BRPI0621072A2 - monitoramento do estado de equipamentos de pátio ferrovìario por meio de dispositivos sensores sem fio - Google Patents

Abstract

MONITORAMENTO DO ESTADO DE EQUIPAMENTOS DE PáTIO FERROVIáRIO POR MEIO DE DISPOSITIVOS SENSORES SEM FIO. Um dispositivo sensor de posicionamento sem fio é fornecido para o propósito de monitorar o estado de equipamento de pátio ferroviário. O dispositivo compreende um mecanismo sensor de gravidade com a capacidade de detectar um deslocamento angular que tenha como referéncia uma linha tendencialmente vertical, e para que se gere um sinal de deslocamento ao detectar uma modificação no movimento angular que exceda a aproximadamente 40 graus. Um mecanismo de processamento, acoplado de uma forma operativa ao mecanismo sensor de gravidade, recebe o sinal de deslocamento. Um transmissor de radiofreqúência, que responde ao mecanismo de processamento, transmite um sinal de dados indicativo do deslocamento angular. O mecanismo de processamento é programado para ativar o transmissor de radiofrequência no momento em que receber o sinal de deslocamento, O mecanismo sensor de gravidade encontra-se fixado, preso, ou mecanicamente acoplado ao equipamento de pátio ferroviário, que compreende ao menos um elemento entre: um seletor de linha férrea acionado manualmente ou um indicador de segurança.

Description

Monitoramento do estado de equipamentos de pátio ferroviário por meio de dispositivos sensores sem fio.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Esta presente invenção, de modo geral está relacionada a equipamentos de pátios ferroviários e, mais especificamente, ao monitoramento do estado dos equipamentos de pátio ferroviário, a partir de uma localização remota.

Os Pátios ferroviários são os centros de atividade dos sistemas de transporte ferroviário. Desta forma, um grande conjunto de serviços são fornecidos em pátios ferroviários, incluindo a origem, o intercâmbio, e o término de transportes de carga, assim como o estacionamento e a manutenção de locomotivas, a composição e inspeção de novos trens, o fornecimento de serviços a trens que estejam de passagem pela instalação, e a inspeção e a manutenção de vagões e/ou carros e o estacionamento de vagões e/ou carros. Os vários serviços fornecidos por um pátio ferroviário competem por recursos tais como o espaço, o pessoal, e os equipamentos, em várias instalações, de tal forma que a gestão do pátio ferroviário em toda a sua integridade é uma operação complexa.

Para que se melhore a eficiência das operações em um pátio ferroviário, pode vir a ser útil o efetuar o monitoramento do equipamentos de pátio ferroviário, tais como os indicadores de não acoplamento (blue flag), os seletores de linha férrea, os equipamentos de sinalização, e similares, a partir de uma localidade remota. Um pátio ferroviário típico pode incluir centenas de seletores de trilhos manualmente controlados, que podem ser posicionados em qualquer uma dentre duas posições. Desta forma, o estado de um seletor pode ser definido em termos de se a posição do seletor estiver em uma primeira posição, ou se a mesma se encontrar em uma segunda posição. Indicadores de não acoplamento, são empregados por funcionários do pátio ferroviário para indicar que o acesso a um segmento de linha férrea se encontra impedido por motivos de segurança. Na prática, os indicadores de não acoplamento, podem tomar a forma de sinais, de bandeiras, ou de luzes intermitentes. Os indicadores de não acoplamento, ocupam um de dois possíveis estados: um estado "pronto" e um estado "removido". Quando quer que um indicador de não acoplamento se encontre no estado "pronto", o segmento de linha férrea associado ao indicador se encontrará inaccessível às locomotivas, e quaisquer carros ou vagões e/ou carros no segmento não podem ser movidos. Por outro lado, quando quer que um indicador de não acoplamento se encontre no estado "removido", o segmento de linha férrea associado ao indicador não mais se encontrará inaccessível às locomotivas, e quaisquer vagões e/ou carros que estiverem no segmento de linha férrea poderão ser movidos.

Uma aplicação exemplar de indicadores de não acoplamento é o de proporcionar a proteção aos trabalhadores durante a inspeção manual de vagões e/ou carros. Um conjunto de vagões e/ou carros é deslocado sobre um segmento de linha férrea para inspeção. O segmento de linha férrea é formado por uma seção de dois ou mais trilhos tendencialmente paralelos. Os indicadores de não acoplamento são posicionados verticalmente entre ambas as extremidades dos segmentos dos trilhos, onde a inspeção deve ocorrer, mais adiante de cada uma das extremidades do conjunto de vagões e/ou carros. O indicador de não acoplamento proporciona uma indicação de que os vagões e/ou carros não devem ser movimentados e que nenhuma locomotiva deverá adentrar tal segmento de linha durante o processo de inspeção. Um propósito do indicador de não acoplamento é a proteção de inspetores de vagões e/ou carros. Durante a inspeção de vagões e/ou carros, os indicadores de não acoplamento se encontram no estado "pronto". Após o término da inspeção, os inspetores removem os indicadores de não acoplamento.

Nenhuma técnica existente no momento proporciona a comunicação automatizada do estado de um indicador de não acoplamento, ou do estado da posição de um seletor de linha férrea, para um ponto remoto de monitoramento. O estado de um indicador de não acoplamento pode ser comunicado por voz através de uma conexão de rádio pela pessoa que estiver a prontificar ou remover o indicador de não acoplamento. O estado da posição de um seletor de linha férrea não é comunicado a um ponto remoto de monitoramento, a não sér que o seletor seja um seletor controlado remotamente, porém muitos seletores de linha férrea encontrados em pátios ferroviários não são equipados para controle remoto.

