ES2613767A1 - Apparatus for the measurement of one-way geometric parameters based on gnss observations (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
APARATO PARA LA MEDIDA DE PARÁMETROS GEOMÉTRICOS DE UNA VÍA BASADO EN OBSERVACIONES GNSS APPARATUS FOR THE MEASUREMENT OF GEOMETRIC PARAMETERS OF A ROAD BASED ON GNSS OBSERVATIONS
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Objeto de la invención Object of the invention
La presente invención tiene aplicación en el sector técnico de la construcción y auscultación de vías, como por ejemplo vías férreas, más concretamente en los aparatos de apoyo para la medida de parámetros geométricos, mediante un vehículo autónomo que permite realizar observaciones sin necesidad de ningún tipo de infraestructura adicional. 10 The present invention has application in the technical sector of the construction and auscultation of tracks, such as railways, more specifically in the support devices for the measurement of geometric parameters, by means of an autonomous vehicle that allows observations without the need of any kind. of additional infrastructure. 10
Antecedentes de la invención Background of the invention
Actualmente, la auscultación y medición de los parámetros geométricos de las vías son operaciones habituales que se realiza sobre las líneas de ferrocarril para garantizar unas determinadas condiciones de seguridad, tanto en las fases de construcción de la infraestructura ferroviaria como en las posteriores operaciones de mantenimiento de la 15 misma, que permitan a los vehículos circular sobre ellas a la velocidad prevista en el trazado. Estas condiciones de seguridad tienen relación directa con el mantenimiento de las características geométricas del trazado a lo largo del tiempo y la pronta detección de deformaciones estructurales. Currently, the auscultation and measurement of the geometric parameters of the tracks are usual operations carried out on the railway lines to guarantee certain safety conditions, both in the construction phases of the railway infrastructure and in the subsequent maintenance operations of the same 15, that allow the vehicles to circulate on them at the speed foreseen in the route. These safety conditions are directly related to the maintenance of the geometric characteristics of the path over time and the early detection of structural deformations.
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Las administraciones ferroviarias suelen seguir programas de mantenimiento y control periódico de las vías para restablecer los parámetros geométricos y de calidad originales del proyecto. Para ello, es necesario medir las variaciones de las posiciones absolutas de cada carril respecto de su posición teórica que, junto a las mediciones de los anchos de vía, y nivelación longitudinal y transversal, constituyen los datos de partida para que una máquina 25 bateadora restituya las posiciones originales de cada carril. The railway administrations usually follow maintenance programs and periodic control of the tracks to restore the original geometric and quality parameters of the project. For this, it is necessary to measure the variations of the absolute positions of each lane with respect to its theoretical position which, together with the measurements of the track widths, and longitudinal and transverse leveling, constitute the starting data for a batter machine 25 to restore the original positions of each lane.
Los avances en este campo han ido en la dirección de aumentar la automatización y velocidad en el registro de datos, dando lugar a la aparición de vehículos medidores y registradores de tracción mecánica y de grandes dimensiones, adecuados para grandes 30 longitudes y de uso exclusivo de las Administraciones Ferroviarias. Advances in this field have been in the direction of increasing automation and speed in data recording, leading to the emergence of large-scale mechanical traction meters and recorders, suitable for large lengths and for the exclusive use of the Railway Administrations.
Otra solución de menor dimensión son los llamados carros de vía, más manejables y de poco peso (unos 20 Kg), que suelen estar formados por un bastidor central en el que quedan alojados un conjunto de sensores, con los que se miden los datos que definen la geometría de la vía. Se adaptan a gran parte de los trabajos habituales de control de calidad final de la vía montada sobre balasto y a los trabajos de montaje de vía en placa. Sus principales inconvenientes son su elevado precio, el complicado manejo del equipo y tratamiento de los datos y que no resulta operativo en trabajos intermedios de construcción 5 de nuevas vías, ni en muchos casos económicamente rentable en el registro de datos de vía existente, salvo para empresas muy especializadas. Además, el vehículo se mueve apoyando sobre los dos raíles de la vía mediante la fuerza que un operador de campo transmite de forma manual. Another solution of smaller size are the so-called track cars, more manageable and of low weight (about 20 Kg), which are usually formed by a central frame in which a set of sensors are housed, with which the data that is measured is measured. define the geometry of the track. They adapt to a large part of the usual work of final quality control of the track mounted on ballast and to the work of mounting the track on plate. Its main drawbacks are its high price, the complicated handling of the equipment and data processing and that it is not operative in intermediate works of construction of new roads, or in many cases economically profitable in the registration of data of existing road, except for Very specialized companies. In addition, the vehicle moves on the two rails of the track by means of the force that a field operator transmits manually.
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Los vehículos medidores y los carros de vía coexisten con las soluciones tradicionales, en las que, para medir las deformaciones de los carriles se utilizan instrumentos y métodos de geodesia clásica, apoyados por métodos consistentes en el cálculo de la curvatura de los carriles a través de los datos de medición de las flechas de una cuerda en puntos consecutivos. Son métodos lentos y muy trabajosos que requieren una alta cualificación de 15 los operarios. Measuring vehicles and track cars coexist with traditional solutions, in which, to measure the deformations of the lanes, instruments and methods of classical geodesy are used, supported by methods consisting of the calculation of the curvature of the lanes through the measurement data of the arrows on a string at consecutive points. They are slow and very laborious methods that require a high qualification of 15 operators.
Por tanto, el trabajo relacionado con la construcción y medición de vías férreas suele tener tres escenarios bien diferentes, tal y como se ha comentado anteriormente: el primero, totalmente automatizado, basado en el uso de vehículos medidores de tracción mecánica y 20 cuyo empleo está limitado en la práctica a las Administraciones Ferroviarias; el segundo, en el que se emplean los denominados carros de vía, cuyo uso suele ser exclusivo de empresas especializadas que han realizado una inversión económica inicial importante y ha formado a su personal en el uso de esta instrumentación; aunque presenta importantes ventajas en cuanto a las precisiones que se obtienen en las coordenadas tridimensionales 25 de los puntos medidos, presentan algunas desventajas importantes, como la necesidad de operarios de campo para realizar manualmente la tracción; por último, el tercer escenario consiste en el uso de instrumentos y métodos de topografía y geodesia clásica, con los que se consiguen precisiones similares a las del segundo escenario, pero con un trabajo de campo a pie de obra más intenso y continuado; mucho más lentos que los anteriores, 30 aunque la inversión económica en instrumentación (regla de anchos, asas de flechar,…) es la menor de los tres escenarios. Therefore, the work related to the construction and measurement of railways usually has three very different scenarios, as previously mentioned: the first, fully automated, based on the use of mechanical traction measuring vehicles and 20 whose use is limited in practice to Railway Administrations; the second, in which the so-called carriages are used, whose use is usually exclusive to specialized companies that have made a significant initial economic investment and trained their personnel in the use of this instrumentation; Although it has important advantages in terms of the precision obtained in the three-dimensional coordinates 25 of the measured points, they have some important disadvantages, such as the need for field operators to manually carry out the traction; Finally, the third scenario consists in the use of instruments and methods of topography and classical geodesy, with which precision similar to those of the second scenario is achieved, but with a more intense and continuous field work on site; much slower than the previous ones, 30 although the economic investment in instrumentation (width rule, fleas handles, ...) is the smallest of the three scenarios.
