ES2330606B1 - Sistema de control para puertas del ambito ferroviario y metodo de accionamiento basado en dicho sistema. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario y método de accionamiento basado en dicho sistema.
Sistema de control de movimiento de puertas de
acceso de viajeros en vehículos ferroviarios y método para la
operación de las mismas basado en dicho sistema que tiene por
objeto conseguir una disminución en el número de incidencias
producidas en dichas puertas y que básicamente comprende medios de
control de potencia del motor (5) que acciona las puertas
encargados de regular la tensión, inversión de la polaridad o giro
y el freno de dicho motor (5) y medios de control de estado y
posición de dichas puertas que realizan una triple comprobación del
estado y posición de dichas puertas.
Description
Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario y método de accionamiento basado en dicho sistema.
La presente solicitud de Patente de Invención
tiene por objeto un sistema de control de movimiento de puertas de
acceso de viajeros en vehículos ferroviarios y un método para la
operación de las mismas basado en dicho sistema.
Más concretamente, el sistema objeto de la
presente invención tiene por finalidad conseguir una disminución en
el número de incidencias producidas en dichas puertas de forma que
disminuyan las perturbaciones producidas en la circulación por esa
causa, aumentando la fiabilidad y disminuyendo las labores de
mantenimiento correctivo.
Esta disminución del número de incidencias se
centra, por un lado, en llevar a cabo un método concreto de
accionamiento de las puertas en cada una de sus fases operativas y
no operativas, apoyado en un sistema específico para el control de
potencia del motor y otro para el control de los sensores de estado
y posición de dichas puertas.
Es conocido el elevado número de puertas con las
que cuentan los vehículos ferroviarios y el elevado número de
operaciones que dichas puertas realizan a lo largo del día.
Este elevado número de operaciones provoca, con
más frecuencia de la deseada, fallos debidos a diferentes causas,
especialmente debidos al carácter electromecánico de sus
componentes y por lo tanto a su vulnerabilidad a las vibraciones,
suciedad, etc.
Más concretamente, en la actualidad los sistemas
electrónicos para controlar el motor que mueve las puertas de los
vehículos ferroviarios están basados en tres etapas
diferenciadas:
- Una etapa electrónica de potencia cuya función
es suministrar el nivel de tensión de alimentación del motor de
acuerdo a la velocidad requerida.
- Una segunda etapa electromecánica, formada por
relés, o por electrónica de potencia, formada por semiconductores,
como por ejemplo transistores MOSFET, que permita invertir la
polaridad del motor para poder fijar el sentido de giro.
- Una etapa electrónica de potencia cuya función
es aplicar freno al motor mediante, por ejemplo, una resistencia de
carga.
Estas configuraciones presentan, sin embargo,
como ya se ha dicho, el problema de la utilización de componentes
electromecánicos, como los relés, que tienen una baja
fiabilidad.
Igualmente, dichas etapas se realizan de forma
independiente, por lo que se necesita un elevado número de
transistores.
Por otro lado, a los problemas citados se suma
el hecho de que para obtener información sobre el estado y posición
de las puertas, la solución adoptada habitualmente suele ser la de
la utilización de micro ruptores mecánicos posicionados a lo largo
del recorrido, lo cual presenta los inconvenientes ya señalados,
y/o "encoders" de baja resolución que dan una indicación muy
grosera de la posición de la puerta, no siendo válidos para
detectar pequeños movimientos de la misma.
Así, el sistema de control de puertas de la
presente invención soluciona los problemas antes planteados,
minimizando los elementos electromecánicos empleados y por lo tanto
logrando una disminución en el número de incidencias.
Las mejoras de la presente invención se
materializan gracias, principalmente, a dos aspectos fundamentales
en el método de accionamiento de las puertas, concretamente en los
medios de control de potencia del motor de continua encargado de la
apertura y cierre, así como en los medios de control de estado y
posición de dichas puertas.
En relación con los medios de control de
potencia del motor, éstos comprenden un único puente de cuatro
transistores capaz de unificar las tres etapas que habitualmente se
realizan de forma independiente, disminuyendo así el número de
elementos, lo cual redunda en una simplificación del montaje, una
reducción en el número de averías, etc.
Por otro lado, los medios de control de estado y
posición de las puertas comprenden una triple comprobación de dicho
estado y posición, lo que permite un elevado grado de seguridad en
cuanto a la posición real de la puerta se refiere.
