del sistema de transposición, sobre la base de los datos característicos del marcador de indexación espacial y de la línea de referencia en el marco de referencia espacial del sistema de transposición, y las coordenadas de los puntos o líneas de interés en el marco de referencia de ubicación.

El chasis de transposición está fijado preferentemente con respecto a un chasis principal del vehículo ferroviario, y puede ser, cuando sea apropiado, un solo conjunto con este chasis principal. El vehículo ferroviario está provisto preferentemente de varios engranajes de funcionamiento, que giran en la vía ferroviaria soportando el chasis principal.

Preferentemente, el procedimiento comprende además un procedimiento de intervención que comprende colocar el conjunto de una o más herramientas sobre la base de las coordenadas de los puntos o líneas de interés en el marco de referencia de transposición y datos de posición del conjunto de una o más herramientas con respecto al chasis de transposición.

El conjunto de una o más herramientas puede ser de cualquier tipo, por ejemplo, una herramienta de sujeción, compactación o atornillado.

Según una realización, el conjunto de una o más herramientas se puede mover con respecto al chasis de transposición, comprendiendo el procedimiento de intervención la adquisición de los datos de posición del conjunto de una o más herramientas con respecto al chasis de transposición por medio de un dispositivo de medición de la posición.

Según una realización que es particularmente adecuada para una herramienta de intervención, el procedimiento de intervención comprende una orden para mover el conjunto de una o más herramientas en relación con el chasis de transposición.

Según una realización, los puntos o líneas de interés constituyen los límites o características de una región de interés, preferiblemente los vértices o lados de un cuadrilátero que constituye una región de interés. Preferiblemente, recibir coordenadas de puntos o líneas de interés en una trama de referencia bidimensional vinculada al marcador de indexación espacial y a la línea de referencia comprendiendo la recepción de datos que califican la región de interés como una posible región de intervención o región prohibida, llevándose a cabo el posicionamiento del conjunto de una o más herramientas solo si la región de interés es una posible región de intervención.

De acuerdo con una realización, la línea de referencia es una línea neutra de uno de los carriles de la vía ferroviaria, o una línea construida a partir de las líneas neutras de los carriles de la vía ferroviaria.

Según una realización, determinar los datos característicos del marcador de indexación espacial y de la línea de referencia comprende determinar repetidamente datos de orientación angular del sistema de ubicación ferroviaria con respecto a la línea de referencia por medio de un dispositivo de orientación del sistema de transposición.

En particular, puede estar previsto que el dispositivo de orientación del sistema de ubicación comprenda al menos una primera sonda para detectar una orientación del sistema de ubicación con respecto a un primer carril de la vía ferroviaria, cuyo primer carril constituye un primer carril de orientación, y preferentemente comprende una segunda sonda para detectar una orientación del sistema de ubicación con respecto a un segundo carril de la vía ferroviaria, cuyo segundo carril constituye un segundo carril de orientación.

También puede estar previsto que el dispositivo de orientación del sistema de transposición comprenda al menos una primera cámara de matriz de orientación dispuesta opuesta a un primer carril de la vía ferroviaria, que constituye un primer carril de orientación. La primera cámara de matriz de orientación está constituida preferiblemente por una primera cámara de transposición de entre la cámara o cámaras de transposición. El dispositivo de orientación, con la primera cámara de matriz de orientación, captura imágenes y procesa las capturas de imágenes para detectar en ellas una orientación del primer carril de orientación con respecto a un objetivo de la primera cámara de orientación de matriz.

El dispositivo de orientación del sistema de transposición comprende preferentemente una segunda cámara de matriz de orientación dispuesta opuesta a un segundo carril de la vía ferroviaria, que constituye un segundo carril de orientación. La segunda cámara de matriz de orientación está constituida preferiblemente por una segunda cámara de transposición de entre la cámara o cámaras de transposición. El dispositivo de orientación, con la segunda cámara de matriz de orientación, captura imágenes y procesa las capturas de imágenes para detectar en ellas una orientación del segundo carril de orientación con respecto a un objetivo de la segunda cámara de orientación de matriz.

Es posible, cuando sea apropiado, mezclar una cámara y una sonda, en el mismo carril o en dos carriles diferentes. Por lo tanto, es posible realizar una interpolación entre los datos de orientación suministrados por las dos cámaras de matriz para estimar la orientación del chasis de transposición. La presencia de al menos un sensor (sonda o cámara de matriz) por encima de cada carril de la vía ferroviaria también hace posible superar la ausencia de un carril en un segmento de la vía, en particular cuando el sistema de transposición se desplaza a lo largo de un aparato de vía, por ejemplo, un interruptor. También es posible elegir un carril de orientación específica en las curvas, por ejemplo, el carril ubicado dentro de la curva.

De acuerdo con otro aspecto, que no está comprendido dentro del alcance de las reivindicaciones de la presente solicitud de patente, se describe un vehículo ferroviario de intervención que comprende un conjunto de una o más herramientas de intervención en una vía ferroviaria, así como un sistema de transposición que comprende un chasis de transposición soportado por el vehículo ferroviario de intervención y una o más cámaras de transposición de matriz unidas al chasis de transposición.