É possível detectar remotamente o estado de um seletor através do uso de sensores com o uso de cabos. Um sensor é aplicado a um seletor, com cabos de comunicação e alimentação estendido sob o solo em vala canalizadora que percorre desde o sensor até o ponto central de monitoramento. Porém, a escavação de uma vala de canalização em um pátio ferroviário é um procedimento complicado devido ao constante deslocamento de vagões e/ou carros, assim como devido às altamente compactadas camadas de terra sob as linhas férreas. A colocação subterrânea de cabos em um pátio ferroviário é uma atividade de alto custo e demorada, a qual atrapalha tanto as operações no pátio ferroviário quanto a livre movimentação de vagões e/ou carros. Embora um número limitado de seletores dê linha férrea especialmente configurados se utilizem comunicação sem fio para o controle remoto da posição do na qual o seletor se encontra, um número relativamente alto de seletores de linha férrea convencionais existentes não possuem essa capacidades de detecção sem fio, e portanto não podem ser facilmente adaptados para que possuam tal recurso. Porém, se a capacidade de detecção sem fio for realmente necessária, o seletor de linha férrea convencional deve ser removido e substituído por um novo seletor, especialmente configurado para a operação remota sem fios. Tal processo de reposição de seletores é entediante, caro, e laborioso.

Em vista das considerações supracitadas, torna-se necessária uma técnica aprimorada para efetuar o monitoramento remoto do estado de equipamentos de pátio ferroviário, tais como os indicadores de não acoplamento (blue flag) e seletores de linha férrea. Tal monitoramento não deve exigir a instalação de cabos subterrâneos que se estendam pelo pátio ferroviário.

SÍNTESE DA PRESENTE INVENÇÃO

Em concordância com um conjunto de formas de realização da presente invenção, um dispositivo sensor de posicionamento sem fio é fornecido com a proposta de monitorar os estados de equipamentos de pátio ferroviário. O dispositivo compreende um mecanismo sensor de gravidade para a detecção de um deslocamento angular referente à uma linha tendencialmente vertical, e para gerar um sinal de deslocamento ao detectar uma mudança em deslocamento angular que exceda aproximadamente 40 graus. Um mecanismo de processamento, acoplado de uma forma operativa ao mecanismo sensor de gravidade, recebe o sinal de deslocamento. Um transmissor de radiofreqüência, que responde ao mecanismo processador, transmite um sinal de dados que indica o deslocamento angular. O mecanismo de processamento é programado para ativar o transmissor de radiofreqüência assim que receba o sinal de deslocamento. O mecanismo sensor de gravidade encontra-se fixado, preso, ou mecanicamente acoplado ao equipamento de pátio ferroviário, que compreende ao menos um entre um seletor de linha férrea acionado manualmente ou um indicador de segurança.

Em concordância com outro conjunto de formas de realização da presente invenção, um dispositivo sensor magnético é proporcionado para o monitoramento dos estados de equipamentos de pátio ferroviário. O dispositivo compreende um mecanismo sensor magnético para a detecção de um campo magnético aplicado, e para gerar um sinal de detecção, ao detectar o campo magnético aplicado. Um mecanismo de processamento, de uma fôrma operativa acoplado ao mecanismo sensor magnético, recebe o sinal de detecção. Um transmissor de radiofreqüência, que responde ao mecanismo de processamento, transmite um sinal de dados que indica a detecção do campo magnético aplicado. O mecanismo de processamento é programado para ativar o transmissor de radiofreqüência ao receber o sinal de detecção. O mecanismo sensor magnético é afixado, preso ou mecanicamente acoplado à equipamentos de pátio ferroviário que compreendem pelo menos um entre uma travessa de ferrovia, um indicador de segurança, ou um receptáculo de indicador de segurança.

Em concordância com ainda outro conjunto de formas de realização da presente invenção, um sistema magnético de detecção é proporcionado para a monitoração dos estados de equipamentos de pátio ferroviário. O sistema compreende um dispositivo magnético de detecção sem fio, que inclui: (i) um mecanismo sensor magnético para detectar um campo magnético aplicado, e para gerar um sinal de detecção ao detectar o campo magnético aplicado; (ii) um mecanismo de processamento, de uma forma operativa acoplado ao mecanismo sensor magnético, para receber o sinal de detecção; e (iii) um transmissor de radiofreqüência, que responde ao mecanismo de processamento, para a transmissão de um sinal de dados que indica a referida detecção do campo magnético aplicado; em que o mecanismo de processamento é programado para ativar o transmissor de radiofreqüência ao receber o sinal de detecção. O sistema também compreende um indicador de segurança afixado, preso ou acoplado mecanicamente ao mecanismo sensor magnético sem fio; e um receptáculo de indicador de segurança, para receber o indicador de segurança, e configurado dè forma a ter pelo menos um imã permanentemente próximo ao mesmo; sendo que, quando o indicador de segurança se encontra inserido em um receptáculo para indicador de segurança, um campo magnético criado pelo imã permanente do outro lado do receptáculo é detectado pelo mecanismo sensor magnético do dispositivo magnético de detecção.

Em concordância com outro conjunto de formas de realização da presente invenção, um sistema magnético de detecção sem fio é proporcionado para o monitoramento dos estados dè equipamentos de pátio ferroviário.

