BR112016011849B1

BR112016011849B1 - Sistemas de gerenciamento de pátio ferroviário

Info

Publication number: BR112016011849B1
Application number: BR112016011849-9A
Authority: BR
Inventors: William LeFebvre; Matthew Bonnes; Darren Dragish; Andrew Martin
Original assignee: Amsted Rail Company, Inc.
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2022-04-05
Also published as: JP2017501923A; RU2640389C1; CN105934722A; MX2016006854A; MX360125B; BR112016011849A2; US10710619B2; CA2931774C; CN105934722B; EP3074831A1; US20160272228A1; RU2016124915A; PL3074831T3; WO2015081278A1; JP6486929B2; US20170021847A1; EP3074831B1; AU2014354639B2; BR112016011849A8; AU2014354639A1

Abstract

SISTEMAS DE GERENCIAMENTO DE PÁTIO FERROVIÁRIO E DE TREM, E, MÉTODOS PARA GERENCIAMENTO DE VAGÕES E COMPOSIÇÕES DE TREM EM UM PÁTIO FERROVIÁRIO E DE GERENCIAMENTO DE UM TREM. Sistema de gerenciamento de pátio ferroviário e método que se beneficia de infraestrutura instalada em pátios ferroviários em composições de trem para permitir o gerenciamento da montagem, desmontagem e validação da composição de trem no pátio ferroviário. Um sistema de gerenciamento e método são também providos.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a um sistema de sensoreação e, mais particularmente, a um sistema de sensoreação que monitora várias características, parâmetros e posicionamentos de vagões e locomotivas em uma formação de trem, também conhecida como um trem ou uma composição de trem, bem ou ativo, como vagões ou locomotivas, não associados, em um pátio ferroviário, através do uso de uma ou mais redes de comunicação em malha sem fio.

Fundamentos da Invenção

[002] Tornou-se mais importante para os proprietários e operadores de estradas de ferro ser capazes de monitorar e localizar bens, incluindo vagões, a locomotivas e trens em uma base em tempo real.

[003] Do ponto de vista de segurança, é importante monitorar vários parâmetros operacionais de vagões, por exemplo, a temperatura dos mancais, em tempo real, para se poder predizer e parar falhas iminentes, que poderiam resultar em consequências severas, tais como descarrilamento. É também importante ser capaz de aumentar os alertas de tais condições, e comunicar esses parâmetros operacionais relativos a alertas a um operador a bordo ou um centro de operações ferroviárias remoto, de forma que uma ação para mitigar quaisquer condições inseguras possa ser tomada de uma maneira oportuna.

[004] De um ponto de vista operacional, é importante que os operadores ferroviários determinem se um vagão está em uma composição de trem fora de um pátio ferroviário, em uma composição de trem em um pátio ferroviário, ou se um vagão está em uma condição carregada ou descarregada. A significância de se saber o estado de vagões, permite a um operador determinar se vagões estão sendo utilizados ou ociosos em qualquer dado ponto no tempo e torna mais fácil gerenciar as operações no pátio ferroviário.

[005] Como prática atual da indústria, o gerenciamento de composições de trem e pátios de trem nas operações ferroviárias depende da leitura, em pontos fixos na rede ferroviária, de marcadores de identificação de frequência de rádio passivas (RFID), que são afixados a cada vagão. Embora este método tenha provido os operadores ferroviários com significantes aumentos em desempenho, ele carece dos benefícios de uma dinâmica rede sem fio capaz de transmitir informação e dados, tais como dados de localização e condição ou desempenho, quando não no alcance de uma leitora de RFID. Ainda, o presente sistema não provê um mecanismo para comunicar alertas operacionais para a locomotiva, que permite que os alertas sejam acionados de uma maneira oportuna.

[006] Dados os ambientes exigentes e severos, nos quais os trens ferroviários operam, qualquer sistema de monitoração deve ser reforçado, confiável e capaz de operar por longos períodos com pouca ou nenhuma manutenção. Em adição, para ser efetivo em termos de custos, ele não deve acrescentar custo significante para instalar, manter ou operar o sistema. Porque existem mais do que 1,5 milhão de vagões de carga apenas na América do Norte, um sistema de monitoração de todos os vagões em uso é altamente desejável e, como tal, o sistema precisa ser colocado em escala para manipular um número muito grande de dispositivos em potencial.

[007] Por conseguinte, é desejável prover um sistema de monitoração que pode ser usado enquanto um trem está operacional, para monitorar vários parâmetros operacionais dos vagões e para comunicar condições de alerta a um operador a bordo ou fora do trem, e que também possa ser usado quando os trens e/ou os vagões estão em um pátio ferroviário para facilitar o gerenciamento de montagem e desmontagem de composições de trem.

Sumário da Invenção

[008] Consequentemente, é um objetivo da presente invenção prover um sistema de comunicação para um vagão, em que o vagão seja equipado com uma unidade de gerenciamento de comunicação e um ou mais sensores sem fio, que formam uma rede em malha com base em vagão sobreposta e localizada em um vagão. A unidade de gerenciamento de comunicação suporta múltiplos sensores sem fio na rede em malha com base em protocolos padrão abertos. A arquitetura de rede em malha com base em vagão é um bloco de construção fundamental da norma sem fio internacional da EEC 62591 bem como a IS Al 00.11, uma norma da Sociedade Internacional de Automação.

[009] A unidade de gerenciamento de comunicação provê um meio para monitorar a saída a partir de uma variedade de sensores sem fio afixados a um vagão e determinar o comportamento e condição do vagão e seus vários componentes com base em uma análise dos dados. Os sensores sem fio recolhem ou coletam, armazenam, analisam e processam dado, que é então transmitido para a unidade de gerenciamento de comunicação para a ulterior transmissão para uma locomotiva, onde um engenheiro ou sistema automatizado pode atuar no dado, para a transmissão para um centro de operações ferroviárias remoto, ou para o processamento e análise para formar alertas, eventos ou relatórios. Isto provê garantia regular de desempenho apropriado e condição apropriada bem como os necessários avisos de falha iminente ou falha atual de uma maneira oportuna e útil para os operadores e proprietários dos vagões em uma composição de trem.

[0010] Alguns dos parâmetros operacionais que são úteis para monitorar, incluem, mas não são limitados à temperatura dos mancais de rolamento, temperatura da mercadoria sendo transportada, posição do freio de mão, deslocamento dos adaptadores dos mancais de rolamento, condição de roda, buscador/rebocador/conector de vagão, estado e desempenho do freio, estado de carga e quantidade de carga, se um descarrilamento parcial ocorreu e condições de trilho potencialmente problemáticas.

[0011] É um outro objetivo da invenção o de prover uma rede em malha com base em trens sobreposta em uma composição de trem, que consiste de uma unidade de gerenciamento de comunicação de cada vagão na composição e uma porta de conexão energizada sem fio em um hospedeiro ou ponto de controle, tal como uma locomotiva.

[0012] Cada vagão é equipado com uma unidade de gerenciamento de comunicação que se comunica com cada um dos sensores sem fio implantados nos vagões. A unidade de gerenciamento de comunicação é capaz de recolher dado a partir de cada um dos sensores sem fio e realizar análise de nível mais alto do dado para detectar falhas iminentes ou atuais. Durante tal análise de dados, heurísticos podem ser aplicados para determinar falhas em potencial com base em modelos estatísticos e dados empíricos. A unidade de gerenciamento de comunicação também é capaz de comunicar tanto os dados quanto os resultados de qualquer análise para outro sistema remoto ao vagão, através de qualquer um de um número de protocolos de comunicação.

[0013] O receptor remoto pode estar localizado no trem, por exemplo, em um pátio ferroviário ou em um local fora do trem em um centro de operações ferroviárias remoto. O receptor remoto pode também ser capaz de realizar análise de nível mais alto da condição do trem por aplicação de heurísticos e modelos estatísticos aos dados, eventos e alertas recolhidos a partir de uma pluralidade de unidades de gerenciamento de comunicação, localizadas em diferentes vagões no trem. A análise dos dados recolhidos pode ser realizada em qualquer um de uma pluralidade de diferentes motores de evento distribuídos entre os vários componentes na presente invenção, incluindo as unidades de sensor, unidades de gerenciamento de comunicação, portas de conexão sem fio energizadas, baseadas no trem ou em terra, ou outras estações em terra. O motor de evento é usado para determinar alterações de estado e ações a serem realizadas no dispositivo a partir de uma pluralidade de entradas internas ou externas ao sistema. A lógica usada para determinar um resultado é com base em um conjunto de regras que podem ser configuradas e atualizadas remotamente.

[0014] Por conseguinte, é um objetivo desta invenção prover um sistema compreensivo, que permita o recolhimento de dados e a análise destes dados para predizer falhas operacionais e para prover avisos adequados daquelas falhas para permitir a intervenção por humanos ou sistemas automatizados antes de falhas catastróficas ocorrerem. Tais avisos podem ser classificados por prioridade alta e prioridade normal. O sistema irá mover os avisos de prioridade alta para a dianteira da fila de mensagens de aviso para a transmissão. Os avisos de prioridade normal seguirão um algoritmo de mensagem de aviso operacional regular.

[0015] É um outro objetivo da presente invenção o de prover um sistema de gerenciamento de composições de trem, no qual uma rede em malha com base em pátio ferroviário é sobreposta em um pátio ferroviário, e que consiste de uma ou mais portas de conexões energizadas sem fio, instaladas no pátio ferroviário, que atuam como pontos de comunicação e agregadores de dados gerados e transmitidos pelas redes em malha de cada vagão no pátio ferroviário. Em adição, as portas de conexões energizadas sem fio no gerenciamento do pátio ferroviário consistem e realizam a análise de dado a partir de múltiplos bens e sistemas monitorados.