Breve descripción de las figuras

Otras características y ventajas de la invención surgirán al leer la siguiente descripción, con referencia a las figuras adjuntas, que ilustran:

• Figura 1, una vista lateral esquemática de una máquina de intervención ferroviaria equipada con un sistema de ubicación y un sistema de transposición para implementar un procedimiento de acuerdo con una realización de la invención;

- Figura 2, una vista superior esquemática de ciertos elementos de la máquina de intervención ferroviaria de la Figura 1;

- Figura 3, una vista esquemática del sistema de ubicación del vehículo de la Figura 1;

- Figura 4, una vista esquemática del sistema de transposición del vehículo de la figura 1;

- Figura 5, una vista esquemática de una región de vía ferroviaria en línea con el sistema de ubicación de la Figura 3.

Para mayor claridad, los elementos idénticos o similares se identifican por signos de referencia idénticos en todas las figuras.

Descripción detallada de las realizaciones

Las figuras 1 y 2 muestran una máquina de intervención ferroviaria 1 compuesta por un primer vehículo de ubicación ferroviaria 2, que aquí adicionalmente tiene una función de tracción y un segundo vehículo ferroviario de intervención tirado 3. El vehículo de ubicación ferroviaria 2 está provisto de un chasis principal 4 soportado por varios engranajes de funcionamiento 5 separados entre sí en una dirección longitudinal del vehículo ferroviario 2 mientras que el vehículo ferroviario de intervención 3 es un semirremolque cuyo chasis principal 6 está articulado por un extremo a un sujetador 7 del vehículo de ubicación ferroviaria 2 y soportado en el extremo opuesto por un engranaje de rodadura 8. En el chasis principal 6 del vehículo ferroviario intervención 3 se monta una lanzadera 9 que rueda sobre la vía por medio de engranajes de funcionamiento 10 y soporta un conjunto de una o más herramientas de intervención 11. Un conjunto de uno o más accionadores (no mostrados) hace posible mover la lanzadera 9 en relación con el chasis principal6paralela a una dirección longitudinal del chasis principal 6. La máquina de intervención ferroviaria 1 está equipada con un sistema de ubicación 12 colocado en el vehículo de ubicación ferroviaria 2 y un sistema de transposición 16 colocado en la lanzadera 9 del vehículo ferroviario de intervención 3 a una distancia desde el sistema de ubicación y detrás de él, en una dirección de desplazamiento 100 de la máquina de intervención 1, el conjunto de una o más herramientas de intervención 11 en la vía ferroviaria 22 dispuesto en la lanzadera 9 del vehículo ferroviario de intervención 3 a una distancia desde el sistema de transposición 16 y detrás de él en la dirección de desplazamiento 100.

El sistema de ubicación 12 comprende una cámara lineal 26 y un odómetro 28 conectado a una unidad de procesamiento 30. La cámara lineal 26 posiblemente puede consistir en varias unidades de sensores alineadas a lo largo de una misma línea de medición. La cámara lineal 26 está montada en un chasis de localización 32 montado debajo del chasis principal 4 del vehículo de ubicación ferroviaria 2. El odómetro 28 está montado en uno de los engranajes de ejecución 11.1.

Como se muestra en la Figura 3 , el sistema de ubicación 12 además comprende una interfaz hombremáquina 34 dispuesta en una cabina de control 36 de la máquina de intervención 1. Esta interfaz hombre-máquina 34 comprende una pantalla 38 y una interfaz hombre-máquina de introducción 40, que puede integrarse en la pantalla si esta es sensible al tacto, o incluye, por ejemplo, un teclado o palanca de mando.

El sistema de transposición 16, que se muestra esquemáticamente en la Figura 4 comprende una unidad de control 42 conectada a al menos una cámara de matriz de transposición 44A y a un controlador 46 para controlar el conjunto de una o más herramientas 11. La cámara de matriz de transposición 44A está soportada aquí por el chasis 45 de la lanzadera 9 del vehículo ferroviario de intervención 3. Si es aplicable, las unidades de control 42, 30 del sistema de transposición 16 y el sistema de ubicación 12 se pueden combinar en la misma unidad. El conjunto de una o más herramientas 11 puede ser de cualquier tipo, particularmente una herramienta de apisonamiento, compactación o atornillado.

Por su diseño, los carriles de la vía ferroviaria 22 definen localmente un plano de referencia, horizontal o inclinado, a lo largo de la inclinación de la pista. Mientras el vehículo de ubicación ferroviaria 2 rueda sobre la vía ferroviaria 22, se considera que el chasis 4 del dispositivo de localización es paralelo a este plano de referencia, que constituye una aproximación aceptable para las necesidades de localización de la vía ferroviaria 22 y controlar el conjunto de una o varias herramientas 11. Las celdas fotosensibles de la cámara lineal 26 se dirigen en una dirección perpendicular al plano de referencia.

En el plano de referencia, y como se muestra en la Figura 5 , la orientación de la línea de medición 50 definida por la cámara lineal 26, se mide, en el plano de referencia de la pista, en un ángulo 8 con respecto a la perpendicular 200 a una línea de referencia 122A, que en esta primera realización es la línea neutra de uno de los carriles 22A, 22B de la vía ferroviaria 22 tomada como carril de referencia 22A. Se considera que esta orientación es desconocida. Puede variar en función del radio de curvatura de la vía ferroviaria 22, en el posicionamiento de la cámara lineal 26 en relación con el carril de funcionamiento del vehículo de ubicación ferroviaria 2 , y en el desvío del vehículo de ubicación ferroviaria 2 con respecto a la vía ferroviaria 22.

Cada vez que el odómetro 28 vibra, se determina la abscisa curvilínea del sistema de ubicación 12 a lo largo de la línea de referencia 122A.