O sistema compreende um dispositivo sensor magnético sem fio que inclui: (i) um mecanismo sensor magnético para detectar um campo magnético aplicado, e para gerar um sinal de detecção ao detectar o campo magnético; (ii) um mecanismo processador, de uma forma operativa acoplado ao mecanismo sensor magnético, para receber o sinal de detecção; e (iii) um transmissor de radiofreqüência, que responde ao mecanismo processador, para transmitir um sinal de dados que indica a referida detecção do campo magnético aplicado; em que o mecanismo processador é programado para ativar o transmissor de radiofreqüência ao receber o sinal de detecção. O sistema também compreende um indicador de segurança que possui um ou mais imãs permanentes afixados, presos ou mecanicamente acoplados ao mesmo; e um receptáculo de indicador de segurança próximo ao dispositivo sensor magnético sem fio para receber o indicador de segurança; sendo que, quando o indicador de segurança é inserido no receptáculo para indicador de segurança, um campo magnético gerado por um ou mais imãs permanentes é detectado pelo mecanismo sensor magnético do dispositivo magnético de detecção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS ILUSTRAÇÕES

- A figura 1 retrata um diagrama de blocos de um dispositivo sensor magnético sem fio, concebido para o monitoramento de equipamento de pátio ferroviário, a partir de um local remoto, de acordo com um conjunto de formas de realização da presente invenção; A figura 2 retrata um diagrama de blocos de um mecanismo fornecedor de energia e de um sensor de gravidade para o uso com o dispositivo sensor de posição sem fio da figurai;

- A figura 3 é uma representação em forma de diagrama do dispositivo sensor de posição sem fio da figura 1 configurado para monitorar um seletor de linha férrea manual;

- A figura 4 é uma representação em forma de diagrama do dispositivo sensor de posição sem fio da figura 1 configurado para monitorar um indicador de segurança do não acoplamento;

- A figura 5 retrata um diagrama de blocos de um dispositivo sensor magnético sem fio para o monitoramento de equipamento de pátio ferroviário a partir de um local remoto de acordo com um conjunto de formas de realização da presente invenção; e A figura 6 é uma representação em forma de diagrama do dispositivo sensor magnético sem fio da figura 5 configurado para monitorar um indicador de segurança do não acoplamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS EXEMPLARES DE REALIZAÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO

A Figura 1 retrata um diagrama de blocos de um dispositivo sensor de posição sem fio 100 para monitorar o estado de equipamentos de pátio ferroviário a partir de um local remoto de acordo com um conjunto de formas de realização dâ presente invenção. Uma fonte fornecedora de energia elétrica 102 proporciona alimentação para um transmissor 101, um controlador 104, e um mecanismo sensor de gravidade 103. O transmissor 101 é acoplado a uma antena 106. Um invólucro para dispositivo 105 ao menos parcialmente encapsula um ou mais entre o mecanismo sensor de gravidade 103, controlador 104, transmissor 101 e, opcionalmente, a fonte fornecedora de energia elétrica 102. A fonte fornecedora de energia elétrica 102 pode ser implementada com o uso de baterias, painéis solares, uma fonte de alimentação baseada em gravidade, uma fonte auto-alimentada, outros tipos de fontes de alimentação, e quaisquer de várias combinações das referidas alternativas. Por exemplo, técnicas de coleta de energia podem ser utilizadas para proporcionar alimentação suplementar de carga lenta a uma pequena bateria, portanto permitindo uma redução em tamanho necessário de bateria, ou uma extensão de vida útil para a bateria, ou ambos.

O mecanismo sensor de gravidade 103 é afixado ao invólucro para dispositivo 105 por um mecanismo de acoplagem 117, que compreende pelo menos um entre um suporte, um ou mais prendedòres e parafusos, adesivo, cola, um ou mais acopladores ou conectores, ou por estar afixo a um outro componente do sistema ou porção do mesmo, tal qual o transmissor 101 inteiro ou uma parte do mesmo, ou na fonte fornecedora de energia elétrica 102, ou no controlador 104. O controlador 104 pode ser implementado usando um dispositivo baseado em microprocessador ou micro controlador, a operar em resposta a um programa de computador, capaz de implementar os procedimentos descritos em maiores detalhes a partir deste ponto. Por exemplo, o transmissor 101 e o controlador 104 podem, mas não necessitam, ser implementados em conjunto na forma de um único elemento que utilize um dispositivo de circuito integrado. Exemplos específicos de tal dispositivo incluem o rFPIC 12F675 e o nRF24E1 fabricados e vendidos pela Microchip Technology Incorporated e Nordic Semiconductor ASA, respectivamente. Estes dispositivos de circuito integrado contêm um micro controlador com um transmissor de rádio com telemetria integrada. De forma a realizar várias funções prescritas e processos desejados, assim como portanto os cálculos, o controlador 104 deve incluir, mas sem estar limitado à, um processador(es), computador(es), memória, armazenamento de dados, registro(s), temporizador, interruptor(es), interfaces de comunicação, e interfaces de sinal de entrada e saída (l/O), assim como combinações que compreendam pelo menos um dos itens mencionados. Por via de exemplo, um dispositivo adequado baseado em microprocessador, pode incluir um microprocessador conectado a um meio de armazenamento de dados legível por computador, capaz de armazenar programas executáveis, procedimentos ou algoritmos e valores de calibração ou constantes, assim como barramentos de dados para proporcionar comunicações (por exemplo, entrada e saída de dados e dentro do microprocessador) de acordo com tecnologias conhecidas.

