BRPI0908204A2 - Processo e sistema de detecção de impactos sobre zonas a monitorar de um veículo sobre rodas - Google Patents

Abstract

PROCESSO E SISTEMA DE DETECÇÃO DE IMPACTOS SOBRE ZONAS A MONITORAR DE UM VEÍCULO SOBRE RODAS A invenção refere-se a um processo de detecção de impactos sobre zonas a monitorar de um veículo sobre rodas (2), ocasionados por objetos projetados em razão de sua velocidade, processo no qual se instalam sensores de vibrações (11a-11d) em contato direto com as zonas a monitorar do dito veículo sobre rodas (2) e se analisam os sinais dos sensores de vibrações (11a-11d) para detectar impactos. A invenção também se refere a um sistema de detecção de impactos sobre zonas a monitorar de um veículo sobre rodas (2).

Description

"PROCESSO E SISTEMA DE DETECÇÃO DE IMPACTOS SOBRE ZONAS A MONITORAR DE UM VEÍCULO SOBRE RODAS".

A invenção refere-se ao campo do monitoramento dos ,impactos sobre um veiculo sobre rodas e, em particular, dos impactos de pedras de lastro sobre um veiculo ferroviário rodando a alta velocidade.

Um veiculo sobre rodas, do tipo veiculo ferroviário, por natureza, está exposto ao ambiente externo durante seu deslocamento sobre vias de circulação, tais como trilhos de ferrovias instalados sobre lastro.

Chama-se lastro o leito de pedras ou cascalhos que suporta os trilhos. Seu papel é transmitir os esforços gerados pela passagem dos veículos ferroviários para o solo, sem que esse se deforme por assentamento. O lastro também tem como papel engastar os trilhos com o fim - de assegurar uma resistência às deformações longitudinais. Durante a circulação de um veículo ferroviário, cria-se, entre o veículo e a via sobre a qual ele circula, uma força de aspiração que depende da velocidade do veículo ferroviário. Devido a essa força de aspiração, as pedras do lastro se descolam do solo sobre o qual estão assentadas, sendo propelidas a alta velocidade sobre o veículo ou à proximidade das vias. As pedras do lastro colidem com o piso e com os eixos do veículo ferroviário. Tais impactos são nefastos e diminuem a vida útil dos equipamentos ferroviários. Além disso, tais projéteis também podem ferir agentes técnicos de manutenção situados à proximidade das vias de circulação. Esse fenômeno é classicamente chamado de "voo de pedras de lastro".

Embora já conhecido, esse fenômeno é cada vez mais relevante para os profissionais do transporte ferroviário devido à velocidade cada vez mais elevada dos veículos ferroviários sobre os trilhos. Com o fim de compreender melhor esse fenômeno, foi proposto medir e modelar o voo

"segue-se folha 2" das pedras de lastro.

Já foram elaborados métodos de medida das projeções de pedras de lastro durante a circulação de um veiculo ferroviário, porém não permitiram obter resultados satisfatórios.

Assim, por exemplo, é conhecido o método de pendurar microfones no interior do veiculo ferroviário, próximo ao piso do dito veiculo, de maneira a poder ouvir os ruidos dos diferentes impactos sobre a superfície externa do piso. Infelizmente, é difícil distinguir o ruído dos impactos das pedras de lastro do ruído de fundo, em particular, das vibrações do veículo ferroviário durante sua circulação sobre as vias. Os resultados de tal método são imprecisos e não permitem chegar a conclusões satisfatórias.

Outro inconveniente desse tipo de método reside no fato que, quando um impacto é detectado pelo microfone, ele não pode ser geograficamente localizado. Em outras palavras, não se sabe em que lugar do piso do veículo ferroviário a pedra do lastro colidiu com o piso. De fato, o ruído do impacto é recebido quase simultaneamente pelo conjunto dos microfones, impedido determinar de maneira precisa a parte do piso do veículo que foi danificada. Com o fim de remediar esse inconveniente, foi proposto instalar câmeras de gravação de vídeo para filmar a superfície externa do piso do veículo a fim de filmar os impactos. Devido à velocidade elevada das pedras do lastro quando são projetadas no piso do veículo, é apropriado utilizar câmeras ditas "rápidas" em razão do grande número de imagens por segundo que elas podem registrar. Assim, em comparação com uma câmera clássica, uma câmera rápida registra um número muito maior de dados em um período de tempo similar, permitindo assim capturar a trajetória das pedras de lastro durante o seu voo.

Para testes em condições reais em um trajeto do veículo ferroviário, a capacidade de armazenamento em memória da câmera rápida é limitada e não é possível filmar continuamente os impactos das pedras de lastro durante todo o tempo do teste.