Por estas razones, el estado del arte recibiría de buen grado soluciones que lograsen aligerar estos trabajos en los que intervienen una gran parte de pequeñas empresas de 35 Topografía y Geomática dedicadas a la realización de proyectos de ingeniería, control de calidad y asistencia técnica a la construcción. Un aparato autónomo y flexible que pueda reducir la intervención de operarios, fácil de transportar y manejar, de uso sencillo sin necesidad de ninguna infraestructura adicional ni de personal altamente cualificado que revirtiese en una mayor comodidad y competitividad, pero sin prescindir de la obtención de 5 las precisiones requeridas en estos trabajos. For these reasons, the state of the art would welcome solutions that would lighten these works in which a large part of small Topography and Geomatics companies involved in the realization of engineering, quality control and technical assistance projects are involved. building. An autonomous and flexible device that can reduce the intervention of operators, easy to transport and handle, easy to use without the need for any additional infrastructure or highly qualified personnel to reverse comfort and competitiveness, but without disregarding obtaining 5 the precisions required in these works.
Descripción de la invención Description of the invention
La presente invención resuelve los problemas mencionados anteriormente mediante un pequeño vehículo autónomo, el cuál puede acoplarse a un solo raíl de una vía, por ejemplo 10 una vía férrea y desplazarse sin intervención directa de ningún operario ni necesidad de piquetes ni de referencias externas que faciliten los trabajos de replanteo. The present invention solves the aforementioned problems by a small autonomous vehicle, which can be coupled to a single rail of a track, for example a railway track and move without direct intervention of any operator or need for pickets or external references that facilitate Staking work.
Para ello se presenta un aparato para la medida de parámetros geométricos de una vía caracterizado porque comprende: 15 For this, an apparatus is presented for measuring geometric parameters of a path characterized in that it comprises:
- unos medios de guiado y alineamiento acoplables a ambos lados de un solo raíl de la vía para mantener el aparato sobre la parte superior del raíl; - guide and alignment means attachable on both sides of a single rail of the track to keep the apparatus on the top of the rail;
- unos medios rodantes para su desplazamiento sobre el raíl; - rolling means for its movement on the rail;
- unos medios motores para accionar los medios rodantes; - motor means for driving the rolling means;
- un sensor de nivel que mide un parámetro de inclinación; 20 - a level sensor that measures an inclination parameter; twenty
- un sensor GNSS - a GNSS sensor
El sensor GNSS puede configurarse, de acuerdo a una de las realizaciones de la invención, para obtener datos de coordenadas tridimensionales en distintos puntos de la vía preestablecidos por un usuario. 25 The GNSS sensor can be configured, according to one of the embodiments of the invention, to obtain three-dimensional coordinate data at different points of the path preset by a user. 25
Se contempla, en una de las realizaciones de la invención, que el sensor GNSS sea un sensor adaptado para su uso con GPS, GLONASS, GALILEO, DEIDOU o cualquier otro sistema de navegación, con conectividad inalámbrica para transmitir los datos obtenidos incluso en tiempo real. 30 It is contemplated, in one of the embodiments of the invention, that the GNSS sensor is a sensor adapted for use with GPS, GLONASS, GALILEO, DEIDOU or any other navigation system, with wireless connectivity to transmit the data obtained even in real time . 30
Alternativamente, los datos obtenidos por el sensor GNSS pueden ser almacenados en memoria y procesados posteriormente. Alternatively, the data obtained by the GNSS sensor can be stored in memory and subsequently processed.
Opcionalmente, se contempla en una de las realizaciones de la invención, que el aparato disponga de una barra lateral acoplable a un segundo raíl de la vía que estabiliza el aparato. De esta forma, la barra el aparato resulta acoplado a ambos raíles de la vía y consigue una estabilidad superior para el caso de observación con viento u otras condiciones que lo aconsejen (curvas muy pronunciadas, necesidad de elevar la altura del receptor acoplando 5 un soporte de mayor altura, etc. La barra, una vez el aparato está acoplado a los raíles, queda perpendicular a dichos raíles en su realización preferente. Optionally, it is contemplated in one of the embodiments of the invention, that the apparatus has a sidebar attachable to a second rail of the track that stabilizes the apparatus. In this way, the device bar is coupled to both tracks of the track and achieves superior stability in the case of observation with wind or other conditions that advise it (very sharp curves, need to raise the height of the receiver by attaching a support 5 of greater height, etc. The bar, once the apparatus is coupled to the rails, is perpendicular to said rails in their preferred embodiment.
Los medios de guiado y alineamiento, de acuerdo a una de las realizaciones de la invención, comprenden: al menos dos guías perpendiculares al eje longitudinal del raíl, donde cada una 10 de dichas guías comprende en su extremo dos tramos adicionales: un primer tramo inclinado hacia el interior del raíl, con una inclinación en torno a los 45º respecto a la vertical, en el cual está fijado un sistema de rodamientos (21) con un eje perpendicular al de dicho primer tramo, que se ajusta por presión a la parte curvada que une la parte inferior de la cabeza del raíl con la parte superior del alma de dicho raíl, mediante un muelle ajustable con 15 tornillo (22); y un segundo tramo, a continuación del primer tramo perpendicular al eje longitudinal del raíl y por tanto, paralelo a la vertical, donde dicho segundo tramo comprende en su extremo inferior una rueda insertada y configurada para apoyar y rodar sobre un lateral del raíl; y además unos medios de desplazamiento que desplazan lateralmente las dos guías para acoplarse al raíl. Dichos medios de desplazamiento pueden consistir por 20 ejemplo, en un tornillo o en un tornillo de doble rosca para permitir a cada una de las guías desplazarse en sentidos opuestos. The guiding and alignment means, according to one of the embodiments of the invention, comprise: at least two guides perpendicular to the longitudinal axis of the rail, where each 10 of said guides comprises at its end two additional sections: a first inclined section towards the inside of the rail, with an inclination around 45º with respect to the vertical one, in which a bearing system (21) with an axis perpendicular to that of said first section is fixed, which is adjusted by pressure to the curved part which joins the lower part of the rail head with the upper part of the soul of said rail, by means of an adjustable spring with 15 screws (22); and a second section, following the first section perpendicular to the longitudinal axis of the rail and therefore, parallel to the vertical, where said second section comprises at its lower end a wheel inserted and configured to support and roll on one side of the rail; and also means of displacement that move the two guides laterally to engage the rail. Said displacement means may consist, for example, of a screw or a double threaded screw to allow each of the guides to move in opposite directions.