De forma general, el sistema de control para
puertas de la invención está basado en un microprocesador que
procesa las señales externas de mando de apertura y cierre, así
como las de los medios de control de estado y posición de dichas
puertas, y a partir de ésta información, realiza el control del
motor a través de los medios de control de potencia de dicho
motor.
En cuanto al método de accionamiento de las
puertas, basado tanto en los referidos medios de control de estado
y posición de las puertas como en los medios de control de potencia
del motor, éste comprende las siguientes etapas:
- Encendido del sistema:
Dado que en el momento de dar alimentación al
sistema no es posible conocer de antemano la situación exacta de la
puerta ya que ésta se ha podido desplazar, por ejemplo, manualmente
mientras no había tensión, se procede a la localización de la
misma.
Para ello, se aplica tensión al motor de
continua de forma que éste desplace la puerta, a baja velocidad, en
el sentido de apertura o cierre hasta que alcance el final de
recorrido, gracias a los medios de control de estado y posición,
tomando dicha posición como referencia.
\vskip1.000000\baselineskip
- Situación de espera:
Una vez localizadas las puertas y en situación
de reposo, el sistema queda preparado para realizar las maniobras
pertinentes que se le soliciten de apertura o cierre según se
requiera. Si la última orden recibida fue de cierre, el motor
permanece frenado y se vigila e impide el intento forzado de
apertura de puertas manual, detectando si hay un desplazamiento de
éstas, por pequeño que sea, gracias a los medios de control de
estado y posición de puertas.
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- Orden de apertura:
El microprocesador comanda el puente de
transistores para accionar el motor en el sentido de apertura de
puertas y de forma que la velocidad es controlada en su recorrido
para conseguir una apertura rápida y una amortiguación final y
freno que evite el golpe con los topes. AI finalizar el ciclo de
apertura, el puente de transistores queda abierto, con lo que el
motor no ofrece retención y permite que las puertas queden libres,
pudiendo ser cerradas manualmente en caso de necesidad, por ejemplo
ante una avería del sistema.
\vskip1.000000\baselineskip
- Orden de cierre:
El microprocesador comanda el puente de
transistores para accionar el motor en el sentido de cierre de
puertas y de forma que la velocidad es controlada en su recorrido
para conseguir un cierre rápido y una amortiguación final y freno
que evite el golpe entre puertas. Al finalizar el ciclo de cierre,
el puente de transistores queda en modo freno (los extremos del
motor quedan cortocircuitados), con lo que el motor ofrece una gran
resistencia al desplazamiento para dificultar el movimiento manual
de las puertas. El sistema queda en situación de espera según la
etapa anteriormente descrita.
\vskip1.000000\baselineskip
- Comprobación de puerta cerrada:
La parte más crítica del funcionamiento de las
puertas del tren es la de asegurar que las puertas están cerradas
cuando el mismo se encuentra circulando, por lo que mediante los
medios de control de estado y posición se realiza la triple
comprobación de dicho estado y posición.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra un flujograma de las
diferentes etapas del método de accionamiento de la invención.
Figuras 2 a 6.- Muestran los diferentes estados
de funcionamiento del puente completo en el control de potencia del
motor de las puertas.
Figura 7.- Muestra un diagrama de bloques
esquemático del control de posición y estado de las puertas.
Figura 8.- Muestra un diagrama de bloques
esquemático de las medidas adicionales de seguridad.
Según se aprecia en las figuras, especialmente
en la figura 1, el método de accionamiento de puertas de la
invención, atraviesa por diversos estados o etapas de
funcionamiento que determinan el correcto y seguro funcionamiento,
cubriendo todas las posibles situaciones y eventualidades, todo
ello basado, según la realización preferente que se describe a
continuación, en la utilización del sistema de control también
objeto de la presente invención, el cual comprende tanto medios de
control de potencia del motor (5) de corriente continua encargado de
la apertura y cierre de dichas puertas, así como en los medios de
control de estado y posición de las mismas.
