ES2691145A1

ES2691145A1 - Vehículo ferroviario no tripulado, sistema y procedimiento para la inspección de infraestructura y superestructura ferroviaria.

Info

Publication number: ES2691145A1
Application number: ES201730720A
Authority: ES
Inventors: David Martín Gómez; Daniel CRUZADO HERNANDO; Jesús URDIALES DE LA PARRA; Fernando GARCÍA FERNÁNDEZ; José María ARMINGOL MORENO; Arturo DE LA ESCALERA HUESO; Ismael SÁNCHEZ PANIAGUA; Gorka ARTETA HERNÁNDEZ; Aurelio PONZ VILA
Original assignee: Universidad Carlos III de Madrid; Tecsa Empresa Constructora SA
Current assignee: Universidad Carlos III de Madrid; Tecsa Empresa Constructora SA
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2037-05-23
Also published as: ES2691145B2

Abstract

Vehículo ferroviario no tripulado, sistema y procedimiento para la inspección de infraestructura y superestructura ferroviaria. Vehículo (1) ferroviario no tripulado para la inspección de superestructura e infraestructura ferroviaria que comprende un chasis formado por al menos un par de ruedas (3) conectadas a un cuerpo central (5), donde dichas ruedas (3) están adaptadas para rodar sobre cada uno de los dos carriles (9) que comprende la superestructura ferroviaria, y donde dicho cuerpo central (5) está dimensionado para alojarse en el interior de la caja de la vía de la superestructura ferroviaria; un módulo de inspección que comprende sensores adaptados para realizar la inspección de la superestructura y la infraestructura ferroviaria; una unidad de procesamiento adaptada para inspeccionar la superestructura y la infraestructura a partir de la información suministrada por el módulo de inspección, y una unidad motriz adaptada para permitir la movilidad del vehículo (1).

Description

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forma autónoma o teledirigida y efectuar sobre ellos y sobre el resto de elementos de la superestructura e infraestructura labores de inspección.

Según una realización preferente, la unidad motriz comprende unos actuadores encargados de la movilidad del vehículo, donde la unidad de procesamiento está adaptada para ordenar el avance o retroceso del vehículo sobre la vía y además el repliegue del vehículo desde su posición sobre los carriles hasta su posición de plegado en el espacio disponible entre ambos carriles y comprendido verticalmente entre la superficie superior de la traviesa y el gálibo de implantación de obstáculos de partes bajas entre ruedas paralelo al plano de rodadura, respetando por tanto el gálibo de implantación de obstáculos establecido para permitir el paso de un tren sobre los carriles de la estructura ferroviaria que está siendo inspeccionada, y donde dicho repliegue comprende la retracción de los ejes, el descenso del vehículo, y la fijación firme y segura del vehículo en esa posición de plegado. Además, la unidad de procesamiento está adaptada para ordenar el despliegue del vehículo para situarlo de nuevo sobre los carriles desde la posición de plegado, donde dicho despliegue comprende la extensión de los ejes del vehículo y el ascenso del vehículo por parte de los actuadores.

De esta forma, el vehículo está adaptado para replegarse y situarse en el Espacio Disponible de Plegado, sobre la traviesa y por debajo del límite inferior del gálibo de implantación de obstáculos de partes bajas entre carriles, liberando de esta forma el gálibo de partes bajas del tren entre ruedas, y permitiendo por tanto su circulación de forma segura y según las normativas vigentes. El repliegue reduce la envergadura del vehículo, mediante la retracción de sus ejes, para permitir que el vehículo pueda ubicarse entre los carriles de la vía. Durante el repliegue, el vehículo desciende para situarse entre los carriles en el Espacio Disponible de Plegado y permitir el paso de los trenes, quedando firmemente amarrado en esta posición.

De forma similar, el vehículo está adaptado para desplegarse y situarse nuevamente sobre los carriles una vez que el tren ha pasado. El despliegue aumenta la envergadura del vehículo, mediante la extensión de sus ejes. Así, el vehículo sitúa nuevamente sus ruedas sobre la cabeza de los carriles de la vía en inspección.

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posprocesamiento relacionado con tareas de mantenimiento.

