BR112018067720B1 - Processo para gerar dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento - Google Patents

Abstract

Em um modelo de simulação (112) para simulação do deslocamento do veículo sobre trilhos em uma pista, um modelo parcial (116) para o contato entre roda e pista é substituído por um modelo de contato roda-superfície (110) para outra pista, sendo que o modelo de contato roda-superfície (110) para a outra pista é parametrado (111) com base em ensaios (101) com um suporte de ensaio que forma um modelo simplificado do veículo, de modo que, com o modelo de simulação (112), em que é empregado o modelo de contato roda-superfície (110) para a outra pista, podem ser gerados dados (118) para a validação (124) de sistemas de detecção de descarrilamento (122) através da realização de simulações com o modelo de simulação (112) para a outra pista.

Description

[001] A invenção refere-se a um processo para geração de dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento, no qual um modelo de simulação é adaptado, com o auxílio de dados de medição que são gerados com um suporte de ensaio quando de ensaio e, em seguida, os dados para a validação dos sistemas de detecção de descarrilamento através da realização de simulações com o modelo de simulação.

[002] Em veículos sobre trilho empregam-se dispositivos e processos para detectar descarrilamento do veículo de trilho.

[003] Do documento DE 19953677 C1 são conhecidos um processo e um dispositivo para detecção de um descarrilamento de um veículo ligado à bitola. Uma aceleração de um elemento construtivo do veículo ligado à bitola que está em contato direto ou indireto com a via de tráfego vertical e / ou transversalmente à direção de deslocamento é determinada através de um sensor de aceleração, e o sinal do sensor de aceleração é integrado duas vezes no tempo. Se esta aceleração integradas duas vezes ultrapassar um valor limite, será detectado um descarrilamento quando da ultrapassagem do valor limite.

[004] Especialmente trens rápidos e seções de linha com a chamada "pista de rolamento sólida", isto é, uma pista em que os dormentes não estão apoiados em brita, mas sim os trilhos estão fixados diretamente em uma pista de concreto ou os dormentes em que os trilhos estão fixados estão embutidos em concreto, fazem grande exigências aos sistemas para detecção de descarrilamento. Portanto, são desenvolvidos sistemas de detecção aperfeiçoados para poderem detectar com segurança um descarrilamento em todas as faixas de velocidade e também em faixa de rolamento sólida.

[005] Os algoritmos desenvolvidos dos sistemas de detecção de descarrilamento têm que ser validados para poderem garantir que, com os algoritmos, seja possível também uma detecção de descarrilamento segura. Em um processo de detecção de descarrilamento à base de acelerações, a validação pode ocorrer, por exemplo, por um lado, com o auxílio de dados procedentes de ensaios de descarrilamento reais com veículo, nos quais o detector de descarrilamento está embutido diretamente no veículo de ensaio e dispara de modo correspondente após o início de um descarrilamento.

[006] Tais ensaios de descarrilamento reais, porém, são muito caros e provocam elevados custos. Os ensaios podem ser repetidos apenas de modo limitado e representam apenas dados de validação para alguns poucos cenários, isto é, apenas para determinados tipos de veículo, cargas, velocidades, construções de segmentos e estados de seções de linha. Uma ampla série de ensaios com descarrilamentos reais, em que as condições de compatibilidade variam, não é possível economicamente.

[007] Entretanto, uma validação de algoritmos de detecção de descarrilamento pode ocorrer, além dos dados de medição ou em complemento a estes, também com o auxílio de dados obtidos a partir de simulações. Nesse caso deslocamentos sobre os trilhos bem como deslocamento descarrilado podem ser simulados, e o algoritmo de detecção da detecção de descarrilamento pode ser verificado em seguida para saber se ele detecta quando um deslocamento não ocorre sobre os trilhos, mas sim é simulado um deslocamento descarrilado. Nesse caso o algoritmo de detecção deve ser verificado especialmente depois para saber se ele possibilita, também em cursos desfavoráveis de um descarrilamento, uma detecção segura do descarrilamento, e se um descarrilamento pode ser distinguido de um deslocamento sobre trilhos ruins normais. Através do emprego de dados de simulação, pa- ralelamente ou em lugar de dados de medição provenientes de ensaios de descarrilamento, podem ser proporcionados dados com o auxílio dos quais se pode verificar o dormente de desengate para detecção de um descarrilamento com determinadas condições de compatibilidade definidas, por exemplo, tipo de veículo, carga, velocidade construção de seção de linha e estado de seção de linha, etc.

[008] Para isso, porém, é preciso prover modelos de simulação, através dos quais se pode realizar, com qualidade suficiente, uma simulação de deslocamento sob distintas condições de compatibilidade, e especialmente em distintos solos, como no caso de rolamento da roda sobre uma pista de concreto após um descarrilamento em uma pista sólida.

[009] O objetivo da invenção é, portanto, prover um processo com o qual a qualidade de simulação de modelos de simulação para o deslocamento de um veículo sobre trilhos sobre uma pista possa ser melhorada, especialmente no caso de descarrilamento, de tal modo, que os dados de simulação gerados possam ser utilizados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento de veículos sobre trilhos.

