ES2877535T3 - Dispositivo de gestión de energía en vehículos ferroviarios - Google Patents

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Abstract

Sistema (16) de gestión de energía en al menos un vehículo ferroviario (12) que circula por una red de transporte ferroviario (10) que comprende una pluralidad de estaciones de recarga (14) para recargar el vehículo ferroviario (12) con energía, las estaciones de recarga (14) se distribuyen discretamente por la red de transporte ferroviario (10), el sistema comprende: - medios (18) para analizar el estado de cada estación de recarga (14), aptos para proporcionar información sobre el estado de cada estación de recarga (14), según la cual esta estación de recarga (14) está defectuosa o en funcionamiento, - medios (20) para transferir al vehículo ferroviario (12) la información sobre el estado de al menos la estación de recarga siguiente (14n+1) en el sentido de desplazamiento (A) de este vehículo (12), - medios (24) para adaptar la gestión de energía en el vehículo ferroviario (12), en función del estado de dicha estación de recarga siguiente (14)n+1), capaz de reducir el consumo de energía en el vehículo ferroviario (12) cuando esta estación de recarga siguiente (14n+1) está defectuosa para llegar a la estación de recarga que sigue a la estación defectuosa.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de gestión de energía en vehículos ferroviarios
La presente invención se refiere a un sistema de gestión de energía en vehículos ferroviarios que circulan por una red de transporte ferroviario.
Los documentos WO 2015/110669 y WO 2015/043967 describen ejemplos de dispositivos de gestión de energía del estado de la técnica.
La invención se refiere a la gestión de energía en una red de transporte ferroviario que comprende una pluralidad de estaciones de recarga distribuidas discretamente por la red de transporte ferroviario.
En una red de este tipo, cada vehículo ferroviario comprende medios de almacenamiento de energía limitados, que se recargan cada vez que pasan por una estación de recarga. La energía así almacenada permite que el vehículo viaje a la estación de recarga siguiente.
Cabe señalar que los medios de almacenamiento de energía del vehículo tienen dimensiones reducidas, para optimizar su peso y volumen. Además, el tiempo de recarga en la estación es limitado, y generalmente corresponde al tiempo de subida y bajada de pasajeros durante esta parada. Como resultado, la energía almacenada en los medios de almacenamiento solo es suficiente para que el vehículo viaje a la estación de recarga siguiente.
Así, cuando una estación de recarga está defectuosa, lo que no permite recargar el vehículo, este último difícilmente puede llegar a la estación de recarga siguiente, o incluso no tiene suficiente energía para llegar a esta estación de recarga siguiente. En todos los casos, una estación de recarga defectuosa de este tipo conduce generalmente a interrupciones del tráfico en la red de transporte, o incluso a un bloqueo operativo.
Es posible solucionar este inconveniente equipando el vehículo con medios de almacenamiento de energía de emergencia, pero tal solución no es deseable porque dichos medios de almacenamiento de emergencia forman una carga adicional voluminosa y pesada para el vehículo.
El objeto de la invención es en particular solucionar este inconveniente proporcionando un sistema de gestión de energía que permita a un vehículo ferroviario llegar fácilmente a una estación de recarga después de una estación defectuosa, y esto sin requerir el uso de medios de almacenamiento de energía adicionales.
A tal fin, el objeto de la invención es en particular un sistema de gestión de energía según la reivindicación 1.
El sistema de gestión según la invención permite anticipar el conocimiento del estado de la estación de recarga siguiente, con suficiente antelación para adaptar la gestión de la energía en el vehículo para llegar a la estación de recarga en el siguiente estado operativo.
En el estado de la técnica, sólo se conocía un estado defectuoso de una estación de recarga cuando el vehículo estaba en esta estación, demasiado tarde para permitir una adaptación eficiente de la gestión de energía.
Un sistema de gestión de energía según la invención también puede incluir una o más de las siguientes características, consideradas solas o en cualquier combinación técnicamente concebible.
- Los medios de análisis están dispuestos en una estación de control en el suelo y se comunican con el vehículo ferroviario a través de los medios de transferencia.
- Los medios de adaptación se encuentran a bordo del vehículo ferroviario.
- Los medios de transferencia comprenden: un receptor en cada estación de recarga, los medios de transferencia se configuran para transmitir a cada estación de recarga la información sobre el estado de la estación de recarga adyacente siguiente en la dirección de desplazamiento del vehículo, y medios de comunicación entre el vehículo ferroviario y la estación de recarga en la que está estacionado el vehículo ferroviario, configurados para transmitir al vehículo dicha información sobre el estado desde la estación de recarga adyacente siguiente.