En cuanto a los medios de control de potencia
del motor (1), y según puede observarse en las figuras 2 a 6, éstos
comprenden un puente de cuatro transistores (1, 2, 3 y 4),
concretamente un puente de los denominados "puente completo"
que por su modo de operación es capaz de integrar las tres etapas
de regulación de la tensión del motor (5), inversión de la
polaridad o giro y freno en una sola etapa, sin necesidad de
utilizar relés en las conmutaciones. Dichos transistores podrán
ser, según una posible realización, del tipo MOSFET, o bien, en
otras alternativas Transistores bipolares, etc.
Así, la mencionada operación de los cuatro
transistores (1, 2, 3 ,4) que forman la referida tipología de
puente completo capaz de integrar las tres etapas, de regulación de
la tensión del motor (5), inversión de la polaridad o giro y freno
de dicho motor (5) en una sola etapa, se realiza de la siguiente
forma:
a) Para la activación del giro del motor (5) en
un sentido, y según puede verse en la figura 2a, se dispara el
transistor (4) y se mantiene apagado o en "OFF" el (2). Los
transistores (1) y (3), ambos en la misma rama lateral del puente,
se disparan en contra fase mediante una modulación por ancho de
pulso PWM (Pulse Wide Modulation), en donde el ciclo de trabajo de
dicha PWM se fija en función de la tensión que se pretende aplicar
al motor, la cual determinará la velocidad y presión de las
puertas.
Por otro lado, dicha modulación PWM para el
transistor (1) y la correspondiente al transistor (3) S3 podrá ser
o no exactamente la conjugada y podrá dejar tiempos muertos entre
ellas o no, según convenga.
Más concretamente, la elección del tipo de
modulación PWM dependerá del estudio de las características del
motor (5) y de la aplicación concreta. Esto es así porque el motor
(5), cuando se deja de aplicar tensión durante los ciclos de
modulación PWM, se comporta como un generador y es necesario dar
una vía de circulación de su corriente o de lo contrario se generan
pulsos de tensión elevados que se traducen en interferencias a
otros equipos. De tal forma, según una realización de la invención,
actuando sobre el tiempo de conducción del transistor (3) se podrá
controlar qué cantidad de energía se devolverá a la alimentación y
cuánta se hará recircular hasta el siguiente ciclo.
Más concretamente, y tal y como se ve en dicha
figura 2a, cuando se encuentra conduciendo el transistor (1) y
apagado el (3), se le aplica la tensión de alimentación al motor
(5) produciendo una circulación de corriente. Sin embargo, como se
observa en la figura 2b, cuando por medio de la modulación PWM se
apaga el transistor (1) y se enciende (3), se cortocircuitan los
hilos del motor y la corriente recircula, ya que un motor tiene un
comportamiento inductivo y por lo tanto la corriente no puede parar
bruscamente.
b) Para la activación del giro del motor (5) en
el otro sentido, y tal y como se aprecia en la figura 3a, se
dispara el transistor (3), manteniendo apagado o en "OFF" el
(1). Ahora son los transistores (2) y (4), ambos en la misma rama
lateral del puente, los que se disparan en contra fase mediante
modulación por ancho de pulso PWM, fijando el ciclo de trabajo de
dicha PWM en función de la tensión que queremos aplicar al motor
(5) y por lo tanto de la velocidad de giro deseada de éste, la
cual, como en el caso anterior, determinará la velocidad y presión
de las puertas.
Como en el caso anterior, dicha modulación PWM
para el transistor (2) y la correspondiente para el transistor (4)
podrá ser o no exactamente la conjugada y podrá dejar tiempos
muertos entre ellas o no, por los mismos motivos que se explicó
anteriormente.
De esta forma, y tal y como puede verse en la
figura 3a, cuando se encuentra conduciendo el transistor (2) y
apagado el (4) se aplica tensión de alimentación al motor (5)
produciendo una circulación de corriente. Sin embargo, como se
observa en la figura 3b, Cuando se apaga el transistor (2) y se
enciende el (4) S4, se aplican cero voltios al motor (5) y la
corriente recircula.
c) Para aplicar freno al motor (5), y tal y como
se aprecia en las figuras 4 y 5, se podrán mantener simultáneamente
apagados o encendidos los transistores de las ramas superiores o
inferiores, es decir, o bien manteniendo encendidos los
transistores (1) y (2) de las ramas superiores y apagados o en
"OFF" los (3) y (4) de las ramas inferiores o viceversa.