O mecanismo sensor de gravidade 103 detecta uma posição angular 108, do invólucro para dispositivo 105, relativo a uma linha vertical, que aponta diretamente de cima para baixo. Por exemplo, o mecanismo sensor de gravidade 103 detecta se o invólucro para dispositivo 105 se encontra em posição tendencialmente em pé (dentro de 40 graus, por exemplo, de uma linha tendencialmente vertical). Opcionalmente, o mecanismo sensor de gravidade 103 pode ser equipado de forma a distinguir o invólucro para dispositivo 105 com seu lado direito 114 orientado para baixo, contrastado ao invólucro para dispositivo apoiado com seu lado esquerdo 112 orientado para baixo. Orientação direito-esquerda pode ser detectada com qualquer de várias tecnologias existentes, tal como uma chave acionada por pêndulo, um acelerômetro de estado sólido, um dispositivo sensor de nível eletrolítico, ou similares.

O mecanismo sensor de gravidade 103 produz um sinal quando a posição angular 108 do invólucro para dispositivo 105, relativa à posição vertical, se desloca por mais que 40 graus. Tal sinal pode ser produzido, por exemplo, por um fechamento de contato momentâneo. No momento em que o mecanismo sensor 103 detecta uma mudança na posição angular do invólucro para dispositivo 105, o sinal produzido pelo mecanismo sensor de gravidade é empregado para alertar o controlador 104. Com o objetivo de permitir que haja tempo suficiente para que o mecanismo sensor de gravidade 103 se estabilize após o deslocamento, o controlador 104 pode ser programado de forma a esperar por um breve período, de por exemplo, cinco segundos. Após o término do breve período, o controlador 104 determina a posição angular 108 do invólucro para dispositivo 105, utilizando um sinal de entrada recebido do mecanismo sensor de gravidade 103.

O controlador 104 utiliza o transmissor 101 e antena 106 para transmitir um sinal que inclui informação de detecção. Tal informação de detecção inclui um identificador de dispositivos sensores de posição sem fio, que especialmente identifica a posição do dispositivo sensor de posição sem fio 100, assim como um parâmetro indicativo da posição angular atual 108 do invólucro para dispositivo 105. O controlador 104 pode ser programado para fazer com que o transmissor 101 repita tal transmissão de sinal várias vezes de forma a assegurar que esta informação de detecção seja comunicada com sucesso a um dispositivo em local remoto. Opcionalmente, o dispositivo sensor de posição sem fio 100 é equipado com um receptor, e conseqüentemente o controlador 104 pode ser programado de forma fazer com que o transmissor 101 repita a transmissão, até que o receptor opcional receba uma notificação de recebimento de um transmissor no local remoto. Além do mais, se a comunicação sem fio ocorrer em ambas as direções, então o controlador 104 pode responder a um requerimento recebido de um local remoto, requisitando que o controlador especifique a posição angular atual 108 do invólucro para dispositivo 105. O dispositivo sensor de posicionamento sem fio sem fio 100 pode vir equipado de forma a implementar comunicações sem fio, tanto através de uma conexão unidirecional quanto bidirecional, a utilizar quaisquer de uma variedade de freqüências de rádio existentes e protocolos de comunicação. Opcionalmente, o controlador 104 pode ser programado para "despertar" em um intervalo periódico repetido, tal como a cada quinze minutos; para ativar o transmissor 101 de forma que transmita o identificador de dispositivos, e a posição angular atual 108 do invólucro para o dispositivo 105.

A figura 2 apresenta uma fonte fornecedora de energia elétrica exemplar e mecanismo sensor dé gravidade 200, que pode ser usado para implementar a fonte fornecedora de energia elétrica 102 e mecanismo sensor de gravidade 103 da figura 1. Um imã permanente 203 (figura 2) fica suspenso por uma mola 202 afixada próxima a uma extremidade de um tubo de contenção 201. A força aplicada pela mola 202 e o peso do imã 203 são selecionados de tal forma que, se o tubo de contenção 201 estiver em uma posição substancialmente vertical, com a mola 202 posicionada acima de uma bobina de fios 204, então o imã 203 se dependura abaixo da bobina de fios 204. A bobina de fios 204 possui uma primeira extremidade 222 e uma segunda extremidade 224. Se o tubo 201 for deslocado de uma posição tendencialmente vertical para uma posição tendencialmente horizontal, o imã será 203 puxado pela mola 202 rumo à segunda extremidade 224, através do eixo central da bobina de fios 204, rumo à primeira extremidade 222, e a passar então além da primeira extremidade 222, com o imã 203 mais cedo ou mais tarde parando, de forma a descansar do lado de fora da bobina de fios 204.

