ES2232648T3 - Procedimiento de determinacion con seguridad de la localizacion de un objeto, preferentemente un vehiculo, que se desplaza segun una trayectoria conocida. - Google Patents
Procedimiento de determinacion con seguridad de la localizacion de un objeto, preferentemente un vehiculo, que se desplaza segun una trayectoria conocida.Info
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Abstract
Procedimiento de determinación de la localización y/o del posicionado de un objeto, constituido por un vehículo ferroviario, y ello con seguridad en el sentido ferroviario del término, según el cual se determina dicha localización y/o dicho posicionado de dicho objeto por un cálculo válido para un tiempo dado basado por una parte en una medición elemental que implica por lo menos un satélite y por otra parte en una cartografía de seguridad de dicha trayectoria conocida, caracterizado porque dicha medición elemental (i) consiste en determinar un campo individual (Di) a lo largo de dicha trayectoria entre dos puntos kilométricos (Kimin y Kimax), dependiendo dicho campo de la diferencia tipo (i) de los errores de medición temporales de dicha medición elemental (I), de la velocidad (c) de la luz, de un coeficiente (i) ligado a las coordenadas de dicho satélite interesado y de la trayectoria de la vía, y de un factor ponderador () que define la geometría de la distribución del error para cualquier toma de medida, de tal manera que la probabilidad (Pi) de no presencia del tren en dicho campo individual (Di) es previamente definida.
Description
Procedimiento de determinación con seguridad de
la localización de un objeto, preferentemente un vehículo, que se
desplaza según una trayectoria conocida.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de determinación con seguridad de la localización y/o
del posicionado de un objeto que se desplaza según una trayectoria
conocida por el dispositivo de localización.
Por "trayectoria" se entiende un subconjunto
del espacio delimitado por una superficie tubular de sección
cualquiera y variable, en el cual el vehículo está estrictamente
obligado a desplazarse. En el caso en que la sección de este tubo
puede ser despreciada, esto da dos ecuaciones que ligan longitud,
latitud y altitud del móvil.
La presente invención se refiere más precisamente
a un procedimiento de determinación de la localización de un tren
que se desplaza sobre una vía férrea de la que se conoce el trazado
exacto.
El mismo principio podrá ser aplicado al caso en
que es conocida una sola ecuación (desplazamiento del móvil sobre
una superficie conocida).
La presente invención se refiere a un
procedimiento de determinación de la localización y/o del
posicionado de un vehículo con seguridad en el sentido ferroviario
del término, es decir que se trata de poder determinar la
localización o más precisamente las zonas de
no-presencia de dicho vehículo en una porción, esto
de manera casi instantánea, para un vehículo que se desplaza sobre
una trayectoria conocida, y esto con una probabilidad dada.
Esta localización está basada en la utilización
de satélites de navegación o de balizas terrestres de navegación
equivalentes denominadas a continuación de forma genérica
"satélites".
En señalización ferroviaria, sólo se permite la
entrada de un tren en una porción de vía determinada si se tiene la
certidumbre de que el tren anterior ha dejado ésta, es decir que la
porción de vía interesada está libre. A este fin, es necesario
conocer con un margen de error predeterminado, desde luego
extremadamente bajo, y esto con seguridad en el sentido ferroviario
del término, por ejemplo con un porcentaje de error máximo del orden
de 10^{-9} y preferentemente del orden de 10^{-12}, las zonas en
las que se puede tener la seguridad de la
no-presencia de un tren, y esto en cada iteración
del cálculo.
Es conocido determinar la localización precisa de
un objeto, y a fortiori de un tren, con la ayuda del cálculo
de la posición con respecto a tres satélites, siendo los receptores
aptos para recibir las informaciones de dichos satélites capaces de
calcular las coordenadas de dicho objeto en desplazamiento con una
precisión más o menos importante.
Sin embargo, es necesario añadir una medición
precisa del tiempo universal, lo que a nivel de un receptor por
ejemplo dispuesto en el tren, puede resultar complejo y a veces
oneroso de realizar. Además, conviene observar que es necesario que
los diferentes satélites pertenezcan a la misma constelación y
utilicen el mismo tiempo de referencia.