[0016] A presente invenção também se refere a um método de monitoração de um pátio ferroviário, em que a localização de um vagão no pátio ferroviário é identificada, a orientação do vagão e a ordem do vagão em uma composição de trem são determinadas e validadas. A ordem de um vagão na composição de trem, a orientação ou os vagões e/ou a localização do vagão no pátio ferroviário podem ser determinadas através de vários métodos, incluindo, mas não limitados a dados de GNSS (sistema de satélites de navegação global, tais como dados de GPS, sensores de movimento, leituras de compasso, leituras de RFID, sensores de aceleração e indicação de intensidade de sinal relativa (RSSI) para os nós próximos. A orientação de um vagão na composição de trem é um elemento crítico na composição de trem. Como é conhecido na indústria, a extremidade de um vagão é identificada ou como "A" ou "B." Leituras a partir de um magnetômetro ou compasso eletrônico e um acelerômetro podem ser usadas para identificar a orientação do vagão. Adicionalmente, a orientação pode ser determinada a partir da colocação de componentes de sistema no vagão.

[0017] Métodos para o gerenciamento do pátio ferroviário e métodos para o gerenciamento de um trem, ambos dos quais são capazes de ser realizados pelos sistemas descritos aqui, são também providos.

Breve Descrição dos Desenhos

[0018] A seguinte descrição detalhada será mais bem entendida quando lida em conjunção com as figuras anexas aqui. Para a finalidade de ilustrar a invenção, é mostrada nos desenhos uma modalidade preferida. É entendido, todavia, que esta invenção não é limitada a esta modalidade ou aos arranjos precisos mostrados.

[0019] A figura 1 é uma vista em perspectiva de dois vagões, cada um equipado com uma unidade de gerenciamento de comunicação e múltiplos nós de sensores sem fio instalados perto dos mancais de roda do vagão, um vagão equipado com apenas uma unidade de gerenciamento de comunicação sem nós de sensores sem fio afixados, um vagão sem uma unidade de gerenciamento de comunicação e uma locomotiva tendo um dispositivo de porta de conexão energizada sem fio instalado na mesma, em que a unidade de gerenciamento de comunicação e múltiplos sensores sem fio instalados nos vagões formam uma rede em malha com base em vagão e se comunicam com o dispositivo de porta de conexão energizada sem fio em um hospedeiro ou ponto de controle, tal como uma locomotiva ou outro bem, formando uma rede em malha com base em trens.

[0020] A figura 2 é um diagrama de blocos do sistema de comunicação do pátio ferroviário e uma estrutura da rede em malha com base em trens com uma rede de área local de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0021] a figura 3 é um diagrama de blocos de uma associação de composições de trem;

[0022] a figura 4 é um diagrama de blocos do ajuste da rede em malha com base em trens; e

[0023] a figura 5 é um diagrama de blocos de uma validação de composição de trem.

Descrição Detalhada da Invenção

[0024] Um pátio ferroviário, mostrado nos desenhos com o número de referência 114, é uma área na qual locomotivas e vagões são armazenados, classificados e montados em composições de trem, em na qual as composições de trem são desmontadas, e na qual as locomotivas e vagões podem ser abastecidos com combustível, processadas, carregadas, descarregadas ou feitas as manutenções.

[0025] Uma composição de trem, mostrada nos desenhos com o número de referência 109, é definida como um grupo de vagões 103 e locomotivas 108, conectados.

[0026] Um nó de sensor sem fio ("WSN"), mostrado nos desenhos com o número de referência 104, é localizado em um vagão 103, é implantado preferivelmente em um alojamento protetor autônomo, e pode incluir um ou mais sensores, uma fonte de energia e circuitos de comunicação que permitem ao WSN 104 se comunicar com a CMU 101 na rede em malha com base em vagão. O WSN 104 pode também incluir uma capacidade inteligente para analisar o dado recolhido dos sensores e determinar se o dado precisa ser transmitido imediatamente, mantido para a posterior transmissão, ou agregado a um evento ou alerta. O WSN 104 é usado orientação de sensoreação de um parâmetro a ser monitorado (por exemplo, a temperatura dos mancais ou do ar ambiente) ou estado (por exemplo, posição de uma escotilha ou freio de mão). Todos os WSNs 104 em um único vagão 103 formam uma rede em malha com base em vagão 105, controlada por uma unidade de gerenciamento de comunicação 101. Exemplos de WSNs 104 são descritos no pedido de patente US publicado 2013/0342362, cuja descrição é aqui incorporada para referência.

[0027] Uma unidade de gerenciamento de comunicação ("CMU"), mostrada nos desenhos com o número de referência 101, é localizada em um vagão 103 e controla a rede em malha com base em vagão 105 sobreposta no vagão 103. O hardware da CMU 101 preferivelmente inclui um processador, uma fonte de energia (por exemplo, uma célula de bateria solar ou capacidade de gerar energia interna), um dispositivo de sistema por satélites de navegação global, tal como um receptor de sistema de posicionamento global ("GPS"), Wi-Fi, satélite, e ou capacidade celular, uma capacidade de comunicações sem fio para manter a rede em malha com base em vagão 105 e, opcionalmente, um ou mais sensores, incluindo, mas não limitados a, um acelerômetro ou sensor de temperatura. A CMU 101 suporta um ou mais WSNs 104 em uma configuração de rede em malha que usa protocolos padrão abertos, tais como o a norma de rádio da EEEE 2,4 GHz 802.15.4. Adicionalmente, a CMU 101 é também um elemento da rede em malha com base em trens 107, que consiste de CMUs 101 de todos os vagões utilizados 103 na composição de trem 109, controladas por uma porta de conexão energizada sem fio 102, tipicamente localizada em uma locomotiva 108 ou é um elemento de uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117, controlado por uma ou mais portas de conexões energizadas sem fio 116 dispersadas ao longo do pátio ferroviário 114. A CMU 101 suporta assim quatro funções: 1) gerenciar de uma rede em malha com base em vagão, de baixa potência, 105, sobreposta em um vagão 103; 2) consolidar dado de um ou mais WSNs 104 na rede em malha com base em vagão 105 e para aplicar lógica ao dado recolhido para gerar alertas de avio para um hospedeiro, tal como uma locomotiva 108 ou centro de operações ferroviárias remoto 120; 3) suportar sensores integrados, tais como um acelerômetro, na CMU 101 para monitorar atributos específicos do vagão 103, tais como localização, velocidade, acelerações e outros; e 4) suportar comunicação bidirecional a montante ao hospedeiro ou ponto de controle, tal como uma locomotiva 108 e/ou um centro de operações ferroviário remoto e monitoração fora do trem 120, e a jusante para um ou mais WSNs 104, localizadas no vagão. As CMUs 101 podem se comunicar sem fio com a PWG 102 em uma configuração de rede em malha, ou podem ser configuradas para se comunicarem através de uma conexão com fios, por exemplo, através da ECP sistema de freio (pneumaticamente controlado eletronicamente). Aqueles especializados na arte apreciarão que o GPS é apenas uma forma de sistema de satélites de navegação global (GNSS). Outros tipos de GNSS incluem GLONASS e BeiDou, com outros estando em desenvolvimento. Consequentemente, embora o GPS seja usado nas modalidades descritas aqui, qualquer tipo de sistemas ou dispositivos GNSS pode ser usado.

[0028] A CMU 101 é capaz de receber dados e/ou alarmes de um ou mais WSNs 104 e é capaz de desenhar inferências a partir destes dados ou alarmes com relação ao desempenho do vagão 103, e de transmitir informação de dado e alarme para um receptor remoto. A CMU 101 é preferivelmente uma unidade única que serviria como uma ligação de comunicações a outros locais, tal como uma estação de base móvel 102 (por exemplo, a locomotiva 108), uma estação de base em terra 116, etc., e tem a capacidade de processar o dado recebido. A CMU 101 também se comunica com, controla e monitora, o WSN s 104 na rede de malha com base em vagão local 105.

[0029] Uma porta de conexão energizada sem fio ("PWG"), mostrada nos desenhos com o número de referência 102, é preferivelmente localizada ou em uma locomotiva 108 ou implantada como parte de uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117. Ela tipicamente irá incluir um processador, um receptor de GPS, um sistema de comunicação por satélites e/ou celular, transceptor sem fio local (por exemplo, Wi-Fi), uma porta de Ethernet, um gerenciador de rede de malha de alta capacidade e outros meios de comunicação. A PWG 102 terá energia fornecida pela locomotiva 108, se localizada em um ativo ou bem energizado, tal como uma locomotiva 108, ou irá derivar sua energia a partir de outra fonte, por exemplo, a partir de um gerador de energia solar ou a partir de uma bateria de alta capacidade. A PWG 102 controla a rede em malha com base em trens 107 sobreposta em uma composição de trem 109, que consiste de múltiplas CMUs 101 a partir de cada vagão 103 em uma composição de trem 109, CMUs isoladas 101 que não fazem parte de uma composição de trem, ou de uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117, sobreposta em um pátio ferroviário 114, que consiste de PWGs em terra 116 e CMUs 101 a partir de vagões individuais 103 não atualmente associadas a uma composição de trem 109.

[0030] Os componentes e a configuração da PWG 102 são similares àqueles de uma CMU 101, com a exceção que a PWG 102 extrai energia a partir de uma fonte externa, enquanto que a CMU 101 é autoenergizada. Adicionalmente, a PWG 102 recolhe dados e desenha inferências com relação ao desempenho da composição de trem 109, e rede de malha com base em trem 107, em oposição ás CMUs 101, que desenham inferências com relação ao desempenho de vagões individuais 103 e rede em malha com base em vagão 105 ou 118.

[0031] Um vagão escuro 103 é um vagão 103 equipado com uma CMU 101, mas que não é conectado a, ou associado com, ou uma rede em malha com base em trens 107 ou uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117, como definido abaixo.

[0032] Um ID de rede de trens ("TNID"), mostrada nos desenhos com o número de referência 113, identifica unicamente uma rede em malha com base em trens 107 e é usada durante a formação da rede em malha com base em trens 107 quando a composição de trem 109 é montada.

[0033] Um ID de rede de percurso ("RNID"), mostrada nos desenhos com o número de referência 112, identifica unicamente uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117 e é usada para rastrear bens ou ativos (isto é, a locomotivas 108 e vagões 103) em um pátio ferroviário 114 e desassociados com uma composição de trem 109.