[0010] Este objetivo é alcançado através de um processo com as etapas da reivindicação 1. Outras características da invenção resultam das reivindicações dependentes.

[0011] Em um processo de acordo com a invenção para geração de dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento de veículos sobre trilhos é escolhido inicialmente um modelo de simulação com o qual uma simulação de um deslocamento de um veículo sobre trilhos possa ser realizada em uma determinada pista. O modelo de simulação contém um modelo parcial para o contato entre roda do veículo sobre trilhos e a determinada pista. No modelo de simulação o modelo parcial, que modela o contato entre a roda e a pista, é substituído por um modelo de contato roda-superfície para outra pista. É produzido um suporte de ensaio, o qual forma um modelo simplificado do veículo sobre trilhos. Com o suporte de ensaio são realizados ensaios em que são realizados deslocamentos sobre outra pista. Nos ensaios são realizadas medições, e os parâmetros do modelo de contato roda-superfície são determinados ou adaptados com o auxílio dos dados de medição obtidos nos ensaios. Com o modelo de simulação, que contém o modelo parcial do contato roda-superfície adaptado para o deslocamento sobre outra pista, são realizadas simulações com as quais são gerados dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento.

[0012] A ideia básica da invenção é gerar os conjuntos de dados necessários para uma validação de um deslocamento descarrilado sobre distintos solos por meio de simulação. Nesse caso parte-se de um modelo de veículo conhecido, inclusive deslocamento sobre um modelo de trilhos com defeitos de apoio de trilhos correspondentes. Este modelo é conhecido e validado. A validação do modelo de veículo conhecido inclusive do modelo de contato para o deslocamento sobre o modelo de trilhos, especialmente para o deslocamento sobre um trilho, pode ser realizada especialmente com o auxílio de medições, uma vez que medições para um deslocamento normal sobre o trilho podem ser realizadas de maneira simples.

[0013] Neste modelo de simulação, o modelo parcial, que modela o contato entre roda e pista e aqui especialmente entre roda e trilho, é substituído por um modelo de contato roda-superfície para outra pista, especialmente para a rolagem de uma roda sobre o espaço intermediário de trilhos após um descarrilamento, por exemplo sobre o concreto de uma pista sólida. Os outros modelos parciais, por exemplo o modelo parcial da construção de veículo, permanecem invariáveis, uma vez que, no caso de um deslocamento sobre outra pista, só muda o conta- to entre roda e pista, mas não a construção do veículo. O modelo parcial para o veículo já está muito bem validado, como esclarecido anteriormente.

[0014] Tipicamente a detecção de descarrilamento ocorre em virtude de trechos de aceleração que são medidos em um ponto representativo do veículo, por exemplo, no mancal do eixo. Estas acelerações não dependem apenas da condição da região de contato roda- superfície, mas sim de outro ambiente no veículo. Esta dependência de outro ambiente no veículo é levada em consideração pelo fato de que, no modelo de simulação validado, o modelo parcial do veículo permanece igual e somente o modelo parcial para o contato entre roda e superfície é trocado. Os parâmetros do modelo parcial para o veículo são, portanto, conhecidos e já bem validados, de modo que somente os parâmetros para o modelo parcial trocado do modelo contato roda- superfície têm que ser determinados.

[0015] A determinação dos parâmetros para o modelo parcial trocado do modelo de contato roda-superfície ocorre pelo fato de que se produz um suporte de ensaio, que ilustra o veículo de maneira simplificada. O suporte de ensaio é configurado de tal modo, que ele apresenta um comportamento substancialmente igual para o caso de aplicação concreto nos ensaios, isto é, especialmente para o deslocamento sobre outra pista e aqui especialmente de um deslocamento descarrilado nos espaços intermediários de trilhos, como o veículo real, isto é, o suporte de ensaio apresenta medidas substancialmente iguais, rigidezes iguais e forças de contato iguais às do veículo real.

[0016] Com o suporte de ensaio, são realizados deslocamentos sobre outra pista. Nesse caso são realizados especialmente ensaios em que o suporte de ensaio não se desloca sobre o trilho, mas sim sobre a própria pista, especialmente no espaço intermediário de trilhos, por exemplo, sobre o concreto de uma pista sólida. Nos ensaios são realizadas medições, por exemplo, trechos de aceleração.

[0017] Com o auxílio de medições os parâmetros do modelo de contato roda-superfície são adaptados. A adaptação de parâmetros ocorre de tal modo, que o modelo se comporta para os perfis de deslocamento medidos do mesmo modo que o suporte de ensaio. Assim o modelo parcial é parametrado para o contato roda-superfície. Uma pa- rametragem do modelo parcial de veículo não é necessária, como exposto anteriormente, uma vez que esse modelo já está validado de maneira correspondente.

[0018] Depois que o modelo de contato roda-superfície é parame- trado, está presente um modelo de simulação com o qual podem ser realizadas, com qualidade suficiente, simulações para deslocamentos sobre outra pista, especialmente no estado descarrilado, também para condições de compatibilidade, por exemplo, cargas de veículo e velocidades, as quais vão além das condições de compatibilidade dos ensaios com o suporte de ensaio simplificado.