Por ello, se utilizan generalmente un cuarto
satélite que permite la localización precisa del objeto interesado
por la resolución de un sistema de cuatro ecuaciones con cuatro
incógnitas, obteniendo las tres coordenadas del punto interesado y
el valor del tiempo.
En realidad, sobre la base del conocimiento de
las coordenadas de estos satélites, se efectúa una estimación por
cálculo de la distancia que separa dichos satélites del objeto
receptor del cual se quiere estimar la localización.
Numerosas estrategias para aumentar la calidad
y/o la cantidad de informaciones utilizadas, tanto en el campo civil
como militar, han permitido mejorar la precisión de estas
mediciones.
Se pueden citar a este fin entre otros:
- -
- el aumento del número de satélites que intervienen en la medición (comprendido en el suelo),
- -
- la correlación entre mediciones sucesivas para reducir el peso de ciertas causas de errores,
- -
- la difusión por radio (satélite o no) de informaciones de corrección local (DGPS, WAAS por ejemplo),
- -
- el aumento de la precisión de la medición temporal por sincronización sobre las portadoras de los satélites,
- -
- la utilización de informaciones de mantenimiento y de control difundidas por la o las redes de vigilancia en el suelo de las constelaciones de satélites.
Estas diferentes informaciones son recopiladas
para afinar en todo lo posible el valor más probable de la posición
del objeto buscado y aumentar su precisión.
Además, unas técnicas de codificado y de
autocorrelación han sido también propuestas para poder protegerse
contra las interferencias electromagnéticas o los actos de
malevolencia susceptibles de producirse cuando tiene lugar la toma
de las mediciones.
Finalmente, para ciertas aplicaciones, se pueden
añadir al sistema de localización por satélites unos captadores
complementarios que pueden también mejorar la cantidad o la calidad
de las informaciones disponibles tales como unos captadores de
presión atmosférica en aeronáutica, unos captadores de rotación de
ejes del tren acoplados a un radar doppler, unas estaciones
inerciales parciales o completas, etc. Un sistema de localización de
un tren con la ayuda de por lo menos un satélite y una cartografía
es por ejemplo descrito en el documento
US-A-5977909.
La presente invención se propone por tanto
describir un procedimiento y un dispositivo que permiten la
localización y/o el posicionado con seguridad de un objeto, y por
tanto a fortiori un vehículo tal como un tren, que se
desplaza sobre una trayectoria conocida.
Por localización con seguridad, debe entenderse
la localización, más exactamente la no-presencia de
un tren, fuera de una zona redefinida a cada cálculo con un
porcentaje de error inferior a 10^{-9} y preferentemente que puede
alcanzar 10^{-12}.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de determinación de la localización y/o del
posicionado de un objeto según la reivindicación 1, en particular de
un vehículo tal como un tren, que se desplaza según una trayectoria
conocida, y esto con seguridad en el sentido ferroviario del
término, caracterizado porque se determina dicha localización y/o
dicho posicionado de dicho objeto por un cálculo válido para un
tiempo dado y basado por una parte en una medición elemental que
implica por lo menos un satélite y por otra parte en una cartografía
segura de dicha trayectoria conocida.
Preferentemente, dicha cartografía segura permite
obtener dos relaciones con tres incógnitas que representan las
coordenadas de dicho objeto del cual se busca conocer la
localización y/o el posicionado, mientras que por lo menos otra
relación entre las tres mismas incógnitas se obtiene con la ayuda de
las informaciones transmitidas por lo menos por un satélite del cual
se conoce la posición.
Más precisamente, la presente invención se
refiere a un procedimiento en el que cada medición elemental
consiste en determinar un campo individual a lo largo de dicha
trayectoria entre dos puntos kilométricos, dependiendo dicho campo
de la diferencia tipo de los errores de medición temporales de dicha
medición elemental, de la velocidad de la luz, de un coeficiente
ligado a las coordenadas de dicho satélite interesado y de la
trayectoria de la vía y de un factor ponderador que define la
geometría de la distribución del error para cualquier toma de
medición, de tal manera que la probabilidad de
no-presencia del tren en dicho campo individual es
previamente definida.