Para remediar esse inconveniente, uma solução consiste em filmar continuamente, porém realizar a gravação apenas no momento de um impacto, ou seja, na detecção de um ruído de impacto pelo microfone. Para permitir a visualização do impacto, a câmera é associada a um sistema de pré-disparo permitindo, na recepção de uma mensagem de comando, obter uma gravação de vídeo anterior ao impacto.

Para tal, o sistema de pré-disparo compreende uma memória temporária, ou volátil, que contém os dados filmados pela câmera durante os últimos segundos de gravação. De maneira clássica, a memória temporária da câmera compreende os dados gravados nos últimos 5 a 10 segundos. Quando é detectado um impacto, o conteúdo da memória temporária é armazenado em uma memória de armazenamento (memória não volátil também chamada de memória persistente), compreendendo a memória de armazenamento as imagens do impacto.

Esse método de detecção e de visualização dos impactos precisa de um operador para ativar a gravação de vídeo a cada detecção de impacto. Devido ao ruído de fundo e à subjetividade do operador, a detecção dos impactos é muito aleatória, não sendo detectados vários impactos enquanto são emitidos falsos alarmes.

Devido a esse inconveniente, é necessário visualizar o conjunto das gravações de vídeo para eliminar as gravações não pertinentes consecutivas a falsos alarmes de detecção. Além disso, é necessário efetuar essa etapa para cada câmera filmadora. Portanto, tal método é difícil de executar, não permitindo obter resultados que podem ser utilizados de maneira confiável.

A fim de resolver pelo menos alguns desses problemas, a requerente propõe um processo de detecção de impactos sobre zonas a monitorar de um veiculo sobre rodas, impactos esses ocasionados por objetos projetados em razão de sua velocidade, processo no qual se instalam sensores de vibrações em contato direto com as zonas a monitorar do dito veiculo sobre rodas e se analisam os sinais dos sensores de vibrações para detectar impactos. Tal sistema de detecção permite vantajosamente detectar os impactos de maneira precisa, medindo diretamente a vibração do impacto sobre uma zona a monitorar do veiculo sobre rodas. Além disso, um impacto detectado por um sensor de vibrações pode ser localizado no veiculo sobre rodas, o que permite modelar o fenômeno de voo de pedras de lastro.

A invenção foi criada em decorrência da descoberta dos danos causados pelos impactos das pedras de lastro sobre um veiculo ferroviário, porém é evidente que a invenção se aplica a qualquer veiculo sobre rodas (automóvel, avião na decolagem/aterissagem, etc.) suscetível de projetar objetos (pedras de lastro, pedregulhos), devido a sua velocidade.

Preferencialmente, mede-se um coeficiente de impacto para cada sinal de vibrações fornecido por um sensor de vibrações, compara-se cada coeficiente de impacto a um valor limite predeterminado e envia-se uma mensagem de detecção de impactos quando o dito coeficiente de impacto exceder o valor limite predeterminado. A medida de um coeficiente de impacto durante um sinal de vibrações permite descartar as vibrações do veículo sobre rodas detectadas pelos sensores de vibrações durante o deslocamento do veículo. De fato, também poderia utilizar-se uma rede neural para determinar se um sinal de vibrações, medido por um sensor, representaria um sinal de impacto, porém tal rede neural é sensível aos ruídos e às vibrações do veículo, não fornecendo resultados satisfatórios.

Mais preferencialmente, mede-se um coeficiente de impacto do dito sinal de vibrações durante uma janela temporal [intervalo de tempo] de duração predeterminada. A medida de impacto durante uma janela temporal permite, por um lado, limitar o número de dados do sinal de vibrações a levar em consideração para calcular o coeficiente de impacto, e assim permitir a detecção do impacto em tempo real. Por outro lado, isso permite detectar minuciosamente os impactos durante a uma janela temporal de tamanho dado, e assim determinar precisamente o instante do impacto. Preferencialmente, o tamanho da janela é determinado em função da duração da vibração da zona a monitorar após o impacto.

Mais preferencialmente, após a detecção de um impacto, trava-se a detecção de impacto enquanto o coeficiente de impacto do dito sinal de vibrações não for inferior ao mencionado valor limite.

Ainda mais preferencialmente, o coeficiente de impacto corresponde à medida crista a crista do sinal de vibrações fornecido pelo sensor de vibrações. Uma solução clássica teria consistido em comparar o valor eficaz do sinal com um valor limite. Contudo, tal medida é sensível aos ruídos. Uma vez que um impacto acarreta vibrações importantes em um período de tempo muito curto (próximo do pulso), uma medida crista a crista permite caracterizar um impacto em um sinal de vibrações de maneira rápida e confiável.