[0019] Assim, adicionalmente a dados provenientes de ensaios, podem ser gerados dados com os quais se pode validar um sistema de detecção de descarrilamento. Quando da validação, é verificado, por exemplo, se o sistema de detecção de descarrilamento pode distinguir com segurança um deslocamento normal sobre o trilho, especialmente no caso de maus estados de trilhos, de um deslocamento da roda sobre a pista, por exemplo, sobre o concreto de uma pista sólida.

[0020] Um processo configurado no sentido da invenção distingue- se sobretudo pelo fato de que se pode dispensar medições caras para validação do sistema de detecção de descarrilamento, e os dados para a validação podem ser gerados substancialmente através de modelos de simulação.

[0021] Em uma configuração vantajosa, o modelo parcial para o contato entre roda e pista do modelo de simulação validado escolhido é substituído pelo modelo de contato roda-superfície, o qual descreve diversos materiais e estruturas de superfície. Nesse caso o modelo de contato roda-superfície que substitui pode ilustrar o contato roda- superfície para uma superfície que desvia da pista modelada no modelo parcial atual para o contato entre roda e pista do modelo de simulação validado escolhido, ou também para outras superfícies. Podem ser levados em consideração diversos materiais da superfície, e especialmente também diferentes estruturas de superfície, por exemplo, uma superfície de asfalto ou concreto substancialmente lisa entre ou além dos trilhos, sobre os quais a roda descarrilada roda, ou distintas confi-gurações da superfície entre ou além dos trilhos, com a provisão, por exemplo, de dormentes, segmentos de dormente ou sulcos.

[0022] Em outra configuração vantajosa o modelo parcial modela, para o contato entre roda e pista do modelo de simulação validado escolhido, um contato roda-trilho para uma pavimentação de brita ou um contato roda-trilho para uma pista sólida. Em outras palavras, inicialmente é escolhido um modelo de simulação em que o modelo parcial para o contato entre roda e pista do modelo de simulação validado escolhido ilustra um contato roda-trilho para uma pavimentação de brita ou um contato roda-trilho para uma pista sólida. Para deslocamentos com contato roda-trilho para uma pavimentação de brita ou contato roda-trilho para uma pista sólida, simplesmente podem ser recebidos dados de medição, de modo que o modelo de simulação pode ser validado de maneira simples com o auxílio desses dados, antes que o modelo parcial para o contato entre roda e pista de acordo com o processo de acordo com a invenção seja substituído por um modelo roda- superfície para outra pista.

[0023] Em outra configuração vantajosa do processo, no modelo de simulação um modelo parcial para o contato roda-trilho para uma pavimentação de brita é substituído por um modelo de contato roda- concreto ou por um modelo de contato roda-asfalto.

[0024] Portanto, parte-se de um modelo de simulação existente e validado, o qual simula um deslocamento sobre um trilho. O modelo de simulação apresenta pelo menos um modelo parcial para o veículo e um modelo parcial para o contato roda-trilho, sendo que os parâmetros do modelo de simulação, e especialmente do modelo parcial do contato roda-trilho estão adaptados de tal modo, que especialmente um deslocamento de um veículo sobre trilhos em uma pista com uma pavimentação de brita convencional pode ser simulado.

[0025] O modelo parcial, que simula o contato roda-trilho para uma pavimentação de brita, é substituído por um modelo parcial que simula um deslocamento de uma roda sobre concreto ou sobre asfalto. Nesse caso trata-se especialmente do rolamento de uma roda entre os trilhos sobre o concreto ou sobre o asfalto de uma pista sólida após um descarrilamento.

[0026] Através do emprego de um modelo de contato roda-con- creto ou de um modelo de contato roda-asfalto, podem ser providos dados de simulação com os quais um comportamento após um descarrilamento sobre uma pista sólida pode ser simulado. Ao contrário do modelo de contato roda-trilho, que, por exemplo, é parametrado através de medições em deslocamentos normais sobre um trilho que podem ser realizadas de maneira simples, o modelo de contato roda- concreto ou o modelo de contato roda-asfalto, porém, pode ser para- metrado ainda, de modo que um rolamento de uma roda sobre concreto ou asfalto é reproduzido com qualidade de modelo suficiente. Para isto, de acordo com o processo de acordo com a invenção, é produzido um suporte de ensaio que forma um modelo simplificado do veículo. São realizados ensaios com o suporte de ensaio, nos quais a roda do suporte de ensaio rola sobre concreto ou asfalto. Especialmente as acelerações que ocorrem através do rolamento sobre concreto ou as- falto são medidas. Com o auxílio dos dados medidos os parâmetros do modelo de contato roda-concreto são adaptados de tal modo, que o modelo de simulação pode ilustrar um deslocamento sobre concreto ou asfalto com qualidade de modelo suficiente.