Los medios motores de la presente invención, de acuerdo a una de las realizaciones particulares, comprenden un servomotor que regula el índice de giros de los medios motores 25 y que ventajosamente permiten determinar la distancia a la que desplazar el aparato. The motor means of the present invention, according to one of the particular embodiments, comprise a servo motor that regulates the turning rate of the motor means 25 and which advantageously allows determining the distance to which the apparatus travels.
Adicionalmente, la presente invención puede comprender unos medios de fijación que fijan los medios de desplazamiento a la estructura del aparato, bloqueando cualquier movimiento respecto a su eje horizontal. 30 Additionally, the present invention may comprise fixing means that fix the displacement means to the structure of the apparatus, blocking any movement with respect to its horizontal axis. 30
Opcionalmente, la presente invención puede incorporar también unos medios de retención dispuestos entre las guías que impiden el movimiento rotatorio de dichas guías. Ventajosamente, se consigue que las guías queden bloqueadas al ser atravesadas por los medios de retención, como por ejemplo dos varillas. 35 Optionally, the present invention may also incorporate retention means arranged between the guides that prevent the rotational movement of said guides. Advantageously, it is achieved that the guides are blocked when they are crossed by the retention means, such as two rods. 35
De acuerdo a una de las realizaciones de la presente invención, se contempla ubicar un sensor de distancia en uno de sus laterales del aparato para detectar la distancia entre el raíl por el que se desplaza el aparato y un segundo raíl de la vía. El sensor de distancia puede ser por ejemplo un sensor de ultrasonidos, un sensor láser o cualquier otro dispositivo 5 similar. According to one of the embodiments of the present invention, it is contemplated to locate a distance sensor on one of its sides of the apparatus to detect the distance between the rail through which the apparatus travels and a second rail of the track. The distance sensor can be for example an ultrasonic sensor, a laser sensor or any other similar device.
Se contempla, en una de las realizaciones de la invención, un módulo de comunicaciones para recibir instrucciones de control enviadas por un usuario desde un dispositivo móvil mediante una interfaz de comunicaciones. Por ejemplo, el módulo de comunicaciones puede 10 ser una tarjeta WiFi, un módulo de conexión 3G, 4G o cualquier otro tipo de comunicación inalámbrica. A communication module for receiving control instructions sent by a user from a mobile device through a communications interface is contemplated in one of the embodiments of the invention. For example, the communication module may be a WiFi card, a 3G, 4G connection module or any other type of wireless communication.
Se contempla, en una de las realizaciones de la invención, un módulo de memoria configurado para almacenar todas las mediciones realizadas por cualquiera de los sensores. 15 Ventajosamente se puede realizar el procesado posterior de dichas mediciones recuperando los datos almacenados en el módulo de memoria en un ordenador o procesador. A memory module configured to store all measurements made by any of the sensors is contemplated in one of the embodiments of the invention. 15 Advantageously, the subsequent processing of said measurements can be carried out by recovering the data stored in the memory module in a computer or processor.
El aparato de la presente invención puede ser, de acuerdo a una de las realizaciones, un vehículo autónomo que no necesita de ningún operario para desplazarse por la vía. Puede 20 realizar sus desplazamientos a través de una programación previa o siguiendo en tiempo real las instrucciones que recibe a través del módulo de comunicaciones. The apparatus of the present invention can be, according to one of the embodiments, an autonomous vehicle that does not need any operator to move along the road. You can make your trips through a previous programming or by following in real time the instructions you receive through the communications module.
Ventajosamente el aparato de la presente invención se desplaza por un solo raíl de la vía férrea, acoplado firmemente gracias a los medios de guiado. 25 Advantageously, the apparatus of the present invention travels along a single rail of the railway track, firmly coupled by means of the guiding means. 25
Las reducidas dimensiones y poco peso del vehículo autónomo de la presente invención permiten una gran estabilidad gracias a un centro de gravedad muy bajo, lo que le permite avanzar por el raíl impulsado por un pequeño motor de bajo consumo. Ventajosamente puede manipularse y transportarse fácilmente, cambiándolo de raíl si es necesario, o salvando un tramo de vía no operativa. 30 The reduced dimensions and low weight of the autonomous vehicle of the present invention allow great stability thanks to a very low center of gravity, which allows it to advance along the rail driven by a small, low-consumption engine. Advantageously, it can be easily handled and transported, changing the rail if necessary, or saving a section of non-operational track. 30
Descripción de los dibujos Description of the drawings
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente 35 de realización práctica del mismo, 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: To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example 35 of practical realization thereof, a set of drawings is accompanied as an integral part of said description. where for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
La figura 1.- Muestra un esquema de acuerdo a una de las realizaciones de la invención, 5 donde se representa una realización del vehículo autónomo. Figure 1 shows a scheme according to one of the embodiments of the invention, 5 showing an embodiment of the autonomous vehicle.
La figura 2.- Muestra una vista en alzado de un vehículo acoplado sobre un raíl de acuerdo a una de las realizaciones de la invención. Figure 2.- Shows an elevation view of a vehicle coupled on a rail according to one of the embodiments of the invention.
La figura 3.- Muestra una vista en planta de un vehículo acoplado sobre un raíl de acuerdo a una de las realizaciones de la invención. 10 Figure 3.- Shows a plan view of a vehicle coupled on a rail according to one of the embodiments of the invention. 10
La figura 4.- Muestra una vista en 3 dimensiones de una de las realizaciones de la invención que incluye un elemento estabilizador. Figure 4.- Shows a 3-dimensional view of one of the embodiments of the invention that includes a stabilizing element.
Descripción detallada de la invención 15 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Lo definido en esta descripción detallada se proporciona para ayudar a una comprensión exhaustiva de la invención. En consecuencia, las personas medianamente expertas en la técnica reconocerán que son posibles variaciones, cambios y modificaciones de las realizaciones descritas en la presente memoria sin apartarse del ámbito de la invención. 20 Además, la descripción de funciones y elementos bien conocidos en el estado del arte se omite por claridad y concisión. What is defined in this detailed description is provided to help a thorough understanding of the invention. Accordingly, people moderately skilled in the art will recognize that variations, changes and modifications of the embodiments described herein are possible without departing from the scope of the invention. 20 In addition, the description of functions and elements well known in the state of the art is omitted for clarity and conciseness.
Por supuesto, las realizaciones de la invención pueden ser implementadas en una amplia variedad de plataformas arquitectónicas, protocolos, dispositivos y sistemas, por lo que los 25 diseños e implementaciones específicas presentadas en este documento, se proporcionan únicamente con fines de ilustración y comprensión, y nunca para limitar aspectos de la invención. Of course, the embodiments of the invention can be implemented in a wide variety of architectural platforms, protocols, devices and systems, so that the 25 specific designs and implementations presented in this document are provided solely for purposes of illustration and understanding, and never to limit aspects of the invention.