De fato, um sinal de impacto corresponde a um ruído forte e pontual cujo nível médio é baixo e cujo nível crista a crista é elevado. Além disso, tal medida é simples de ser calculada e pode ser realizada rapidamente. Graças a essa medida, é possível detectar um impacto em tempo real.

De acordo com um modo de realização particular da invenção, o valor limite é função da zona a monitorar do veículo sobre rodas.

A utilização de um valor limite adaptado na implementação do processo de detecção de impactos de acordo com a invenção permite adaptar a detecção segundo, por exemplo, a natureza da zona a monitorar (material, densidade, superfície) bem como sua resposta à vibração. Assim, zonas a monitorar em ferro fundido e ' 5 em alumínio não possuem o mesmo valor limite, sendo um impacto detectado nas condições próprias à zona na qual estão dispostos os sensores de vibrações.

Preferencialmente, a mensagem de detecção de impacto compreende a referência da zona a monitorar que recebeu o impacto.

Isso permite vantajosamente localizar, para cada impacto detectado, a zona a monitorar do veículo sobre rodas que detectou o impacto. Pode-se assim obter um mapa das localizações dos impactos sobre o veículo sobre rodas e modelar o voo de pedras de lastro de maneira pertinente. De acordo com um modo de realização particular da invenção, cada zona a monitorar é associada a pelo menos uma câmera de gravação de vídeo capaz de filmar a dita zona. Extrai-se da mensagem de detecção de impacto a referência da zona a monitorar que recebeu o impacto, e ativa-se unicamente a câmera de gravação de vídeo associada à referência da dita zona a monitorar. Isso permite vantajosamente ativar apenas as câmeras de gravação de vídeo suscetíveis de visualizar a projeção do objeto sobre o veículo, evitando assim recorrer a um estudo sistemático do conjunto das gravações. O processamento dos dados gravados é então facilitado. A invenção também se refere a um sistema de detecção de impactos sobre zonas a monitorar de um veículo sobre rodas, ocasionados por objetos projetados em razão de sua velocidade. O sistema compreende sensores de vibrações em contato direto com as zonas a monitorar do dito veículo sobre rodas e uma unidade de processamento de dados, ligada à multiplicidade de sensores de vibrações, planejada para receber os sinais de vibrações fornecidos pela multiplicidade de sensores de vibrações e detectar sinais de impacto entre os ditos sinais de vibrações para cada uma das zonas a monitorar do veiculo sobre rodas.

Preferencialmente, a unidade de processamento de dados compreende um módulo de discriminação planejado para: - medir um coeficiente de impacto para cada sinal de vibrações fornecido por um sensor de vibrações;

- comparar o dito coeficiente de impacto com um valor limite predeterminado;

- enviar uma mensagem de detecção de impacto quando o dito coeficiente de impacto exceder o dito valor limite.

Mais preferencialmente, a unidade de processamento de dados compreende uma tabela de correspondências, ligada ao módulo de discriminação, que associa a cada sensor de vibrações a zona a monitorar na qual está localizado. A tabela de correspondências permite assim estabelecer uma relação entre a referência dos sensores e a localização dos sensores.

De acordo com um modo de realização particular da invenção, a unidade de processamento compreende um módulo de administração de video cuja entrada é ligada ao módulo de discriminação e cuja saida é ligada a uma multiplicidade de câmeras de gravação de video, sendo o módulo de administração de video planejado para comandar a multiplicidade de câmeras de gravação de video em função das mensagens de detecção de impacto enviadas pelo módulo de discriminação.

Preferencialmente, o módulo de administração de video é ligado a uma tabela de localização na qual cada zona a monitorar do veiculo sobre rodas é associada a pelo menos uma câmera de gravação de video capaz de filmar a dita zona, sendo o módulo de administração de video planejado para receber um sinal de detecção de impacto do módulo de discriminação, extrair da mensagem de detecção de impacto a referência da zona a monitorar que recebeu o impacto, transmitir a citada referência da zona a monitorar para a tabela de localização, retornando a referida tabela de localização em resposta a referência da câmera de gravação associada à mencionada zona a monitorar e comandar unicamente a ativação da câmera de gravação correspondente à referência da câmera fornecida.

A invenção será melhor compreendida graças aos desenhos anexos, cujas figuras são relacionadas abaixo. A figura 1 representa um vista em corte de um veiculo ferroviário equipado com um sistema de monitoramento de acordo com a invenção, no qual os sensores de vibrações do dito sistema de monitoramento são fixados sobre o piso do mencionado veiculo ferroviário;

A figura 2 representa uma vista lateral esquemática da figura 1;

A figura 3 representa um diagrama esquemático do sistema de monitoramento das figuras 1 e 2;

A figura 4 representa um sinal medido por um sensor de vibrações do sistema de monitoramento de acordo com a invenção, sendo o sinal exibido em um gráfico cuja abscissa indica o tempo em segundos e a ordenada, o valor das vibrações medido na direção vertical (m/s2); e A figura 5 representa um outro sinal medido por um sensor de vibrações do sistema de monitoramento de acordo com a invenção, sendo representado o valor do limite.

