ES2886582A1 - Procedimiento y equipo de deteccion de posicion y velocidad de un vehiculo ferroviario - Google Patents

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Abstract

Procedimiento y equipo de detección de posición y velocidad de un vehículo ferroviario que comprende: cámaras (1) de video de alta resolución y alta tasa de captura incorporadas en el tren (2), para captar la imagen de la vía (6) y elementos pasivos (5) de la misma; procesadores ópticos (3a, 3b, 3c), conectados a la cámara o cámaras (1), basados en tecnologías de inteligencia artificial y redes neuronales profundas para determinar la velocidad y posición del tren (2), preferentemente: un detector de señales (3a), un lector de caracteres (3b) y un medidor de flujo óptico (3c); una pantalla (4), que muestra una representación de la información procesada: un módulo de comunicación para envío de datos a la pantalla (4) y/o a otros dispositivos remotos de centrales de control de tráfico ferroviario.

Description

DESCRIPCIÓN
PROCEDIMIENTO Y EQUIPO DE DETECCIÓN DE POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN
VEHÍCULO FERROVIARIO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un procedimiento y equipo de detección de posición y velocidad de un vehículo ferroviario que aporta, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante, que suponen una mejora del estado actual de la técnica.
Más concretamente, el objeto de la invención se centra en un procedimiento, y en un equipo para llevarlo a cabo dicho procedimiento, cuya finalidad, ideado como sistema adicional a los sistemas actualmente ya existentes en los vehículos ferroviarios, es permitir conocer la posición del tren en cualquier momento que se precise y de manera poco costosa para lo cual está basado en el reconocimiento óptico mediante la utilización de tecnología de inteligencia artificial que, entre otras ventajas, constituye un sistema que es totalmente independientemente de los equipos del tren para su funcionamiento y solo es parcialmente dependiente de algunas de las señales pasivas de la vía, como marcadores de puntos kilométricos o carteles de estación.
CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector de la industria ferroviaria, centrándose particularmente en el ámbito de los sistemas de control de posición y velocidad.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los sistemas de control de tráfico ferroviario modernos (por ejemplo ERTMS Nivel 3, (siglas en inglés del Sistema Europeo de Gestión del Tráfico Ferroviario ERTMS)) requieren información precisa y constante de la posición de cada tren en las vías. Esta posición es necesaria para mantener el sistema de bloques móviles que mejora la capacidad de circulación en la vía.
Actualmente este posicionamiento del tren se consigue a través de balizas electrónicas colocadas en la vía. Estas balizas, sin embargo, son instalaciones relativamente costosas y requieren una alta fiabilidad para cumplir su función.
Adicionalmente el tren puede estar equipado con sistemas de posicionamiento por satélite o por odometría, los cuales a su vez están sujetos a sus propios errores y modos de fallo.
Por tanto, la circulación ferroviaria se beneficiaría mucho de poder contar con un sistema adicional e independiente que mejorase la fiabilidad del posicionamiento del tren en la vía, siendo el objetivo de la presente invención el desarrollo de un sistema para dicho fin basado en la utilización de modelos de inteligencia artificial que, actualmente, solo se han aplicado en productos desarrollados para otros sectores.
Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica cabe señalar que, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún procedimiento y/o equipo de detección de posición y velocidad de un vehículo ferroviario que presente unas características técnicas y constitutivas iguales o semejantes a las que presenta el que aquí se reivindica.
En dicho sentido, cabe señalar que se conocen numerosos documentos que describen procedimientos y sistemas cercanos al objeto de la presente invención aplicables en el ámbito ferroviario, de los cuales se puede mencionar, como ejemplos más cercanos, los siguientes:
La patente E16713405 referida a un procedimiento y disposición para la localización de un vehículo ferroviario en circulación en un sistema de control de tren y de protección de tren CBTC (control de trenes basado en comunicaciones).
La patente E17728152referida a un procedimiento para operar un dispositivo de localización, así como dispositivo de localización.
La patente E14380039 referida a un procedimiento y sistema de comunicación para el intercambio de información entre vehículos guiados.
La patente E17702842 referida a una disposición para monitorizar el estado de ocupación de una aguja o de una zona de vía.
La patente E16756823referida a un sistema, producto de programa informático y procedimiento para determinar la localización de un vehículo en relación con un punto de parada.
La patente E16187965 referida a un sistema de localización de trenes a lo largo de las vías de una red ferroviaria.
La patente E16704000 referida a un dispositivo y procedimiento para detectar un movimiento en frío de un vehículo ferroviario, así como vehículo ferroviario con dicho dispositivo.
La patente E16703946 referida a un procedimiento y dispositivo de localización para determinar la posición de un vehículo guiado, en particular de un vehículo ferroviario.
O la patente E13762778 referida a un procedimiento para localizar un vehículo ferroviario.
Sin embargo, no parece que ninguna de las invenciones mencionadas, tomadas por separado o en combinación describa el procedimiento y/o el equipo objeto de la presente invención.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El procedimiento y equipo de detección de posición y velocidad de un vehículo ferroviario que la invención propone suponen una solución óptima al objetivo anteriormente descrito, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que los distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.