[0027] Em uma configuração especialmente vantajosa do processo, a adaptação dos parâmetros do modelo de contato roda-superfície ocorre com o auxílio das medições recebidas quando dos ensaios com a ajuda de outro modelo de simulação, que consiste em um modelo de sistema de vários corpos do próprio suporte de ensaios bem como no modelo de contato roda-superfície para outra pista.

[0028] A adaptação dos parâmetros do modelo de contato roda- superfície ocorre, portanto, não no modelo de simulação com o qual as simulações são realizadas para a geração de dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento, mas sim em um modelo de simulação separado, que apresenta apenas um modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios.

[0029] Pelo fato de que o suporte de ensaios está construído de maneira simples, o modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios pode ser parametrado de maneira simples. O comportamento do modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios corresponde, portanto, substancialmente ao suporte de ensaios real.

[0030] Através de equalização entre o outro modelo de simulação composto de um modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios e do modelo de contato roda-superfície para a outra pista, com medições que são realizadas com o suporte de ensaios, uma vez que os parâmetros do modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios são conhecidos, os parâmetros do modelo de contato roda- superfície podem ser determinados com muita precisão com o auxílio dos dados de medição. As influências de incertezas de parâmetro de outros modelos parciais de um modelo de simulação sobre a determi- nação dos parâmetros do modelo de contato roda-superfície (que, por exemplo, existiriam se a adaptação de parâmetros ocorresse com o emprego do modelo de simulação muito mais complexo, com o qual as simulações para a geração de dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento são realizadas) podem ser substancialmente reduzidas, uma vez que o outro modelo de simulação, além do modelo de contato, só contém o modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios a ser parametrado. Assim os parâmetros do modelo de contato roda-superfície podem ser determinados com o auxílio das medições realizadas com o suporte de ensaios de maneira mais precisa do que se a determinação dos parâmetros ocorresse com o modelo de simulação mais complexo, que é empregado mais tarde para geração dos dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento.

[0031] Em outra configuração vantajosa do processo, o modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios, que é empregado no outro modelo de simulação para adaptação dos parâmetros do modelo de contato roda-superfície, é formado de uma massa, a massa de uma roda individual bem como de uma mola e um amortecedor, os quais estão dispostos entre a massa e a massa da roda única. O modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios é, portanto, um modelo de duas massas simples, em que uma massa que representa especialmente a massa do carro, com a segunda massa, que é a massa de uma roda única, está ligada a uma mola e a um amortecedor.

[0032] Em outra configuração vantajosa do processo, a massa do modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios, que no modelo de simulação é empregado para adaptação dos parâmetros do modelo de contato roda-superfície, é determinada com o auxílio da massa da caixa do carro e da plataforma rotativa de um veículo sobre trilhos; a constante de mola da mola entre a massa e a massa da roda única com o auxílio das constantes de mola entre caixa do carro e plataforma rotativa bem como das constantes entre plataforma rotativa e roda, e a constante de amortecedor do amortecedor disposto entre massa e massa da roda única com o auxílio das constantes de amortecedor entre caixa de carro e plataforma rotativa bem como plataforma rotativa e roda. Estes parâmetros podem ser determinados com técnica de medição ou podem ser determinados com o auxílio da construção dos componentes individuais. Assim o modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios, que será empregado no outro modelo de simulação, com o qual os parâmetros do modelo de contato roda-superfície são determinados com o auxílio das medições, são determinados de maneira simples. Assim inexatidões na determinação dos parâmetros do modelo de contato roda-superfície, que seriam provocados por inexatidões dos parâmetros do modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaio, são impedidas na medida do possível.

[0033] Em outra configuração vantajosa do processo, o modelo de contato roda-superfície é integrado ao modelo de simulação que é empregado para simulação do deslocamento do veículo sobre trilhos sobre a pista, após a adaptação de seus parâmetros, a qual ocorre com o auxílio do outro modelo de simulação, para realizar, com este modelo de simulação, as simulações com as quais os dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento são gerados.

[0034] A adaptação dos parâmetros do modelo de contato roda- superfície com o auxílio das medições ocorre, assim, inicialmente por meio do outro modelo de simulação, que está parametrado de maneira simples, como descrito anteriormente, apenas a partir de um modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios, bem como a partir do modelo de contato roda-superfície para a outra pista.

[0035] Somente após a parametragem por meio desse outro mo delo de simulação é que o modelo de contato roda-superfície é retirado e integrado no modelo de simulação mais complexo, com o qual, através das simulações, os dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento são gerados. Assim é possível determinar os parâmetros do modelo de contato roda-superfície inicialmente por meio de um modelo de simulação simples com o auxílio das medições, e prevenir influências de parâmetros conhecidos de maneira imprecisa, por exemplo, do veículo, sobre a determinação dos parâmetros do modelo de contato roda-superfície. Em seguida, o modelo de contato roda-superfície assim parametrado é integrado ao modelo de simulação complexo, no qual estão contidos também outros modelos, especialmente um modelo mais detalhado do veículo em comparação com o suporte de ensaios construído de maneira simples.