En un momento dado, la cámara lineal 26 captura datos ópticos lineales instantáneos que constituyen una línea de medición, que cubre toda la anchura de la vía ferroviaria 22, incluyendo donde corresponda, la anchura de las vigas transversales. Esta entrada se repite y las líneas de medición sucesivas permiten construir una imagen de trama bidimensional que tiene un paso que es una función de la distancia recorrida entre dos mediciones.

Según una primera realización, el odómetro 28 proporciona un pulso cada vez que se cruza una distancia elemental conocida en la dirección de desplazamiento 100 del vehículo de ubicación ferroviaria 2 en la vía ferroviaria 22, y estos pulsos sucesivos se utilizan para activar la cámara lineal 26. El intervalo espacial entre dos líneas sucesivas de la imagen de trama es entonces conocido y constante.

Según otra realización, la cámara lineal 26 se activa a intervalos de tiempo determinados dividiendo el intervalo de tiempo observado entre dos pulsos sucesivos del odómetro 28. Por lo tanto, se observa el tiempo T transcurrido entre los pulsos I-1 e I del odómetro, este tiempo T se divide por un número entero no cero predeterminado N, y, a lo largo del intervalo de tiempo que separa el pulso I y el pulso I+1 del odómetro, el período T/N se usa como el intervalo de tiempo entre dos desencadenantes de la cámara lineal. Después, se observa el disparo entre los pulsos I e I+1 del odómetro y se deduce el paso espacial entre dos desencadenantes de la cámara lineal entre los pulsos I e I+1. Si se estima que la velocidad de recorrido varía poco a esta escala, se puede suponer que el paso es constante entre dos impulsos sucesivos. También se pueden contemplar otros supuestos, considerando, por ejemplo, que la variación de la velocidad (aceleración o desaceleración) es constante entre dos pulsos, lo que da como resultado un paso espacial variable linealmente entre dos pulsos I y 1 1.

Según otra realización, la cámara lineal 26 se activa a intervalos regulares, y los datos visuales de imagen llevan marcas de tiempo. Los impulsos del odómetro 28 también llevan marcas de tiempo, de modo que es posible determinar mediante interpolación la trayectoria recorrida entre dos líneas sucesivas de la imagen de trama, que puede variar.

Según una variante de esta última realización, la cámara lineal 26 se activa a intervalos que no son necesariamente regulares, para densificar las mediciones en una región de interés donde una mayor precisión resulta ser útil, y para espaciarlas más en regiones sin interés, lo que permite la optimización del volumen de los datos.

La imagen de trama resultante de las sucesivas entradas de la cámara lineal 26 está distorsionada, debido al ángulo 8 entre la perpendicular a la línea de referencia 122A y la cámara lineal 26. Si, en el plano de referencia, se considera un marco de referencia cartesiano, cuyo eje X es paralelo a la línea de referencia 122A y el eje Y perpendicular al eje X, se observan dos puntos P1, P2 en la vía ferroviaria 22 que se miden simultáneamente mediante la cámara lineal 26 a una distancia entre sí, y que aparecen en la imagen de trama distorsionada como si tuvieran el mismo eje X, de hecho, en el marco de referencia cartesiano definido anteriormente, diferentes ejes X, siendo la diferencia proporcional a la distancia entre los dos puntos y el seno del ángulo 8. Además, dos puntos P1, P3 en la vía ferroviaria 22 que tiene el mismo eje Y en el marco de referencia cartesiano definido anteriormente, parecen distantes entre sí en la imagen de trama distorsionada, su distancia aparente es una función del coseno del ángulo 8.

Es posible “ rectificar” la imagen distorsionada estimando el ángulo 8.

Se puede obtener una primera estimación del ángulo 8 comparando, en una línea de medición dada de la cámara lineal, la distancia medida entre dos puntos conocidos de interés a una separación conocida entre estos puntos. Por lo tanto, es posible evaluar en una línea de medición dada la distancia medida entre dos puntos ubicados uno en el centro del carril de referencia 22A y el otro en el centro del otro carril 22B de la vía ferroviaria 22. La relación entre la separación de los carriles E y la distancia D medida es igual en valor absoluto al coseno del ángulo 8:

Sin embargo, además del hecho de que esta estimación del ángulo 8 no hace posible determinar el signo del mismo, la precisión de la estimación es baja para valores bajos del ángulo 8, la derivada de la función de coseno tiene un valor cercano a cero. También supone que el espacio real entre los carriles es constante y se conoce con la precisión deseada.

Un segundo método de estimación puede implementarse a partir de las imágenes de trama, identificando en la imagen de trama distorsionada un objeto predeterminado presente en la pista y cuyo contorno o ciertas dimensiones son conocidos, y comparando el contorno aparente o las dimensiones medidas en la imagen de trama distorsionada con el contorno conocido o las dimensiones reales. Sin embargo, en la práctica, no existe en una vía ferroviaria a intervalos suficientemente próximos ningún tipo de objeto que pueda servir como comparación. En otras palabras, el uso de este método conduciría a estimaciones del ángulo 8 que están demasiado distantes entre sí.

Para estimar el ángulo 8, se utiliza preferiblemente un dispositivo de orientación 52 unido al chasis de localización 32.

Según una realización, el dispositivo de orientación 52 incluye una sonda unida al chasis de localización.