La presente invención divulga un aparato, método y sistema para auscultar vías de una 30 forma flexible, sencilla y económica. Concretamente, una de las realizaciones, tal y como se muestra en la figura 1, se refiere a un pequeño vehículo autónomo y ligero que soporta un receptor GNSS geodésico (1). El vehículo recorre la vía (2) de forma autónoma, movido por su propio motor y controlado remotamente por el usuario gracias a una aplicación específica implementada en un dispositivo móvil que se comunica de forma inalámbrica con 35 el vehículo, por ejemplo a través de una comunicación WiFi entre el dispositivo móvil y la correspondiente tarjeta WiFi instalada en el vehículo. A medida que se recorre la vía, mediante el GPS se van registrando las coordenadas XYZ directamente (en tiempo real) en la memoria interna del receptor y conectarse por ejemplo vía GSM/GPRS a las redes de posicionamiento GNSS disponibles, como las que ofrecen las comunidades autónomas, o bien trabajar en post-proceso, consiguiendo una mayor precisión en las coordenadas medidas. 5 The present invention discloses an apparatus, method and system for auscultating routes in a flexible, simple and economical way. Specifically, one of the embodiments, as shown in Figure 1, refers to a small autonomous and light vehicle that supports a geodetic GNSS receiver (1). The vehicle travels the track (2) autonomously, moved by its own engine and remotely controlled by the user thanks to a specific application implemented in a mobile device that communicates wirelessly with the vehicle, for example through a WiFi communication between the mobile device and the corresponding WiFi card installed in the vehicle. As the route is traveled, the GPS coordinates register the XYZ coordinates directly (in real time) in the internal memory of the receiver and connect for example via GSM / GPRS to the available GNSS positioning networks, such as those offered by the Autonomous communities, or work in the post-process, achieving greater precision in the measured coordinates. 5
Una de sus aplicaciones más ventajosas se refiere a la toma de datos de vías existentes para proyectos de rectificación de su trazado, ya que incluso pueden ejecutarse sin la existencia de bases de replanteo en un sistema de coordenadas ni ninguna otra infraestructura adicional. Tan solo, habría que apoyarse en la redes de posicionamiento 10 GNSS existentes. One of its most advantageous applications refers to the data collection of existing roads for rectification projects of its layout, since they can even be executed without the existence of staking bases in a coordinate system or any other additional infrastructure. Only 10 existing GNSS positioning networks should be supported.
La trayectoria que sigue el vehículo autónomo está completamente vinculada al seguimiento de uno de los raíles de la vía férrea, detectando las variaciones de las posiciones absolutas de cada carril respecto de su posición teórica por medio de las observaciones 15 proporcionadas por el receptor GNSS. De esta forma, se ofrece una precisión muy alta para todos los procesos que se realizan sobre dicho carril, ya que se obtiene un registro de datos fiable a medida que el vehículo avanza sobre la vía férrea. Dicho avance además puede realizarse de manera autónoma y programada sin necesidad de una continua supervisión por parte de un operario. 20 The trajectory that the autonomous vehicle follows is completely linked to the monitoring of one of the rail tracks, detecting the variations of the absolute positions of each lane with respect to its theoretical position by means of observations 15 provided by the GNSS receiver. In this way, very high precision is offered for all the processes that are carried out on said lane, since a reliable data record is obtained as the vehicle moves on the railway. This advance can also be carried out autonomously and programmed without the need for continuous supervision by an operator. twenty
Se contempla en una de las realizaciones, un vehículo autónomo de dimensiones reducidas y de poco peso, características que permiten trabajar directamente sobre un único raíl ferroviario y facilitan su transporte de forma sencilla debido al menor peso y volumen que los sistemas conocidos del estado del arte. Paralelamente, su control a distancia implica una 25 facilidad de uso y maniobrabilidad mejoradas, al no necesitar el desplazamiento mediante la tracción de un operario una vez colocado el vehículo en su posición inicial. It is contemplated in one of the embodiments, an autonomous vehicle of reduced dimensions and of low weight, characteristics that allow working directly on a single railway rail and facilitate its transport in a simple way due to the lower weight and volume than the known systems of the state of the art . At the same time, its remote control implies an improved ease of use and maneuverability, as it does not require movement by traction of an operator once the vehicle is placed in its initial position.
El movimiento de vehículo se realiza preferentemente por medios motores. Concretamente, en una de las realizaciones se contempla un pequeño motor que impulsa el vehículo y hace 30 posible su desplazamiento a lo largo de uno de los raíles de la vía la distancia estipulada por el usuario en cada momento. Preferentemente se recurre a motores del tipo servo-motor, que permiten regular el índice de giros y ajustar así la distancia a trasladar el vehículo en cada momento. De esta forma se hace prescindible el uso de bulones o piquetes como referencia, ya que el vehículo se desplazará exactamente el número de metros indicador por 35 el usuario, normalmente coincidente con los puntos kilométricos del proyecto de construcción. Por ejemplo, un motor apropiado para la presente invención es un “Servo alto torque HD1501MG 17Kg” que permite un torque a 6 V de 17kg/cm, suficiente para mover el vehículo por la vía. The vehicle movement is preferably carried out by motor means. Specifically, in one of the embodiments, a small engine is contemplated that drives the vehicle and makes it possible to move along one of the track rails the distance stipulated by the user at any time. Preferably, motors of the servo-motor type are used, which allow the rotation rate to be adjusted and thus adjust the distance to be moved at any time. In this way the use of bolts or pickets as a reference is dispensable, since the vehicle will move exactly the number of indicator meters by the user, normally coinciding with the kilometric points of the construction project. For example, a suitable motor for the present invention is a "Servo high torque HD1501MG 17Kg" that allows a torque at 6V of 17kg / cm, sufficient to move the vehicle on the track.
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En cuanto a las labores de control tanto hardware como software del vehículo autónomo, se contemplan en una de las realizaciones de la invención, que se realicen mediante herramientas libres como por ejemplo la gama de sensores y placas Arduino y RaspBerry Pi, permitiendo el control de sensores mediante el hardware y su gestión mediante el software. Por otra parte, es necesario cierto software para gestionar el vehículo de forma eficiente y su 10 movimiento controlado por la vía, toma de datos de los sensores asociados, y comunicación inalámbrica con el dispositivo móvil del usuario. Esta gestión del software, control de movimiento y envío y recepción de órdenes puede realizarse por ejemplo mediante otro dispositivo de hardware que puede alojar, de acuerdo a una de las realizaciones, un módulo de control software en el vehículo autónomo. La programación del software necesario para 15 el control de cada uno de los sensores y motor del vehículo puede realizarse por ejemplo utilizando una API como la de Arduino preparada para ello. As for the control tasks both hardware and software of the autonomous vehicle, they are contemplated in one of the embodiments of the invention, which are carried out by means of free tools such as the range of sensors and plates Arduino and RaspBerry Pi, allowing the control of sensors through the hardware and its management through the software. On the other hand, certain software is necessary to manage the vehicle efficiently and its movement controlled by the track, data collection from the associated sensors, and wireless communication with the user's mobile device. This software management, movement control and sending and receiving orders can be carried out, for example, by another hardware device that can accommodate, according to one of the embodiments, a software control module in the autonomous vehicle. The programming of the software necessary for the control of each of the sensors and motor of the vehicle can be carried out, for example, using an API such as that of Arduino prepared for it.