En esta situación, la corriente del motor (5)
recircula y su sentido depende del sentido de giro de dicho motor
(5). Dado que el circuito no es ideal aparece por pérdidas una
pequeña tensión que, con el tiempo necesario, terminará por
desmagnetizar el motor (5) y la corriente se anulará. Asimismo, si
se intenta mover la puerta manualmente, el motor (5) se convierte
en un generador con las bornas cortocircuitadas, con lo que opone
una gran resistencia al desplazamiento.
Más concretamente, la aplicación del freno
consigue que disminuya rápidamente la velocidad de las puertas
cuando éstas se están desplazando, dificultando además el
movimiento manual de las mismas una vez que están cerradas. De ésta
manera, si alguien intenta abrir las puertas cuando deben estar
cerradas, necesitará realizar un gran esfuerzo y la apertura será
mínima antes de que actúe el motor (5) en modo cierre.
d) Por último, existe una situación en la que se
pretende que la puerta quede libre de freno para que manualmente
pueda ser desplazada, por ejemplo ante un atrapamiento. Para ello,
según puede verse en la figura 6, se abren los cuatro transistores
(1, 2, 3, 4) del puente completo, con lo que el motor (5) queda
desfrenado o libre.
Así, en el caso de que se produzca ese
desplazamiento manual, la corriente generada por el motor (5) es
reconducida por los diodos intrínsecos (6) de los transistores
hacia la alimentación, cerrándose el circuito a través de los
condensadores de la misma, no representados.
Sin embargo, al cambiar entre los diferentes
modos de operación del motor (5) descritos, es decir, de giro en un
sentido al otro, de giro a desfrenado o de giro a freno, aparecen
sobrecorrientes y picos de tensión en los cambios de estado
generados por dicho motor (5) debido a su componente
predominantemente inductiva y a la inercia mecánica que presenta
haciendo que se comporte como un generador de tensión, por ejemplo,
cuando se cambia de un sentido de giro a otro.
Así, cuando la puerta en su ciclo de apertura o
cierre se encuentra un obstáculo, se necesita que ésta pare y quede
liberada de esfuerzo para permitir moverla manualmente y liberar el
obstáculo. Para conseguir esta operación, se debería abrir el
puente de transistores (1, 2, 3, 4) con el fin de que el motor (5)
quede desfrenado o libre, pero si se intenta abrir dicho puente
según está conmutando, la energía almacenada en la bobina del motor
(5) hará que la corriente por éste siga circulando con la misma
intensidad y sentido. Esto provoca la elevación de la tensión en
bornas del mismo para mantener la circulación de corriente, y se
manifiesta en forma de ruido eléctrico o incluso en la rotura de
componentes por sobretensión.
Para solucionar este problema, y siempre que sea
necesario abrir el puente de transistores durante un ciclo de
marcha, se introduce, según una realización preferente de la
presente invención, entre el corte de la modulación de los
transistores (1, 2, 3, 4) y la apertura total de los mismos, un
corto periodo de tiempo en modo freno según el modo de operación c)
antes descrito y mostrado en las figuras 4 y 5, manteniendo
simultáneamente apagados o encendidos los transistores de las ramas
superiores o inferiores, es decir, o bien manteniendo encendidos los
transistores (1) y (2) de las ramas superiores y apagados los (3) y
(4) de las ramas inferiores o viceversa.
Con esto se consigue que la corriente del motor
(5) recircule y la energía almacenada se disipe en modo de calor
debido a las pérdidas producidas por la resistencia intrínseca del
circuito (bobinado del motor, resistencias de cables, resistencias
de los dispositivos conmutadores etc.). A continuación se pueden
abrir tos cuatro transistores (1, 2, 3, 4) del puente sin problema,
haciendo mucho menos ruidoso y más seguro el proceso.
Del mismo modo, cuando es preciso realizar una
inversión en el sentido de giro del motor (5), se procede de forma
análoga, aplicando la configuración de freno antes explicada
consistente en mantener simultáneamente apagados o encendidos los
transistores de las ramas superiores o inferiores, que permite
recircular la corriente del motor (5) y que éste se pare. Una vez
que dicho motor (5) ha parado se puede aplicar el mando con el
sentido de giro requerido sin problema.
Por otro lado, además del control que el
microprocesador (7) realiza sobre los medios de control de potencia
del motor, procesando las señales externas de mando de apertura y
cierre lanzadas por el conductor, éste realiza también el control
sobre los medios de control de estado y posición de dichas puertas,
que recopilan la situación concreta en que se encuentra la puerta en
cada instante.