0 sistema de detecção e de monitoramento de impactos sobre um veiculo sobre rodas de acordo com a invenção será agora apresentado para um veiculo ferroviário. É evidente que a invenção se aplica a outros veiculos sobre rodas, em particular, a veiculos automóveis. Nesse exemplo o sistema é planejado para detectar e monitorar as projeções de pedras de lastro sobre o veiculo ferroviário e, em particular, sobre a superfície externa do piso bem com sobre os eixos. A invenção se aplica a todos os objetos projetados sobre o veículo devido a sua velocidade (pedras de lastro, pedregulhos, etc. )

Em referência à figura 1, um sistema 1 de detecção e de monitoramento de projeção de pedras de lastro é instalado em um veiculo ferroviário 2, circulando sobre trilhos longitudinais engastados em um lastro 3. 0 lastro 3 se apresenta na forma de pedras cujo diâmetro está compreendido entre 5 cm e 10 cm.

Lembramos que se chama lastro 3 o leito de pedras ou cascalhos que suporta os trilhos. Seu papel é transmitir os esforços gerados pela passagem dos veículos ferroviários para o solo, sem que esse se deforme por assentamento. 0 lastro também tem como papel engastar os trilhos com o fim de assegurar uma resistência às deformações longitudinais.

Nesse exemplo, considera-se um veículo ferroviário 2 cujo piso 21 compreende eixos sobre os quais são montadas rodas que se apoiam nos trilhos. 0 piso 21 compreende uma superfície interna, voltada para o interior do veículo ferroviário 2, e uma superfície externa, voltada para o solo e o lastro 3. Em referência às figuras 1 e 2, o sistema de monitoramento 1 compreende uma multiplicidade de sensores de vibrações lla-lld posicionados diretamente sobre a superfície interna do piso 21 do veículo ferroviário 2 e uma unidade de processamento de dados 12 montada no veículo ferroviário 2. A unidade de processamento de dados 12, ligada à multiplicidade de sensores de vibrações lla-lld, é planejada para receber os sinais de vibrações fornecidos pelos sensores de vibrações lla-lld. Os sensores de vibrações lla-lld são aqui ligados à unidade de processamento 12 por meio de fiação, porém é evidente que uma ligação por rádio também conviria.

Os sensores de vibrações lla-lld são montados no veículo ferroviário 2 para captar as vibrações do piso 21 do veículo ferroviário 2 na direção vertical, o seja, na direção ortogonal ao plano no qual se estende o piso 21 do veículo ferroviário 2. A direção de medida das vibrações pelos sensores de vibrações lla-lld é designada Z na figura 2.

Nesse exemplo, o piso 21 do veiculo ferroviário 2 compreende uma multiplicidade de placas estruturais de sustentação 21a-21c, ou chapas de sustentação, que formam 5 o piso 21. Cada placa 21a-21c forma uma unidade de vibração devido ao fato de que um impacto de uma pedra de lastro 3 sobre uma parte da placa 21a-21c faz vibrar toda a dita placa. Em outras palavras, as vibrações resultantes de um impacto de uma pedra de lastro 3 sobre 10 uma placa 21a-21c determinada não são transmitidas para as placas vizinhas 21a-21c da dita placa 21a-21c que recebeu o impacto.

Os sensores de vibrações lla-lld apresentam-se aqui na forma de acelerômetros. Os sensores de vibrações lla-lld 15 são aqui escolhidos de maneira a poder medir as vibrações resultantes de um impacto sobre uma placa 21a- 21c do piso 21 com o fim de evitar uma saturação do sensor de vibrações 11. A faixa de freqüência dos sensores está aqui compreendida entre 5 Hz e 1 kHz.

Os sensores de vibrações lla-lld são aqui distribuídos sobre zonas a monitorar do piso 21 do veiculo ferroviário 2, correspondendo as zonas a monitorar às placas estruturais de sustentação 21a-21c do piso 21. Contrariamente a uma medida sonora tal como era 25 realizada anteriormente com um microfone, a medida de vibrações por meio de um ou mais sensores de vibrações lla-lld, posicionados diretamente sobre uma placa estrutural de sustentação 21a-21c, permite associar a cada impacto detectado pela unidade de processamento 12, 30 a placa 21a-21c que foi atingida por uma projeção de pedra de lastro 3. Uma vez que cada placa 21a-21c forma uma unidade de vibração, a detecção de um impacto por um sensor de vibrações 11 permite deduzir qual placa 21a- 21c recebeu o impacto.