Las figuras 2 y 3 representan dos vistas en alzado y en planta respectivamente de una de las posibles realizaciones de la presente invención, donde puede observarse un vehículo 20 autónomo que detecta a través de su movimiento las variaciones de las posiciones absolutas de un raíl respecto de su posición teórica. Dicho vehículo comprende, de acuerdo a esta realización particular, una estructura formada por dos módulos A (11) y B (16) y que se alinean mediante unos ejes cilíndricos (15) fijados en el módulo B , que puede ser por ejemplo una carcasa, una base o un bloque que soporta el resto de elementos. Esta 25 estructura, en su módulo B (16),se monta sobre unos medios rodantes, que pueden ser por ejemplo 4 ruedas (12) motrices como se muestra en las figuras, aunque podrían variarse en número o sustituirlas por otro tipo de rodamientos o cilindros que cumplirían con la misma función. Estas ruedas apoyan sobre la parte superior del raíl de la vía férrea y permiten desplazar el vehículo por dicho raíl al ejercer una cierta fuerza motriz. Pueden utilizarse 30 unos medios motores, no representados en la figura, como por ejemplo un servomotor, para generar la potencia necesaria para mover el vehículo, siendo dicha potencia transmitida por un sistema de transmisión de potencia entre dichos medios motores y los medios rodantes. El vehículo incluye en su estructura instrumental para la toma de datos, en este caso un receptor GNSS geodésico (3), para la medición de coordenadas tridimensionales de los 35 puntos que definen la geometría de la vía. Además, en esta realización, cuenta con un sensor de nivel o un sensor de inclinación, no representado en la figura, fijado en la estructura del vehículo para corregir las coordenadas en el caso de trazados con peralte y pendiente longitudinal. Los datos generados por los diferentes sensores del vehículo se recogen en un módulo de almacenamiento incluido en el mismo, para su procesado 5 posterior mediante una aplicación informática. Figures 2 and 3 represent two elevational and plan views respectively of one of the possible embodiments of the present invention, where an autonomous vehicle 20 can be observed that detects through its movement the variations of the absolute positions of a rail with respect to Your theoretical position. Said vehicle comprises, according to this particular embodiment, a structure formed by two modules A (11) and B (16) and which are aligned by cylindrical axes (15) fixed in module B, which can be for example a housing , a base or a block that supports the rest of the elements. This structure, in its module B (16), is mounted on rolling means, which can be for example 4 driving wheels (12) as shown in the figures, although they could be varied in number or replaced by other types of bearings or cylinders that would fulfill the same function. These wheels rest on the upper part of the rail of the railway track and allow the vehicle to move along the rail when exerting a certain driving force. Motor means, not shown in the figure, such as a servo motor, can be used to generate the power necessary to move the vehicle, said power being transmitted by a power transmission system between said motor means and the rolling means. The vehicle includes in its instrumental structure for data collection, in this case a geodetic GNSS receiver (3), for the measurement of three-dimensional coordinates of the 35 points that define the geometry of the track. In addition, in this embodiment, it has a level sensor or an inclination sensor, not shown in the figure, fixed in the structure of the vehicle to correct the coordinates in the case of paths with cant and longitudinal slope. The data generated by the different sensors of the vehicle are collected in a storage module included in it, for later processing by means of a computer application.
Además, la presente invención puede incluir un sistema de alineamiento y fijación (SAF) que se ajusta mecánicamente y de forma continua al raíl. En concreto, dicho sistema permite un alineamiento del vehículo respecto del raíl independientemente de la tipología y dimensiones 10 del raíl, incluyendo aquellas que podrían derivarse por cambios climatológicos, desgaste del propio raíl, etc. Dicho sistema se compone de unos medios de guiado que, de acuerdo a la realización particular representada en las figuras 2 y 3, pueden comprender por ejemplo un tornillo de rosca (13), o varios dependiendo del número de ejes verticales utilizados, que une los módulos A (11) y B (16) de la estructura, encontrándose dicho tornillo alojado en el 15 interior de la estructura del módulo A (11) y con su respectivo roscado en B (16) es el que regula el mecanismo de ajuste. Al tener rosca permite el desplazamiento en dirección horizontal y sentido opuesto a las guías verticales (12). En su extremo exterior se encuentra acoplado el mecanismo de accionamiento (14) para el SAF, con el cual se genera el movimiento rotacional del tornillo. Dicho sistema de accionamiento puede realizarse con o 20 sin sistema de amortiguación. En cada extremo inferior de las partes A (11) y B (16) se prolongan en sentido perpendicular al eje longitudinal unas guías que, al estar unidas a la estructura A (11) y B (16) respectivamente, se desplazan en dirección horizontal a lo largo del tornillo (13) y permiten realizar el ajuste necesario para el sistema de alineamiento y fijación en función de las dimensiones del raíl. Para una mayor precisión en el ajuste y 25 alineamiento, las guías verticales incluyen en su tramo inclinado aproximadamente a 45º e inferior un sistema de rodamiento (21 y 22) y ruedas (17) respectivamente como las mostradas en las figuras 2 y 3 que se ajustan al alma y tramo inclinado inferior del perfil del raíl y sirven tanto de sistema de alineamiento como fijación al vehículo. El desplazamiento de las guías verticales por el accionamiento del tornillo de rosca acerca o aleja el sistema de 30 rodamiento ajustable (21 y 22) y las ruedas (17) del alma del raíl o vía y del tramo inclinado inferior, lo que permite el ajuste y fijación a cualquier ancho de vía. En la cara interior del módulo B (16) se encuentra fijado a la estructura del mismo un sistema guía (15) que permite el ajuste y alineamiento con el módulo A (11). Este sistema guía (15) permite el desplazamiento en dirección horizontal pero impiden a su vez el movimiento rotatorio de los 35 módulos A (11) y B (16). El reparto de pesos en el sistema SAF es tal que preferiblemente provoca un centro de masas y por tanto de gravedad muy bajo, lo que genera un momento de inercia mínimo y favorece la estabilidad del vehículo. In addition, the present invention may include an alignment and fixation system (SAF) that adjusts mechanically and continuously to the rail. Specifically, said system allows an alignment of the vehicle with respect to the rail regardless of the typology and dimensions 10 of the rail, including those that could result from weather changes, wear of the rail itself, etc. Said system consists of guiding means which, according to the particular embodiment represented in Figures 2 and 3, can comprise, for example, a screw thread (13), or several depending on the number of vertical axes used, which joins the modules A (11) and B (16) of the structure, said screw being located inside the structure of module A (11) and with its respective B-threaded (16) is the one that regulates the adjustment mechanism. Having a thread allows movement in the horizontal direction and opposite direction to the vertical guides (12). The drive mechanism (14) for the SAF is coupled at its outer end, with which the rotational movement of the screw is generated. Said drive system can be carried out with or 20 without a damping system. At each lower end of the parts A (11) and B (16), guides are extended perpendicular to the longitudinal axis, being joined to the structure A (11) and B (16) respectively, moving in a horizontal direction along the screw (13) and allow to make the necessary adjustment for the alignment and fixing system depending on the dimensions of the rail. For greater precision in the adjustment and alignment, the vertical guides include a bearing system (21 and 22) and wheels (17) in their inclined section, respectively, as shown in Figures 2 and 3 which are they adjust to the soul and lower inclined section of the rail profile and serve as an alignment system as well as to the vehicle. The displacement of the vertical guides by the screw screw drive brings the adjustable bearing system (21 and 22) and the wheels (17) away from the core of the rail or track and the lower inclined section, allowing adjustment and fixation at any track width. On the inside of the module B (16) a guide system (15) is attached to the structure of the module, which allows adjustment and alignment with the module A (11). This guide system (15) allows the movement in the horizontal direction but in turn prevents the rotational movement of the 35 modules A (11) and B (16). The distribution of weights in the SAF system is such that it preferably causes a center of mass and therefore of very low gravity, which generates a minimum moment of inertia and favors the stability of the vehicle.