[0036] Em outra configuração vantajosa do processo, o suporte de ensaios é um sistema de uma massa, uma mola, um amortecedor e uma roda individual, e a massa, constante de mola e a constante de amortecedor do suporte de ensaios são escolhidas de tal modo, que o suporte de ensaios para os ensaios realizados apresenta o mesmo comportamento que o veículo sobre trilhos ou um modelo parcial para o veículo sobre trilhos, que está contido no modelo de simulação, isto é, especialmente as mesmas massas, as mesmas rigidezes e as mesmas forças de contato entre roda e pista.

[0037] O suporte de ensaios contém o mínimo possível de elementos conhecidos para simulação, o que facilita também a construção e a parametragem do outro modelo de simulação que é empregado para determinação dos parâmetros do modelo de contato roda-superfície, enquanto que o suporte de ensaios para o caso de aplicação dos ensaios, isto é, especialmente o rolamento de uma roda sobre outra pista e aqui especialmente sobre o concreto do espaço intermediário de trilhos, apresenta um comportamento substancialmente igual ao do veí- culo real.

[0038] Especialmente este suporte de ensaios simples pode ser construído com pouco gasto e com ele os ensaios correspondentes podem ser realizados a baixo custo. Assim, por um lado, o suporte de ensaios está construído de maneira simples, e especialmente os parâmetros do modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios, que é empregado no outro modelo de simulação, são adaptados por meio do qual os parâmetros do modelo de contato roda-superfície podem ser determinados e adaptados de maneira simples, ao mesmo tempo o suporte de ensaios apresenta um comportamento que é muito semelhante ao comportamento do modelo parcial para o veículo sobre trilhos, que é empregado no modelo de simulação com o qual dados para a validação de sistemas de detecção de descarrilamento são gerados, uma vez que este modelo corresponde ao veículo real.

[0039] Em outra configuração do processo de acordo com a invenção, quando da produção do suporte de ensaios a massa do suporte de ensaios é determinada com o auxílio da massa da caixa de carro e da plataforma rotativa do veículo sobre trilhos, a constante de mola do suporte de ensaios com o auxílio das constantes de mola entre caixa de carro e plataforma rotativa, bem como entre plataforma rotativa e roda, e a constante de amortecedor do suporte de ensaios com o auxílio das constantes de amortecedor entre caixa de carro e plataforma rotativa, bem como entre plataforma rotatória e roda. Amortecedor e mola são dispostos entre a massa e a massa da roda única. Assim o suporte de ensaios, como também seu modelo parcial no outro modelo de simulação para adaptação de parâmetros, um sistema de duas massas, consistindo em uma primeira massa, que corresponde subs-tancialmente à massa da caixa de carro, eventualmente à massa da plataforma rotativa, uma segunda massa, que corresponde à massa da roda, sendo que as duas massas estão ligadas através de mola e amortecedor, que são dispostos entre a massa e a massa da roda única. Pelo fato de que como suporte de ensaio é empregado um sistema de duas massas com mola e amortecedor, os parâmetros do suporte de ensaio, isto é, massas, constante de amortecimento e de mola são determinados de maneira simples com o auxílio do veículo real. O veículo real é reduzido a um sistema de duas massas através de processos conhecidos. Assim é possível uma determinação de padrões simples, e simultaneamente o suporte de ensaios para o caso de aplicação apresenta um comportamento substancialmente igual ao do veículo real, isto é, massas, substancialmente iguais, rigidezes iguais e forças de contato iguais.

[0040] Em outra configuração vantajosa do processo, os ensaios com o suporte de ensaios são realizados em uma pista que apresenta pelo menos duas alturas de dormentes distintas. Uma pista sólida pode apresentar, entre os trilhos, uma superfície de concreto ou asfalto substancialmente lisa, ou também dormentes que estão fundidos no concreto ou asfalto e sobressaem da pista entre os trilhos. Assim, durante o deslocamento do suporte de ensaios, distintas acelerações podem ser medidas nas diferentes alturas de dormentes, pelo que, no modelo de simulação para geração dos dados para a validação, podem ser empregados modelos de contato roda-superfície, de modo que simulações para o rolamento de uma roda descarrilado são possí-veis em diferentes alturas de dormente, para testar o sistema de detecção de descarrilamento sob estas condições de compatibilidade.

[0041] Dependendo da configuração de uma pista sólida, ela pode consistir, por exemplo, em concreto ou asfalto como material de base. Os trilhos podem estar aparafusados diretamente, por exemplo, com concreto, ou a pista sólida pode apresentar dormentes ou segmentos de dormentes, os quais, por exemplo, podem estar fundidos ao concreto ou ao asfalto, e sobre os quais os trilhos estão apoiados. A pista sólida pode apresentar outras geometrias de superfície, por exemplo, sulcos no espaço intermediário entre os trilhos. Os ensaios que são realizados com o suporte de ensaios, para obter dados para a parame- tragem do modelo de contato roda-superfície, são realizados para os tipos de pistas para as quais uma detecção de descarrilamento deve ser adaptada. Nesse caso os modelos de estimulação que são exercidos pela pista sobre a roda do suporte de pesquisas podem ser utilizados variando a altura de dormente ou uma profundidade de sulco ou outras configurações de superfície.