- Los medios de adaptación se configuran para controlar una reducción del consumo de energía en al menos un equipo eléctrico.
- Los medios de adaptación están configurados para reducir el consumo de los equipos eléctricos realizando una acción elegida entre: reducir la fuerza de uno o más motores eléctricos del vehículo, modificar el funcionamiento de los equipos de climatización en los coches y/o en la cabina, modificar el funcionamiento de la iluminación interior del vehículo.
La invención también se refiere a un método de gestión de energía en un vehículo ferroviario que circula por una red de transporte ferroviario que comprende una pluralidad de estaciones de recarga para recargar el vehículo ferroviario con energía, las estaciones de recarga se distribuyen discretamente por la red de transporte ferroviario, caracterizado porque comprende:
- un análisis del estado de cada estación de recarga, a fin de proporcionar información sobre el estado de cada estación de recarga, según la cual la estación de recarga está defectuosa o en funcionamiento,
- una transferencia, al vehículo ferroviario, de la información sobre el estado desde al menos la estación de recarga siguiente más cercana a este vehículo en un sentido de desplazamiento de este vehículo,
- una adaptación de la gestión de energía en el vehículo ferroviario, en función del estado de dicha estación de recarga siguiente más cercana, para reducir el consumo de energía en el vehículo ferroviario cuando esta estación de recarga siguiente está defectuosa.
Finalmente, la invención se refiere a una red de transporte ferroviario sobre la que circula al menos un vehículo ferroviario, que comprende una pluralidad de estaciones de recarga para recargar el vehículo ferroviario con energía, las estaciones de recarga se distribuyen discretamente por la red de transporte ferroviario, caracterizada porque comprende un sistema de gestión de energía como se definió anteriormente.
La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a modo de ejemplo y realizada con referencia a las figuras adjuntas, entre las cuales:
- La Figura 1 representa esquemáticamente una red de transporte ferroviario que comprende un sistema de gestión según un ejemplo de realización de la invención; y
- La Figura 2 es un gráfico que representa la evolución de la energía almacenada en el vehículo, comparando un caso nominal donde todas las estaciones de recarga están funcionando, un caso donde una estación de recarga está defectuosa en una red de transporte del estado de la técnica, y un caso donde una estación de recarga está defectuosa en una red de transporte que comprende un sistema de gestión según la invención.
La Figura 1 representa una red 10 de transporte ferroviario. La red de transporte 10 comprende una vía férrea por la que circula al menos un vehículo ferroviario 12, que se desplaza en un sentido de desplazamiento representado por la flecha A.
La red de transporte 10 incluye medios de recarga discontinuos para el vehículo ferroviario 12. Más particularmente, la red de transporte 10 comprende una pluralidad de estaciones de recarga 14 distribuidas a lo largo de la vía férrea. En la descripción que sigue, la estación de recarga en la que se encuentra el vehículo ferroviario 12 se denomina primera estación de recarga y se designa con la referencia 14n, la estación de recarga adyacente siguiente en el sentido de desplazamiento A se denomina segunda estación de recarga y se designa con la referencia 14n+i, y la que sigue se denomina tercera estación de recarga y se designa con la referencia 14n+2, etc.
El vehículo ferroviario 12 comprende convencionalmente un medio de almacenamiento de energía 13 y medios de intercambio de energía 15 con la estación de recarga 14n donde se encuentra el vehículo ferroviario 12. Así, el vehículo ferroviario 12 es capaz de recuperar energía en la estación de recarga 14n, para almacenarla en sus medios de almacenamiento 13.
La red de transporte 10 según la invención está equipada con un sistema de gestión de energía, designado por la referencia general 16.
El sistema de gestión 16 comprende medios 18 para analizar el estado de cada estación de recarga 14, que pueden proporcionar información sobre el estado de cada estación de recarga 14, dependiendo de si la estación de recarga 14 está defectuosa o en buen estado.
En el ejemplo que se representa en la Figura 1, cada una de la primera estación de recarga 14n y la tercera estación de recarga 14n+2 está en funcionamiento.
La segunda estación de recarga 14n+iestá representada en diferentes situaciones i, ii, iii y iv.
En la primera situación i, la segunda estación de recarga 14n+i está en funcionamiento.