Dichos medios de control de estado y posición de
las puertas comprenden, según una realización preferente de la
invención, y tal y como se ha descrito, una triple comprobación de
dicho estado y posición, lo que permite un elevado grado de
seguridad en cuanto a la posición real de la puerta se refiere.
Más concretamente, y según puede observarse en
la figura 7, dichos medios comprenden un encoder de alta resolución
(8) acoplado al eje del motor (5) que permite determinar la
posición exacta de la puerta así como su velocidad y sentido de
desplazamiento, lo que permite reaccionar con precisión en
situaciones críticas como por ejemplo cuando se intenta forzar de
forma manual la apertura de la puerta habiendo orden de cierre,
actuando en consecuencia de forma inmediata.
Como segunda comprobación dichos medios
comprenden, además, un sensor magnético (9) sin contacto que actúa
a modo de final de carrera para detecta el cierre completo de la
puerta y su anclaje mecánico.
Como tercera comprobación de dicho estado y
posición de las puertas, dichos medios comprenden la determinación
de los finales de carrera de la puerta por sobrecorriente medida en
el motor (5), para lo que se utiliza, según una realización
preferente, un conversor Analógico/Digital (10) que muestrea la
tensión aplicada a dicho motor (5), la corriente que circula por él
obtenida mediante un captador, por ejemplo un captador de efecto
Hall (11), así como las tensiones en reposo del puente de
transistores (1, 2, 3, 4) para detectar una posible rotura del
mismo.
\newpage
\global\parskip0.900000\baselineskip
Esta información obtenida mediante el conversor
Analógico/Digital (10) descrita es adicionalmente utilizada para
reconocer el estado general del sistema eléctrico y así proteger al
conjunto de posibles sobrecargas o ante un mal funcionamiento.
Por todo ello, se tiene que, según la
realización descrita se obtienen datos de tres sensores distintos
para garantizar la seguridad en el control de las puertas, que son:
la posición calculada a partir de la información del encoder de
alta resolución (8), el sensor magnético (9) que indica que se
activó el anclaje mecánico de seguridad de la propia puerta y, por
último, la medición a través del conversor Analógico/Digital (10) de
la sobrecorriente que se produce en el motor (5) debido al bloqueo
del eje que se produce cuando la puerta alcanza el final de su
recorrido.
Toda esta información es utilizada para
interrumpir la aplicación de energía al motor (5) durante la
maniobra de cierre, dando esta por concluida.
Así, cuando la puerta tiene que estar cerrada,
como por ejemplo cuando el tren está en marcha, si se detecta un
intento de apertura de la misma, se analiza el nivel de influencia
del mismo y se actúa en consecuencia. Si la puerta sufre un
desplazamiento, éste se detecta mediante el encoder de alta
resolución (8) y se aplica tensión al motor (5) para forzar el
cierre, pero si tan solo se ha maniobrado sobre el actuador de
apertura que libera el anclaje mecánico de la puerta, indicado por
el sensor magnético (9) el sistema aumenta su sensibilidad frente
al movimiento, pero no actúa mientras la puerta no se desplace. La
sensibilidad ante el desplazamiento se reajusta según la indicación
de dicho sensor magnético (9) de anclaje puesto o quitado.
La sensibilidad ante Sin quitar el anclaje
mecánico la puerta no puede ser abierta, pero por holguras
mecánicas existe un pequeño margen de recorrido que el sistema debe
admitir, pero cuando el anclaje se libera, esta holgura debe de ser
mucho menor.
En cuanto a la operación básica del sistema de
control descrita en la figura 1, y según la realización preferente
descrita, ésta puede concretarse de la forma:
- Encendido del sistema:
Para la localización de la puerta, se aplica
tensión al motor (5) para que éste la desplace a baja velocidad en
el sentido de apertura o cierre adecuado, hasta que se alcanza el
final de recorrido, tomando dicha posición como referencia. Este
final de recorrido se determina por la medición de la
sobrecorriente que se produce cuando la puerta alcanza el tope de
final de carrera de la puerta, gracias al conversor
Analógico/Digital (10) y se confirma, en el caso de cierre, con el
sensor magnético (9) que actúa al cerrar la puerta.