O sistema de detecção e de monitoramento 1 da invenção permite não somente contar os impactos de pedras de lastro, mas também definir a localização dos impactos em tempo real. Esse sistema é então qualificado de sistema de detecção localizada de impactos.

Preferencialmente, a unidade de processamento 12 do sistema de monitoramento 1 é montada no veículo 5 ferroviário 2 e é ligada aos sensores de vibrações lla- lld distribuídos sobre as diferentes placas de sustentação 21a-21c do piso 21 do veículo ferroviário 2. Em referência à figura 1, a unidade de processamento 12 é montada sobre uma parede vertical do veículo 10 ferroviário 2, porém ela também poderia estar apoiada sobre a superfície interna do piso 21 do veículo ferroviário 2.

A unidade de processamento 12 apresenta-se aqui como um conjunto de calculadores, tais como computadores e servidores, porém é evidente que um único calculador também poderia convir.

Em referência à figura 3, a unidade de processamento 12 compreende um módulo de discriminação 121 cuja função principal é de reunir os diferentes sinais de vibrações 20 fornecidos pelos sensores de vibrações lla-lld e detectar entre esses sinais um impacto de pedra de lastro 3. Em outras palavras, o papel do módulo de discriminação 121 é de extrair, de um sinal global de vibrações proveniente de um sensor de vibrações, um 25 sinal de vibrações característico de um impacto de pedra de lastro 3.

Para tal, em referência à figura 4, o módulo de discriminação 121 é planejado para receber um sinal de vibrações 110 e analisá-lo em tempo real durante uma 30 janela temporal de tamanho predeterminado T. Em outras palavras, cada sinal de vibrações 110 é recortado de maneira seqüencial em trechos de sinal de duração predeterminada T. Cada trecho de sinal de vibrações 110 é em seguida analisado pelo módulo de discriminação 121 35 para distinguir um sinal característico de um impacto de pedra de lastro.

Em referência à figura 3, em uma primeira etapa da análise do trecho de sinal de vibrações 110, mede-se um índice de impacto Ci que corresponde, no presente caso, ao valor crista a crista Vcc do sinal de vibrações 110 durante o intervalo de tempo predeterminado. Compara-se 5 em seguida o índice de impacto Ci com um valor limite predeterminado Vs, também designado limite Vs. O limite Vs, previamente calculado, depende de vários parâmetros da zona a monitorar 21a-21c, tais como o material, a densidade, a resposta vibratória ou a superfície de 10 vibração.

As posições dos diferentes sensores de vibrações lla-lld sobre as diferentes zonas a monitorar 21a-21c do piso 21 do veículo ferroviário 2 são referenciadas em uma tabela de correspondências 123 armazenada na unidade de 15 processamento 12, como representado na figura 3. Os diferentes limites Vs também são associados às diferentes zonas a monitorar 21a-21c do piso 21 na dita tabela de correspondência 123 (ver tabela abaixo) ._

Sensor de vibrações Zona a monitorar Valor limite Ila 21a Vsl Ilb 21b Vsl Ilc 21c Vs2 Ild 21c Vs2 Tabela 1: Tabela de correspondências

Em referência à figura 3, o veículo ferroviário 2 compreende três zonas a monitorar 21a-21c, um valor limite Vs previamente determinado para cada uma delas. De maneira clássica, um limite de vibração Vs é definido de maneira empírica para cada família de zonas a 25 monitorar (placas estruturais de aço, placas estruturais de ferro fundido). Assim, como indicado na tabela 1 acima, a zona a monitorar 21c possui um valor limite Vs2 diferente do das zonas a monitorar 21a-21b. Nesse exemplo, a placa estrutural de sustentação, 30 correspondendo à zona a monitorar 21c, é realizada em material diferente do das placas estruturais de sustentação correspondendo às zonas a monitorar 21a-21b. Em referência ao exemplo da figura 4 representando um sinal de vibrações proveniente do sensor de vibrações Ilb montado sobre a zona a monitorar 21b do piso 21, o valor limite Vsl para o sinal de vibrações 110 da dita zona a monitorar 21b é igual a 300 m/s2.

Para cada sinal de vibrações 110 recebido pelo módulo de discriminação 121, esse último determina o sensor de vibrações lla-lld do qual provém o sinal de vibrações HO. Por consulta à tabela de correspondências 123, à qual o módulo de discriminação está ligado, o módulo de 10 discriminação 121 determina a zona a monitorar 21a-21c sobre a qual esta posicionado o sensor de vibrações lla- lld cujo sinal de vibrações 110 está sendo analisado. Assim, em caso de detecção de impacto de uma pedra de lastro 3, o módulo de discriminação 121 indica 15 imediatamente a zona a monitorar 21a-21c atingida pela pedra de lastro 3.