[0034] Uma rede em malha com base em vagão, mostrada nos desenhos com o número de referência 105, consiste de uma CMU 101 em um vagão 103, que faz parte de, e gerencia, uma rede em malha com base em vagão 105 de uma pluralidade de WSNs 104, cada uma implantada, preferivelmente no mesmo vagão 103.

[0035] A rede em malha com base em trens, mostrada nos desenhos com o número de referência 107, consiste de uma PWG energizada 102 em uma locomotiva 108, que faz parte de, e gerencia, a rede em malha com base em trens 107 de uma pluralidade de CMUs 101, cada uma implantada em um vagão 103, em que a locomotiva 108 e a pluralidade de vagões 103 formam uma composição de trem 109 e em que a rede em malha com base em trens 107 é identificada por uma única TNID 113.

[0036] Uma rede em malha com base em pátio ferroviário, mostrada nos desenhos com o número de referência 117, consiste de uma ou mais PWGs em terra 116 implantadas em locais estratégicos em um pátio ferroviário 114 e, opcionalmente, uma ou mais CMUs 101, cada uma implantada em um vagão 103, que podem, ou não podem fazer parte de uma rede com base em vagão 105. Um vagão 103 equipado com uma CMU 101, é conhecido como um vagão monitorado 118, e um vagão 103 equipado com uma CMU 101 e um ou mais WSNs 104 é conhecido como uma rede em malha com base em vagão 105. Quando um vagão monitorado 118 ou rede em malha com base em vagão 105 não é associado ou conectado a uma rede em malha com base em trem 107 com um TNID 113, eles podem se conectar a uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117 que está no alcance, usando a RNID 112. A rede em malha com base em pátio ferroviário 117 é identificada por um RNID 112. Um vagão monitorado 118 ou uma rede em malha com base em vagão 105 pode somente se conectar a uma rede, usando ou a TNID ou a RNID, em qualquer dado tempo.

[0037] A discussão que segue descreve o sistema no contexto de um vagão 103, todavia, será entendido por uma pessoa de conhecimento na técnica que os mesmos métodos são aplicáveis a qualquer veículo ferroviário ou bem. Deve ser também notado que as definições acima não são destinadas a serem exclusivas, na medida em que os componentes definidos podem ter componentes ou características adicionais não incluídas na definição. Além disso, embora a descrição que segue apresente um vagão 103 com dois vagões com eixos duplos (ou vagonetas com eixos duplos), ela é aplicável a qualquer configuração com mais ou menos vagões com eixos duplos ou árvores.

Rede em malha com base em vagão

[0038] Com referência agora à figura 1 dos desenhos, uma rede em malha com base em vagão é mostrada geralmente com o número de referência 105. A rede em malha com base em vagão 105 compreende uma CMU 101 instalada em um vagão 103 e um ou mais WSNs 104 instaladas no mesmo vagão 103. A arquitetura de rede em malha com base em vagão 105 é um bloco de construção fundamental da norma sem fio internacional da EEC 62591 bem como a é Al 00.1a da Sociedade Internacional de Automação.

[0039] Em um aspecto, a invenção provê um meio novo para monitorar o desempenho e operação de um vagão 103 que usa uma rede em malha com base em vagão 105 sobreposta no vagão 103, e comunicando tal desempenho e dado operacional para um hospedeiro ou ponto de controle, tal como uma locomotiva 108 de uma composição de trem 109, como mostrado na figura 1. A CMU 101, preferivelmente montada em um vagão 103, controla e recupera dados e alertas de um ou mais WSNs 104 também implantadas no vagão 103. Se um problema for detectado, alarmes são transmitidos pela CMU 101 para a ulterior ação para uma PWG 102 instalada em um bem, preferivelmente com acesso a uma fonte de energia e, opcionalmente, para um centro de operação ferroviário remoto e de monitoração fora do trem 120.

[0040] O sistema provê a capacidade de receber informação de evento e estado a partir da CMU 101 e um ou mais WSNs 104 instaladas em um vagão 103. Interfaces são registradas para receber eventos assincronamente, ou procedimentos remotos podem ser chamados para recuperar informação a partir da CMU 101 de uma maneira de sequência de convites a transmitir. A interface é exposta através de um serviço ou biblioteca da Web, e é acessível sobre uma rede de área local 110 através de uma conexão SSL e autenticada com uma única chave reservada para cada usuário final.

[0041] Com referência ainda à figura 1, a CMU 101 é afixada diretamente ao vagão 103 através de qualquer meio apropriado, por exemplo, usando parafusos de montagem autorroscantes ou outros parafusos de montagem de metal. Um método adicional de afixação da CMU 101 ao vagão 103 é o de afixar diretamente a um suporte de montagem com parafusos ou outros parafusos de montagem de metal e o dito suporte é afixado diretamente ao vagão 103 usando parafusos autorroscantes ou outros parafusos de montagem de metal. A CMU 101 é capaz de configurar uma ou a mais WSNs 104 na local rede em malha para transmitir, escutar, ou adormecer em momentos precisos.

[0042] A CMU 101 em cada vagão 103 é capaz de suportar um sensor opcional de sistema de satélites de navegação global para determinar a localização, direção e/ou velocidade do vagão 103. Adicionalmente, a CMU 101 em cada vagão 103 é capaz de usar sensores integrados e/ou gerenciamento de uma rede em malha com base em vagão 105 no vagão 103 para gerar mensagens que precisam ser enviadas para um hospedeiro ou ponto de controle, tal como uma locomotiva 108.

[0043] A CMU 101 instalada no vagão 103 recolhe dados sobre a operação do vagão 103 a partir de um ou mais WSNs 104 instaladas no vagão 103. As WSNs 104 transmitem dado para a CMU101. A CMU 101 se conecta com rede em malha com base em trens 107 sobreposta na composição de trem 109 para transmitir dado para uma porta de conexão energizada sem fio 102 instalada na locomotiva 108.

[0044] As WSNs 104 usam um protocolo de rede para abaixar o consumo de energia, tendo um transceptor de rádio integrado e antena que é certificada para a operação na banda isenta de licença. Cada WSN 104 é equipada com um microcontrolador de 32 bits de energia ultra baixa, que permite amostragem e computações extensivas a bordo, incluindo transformadas rápidas de Fourier (FFTs), filtragem, e formação de tendências. O WSN 104 é energizada por densidade de alta energia, baterias de lítio de baixa autodescarga. Cada WSN 104 atua como um encaminhador que é capaz de se comunicar com qualquer outro WSN 104 dentro do alcance de comunicação e atribuída à rede em malha com base em vagão 105, criando assim trajetos de comunicação redundantes na rede em malha com base em vagão 105.

[0045] As WSNs 104 podem ser configuradas para o parâmetro ou condição a ser monitorado, por exemplo, a temperatura de um mancal de roda, e podem ser colocadas no vagão 103 no local escolhido para tal monitoração. O WSN 104 pode ter um ou múltiplos dispositivos de sensoreação que sensoreiam múltiplos parâmetros operacionais. Por exemplo, o WSN 104 pode incluir um sensor de temperatura para monitorar a temperatura dos mancais das rodas, um sensor de temperatura para medir a temperatura ambiente e um acelerômetro. O WSN 104 é afixado diretamente ao vagão 103 por soldagem, parafusos de montagem autorroscantes ou outros parafusos de montagem de metal.

[0046] Como um exemplo operacional, o WSN 104 pode detectar a temperatura de um mancal de roda, em virtude de ser afixado por soldagem ou outros meios perto do mancal de roda, preferivelmente na guarnição de mancal (que pode incluir o mancal, adaptador de mancal ou quaisquer partes anexas relacionadas ao mancal). WSNs de exemplo 104 foram descritos no Pedido de Patente US Publicado 2013/0342362, que é então incorporado aqui por referência.

[0047] Cada WSN 104 inclui circuitos para comunicações sem fio. Preferivelmente, cada WSN 104 em um vagão 103 é formado em uma rede em malha com base em vagão "ad-hoc" 105 com outros WSNs 104 no mesmo vagão 103 e com a CMU 101, também preferivelmente montada no mesmo vagão 103, como mostrado na figura 1. Na modalidade preferida, cada WSN 104 de um dado vagão 103 transferiria dados ou alertas para a CMU 101 deste vagão 103. Esta transferência de dado pode ocorrer diretamente ou o dado pode ser retransmitido por outro WSN 104 na mesma rede em malha com base em vagão 105 para a CMU 101. A rede em malha com base em vagão "ad-hoc" 105 é preferivelmente formada usando o Protocolo de Malha Sincronizado por Tempo (Time Sincronizad Mesh Protocol), um protocolo de comunicações para a auto-organização de redes de dispositivos sem fio. Outros protocolos podem também ser usados.

[0048] Os WSNs 104 incluem uma fonte de energia de longo prazo, preferivelmente uma bateria de cloreto de lítio-tionilo de grau militar. O circuito inclui funcionalidade de condicionamento e gerenciamento de energia e pode incluir uma característica para conservar a vida útil da bateria, que mantém o WSN 104 em um estado de espera e periodicamente ou assincronamente desperta o WSN 104 para fornecer leituras a partir de sensores a bordo.

[0049] Os WSN individuais104 são montados nas áreas de interesse em um vagão 103. Como um exemplo, as figuras 1 e 2 mostram WSNs de sensoreação de temperatura 104 do tipo descrito acima, montados em uma guarnição de mancal de vagão 103. Neste exemplo particular, os WSNs 104 podem ser afixados a todas as guarnições de rodas de cada roda de vagão 103. Em adição, um WSN de sensor de temperatura ambiente 104 pode também ser montado em uma diferente área do vagão 103 para receber fluxo de ar. Em um vagão típico 103, no caso no qual é desejado monitorar a temperatura dos mancais das rodas, existirão nove WSNs 104 configurados com sensores de temperatura, um em cada guarnição de mancal (em cada roda); e um sensor colocado para medir a temperatura ambiente. O sensor de temperatura ambiente comunicará a temperatura ambiente para a CMU 101, a qual provê esta informação para os sensores nas guarnições de mancal quando eles pedem a informação. Isto irá permitir ao WSNs 104 na guarnição de mancal determinar a temperatura dos mancais e então determinar se outra ação é requerida, tal como a comunicação de um alarme de alta temperatura.