Quando o tubo 201 é deslocado de uma posição tendencialmente horizontal para uma posição tendencialmente vertical, de forma que a mola 202 se localize acima do imã 203, então a mola 202 é esticada pelo peso do imã 203. O imã 203 passa através do tubo 201 rumo à primeira extremidade 222, através do eixo central da bobina de fios 204, rumo à segunda extremidade 224, mais cedo ou mais tarde vindo a descansar sob a bobina de fios 204. Desta forma, quando quer que o tubo 201 seja deslocado de uma posição horizontal para uma posição vertical, ou de uma posição vertical para uma posição horizontal, o imã 203 passa através da bobina 204, gerando assim dois pulsos elétricos de corrente na medida em que o imã viaja desde a primeira extremidade 222, através do eixo central da bobina de fios 204, e rumo à segunda extremidade 224, ou na medida em que o imã viaja da segunda extremidade 224, através do eixo central da bobina de fios 204, e rumo à primeira extremidade 222. Tais pulsos elétricos de corrente são retificados e armazenados em um capacitar na condição de carga elétrica. Tal carga elétrica é então utilizada para alimentar energia ao transmissor 101 (figura 1), de tal forma que o transmissor seja capacitado a transmitir um sinal indicativo da posição do tubo 201 (figura 2), e portanto indicativa do estado de um seletor de linha férrea, indicador de não acoplamento (blue flag), ou outros equipamentos de pátio ferroviário. Um transmissor de radiofreqüência de baixa potência que possua uma saída de potência no âmbito de miliwatts ou micro watts é adequado para este propósito. Em situações em que urna bateria é utilizada para implementar a fonte fornecedora de energia elétrica 102, tais pulsos de corrente elétrica podem ser utilizados para gerar um sinal interruptor, com o propósito de "despertar" o controlador 104 de um estado de espera com baixo consumo de energia, ou de um estado de dormência.

A figura 3 é uma representação diagramática do dispositivo sensor de posição sem fio da Figura 1, configurado para ao monitoramento de um seletor de linha férrea manualmente acionado, referido a partir deste ponto como seletor de linha férrea manual 303. O seletor manual de linha férrea 303 inclui uma alavanca de acionamento manual 301 que fica deitada horizontalmente sobre o solo, òu à esquerda ou à direita ao longo de um trilho 305, exceto quando alavanca manual de acionamento 301 é utilizada para alterar a posição do seletor manual de linha férrea 303 de uma primeira posição para uma segunda posição, õu de uma segunda posição para uma primeira posição. Quando uma alavanca manual de acionamento 301 sé encontra deitada sobre o chão, uma extremidade livre 307 da alavanca manual de acionamento 301 se encontra orientada, ou para uma primeira direção 318, ou para uma segunda direção 319 tendencialmente oposta à primeira direção (isto é, tendencialmente à 180 graus da primeira direção) ao longo do trilho 305, dependendo de se o seletor manual de linha férrea 303 estiver orientado em uma primeira posição ou em uma segunda posição. Se o seletor manual de linha férrea 303 estiver orientado rumo à primeira posição 318, a extremidade livre 307 estará orientada rumo à primeira direção 318, enquanto que se o seletor manual de linha férrea 303 estiver orientado rumo à segunda posição, a extremidade livre 307 estará orientada rumo à segunda direção 319.

Vamos supor que uma alavanca manual de acionamento 303 se encontre inicialmente em uma posição tendencialmente horizontal, som a extremidade livre 307 orientada rumo à primeira direção 318. De tal forma, o seletor manual de linha férrea 303 se encontra na primeira posição. Para mudar a direção do seletor manual de linha férrea 303 da primeira posição para a segunda posição, a alavanca 303 é levantada dè sua posição tendencialmente horizontal próxima a um dos lados do trilho 305, deslocada para uma posição tendencialmente vertical ao longo de um arco, e colocada de volta ao longo do trilho 305, estando assim a alavanca manual de acionamento 301 agora em uma posição tendencialmente horizontal, mas com a extremidade livre 307 agora orientada rumo à segunda direção 319. O seletor manual de linha férrea 303 então se encontra na segunda posição.

De forma a deslocar o seletor manual de linha férrea 303 da segunda posição para a primeira posição, a alavanca 303 é erguida de sua posição tendencialmente horizontal próxima a um dos lados do trilho 305, deslocada até uma posição tendencialmente vertical ao longo de um arco, e colocada de volta ao lado do trilho 305, estando assim a alavanca manual de acionamento 301 agora em uma posição tendencialmente horizontal, mas com a extremidade livre 307 então orientada rumo à primeira direção 319.

Em concordância com um conjunto de formas de realização da presente invenção, o dispositivo sensor dê posição sem fio 100 (figura 1 e figura 3) está preso na alavanca manual de acionamento 301 (figura 3). O mecanismo sensor de gravidade 103 (figura 1) no dispositivo sensor de posição sem fio 100 é capaz de distinguir se a extremidade livre 307 (figura 3) da alavanca manual de acionamento 301 se encontra orientada tendencialmente rumo à primeira direção 318, ao invés de estar orientada tendencialmente rumo à segunda direção 319. Quando quer que a direção do seletor manual de linha férrea 303 for mudada, o mecanismo sensor de gravidade 103 (figura 1) aciona o controlador 104 e transmissor 101, com o propósito de transmitir um sinal que inclua dados que identifiquem õ seletor manual de linha férrea 303 (figura 3) e dados indicativos da direção do seletor manual de linha férrea. A direção do seletor manual de linha férrea, também conhecida como o "estado" do seletor, especifica se a extremidade livre 307 da alavanca manual de acionamento 301 está orientada rumo à primeira direção 318 ao invés da segunda direção 319. Adicionalmente, ou ao invés de a transmissão do sinal ocorrer quando quer que a direção do seletor manual de linha férrea 303 for modificada, o estado do seletor manual de linha férrea 303 pode também ser comunicado por dispositivo sensor remoto sem fio 100 em intervalos regulares, ou quando requisitado, como permitido por protocolos padronizados de comunicação.