De manera ventajosa, cada toma de medición es
redundada, lo que permite determinar varios campos individuales por
varias tomas de mediciones elementales efectuadas simultáneamente en
el mismo tiempo dado, y basadas en unos satélites diferentes o en
unos pares de satélites.
Según una primera forma de realización, una
medición elemental se efectuará con la ayuda de un par de satélites
que utilizan el mismo tiempo de referencia. Preferentemente, el par
de satélites pertenecerá a la misma constelación.
Según otra forma de realización preferida, una
medición elemental se efectuará con la ayuda de por lo menos un
satélite que pertenece a una constelación y de un receptor ligado al
objeto que se desplaza según la trayectoria conocida, poseyendo
dicho receptor un reloj sincronizado con el tiempo de referencia de
dicha constelación a la cual pertenece el satélite.
Esto significa que para efectuar una toma
simultánea de varias mediciones elementales, es suficiente aumentar
el número de satélites.
Preferentemente, se determina la existencia de un
campo común definido como la intersección de los, y preferentemente
de todos los diferentes campos individuales. De manera
particularmente ventajosa, se rechazan los campos individuales que
no presenten punto común con el campo común.
Así, si existe un campo común no nulo, se
determina el campo de presencia posible del objeto móvil como la
unión de los campos individuales no rechazados.
Se deduce de ello que la probabilidad de
no-presencia fuera del campo de unión está definida
como la multiplicación de las probabilidades de
no-presencia en los campos individuales
conocidos.
Según una forma de realización preferida, los
campos individuales que definen el campo de unión dependen de un
parámetro que define la geometría de la distribución del error mayor
o igual al parámetro elegido para la determinación de los campos
individuales que definen el campo común.
El procedimiento de determinación de la
localización y/o del posicionado de un objeto, y más particularmente
de un tren, que se desplaza según una trayectoria conocida, puede de
hecho ser interpretado según dos modos de funcionamiento
diferentes:
- -
- el modo lineal, cuando el tren recorre una vía sin ramificación en la proximidad de su posición, y
- -
- el modo topológico, cuando el tren va a introducirse en una zona de desvíos o cuando no se puede tener la seguridad de que la ha dejado.
La presente invención se refiere más precisamente
a la localización de un tren que se desplaza en modo lineal.
En caso de un desplazamiento en modo topológico,
es decir en una zona de desvíos por ejemplo, se describen a
continuación unos ejemplos de realización que permiten volver
rápidamente del modo topológico a un modo lineal y por tanto aplicar
el procedimiento según la presente invención.
Queda entendido que podrá realizarse cualquier
generalización a un vehículo que se desplaza según una trayectoria
conocida, por ejemplo a un buque que se desplaza en una red de
canales, un coche que se desplaza sobre una autopista de la cual se
conoce el trazado exacto, etc.
Debe observarse que en el campo de la
señalización ferroviaria, la trayectoria del objeto y más
precisamente del tren es conocida con precisión y con seguridad.
Conviene por tanto simplemente verificar que un tren no se aproxima
a un punto peligroso (porción de vía determinado) y señalar su
presencia al tren que le sigue y hasta que este último puede
introducirse sin riesgo de encontrarlo.
El tiempo de enfriado en un sistema ferroviario
debe ser como máximo de uno a algunos segundos.
En este modo, se localiza el tren en término de
campo definido por dos puntos kilométricos, es decir como un
intervalo de confianza definido por dos coordenadas curvilíneas del
cual es posible, para una vía identificada de la cual se conoce el
trazado exacto, (o por lo menos el trazado si no exacto, probable en
el sentido de seguridad del término) definir con un porcentaje de
error tan pequeño como sea necesario la no-presencia
de un tren.