Lo que la invención propone, tal como se ha apuntado anteriormente, es un procedimiento y un equipo para llevarlo a cabo dicho procedimiento que, ideados como sistema adicional a los sistemas actualmente ya existentes en los vehículos ferroviarios, tiene como objetivo permitir conocer la posición del tren en cualquier momento que se precise, el cual, basado en el reconocimiento óptico mediante la utilización de tecnología de inteligencia artificial, entre otras ventajas, supone la de ser un sistema de funcionamiento totalmente independientemente a los equipos del tren y solo parcialmente dependiente de algunas de las señales pasivas existente en la vía, como los marcadores de puntos kilométricos o los carteles de estación.
Así, en el procedimiento y equipo objeto de la invención se utilizan medios de reconocimiento óptico en sustitución de otras formas de información utilizadas anteriormente en soporte electromagnético permitiendo que sean adaptables a sistemas de cámaras existentes, y poder crear un sistema adicional e independiente que aporta redundancias al sistema convencional con que ya cuentan estos vehículos ferroviarios, haciéndolo más fiable y robusto.
Para todo ello, y más específicamente, el equipo para llevar a cabo el procedimiento objeto de la invención consiste en un sistema que comprende una o más cámaras de video de alta resolución y alta tasa de captura, instaladas en el tren y conectadas a varios procesadores ópticos; en concreto, al menos tres: un detector de señales, que además de señales también detecta otros objetos existentes de manera pasiva en la vía y discrimina si son o no señales, un lector de caracteres, que interpreta los caracteres cuando los detecta en una señal para determinar la posición del tren, y un medidor de flujo óptico que detecta e interpreta el patrón de movimiento de los objetos de la vía respecto del tren para determinar la velocidad del tren.
Estos tres procesadores, para poder efectuar dicha detección, están basados en tecnologías de inteligencia artificial y redes neuronales profundas.
La orquestación entre los tres procesadores es capaz de aportar la velocidad y la posición del tren independientemente del estado de los sistemas del tren y de la infraestructura viaria.
Además, la información de posición se envía y se representa en una pantalla que, preferentemente, se dispone superpuesta al mapa viario en, al menos, una central de control de tráfico y asimismo se envía a los sistemas de comunicación del tren para poder ser transmitida también a otras centrales de control del tráfico si fuera necesario.
El equipo de detección de posición y velocidad del tren es, además, ventajosamente de poco coste económico y fácilmente integrable en los sistemas existentes, tanto como solución completa, es decir, incluyendo las cámaras, computadoras y software, o como solución parcial, incluyendo solo las computadoras y software, en caso de que el tren ya disponga de cámara o cámaras aptas para el equipo.
Por otra parte, respecto a los sistemas de posicionamiento existentes aporta las siguientes ventajas:
- Independencia del sistema: El sistema óptico puede determinar la posición y la velocidad del tren sin depender de los sistemas de posicionamiento por satélite, odometría de ruedas o radiobalizas en vía.
- Efectivo en costes: El sistema es intensivo en computación y dependiente de subsistemas asequibles. No requiere de múltiples equipamientos en vía cada intervalo.
- Fácil de integrar: El sistema es fácilmente integrable en todo tipo de trenes circulando por cualquier tipo de vía, independientemente del nivel ERTMS para el que están capacitados tanto los trenes como la vía.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos en que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:
La figura número 1.- Muestra, en un diagrama de bloques, una representación del conjunto de elementos que comprende el equipo para llevar a cabo el procedimiento detección de posición y velocidad de un vehículo ferroviario, según la invención.
Y la figura número 2.- Muestra una representación esquemática de un vehículo ferroviario en cuya cabeza se ha instalado las cámaras que comprende el equipo, mostrando, mediante líneas de trazo discontinuo, la captura que hacen de algunos elementos pasivos de la vía.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización no limitativa del equipo para llevar a cabo el procedimiento de detección de posición y velocidad de un vehículo ferroviario según la invención, comprendiendo lo que se indica y describe en detalle a continuación.
Así, por una parte, el procedimiento de detección de posición y velocidad de un vehículo ferroviario o tren (2) objeto de la invención comprende, al menos, las siguientes etapas:
- Captura de imagen de la vía (6) y de los elementos pasivos (5) existentes en la misma, mediante una o más cámaras (1) de video instaladas en el frontal del tren (2).
- Procesado de la información de la señal óptica (1a) capturada por la cámara o cámaras (1) mediante procesadores ópticos (3a, 3b, 3c), basados en tecnologías de inteligencia artificial y redes neuronales profunda, capacitados para determinar, independientemente del estado de los sistemas del tren y de la infraestructura viaria, la velocidad y posición del tren (2). De preferencia la señal óptica es procesada mediante un detector de señales (3a) que detecta señales u objetos o elementos pasivos (5) de la vía (6), un lector de caracteres (3b) que interpreta los caracteres y signos de las señales (5) de la vía (6) y un medidor de flujo óptico (3c).