Según otra realización, el dispositivo de orientación 52 comprende al menos una primera cámara de matriz de orientación 54A unida al chasis de localización 32 y que tiene una dirección de visión perpendicular al plano de referencia de la vía ferroviaria 22 orientado hacia uno de los dos carriles 22A, 22B por ejemplo, el carril de referencia 22A. La imagen de trama de orientación, suministrada por la cámara de matriz de orientación, hace posible, mediante el procesamiento de imágenes, identificar la dirección de la línea de referencia 122A, y para determinar su orientación en la imagen de trama de orientación, que proporciona acceso directo a la orientación de la estructura de localización 32, por tanto, al ángulo 8 de la cámara lineal 26.

Para limitar la potencia de cálculo necesaria para el procesamiento de la imagen de orientación de la primera cámara de matriz de orientación 54A, es posible llevar a cabo las mediciones del ángulo 8 solo cuando es necesario, en particular cuando se estima o determina que es probable que el ángulo 8 haya cambiado.

En la práctica, resulta que las variaciones observadas del ángulo 8 son pequeñas en un espacio intercruzado. Por lo tanto, es posible utilizar ventajosamente el odómetro 28 para activar la primera cámara de matriz de orientación 54A cada vez que se ha recorrido una distancia predeterminada en el carril de referencia 22A, preferiblemente esta distancia es igual al espacio intercruzado. También es posible utilizar operaciones de procesamiento de imágenes realizadas en otra parte de la imagen de trama distorsionada suministrada por la cámara lineal 26 y activar el disparo por la primera cámara de matriz de orientación 54A cada vez que se detecta un nuevo espacio intercruzado en la imagen de trama distorsionada.

También es posible elegir activar la primera cámara de matriz de orientación 54A cuando se determina, en virtud de otro dato medido, que es probable que el ángulo 8 se haya modificado. Para este propósito, se puede utilizar un acelerómetro colocado en el chasis de localización 32. También es posible utilizar las variaciones en la distancia D mencionada anteriormente, medida entre los carriles 22A, 22B por la cámara lineal 26 Naturalmente, también es posible combinar modos de activación, por ejemplo, combinando la activación sistemática por el odómetro 28 y la activación adicional como una función de datos medidos o monitorizados.

Conocidos la amplitud y el signo del ángulo 8, es posible “ rectificar” la imagen de trama distorsionada deducida de capturas sucesivas de imágenes de la cámara lineal 26 y las mediciones de distancia recorrida, suministradas por el odómetro 28.

Esta corrección también puede limitarse a unos pocos puntos de interés identificados en la imagen distorsionada en un espacio intercruzado dado. Además, es la solución preferida para limitar la potencia de cálculo necesaria, en la medida en que la distorsión observada en la imagen distorsionada no impide la identificación de puntos de interés al procesar la imagen, en la imagen distorsionada no corregida.

En la práctica, y suponiendo que una medición del ángulo 8 se ha activado de antemano, se identifica un marcador de indexación espacial de firma predeterminado en la imagen de trama distorsionada, por ejemplo, un centro de perno 56 ubicado cerca y en un lado predeterminado del carril de referencia 22A, o cualquier otro componente de pista predefinido, por ejemplo un elemento de unión o un núcleo de conmutación. Esta identificación puede realizarse en particular comparando la imagen de trama distorsionada con varias formas predeterminadas del componente de pista predefinido, distorsionada según el ángulo 8, o usando una red neuronal artificial o más generalmente una unidad de inteligencia artificial que ha recibido aprendizaje previo, en particular aprendizaje profundo, por ejemplo, por una técnica de segmentación de imagen de píxel por píxel (tipo SegNet), o mediante una técnica de detección de objetos (tipo RFCN). Una vez se identifica este marcador de indexación espacial 56, la distancia visible se lee en la imagen distorsionada en relación con la línea de referencia 122A y la distancia real entre el marcador de indexación espacial 56 y la línea de referencia122A,medido perpendicular a la línea de referencia 122A, se calcula como una función del ángulo 8. Con el marcador de indexación espacial 56 y la línea de referencia 122A (se supone que es recto en la escala de un espacio intercruzado), se proporciona un marco de referencia bidimensional local para ubicar el espacio intercruzado en cuestión. En aras de la claridad, este bastidor de referencia puede hacer que el saliente 0 del marcador de indexación espacial en la línea de referencia 122A, perpendicular a la línea de referencia122A, para el eje X x la línea de referencia122A orientada en la dirección de desplazamiento 100 del vehículo 2 y para el eje Y y el eje perpendicular al eje X x, que pasa a través del origen 0 (y por el marcador de indexación espacial 56).

A continuación, viene una región de interés delimitada por los bordes transversales 58, 60, dos cruces sucesivos 62, 64 y los bordes interiores 66, 68 de ambos carriles 22A, 22B (cuya curvatura opcional puede ignorarse en esta escala). En el carril, esta área constituye un cuadrilátero que puede definirse por las intersecciones A , B, C, D entre los bordes de los travesaños 58, 60 y los bordes interiores 66, 68 de ambos carriles 22A, 22B. En la imagen de trama distorsionada, el cuadrilátero de imagen se deforma en sí mismo, pero sin embargo puede ubicarse por sus vértices. Entonces es suficiente identificar las coordenadas de los vértices en la imagen distorsionada, y aplicar la corrección necesaria en función del ángulo 8, para obtener las coordenadas de los vértices A , B, C, D en el bastidor de referencia de ubicación.