[0050] Para comunicar dado recolhido por cada WSN 104, cada WSN 104 está em comunicação de duas vias com a CMU 101 montada no vagão 103, que recolhe dados a partir de cada WSN 104 e pode também enviar instruções para o WSN 104. Como previamente discutido, a CMU 101 e cada WSN 104 conectado ao mesmo vagão 103 formam rede em malha com base em vagão "ad-hoc" de área local 105, para facilitar as comunicações entre eles. Trocas de pacotes de mensagens são sincronizadas de forma os pacotes não colidam na rede em malha com base em vagão 105, e cada pacote é programado e sincronizado para eficiência de energia. O tráfego de comunicação na rede em malha com base em vagão 105 é protegido por encriptação com base em AES de extremidade a extremidade de 128 bits (ou superior), verificação da integridade da mensagem, e autenticação do dispositivo.

[0051] A CMU 101 é capaz de realizar a análise avançada de dados, usando dado recolhido a partir de múltiplos WSN 104, e pode aplicar heurísticos para tirar conclusões com base na análise. O gráfico abaixo contém exemplos dos tipos de sensores de WSN 104 e descrições de alto nível dos heurísticos aplicados para analisar o dado.

Rede em Malha com Base em Trens

[0052] A rede em malha com base em trens é mostrada geralmente com o número de referência 107 na figura 1. A rede em malha com base em trens 107 é sobreposta em uma composição de trem 109 e é composta de uma PWG 102 instalada um hospedeiro ou ponto de controle, tal como uma locomotiva 108, ou em outro ativo com acesso a uma fonte de energia, e uma ou mais CMUs 101, cada uma pertencendo à rede em malha com base em trens 107 e às suas respectivas redes em malha com base em vagão 105, se um ou mais WSNs 104 estiverem presentes, ou respectivas redes em malha com base em vagão 118 para vagões com uma CMU 101, mas sem quaisquer WSNs. Assim, aqui, as CMUs 101 podem pertencer a duas redes em malha, rede em malha com base em vagão 105 (se o vagão 103 for equipado com um ou mais WSNs 104) e rede em malha com base em trens 107, mas é somente requerido que pertença à rede em malha com base em trens 107. Cada CMU 101 está também opcionalmente gerenciando sua respectiva rede em malha com base em vagão 105. A rede em malha com base em vagão 105 é continuamente monitorada pela CMU 101 e é otimizada para o ambiente sem fio sempre variável que um vagão móvel 103 está exposto. A rede em malha com base em trens 107 usa uma rede em malha sobreposta para suportar a comunicação bidirecional de baixa energia ao longo da composição de trem 109 e com a PWG 102 instalada na locomotiva 108. A rede em malha com base em trens sobreposta 107 é composta de transceptores sem fio embutidos na CMU 101 em cada vagão 103. Cada CMU 101 é capaz de iniciar uma mensagem na rede em malha com base em trens 107 ou retransmitir uma mensagem de, ou para, outra CMU 101. A rede em malha sobreposta com base em trens 107 é criada independentemente das, e opera independentemente das, redes em malha com base em vagão 105 criadas por cada vagão 103 na composição de trem 109.

[0053] Uma PWG bidirecional 102 gerencia a rede em malha com base em trens 107 e comunica alertas a partir das CMUs 101 instaladas nos vagões individuais 103 para o hospedeiro ou ponto de controle, tal como a locomotiva 108, em que os alertas podem ser atuados através de intervenção humana, ou um sistema automatizado. A locomotiva 108 pode incluir uma interface de usuário para receber e exibir mensagens de alerta geradas na rede em malha com base em trens 107 ou em qualquer das redes em malha com base em vagão individuais 105. A PWG bidirecional 102 é capaz de receber múltiplos alertas, eventos ou dados brutos a partir dos WSNs 104 através das CMUs 101 nos vagões individuais 103 e pode tirar inferências acerca de aspectos específicos do desempenho da composição de trem 109.

[0054] A PWG bidirecional 102 é capaz de trocar informação com um centro externo de operações ferroviárias remoto 120, sistema de dado ou outro sistema de gerenciamento de trem. Esse trajeto de comunicação é mostrado na figura 2 com o número de referência 122, e pode incluir celular, LAN, Wi-Fi, Bluetooth, satélite, ou outros meios de comunicações. Esta ligação pode ser usada para enviar alertas fora do trem quando a composição de trem 109 está em operação, ou, quando em um pátio ferroviário 114, pode ser usada para funções de gerenciamento do trem, tais como especificação dos vagões 103 que devem estar na composição de trem 109, permitindo que somente aqueles vagões 103 se juntem à composição de trem 109 e reportando quaisquer vagões 103 que estão ausentes da composição de trem 109 ou vagões 103 que estão em uma incorreta composição de trem 109 (isto é, validação da composição de trem 109). Se uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117 não estiver presente em um pátio ferroviário 114, a rede em malha com base em trem 107 permanece em seu estado atual sem alteração, a menos que um dos seguintes ocorra: a interface de usuário na locomotiva 108 remove carros a partir da composição de trem 109, vagões 103 são reposicionados fora do alcance de composição de trem 109, ou através da comunicação com o centro de operações ferroviárias remoto 120 ou servidores remotos através dos trajetos de comunicação 122.

Rede em Malha com base em Pátio Ferroviário

[0055] Em outra modalidade da invenção, e com ulterior referência à figura 3, as PWGs 116 e as CMUs 101 podem fazer parte de uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117. As PWGs em terra 116 são implantadas em vários locais em um pátio ferroviário 114 para prover cobertura, independentemente da localização no pátio ferroviário 114. As PWGs 116 do pátio ferroviário são usadas para organizar a rede em malha com base em vagão 105 ou 118 de dispositivos no hospedeiro ou ativo com acesso a uma fonte de energia, bem como vagões 103 dentro do alcance da PWG 116, não associados a uma composição de trem 109. Este processo é discutido em mais detalhe abaixo. Assim, a rede em malha com base em pátio ferroviário 117 consistirá de nós incluindo PWGs em terra 116, PWGs com base em locomotiva 102, quando a locomotiva 108 não está associada com uma composição de trem 109, e CMUs 101, quando seus respectivos vagões 103 não estão associados com uma composição de trem 109. Se um vagão 103 equipado com a CMU 101 não estiver associado à TNID 113, ele é associado a uma RNID 112. Locomotivas 108 equipadas com uma PWG 102 podem detectar a rede em malha com base em pátio ferroviário 117, mas não são atualmente membros desta rede.

[0056] Uma interface de programação de aplicação ("API") ou a interface de usuário emite comandos para as PWGs 116 do pátio ferroviário através do centro de operações ferroviárias remoto 120 e trajetos de comunicações 122 para as PWGs 116 que irão se comunicar sem fio com os vagões 103 nos quais as CMUs 101 estão instaladas, para formar as apropriadas redes em malha com base em trens 107 quando as composições de trem 109 são montadas. A API ou os comandos de interface de usuário também são emitidos para a PWG 102 na locomotiva 108, permitindo que a rede em malha com base em trens 107 seja formada para se adaptar à composição de trem 109.

[0057] Na figura 2, uma rede Wi-Fi ou rede de área ampla, como mostrada pelo número de referência 122, é capaz de transmitir para a CMU 101 em cada vagão 103 quando o vagão 103 está em um pátio ferroviário 114 e logicamente não afixado a uma composição de trem 109 (embora o vagão 103 possa estar fisicamente afixado).

Sistema de Gerenciamento de Pátio Ferroviário

[0058] A infraestrutura descrita acima pode ser usada no contexto de um pátio ferroviário 114 para gerenciar a montagem e desmontagem de composições de trem 109. Preferivelmente, os vagões 103 serão equipados, cada, com uma CMU 101 e um ou mais WSNs 104 tendo um acelerômetro para a orientação de sensoreação, e um acelerômetro para a sensoreação de movimento ou impacto. Alternativamente, a CMU 101 no vagão 103 pode ser equipada com um acelerômetro e/ou magnetômetro internos.

[0059] O sistema de gerenciamento de pátio ferroviário usa quatro estados de rede. O primeiro estado de rede é "em rede", que significa que um ou mais vagões 103 equipados com CMUs 101 e uma ou mais locomotivas 108 equipadas com PWGs 102, são conectadas à rede em malha com base em trens 107, identificada por uma TNID 113.

[0060] O segundo estado de rede é "fora de rede", que significa que um ou mais vagões 103 equipados com CMUs 101 e/ou uma ou mais locomotivas 108 equipadas com um PWG 102 não são conectados à rede em malha com base em trens 107, mas, pelo contrário, são conectados à rede em malha com base em pátio ferroviário 117, identificada por uma RNID 112 transmitida por PWGs 116 instaladas em um pátio ferroviário 114.

[0061] Um terceiro estado de rede é "escuro", o qual significa que um ou mais vagões 103 equipados com CMUs 101 não são conectados à rede em malha com base em trens 107 ou a uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117, que pode ocorrer quando uma CMU 101 está fora do alcance de uma PWG 102 ou 116.

[0062] Um quarto estado de rede é "não monitorado", que significa que um ou mais vagões 103 não equipados com CMUs 101 não podem se conectar a uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117, rede em malha com base em trens 107 ou uma rede em malha com base em vagão 105 até o vagão 103 ser equipado com uma CMU 101. "Não monitorado" pode também se referir a um pátio ferroviário 114 que não é equipado com a PWG 116 e, assim, não tem nenhuma rede em malha com base em pátio ferroviário 117. Neste caso de um pátio ferroviário "não monitorado", o gerenciamento de pátio ferroviário não é possível, todavia uma rede em malha com base em trem 107 pode se formar através de qualquer dos seguintes meios: a interface de usuário na locomotiva 108 adiciona vagões 103 à composição de trem 109, vagões 103 são reposicionados dentro do alcance da rede em malha com base em trem 107, ou através da comunicação com o centro de operações ferroviárias remoto 120 ou servidores remotos através dos trajetos de comunicação 122.