La unidad de comunicación está adaptada para conectarse a una red de comunicaciones, que puede ser una red móvil de telefonía u otro tipo de red, y permitir la recepción y emisión de información a una estación base. El vehículo está diseñado para poder funcionar de forma autónoma durante las tareas de inspección de la superestructura e infraestructura ferroviaria. No obstante, puede ser remotamente teleoperado desde una estación base o desde un punto de operación, desde la que puede realizarse el seguimiento del vehículo. Además, el vehículo puede enviar constantemente datos de interés e imágenes, a dicha estación base.

La unidad de alimentación está capacitada para almacenar y proporcionar energía al vehículo, y está dimensionada para proporcionar la máxima autonomía manteniendo los parámetros definidos para el vehículo en cuanto a dimensiones limitadas y peso reducido.

De forma preferente, el módulo de inspección comprende un sensor láser de barrido para permitir tanto la inspección de la superestructura y la infraestructura ferroviaria como también para permitir el posicionamiento del vehículo relativo a referencias o elementos fijos en el espacio mediante la emisión y recepción de luz láser. Asimismo esta última función de posicionamiento mediante sensor láser de barrido puede utilizarse de forma independiente o bien puede ser utilizada en conjunto con el módulo de localización con el objeto de aumentar la precisión o bien apoyar la función de localización del vehículo mediante las mediciones del sensor láser de barrido. Dichas mediciones láser facilitan también la localización (posicionamiento) con precisión del vehículo no tripulado en zonas denegadas a los sistemas GNSS, como son: los túneles, las trincheras o las zonas boscosas.

Según otra realización preferente, la unidad de procesamiento está adaptada para realizar el emparejamiento de medidas instantáneas proporcionadas por el láser de barrido con medidas futuras obtenidas por el láser de barrido para estimar -además de la localización-la velocidad de avance del vehículo.

Preferentemente, el módulo de inspección además comprende al menos una cámara, preferentemente monocular CCD (Charged Coupled Device), que permite realizar una

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acceso a la vía y desplazamiento sobre ella. Su coste es muy reducido, incomparablemente inferior al de los grandes trenes auscultadores y al de las instrumentaciones fijas puntuales empleadas en la actualidad, evitando sus inconvenientes en cuanto a limitación de unidades e incompatibilidad con las labores de mantenimiento y circulaciones. Por tanto, la invención ofrece una solución de aplicación directa, que supone una herramienta inestimable para la adquisición y gestión de información de la vía, y por consiguiente para facilitar la implantación de estrategias preventivas y predictivas lo que supone avanzar en la optimización del mantenimiento ferroviario.

En un tercer aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de inspección de superestructura e infraestructura ferroviaria, que comprende las etapas de colocar manualmente un vehículo ferroviario no tripulado sobre los carriles de una vía férrea, donde dicho vehículo al menos comprende un par de ruedas conectadas a un cuerpo central a través de unos ejes, donde dichas ruedas están adaptadas para rodar sobre los carriles, y donde dicho vehículo además comprende una unidad motriz adaptada para permitir la movilidad del vehículo y sensores adaptados para realizar la inspección de la superestructura y la infraestructura ferroviaria; e inspeccionar la superestructura y la infraestructura ferroviaria mediante los sensores del vehículo.

Según una realización preferente, el procedimiento puede además comprender las etapas de recibir, el vehículo, una orden de repliegue para permitir el paso de trenes, y una orden de despliegue para situar el vehículo sobre los carriles. La recepción de la orden de repliegue activa las siguientes acciones: desplegar unas zapatas de amarre dimensionadas para encajar en el alma, y/o entre la cabeza y el patín de los carriles, retraer los ejes, y descender el vehículo hasta alojarlo en el espacio disponible entre carriles, limitado horizontalmente por el gálibo de implantación de obstáculos entre ruedas y comprendido verticalmente entre la superficie superior de la traviesa y el gálibo de implantación de obstáculos de partes bajas entre ruedas paralelo al plano de rodadura. La recepción de la orden de despliegue activa las siguientes acciones: elevar el vehículo para situarlo de nuevo sobre los carriles, extender los ejes hasta situar las ruedas sobre los carriles, y replegar las zapatas de amarre.

El procedimiento puede además comprender avanzar/retroceder por parte del vehículo

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figura 5d muestra el descenso del vehículo hasta situarse en el Espacio Disponible de Plegado, y fijado a las almas de los carriles de la vía para permitir el paso del tren.