En la práctica, el contraste de las imágenes no siempre es suficiente para hacer posible determinar, en la imagen de trama distorsionada, los bordes de los cruces y del carril en las proximidades directas de los puntos de intersección A , B, C, D. Según una variante, por lo tanto, se prefiere definir la región de interés como un cuadrilátero delimitado por las intersecciones A', B', C', D', entre líneas neutras 162, 164 construido para cada uno de los travesaños 62, 64 y líneas neutras 122A, 122B construido para cada uno de los carriles 22A, 22B. Las líneas neutras se construyen procesando las imágenes sobre todo el espacio intercruzado.

También se considera la identificación de cualquier obstáculo en la región cuadrangular de interés <A , B, C, D> o < A', B', C', D'>. La existencia o ausencia de dichos obstáculos hace posible calificar la región de interés como una región de intervención potencial (región autorizada) o una región de exclusión potencial (región prohibida). Independientemente de la detección de obstáculos, las dimensiones de la región de interés pueden usarse para calificar la región de interés de la región de intervención potencial (si el espacio intercruzado es suficiente para permitir la intervención posterior) o la región prohibida.

Las operaciones anteriores (cálculo del ángulo 8, identificación del marcador de indexación espacial 56 y cálculo de su distancia a la línea de referencia de identificación 122A, del cuadrilátero de los puntos de interés <A , B, C, D> o <A', B', C', D'> y cálculo de sus coordenadas en el marco de referencia de ubicación O, x, y definido por el marcador de indexación espacial 56y la línea de referencia 122A, para identificar cualquier obstáculo) se lleva a cabo cíclicamente para cada espacio intercruzado, e iniciar o bien el odómetro 28, o mediante el reconocimiento de un borde de acoplamiento cruzado en la imagen de trama distorsionada. En la práctica, a cada ciclo y a cada espacio entre retículo se le asigna un número de orden.

Estas operaciones de procesamiento se llevan a cabo mediante algoritmos de reconocimiento de forma. La interfaz hombre-máquina 34 hace posible, si es necesario, invalidarlas (si se considera que el reconocimiento automático es válido) o validarlas (al menos en modo de aprendizaje, siempre que el nivel de confianza en el reconocimiento de forma sea insuficiente). Para este fin, un operador puede ver el desplazamiento de la imagen distorsionada en la pantalla de control 38 de la interfaz hombre-máquina 34. El cuadrilátero <A , B, C, D> o < A', B', C', D'> se muestra resaltado en la pantalla, por ejemplo, mediante un cuadrilátero en color cuadrilátero, y los posibles obstáculos identificados están, si corresponde, marcados según una convención visual predeterminada (flecha, contorno, etc.). Se puede establecer que si está en un modo de validación, el operador hace clic con un puntero en la región de interés para validar el estado del mismo. Por el contrario, se puede establecer que si está en modo de servicio, el operador hace clic con un puntero en las regiones de interés para invalidar el estado. Naturalmente, se puede proporcionar una gran cantidad de variantes a la interacción entre el operador y el sistema de ubicación 12, según la ergonomía y los objetivos buscados.

Al final del procedimiento de identificación descrito anteriormente, para cada espacio intercruzado de una identificación, hay disponible en una trama de referencia local <0, x, y>, coordenadas de puntos de interés A ,B,C,D o A', B', C', D', delimitando una región de interés [A, B, C, D] o [A', B', C', D'], calificada como autorizada o prohibida. También es posible tener otros datos tales como una línea intercruzada.

Estos datos se transmiten a la unidad de control 42 del sistema de transposición 16, de modo que puede aprovechar la misma cuando, después del avance continuo del vehículo ferroviario de intervención 3 , el sistema de transposición 16 se ubica a la altura de un espacio predeterminado previamente identificado por el sistema de ubicación 12. Debido a la curvatura de la vía ferroviaria 22, el posicionamiento de la lanzadera 9 en relación con un espacio intercruzado dado, cuando la cámara de matriz 44A del sistema de transposición 16 se encuentra por encima de dicho espacio intercruzado, es diferente del posicionamiento previamente tomado por el chasis 4 del sistema de ubicación 12, cuando la cámara lineal 26 estaba por encima del mismo espacio intercruzado.

El sistema de transposición 16 busca permitir una transposición, que es un cambio en el marco de referencia cartesiano entre las coordenadas determinadas por el sistema de localización 12 en un marco de referencia de localización <0, x, y> relativo a un espacio intercruzado, en coordenadas utilizables por el sistema de transposición 16, en particular, para controlar el conjunto de una o más herramientas 11.

Para hacer esto, la cámara de matriz 44A del sistema de transposición 16 está dispuesta opuesta al carril de referencia 22A, y tiene una anchura de campo suficiente para capturar tanto el carril de referencia 22A como el marcador de indexación espacial 56, dado que se ha elegido como si estuviera cerca del raíl de referencia 22A.

El sistema de transposición 16 debe ser capaz, en primer lugar, de determinar cuáles de los datos de identificación se atribuyen en un instante determinado a un espacio intercruzado visto por la cámara de matriz 44A del sistema de transposición 16.

Sin embargo, el conocimiento de la geometría de la máquina de intervención 1 puede resultar insuficiente para estimar aproximadamente la distancia entre el odómetro 28 del sistema de ubicación 12 y la cámara de matriz 44A del sistema de transposición 16, ya que se supone que la lanzadera 9 es móvil con respecto al chasis principal 6 del vehículo ferroviario intervención 3. Por lo tanto, se usa una medición adicional, que puede proporcionarse mediante un sensor de posición de la lanzadera 9 en relación con el chasis principal 6 o mediante un odómetro opcional 70 conectado rígidamente a un engranaje de funcionamiento 10 de la lanzadera 2.