La cartografía de la vía da dos ecuaciones
conocidas con seguridad entre tres coordenadas (altitud, latitud y
longitud). La cartografía es depositada en un banco de datos de
seguridad y transferida a bordo del tren al principio del servicio
garantizando la integridad del contenido por los medios clásicos de
seguridad ferroviaria: codificado, redundancia. Su puesta al día
eventual es preferentemente regida por un protocolo adecuado.
La tercera ecuación vendrá dada por una medición
elemental que implica por lo menos un satélite y preferentemente un
par de satélites. Se trata:
- -
- o bien de una medición del tiempo de transmisión entre un satélite y el receptor dispuesto sobre el objeto móvil (el tren), lo que define la distancia entre dicho satélite y el receptor, esto en el caso en que dicho receptor posee un reloj sincronizado con el tiempo de referencia de la constelación a la cual pertenece el satélite,
- -
- o bien de una medición de la diferencia de los tiempos de transmisión de cada uno de los satélites de un par de satélites y su receptor dispuesto en el objeto móvil (el tren) en el caso en que dicho receptor no está provisto de un reloj sincronizado con el tiempo de referencia de la constelación a la cual pertenecen los satélites.
Debe observarse que en el caso de una toma de
medición elemental con la ayuda de dos satélites que pertenecen
preferentemente a la misma constelación o por lo menos a unas
constelaciones que utilizan el mismo tiempo de referencia, no será
necesario que el receptor dispuesto en el tren posea un reloj
sincronizado con este tiempo de referencia.
Por el contrario, en el caso en que se efectúa
una toma de medición elemental con un solo satélite, es
indispensable que el receptor dispuesto en el tren esté provisto de
un reloj sincronizado con el tiempo de referencia de la constelación
a la cual pertenece este satélite.
Esto aumenta el coste de realización del
procedimiento según la presente invención pero reducirá el número de
satélites necesarios para cada medición elemental.
Cuando tiene lugar una medición elemental (i =
1), se intentará por tanto determinar, por un sistema de ecuaciones
(tres o cuatro) con varias incógnitas (tres o cuatro), el
posicionado de dicho vehículo que se desplaza, o más precisamente el
campo D_{i} definido sobre la trayectoria por los dos puntos
kilométricos K^{i}_{min} y K^{i}_{max} contados a partir de
una referencia cualquiera, pero única para cada línea y separados
por una distancia
2 \eta_{a} c \sigma_{i} \alpha_{i}
donde
- -
- \eta es un coeficiente en la dimensión que define la geometría de la distribución del error,
- -
- c es la velocidad de la luz,
- -
- \sigma_{i} es la diferencia tipo conocida de los errores de medición temporal, y
- -
- \alpha_{i} es un coeficiente sin dimensión ligado a las coordenadas de los satélites y a la trayectoria de la vía.
Si se designa por \sigma_{i} la diferencia tipo
conocida de los errores de medición temporales cuando tiene lugar
esta primera medición elemental, efectuada por ejemplo con la ayuda
de un primer par de satélites, se puede considerar: \pm
\eta_{a} \sigma_{i}, como el límite del error de medición con
una probabilidad P_{a} (10^{-2} a 10^{-4} por ejemplo), lo
que define \eta_{a} como un coeficiente sin dimensión que permite
realizar la hipótesis de que la distribución es gaussiana cuando
tiene lugar una toma de medida elemental. Habitualmente \eta_{a}
está comprendido entre 1 y 4 y preferentemente entre 2 y 3. En
efecto, si \eta_{a} es demasiado grande, éste disminuye los
criterios de severidad sobre las mediciones, es decir aumenta la
probabilidad de porcentaje de error. Por el contrario, si \eta_{a}
se elige demasiado pequeño, se aumenta el riesgo de no convergencia
de las mediciones y por tanto de rechazo de dicha medición
elemental.
\eta_{a} y el número de mediciones elementales
(y por tanto el número de satélites utilizados) deben ser elegidos
para alcanzar las condiciones de probabilidad previamente
definidas.
Debe observarse que \sigma_{i} incluye los
errores de distribución aleatoria ligados por ejemplo:
- -
- a la velocidad de propagación de la onda en la ionosfera y en la troposfera,
- -
- a los errores de calibrado relativos de los relojes internos de los satélites,
- -
- a los errores entre su posición real y su posición emitida,
- -
- a los errores de sincronización en los mensajes recibidos,
- -
- etc.