[0042] Em um processo para detectar um descarrilamento de um veículo sobre trilhos em uma pista predeterminada, um descarrilamento é detectado com o auxílio de dados que foram validados de acordo com um dos processos descritos anteriormente. Nesse caso tanto os dados quanto todo o algoritmo para detecção de descarrilamento podem ser validados com o auxílio dos dados.

[0043] Em um dispositivo para detecção de um descarrilamento de um veículo sobre trilhos em uma pista predeterminada o dispositivo está configurado de tal modo, que ele pode realizar um processo para detecção de um descarrilamento de um veículo sobre trilho em uma pista predeterminada, o qual foi validado com um processo descrito anteriormente.

[0044] Um exemplo de realização do processo de acordo com a invenção é descrito a seguir com o auxílio do desenho anexo. Nesse desenho a figura única 1 mostra uma representação esquemática do curso de processo de um processo de acordo com um exemplo de realização da presente invenção.

[0045] Na realização do processo 100 representada na figura 1, em um ensaio de descarrilamento 101, um deslocamento 102 é realizado com um suporte de ensaios na outra pista, aqui sobre uma pista de concreto dada a título de exemplo. Neste deslocamento 102 dados de medição 104 são determinados. No deslocamento 102 do suporte de ensaios na pista de concreto o suporte de ensaios que aqui consiste em uma massa, uma mola, um amortecedor e uma roda que está ligada à massa através de mola e amortecedor, é arrastado através da seção de deslocamento experimental. Os ensaios, porém, são realizados em outras configurações de pista, por exemplo, em pistas de asfalto, em pistas de deslocamento com distintas alturas de dormente e configurações de dormente, etc.

[0046] A pista de ensaio experimental consiste, por exemplo, em uma pista de concreto, como existe em determinadas configurações de uma pista sólida. A roda do suporte de ensaios rola entre os trilhos do espaço intermediário, que na pista sólida empregada aqui está enchido com concreto. Nesse caso, quando dos ensaios, podem ser empregados diversos tipos da pista de concreto. Por exemplo, pode ser empregada uma pista de concreto lisa, e podem ser empregadas pistas de concreto em que dormentes estão embutidos na pista de concreto. Naturalmente os ensaios podem ser realizados também com outros tipos de pista sólida.

[0047] O modelo de excitação do rolamento da roda, aqui sobre a pista de concreto, é designado em forma de dados de massa 104. Nesse caso especialmente acelerações são designadas. Esses dados podem ser designados para diversos tipos da pista de concreto empregada aqui a título de exemplo, mas também para distintas velocidades de deslocamento.

[0048] Para determinar os parâmetros do modelo de contato roda- superfície 110 para o contato entre a roda e a pista de concreto empregada aqui a título de exemplo, o modelo de simulação 106 é construído para o ensaio de descarrilamento 101 que é empregado apenas para determinação de parâmetros. Este modelo de simulação 106 consiste em um modelo parcial 110 para o contato roda-superfície, aqui entre roda e concreto da pista de concreto, bem como em um modelo de sistema de vários corpos 108 do suporte de ensaios. Através destes dois modelos parciais 108, 110 é modelada a construção de ensaio com fidelidade aos detalhes. Os parâmetros do modelo de sistema de vários corpos 108 para o suporte de ensaios podem ser derivados então simplesmente do suporte de ensaios. O suporte de ensaios consiste principalmente apenas em uma roda única, uma massa, bem como entre roda única e massa de um sistema de mola de amortecimento disposto. Assim o modelo de sistema de vários corpos 108 do suporte de ensaios pode ser parametrado de maneira simples e reflete o comportamento do suporte de ensaios no modelo de simulação 106 com muita precisão.

[0049] Assim é possível ajustar o modelo com o ensaio, através do alinhamento entre o modelo 106 do ensaio de descarrilamento 101 e os dados de medição 104 recebidos, isto é, determinar os parâmetros do modelo de contato roda-concreto 110. Neste alinhamento 111 os parâmetros do modelo de contato 110 entre roda e concreto são adaptados de tal modo, que, para os deslocamentos 102 realizados, um comportamento simulado com o modelo de simulação 106 do ensaio de descarrilamento 101 coincide, na medida do possível, com os dados de medição 104 recebidos quando do ensaio de descarrilamento. Para isto podem ser empregados processos conhecidos de adaptação de parâmetros, por exemplo, processos de otimização de parâmetros conhecidos.

[0050] Através do alinhamento 111 entre modelo 106 e ensaio 101, são determinados os parâmetros do modelo de contato roda-superfície 110 para o contato entre roda e concreto. Quando do alinhamento 111 entre modelo 106 e ensaio 101, é preciso adaptar apenas os parâmetros do modelo de contato roda-superfície 110, como exposto anteriormente, uma vez que os parâmetros do modelo parcial 108 para o suporte de ensaio, que é igualmente componente do modelo de simulação 106 para o ensaio de descarrilamento 101, já são conhecidos.