En las situaciones segunda ii y tercera iii, la segunda estación de recarga 14n+i está parcialmente defectuosa y es capaz de recargar sólo parcialmente el vehículo ferroviario 12.
En la cuarta situación, la segunda estación de recarga 14n+i está completamente defectuosa, y no puede recargar el vehículo ferroviario 12.
Los medios de análisis 18 pueden determinar el estado de cada estación de recarga 14, y en particular, en el ejemplo descrito, si la segunda estación de recarga 14n+1 está en la primera i, segunda ii, tercera iii o cuarta iv situación.
Los medios de análisis 18 están dispuestos en una estación de control 19 en el suelo y se comunican con el vehículo ferroviario a través de los medios de transferencia 20.
Estos medios de análisis 18 examinan continuamente las estaciones de recarga 14 para determinar sus estados en tiempo real. Los expertos en la técnica sabrán cómo determinar el estado funcional de las estaciones de recarga 14 por medios conocidos per se.
Los medios de transferencia 20 están destinados a transferir al vehículo ferroviario 12 la información sobre el estado de al menos la estación de recarga 14n+i más cercana a este vehículo 12 en el sentido de desplazamiento A.
Por ejemplo, los medios de transferencia 20 comprenden un receptor en cada estación de recarga 14, los medios de transferencia 20 se configuran para transmitir a cada estación de recarga 14 la información sobre el estado de la estación de recarga adyacente en el sentido de desplazamiento A desde el vehículo 12.
Así:
- la primera estación de recarga 14n recibe la información sobre el estado de la segunda estación de recarga 14n+i, - la segunda estación de recarga 14n+i recibe la información sobre el estado de la tercera estación de recarga 14n+2,
- etc.
Los medios de transferencia 20 comprenden medios 22 para la comunicación entre el vehículo ferroviario 12 y la estación de recarga 14n donde está estacionado el vehículo ferroviario 12. Estos medios de comunicación 22 están configurados para transmitir al vehículo 12 dicha información sobre el estado desde la estación de recarga adyacente 14n+i.
El sistema de gestión 16 comprende medios 24 para adaptar la gestión de la energía en el vehículo ferroviario 12, en función del estado de dicha estación de recarga más cercana 14n+i. Estos medios de adaptación 24 son adecuados para reducir el consumo de energía en el vehículo ferroviario 12 cuando esta estación de recarga 14n+1 está defectuosa, es decir parcialmente (situación ii y iii) o totalmente (situación iv) defectuosa.
Los medios de adaptación 24 se encuentran ventajosamente a bordo del vehículo ferroviario 12.
Estos medios de adaptación 24 se configuran para controlar una reducción del consumo de energía en al menos un equipo eléctrico.
Estas adaptaciones se realizan, por ejemplo, seleccionando al menos una de las acciones sobre los siguientes equipos eléctricos: Reducción del esfuerzo requerido por el motor eléctrico del vehículo, reducción del rendimiento de confort climático, reducción de la iluminación interior del vehículo.
Por lo tanto, cuando la estación de recarga 14n+i está defectuosa, los medios de adaptación 24 están configurados, por ejemplo, para controlar una disminución de la velocidad del vehículo ferroviario 12, para ahorrar energía.
Ventajosamente, los medios de adaptación 24 son adecuados para determinar la energía necesaria para llegar a la tercera estación 14n+2, la adaptación de la gestión de energía se realiza en función de esta energía necesaria determinada. Más particularmente, los medios de adaptación 24 están configurados para tener en cuenta la distancia a la tercera estación 14n+2, así como las características del trayecto hasta esta tercera estación 14n+2, en particular la presencia de desniveles, curvas, etc.
Ahora se describirá un método de gestión de la energía en el vehículo ferroviario 12, que utiliza el sistema de gestión descrito anteriormente, en particular con referencia a la Figura 2.
El método de gestión comprende un análisis del estado de cada estación de recarga 14, para proporcionar información sobre el estado de cada estación de recarga 14, según la cual la estación de recarga está defectuosa o en funcionamiento. Este análisis se lleva a cabo ventajosamente de forma continua, mediante los medios de análisis 18.
El método comprende entonces una transferencia, al vehículo ferroviario 12, de la información sobre el estado desde al menos la estación de recarga siguiente 14n+i más cercana a este vehículo 12 en el sentido de desplazamiento A de este vehículo 12.