[0063] Existem quatro maneiras de uma CMU 101 instalada em um vagão 103 poder ser comandada para troca a partir de a TNID 113 para a RNID 112: 1. O primeiro e principal método é através da PWG 102, instalada no hospedeiro 108, que está gerenciando a rede em malha com base em trem 107, à qual a CMU 101 é conectada. A PWG 102 pode comandar uma ou mais CMUs 101 para trocar para a rede em malha com base em pátio ferroviário, usando a RNID 112, a partir de sua rede em malha com base em trens 107 com única TNID 113. Esta ação pode ser comandada pela PWG 102 quando ela reconhece a presença de uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117 na entrada para um pátio ferroviário 114, ou quando enviada através de outro trajeto de comunicação 122 a partir do centro de operações ferroviárias remoto 120 ou servidores remotos. 2. O segundo método é através de uma PWG 116 instalada no pátio ferroviário 114. A PWG 116 pode transmitir uma mensagem de evento que comanda uma ou mais CMUs 101, que são conectadas à sua rede em malha com base em pátio ferroviário 117 usando a RNID 112 para trocar para uma única TNID 113. 3. O terceiro método é para uma CMU 101 que não faz parte de uma rede em malha com base em trens 107 ou uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117, também conhecida como um "vagão escuro", para reconhecer a presença ou de rede e comando propriamente dito para se conectar à rede detectada com uma RNID 112 ou TNID 113. 4. A quarta e última opção é através de uma interface de usuário 122 usada por um operador ferroviário ou gestor de pátio no centro de operações ferroviárias remoto 120. O operador ferroviário, através de uma interface de usuário, pode transmitir uma mensagem de evento para a CMU 101 instalada em um vagão 103 que direciona o mesmo para trocar para a rede em malha com base em trens 107 tendo uma única TNID 113, ou para trocar para a rede em malha com base em pátio ferroviário 117 usando uma RNID 112. Esta mensagem pode ser transmitida através de celular ou de outra comunicação através do trajeto 122 na figura 2.

Formação de Composição de Trem

[0064] A figura 3 mostra o processo, pelo qual um vagão 103 é logicamente associado com uma rede em malha com base em trens 107. Um vagão 103 com CMU 101 é fisicamente adicionado a uma composição de trem 109 através de um pátio de manobras ferroviário 114 ou um pátio ferroviário de mudança de linhas plano 114, todavia, o vagão 103 é ainda logicamente parte da rede em malha com base em pátio ferroviário 117, tendo uma RNID 112, como mostrado na figura 3.

[0065] A ferrovia então determina qual locomotiva 108 deve ser acoplada com a composição de trem 109. Quando uma locomotiva 108, tendo uma PWG 102 é atribuída ao grupo de vagões 103 que estão agora fisicamente conectados, como mostrado na figura 4, a PWG 102 recebe uma mensagem a partir do centro de operações ferroviárias remoto 120 para formar a rede em malha com base em trens 107. Neste ponto, a locomotiva 108 forma a rede em malha com base em trens usando esta única TNID 113. A locomotiva 108, neste ponto, faz parte da rede em malha com base em trem107, usando a TNID 113, mas é ainda capaz de detectar a rede em malha com base de pátio 117 através da RNID 112.

[0066] Um mecanismo de determinação da criação de composição é listado como segue. A PWG 102 instalada na locomotiva selecionada 108 pode conter um acelerômetro que medo impacto sofrido pela locomotiva 108 quando ela fisicamente se conecta à composição de trem 109. Quando locomotiva 108 é fisicamente conectada à composição de trem 109, o acelerômetro irá medir os impactos. Se os impactos excederem um limite pré- definido, a PWG 102 irá transmitir uma mensagem de evento indicando que esta locomotiva 108 está conectada à composição de trem 109. A compreensão de quais vagões fazem parte da composição de trem é logisticamente importante, e pode ser derivada pelo acoplamento da locomotiva 108 com a composição de trem 109. Por exemplo, se um vagão 103 carregado com um produto químico, considerado ser um perigo tóxico na inalação (TEH), estiver na composição de trem errada 109, a composição de trem 109 deve ser parada, e o vagão de TEH 103 removido da composição de trem 109.

[0067] A CMU 101 em cada vagão 103 atribuído à composição de trem 109 também receberá uma mensagem, através da rede em malha com base em pátio ferroviário 117, um Wi-Fi de pátio ferroviário 114 ou uma rede de área ampla 122 de um pátio ferroviário 114, para olhar para uma particular TNID 113, a qual será a TNID 113 associada com a rede em malha com base em trens 107, controlada pela PWG 102 na locomotiva atribuída 108, como mostrado na figura 4. Neste ponto, a CMU 101 em cada vagão irá trocar da rede em malha com base em pátio ferroviário 117 e procurar pela rede em malha com base em trens 107 difundindo a correta TNID 113. A PWG 102 recebe uma transmissão de mensagem a partir de cada CMU 101 do vagão, que a rede em malha com base em trens 107 usa para associar cada vagão 103 à composição de trem 109. Quando a locomotiva 108, tendo uma PWG 102 que está transmitindo a TNID 113 que o vagão 103 está procurando, é descoberta pelo vagão 103, o vagão 103 se torna associado com a rede em malha com base em trens 107, usando a TNID 113.

Desmontagem de Composição de Trem

[0068] Quando um vagão 103 com uma CMU 101 entra no pátio ferroviário 114 como parte de uma composição de trem 109, a CMU 101, e a PWG 102 instalada na locomotiva 108, estão em comunicação bidirecional na rede em malha com base em trens 107 tendo uma particular TNID 113.

[0069] O pátio ferroviário 114 é equipado com uma ou mais PWGs em terra 116, as quais são instaladas em posições fixas ao longo pátio ferroviário 114. As PWGs em terra 116 formam uma rede em malha com base em pátio ferroviário 117. A rede em malha com base em pátio ferroviário 117 continuamente difunde uma RNID 112 atribuída ou designada.

[0070] A PWG 102 instalada na locomotiva 108 recebe uma mensagem a partir da interface de usuário, através de um Wi-Fi com base em pátio ferroviário ou rede de área ampla 122, ou sobre a rede em malha com base em gestor 119, mostrada na figura 2, solicitando a PWG 102 que transmita uma mensagem para a CMU 101 em cada vagão 103 atribuído à TNID 113 que ela está difundindo. A mensagem comunica à CMU 101 em cada vagão 103 para troca da TNID 113 para a RNID 112 transmitida pela rede em malha com base em pátio ferroviário 117. Neste ponto, os vagões 103 e locomotiva 108 podem ainda estar fisicamente conectados.

[0071] Como parte do processo de classificação de ferrovia, os vagões 103 são então fisicamente desacoplados da composição de trem 109 e classificados em uma ou mais novas composições de trem 109. A rede em malha com base em pátio ferroviário 117 é capaz de validar esta composição de trem 109 que foi desmontada por um ou mais dos seguintes métodos, localização, velocidade, direção, movimento, RSS1, e estado de rede atual, como relatados pela PWG 102 instalada na locomotiva 108 na composição de trem 109, ou a CMU 101 instalada no vagão 103 na composição de trem 109.

Validação de Composição de Trem

[0072] Com referência ainda às figuras 4 e 5, os sistemas de pátio ferroviário com base em ferrovia conhecem os vagões específicos 103 que precisam ser movidos para outros locais para formar uma nova composição de trem 109. A rede em malha com base em trens 107 é capaz de recolher informação e validar os vagões 103 acoplados conjuntamente para formar a composição de trem 109.

[0073] Existe uma possibilidade de que uma CMU 101 em um vagão 103 na composição de trem 109 não tenha recebido uma transmissão solicitando à CMU 101 para dissociar a partir da RNID 112 sendo transmitida pela PWG 116 instalada no pátio ferroviário 114 e então re-associar com a TNID 113 sendo transmitida pela PWG 102 instalada na locomotiva dianteira 108.

[0074] Para validar a composição de trem 109, o sistema tem que confirmar os vagões 103 na composição de trem 109, a ordem dos vagões 103 na composição de trem 109 e a orientação (isto é, a extremidade "A" ou "B" do vagão voltada para a extremidade dianteira da composição de trem 109) dos vagões 103 na composição de trem 109.

[0075] A validação da composição de trem 109 é realizada pela combinação das leituras de localização de GPS, velocidade e de direção, determinadas pelo sensor de GPS em cada rede em malha com base em vagão 105, tal como aquelas em cada CMU 101 instalada em cada vagão 103, mais um ou mais dos seguintes métodos: 1) criação de cercas virtuais geográficas dinâmicas, em que uma cerca virtual geográfica é uma área física de formato arbitrário definido por um conjunto de coordenadas de GPS; 2) monitoração de impactos simultâneos de um acelerômetro instalado na CMU 101 sobre o vagão de "martelo" 103 e o vagão de "bigorna" 103; 3) Indicador de Intensidade de Sinal Relativo (RSSI) entre dispositivos em vagões separados; 4) um sensor de movimento instalado na CMU 101 para detectar movimento ou falta do mesmo; 5) um leitor de sinalização de identificação de equipamento automática (AEI)127 ou um marcador de RFID ativo, onde uma CMU 101 equipada com um sensor de leitor de RFID que confirma a obtenção de um sinal de RFID ativo; 6) uma CMU 101 instalada em um vagão 103 ativamente detecta ou "fareja" uma difusão da fonte de conectividade TTD 113; 7) um WSN 104 equipado com um sensor de local ou proximidade; 8) uma CMU 101 instalada em um vagão 103 reconhece uma ou múltiplas redes em malha com base em trens 107 em sua vizinhança; ou 9) um WSN 104 instalado nas linhas de pressão de freio no vagão 103 para monitorar o alívio de pressão, então transmite uma mensagem para a CMU 101 instalada no vagão 103.