La medición elemental es repetida k veces (con k
satélites o k pares de satélites diferentes). Las k mediciones
elementales pueden ser efectuadas utilizando unas constelaciones
diferentes. Esto determina unos campos D_{2}^{a} ...
D_{k}^{a}, de la misma naturaleza que D_{1}^{a}.
Si todos estos campos D_{i}^{a} contienen un
subconjunto de puntos kilométricos que les es común, se define el
campo común D_{0}^{a} como la intersección de los campos
D_{i}^{a}. En este caso, los parámetros del subsistema de
satélites utilizados están en su modo de funcionamiento normal, en
todo caso para la medición requerida en este momento. Se puede
imponer como condición necesaria en el algoritmo de cálculo.
Además, si la condición de existencia
D_{0}^{a} es cumplida, se puede despreciar la probabilidad de
tener una anomalía no conocida en el subconjunto de satélites
utilizado, anomalía que provocaría la nulidad de una medición o la
subestimación de la probabilidad de error en el campo calculado. En
el caso contrario, se puede recurrir a unas mediciones
complementarias utilizando uno o dos satélites suplementarios.
Debe observarse que el razonamiento tomado de
nuevo anteriormente se efectúa sobre la base de paredes de
satélites. El mismo razonamiento podría desde luego ser efectuado
con la ayuda de satélites individuales que actúan en interacción con
el receptor, a condición de que el receptor posea a su vez un reloj
sincronizado con el tiempo de referencia de la constelación a la
cual pertenece el o los satélites. Sin embargo, el hecho de prever
un reloj sincronizado con el tiempo de referencia de la
constelación, tal como un reloj de cesio, resulta relativamente
oneroso y es muy probable que esta solución no será directamente
prevista.
Si, finalmente, los pares de satélites utilizados
pertenecen a unas constelaciones diferentes o si una vigilancia
adecuada permite asegurarse de que, en el interior de una misma
constelación, no hay error de modo común, mientras que la
probabilidad de que la localización real esté en el exterior de un
campo de unión: D_{u}^{b} (definido como la unión de los campos
individuales D_{i}^{b}: 2 \eta_{b} c \sigma_{i}
\alpha_{1}) valdrá (P_{b}^{k}) como máximo, lo que da acceso a
las probabilidades de error de 10^{-9} a 10^{-12} que son
necesarias.
El coeficiente \eta_{b} está definido con
\eta_{b} \geq \eta_{a} tal que la probabilidad P_{b} de
tener una localización exterior al campo 2 \eta_{b} c \sigma_{i}
\alpha_{i} pueda ser elegida tan reducida como sea necesario
(10^{-3} a 10^{-6} por ejemplo).
En el interior de una misma constelación, la no
presencia de error de modo común puede ser determinada por ejemplo
por la búsqueda de posición de estaciones fijas conocidas sobre la
base de los mismos pares de satélites. Una anomalía puede ser
comunicada a los trenes o bien por el puesto maestro, o bien por
conexión radio local. El tiempo necesario para esta operación debe
entonces ser añadido al tiempo de cálculo propiamente dicho.
Como ya se ha descrito anteriormente, el
desplazamiento de un tren bajo un modo topológico debería ser
llevado de nuevo lo más rápidamente posible a un desplazamiento en
modo lineal a fin de poder aplicar el procedimiento según la
presente invención.
A título de ejemplo, si un tren sigue a otro tren
y que la vía entre ellos no presenta desvíos, el posicionado del
tren seguidor se realiza exclusivamente en modo lineal; su límite de
movimiento permitido será calculado sobre la base del conocimiento
posible de la parte posterior del tren que le precede, y esto por
diálogo directo o no con este tren.
Asimismo, cuando un tren rueda en dirección a un
desvío, el sistema le da la certidumbre de que no hay otro objeto
entre este desvío y él mismo autorizándole por ejemplo a tomar
posesión de una ficha (bastón piloto) asociada al desvío.