A figura 4 é uma representação diagramática do dispositivo sensor de posição sem fio 100 da figura 1 configurado para o monitoramento do indicador de segurança bandeira azul 401. Para colocar o indicador de segurança 401 em estado "pronto", e assim proporcionar uma indicação de segurança, o indicador é posicionado em pé em um receptáculo de indicador de segurança 403, entre um par de trilhos paralelos 420 e 422, próximos a um segmento de linha férrea que deve ser protegido. Desta forma, o indicador de segurança 401 se encontrará em uma posição tendencialmente vertical quando estiver no estado "pronto".

Quando o indicador de segurança 401 for para ser colocado em estado "removido", o que significa que o indicador de segurança não é mais necessário, o indicador será posicionado horizontalmente ao longo, ou entre, um dos trilhos paralelos 420 ou 422, de forma que o indicador não possa ser erradamente posicionado, ou que não possa interferir com o movimento de vagões e/ou carros e locomotivas sobre os trilhos. Alternativamente, o indicador de segurança 401 será então manualmente erguido de uma posição horizontal, ou abaixado para uma posição horizontal, através deste conector pivotante.

Em concordância com um conjunto de formas de realização da presente invenção aqui descritas, o dispositivo sensor de posição sem fio 100 (figura 1 e figura 4) é preso no indicador de segurança 401 (figura 4). O mecanismo sensor de gravidade 103 (figura 1) no dispositivo sensor remoto sem fio 100 é utilizado para identificar se o indicador de segurança 401 (figura 4) se encontra em posição vertical (o que indica um estado "pronto") ao invés de uma posição horizontal (o que indica estado "removido"). Quando quer que o indicador de segurança 401 estiver erguido (pronto) ou abaixado (removido), o dispositivo sensor de posição 103 (figura 1) aciona o controlador 104 e transmissor 101, de forma a transmitir um sinal que inclua dados que identifiquem o indicador de segurança de ferrovia bandeira azul 401 (figura 4), assim como dados que identifiquem o estado do indicador de segurança (pronto ou removido). Adicionalmente, ou em substituição a uma transmissão de sinal a ocorrer quando quer que a posição do indicador de segurança 401 for mudada de horizontal para vertical ou vice-versa, o estado do indicador de segurança pode também ser comunicado pelo dispositivo sensor de posição sem fio 100 (figura 1 e figura 4) em intervalos regulares, ou quando requerido, como permitido por protocolos padronizados de comunicação.

O transmissor 101 associado ao dispositivo sensor de posição sem fio 100 (figura 1 e figura 4) e o indicador bandeira azul de segurança de ferrovia 401 (figura 4) podem opcionalmente ser projetados para transmitir um sinal de banda larga de radiofreqüência que inclua dados que identifiquem o indicador de segurança 401 e o estado do indicador na forma de um sinal modulado em fase em seqüência m. Detalhes adicionais sobre sinais modulados em fase de tipo em seqüência m são apresentados na patente norte americana de número US 5.381.445 intitulada "Munitions Cartridge Transmitter", o conteúdo da qual se encontra inteiramente incorporado a esta submissão. Se um transmissor de sinais modulados em fase de seqüência m for utilizado no dispositivo sensor remoto sem fio 100, então receptores de radiofreqüência (ilustrativamente localizados em postes de iluminação em um pátio ferroviário), podem ser utilizados para detectar e mensurar um período definido do sinal largo de freqüência de banda recebido a partir de um ou mais dispositivos sensores remotos sem fio 100. Uma pluralidade de tais determinações de períodos são combinadas de forma a produzir uma estimativa da localização do indicador bandeira azul de segurança de ferrovia 401, utilizando uma técnica de diferença de tempo de chegada (TDOA).

Em concordância com um conjunto de formas de realização da presente invenção, o indicador bandeira azul de segurança de ferrovia 403 encontra- se equipado com um identificador armazenado em sua memória eletrônica. Quando o indicador de segurança é colocado no réceptáculo 403, esta memória eletrônica é requisitada, e a identificação é comunicada junto com o estado do indicador bandeira azul de segurança de ferrovia. Opcionalmente, um identificador de indicadores dè segurança armazenado eletronicamente, que estabeleça a identidade do indicador de segurança, se torna associado áo identificador de receptáculos armazenado eletronicamente 403 no dispositivo sensor de posição sem fio 100, assim que o indicador 401 for colocado no receptáculo 403.

Claims (26)

1. Dispositivo sensor de posição sem fio para o monitoramento do estado de equipamentos do pátio ferroviário, sendo que tal dispositivo é caracterizado pelo fato de compreender: - um mecanismo sensor de gravidade para a detecção de um deslocamento angular com referência a uma linha substancialmente vertical, e para gerar um sinal de deslocamento ao detectar uma mudança em deslocamento angular que exceda a aproximadamente 40 graus; - um mecanismo processador, operacionâlmente acoplado ao mecanismo sensor de gravidade, para receber o sinal de deslocamento; e - um transmissor de radiofreqüência, que responde ao mecanismo processado, para transmitir um sinal de dados indicativo do referido sinal de deslocamento; e sendo que o mecanismo processador é programado para ativar o transmissor de rádio freqüência ao receber o sinal de deslocamento; e - sendo que o mecanismo sensor de gravidade é afixado, preso, ou mecanicamente acoplado ao equipamento de pátio ferroviário, e que compreende pelo menos um entre um seletor de linha férrea operado manualmente ou um indicador de segurança.

2. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 1, ainda caracterizado pelo fato de compreender uma memória passível de ser lida por computador, associada ao mecanismo processador, sendo que a memória é capaz de armazenâr um dispositivo sensor de posição que exclusivamente identifica o dispositivo sensor de posição sem fio, e sendo que o mecanismo de processamento é programado para ativar o transmissor de rádio freqüência para que este transmita o identificador de dispositivos sensores de posição com o sinal de dados.

3. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato nó qual o mecanismo de processamento è programado para repetidamente, periodicamente, ou continuamente ativar o transmissor de rádio freqüência para que transmita o identificador de dispositivos sensores de posição e o sinal de dados.

4. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 2, ainda caracterizado pelo fato de compreender um receptor capaz1 de receber uma transmissão de radiofreqüência de um transmissor de rádio freqüência remotamente localizado, sendo que o mecanismo de processamento é programado de forma a fazer com que o transmissor de rádio freqüência do dispositivo sensor de posição repita a transmissão do identificador de dispositivos sensores de posição e o sinal de dados até que o receptor receba um sinal do transmissor remotamente localizado. .

5. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 2, para o uso com uma variedade de receptores capazes de receber uma transmissão do transmissor de rádio freqüência, caracterizado pelo fato no qual o transmissor de rádio freqüência é capaz de transmitir um sinal em radio freqüência dentro de uma banda, modulado· em fase e em seqüência m, que inclui o identificador de dispositivos sensores de posição e o sinal de dados.

6. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato no qual cada um entre a pluralidade de receptores é capaz de determinar um período definido de um sinal em radio freqüência dentro de uma banda, modulado em fase e em seqüência m, recebido do transmissor de rádio freqüência.

7. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato no qual uma pluralidade de determinações de períodos são combinadas de forma a produzir uma estimativa para o dispositivo sensor de posição sem fio, utilizando uma técnica de diferença de tempo de chegada (TDOA).

8. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 2, ainda caracterizado pelo fato de compreender um receptor capaz de receber uma transmissão de radiofreqüência oriunda de um transmissor remotamente localizado, sendo que o mecanismo de processamento é programado para fazer cóm que o transmissor de rádio freqüência do/dispositivo sensor de posição transmita o identificador de dispositivos sensores de posição e o sinal de dados, assim que o receptor receba um sinal oriundo do transmissor remotamente localizado.

9. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato no qual o mecanismo sensor de gravidade compreende um tubo de contenção que possui uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, um imã permanente que possui uma massa e estrutura suspensa por uma mola afixada próxima à primeira extremidade, e uma bobina de fios enrolada em torno de uma parte do tubo de contenção; sendo que a massa do imã permanente é selecionada de tal forma que, se o tubo de contenção estiver em uma posição substancialmente vertical, com a primeira extremidade substancialmente acima da segunda extremidade, então o imã fica suspenso abaixo da bobina de fios.

10. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato no qual. o imã induz uma corrente elétrica na bobina em resposta a uma mudança no deslocamento do tubo de contenção de no mínimo aproximadamente 40 graus com referência a uma linha substancialmente vertical.

11. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo cóm a reivindicação 10, ainda caracterizado pelo fato de compreendér um circuito de extração de energia elétrica operacionalmente acoplado à bobiná de fios para ao menos parcialmente alimentar o transmissor e mecanismo de processamento.

12. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato no qual o circuito de extração de energia elétrica compreende um circuito retificador e um capacitor operacionalmente acoplado à bobina de fios.

13. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato no qual quahdo ocorre'uma mudança de deslocamento do tubo de contenção de ao menos aproximadamente 40 graus, uma corrente elétrica é gerada na bobina de fios que,1 quando retificada pêlo circuito retificador, produz uma carga elétrica no capacitor.

14. Dispositivo sensor magnético sem fio para o monitoramento de equipamento de pátio ferroviário, no qual o dispositivo caracterizado pelo fato de compreender: um mecanismo sensor magnético para a detecção de um campo magnético aplicado, è para gerar um sinal de detecção ao detectar o campo magnético aplicado; um mecanismo de processamento, operacionalmente acoplado ao mecanismo sensor magnético, para receber o sinal de detecção; e um transmissor de rádio freqüência, que responde ao mecanismo de processamento, para transmitir um sinal de dados indicativo da referida detecção do campo magnético aplicado; sendo que o mecanismo de processamento é programado para ativar o transmissor de rádio freqüência ao receber o sinal de detecção; e sendo que o mecanismo sensor magnético é afixado, preso, ou mecanicamente acoplado a equipamentos de pátio ferroviário que compreendem pelo menos um entre uma travessa de ferrovia, um indicador de segurança, ou um receptáculo de indicador de segurança.

15. Dispositivo sensor magnético sem fio, de acordo com, a reivindicação 14, ainda caracterizado pelo fato de compreender uma memória passível de ser lida por computador associada ao mecanismo de processamento, sendo que a memória passível de ser lida por computador é capaz de armazenar um identificador de dispositivos magnéticos de detecção, que exclusivamente identifica o dispositivo sensor magnético sem fio, e sendo que o mecanismo de processamento é programado para ativar o transmissor de rádio freqüência, para que .transmita o identificador de dispositivos magnéticos de detecção com o sinal de dados.