El sistema de alineamiento y dirección permite contrarrestar el momento de vuelco que 5 supone soportar el peso de la estructura y el peso propio del receptor GNSS que incorpora la invención para realizar la medición. Para la adecuada captación de información por el receptor GNSS es necesario que dicho dispositivo se eleve respecto del elemento que está en contacto con la vía (sistema de alineamiento y dirección), mediante la incorporación de un jalón a una altura variable; y en consecuencia el centro de masas del conjunto estructura 10 soporte del receptor GNSS y del propio receptor GNSS, se encuentra lo suficientemente por encima de la vía como para que el sistema de alineamiento y dirección deba contrarrestar los esfuerzos laterales (horizontales) que se produzcan por tal requerimiento del diseño de la invención. Para ello, además de las ruedas cuyo eje es vertical y que apoyan en el alma del perfil metálico que constituye la vía, se han incorporado dos ruedas [21] enfrentadas a 15 ambos lados del perfil de la vía que forman un ángulo de aproximadamente 45º respecto de la vertical y que apoyan también sobre la vía. Cabe destacar que pueden establecerse tantos conjuntos de dos ruedas, tanto las de eje vertical como las ruedas a 45º, como sean necesarias en relación a la longitud del sistema de alineamiento y dirección de la invención. Las ruedas que forman 45º con la vertical, además de presionar el perfil de la vía por la 20 presión ejercida en el apriete de los elementos A [11] y B [16]; también ejercen mayor presión y sujeción por la acción de un sistema de muelles [22] que incorpora. Con este sistema de muelles se garantiza un contacto continuo sobre el perfil de la vía, evitando despegues por las irregularidades propias del perfil o por la velocidad a la que puede desplazarse la invención por la vía, de modo que se asegura así un contacto continuo que 25 evita el giro respecto de la vertical de la invención debido a los esfuerzos laterales y a la posición elevada del centro de masas, y en consecuencia se produzca una medición errónea. The alignment and steering system makes it possible to counteract the overturning moment that 5 supposes to support the weight of the structure and the own weight of the GNSS receiver that incorporates the invention to perform the measurement. For the adequate collection of information by the GNSS receiver, it is necessary that said device be raised with respect to the element that is in contact with the track (alignment and steering system), by incorporating a pull at a variable height; and consequently the center of mass of the support structure set 10 of the GNSS receiver and of the GNSS receiver itself, is sufficiently above the track so that the alignment and steering system must counteract the lateral (horizontal) forces that occur by such requirement of the design of the invention. To do this, in addition to the wheels whose axis is vertical and that rest on the core of the metal profile that constitutes the track, two wheels [21] have been incorporated facing 15 both sides of the track profile that form an angle of approximately 45º regarding the vertical and that they also support on the track. It should be noted that as many sets of two wheels can be established, both those with vertical axle and 45 ° wheels, as necessary in relation to the length of the alignment and steering system of the invention. The wheels that form 45º with the vertical, in addition to pressing the profile of the track by the pressure exerted in the tightening of elements A [11] and B [16]; they also exert greater pressure and support by the action of a spring system [22] that incorporates. With this system of springs a continuous contact is guaranteed on the profile of the track, avoiding take-offs due to the irregularities of the profile or the speed at which the invention can move along the track, so that a continuous contact is ensured that 25 prevents rotation with respect to the vertical of the invention due to lateral forces and the elevated position of the center of mass, and consequently an erroneous measurement occurs.
La presente invención incluye, en una de sus realizaciones, un sensor de distancia basado 30 en ultrasonidos o de cualquier otro tipo, para la medición del ancho de vía. De acuerdo a realización de las figuras 2 y 3, el sensor de ultrasonidos (19) se sitúa en uno de los laterales de la estructura orientado, obviamente, hacia el otro raíl de la vía. Por ejemplo puede utilizarse un sensor de ultrasonido HC-SR04, que permite medir la distancia entre carriles con una precisión milimétrica. No obstante, para aumentar la precisión de las 35 medidas, se podría complementar la utilización del sensor de ultrasonidos con una regla de anchos. The present invention includes, in one of its embodiments, a distance sensor based on ultrasound or any other type, for measuring the track width. According to the embodiment of Figures 2 and 3, the ultrasonic sensor (19) is located on one side of the structure, obviously oriented towards the other rail of the track. For example, an HC-SR04 ultrasound sensor can be used, which allows the distance between lanes to be measured with pinpoint accuracy. However, to increase the accuracy of the 35 measurements, the use of the ultrasonic sensor could be complemented by a width ruler.
La estructura del vehículo puede servir para alojar el hardware y los sensores del vehículo que permiten el control del vehículo. Es necesario un cierto espacio (20) para componentes 5 como el motor, hardware, sensores y otros componentes electrónicos y los medios de conexión correspondientes. The structure of the vehicle can be used to house the hardware and sensors of the vehicle that allow control of the vehicle. A certain space (20) is necessary for components 5 such as the motor, hardware, sensors and other electronic components and the corresponding connection means.
La energía necesaria para alimentar el vehículo autónomo puede proceder de una fuente de alimentación autónoma, como por ejemplo una batería eléctrica, una pila, placa solar o 10 similar, implementada en la propia estructura del vehículo autónomo. The energy needed to power the autonomous vehicle can come from an autonomous power source, such as an electric battery, a battery, solar panel or similar, implemented in the autonomous vehicle structure itself.