Las mediciones combinadas del sensor de posición 9 de la lanzadera y del odómetro 28 del sistema de ubicación 12, o alternativamente, las mediciones del odómetro 70 del sistema de transposición 16, hacen posible determinar con un nivel de confianza suficiente, qué datos de identificación son atribuibles en un instante determinado a un espacio intercruzado visto por la cámara de matriz 44A del sistema de transposición 16.

La cámara de matriz de transposición 44A está conectada a un marco de referencia de transposición fijado con relación a la lanzadera 9. Al procesar la imagen de trama de la cámara de matriz de transposición 44, la unidad de transposición 42 identifica el carril de referencia 22A, construye la línea neutra 122A que constituye la línea de referencia, y determina su orientación en la imagen de trama, que accede directamente a un ángulo y de orientación del marco de referencia de ubicación O, x, y con respecto al marco de referencia de transposición. La unidad de transposición 42 también identifica el marcador de indexación espacial 56 y construye la proyección del marcador de indexación espacial 56 en el carril de referencia 22A perpendicular a él, lo que define el origen 0 del marco de referencia de ubicación <0, x, y> y sus coordenadas en el marco de referencia de transposición. Así, la unidad de transposición 42 puede transponer en el marco de referencia de transposición las coordenadas de los puntos de interés A , B, C, D que le transmitió el sistema de ubicación 12 en el marco de referencia de la ubicación <0, x, y>.

Sobre esta base, puede transmitir al controlador 46 que controla el conjunto de una o más herramientas 11 las coordenadas transpuestas de la región de interés y su calificación (como una zona de intervención potencial). El controlador 46 genera entonces comandos que permiten intervenir o no al conjunto de una o más herramientas 11en la región de interés A, B, C, D así delimitada. Si es aplicable, puede haber uno o más grados de libertad de movimiento del conjunto de una o más herramientas 20 con respecto al chasis de transposición 45 que soporta una o más cámaras de transposición 44A, 44B. El comando puede comprender una rotación del conjunto de una o más herramientas 20 alrededor de un eje perpendicular al plano de referencia, o una traslación del conjunto de una o más herramientas 20 en una dirección transversal, para optimizar el posicionamiento del conjunto de una o más herramientas 20 en relación a un espacio intercruzado. El comando también puede comprender una elevación o una bajada del conjunto de una o más herramientas 20 después de la calificación de la región de interés, como una posible región de intervención o región prohibida.

Naturalmente, los ejemplos mostrados en las figuras y analizados anteriormente se proporcionan únicamente con fines ilustrativos y no limitativos.

La línea de referencia elegida durante la fase de identificación no es necesariamente la línea en la que se lleva a cabo la estimación del ángulo 8. Puede elegir la línea neutra 122B del carril 22B para una línea de referencia, y medir el ángulo 8 con relación al carril 22A.

Según una variante, la línea de referencia construida por un sistema de ubicación 12 es virtual, en el sentido de que no está vinculada a un carril específico 122A, 122B. Puede ser, por ejemplo, una línea mediana 222 la vía ferroviaria construida a partir de las líneas neutras 122A y 122B de los carriles 22A, 22B de la vía ferroviaria 22. Esto supera las características de apagado, tales como las interrupciones de uno de los carriles en ciertos conmutadores.

Esta línea mediana se puede construir procesando la imagen de trama distorsionada, buscando punto por punto en cada línea de medición de la cámara lineal 26 para el centro del segmento delimitado por los centros de los dos carriles 22A, 22B, o, preferiblemente, construyendo primero la línea neutra 122A, 122B de cada carril 22A, 22B, y luego la línea a mitad de las líneas neutras 122a , 122b .

En este supuesto de una línea de referencia virtual construida y usada por el sistema de ubicación 12, el sistema de transposición 16 también debe ser capaz de reconstruir la línea de referencia virtual. Para hacer esto, el sistema de transposición comprende preferiblemente una segunda cámara de transposición de matriz 44B dispuesta encima y opuesta al segundo carril 22B.

La segunda cámara de matriz de transposición 44B está unida al chasis de transposición 45 de la lanzadera 9 de modo que el posicionamiento relativo de las dos cámaras de matriz 44A, 44B o conocido y calibrado. Aunque cada cámara de matriz de transposición 44A, 44B solo tiene una anchura de campo reducida que le permite ver solo el carril 22A, 22B anterior, es posible determinar el posicionamiento de la línea mediana 222 entre las líneas neutras 122A, 122B al determinar la posición de la línea neutra 122A del primer carril 22A en la imagen de trama de la primera cámara de transposición 44A, al determinar la posición de la línea neutra 122B del segundo carril 22B en la imagen de trama de la segunda cámara de transposición 44B y calcular el centro del segmento de línea recta entre las dos líneas neutras 122A, 122B a partir de estas mediciones y de datos de calibración de la distancia entre las dos cámaras de transposición 44A, 44B.