\vskip1.000000\baselineskip
- Situación de espera:
Una vez localizadas las puertas y en situación
de reposo, el sistema queda preparado para realizar las maniobras
pertinentes que se le soliciten de apertura o cierre según se
requiera. Si la última orden recibida fue de cierre, el motor (8)
permanece frenado y se vigila e impide el intento forzado de
apertura de puertas manual, detectando si hay un desplazamiento de
éstas, por pequeño que sea, gracias al encoder de alta resolución
(8), aplicando energía al motor solo si hay un intento real de
apertura, eliminando actuaciones innecesarias.
\vskip1.000000\baselineskip
- Orden de apertura:
El microprocesador (7) comanda el puente de
transistores (1, 2, 3, 4) para accionar el motor (8) en el sentido
de apertura de puertas. La velocidad es controlada en su recorrido
para conseguir una apertura rápida y una amortiguación final y
freno que evite el golpe con los topes. Al finalizar el ciclo de
apertura, el puente de transistores (1, 2, 3, 4) queda abierto, con
lo que el motor (8) no ofrece retención y permite que las puertas
puedan ser cerradas manualmente en caso de necesidad.
\vskip1.000000\baselineskip
- Orden de cierre:
El microprocesador comanda el puente de
transistores (1, 2, 3, 4) para accionar el motor (5) en el sentido
de cierre de puertas. La velocidad es controlada en su recorrido
para conseguir una apertura rápida y una amortiguación final y
freno que evite el golpe entre puertas. Al finalizar el ciclo de
cierre, el puente de transistores (1, 2, 3, 4) queda en modo freno
ofreciendo ofrece una gran resistencia al desplazamiento para
dificultar el movimiento manual de las puertas.
\vskip1.000000\baselineskip
- Comprobación de puerta cerrada:
Para determinar esta situación crítica, se
realiza la triple comprobación del estado de las puertas mediante
los tres sensores mencionados, es decir, se verifica la posición de
puerta cerrada a través del encoder de alta resolución (8), se
verifica a través del sensor magnético (9) que actuó el cierre
mecánico, y se comprueba además que se produce una sobrecorriente
debido a la imposibilidad de avance del motor mediante el conversor
Analógico/Digital (10).
\global\parskip1.000000\baselineskip
Adicionalmente, y según una realización práctica
de la invención, el sistema de la invención incorpora medidas
adicionales de seguridad que lo protegen ante un fallo de alguna de
sus partes, fallo que es susceptible de producirse al tratarse, al
fin y al cabo, de un sistema electrónico.
De forma general, y según dicha figura 8, se
observa cómo para abrir puertas el conductor, o en su defecto el
sistema de control del tren, selecciona el lado del tren donde
abrirá las puertas y dará la autorización de apertura activando la
línea de apertura LA y desactivando la línea de cierre LC, de todas
las puertas de dicho lateral. Esto habilita las puertas y permite a
los viajeros que quieran salir la apertura de cada una de ellas
mediante un accionador local (manillón, pulsador, etc.).
La operación de cierre se realiza de la misma
forma, esta vez activando la línea LC y desactivando LA. Todas las
puertas que estén abiertas, cerrarán automáticamente.
Así, también en dicha figura 8 se puede observar
una posible realización que impide que, cuando se de orden de
puertas cerradas activando la línea LC, un fallo en el sistema
pudiera hacer que estas se abran accidentalmente.
Concretamente, el control de mando del puente de
transistores (1, 2, 3, 4) recae sobre el software de
microprocesador (7), pero para responder a dichas situaciones de
posible fallo es necesario disponer de una redundancia que asegure
la respuesta correcta a pesar de dicho fallo. Para ello se utiliza
un dispositivo hardware (13), tal como un transistor, interruptor,
etc.) accionado por la línea de tren de cierre LC, que impide que el
puente de transistores (1, 2, 3, 4) pueda comandar al motor (5) en
modo apertura cuando se tiene orden física de cierre.
Dicho dispositivo hardware (13) provoca que se
bloquee el transistor (1) de la rama alta del puente de de
transistores (1, 2, 3, 4) que debería ser modulado en PWM para
poder abrir la puerta según la secuencia descrita anteriormente. De
forma concreta, la línea de tren de cierre LC hace conducir al
dispositivo hardware (13) y éste deriva la puerta del transistor
(1) de potencia a masa, impidiendo que este pueda conducir y por lo
tanto, evitando que se pueda comandar el motor en modo apertura.