Cuando está en posesión de esta ficha, puede
orientar el desvío según el itinerario atribuido a este tren por el
centro de control. Teniendo la confirmación de la inmovilización del
desvío en la posición requerida, la topología de la vía para este
tren en la proximidad del desvío es conocida: se ha llevado por
tanto al caso anterior, pudiendo la localización funcionar de nuevo
en modo lineal, siendo preciso con ello eventualmente cambiar el
punto kilométrico de referencia después de paso del desvío para
fijarlo en la nueva vía tomada.
La ficha es restituida al desvío cuando es
adquirida y el final del tren ha dejado éste; está entonces
disponible para el tren siguiente.
El hecho de restituir la ficha inducirá a menudo
un cambio de cartografía (nueva trayectoria conocida).
En conclusión, se ha vuelto en este caso a un
modo de desplazamiento lineal.
La figura 1 representa el equipo necesario a
bordo del tren para la realización del procedimiento según una
primera forma de ejecución.
La figura 2 representa el equipo necesario sobre
la vía para la realización del procedimiento según una primera forma
de ejecución.
La figura 3 representa el equipo necesario en el
puesto central para la realización del procedimiento según una
primera forma de ejecución.
Entre las diferentes formas de realización del
procedimiento según la presente invención, la descrita a
continuación es una de las más representativas. La misma se describe
apoyándose en las figuras mencionadas anteriormente, que describen
respectivamente unos elementos específicos o adaptados que están
dispuestos a bordo del tren, en la vía y en el puesto de
control.
La figura 1 representa el equipo necesario a
bordo del tren para la realización del procedimiento según una
primera forma de ejecución, en una versión no redundada para la
mejora de la disponibilidad.
En efecto, según la tecnología del receptor
satélite utilizado y de su descodificador, este equipo puede ser
desdoblado de manera que unos defectos no puedan afectar de forma
aparentemente coherente las informaciones transmitidas que se
refieren a satélites diferentes.
El elemento Train Interface Unit 1 (TIU) es
aplicado en el caso en que se añade una funcionalidad de protección
de los trenes (ATP) al sistema.
El elemento Man Machine Interface 2 (MMI) está
normalmente presente para el diálogo con el conductor. Sería omitido
en el caso de un sistema de protección estricto, no asociado a la
señalización en cabina. El equipo de dos cabinas de un mismo tren
puede realizarse sobre el mismo ordenador de seguridad 10.
La cartografía 3 de la vía es una zona de memoria
regida por el ordenador de seguridad 10 durante el funcionamiento
normal, con además al principio del servicio un procedimiento de
control del contenido de ésta a través de la radio 4 y el puesto
central. Si es necesaria una puesta al día, se aplica un
procedimiento adecuado. El mismo puede implicar una validación por
el conductor a través del elemento Man Machine Interface 2.
La radio 4 es una intercara estándar hacia una
radio suelo-tren de tipo analógico o numérico
(GSM-R por ejemplo).
El ordenador de seguridad 10 (en principio de
seguridad en el sentido ferroviario del término) recurre a las
tecnologías clásicas: codificación (NISAL o FIDARE por ejemplo) o
redundancia (2 de 2) eventualmente asociados a una redundancia para
la mejora de la disponibilidad (1 de 2, 2 de 3, 2 de 4).
El ordenador de seguridad 10 está en contacto con
el receptor/descodificador del primer satélite 5 y el
receptor/descodificador del segundo satélite 6. Habitualmente estos
receptores/descodificadores son unos receptores/desco-
dificadores multicanales y pueden estar en conexión simultáneamente con varios satélites.
dificadores multicanales y pueden estar en conexión simultáneamente con varios satélites.
Según otra forma de realización, es suficiente
prever un receptor/descodificador dispuesto en el tren con un reloj
sincronizado con el tiempo de referencia de la constelación de
satélites. En este caso de ejemplo, para cada toma de medida, es
suficiente un solo satélite.