- Envío de la información de posición y velocidad (i) procesada a, al menos, una central de control (7).
- Representación en una pantalla (4) de la información procesada de posición y velocidad (i) del tren (2).
Preferentemente, el procedimiento comprende, además, otra etapa de envío de la información de posición y velocidad (i) procesada por los procesadores ópticos (3a, 3b, 3c) a los sistemas de comunicación del tren (2) para poder ser transmitida a otras centrales de control del tráfico si fuera necesario.
Y, por su parte, el equipo para llevar a cabo el antedicho procedimiento, tal como se aprecia en las figuras, comprende, esencialmente:
- Una o más cámaras (1) de video de alta resolución y alta tasa de captura incorporadas en el tren (2), preferentemente, en la parte anterior de la cabeza del tren (2), de modo que captan la imagen de la vía (6) y de los elementos pasivos (5) de la misma.
- Un hardware instalado en el tren (2) y provisto de chips procesadores ópticos (3a, 3b, 3c), basados en tecnologías de inteligencia artificial y redes neuronales profundas capaces de determinar la velocidad y posición del tren (2), conectados a la cámara o cámaras (1) del tren (2) de modo que recogen la señal óptica (1a) captada por las mismas, comprendiendo, preferentemente, al menos:
- un detector de señales (3a),
- un lector de caracteres (3b) y
- un medidor de flujo óptico (3c),
- Al menos, una pantalla (4), que muestra una representación de la información de posición y velocidad (i) procesada.
- Y, al menos, un módulo de comunicación (no representado), para envío de datos e información (i) desde el hardware con los procesadores ópticos (3a, 3b, 3c) a la pantalla (4) y/o a otros dispositivos remotos de centrales de control de tráfico ferroviario, módulo que puede pertenecer o no al propio sistema de comunicación del tren (2).
Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciéndose constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. - PROCEDIMIENTO DE DETECCIÓN DE POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO que, aplicable como sistema adicional a los sistemas actualmente ya existentes en los vehículos ferroviarios, está caracterizado por comprender, al menos, las siguientes etapas:
- captura de imagen de la vía (6) y de los elementos pasivos (5) existentes en la misma, mediante una o más cámaras (1) de video instaladas en el frontal del tren (2);
- procesado de la información de la señal óptica (1a) capturada por la cámara o cámaras (1) mediante procesadores ópticos (3a, 3b, 3c), basados en tecnologías de inteligencia artificial y redes neuronales profunda, capacitados para determinar la velocidad y posición del tren (2); - envío de la información de posición y velocidad (i) procesada a, al menos, una central de control (7);
- representación en una pantalla (4) de la información procesada de posición y velocidad (i) del tren (2).
2. - PROCEDIMIENTO DE DETECCIÓN DE POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO según la reivindicación 1 caracterizado porque la señal óptica (1a) de la cámara o cámaras (1) es procesada mediante un detector de señales (3a) que detecta señales u objetos (5) pasivos de la vía (6), un lector de caracteres (3b) que interpreta los caracteres y signos de las señales (5) de la vía (6) y un medidor de flujo óptico (3c).
3. - PROCEDIMIENTO DE DETECCIÓN DE POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO según la reivindicación 1, ó 2, caracterizado porque comprende una etapa de envío de la información de posición y velocidad (i) procesada por los procesadores ópticos (3a, 3b, 3c) a sistemas de comunicación del tren (2) para ser transmitida a otras centrales de control del tráfico.
4. - EQUIPO DE DETECCIÓN DE POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO, aplicable como sistema adicional a los sistemas actualmente ya existentes en los vehículos ferroviarios, caracterizado por comprender:
- una o más cámaras (1) de video de alta resolución y alta tasa de captura incorporadas en el tren (2);
- un hardware provisto de chips procesadores ópticos (3a, 3b, 3c), basados en tecnologías de inteligencia artificial y redes neuronales profundas capaces de determinar la velocidad y posición del tren (2), conectados a la cámara o cámaras (1) del tren (2);
- al menos, una pantalla (4), que muestra una representación de la información de posición y velocidad (i) procesada;
- un módulo de comunicación, para envío de datos e información (i) desde el hardware con los procesadores ópticos (3a, 3b, 3c) a la pantalla (4) y/o a otros dispositivos remotos.
5. - EQUIPO DE DETECCIÓN DE POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO, según la reivindicación 4, caracterizado porque, como procesadores ópticos comprende, al menos:
- un detector de señales (3a),
- un lector de caracteres (3b) y
- un medidor de flujo óptico (3c),
6. - EQUIPO DE DETECCIÓN DE POSICIÓN Y VELOCIDAD DE UN VEHÍCULO FERROVIARIO, según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el módulo de comunicación, para envío de datos e información (i) desde el hardware con los procesadores ópticos (3a, 3b, 3c) a la pantalla (4) y/o a otros dispositivos remotos, pertenece al propio sistema de comunicación del tren (2).
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