Por otro lado, gracias a la información sobre la
tensión y corriente del motor facilitada por los diferentes
sensores del sistema como son el encoder de alta resolución (8), el
sensor magnético (9) o especialmente el conversor Analógico/Digital
(10) y/u otros, así como otras informaciones analógicas como por
ejemplo la obtenida acerca del estado de la alimentación de
potencia, el sistema es capaz de determinar, implementando la
correspondiente lógica software de análisis en el microprocesador
(7), el correcto funcionamiento de todo el conjunto, haciendo que
permanezca en un estado de seguridad cuando se detecta algún
problema y así evitar roturas o problemas mayores.
Así, de todos los componentes que forman el
sistema de la invención, se hace especialmente necesario vigilar o
verificar el estado y buen funcionamiento tanto del puente de
potencia formado por los cuatro transistores (1, 2, 3, 4) como de
los elementos que intervienen en el bloqueo de apertura de las
puertas cuando existe orden de cierre.
Concretamente, esta vigilancia o verificación
del puente de transistores (1, 2, 3, 4) se puede realizar, según
una posible realización, verificando que las tensiones del mismo se
corresponden con una alta impedancia (líneas flotantes) cuando no
se encuentra activado ninguno de dichos transistores, por lo que la
tensión en cualquiera de los hilos del motor (5) será de una
fracción de la de alimentación del mismo.
En lo que se refiere a la vigilancia o
verificación del bloqueo de apertura con orden de cierre, ésta se
realiza al encender el sistema y cuando se reciba la primera orden
de cierre. En éste momento se intenta mover el motor en sentido de
apertura y se verifica que dicha maniobra es imposible de realizar
al actuar la protección.
Finalmente, el sistema es susceptible de contar
con medios de vigilancia por software del resto de elementos del
sistema, concretamente de la memoria, registros internos, perro de
guardia (watch-dog), periféricos, etc. capaz de
paralizar el sistema cuando se detecta cualquier anomalía,
llevándolo a un estado seguro.
Claims (17)
1. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario que comprende medios de control de potencia del motor
(5) que acciona las puertas encargados de regular la tensión,
inversión de la polaridad o giro y el freno de dicho motor (5),
medios de control de estado y posición de dichas puertas y un
microprocesador (7) que procesa las señales externas de mando de
apertura y cierre, así como las de dichos medios de control de
estado y posición de dichas puertas para, a partir de ésta
información, realiza el control del motor a través de los medios de
control de potencia de dicho motor, donde los medios de control de
potencia del motor (5) comprenden un único puente de cuatro
transistores (1, 2, 3 y 4), y porque los medios de control de estado
y posición de las puertas comprenden:
- un encoder acoplado al eje del motor (5) para
determinar la posición, velocidad y sentido de la puerta;
- un final de carrera para detectar el cierre
completo de la puerta y su anclaje mecánico; y
- medios para determinar la sobrecorriente que
se produce en el motor (5) debido al bloqueo del eje que se produce
cuando la puerta alcanza el final de su recorrido,
realizando una triple comprobación del estado y
posición de dichas puertas;
caracterizado porque para responder a
situaciones de fallo del microprocesador (7) comprende un
dispositivo hardware (13) accionado por la línea de cierre que
impide que el puente de transistores (1, 2, 3, 4) pueda comandar al
motor (5) para abrir las puertas si se tiene orden de cierre,
evitando que éstas se abran accidentalmente.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación primera caracterizado porque
el dispositivo hardware (13) cuenta con medios capaces de bloquear
el transistor (1) de la rama alta del puente de de transistores (1,
2, 3, 4) derivando su puerta a masa y evitando que se pueda comandar
el motor en modo
apertura.
apertura.
3. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación primera caracterizado porque
el puente de cuatro transistores (1, 2, 3 y 4) adopta una
configuración en puente completo.
4. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación 3 caracterizado porque los
transistores (1, 2, 3 y 4) son del tipo MOSFET.
5. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación primera caracterizado porque
el encoder acoplado al eje del motor (5) para determinar la
posición, velocidad y sentido de la puerta es un encoder de alta
resolución (8).
6. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación primera caracterizado porque
el final de carrera para detectar el cierre completo de la puerta y
su anclaje mecánico es un sensor magnético (9) sin contacto.
7. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación primera caracterizado porque
los medios para determinar la sobrecorriente medida en el motor (5)
comprenden un conversor Analógico/Digital (10) que muestrea la
tensión aplicada a dicho motor (5) y un captador para muestrear la
corriente que circula por el
mismo.
mismo.
8. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación 7 caracterizado porque el
captador para muestrear la corriente que circula por el motor (5) es
un captador de efecto Hall (11).
9. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación primera caracterizado porque
comprende una etapa previa (12) en la acometida de tensión a la
etapa de potencia que permite al microprocesador (7) inhibir la
alimentación en situaciones no seguras.
10. Sistema de control para puertas del ámbito
ferroviario según reivindicación 9 caracterizado porque en el
microprocesador (7) se implementa un software de análisis para la
comprobación del correcto funcionamiento del sistema.
11. Método para la operación de puertas en el
ámbito ferroviario basado en el sistema de las reivindicaciones 1 a
10, caracterizado porque la operación de los cuatro
transistores (1, 2, 3, 4) que conforman los medios de control de
potencia del motor (5) para regular la tensión, la inversión de la
polaridad o giro y el freno de dicho motor (5) comprende las etapas
de:
- -
- Activación del giro del motor (5) en un sentido;
- -
- activación del giro del motor (5) en el otro sentido;
- -
- freno del motor (5); y
- -
- desfrenado o liberación del freno,
en donde la etapa de freno del motor (5), además
de aplicarse a las situaciones en las cuales se desea que las
puertas ofrezcan una gran resistencia al desplazamiento manual, se
aplica adicionalmente durante un corto periodo de tiempo en la
transición entre las otras tres etapas de giro en un sentido, giro
en el otro y desfrenado o liberación del freno de forma que la
corriente del motor (5) recircule, anulándose.
\vskip1.000000\baselineskip
12. Método para la operación de puertas en el
ámbito ferroviario según reivindicación 11, caracterizado
porque para la activación del giro del motor (5) en un sentido u en
otro se disparan en contra fase dos transistores situados en la
misma rama lateral mientras que en la otra rama uno de los
transistores se dispara y el otro se mantiene apagado.
13. Método para la operación de puertas en el
ámbito ferroviario según reivindicación 12, caracterizado
porque para evitar pulsos de tensión elevados durante los disparos
en contra fase de los transistores situados en la misma rama
lateral, se actúa sobre el tiempo de conducción del transistor
situado inferiormente (3, 4) en dicha rama lateral para controlar la
cantidad de energía que se devolverá a la alimentación y la que se
hará recircular hasta el siguiente ciclo.
14. Método para la operación de puertas en el
ámbito ferroviario según reivindicaciones 12 y 13,
caracterizado porque el disparo en contra fase de los
transistores situados en la misma rama lateral es función de la
tensión que se desea aplicar al motor (5) y por lo tanto de la
velocidad de giro deseada de éste, la cual determina la velocidad y
presión de las puertas.
15. Método para la operación de puertas en el
ámbito ferroviario según reivindicación 11, caracterizado
porque la etapa de freno del motor comprende la operación de
mantener encendidos los transistores (1) y (2) de las ramas
superiores y apagados los (3) y (4) de las ramas inferiores o
viceversa.
16. Método para la operación de puertas en el
ámbito ferroviario según reivindicación 11, caracterizado
porque la etapa de desfrenado o liberación del freno motor (5)
comprende la apertura los cuatro transistores (1, 2, 3, 4),
reconduciéndose la corriente generada por el motor (5) por los
diodos intrínsecos (6) de los transistores hacia la alimentación de
forma que la puerta pueda ser manualmente desplazada.
17. Método para la operación de puertas en el
ámbito ferroviario según reivindicación 11, caracterizado
porque previa a las etapas de activación en un sentido o en otro,
freno y desfrenado del motor (5) se lleva a cabo la localización de
la puerta aplicando tensión a dicho motor (5) para que éste la
desplace a baja velocidad en el sentido de apertura o cierre
adecuado, hasta que se alcanza el final de recorrido, tomando dicha
posición como referencia.
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| ES2391289T3 (es) | Dispositivo para activar y diagnosticar sistemas de protección reversibles |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20091211 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2330606B1 Country of ref document: ES |
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