[0076] Por exemplo, o sistema pode usar as existentes leitoras de sinalização de Identificação de Equipamento Automática (AEI) 127, que usam RFID para ler a informação no marcador de AEI instalado no vagão 103. As leitoras de marcador de AEI127 estão presentes em pontos de saída do pátio ferroviário 114 e têm uma colocação fixa no pátio ferroviário 114. As leitoras de marcador de AEI127 usam uma frequência de excitação na faixa de 902 a 915 MHz. Nas operações ferroviárias normais, o sinal de excitação é somente usado para energizar o marcador de AEI instalado no vagão 103 e prover energia para a retrodifusão do sinal, que contém o identificador de marcador e qualquer outra informação programada no marcador de AEI. A CMU 101 contém um sensor de radiofrequência ("RF") sintonizado na banda de 901 a 915 MHz. Quando a composição de trem 109 sai do pátio ferroviário 114, ela passa por uma leitora de marcador de AEI ativo 127. O sensor de radiofrequência na CMU 101 reconhece o sinal de excitação a partir da leitora de marcador de AEI127. A CMU 101 processa a localização que ela recebeu do sinal de leitora de AEI e então cria uma mensagem de evento. A mensagem de evento é transmitida a partir da CMU 101, através da rede em malha com base em trens 107 para a PWG 102 instalada na locomotiva dianteira 108 na composição de trem 109. A rede em malha com base em trens 107 analisa a temporização das mensagens de evento que são recebidas a partir de cada CMU 101 instalada em um vagão 103, quando ele passou por uma leitora de marcador de AEI ativo 127. A partir disto, a rede em malha com base em trens 107 pode deduzir a ordem e a orientação dos vagões 103 na composição de trem 109. Isto pode ser determinado, pois a CMU 101 será preferivelmente instalada em uma extremidade conhecida (por exemplo, a extremidade "B") do vagão 103.

[0077] A CMU 101 em cada vagão 103 está transmitindo para a PWG 102 no hospedeiro (por exemplo, uma locomotiva 108), que está transmitindo a RNID 112 e a TNID 113. O local físico aproximado do vagão 103 pode ser conhecido através de um local de rede de 2D ou usando um sistema de GPS instalado no vagão 103.

[0078] Pode ocorrer um erro de posicionamento somente quando se usa redes de 2D ou 3D para determinar a localização do vagão 103, resultando em um vagão 103 sendo identificado em um trilho errado. Para superar este erro, um método secundário para validar a localização do vagão 103 pode ser feito através de conexão física. A conexão física é validada por monitoração de acelerações indicativas do acoplamento de vagão 103, usando os WSNs 104 ou CMUs 101 em vagões adjacentes 103 sendo acoplados. Essas acelerações são sincronizadas com uma marca temporal, que fornece um tempo de rede, data e localização com base em GPS. Um tempo de rede é preciso por um milissegundo.

[0079] A CMU 101 analisará acelerações que ela recebe a partir de seu acelerômetro. Quando a aceleração indicativa de um acoplamento de vagão 103 é determinada, um alerta será transmitido a partir da CMU 101 para a PWG 116 instalada no pátio ferroviário 114 através de RNID 112, ou, se os vagões 103 e locomotiva 108 foram atribuídos a uma TNID 113, um alerta também pode ser transmitido através da rede em malha com base em trens 107 com a TNID 113. Um alerta é disparado quando as acelerações excederam um pré-determinado valor limite, o qual é marcado cronologicamente com a data, hora e local. O alerta é transmitido para a PWG 116 instalada no pátio ferroviário 114, para a PWG 102 instalada na locomotiva 108 e diretamente a partir da CMU 101. A fonte de um evento de aceleração pode ser determinada quando o vagão de "martelo" 103 (isto é, o vagão móvel 103) impacta o vagão de "bigorna" 103 (isto é, o vagão estacionário 103). Como uma pessoa especializada na arte reconhecerá, o vagão de martelo 103 é o vagão 103 que golpeia outro vagão 103, o qual é conhecido como o vagão de bigorna 103 para completar um processo de acoplamento. As acelerações transmitidas pelas CMUs 101 em cada vagão 103 são analisadas, de forma que pode ser inferido que os vagões de martelo e de bigorna 103 foram acoplados com êxito.

[0080] Subsequentes ações de acoplamento podem ser usadas para confirmar a associação entre os vagões 103 e a posição de cada vagão 103 na composição de trem 109. Por exemplo, por análise da velocidade do som no aço, que é aproximadamente 6000 m/s e resolução de 1 ms, pode ser esperado que uma diferença de 3 ms possa ocorrer a partir de um vagão 103 com comprimento de 20 m até outro vagão 103. A posição física de um vagão 103 em uma composição de trem 109 pode ser ainda validada por uso do local de rede ou GPS a bordo.

[0081] A composição de trem 109 pode ser validada quando cada vagão 103 passa por um local no qual uma Leitora de Identificação de Equipamento Automática ("AEI") 127 está instalada. Quando um vagão 103 equipado com um dispositivo RFID passivo de AEI passa por uma leitora de AEI 127, uma mensagem é criada, que pode ser relacionada a outros vagões 103 ou à locomotiva 108 passando pela mesma leitora de AEI 127.

[0082] Uma composição de trem 109, em que cada vagão 103 é equipado com uma CMU 101 e em que locomotiva dianteira 108 é equipada com uma PWG 102 que transmite uma TNID 113 para cada CMU 101 na composição de trem 109, pode ser ainda validada por deixar o pátio ferroviário 114. Cada CMU 101 na composição de trem 109 reconhece a TNID 113 transmitida pela PWG 102 instalada na locomotiva 108 e, como previamente discutido, formam conjuntamente uma rede em malha com base em trens 107. Cada CMU 101 e a PWG 102 podem transmitir bidirecionalmente na rede em malha com base em trens 107.

[0083] O sistema também pode validar a composição de trem 109 por comparação de cada CMU 101 do vagão 103, conectada à TNID 113, com uma lista de cada vagão 103 e as respectivas CMUs 101 do respectivo vagão 103, atribuída e transmitida pela interface de usuário ou centro de operações ferroviárias remoto 120.

[0084] O sistema também pode validar a composição de trem 109 usando um dispositivo no final do trem, emparelhado com a PWG 102 instalada na locomotiva dianteira 108.

[0085] O sistema também pode validar a composição de trem 109 com base no comprimento da composição de trem 109, em marcas de identificação do vagão 103, transmitidas, e no comprimento do vagão 103 transmitido.

[0086] Se um vagão 103 estiver na composição de trem 109, mas não associado à TNID 113 sendo difundida pela PWG 102 instalada na locomotiva dianteira 108, então uma PWG 116 instalada no pátio ferroviário 114 transmite uma mensagem informando à CMU 101 no vagão errante 103 para trocar da RNID 112 para a conhecida TNID 113 da composição de trem 109 à qual ela é conectada. No caso em que a TNID 113 de uma composição de trem 109 é desconhecida, a PWG 116 irá ouvir os anúncios das redes circundantes que contêm a TNID 113 da composição de trem 109, ou a PWG 116 transmite uma mensagem de evento comandando a CMU 101 no vagão errante 103 para escutar os anúncios das redes circundantes contendo a TNID 113 da dita composição de trem 109. Ao tomar conhecimento da TNID 113 da composição de trem 109, à qual a CMU errante 101 é conectada, a CMU 101 irá automaticamente trocar por si própria para a TNID 113 da composição de trem 109. Depois de a CMU 101 trocar para a TNID 113 da composição de trem 109, o emparelhamento da CMU errante 101 para a composição de trem 109 com TNID 113 deve ser validado como a TNID correta 113, por um ou mais dos métodos precedentes discutidos na validação da composição de trem 109. Um alerta pode ser gerado para informar os operadores que um vagão errante 103 está na composição de trem 109.

Vagões Escuros

[0087] A CMU 101 em um vagão escuro 103 opera em um ciclo de operação ou energia reduzido configurável, em que ela está escutando pelo tempo suficiente para captar uma transmissão de uma PWG 102 instalada em uma locomotiva 108 quando a locomotiva 108 passa o vagão escuro 103. O vagão escuro 103 pode estar em uma área, tal como o pátio ferroviário 114 ou em uma via de estacionamento lateral ferroviária ou resguardo ferroviário. A locomotiva PWG 102 tem uma fonte de energia, assim ela pode estar em um modo de escuta promíscua contínua (significando que ela tentará se ligar a qualquer rede) procurando por vagões escuros 103, aos quais se conectar (isto é, "farejando").

[0088] Quando uma locomotiva 108 equipada com uma PWG 102 passa por um vagão escuro 103 e a CMU 101 no vagão escuro 103 anuncia sua presença à PWG 102 na locomotiva 108, a PWG 102 registrará o local atual do vagão escuro 103 e enviará esta informação para o centro de operações ferroviárias remoto 120 em um momento posterior.

[0089] A CMU 101 no vagão escuro 103 tem três modos de escuta. 1) A CMU 101 escuta por uma percentagem de tempo ou certo ciclo de operação para se ligar a uma TNID 113; 2) A CMU 101 escuta por uma percentagem de tempo para se ligar a uma RNID 112; e 3) A CMU 101 escuta por uma percentagem de tempo para se ligar a qualquer rede.

[0090] O sistema da presente invenção assumes que cada vagão 103 em uma composição de trem 109 é equipado com uma CMU 101 e que cada locomotiva 108 é equipada com uma PWG 102, todavia, o sistema considera a possibilidade de que nem todos os vagões 103 serão equipados com uma CMU 101. Em tais casos, todas as computações com relação à validação da composição de trem 109 são ajustadas para levar em conta o fato de que os vagões utilizados 103 podem não ser adjacentes um ao outro, mas podem ser separados por uma ou mais vagões não utilizados 103.

Plataforma de Processamento de Dados

[0091] A plataforma de processamento de dados é responsável pela implementação da inteligência usada para tirar conclusões com base no dado recolhido a partir dos WSNs 104, CMUs 101 e PWGs 102. Preferivelmente, a plataforma de processamento de dados é distribuída entre todos os WSNs 104, CMUs 101, PWGs 102 em uma locomotiva e PWGs 116 instaladas em um pátio ferroviário, bem como utiliza uma infraestrutura com base em nuvem, otimizada para trabalhar estreitamente com redes em malha com base em trens 107 e rede em malha com base em pátio ferroviários 117, em conjunção com uma variedade de correntes de dado a partir de provedores de terceira parte ou fonte externas.