[0051] Na etapa seguinte, coloca-se sobre a pista o modelo de contato roda-superfície 110 para o contato entre roda e concreto, cujos parâmetros foram determinados a partir dos dados de ensaio 104 durante o alinhamento 111 entre modelo 106 e ensaio 101, no complexo modelo de simulação 112 para simulação do deslocamento do veículo sobre trilhos. Esse modelo de simulação 112 para simulação do deslocamento do veículo sobre trilhos na pista é com modelo de simulação detalhado, o qual apresenta especialmente um modelo de sistema de vários corpos 114 detalhado do veículo, bem como um modelo de sistema de vários corpos 116 para o contato entre roda e uma pista.

[0052] O modelo apresenta inicialmente um modelo para o contato entre roda e trilho, aqui, por exemplo, para uma pavimentação de brita convencional. Como para um deslocamento de um veículo real sobre um trilho em uma pavimentação de brita, isto é, no estado descarrilado podem ser realizadas medições sem problema, o modelo pode ser bem adaptado ao comportamento real com o auxílio dessas medições, de modo que tanto o modelo de sistema de vários corpos 114 empregado no modelo de simulação 112 quanto o modelo de contato roda- trilho contido inicialmente no modelo de simulação 112 possibilitam uma alta qualidade de simulação. Naturalmente medições do deslocamento do veículo sobre o trilho de uma pista sólida podem ser utili-zadas. O modelo de sistema de vários corpos 114 do veículo consiste então especialmente em uma modelação das massas de veículo, por exemplo, da caixa de carro bem como da plataforma rotatória e dos jogos de roda, bem como dos sistemas de mola e amortecedor dispostos entre esses elementos. Esses parâmetros podem ser derivados através de ensaios, mas também a partir das geometrias reais. Assim fica disponível um modelo de simulação 112, com modelos parciais 114 para o veículo e o contato de trilho-roda 116,com o qual se pode alcançar uma alta qualidade de simulação para um deslocamento no trilho. No presente processo parte-se da existência de um modelo de simulação deste tipo.

[0053] Com o modelo de simulação 112, antes que o modelo de contato entre roda e trilho seja trocado pelo modelo de contato entre roda e concreto, podem ser gerados inicialmente os dados de simulação 118, os quais podem ser utilizados para a validação 124 dos sistemas de detecção de descarrilamento 122, e que inicialmente representam um deslocamento normal sobre um trilho sob diversas condições de compatibilidade, por exemplo, diversas construções de veículo, diversas velocidades e diversas qualidades da pista, por exemplo, levando-se em consideração erros de apoio de trilho. Assim se obtém inicialmente da simulação conjuntos de dados 118 para um desloca-mento sobre os trilhos sem descarrilamento.

[0054] Em seguida no modelo de simulação 112 o modelo parcial 116 para o contato entre roda e pista é substituído pelo modelo parcial 110 para o contato roda-superfície entre roda e concreto, cujos parâmetros foram determinados anteriormente através do alinhamento 112 entre modelo 106 e ensaio de descarrilamento 101. Assim se obtém um modelo de simulação 112 para simulação do deslocamento do veículo sobre trilhos no concreto quando de um descarrilamento. Com este modelo de simulação 112 adaptado desta maneira, são realizadas simulações com as quais o deslocamento do veículo é modelado após um descarrilamento sobre o concreto da pista para distintas condições de compatibilidade, por exemplo, distintas velocidades, distintas massas de veículo, etc. Assim a partir da simulação são obtidos conjuntos de dados 118 que representam um deslocamento descarrilado. Assim é possível ajustar simulativamente deslocamentos descarrilados, cuja representação real não seria economicamente representável em suportes de ensaios através de ensaios de descarrilamento reais, devido ao gasto necessário para isso.

[0055] Estes dados de simulação 118 são empregados em seguida para validação 124 no algoritmo de detecção empregado no sistema de detecção de descarrilamento 122. Para validação 124, além disso, conjuntos de dados 120, que são realizados a partir de ensaios em que medições de deslocamentos normais nos trilhos e deslocamentos descarrilados, são utilizados complementarmente.

[0056] Geralmente está à disposição um conjunto de dados mais abrangente, por meio do qual um sistema de detecção de descarrilamento 122 pode ser validado. Através do processo de acordo com a invenção 100 é especialmente possível prover para a validação 124 dados 118 que simulam a situação de descarrilamento, os quais só podem ser obtidos através de ensaios com um considerável gasto. Assim o processo de acordo com a invenção possibilita realizar uma validação abrangente 124 de sistemas de detecção de descarrilamento 122 sob distintas condições de compatibilidade, que não poderiam ser consideradas através de ensaios ou apenas com elevado gasto. O procedimento pode ser aplicado para quaisquer pistas, isto é, para di-ferentes materiais ou configurações de superfície. LISTA DE REFERÊNCIA 100 processo 101 ensaio de descarrilamento 102 deslocamento de suporte de ensaio sobre pista de concreto 104 dados de medição 106 ensaio de descarrilamento com modelo de simulação 108 modelo de sistema de vários corpos do suporte de ensaios 110 modelo de contato roda-concreto 112 modelo de simulação 114 modelo de sistema de vários corpos do veículo 116 modelo de roda-superfície para uma pista 118 conjunto de dados de simulação 120 conjunto de dados de ensaios 122 sistema de detecção de descarrilamento 124 validação