Durante a etapa de comparação, em referência à figura 4, na janela temporal Tl o índice de impacto Ci é superior ao valor limite Vsl da zona a monitorar 21b. Um impacto é detectado pelo módulo de discriminação 121 que envia à unidade de processamento 12 uma mensagem de detecção Mi, na qual indica a ocorrência de um impacto, determinando a zona a monitorar que recebeu o impacto e o instante de detecção do impacto de uma pedra de lastro 3. Aqui a mensagem de detecção Mi indica a ocorrência de um impacto no instante Tl sobre a zona a monitorar 21b. Inversamente, ainda em referência à figura 4, na janela temporal T2, o índice de impacto Ci é inferior ao valor limite Vsi, nenhum impacto é detectado pelo módulo de discriminação 121 e nenhuma mensagem de detecção Mi é enviada.

O módulo de discriminação 121, parametrizado pelos valores limites Vs adaptados a cada uma das zonas a monitorar 21a-21c permite detectar, de maneira precisa, um impacto de pedra de lastro 3 sobre o piso 21 do veículo ferroviário 2.

Os valores dos limites adaptados Vs permitem descartar o ruído de fundo constituído pelas vibrações do veículo sobre rodas 2 durante sua circulação sobre os trilhos, permitindo vantajosamente tal sistema de monitoramento e de detecção 1 limitar o número de alarmes falsos.

De acordo com um modo de realização particular da invenção, o módulo de discriminação 121 é planejado para distinguir dois impactos sucessivos. Para tal, o módulo de discriminação 121 é parametrizado para contabilizar um impacto quando o índice de impacto Ci for superior ao 10 valor limite Vs para uma primeira janela temporal. Nenhum outro impacto poderá ser contabilizado enquanto o índice de impacto Ci não for inferior ao valor limite Vs para uma segunda janela temporal, posterior à primeira. Esse mecanismo de bloqueamento permite evitar que um 15 mesmo impacto seja contabilizado várias vezes pelo sistema de monitoramento e de detecção 1.

Em referência à figura 5, o índice de impacto Ci, correspondente à medida crista a crista Vcc, é superior ao valor limite Vs para as janelas temporais T'l, T'2 e 20 T'3. Após a detecção do impacto na janela temporal T' 1, um sinal de bloqueamento é ativado, impedindo de contabilizar um novo impacto para as janelas temporais T' 2 e T' 3.

O sinal de bloqueamento é desativado para a janela temporal T'4 na qual a medida crista a crista Vcc é inferior ao valor limite Vs. Isso permite vantajosamente detectar um novo impacto na janela temporal T'12.

Pode-se associar o sistema de detecção e de monitoramento de impactos 1 a um sistema de 30 geolocalização e a um mapa. Durante o trajeto do veículo ferroviário, o sistema de detecção transmite o número de impactos detectados e o local do impacto sobre o veículo. Essas informações são transmitidas ao sistema de geolocalização que representa o número de impactos 35 recebidos sobre um mapa da zona percorrida. Assim, pode- se identificar o trecho do trajeto com maior número de impactos. Vantajosamente, representa-se sobre o mapa os trechos do trajeto suscetíveis de favorecer o voo de pedras de lastro. Representa-se, por exemplo, em vermelho, os trechos do trajeto que favorecem o voo de pedras de 5 lastro. 0 mapa colorido é em seguida transmitido para os agentes de manutenção das vias que podem então reparar as vias de circulação para diminuir o fenômeno de voo de pedras de lastro.

Em um modo de realização preferido da invenção, o 10 sistema de detecção e de monitoramento 1 compreende uma multiplicidade de câmeras de gravação de vídeo 17a-17d montadas sobre o veículo ferroviário 2 de maneira a visualizar uma ou mais zonas a monitorar 21a-21c do veículo ferroviário 2.

Cada câmera de gravação de vídeo 17a-17d é aqui montada sobre a superfície externa do piso 21 do veículo ferroviário 2 de maneira que pelo menos uma zona a monitorar 21a-21c do veículo ferroviário 2 esteja compreendida no ângulo de visão de uma das câmaras de 20 gravação de vídeo 17a-17d.

Como apresentado no preâmbulo do presente pedido, as câmeras de gravação de vídeo 17a-17d utilizadas são câmeras ditas "rápidas" devido ao elevado número de imagens que podem gravar por segundo (entre 100 e 250 imagens por segundo).

Cada câmera de gravação de vídeo 17a-17d é associada a um sistema de pré-disparo permitindo, na recepção de uma mensagem de detecção Mi, obter uma gravação de vídeo anterior e posterior ao impacto.