[0092] A plataforma de processamento de dados preferivelmente tem uma arquitetura extensível que usa um motor de processamento de evento complexo distribuído (DCEP), o qual pode ser colocado em escala para suportar milhões de peças individuais de sistemas com base em trem através de uma rede global. O DCEP distribui a tomada de decisões para o nível mais baixo possível para evitar o excessivo consumo de energia e utilização de energia, que seriam de outra maneira requeridos para mover grandes quantidades de dados a partir do hardware com base em trem para um sistema de processamento de dados com base em nuvem.

[0093] Quando o DCEP é usado em conjunção com a CMU 101 ou WSN 104 que tem software de DCEP embutido implantado, a plataforma tem a capacidade de filtrar e executar milhões de eventos por segundo em tempo real.

[0094] Software específico para detectar um evento em tempo real, com base em leituras dos dados recolhidos é integrado em cada CMU 101 e/ou WSN 104.

[0095] O motor de DCEP agrega correntes de dado, tais como eventos e metadados, através de adaptadores de correntes de dados a partir de fontes variadas para incluir dados de cliente, dados ambientais, bem como dados a partir de uma CMU 101 e do WSN 104. O DCEP compreende adaptadores de correntes de dados, um módulo de análise temporal, um módulo de análise espacial, um motor de regras e um módulo editor.

[0096] Um módulo de análise temporal processa dado determinar alterações em valores sobre o tempo. Por exemplo, o WSN 104 está medindo a temperatura do mancal. O dito module determinará a alteração em leituras de temperatura sobre um período de tempo, permitindo que a ulterior análise seja feita, tal como as tendências.

[0097] Um módulo de análise espacial processa dados para determinar a posição relativa de um objeto, nesta invenção, um vagão 103. A posição de um vagão pode ser comparada com uma cerca virtual geográfica para determinar se ele está dentro ou fora da cerca virtual geográfica, e pode então ser comparada com um mapa de rotas para determinar se um bem ou ativo está fora da rota ou fora do curso ou tipos similares de aplicações. Ainda, análise pode ser realizada em uma PWG 102 de locomotiva ou PWG 116 de pátio cobrindo aspectos espaciais através de muitos vagões.

[0098] Um motor de regras é um módulo de aplicativo no qual parâmetros operacionais detalhados são armazenados de forma que, quando dado dos módulos temporal e espacial é enviado para o dito módulo, ele irá comparar o dado para os parâmetros operacionais detalhados. Com base nesta comparação, somente o dado determinado que é crítico é transmitido para um editor (onde a informação é destinada para outro sistema ou usuário). O motor de regras aciona filtros e lógica para a fonte, que poderia ser uma CMU 101, o WSN 104, ou PWG 102, onde ele revisa muitos pontos de dado, que coalescem o dado para eventos práticos, tais como alertas, relatórios e painéis de informação.

[0099] O editor é um módulo de aplicativo que toma o dado crítico a partir do módulo formador de regras para criar facilmente alertas, relatórios, e painéis de informação entendíveis pelo usuário final ou sistema.

[00100] Dados são processados através de módulos de análise temporal e espacial, seguidos por um conjunto de filtros de motor de regras que determinam desde informação crítica para não crítica com base no definido conjunto de regras específico. Informação ainda é impelida ou para o módulo editor ou para uma plataforma de integração de terceira parte, na qual decisões operacionais, recursos transações de planejamento de recursos empresariais (ERP), quadros de aviso, e alertas podem ser acionados.

[00101] Por exemplo, uma CMU 101 é instalada em um vagão 103 juntamente com um WSN 104 na guarnição de mancal de cada roda para medir a temperatura dos mancais. A CMU 101 envia temperatura dado medido por cada WSN 104 de mancal para um sistema de ponto final de integração (isto é um servidor com base em nuvem ou instalado no local). Este dado também pode ser referido como uma corrente de dados a partir de um bem ou ativo ou frota. Ao mesmo tempo, uma corrente de dados a partir de uma fonte que provê ao vagão 103 dado de folha de itinerário é recolhida pelo sistema de ponto final de integração, no qual ele é agregado com a corrente de dados do bem ou ativo então processada através de regras específicas e filtros de evento. O dado gerado depois do processamento pelos filtros pode ser convertido em uma mensagem de informação e, ao mesmo tempo, impelida para um sistema ERP de usuário final. O sistema de ERP pode ainda processar dado e impelir os resultados para fontes, tais como um departamento de manutenção de uma ferrovia para a ação adicional.

[00102] Em outro exemplo, uma ou mais PWGs 116 são instaladas em um pátio ferroviário 114. As PWGs 102 recolhem ou coletam dado a partir de vagões 103 equipados com uma CMU 101 e um ou mais WSNs 104, como descrito acima.

[00103] A API é projetada para prover métodos para gerenciar vagões 103, as locomotivas 108 e composições de trem 109 dentro, ou fora, de um pátio ferroviário 114 onde os vagões 103 e locomotivas 108 são gerenciados por uma ferrovia ou outro departamento de pessoal.

[00104] Os métodos de API são expostos como serviços da Web usando o protocolo HTTP seguro sobre o SSL, ou diretamente em um sistema através de uma biblioteca de aplicativos. Os comandos e funcionalidades podem ser acessados em uma PWG instalada em uma locomotiva 108 através de uma conexão de rede com fios ou a partir do pátio ferroviário 114 por via sem fio. A mesma API e funcionalidades estão presentes no pátio ferroviário PWG 116 a fim de tornar o sistema mais flexível. Esta flexibilidade é requerida de forma que o pátio ferroviário PWG 116 e a PWG 102 instalado na locomotiva 108 possa ser gerenciado a partir de um local central, tal como um centro de operações ferroviárias remoto 120, se necessário.

[00105] É apreciado que o que foi descrito acima são sistemas, dispositivos e métodos novos. É também entendido que a invenção não é limitada às modalidades e ilustrações descritas acima, e inclui o escopo total provido elas reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema de gerenciamento de pátio ferroviário, para o gerenciamento de vagões (103) tendo uma rede em malha com base em vagões (105) sobreposta no mesmo, e composições de trem (109) tendo rede em malha com base em trens (107) sobreposta nos mesmos, caracterizado pelo fato de compreender: uma rede em malha com base em pátio ferroviário (117) compreendendo uma ou mais portas de conexões energizadas sem fio (116) implantados no pátio ferroviário como nós, em que as uma ou mais portas de conexões energizadas sem fio (116) são configuradas para transmitir um ID de rede de percurso (RNID) (112) associado com a rede em malha com base em pátio ferroviário (117); uma rede de malha com base em vagão (105) compreendendo pelo menos um vagão (103) equipado com uma unidade de gerenciamento de comunicação (101) montada em pelo menos um vagão e um ou mais nós sensores sem fio tendo um ou mais sensores para detectar um parâmetro operacional de pelo menos um vagão (103), em que pelo menos um vagão (103) está conectado à rede em malha com base no pátio ferroviário (117) usando o RNID (112), e dito sistema sendo configurado para executar as funções de: (A) montar logicamente uma composição de trem (109) compreendendo o pelo menos um vagão (103), instruindo o pelo menos um vagão (103) para desconectar da rede em malha com base no pátio ferroviário (117) e juntar uma rede em malha com base em trens (107) associada com composição de trem (109); (B) validar as composições de trem (109) montadas; e, (C) desmontar logicamente as composições de trem (109).

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que executa a função adicional de validar composições de trem (109) desmontadas.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a função de montar de maneira lógica uma composição de trens (109) compreende adicionalmente, por uma ou mais das uma ou mais portas de conexão energizadas sem fio (102): identificar uma locomotiva (108) que será associada com a composição de trem (109), em que uma porta de conexão sem fio alimentada (102) na locomotiva (108) está difundindo um ID de uma rede ferroviária; enviar um comando para a locomotiva (108) para instruir a porta de conexão sem fio alimentada (102) na locomotiva (108) para adicionar um ou mais vagões (103) para a rede em malha com base em trens (107); e enviar um comando para dita unidade de gerenciamento de comunicação do pelo menos um vagão (103) para se juntar à rede em malha com base em trens (107) identificada pelo ID de rede de trens.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um vagão (103), quando instruído para juntar-se a rede em malha com base em trens (107) identificada pelo ID de rede de trens, desempenha as funções de: (A) desconectar a partir da rede em malha baseado no pátio ferroviário (117); (B) procurar o ID de rede de trens sendo difundido pela porta de conexão sem fio alimentada (102) na locomotiva (108); e (C) juntar a rede em malha com base em trens (107) que difunde a ID de rede de trens.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a função de desmontar logicamente a composição de trens (109) compreende: comandar a porta de conexão sem fio alimentada (102) na locomotiva (108) para desmontar logicamente as composições de trem (109); dita porta de conexão sem fio alimentada (102), enviando um comando para cada uma das unidades de gerenciamento de comunicação na rede em malha com base em trens (107) para troca a partir da rede em malha com base em trens (107) para a rede em malha com base em pátio ferroviário (117) ao ser comandado para desmontar dita composição de trem (109), ou ao detectar automaticamente a presença de uma rede de malha com base em pátio ferroviário (117) mediante entrar em um pátio ferroviário (114).

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a função de desmontar logicamente a composição de trens (109) compreende: a porta de conexão sem fio alimentada (102) sensoreando automaticamente a presença de uma rede em malha com base em pátio ferroviário (117) ao entrar em um pátio ferroviário (114), sendo que a porta de conexão sem fio alimentada (102), mediante detecção da rede em malha com base em pátio ferroviário (117), envia um comando para cada uma das unidades de gerenciamento de comunicação na rede em malha com base em trens (107) para troca a partir da rede em malha com base em trens (107) para a rede em malha com base pátio ferroviário.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a função de validação de uma composição de trens (109) compreende: (A) obter leituras de localização, velocidade e direção de receptores GNSS localizados em cada unidade de gerenciamento de comunicação (101) em cada vagão (103) na composição de trem (109); (B) obter leituras de localização, velocidade e direção de um receptor GNSS localizado na porta de conexão sem fio alimentada (102) na locomotiva (108) atribuída a composição de trem (109); e (C) validar, de modo que todas as leituras obtidas reflitam uma combinação de informações semelhantes de localização, velocidade e direção.

8. Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a função de validação de uma composição de trens (109) compreende: (A) obtenção de leituras de aceleração a partir de um ou mais acelerômetros localizados ao lado do martelo e da bigorna adjuntos dos vagões (103) e assegurar que as dita leituras são consistentes com o acoplamento de dois vagões (103); e (B) validar de modo que o martelo e bigorna dos vagões sejam atribuídos a composição de trem (109).

9. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a função de validação de uma composição de trens (109) compreende: (A) criar de uma área submetida à formação de cerca virtual geográfica; e (B) validar de modo que um ou mais vagões (103) estejam na área submetida à formação de cerca virtual geográfica estejam sem a área submetida à formação de cerca virtual geográfica, ou que passem através da área submetida à formação de cerca virtual geográfica.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a função de validação de uma composição de trens (109) compreende: (A) detectar a presença de um transceptor de RFID off-trem conforme dita composição de trens (109) passa; e (B) validar, com base na velocidade da dita composição de trens (109), que cada trem (103) detecta dito transceptor de RFID no tempo correto.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a função de validação de uma composição de trens (109) compreende: (A) obter uma leitura de pressão das linhas de pressão de freio em cada vagão na dita composição de trens (109); e (B) validar se as leituras de pressão são consistentes ao longo da referida composição de trens (109).

12. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a função de validação de uma composição de trens (109) compreende: (A) obter valores de indicador de intensidade de sinal relativo (RSSI) relatados da unidade de gerenciamento de comunicação (101) em cada vagão no referido trem; e (B) validar que todos os valores RSSI são consistentes com outros vagões (103) na dita composição de trens (109).

13. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a função de validação de uma composição de trens (109) compreende: (A) obter eventos de movimento da unidade de gerenciamento de comunicação (101) em cada vagão (103) na dita composição de trens (109); e (B) validar que os tempos do evento de movimento são consistentes com outros vagões (103) na dita composição de trens (109).

14. Sistema de gerenciamento de pátio ferroviário, caracterizado pelo fato de que compreende: (A) uma rede em malha com base em pátio ferroviário (117) que compreende uma ou mais portas de conexões sem fio (102) terrestres alimentadas, dita rede em malha com base em pátio ferroviário (117) transmitindo um ID de rede de percurso; (B) um ou mais vagões (103), cada um com uma rede em malha com base em vagões (105) sobreposta ao mesmo compreendendo uma unidade de gerenciamento de comunicação (101); e (C) uma ou mais locomotiva (108)s, cada um tendo um alimentado nela porta de conexão sem fio; em que cada unidade de gerenciamento de comunicação (101) em que os ditos um ou mais vagões (103) atua como um nó na rede em malha ferroviário estaleiro à base quando não logicamente parte de uma composição de trens (109); em que cada unidade de gerenciamento de comunicação (101) em que os ditos um ou mais vagões (103) atua como um nó de uma rede em malha com base em trens (107) controlado por uma porta de conexão sem fio alimentada (102) em um dos um ou mais locomotiva (108)s quando logicamente parte de uma composição de trens (109); e em que dito sistema é configurado para executar as seguintes funções: (D) montar de maneira lógica as composições de trem (109) instruindo o um ou mais vagões (103) para se desconectarem da rede de malha com base em pátio ferroviário (117) e se juntar a uma rede de malha com base em trens (107) que está associada a um ID de rede de trem; (E) validar as composições de trem (109) montadas; e (F) desmontar logicamente as composições de trem (109).

15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que realiza adicionalmente a função de validar as composições de trem (109) montadas.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada uma das uma ou mais unidades de gerenciamento de comunicação (101): (A) coleta dados sobre dito um ou mais vagões (103) parâmetros operacionais; (B) As análises dito que os dados recolhidos para as tendências ou eventos indicativos de uma condição operacional anormal; e (C) comunica um alerta para o alimentado porta de conexão sem fio na mesma rede em malha ferroviária base ou para um receptor remoto, quando a tendência ou evento é detectado.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um ou mais nós de sensores sem fio em um vagão com uma configuração de malha de rede com uma unidade de gerenciamento de comunicação (101), onde cada um dos um ou mais nós de sensores sem fio: coleta dados relacionados com o um ou mais vagões (103) parâmetros operacionais; analisa os dados coletados para tendências ou eventos indicativos de uma condição operacional anormal; e comunica um alerta para a unidade de gerenciamento de comunicação (101) na mesma rede em malha com base em vagões quando a tendência ou evento é detectado.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que cada uma das uma ou mais unidades de gerenciamento de comunicação na rede em malha com base em trens (107): coleta de dados e alertas de um ou mais dos nós sensores sem fio na sua respectiva rede em malha com base em vagões; analisa os dados e alertas para tendências ou eventos indicativos de uma condição operacional anormal recolhidos; e comunica um alerta para um receptor remoto, quando a tendência ou evento é detectada.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que cada uma das uma ou mais unidades de gerenciamento de comunicação na rede em malha com base em trens (107), tem um ou mais sensores para a sensoreação de um dos parâmetros operacionais do vagão e ainda a unidade de gerenciamento de comunicação (101): coleta dados a partir do um ou mais sensores na unidade de gerenciamento de comunicações; analisa os dados coletados em combinação com os dados e os alertas coletados a partir do um ou mais nós de sensores sem fio para tendências ou eventos indicativos de uma condição operacional anormal; e comunica um alerta para um receptor remoto, quando a tendência ou evento é detectada.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o receptor remoto é a porta de conexão sem fio alimentada (102) na rede em malha com base em trens (107) para a qual a unidade de gerenciamento de comunicação (101) está ligada ou um centro de operações da ferrovia remoto off-trem.

21. Sistema de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os referidos alertas são comunicados ao receptor remoto por meio de uma mensagem enviada através da referida rede baseada em trem para a dita porta de conexão sem fio alimentada (102) ou através de uma transmissão de rádio sem fio para um receptor remoto off-trem.

22. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita porta de conexão sem fio alimentada (102) na referida rede em malha baseada em trem (107) tem um ou mais sensores para detectar um parâmetro operacional da dita composição de trem (109) e ainda em que a dita porta de conexão sem fio alimentada (102): coleta dados dos referidos um ou mais sensores na dita porta de conexão sem fio alimentada (102); analisa os ditos dados coletados em combinação com os dados e alertas coletados das ditas uma ou mais unidades de gerenciamento de comunicação na dita rede em malha baseada em trem para tendências ou eventos indicativos de uma condição operacional anômala; e comunica um alerta a uma interface de usuário no trem ou a um receptor remoto quando a referida tendência ou evento é detectado.

23. Sistema de gerenciamento de trem, caracterizado pelo fato de que compreende: uma rede em malha baseada em pátio ferroviário (117) que compreende um ou mais porta de conexão sem fio alimentada (102) implantados no referido pátio ferroviário como nós, em que um ou mais porta de conexão sem fio alimentada (102) são configurados para transmitir um ID de rede de roaming (RNID) associado à rede em malha baseada em pátio ferroviário (117); uma ou mais redes de malha com base em vagões (105), cada uma compreendendo uma ou mais unidades de gerenciamento de comunicações montadas em um ou mais vagões (103), ditas uma ou mais unidades de comunicação, cada uma tendo um ou mais sensores para detectar um parâmetro operacional de um ou mais vagões (103); uma rede em malha baseada em trem que compreende um porta de conexão sem fio alimentada (102) e as referidas uma ou mais unidades de gerenciamento de comunicação; em que cada uma das referidas unidades de gerenciamento de comunicações coleta dados sobre os referidos um ou mais parâmetros operacionais de vagões; analisa os ditos dados coletados para tendências ou eventos indicativos de uma condição operacional anômala; e comunica um alerta a um receptor remoto quando a referida tendência ou evento é detectado, em que o sistema é configurado para montar logicamente uma composição de trem (109) que compreende pelo menos um dos vagões, instruindo pelo menos um dos vagões para se desconectar da rede em malha com base em pátio (117) e se juntar à rede em malha com base em trem.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o referido receptor remoto é o referido porta de conexão sem fio alimentada (102) na rede em malha baseada em trem à qual a referida unidade de gerenciamento de comunicação está conectada ou um centro de operações fora do trem.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o referido porta de conexão sem fio alimentada (102) na referida rede em malha baseada em trem tem um ou mais sensores para detectar um parâmetro operacional da dita composição de trem (109) e ainda em que o referido porta de conexão sem fio alimentada (102): coleta dados dos referidos um ou mais sensores no referido porta de conexão sem fio alimentada (102);analisa os ditos dados coletados em combinação com os dados e alertas coletados das ditas uma ou mais unidades de gerenciamento de comunicação na dita rede em malha baseada em trem para tendências ou eventos indicativos de uma condição operacional anômala; e comunica um alerta a uma interface de usuário no trem ou a um receptor remoto quando a referida tendência ou evento é detectado.

26. Sistema, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que uma ou mais das referidas unidades de gerenciamento de comunicação controla uma rede em malha baseada em vagão (105) incluindo um ou mais nós sensores sem fio, em que cada um dos referidos nós sensores sem fio: coleta dados sobre os referidos um ou mais parâmetros operacionais de vagões; analisa os ditos dados coletados para tendências ou eventos indicativos de uma condição operacional anômala; e comunica um alerta à unidade de gerenciamento de comunicação na referida rede de vagão-base quando a referida tendência ou evento é detectado.

27. Sistema, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o referido sistema desempenha a função de detectar quando o referido trem entra em um pátio ferroviário e em que a referida função de detectar quando o referido trem entrou em um pátio ferroviário (114) usa um ou mais dos seguintes: (a) detectar quando o referido trem entrou em uma geocerca que define o referido pátio ferroviário (114); (b) detectar a presença da referida rede em malha baseada em pátio ferroviário (117); ou (c) detectar a presença de um transceptor RFID off-trem conforme a dita composição de trem (109) passa.