La figura 4 representa una vista en 3 dimensiones de una de las realizaciones del vehículo que incluye un elemento estabilizador y antibasculante. Concretamente, se dispone una barra (40) lateral configurada para ser acoplada a un segundo raíl (41) de la vía para 15 estabilizar el vehículo. El vehículo resulta de esta forma acoplado a ambos raíles de la vía y consigue una estabilidad superior. Puede observarse como la barra queda perpendicular a dichos raíles en su realización preferente, ya que estructuralmente proporciona mayores ventajas, aunque en otras realizaciones podría tomar orientaciones alternativas, recurrir a varias barras o a varios puntos de apoyo en cualquiera de las dos vías. 20 Figure 4 represents a 3-dimensional view of one of the embodiments of the vehicle that includes a stabilizer and anti-swinging element. Specifically, there is a side bar (40) configured to be coupled to a second rail (41) of the track to stabilize the vehicle. The vehicle is thus coupled to both track rails and achieves superior stability. It can be seen how the bar is perpendicular to said rails in its preferred embodiment, since structurally it provides greater advantages, although in other embodiments it could take alternative orientations, resort to several bars or several support points in either of the two ways. twenty
Cualquiera de las realizaciones mostradas en las diferentes figuras, presentan una morfología y diseño particulares que diferencian la presente invención de cualquier otra de las soluciones existentes en el estado del arte. Es mucho más sencilla y ligera que los carros actuales, lo que le permite circular sobre un solo raíl gracias a las características 25 estructurales comentadas anteriormente. A modo de ejemplo, un equipamiento típico para una de las realizaciones de la presente invención lo conforman un sensor de inclinación y un sensor lineal muy ligeros, de apenas algunos gramos y unas dimensiones del orden de algunos centímetros, un sensor GNSS y algunos otros elementos auxiliares pero también muy ligeros. Estas características hacen que el aparato de la presente invención sea muy 30 apropiado no solo para registrar datos para el mantenimiento y control de calidad de las vías, sino también para los trabajos de anteproyectos de rectificación de vías y sobre todo, a los trabajos propios de asistencia a la construcción, por ser mucho más versátil, ligero y adaptable a las circunstancias propias de los trabajos de obra en fases intermedias, en las que apenas se cuenta con elementos de referencia. 35 Any of the embodiments shown in the different figures, have a particular morphology and design that differentiate the present invention from any other of the existing solutions in the state of the art. It is much simpler and lighter than current cars, which allows it to circulate on a single rail thanks to the structural features discussed above. As an example, a typical equipment for one of the embodiments of the present invention is made up of a very light inclination sensor and linear sensor, of just a few grams and dimensions of the order of a few centimeters, a GNSS sensor and some other elements auxiliary but also very light. These characteristics make the apparatus of the present invention very suitable not only for recording data for the maintenance and quality control of the roads, but also for the works of preliminary road rectification projects and, above all, for the works of construction assistance, as it is much more versatile, lightweight and adaptable to the circumstances of work in intermediate stages, where there are hardly any reference elements. 35
El sensor GNSS se va desplazando solidariamente con el vehículo de forma automática, de acuerdo a las instrucciones enviadas por el operador que maneja el aparato, y de esta forma se obtienen las coordenadas X, Y, Z de cada punto observado. En función del trabajo a realizar, surgen diferentes aplicaciones de la presente invención en las tareas de medición: 5 The GNSS sensor moves in solidarity with the vehicle automatically, according to the instructions sent by the operator who manages the device, and in this way the X, Y, Z coordinates of each observed point are obtained. Depending on the work to be done, different applications of the present invention arise in the measurement tasks:
Por una parte, pueden medirse los parámetros geométricos de la vía para un control de calidad de la misma. Para ello, se procede a realizar una sola pasada en el hilo bajo (carril izquierdo) con el vehículo. Se toman los datos necesarios para definir la posición y altura de vía con la misma precisión que un carro medidor de los ya conocidos, pero con una solución mucho más sencilla y económica. Los otros dos parámetros (ancho de vía y peralte), 10 aunque también se pueden registrar solo mediante este vehículo (con los datos que proporcionan el sensor de distancia y el sensor de inclinación), en el caso de requerir una mayor precisión en la medición del ancho de vía, se podría complementar el uso de la invención con el de una regla de anchos. Recientemente se ha podido constatar que las precisiones conseguidas con estos equipos son iguales a las de los carros medidores de 15 vía, a costa de un menor rendimiento de los trabajos de campo, pero perfectamente válidas cuando se necesita tomar datos en tramos de longitudes medias, que desaconsejan el empleo del carro medidor por su elevado coste y aparatosidad. On the one hand, the geometric parameters of the track can be measured for quality control. To do this, proceed to make a single pass in the low thread (left lane) with the vehicle. The necessary data are taken to define the position and track height with the same precision as a measuring car of those already known, but with a much simpler and cheaper solution. The other two parameters (track and cant width), 10 although they can also be registered only by this vehicle (with the data provided by the distance sensor and the tilt sensor), in the case of requiring greater measurement accuracy of the track width, the use of the invention could be complemented with that of a width ruler. Recently it has been possible to verify that the accuracies achieved with these equipments are equal to those of 15-track measuring cars, at the cost of lower performance of the field work, but perfectly valid when it is necessary to take data in sections of medium lengths, that advise against the use of the measuring car because of its high cost and efficiency.
Por otra parte, si se quieren tomar datos preliminares para un proyecto de rectificación de 20 vías existentes, se realiza una sola pasada con el vehículo colocado en uno de los carriles, obteniéndose así todos los parámetros geométricos: posición y altura de vía, así como ancho de vía y peralte, con la precisión suficiente para estos trabajos. On the other hand, if you want to take preliminary data for an existing 20-way rectification project, a single pass is made with the vehicle placed on one of the lanes, thus obtaining all the geometric parameters: position and track height, as well as track width and cant, with sufficient precision for these works.
En el caso de obras de construcción, los replanteos normalmente se refieren a un carril, y 25 éste sirve de referencia para colocar el segundo. Por ello, sólo es necesaria una pasada por uno de los raíles. In the case of construction works, stakeouts normally refer to a lane, and this one serves as a reference to place the second. Therefore, only one pass through one of the rails is necessary.
En todos los casos, la presente invención manifiesta una serie de ventajas sobre las soluciones ya conocidas del estado del arte, entre las que se encuentran por ejemplo el 30 mínimo desembolso en equipos topográficos necesario para operar con un vehículo autónomo como el de la presente invención, ya que puede prescindirse totalmente de cualquier elemento adicional. Además, el vehículo propuesto es de muy bajo coste, ya que los componentes que utiliza son básicos. In all cases, the present invention manifests a series of advantages over the already known solutions of the state of the art, among which are for example the minimum disbursement in topographic equipment necessary to operate with an autonomous vehicle such as that of the present invention. , since any additional element can be completely dispensed with. In addition, the proposed vehicle is very low cost, since the components it uses are basic.
Se consigue optimizar enormemente los proyectos de medición y automatizar los procesos, 35 con el consiguiente ahorro de personal y gastos de energía innecesarios, ya que todo el control lo puede realizar un solo operador. It is possible to greatly optimize the measurement projects and automate the processes, 35 with the consequent saving of personnel and unnecessary energy expenses, since all the control can be carried out by a single operator.