Por ejemplo, la información sobre el estado se envía continuamente a cada estación de recarga, en relación con el estado de la estación de recarga siguiente.
Cuando el vehículo ferroviario 12 está estacionado en una estación de recarga 14n, luego se le advierte del estado de la estación de recarga siguiente 14n+i.
El método comprende entonces una adaptación de la gestión de energía en el vehículo ferroviario 12, en función del estado de dicha estación de recarga siguiente más cercana 14n+i, para reducir el consumo de energía en el vehículo ferroviario cuando esta estación de recarga siguiente 14n+i está defectuosa.
El propósito de esta adaptación de la gestión de energía es permitir que el vehículo ferroviario 12 llegue al menos a la estación de recarga 14n+2.
Para ello, antes de la salida de la estación de recarga 14n, la energía necesaria para llegar a la estación de recarga 14n+2 se almacena en el vehículo ferroviario 12. Se reduce la energía suministrada a varios equipos eléctricos a bordo del vehículo ferroviario 12. Por ejemplo, el vehículo ferroviario 12 reduce su velocidad para ahorrar energía.
En la situación i, la segunda estación de recarga 14n+1 está en funcionamiento. Allí, el vehículo ferroviario 12 puede recargarse correctamente y, por tanto, no requiere una adaptación de la gestión de su energía.
El consumo de energía es entonces nominal, representada por la curva C1 en la Figura 2. En esta Figura 2, el eje de abscisas representa la distancia D recorrida por el vehículo y el eje de las ordenadas la cantidad E de energía almacenada en los medios de almacenamiento 13.
En la situación ii o iii, la segunda estación de recarga 14n+i está defectuosa, y más particularmente parcialmente defectuosa. El vehículo ferroviario 12 sólo puede realizar allí una recarga parcial y, por tanto, debe adaptar su consumo de energía a este hecho.
En la situación iv, la segunda estación de recarga 14n+i está defectuosa, y más particularmente completamente defectuosa. El vehículo ferroviario 12 no podrá realizar la recarga allí, por lo que deberá adaptar su consumo de energía a este hecho. En este caso, el consumo de energía debería ser mínimo.
El consumo de energía adaptado está representado por la curva C2 en la Figura 2.
Dado que el vehículo 12 conoce el estado de la segunda estación de recarga 14n+1 mientras que está en la primera estación de recarga 14n, este puede desde esta primera estación 14n adaptar su consumo de energía. Por tanto, puede verse en la Figura 2 que el consumo de energía en la situación iv (curva C2) es, desde el inicio de la primera estación 14n, menor que el consumo de energía nominal en la situación i (curva C1).
La curva C2 también muestra que el vehículo 12, en la situación iv, no se recarga en la segunda estación 14n+i, a diferencia del vehículo de la situación i, como muestra la curva C1.
La curva C2 muestra entonces que la energía del vehículo 12 se ahorra para permitir que el vehículo 12 alcance la tercera estación 14n+2.
Esta curva C2 se puede comparar con una tercera curva C3, correspondiente a la gestión de energía en el estado de la técnica.
En el estado de la técnica, el vehículo 12 en la primera estación 14n no está informado del estado de la segunda estación 14n+i. Así, entre esta primera estación 14n y la segunda estación 14n+i, la gestión de la energía es similar a la del funcionamiento nominal (las curvas C1 y C3 son sustancialmente iguales entre la primera estación 14ny la segunda estación 14n+i).
La curva C3 muestra entonces que, cuando el vehículo 12 del estado de la técnica no se puede recargar en la segunda estación 14n+i, este no tiene suficiente energía para llegar a la tercera estación 14n+2, la cantidad de energía almacenada se vuelve cero durante su viaje a esta tercera estación 14n+2.
Por tanto, parece claro que la invención permite resolver los problemas de recarga asociados a una estación de recarga defectuosa.
Se observará que la invención no se limita a la realización descrita anteriormente, sino que podría tener varias variantes sin alejarse del alcance de las reivindicaciones.
Por ejemplo, es posible proporcionar medios de transferencia configurados para transmitir al vehículo la información sobre el estado de todas las estaciones de recarga. En este caso, los medios de adaptación estarán configurados para tener en cuenta únicamente la estación de recarga siguiente o ventajosamente todas las siguientes estaciones de recarga.