Claims (13)

1. Processo (100) para gerar dados (118) para a validação (124) de sistemas de detecção de descarrilamento (122) de veículos sobre trilhos, caracterizado pelas seguintes etapas: - escolher um modelo de simulação (112) validado com o auxílio de medições para simulação do deslocamento do veículo sobre trilhos em uma determinada pista, o qual contém um modelo parcial (116) para o contato entre roda e pista, - substituir o modelo parcial (116) para o contato entre roda e pista por um modelo de contato roda-superfície (110) para outra pista, - produzir um suporte de ensaios, que forma um modelo simplificado do veículo, - realizar ensaios (101) com o suporte de ensaio, nos quais deslocamentos (102) são realizados na outra pista, - adaptar (111) os parâmetros do modelo de contato roda- superfície (110) com o auxílio de dados (104) recebidos quando dos ensaios (101), - gerar dados (118) para a validação (124) de sistemas de detecção de descarrilamento (122) através da realização de simulações com o modelo de simulação (112).

2. Processo (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o modelo parcial (116) para o contato entre roda e pista do modelo de simulação (112) validado escolhido é substituído por um modelo de contato roda-superfície (110), o qual descreve distintos materiais e estruturas de superfície.

3. Processo (100) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o modelo parcial (116) para o contato entre roda e pista do modelo de simulação (112) validado escolhido modela um contato roda-trilho para uma pavimentação de brita ou um contato rota-trilho para uma pista sólida.

4. Processo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o modelo parcial (116) para o contato entre roda e pista é substituído por um modelo de contato roda-concreto ou um modelo de contato roda-asfalto.

5. Processo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a adaptação (111) dos parâmetros do modelo de contato roda-superfície (110) ocorre por meio de outro modelo de simulação (106), com o auxílio dos dados de medição (104) obtidos nos ensaios (101), o qual consiste em um modelo de sistema de vários corpos (108) do suporte de ensaio bem como no modelo de contato roda-superfície (110) para a outra pista.

6. Processo (100) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o processo de sistema de vários corpos (108) do processo de ensaio é formado a partir de uma massa, da massa de uma roda única, bem como de uma mola e um amortecedor, os quais estão dispostos entre a massa e a massa da roda única.

7. Processo (100) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que no o modelo de sistema de vários corpos (108) do suporte de ensaio a massa é determinada com o auxílio da massa da caixa de carro e da plataforma rotatória do veículo sobre trilhos, a constante de mola com o auxílio das constantes de mola entre caixa de carro e plataforma giratória, bem como entre plataforma rotatória e roda, e a constante de amortecedor com o auxílio das constantes de amortecedor entre caixa de carro e plataforma rotatória, bem como entre plataforma rotatória e roda.

8. Processo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que o modelo de contato roda-superfície (110), após a adaptação (111) de seus parâmetros, é integrado ao modelo de simulação (112) para simulação do desloca- mento do veículo sobre trilhos na pista, por meio do outro modelo de simulação (106) e dos dados de medição (104), para gerar, através da realização de simulações com o modelo de simulação (112), os dados (118) para a validação (124) de sistemas de detecção de descarrilamento (122).

9. Processo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o suporte de ensaio é um sistema de massa, mola e amortecedor, bem como uma roda única, e massa, constante de mola e constante de amortecedor do suporte de ensaio são escolhidos de tal modo, que o suporte de ensaio para a realização de ensaios (101) apresenta comportamento quase igual ao do veículo sobre trilhos ou um modelo parcial (114) para o veículo sobre trilhos a partir do modelo de simulação (112).

10. Processo (100) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que para produção do suporte de ensaio a massa é determinada com o auxílio da caixa de carro e da plataforma rotatória do veículo sobre trilhos, a constante de mola com o auxílio das constantes de mola entre caixa de carro e plataforma rotatória, bem como entre plataforma rotatória e roda, e a constante de amortecedor com o auxílio das constantes de amortecedor entre caixa de carro e plataforma rotatória, bem como entre plataforma rotatória e roda, e mola e amortecedor estão dispostos entre a massa e a massa da roda única.

11. Processo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os ensaios (101) são realizados sobre uma pista que apresenta pelo menos duas alturas de dormente diferentes.

12. Processo para detectar um descarrilamento de um veículo sobre trilhos em uma pista predeterminada, caracterizado pelo fato de que um descarrilamento é detectado com o auxílio de dados que foram validados de acordo com um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

13. Dispositivo para detecção de um descarrilamento de um veículo sobre trilhos em uma pista predeterminada, caracterizado pelo fato de que o dispositivo está configurado de tal modo, que ele pode realizar um processo como definido na reivindicação 12.

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