La flexibilidad con la que se pueden realizar los trabajos es enorme. Las características de la presente invención hacen el trabajo de campo tremendamente cómodo y permiten 5 desplazar a un solo operario el vehículo de una vía a otra, repetir un tramo o transportar el equipo fácilmente. Incluso, la intervención del operador puede reducirse a únicamente programar las observaciones y controlar el buen funcionamiento de los dispositivos. The flexibility with which the work can be done is enormous. The characteristics of the present invention make the field work tremendously comfortable and allow the operator to move the vehicle from one road to another, repeat a section or transport the equipment easily. Even, the intervention of the operator can be reduced to only schedule the observations and control the proper functioning of the devices.
El registro de datos se hace en un entorno completamente digital desde el propio vehículo de la invención, en contraposición con los métodos de registro manuales ampliamente 10 extendidos entre las alternativas de bajo coste. Data recording is done in a completely digital environment from the vehicle of the invention itself, in contrast to the widely used manual registration methods among the low cost alternatives.
Por tanto la presente invención resulta ser un producto de bajo coste, desde luego muy inferior a los sistemas empleados en la actualidad para la toma de datos in-situ en actividad de construcción, que aumenta el rendimiento y la comodidad de los trabajos en los que se 15 aplica sin menoscabo de los resultados. Además, para su uso, las necesidades de formación de personal son absolutamente mínimas. Therefore the present invention turns out to be a low cost product, of course much lower than the systems currently used for in-situ data collection in construction activity, which increases the performance and comfort of the works in which It is applied without prejudice to the results. In addition, for its use, staff training needs are absolutely minimal.
Como ejemplos de aplicaciones concretas de la presente invención, pueden señalarse por ejemplo los trabajos de rectificación y remodelación de vías existentes o, por otro lado, la 20 implantación de nuevas líneas de ferrocarril. As examples of specific applications of the present invention, for example, the work of rectification and remodeling of existing tracks or, on the other hand, the implementation of new railway lines can be mentioned.
Para los trabajos de rectificación y remodelación de vías existentes, se parte de las coordenadas de una red de bases calculadas en el sistema de coordenadas oficial, desde las que se realiza una medición de la situación local de la vía, tanto en planta como en 25 alzado. Para ello, se toman las coordenadas de puntos de marcaje sobre la vía, además de otros puntos obligados; posteriormente, con las coordenadas obtenidas se calculan los parámetros del trazado en planta (puntos singulares, radios de curvas, curvas de transición y sus longitudes, etc.) y en alzado (pendientes, acuerdos verticales, etc.); por último, con estos datos, se calculan los desplazamientos horizontales y verticales (ripados, levantes y 30 rebajes) que mediante una máquina bateadora, habría que aplicar a la vía existente para adecuarla a la situación proyectada. En este supuesto, la presente invención se aplica justamente en la fase de toma de datos de las coordenadas tridimensionales de los puntos sobre los carriles y en la fase de comprobación final de la obra ejecutada. For the works of rectification and remodeling of existing roads, it is based on the coordinates of a network of bases calculated in the official coordinate system, from which a measurement of the local situation of the road is carried out, both in plan and in 25 raised. To do this, the coordinates of marking points on the track are taken, in addition to other required points; subsequently, with the obtained coordinates, the parameters of the plan layout (singular points, radii of curves, transition curves and their lengths, etc.) and elevation (slopes, vertical agreements, etc.) are calculated; Finally, with these data, the horizontal and vertical displacements (ripados, risers and 30 recesses) are calculated, which, by means of a batting machine, would have to be applied to the existing track to adapt it to the projected situation. In this case, the present invention is applied precisely in the phase of data collection of the three-dimensional coordinates of the points on the rails and in the final verification phase of the work executed.
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En cuanto a los trabajos de implantación de nuevas líneas de ferrocarril, se parte de la existencia de una red de bases calculadas en el sistema de coordenadas oficial y de que los datos de la posición de los carriles tanto en planta como en alzado están definidos en los documentos del propio proyecto de construcción. En este caso, hay que realizar un replanteo por coordenadas, normalmente indirecto mediante piquetes auxiliares, colocados 5 a una distancia de entre 2,5 y 3 m del eje de la vía, que servirá de referencia a la maquinaria de vía para posicionar correctamente los carriles. Hay que señalar que las vías no se colocan en su posición final en una sola vez, sino que su alineación y nivelación se realiza mediante una máquina bateadora en tres secuencias repetidas y siempre referenciándose a los datos planimétricos y altimétricos que proporcionan los piquetes. En este caso, la 10 invención puede utilizarse para comprobar en cada fase el estado en que se encuentra la vía respecto de su posición geométrica sin necesidad de piquetes, aligerando así el trabajo de los operadores de la máquina bateadora, sobre todo cuando, por las propias circunstancias de las obras, desaparecen sobre el terreno algunos tramos de alineaciones de piquetes, al no ser necesarios estos para el funcionamiento de la presente invención. 15 As for the work on the implementation of new railway lines, it is based on the existence of a network of bases calculated in the official coordinate system and that the data on the position of the lanes both in plan and elevation are defined in the documents of the construction project itself. In this case, it is necessary to carry out a stakeout by coordinates, usually indirect by means of auxiliary pickets, placed 5 at a distance between 2.5 and 3 m from the axis of the track, which will serve as a reference to the track machinery to correctly position the lanes It should be noted that the tracks are not placed in their final position at one time, but that their alignment and leveling is done by a batter in three repeated sequences and always referring to the planimetric and altimetric data provided by the pickets. In this case, the invention can be used to check in each phase the state in which the track is in relation to its geometric position without the need for pickets, thus lightening the work of the operators of the batting machine, especially when, by the circumstances of the works themselves, some sections of picket alignments disappear on the ground, since these are not necessary for the operation of the present invention. fifteen
Por último, tras la finalización y recepción de las obras, se procede a referenciar las posiciones absolutas de la vía a unos bulones o puntos de marcaje permanentes embutidos en los postes de la catenaria (hay que tener en cuenta que a estas alturas, los piquetes han desaparecido), con el fin de poder reproducir en todo momento la posición de cada carril, 20 tanto en planta como en alzado, para futuras operaciones de conservación de la vía. En este caso, la invención tiene un uso inmediato, ya que puede programarse su avance de manera que realice paradas controladas frente a estos puntos; una vez obtenidas las coordenadas de los mismos y comparadas con las de proyecto, pudiéndose calcular los desplazamientos necesarios para llevar los carriles a su posición original sin necesidad de realizar mediciones 25 auxiliares a los bulones, solamente se trabajaría con las coordenadas tridimensionales del proyecto original. Finally, after the completion and reception of the works, we proceed to reference the absolute positions of the road to permanent bolts or marking points embedded in the catenary posts (we must take into account that at this point, the pickets have disappeared), in order to be able to reproduce at all times the position of each lane, 20 both in plan and in elevation, for future road maintenance operations. In this case, the invention has an immediate use, since its advance can be programmed so that it makes controlled stops in front of these points; Once the coordinates of the same have been obtained and compared with those of the project, being able to calculate the displacements necessary to bring the rails to their original position without the need to perform measurements 25 auxiliary to the bolts, only the three-dimensional coordinates of the original project would be worked on.
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2015
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Also Published As
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