Además, los medios de transferencia podrían transmitir alternativamente la información sobre el estado directamente al vehículo. En este caso, el sistema de gestión comprende medios de localización del vehículo ferroviario en la vía férrea, adecuados para determinar la estación de recarga más próxima al vehículo ferroviario en el sentido de desplazamiento de este vehículo.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Sistema (16) de gestión de energía en al menos un vehículo ferroviario (12) que circula por una red de transporte ferroviario (10) que comprende una pluralidad de estaciones de recarga (14) para recargar el vehículo ferroviario (12) con energía, las estaciones de recarga (14) se distribuyen discretamente por la red de transporte ferroviario (10), el sistema comprende:
    - medios (18) para analizar el estado de cada estación de recarga (14), aptos para proporcionar información sobre el estado de cada estación de recarga (14), según la cual esta estación de recarga (14) está defectuosa o en funcionamiento,
    - medios (20) para transferir al vehículo ferroviario (12) la información sobre el estado de al menos la estación de recarga siguiente (14n+i) en el sentido de desplazamiento (A) de este vehículo (12), - medios (24) para adaptar la gestión de energía en el vehículo ferroviario (12), en función del estado de dicha estación de recarga siguiente (14)n+i), capaz de reducir el consumo de energía en el vehículo ferroviario (12) cuando esta estación de recarga siguiente (14n+i) está defectuosa para llegar a la estación de recarga que sigue a la estación defectuosa.
  2. 2. Sistema de gestión (16) según la reivindicación 1, en donde los medios de análisis (18) se disponen en una estación de supervisión (19) en tierra, y se comunican con el vehículo ferroviario (12) a través de los medios de transferencia (20).
  3. 3. Sistema de gestión (16) según la reivindicación 1 o 2, en donde los medios de adaptación (24) se encuentran a bordo del vehículo ferroviario (12).
  4. 4. Sistema de gestión (16) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde los medios de transferencia (20) comprenden:
    - un receptor en cada estación de recarga (14), los medios de transferencia (20) están configurados para transmitir a cada estación de recarga la información sobre el estado de la estación de recarga adyacente siguiente en el sentido de desplazamiento (A) del vehículo,
    - medios de comunicación (22) entre el vehículo ferroviario (12) y la estación de recarga (14n) en la que se estaciona el vehículo ferroviario (12), configurados para transmitir al vehículo (12) dicha información sobre el estado de la estación de recarga adyacente siguiente (14)n+i).
  5. 5. Sistema de gestión (16) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de adaptación (24) están configurados para controlar una reducción del consumo de energía en al menos un equipo eléctrico.
  6. 6. Sistema de gestión (16) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de adaptación (24) están configurados para reducir el consumo de energía realizando una acción seleccionada entre: reducir el esfuerzo de uno o varios motores eléctricos del vehículo, modificar el funcionamiento de los equipos de climatización en los coches y/o en la cabina, modificar el funcionamiento de la iluminación interior del vehículo.
  7. 7. Método de gestión de energía en un vehículo ferroviario (12) que circula por una red de transporte ferroviario (10) que comprende una pluralidad de estaciones de recarga (14) para recargar el vehículo ferroviario con energía, las estaciones de recarga (14) se distribuyen discretamente sobre la red de transporte ferroviario (10), el método de gestión de energía comprende:
    - un análisis del estado de cada estación de recarga (14), para proporcionar información sobre el estado de cada estación de recarga (14), según el cual la estación de recarga (14) está defectuosa o en funcionamiento,
    - una transferencia, al vehículo ferroviario (12), de la información sobre el estado de al menos la estación de recarga siguiente (14n+i) en el sentido de desplazamiento (A) de este vehículo,
    - una adaptación de la gestión de energía en el vehículo ferroviario (12), en función del estado de dicha estación de recarga siguiente (14)n+i), para reducir el consumo de energía en el vehículo ferroviario (12) cuando esta estación de recarga siguiente (14n+i) está defectuosa, para llegar a la estación de recarga que sigue a la estación defectuosa.
  8. 8. Red de transporte ferroviario (10) sobre la que circula al menos un vehículo ferroviario (12), que comprende una pluralidad de estaciones de recarga (14) para recargar el vehículo ferroviario (12) con energía, las estaciones de recarga (14) se distribuyen discretamente sobre la red de transporte ferroviario, caracterizada porque comprende un sistema de gestión de energía (16) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
ES17191367T 2016-09-15 2017-09-15 Dispositivo de gestión de energía en vehículos ferroviarios Active ES2877535T3 (es)

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