Unas versiones con disponibilidad mejorada se
realizan añadiendo según las necesidades:
- -
- unos receptores suplementarios,
- -
- una intercara radio suplementaria,
- -
- una arquitectura redundada para el ordenador central (cuya memoria es el soporte de la cartografía),
- -
- una arquitectura parcialmente o completamente redundada para el elemento Man Machine Interface (MMI) y el elemento Train Interface Unit (TIU).
Se realizan unas versiones con precisión mejorada
añadiendo eventualmente unos captadores complementarios 7
(aceleración, giroscopios, radares doppler, etc.).
La figura 2 representa una versión de base que
puede ser redundada a fin de permitir mejorar la disponibilidad de
los equipos principales del controlador de objeto necesarios en la
vía.
El controlador de objeto 20 manda, si hay lugar,
el órgano 22 interesado en la vía (objeto) y recibe de éste los
controles y variables de estado pertinentes. El mismo rige la ficha
23 de la cual es el guardián cuando no es utilizada por un tren o
por un equipo especializado portátil o fijo. La intercara radio 24
es semejante a la del equipo de a bordo.
Como en el caso del equipo de a bordo, pueden
hacerse diversas realizaciones con redundancia.
Se puede también prever un equipo de vía que es
portátil y destinado a los trabajadores en la vía y a ciertas
interacciones urgentes sobre el tráfico. Permite en particular a los
trabajadores localizarse sin riesgo de error sobre la red, inducir
con seguridad las limitaciones de tráfico adecuadas (y eliminarlas a
continuación) y eventualmente recibir unas advertencias de trenes en
aproximación.
En una de sus realizaciones posibles, la
arquitectura de este equipo es muy similar a la del equipo de a
bordo.
Las funcionalidades del elemento Man Machine
Interface (MMI) están adaptadas: las mismas no contienen las que
están basadas en unas informaciones dinámicas del equipo (distancia
al objeto, velocidad, etc.), pero permiten por el contrario ciertas
operaciones sobre las fichas del sistema.
El elemento Train Interface Unit (TIU) resulta
una intercara de alerta (por ejemplo sonora) de tren en
aproximación.
A fin de aumentar la precisión en la proximidad
de los puntos críticos (entradas de estación por ejemplo) o con
fines de vigilancia de la constelación utilizada, un equipo
complementario de la localización en vía fijo puede ser instalado en
los puntos adecuados. De nuevo, este equipo es muy próximo al
descrito en la figura 1, pero en este caso, no incluye ni un
elemento Train Interface Unit (TIU) ni un elemento Man Machine
Interface (MMI). Además, no está en principio dotado de
funcionalidades de gestión de las fichas, sino que está previsto
solamente para comunicar bajo demanda de los trenes o del puesto
central las diferencias instantáneas de localización (localización
lineal) para cada par de los satélites utilizados por el sistema que
puede captar. Estas diferencias son utilizadas para reducir el
intervalo de confianza de las mediciones y validar los satélites
utilizados.
La figura 3 describe un puesto central según un
ejemplo de realización preferido, que está caracterizado porque un
mínimo de funciones son tratadas con seguridad. Aparte del control
de la cartografía, las funciones de base del equipo son realizadas
sin recurrir a la seguridad en el puesto central.
En la práctica, pueden añadirse unos equipos de
seguridad 40, 41, 42, 43, 44 para realizar unas funciones
complementarias desde el ordenador central 30: seguridad de los
trabajadores en la vía, protecciones diversas, función desplazada
para la compatibilidad con unos dispositivos no completamente
equipados, back-up (copia de seguridad) en caso de
fallo, etc.
La gestión de la cartografía 33 está asegurada
fuera de tiempo real pero con seguridad por un equipo dedicado
38.
La ordenación del sistema (prioridades a los
trenes, instrucciones hacia éstos de establecer contacto con los
diferentes controladores de objeto para tomar de ellos las fichas
que les interesan, etc.) es realizada por el ordenador central y el
operador a través de la consola 42 de seguimiento de las operaciones
y de acuerdo con las tablas horarias preestablecidas a través de la
consola 41 de gestión de los horarios.