Para tal, o sistema de pré-disparo compreende uma memória temporária, ou volátil, que contém os dados filmados pela câmera durante os últimos segundos de gravação. De maneira clássica, a memória temporária da câmera compreende os dados gravados nos últimos 5 a 10 35 segundos. Quando é detectado um impacto, o conteúdo da memória temporária é armazenado em uma memória de armazenamento (memória não volátil), compreendendo a memória de armazenamento as imagens do impacto.

Na prática, o sistema de pré-disparo é planejado para armazenar na memória os dados filmados 5 segundos antes e 5 segundos depois do choque efetivo da pedra de lastro 3 sobre o piso 21.

Em referência às figuras 1 e 2, as câmeras de gravação de vídeo 17a, 17b são montadas em diferentes posições sobre o piso 21 do veículo ferroviário 2 e são ligadas à unidade de processamento 12, não sendo as câmeras 17c, 10 17d visíveis nessas figuras. As câmeras 17a-17d são aqui ligadas por meio de fiação, porém é evidente que uma ligação por rádio também conviria.

Uma tabela de localização 124, representada na tabela 2 abaixo, associa a cada zona a monitorar 21a-21c do 15 veículo sobre rodas 2 pelo menos uma câmera de gravação de vídeo 17a-17d capaz de filmar a dita zona 21a-21c, ou seja, as zonas a monitorar 21a-21c visíveis pela citada câmera de gravação de vídeo 17a-17d._

Zona a monitorar Câmera de gravação 21a 17a 21b 17a, 17b 21c 17a, 17b, 17c, 17d Tabela 2: Tabela de localização 124 Assim a câmera de gravação de vídeo 17a representada na figura 1 filma as placas estruturais de sustentação 21a e 21b, enquanto a câmera de gravação de vídeo 17b filma apenas a placa estrutural de sustentação 21b.

Em referência à figura 3, a unidade de processamento 12 25 do sistema de monitoramento 1 compreende, além disso, um módulo de administração 122 planejado para comandar as diferentes câmeras de gravação de vídeo 17a-17d em função das mensagens Mi enviadas pelo módulo de discriminação 121. Para tal, o módulo de administração 30 122 é ligado como entrada na saída do módulo 121 e como saída nas câmeras de gravação de vídeo 17a-17d, também se comunicando o módulo de administração 122 com a tabela de localização 124.

Como mencionado acima, quando um impacto é detectado por um sensor de vibrações 110, o módulo de discriminação

121 envia uma mensagem de detecção Mi, na qual indica a ocorrência de um impacto sobre uma zona a monitorar 21a- 21c em um instante determinado. A dita mensagem de

5 detecção Mi é transmitida para o módulo de administração

122 da unidade de processamento 12 que extrai da mensagem de detecção Mi o instante do impacto bem como a zona a monitorar 21a-21c que recebeu o impacto. A referência da zona 21a-21c é em seguida introduzida na

tabela de localização 124, que retorna em resposta as referências das câmeras de gravação de vídeo 17a-17d que estão orientadas em direção à dita zona referenciada 21a- 21c.

Assim, retomando o exemplo anterior, quando um impacto de pedra de lastro 3 é detectado pelo sensor de vibrações 11b, o módulo de discriminação 121 da unidade de processamento 12 envia uma mensagem de detecção Mi identificando a placa estrutural de sustentação 21b que recebeu o impacto. O módulo de administração 122 recebe a mensagem de detecção Mi e consulta a tabela de localização 124 para determinar as câmeras de gravação de vídeo que devem ser ativadas. Aqui, como a placa estrutural de sustentação 21b recebeu um impacto, as câmeras de gravação de vídeo 17a e 17b são ativadas (ver tabela 2).

Assim, apenas são ativadas as câmeras de gravação de vídeo 17a e 17b suscetíveis de filmar o voo da pedra de lastro 3. A visualização das gravações de vídeo é então facilitada, sendo bem limitado o número de gravações correspondendo a falsos alarmes (erros de detecção).

Nesse exemplo, o módulo de administração 122 da unidade de processamento também compreende uma base de dados de gravação de vídeo, não representada, na qual são armazenadas as diferentes gravações de vídeo, gravadas pelas câmeras de gravação de vídeo 17a-17d.

Foram descritos aqui sensores de vibração que se apresentam na forma de acelerômetros, porém é evidente que medidores de deformação também conviriam.

Além disso, foram descritos aqui sensores de vibrações montados sobre a superfície interna do piso, porém é evidente que esses últimos também poderiam estar 5 montados sobre a superfície externa. Nesse caso, é necessário proteger os sensores das condições externas (chuva, geada, etc.), mas também dos choques ligados ao lastro.

