ES2912658T3

ES2912658T3 - Procedimiento para la determinación del estado de, al menos, una catenaria que se extiende a lo largo de un trayecto

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Publication number: ES2912658T3
Application number: ES18778812T
Authority: ES
Inventors: Sebastian Terfloth; Andre Dölling
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2022-05-26
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: WO2019063260A1; EP3665036A1; DE102017217450A1; EP3665036B1

Abstract

Procedimiento para la determinación del estado de, al menos, una catenaria (3) que se extiende a lo largo de un trayecto (2), en el cual por parte de, al menos, un vehículo (4) que circula varias veces por el trayecto (2) es medida y registrada una pluralidad de valores de medición de, al menos, una variable característica, y para cada valor de medición se determina una posición (lon, lat) del vehículo (4) a lo largo del trayecto (2), en particular en forma de una longitud geográfica (lon) y una latitud (lat), una dirección de marcha del vehículo y una marca de tiempo (t), y se asocian al valor de medición, donde la variable característica es un criterio de valoración para el desgaste en la catenaria, caracterizado porque al menos un área del trayecto (6) se selecciona de una pluralidad de áreas del trayecto (6), y se evalúan los valores de medición determinados de la variable característica, cuya posición (lon, lat) asociada entra en el área del trayecto (6) seleccionada, donde se determina una tasa de arcos eléctricos para el área del trayecto seleccionada, que se calcula a partir del número total de los tránsitos por esa área del trayecto por el vehículo y del número de tránsitos en los que se presentan arcos eléctricos, donde varios tránsitos por un área del trayecto, que se encuentran dentro de un intervalo de tiempo predeterminado, se consideran en la determinación de la tasa de arcos eléctricos como un tránsito único, donde el área del trayecto seleccionada se selecciona automáticamente de la pluralidad de áreas del trayecto, en función del número de los arcos eléctricos que se presentan en la misma, donde el número de los arcos eléctricos allí encontrados es mayor que un valor umbral.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para la determinación del estado de, al menos, una catenaria que se extiende a lo largo de un trayecto

La presente invención hace referencia a un procedimiento para la determinación del estado de, al menos, una catenaria que se extiende a lo largo de un trayecto, en el cual por parte de, al menos, un vehículo que circula varias veces por el trayecto es medida y registrada una pluralidad de valores de medición de, al menos, una variable característica, y para cada valor de medición se determina una posición del vehículo a lo largo del trayecto, en particular en forma de una longitud y una latitud geográficas, una dirección de marcha del vehículo y una marca de tiempo, y se asocian al valor de medición.

Las catenarias de trenes eléctricos o de vehículos de carretera guiados por líneas aéreas de contacto, como por ejemplo autopistas eléctricas o trolebuses, deben mantenerse de forma adecuada en cuanto a la carga, para lograr una disponibilidad requerida. El mantenimiento habitualmente se divide en inspección, conservación y mantenimiento correctivo.

La inspección se utiliza para determinar un estado de la catenaria y es la base para determinar medidas de conservación y mantenimiento correctivo. Generalmente, la inspección se realiza según intervalos de tiempo fijos. Mediante una inspección visual y eventualmente métodos de medición simples, como por ejemplo la medición de distancias, de un diámetro del hilo de contacto y similares, los trabajadores determinan en el lugar el estado de la instalación. Un factor de influencia esencial, en ese caso, es la experiencia del trabajador de mantenimiento, para poder localizar puntos débiles y fallos en la catenaria. Los intervalos de la inspección pueden acortarse de forma local o en algunas secciones, en función de la carga de la catenaria.

Sin embargo, las inspecciones de esa clase, mediante los trabajadores necesarios y los vehículos, requieren muchos recursos y mucho tiempo. Mayormente, las mismas sólo pueden realizarse en pausas de funcionamiento, porque los trabajadores de inspección, así como el personal de mantenimiento con sus vehículos, bloquean el trayecto y/o la catenaria debe desconectarse cuando no puede trabajarse bajo tensión. Si no se dispone de pausas de funcionamiento, como por ejemplo es habitual en el área del ferrocarril de ancho normal, para las medidas de inspección incluso se requieren bloqueos de la vía.

De manera alternativa, una monitorización técnica continua de componentes clave podría reemplazarse por el uso de dispositivos de diagnóstico estacionarios, Pero esto es muy complejo, y por eso raramente es rentable, debido a las grandes extensiones de las instalaciones de catenaria y a una pluralidad de componentes individuales.

En cualquier caso es importante una detección del estado de la catenaria. Los factores que aceleran el desgaste de la instalación, pero que no son conocidos por el encargado del mantenimiento, en el peor de los casos pueden conducir a una falla temprana del componente, e incluso a una falla de la instalación. Por otra parte, una reducción inadvertida de las exigencias puede conducir a que se realicen inspecciones para la instalación, que no eran necesarias.