El seguimiento de mantenimiento y las
intervenciones particulares (urgencias, back-up de
trenes que fallan particularmente, etc.) pueden ser realizados a
través de las consolas 40, 41, 42, 43, 44 especializadas (como se ha
representado en la figura 3) o a través de la misma consola que el
seguimiento de las operaciones. De hecho, el número total de
consolas 40, 41, 42, 43, 44 debe adaptarse a las necesidades de la
implantación.
Las intercaras radio 34, 35 y 36 ponen en
comunicación el ordenador central 30 y los satélites a través de un
bus radio 37, generalmente redundado.
Claims (13)
1. Procedimiento de determinación de la
localización y/o del posicionado de un objeto, constituido por un
vehículo ferroviario, y ello con seguridad en el sentido ferroviario
del término, según el cual se determina dicha localización y/o dicho
posicionado de dicho objeto por un cálculo válido para un tiempo
dado basado por una parte en una medición elemental que implica por
lo menos un satélite y por otra parte en una cartografía de
seguridad de dicha trayectoria conocida, caracterizado porque
dicha medición elemental (i) consiste en determinar un campo
individual (D_{i}) a lo largo de dicha trayectoria entre dos
puntos kilométricos (K^{i}_{min} y K^{i}_{max}),
dependiendo dicho campo de la diferencia tipo (\sigma_{i}) de los
errores de medición temporales de dicha medición elemental (I), de
la velocidad (c) de la luz, de un coeficiente (\alpha_{i}) ligado
a las coordenadas de dicho satélite interesado y de la trayectoria
de la vía, y de un factor ponderador (\eta) que define la
geometría de la distribución del error para cualquier toma de
medida, de tal manera que la probabilidad (P_{i}) de no presencia
del tren en dicho campo individual (D_{i}) es previamente
definida.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha cartografía de seguridad permite
obtener dos relaciones con tres incógnitas que representan las
coordenadas de dicho objeto del cual se busca conocer la
localización y/o el posicionado mientras que se obtiene por lo menos
otra relación entre las tres mismas incógnitas con la ayuda de las
informaciones transmitidas por lo menos por un satélite del cual se
conoce la posición.
3. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la toma de
medida elemental es redundada.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque se determinan varios campos individuales
(D_{i}) por varias tomas de medidas elementales (i) efectuadas
simultáneamente en el mismo tiempo dado, basadas en unos satélites
diferentes o en unos pares de satélites diferentes.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque para efectuar la toma simultánea de
varias medidas elementales, se aumenta el número de satélites.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque se determina la existencia de un campo
común (D_{0}) definido como la intersección de los, y
preferentemente de todos los diferentes campos individuales
(D_{i}).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque se rechazan los campos individuales
(D_{i}) que no presentan un punto común con el campo común
(D_{0}).
8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,
caracterizado porque si existe un campo común (D_{0}) no
nulo, se determina un campo (D_{u}) que es la unión de los campos
individuales (D_{i}) no rechazados como el campo de presencia
posible.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque la probabilidad de no presencia en el
campo de unión (D_{u}) está definida como la multiplicación de las
probabilidades de no presencia en los campos individuales conocidos
(D_{i}).
10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9,
caracterizado porque los campos individuales (D_{i}^{b})
que definen el campo de unión (D_{u}) dependen de un parámetro
(\eta_{b}) que define la geometría de la distribución del error
mayor o igual al parámetro (\eta_{a}) elegido para la
determinación de los campos individuales (D_{i}^{a}) que definen
el campo común (D_{0}).
11. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se efectúa
una medición elemental con la ayuda de por lo menos un par de
satélites que utilizan el mismo tiempo de referencia.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque el par de satélites utilizados para una
medición elemental pertenecen a la misma constelación.
13. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se efectúa una
medición elemental con la ayuda de por lo menos un satélite que
pertenece a una constelación y de un receptor ligado al objeto que
se desplaza según la trayectoria conocida, presentando dicho
receptor un reloj sincronizado con el tiempo de referencia de la
constelación a la cual pertenece el satélite.
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