Claims (8)

1. Processo de detecção de impactos sobre zonas a monitorar de um veículo sobre rodas, ocasionados por objetos projetados em razão de sua velocidade, no qual: - instalam-se sensores de vibrações (lla-lld) em contato direto com as zonas a monitorar (21a-21c) do dito veículo sobre rodas (2); - mede-se um coeficiente de impacto (Ci) para cada sinal de vibrações (110) fornecido por um sensor de vibrações (lla-lld); e - compara-se cada coeficiente de impacto (Ci) com um valor limite predeterminado (Vs), caracterizado pelo fato de se enviar uma mensagem de detecção de impacto (Mi) quando o referido coeficiente 15 de impacto (Ci) exceder o mencionado valor limite predeterminado (Vs), compreendendo a mensagem de detecção de impacto (Mi) a referência da zona a monitorar (21a-21c) que recebeu o impacto.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de se medir um coeficiente de impacto (Ci) do dito sinal de vibrações (110) durante uma janela temporal de duração predeterminada (T).

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o coeficiente de impacto (Ci) corresponder à medida crista a crista (Vcc) do sinal de vibrações (110) fornecido pelo sensor de vibrações (lla-lld).

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o valor limite (Vs) ser função da zona a monitorar (21a- 21c) do veículo sobre rodas (2).

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de cada zona a monitorar (21a- 21c) ser associada a pelo menos uma câmera de gravação de vídeo (17a-17d) capaz de filmar a dita zona (21a- 21c), e - extrair-se da mensagem de detecção de impacto (Mi) a referência da zona a monitorar (21a-21c) que recebeu o impacto, e - ativar-se unicamente a câmera de gravação de video (17a-17d) associada à referência da dita zona a monitorar (21a-21c).

6. Sistema de detecção de impactos sobre zonas a monitorar de um veiculo sobre rodas, ocasionados por objetos projetados em razão de sua velocidade, compreendendo: - sensores de vibrações (lla-lld) em contato direto com as zonas a monitorar (21a-21c) do dito veículo sobre rodas (2) ; e - uma unidade de processamento de dados (12), ligada à multiplicidade de sensores de vibrações (lla-lld), planejada para: • receber os sinais de vibrações (110) fornecidos pela multiplicidade de sensores de vibrações (lla-lld), e • detectar sinais de impacto entre os mencionados sinais de vibrações (110) para cada uma das zona a monitorar (21a-21c) do veículo sobre rodas (2), caracterizado pelo fato de a unidade de processamento (12) compreender: - uma tabela de correspondências (123) que associa a cada sensor de vibrações (lla-lld) a zona a monitorar (21a-21c) na qual está localizado, e - um módulo de discriminação (121), ligado à tabela de correspondências (123), planejado para: • medir um coeficiente de impacto (Ci) para cada sinal de vibrações (110) fornecido por um sensor de vibrações (lla-lld); · comparar cada coeficiente de impacto (Ci) com um valor limite predeterminado (Vs), e • enviar uma mensagem de detecção de impacto (Mi) quando o referido coeficiente de impacto (Ci) exceder o mencionado valor limite predeterminado (Vs), compreendendo a mensagem de detecção de impacto (Mi) a referência da zona a monitorar (21a-21c) que recebeu o impacto.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de a unidade de processamento (12) compreender um módulo de administração de vídeo (122) cuja entrada é ligada ao módulo de discriminação (121) e cuja saída é ligada a uma multiplicidade de câmeras de gravação de vídeo (17a-17d), sendo o módulo de administração de vídeo (122) planejado para comandar a multiplicidade de câmeras de gravação de vídeo (17a- 17d) em função das mensagens de detecção de impacto (Mi) 10 enviadas pelo módulo de discriminação (121).

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o módulo de administração de vídeo (122) ser ligado a uma tabela de localização (124) na qual cada zona a monitorar (21a-21c) do veículo sobre rodas (2) é associada a pelo menos uma câmera de gravação de vídeo (17a-17d) capaz de filmar a citada zona (21a-21c) , sendo o módulo de administração de vídeo (122) planejado para: - receber uma mensagem de detecção de impacto (Mi) do módulo de discriminação (121); - extrair da mensagem de detecção de impacto (Mi) a referência da zona a monitorar (21a-21c) que recebeu o impacto; - transmitir a dita referência da zona a monitorar (21a- 21c) para a tabela de localização (124), retornando a mencionada tabela de localização (124) em resposta a referência da câmera de gravação (17a-17d) associada a referida zona a monitorar (21a-21c); e - comandar unicamente a ativação da câmera de gravação (17a-17d) correspondendo à referência da câmera fornecida.