Según una variante del sistema de ubicación 12, comprende una segunda cámara de matriz de orientación 54B unida al chasis 4 del vehículo de localización 4 y tiene una dirección de visión perpendicular al plano de referencia de la vía ferroviaria 22, opuesta al otro carril 22B. La segunda cámara de matriz de orientación 54B puede usarse para dar un segundo valor del ángulo 8, medido con relación al segundo carril 22B. Se pueden implementar diversos algoritmos para aprovechar estos datos. Es posible, por ejemplo, asignar un índice de confianza a cada imagen de trama suministrada por una u otra cámara de matriz de orientación, por ejemplo, en función del contraste de la imagen, de la presencia o ausencia del carril en la imagen o de cualquier otro criterio, todos ellos para conservar, para cada espacio intercruzado, la medición del ángulo 8 que tenga el mejor índice de confianza. También es posible combinar las mediciones realizadas para calcular un ángulo “ promedio” 8. A medida que la distancia entre las dos cámaras de matriz de orientación 54A, 54B es conocida y calibrada, también es posible utilizar estas cámaras para determinar la línea de referencia virtual 222 mencionada anteriormente. Finalmente, se pueden prever dos canales de medición y de cálculo independientes, uno utilizando la primera cámara de matriz de orientación 54A y la primera cámara de matriz de transposición 44A en relación con una primera línea de referencia 122A, y el otro usando la segunda cámara de matriz de orientación 54B y la segunda cámara de matriz de transposición 44B con respecto a una primera línea de referencia 122B. Si es necesario, también se pueden proporcionar dos odómetros en el sistema de monitoreo, uno para cada carril 22A, 22B, y cada uno dedicado a uno de los dos canales de medición y cálculo.

En la fase de identificación, la identificación de puntos de interés no se limita a la identificación de los vértices A , B, C, D o A', B', C', D' de un cuadrilátero de intervención potencial. Pueden identificarse otros tipos de puntos de interés, por ejemplo, coordenadas de centros de cabezas de tornillo a enroscarse o cambiarse. Un área de intervención no es necesariamente un cuadrilátero, pero puede ser cualquier polígono. También es posible buscar para identificar in situ o además de los puntos de interés A, B, C, D - líneas de interés, por ejemplo, las líneas rectas que constituyen las líneas neutras 162, 164, traviesas 62, 64 situada cada una de ellas en el centro de los intercruces correspondientes 62,64 o la línea recta 163 que constituye la línea intercruzada, que es el eje de simetría para las líneas rectas anteriores 162, 164, situado a medio camino entre dos travesaños 62, 64. En el marco de referencia local <0, x, y> las coordenadas de tales líneas rectas pueden ser, por ejemplo, las de dos puntos que pertenecen a ellos, o las coordenadas de un punto de la línea y un ángulo.

Aunque la descripción anterior se ha centrado en el espacio intercruzado, también es posible analizar con el sistema de ubicación las partes de la vía que comprenden los travesaños, en particular para detectar en el mismo puntos de interés que requieren una intervención.

El procesamiento de datos del odómetro 28 de la cámara lineal 26 y del dispositivo de orientación 52 por el sistema de ubicación 12 se realiza en tiempo real, o con un ligero retraso, para poder ser utilizado por el sistema de transposición 16 perteneciente a la misma máquina de intervención 10 que avanza continuamente. La distancia entre el sistema de ubicación 12, situado en un área frontal 14 del vehículo de localización 2 en la dirección de desplazamiento 100 por un lado, y el sistema de transposición 16, ubicado a una distancia y hacia la parte posterior del vehículo, por otro lado, se usa en particular para permitir que un operador valide o invalide los puntos de interés A , B, C, D o los califique.

Alternativamente, la máquina de intervención 10 puede hacerse avanzar en una dirección para la identificación, lo que hace que retrase su camino para realizar, durante una segunda pasada, la transposición y controlar el conjunto de una o más herramientas. Durante la transposición, el vehículo puede avanzar en la dirección opuesta a la dirección de avance durante la identificación, o en la misma dirección.

La máquina de intervención ferroviaria 10 puede estar hecha de uno o más vehículos articulados entre sí. Si es necesario, el sistema de ubicación 12, el sistema de transposición 16 y el conjunto de una o más herramientas 11 puede estar en uno y el mismo vehículo. Según otra realización, el sistema de localización 12 se puede montar en un soporte de carro en la pista y articular en la parte frontal de una unidad de ruedas que lleva el sistema de transposición 16 y el conjunto de una o más herramientas 11.

También es posible prever que el sistema de ubicación 12 se monte en un vehículo de localización autónoma independiente de la máquina de intervención 10 llevando el conjunto de una o más herramientas 11. En la última hipótesis, es ventajoso proporcionar, en el vehículo de localización, un centro de posicionamiento absoluto, por ejemplo una unidad GPS, para poder asignar a cada espacio intercruzado en el bastidor de referencia de posicionamiento absoluto, siendo este último lo suficientemente preciso para discriminar dos espacios intercruzados sucesivos.

Si es apropiado, una o varias herramientas 20 se pueden fijar con relación al chasis principal 6 del vehículo de intervención 3. Entonces es posible estimar aproximadamente el posicionamiento del conjunto de una o varias herramientas 20 usando los datos del odómetro 28 del sistema de ubicación 12, para determinar qué datos de identificación son, en un instante dado, relevantes para la transposición.

Aunque la descripción se refiere más particularmente al uso del procedimiento de transposición para el control de una herramienta de intervención, la transposición también puede usarse para realizar una inspección precisa de la vía usando un instrumento de inspección transportado por un chasis alejado del chasis de localización.