16. Dispositivo sensor magnético sem fio, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato nó qual o mecanismo de processamento é programado para repetidamente, periodicamente, ou continuamente ativar o transmissor de rádio freqüência, para que transmita o identificador de. dispositivos magnéticos de detecção e o sinal de dados.

17. Dispositivo sensor de posição sem fio, de acordo com a reivindicação 15, ainda caracterizado pelo fato de compreender um receptor capaz de receber uma transmissão de radiofreqüência de um .transmissor remotamente localizado, sendo que o mecanismo de processamento é programado para fazer com que o transmissor de rádio freqüência do mecanismo sensor magnético repita a transmissão do identificador de dispositivos magnéticos de detecção e o sinal de dados até que o receptor receba um sinal do transmissor remotamente localizado.

18. Dispositivo sensor magnético sem fio, de acordo com a reivindicação 15, para uso com uma pluralidade de receptores capazes de receber uma transmissão do transmissor de rádio freqüência, caracterizado pelo fato no qual o transmissor de rádio freqüência é capaz de transmitir um sinaj em radio freqüência dentro de uma banda, modulado em fase e em seqüência m, que inclui o identificador de dispositivos magnéticos de detecção e o sinal de dados.

19. Dispositivo sensor magnético sem fio, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato no qual cada um entre uma pluralidade de receptores é capaz de determinar um período definido de um sinal recebido em rádio freqüência dentro de uma banda, modulado em fase e em seqüência m, oriundo do transmissor de rádio freqüência.

20. Dispositivo sensor magnético sem fio, de acordp.com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato no qual uma pluralidade de detèrminações de períodos definidos são combinadas para produzir uma estimativa de localização para o dispositivo sensor magnético sem fio, utilizando uma técnica de diferença de tempo de chegada (TDOA).

21. Dispositivo sensor magnético sem fio, de acordo com a' reivindicação 15, ainda caracterizado pelo fato de compreender um receptor capaz de receber uma transmissão de radiofreqüência de um transmissor remotamente localizado, sendo que o mecanismo de processamento é programado para fazer com que o transmissor de rádio freqüência do dispositivo magnético de detecção transmita o identificador de dispositivos magnéticos de detecção e o sinal de dados assim que o receptor receba o sinal do transmissor remotamente localizado.

22. Dispositivo sensor magnético sem fio, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato no qual o mecanismo seYisor magnético^ compreende uma pluralidade de chaves de lingüeta magnética,, dispositivos de efeito de sala, ou outros mecanismos sensores magnéticos organizados em um padrão fixo predeterminado ou em série.

23. Sistema magnético sem fio para o monitoramento do estado de equipamento de pátio ferroviário, sendo que o sistema caracterizado pelo fato de compreender: um dispositivo sensor-magnético sem fio que inclui: (i) um mecanismo sensor magnético para detectar um campo magnético aplicado, e para gerar um sinal de detecção ao detectar o campo magnético aplicado; (ii) um mecanismo de processamento, operacionalmente acoplado ao mecanismo sensor magnético, para receber o sinal de detecção; e (iii) um transmisso/* de rádio freqüência, que responde ao mecanismo de processamento, para transmitir um sinal de dados indicativo da referida detecção do campo magnétiçp aplicado; sendo que o mecanismo de processamento é programado, para ativar o transmissor de radiofreqüência ao receber o sinal de detecção. um indicador de segurança afixado, preso ou mecanicamente acoplado ao dispositivo sensor magnético sem fio; e um receptáculo de indicador de segurança, configurado para receber o indicador de segurança, e configurado para ter pelo menos um imã permanente em sua proximidade; sendo que, quando o indicador de segurança é inserido no receptáculo para indicadores de segurança, e um campo magnético gerado pelo imã permanente do outro lado do receptáculo é detectado pelo mecanismo sensor magnético do dispositivo magnético de detecção.

24. Sisteitia sensor magnético sem fio, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato no qual uma pluralidade de imãs permanentes são colocados em proximidade ao receptáculo em uma organização ou série predeterminada.

25. Sistema magnético de' detecção sem fio para o monitoramento do estado de equipamentos de"pátio ferroviário, sendo que tal sistema é caracterizado pelo fato de compreender: um dispositivo serísor magnético sem fio que inclui: (i) um mecanismo 'sensor magnético para detectar um campo magnético aplicado, e para gerar um sinal de detecção ao detectar o campo magnético aplicado; (ii) um mecanismo de processamento, acoplado operacionalmente ao mecanismo sensor magnético, para receber o sinal de detecção; e (iii) úm transmissor de rádio freqüência, que responde ao mecanismo de processamento, para transmitir um sinal de dados indicativo da referida detecção do campo magnético aplicado; sendo que o mecanismo de processamento é programado. para ativar o transmissor de rádio freqüência ao receber o sinal de detecção. - um indicador; de segurança que possui um ou mais imãs permanentes afixos, presos, ou mecanicamente acoplados ao mesmo; e - um receptáculo para indicadores de segurança, situado próximo ao dispositivo sensor magnético sem fio, para receber o indicador de segurança; sendo que, quarido o indicador de segurança é inserido no receptáculo para indicadores de segurança, um campo magnético gerado por urri ou mais imãs permanentes é detectado pelo mecanismo sensor magnético do dispositivo magnético de detecção.

26. Dispositivo sensor magnético sem fio, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato no qual uma pluralidade de imãs permanentes são afixados, presos, ou mecanicamente acoplados ao indicador de segurança em uma organização predeterminada ou em série.