Realización preferente de la invención

Las figuras 1-4 muestran dos realizaciones del vehículo (1) ferroviario no tripulado ultraligero para la inspección de superestructura e infraestructura ferroviaria que la presente invención propone. En ambas realizaciones el vehículo (1) comprende un chasis que alberga un módulo de inspección, una unidad de procesamiento, y una unidad motriz capaz de generar movimientos de desplazamiento (avance y retroceso) y retracción (repliegue y despliegue).

El chasis está formado por al menos un par de ruedas (3) conectadas mediante ejes (4) a un cuerpo central (5) de pequeño tamaño y altura reducida para poder alojarse en el Espacio Disponible de Plegado, dejando libre el gálibo requerido para que los trenes y material móvil circulen. Las ruedas (3) están adaptadas para rodar sobre cada uno de los dos carriles (9) que integran la vía ferroviaria.

El módulo de inspección comprende un sensor láser de barrido (6) capacitado para permitir la inspección del entorno del vehículo (1) mediante la emisión y recepción de la luz láser, así como una cámara y un sensor inercial. Como se observa en las figuras 1 a 4, el sensor láser de barrido (6) está preferentemente dispuesto sobre el cuerpo central (5). El sensor inercial está preferentemente dispuesto en el interior del cuerpo central (5)

La unidad de procesamiento está adaptada para inspeccionar el entorno del vehículo (1) a partir de la información suministrada por el módulo de inspección, y está dispuesto en el interior del cuerpo central (5).

La unidad motriz está dotada de al menos un motor (7) -visible en la realización mostrada en las figuras 3 y 4 -acoplado a las ruedas (3) del vehículo (1) para transmitir potencia a las mismas y permitir su rodadura sobre los carriles (9) de la vía férrea, sin necesidad de reductores. La energía procedente de la unidad de alimentación, dispuesta en el interior del cuerpo central (5), entra directamente al motor. En las figuras 1 y 2, el motor (7) está acoplado a las ruedas (3) por medio de los ejes (4), los cuales permiten la rodadura de las

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Una de las propiedades fundamentales del vehículo (1) consiste en su compatibilidad con las circulaciones ferroviarias. Para ello, el vehículo (1) comprende actuadores (10) adaptados para permitir el repliegue de dicho vehículo (1), estando el control de la actuación de los mismos realizado por la unidad de procesamiento.

Este repliegue se efectúa en las siguientes fases:

1-Orden de repliegue. Se recibe por parte de la estación base o es generada por la unidad de procesamiento del vehículo al determinar el paso de un tren. En caso de recibir la orden de repliegue por parte de la estación base, el vehículo confirma la recepción de la señal. La figura 5a muestra el vehículo (1) en situación de inspección y detección de fallos, en la que sus ruedas (3) están situadas sobre los carriles (9) de la vía ferroviaria en inspección.

2-Maniobra de amarre. La unidad de procesamiento ordena a la unidad motriz el despliegue de las zapatas de amarre (8) mientras el vehículo (1) mantiene la posición de las ruedas (3) sobre los carriles (9). Las zapatas de amarre (8) encajan en el la zona del alma (9b) de ambos carriles (9). Una vez finalizada la maniobra de amarre, los sensores internos verifican el correcto amarre -de forma que la comprobación es inequívoca y completamente segura-, y emiten la señal de fin de maniobra de amarre. La figura 5b muestra el vehículo (1) con las zapatas de amarre (8) desplegadas por los actuadores (10) y fijadas a los carriles.

3-Bloqueo de la posición de amarre. Una vez que los actuadores (10) han desplegado las zapatas de amarre (8) y éstas se han encajado en el alma (9b) de los carriles (9), una unidad de control de los actuadores comprueba que el bloqueo es correcto y emite la señal de fin de bloqueo, lo que implica la confirmación de que el vehículo (1) está amarrado en posición correcta centrada entre los carriles (9). Una vez se inicie la siguiente maniobra -el repliegue-, el peso del vehículo (1) quedará transmitido a los carriles (9) a través de las zapatas de amarre (8).

4-Maniobra de repliegue. La unidad de control de los actuadores inicia la retracción de los ejes (4), alejando las ruedas (3) del carril (9) en dirección al eje de la vía. El peso del vehículo (1) se transmite en ese momento desde la superficie superior de los carriles -a través de las ruedas (3)-, al alma (9b) del carril (9) -a través de las zapatas de amarre (8)-.

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Claims

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