De manera alternativa con respecto a la inspección clásica mediante una inspección visual, también pueden utilizarse vehículos de medición especiales que determinan el estado de la instalación en el marco de viajes de inspección especiales. Puesto que los viajes de medición de esa clase a menudo, sin embargo, se realizan a intervalos de tiempo prolongados, como por ejemplo de forma anual, los mismos sólo permiten parcialmente deducir en un grado reducido el estado de la instalación, ya que las variaciones en el estado de la instalación quedan desapercibidas entre los viajes de medición. Además, en los viajes de medición no pueden registrarse los efectos condicionados por el clima y que dependen de la carga bajo las condiciones de funcionamiento, y quedan sujetos al modo de conducir personal del conductor del vehículo de medición.

Como otra posibilidad, en la solicitud DE 102016201 416 A1 se propone un procedimiento que, mediante el uso de técnica de medición, detecta variables de medición relevantes para el desgaste en vehículos utilizados de forma regular, y gracias a eso permite inferir el estado real de la instalación. Con ello, el estado de la instalación se detecta al menos parcialmente de forma automatizada, de manera que pueden reducirse marcadamente los tránsitos para una inspección, que implican mucho tiempo y recursos, o los mismos pueden suprimirse.

Otros procedimientos para determinar el estado de catenarias se describen por ejemplo en las solicitudes DE 10 2014226694 A1, US 2010/0004804 A1, JP 2008281461 A, US 2016/0082991 A1 o EP 2404777 A1.

En el procedimiento antes descrito es problemático el hecho de que si bien se determina un gran número de valores de medición, sin embargo, en sí mismo, éste procedimiento no proporciona aún información sobre el estado de la catenaria. Para ello se necesita una evaluación manual de los resultados, lo cual está asociado a una inversión considerable.

Por lo tanto, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento de la clase mencionada en la introducción, mediante el cual las áreas con carga de la catenaria puedan determinarse automáticamente con una inversión reducida.

Dicho objeto, según la invención, se soluciona mediante las características de la reivindicación 1 independiente. En las características de las reivindicaciones dependientes se indican perfeccionamientos y configuraciones de la invención.

La solución según la invención ofrece la ventaja de que mediante la evaluación de todos los valores de medición que se encuentran presentes para el trayecto seleccionado no tienen relevancia valores atípicos individuales que formen parte de los valores de medición, que no brindan información sobre los estados de la catenaria en esa área del trayecto. Gracias a ello puede tener lugar una evaluación automática que conduce a una información fiable sobre si es necesario o no un mantenimiento para esa área del trayecto.

En el procedimiento según la invención, en primer lugar, el vehículo o también una pluralidad de vehículos, durante la marcha o las marchas, a lo largo del trayecto, recopila una pluralidad de valores de medición, de, al menos, una variable característica. El vehículo, por ejemplo, circula de forma regular, y varias veces, por el trayecto. Los valores de medición pueden registrarse en cada marcha, dependiendo por tanto de si el itinerario por ejemplo es diario. Como variables características se consideran aquí por ejemplo una corriente de contacto entre el hilo de contacto y el vehículo, una velocidad del vehículo, una fuerza de contacto del dispositivo de captación de corriente, o valores de medición que son característicos de la presencia de un arco eléctrico. Esto se explica con más precisión a continuación. De manera alternativa, naturalmente, también pueden determinarse valores de medición de varias variables características. Los valores de medición, por ejemplo, se registran en una matriz, en la cual, según la invención, para cada valor de medición se registran también una posición del vehículo, la dirección de marcha del vehículo y una marca de tiempo. La posición del vehículo por ejemplo puede indicarse en forma de una longitud y una latitud geográficas, que por ejemplo se determinan mediante un sistema GPS. Pero la posición también puede determinarse de otros modos conocidos, por ejemplo mediante un sistema de odómetro, que también podría utilizarse al circular por túneles. Para la evaluación se evalúan juntos ahora los valores de medición, cuya posición asociada entra en el área del trayecto respectivamente seleccionada. Por ejemplo, esto se realiza para todas las áreas del trayecto, de un trayecto. Las áreas del trayecto, por ejemplo, pueden situarse a lo largo de todo el trayecto y pueden tener una distancia predeterminada una con respecto a otra. Las áreas del trayecto, naturalmente, también pueden ser puntos del trayecto. De manera alternativa, sin embargo, también pueden buscarse sólo áreas del trayecto que, por ejemplo, sean especialmente relevantes.

Mediante el procedimiento según la invención se agrupan los valores de medición para cada área del trayecto, de manera que en el caso de una pluralidad de marchas del vehículo a lo largo del trayecto sea posible una interpretación segura del estado de la instalación. Según la invención, las áreas con carga pueden determinarse automáticamente de forma muy sencilla, y la carga puede evaluarse.

La solución según la invención puede perfeccionarse mediante configuraciones ventajosas que se describen a continuación.

De este modo, los valores de medición de, al menos, un área del trayecto seleccionada se evalúan de forma estadística, en particular a partir de los valores de medición se determina un valor medio, una desviación estándar del valor medio, un máximo y/o un mínimo. La evaluación estadística ofrece la ventaja de que gracias a ello una evaluación automática de los valores de medición puede realizarse de forma especialmente sencilla.