La interfaz hombre-máquina 34 puede desplazarse con respecto al vehículo 10, por ejemplo, situado en una estación de control remoto.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Método de ubicación para una vía ferroviaria (22), llevado a cabo por un sistema de ubicación ferroviaria (12) que se desplaza en la vía ferroviaria (22) en una dirección de recorrido (100), el método de ubicación comprende las siguientes acciones:

-adquirir repetidamente, por medio de una cámara (26) de escaneo de línea del sistema (12) de ubicación ferroviaria destinado a la vía ferroviaria (22), datos ópticos lineales instantáneos a lo largo de una línea de medición instantánea (50),

-construir una imagen de trama potencialmente distorsionada de una región de la superficie de la vía ferroviaria (22) procesando al menos los datos ópticos lineales instantáneos, y -identificar puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D', 162, 163, 164) en la imagen de trama potencialmente distorsionada,

caracterizado porque:

-adquirir repetidamente datos sobre la orientación del sistema de ubicación ferroviaria (12) con respecto a una línea de referencia (22A) de la vía ferroviaria (22) mediante el uso de un dispositivo de orientación (52) del sistema de ubicación ferroviaria (12), y

-las coordenadas rectificadas de los puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D', 162, 163, 164) se determinan en base a las coordenadas potencialmente distorsionadas de los puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D', 162, 163, 164) en un repositorio de los datos de imagen y orientación de trama potencialmente distorsionados.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque, para adquirir los datos de orientación, un primer sensor del dispositivo de orientación (52) detecta una orientación del sistema de ubicación (12) con respecto a un primer carril (22A) de la vía ferroviaria, cuyo primer carril constituye un primer carril de orientación (22A) y, preferentemente, un segundo sensor del dispositivo de orientación (52) detecta una orientación del sistema de ubicación (12) con respecto a un segundo carril (22B) de la vía ferroviaria, cuyo segundo carril constituye un segundo carril de orientación (22B).

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, para adquirir los datos de orientación, una primera cámara de matriz de orientación (54A) del dispositivo de orientación (52) dispuesto orientado hacia un primer carril de la vía ferroviaria, cuyo primer carril constituye un primer carril de orientación (22A), captura imágenes procesadas por el dispositivo de orientación (52) para detectar en ellas una orientación del primer carril de orientación (22A) con respecto a un objetivo de la primera cámara de matriz de orientación (54A), y, preferentemente, una segunda cámara de matriz de orientación (54B) dispuesta orientada hacia un segundo carril de la vía ferroviaria, cuyo1 segundo carril constituye un segundo carril de orientación (22A), captura imágenes procesadas por el dispositivo de orientación (52) para detectar en ellas una orientación del segundo carril de orientación (22A) con respecto a un objetivo de la segunda cámara de matriz de orientación (54B).

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de ubicación (12) detecta regiones de la superficie de la vía ferroviaria (22) que comprende travesaños (62, 64) y regiones intercruzadas de la superficie de la pista (22), el dispositivo de orientación que suministra los datos de orientación solo una vez para cada una de las regiones intercruzadas.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la línea de referencia (122A, 122B, 222) es un eje neutro de uno de los carriles (22A, 22B) de la vía ferroviaria (22) o es una línea construida a partir de los ejes neutros (122A, 122B) de los carriles (22A, 22B) de la vía ferroviaria (22).

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los datos de orientación se usan para construir la línea de referencia (222) desde los ejes neutros (122A, 122B) de los carriles (22A, 22B) de la vía ferroviaria (22).

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque uno o más odómetros (28) del sistema de ubicación ferroviaria (12) se usan para adquirir repetidamente datos de desplazamiento del sistema de ubicación ferroviaria (12) en la vía ferroviaria (22) en la dirección del recorrido (100).

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque la adquisición de los datos ópticos lineales instantáneos se desencadena por los datos de desplazamiento que se reciben.

9. Método según la reivindicación 7, caracterizado porque los datos ópticos lineales instantáneos y los datos de desplazamiento se adquieren de manera sincronizada.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque los datos de desplazamiento y los datos ópticos lineales instantáneos llevan marcas de tiempo, la imagen de trama se construye preferiblemente sobre la base de las marcas de tiempo.

11. Método de ubicación según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque:

-al menos un marcador (56) de indexación espacial con una firma predeterminada se identifica en la imagen de trama potencialmente distorsionada procesando la imagen de trama potencialmente distorsionada,

-una abscisa curvilínea del marcador de indexación espacial (56) y un posicionamiento del marcador de indexación espacial (56) en relación con la línea de referencia (122A, 122B, 222) de la vía ferroviaria (22) se determinan procesando los datos de recorrido y los datos de orientación, y -las coordenadas rectificadas de los puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D', 162, 163, 164) se determinan en un repositorio de ubicación bidimensional local vinculado al marcador de indexación espacial (56) y a la línea de referencia (122A, 122B, 222).

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D', 162, 163, 164) constituyen límites de una región de interés, preferiblemente vértices de un cuadrilátero que constituye una región de interés.

13. Método de localización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende reproducir la imagen de trama en una pantalla de visualización (38) del sistema de ubicación (12).

14. Método de ubicación según la reivindicación 13, caracterizado porque comprende identificar visualmente, en la pantalla de visualización (38), los puntos o líneas de interés (A, B, C, D, A', B', C', D', 162, 163, 164).

15. Método de ubicación según la reivindicación 13 o la reivindicación 14, en combinación con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende validar y/o invalidar al menos algunos de los puntos o líneas de interés o la región de interés, o calificar la región de interés como una posible intervención o región prohibida, después de una entrada en una interfaz de entrada hombre-máquina (40).