Para determinar la dirección de marcha, a partir de al menos dos posiciones del vehículo que se sitúan de forma consecutiva en el tiempo, puede determinarse la dirección de marcha, en particular en forma de un ángulo de rumbo. El ángulo de rumbo del vehículo se indica con respecto al norte, 0°, para cada marca de tiempo. Los valores de medición sólo pueden evaluarse de manera efectiva mediante el ángulo de rumbo, porque de ese modo puede diferenciarse entre las dos direcciones de marcha, a las cuales están asociadas catenarias diferentes. Mediante el ángulo de rumbo, con ello, puede determinarse la ocupación de la vía.

Para poder compensar un registro incompleto de valores de medición, para una marca de tiempo determinada, para la cual no se ha registrado ningún valor de medición, puede determinarse un valor mediante la interpolación de valores de medición contiguos. Los valores de medición faltantes pueden producirse por ejemplo mediante condiciones de exploración diferentes.

En una configuración ventajosa, también se evalúan aquellos valores de medición cuya posición se sitúa con una tolerancia predeterminada por fuera del área del trayecto seleccionada. Esto ofrece la ventaja de que pueden compensarse imprecisiones en la determinación de la posición del vehículo. Esa imprecisión, por ejemplo, puede aparecer a partir de la utilización de un sistema GPS.

Del modo antes mencionado, como variable característica pueden medirse una corriente del vehículo o una tensión entre la catenaria y una línea de retorno, o una velocidad del vehículo. Además, como variables características que se relacionan con un arco eléctrico entre el vehículo y la catenaria, pueden medirse una intensidad del arco eléctrico, una tensión en la formación del arco eléctrico y/o una duración de la formación del arco eléctrico. Para poder estimar correctamente la relevancia del arco eléctrico que se ha producido, según la invención, se determina una tasa de arcos eléctricos para el área del trayecto seleccionada, que se calcula considerando el número total de los tránsitos por esa área del trayecto por el vehículo y el número de tránsitos en los que se presenta el arco eléctrico. De este modo, varios tránsitos por un área del trayecto, que se encuentran dentro de un intervalo de tiempo predeterminado, se consideran en la determinación de la tasa del arco eléctrico, como un tránsito único. Esto ofrece la ventaja de que no tiene lugar ninguna interpretación incorrecta de una pluralidad de arcos eléctricos, que puedan presentarse en el caso de un tránsito individual, y los arcos eléctricos se valoran sólo como tránsito individual.

Del modo ya mencionado, puede realizarse una selección de áreas del trayecto para la cual deben evaluarse valores de medición. Esto puede ahorrar capacidad de cálculo. Para seleccionar áreas del trayecto convenientes, según la invención, el área del trayecto seleccionada se selecciona automáticamente de la pluralidad de áreas del trayecto, en función de los arcos eléctricos que se presentan allí. Esto ofrece la ventaja de que no deben considerarse áreas del trayecto en las que no se presentan arcos eléctricos, que son, por tanto, menos relevantes para una evaluación. Además, esto ofrece la ventaja adicional de que el encargado del mantenimiento se percata automáticamente acerca de en qué puntos de la red puede observarse una tasa de arcos eléctricos aumentada y, con ello, se infiere que existe una mayor necesidad de mantenimiento.

En otra configuración ventajosa, una parte de los valores de medición para el área del trayecto seleccionada no puede evaluarse cuando unas influencias del medio ambiente, en ese área del trayecto o punto del trayecto, cumplen con ciertas condiciones de exclusión predeterminadas. De este modo puede impedirse una alteración de los resultados debido a influencias del medio ambiente, como por ejemplo hielo que cuelga en la catenaria o una lluvia intensa.

Para poder determinar una evolución en el tiempo de una variable característica, como por ejemplo del comportamiento del arco eléctrico, los valores de medición para el área del trayecto seleccionada sólo pueden seleccionarse y evaluarse cuando éstos entran en un intervalo de tiempo predeterminado. De este modo, los resultados de las evaluaciones de intervalos de tiempo individuales, consecutivos, también pueden compararse entre sí.

A continuación, la invención se explica con relación a los dibujos que se adjuntan. Muestran:

Figura 1 una representación esquemática de una instalación de transporte, en donde se emplea la invención; Figura 2 una representación esquemática de un trayecto de la instalación de la figura 1;

Figura 3 una representación esquemática de una matriz de valores de medición y de una matriz de trayectos, con relación a la presente invención;

Figura 4 una representación esquemática de un diagrama que fue creado mediante el procedimiento según la invención.

La figura 1 muestra una instalación de transporte 1, que comprende, al menos, un trayecto 2, una catenaria 3 y al menos un vehículo 4. La instalación de transporte 1, a modo de ejemplo, es aquí una instalación ferroviaria, el vehículo 4, a modo de ejemplo, está representado como una locomotora y el trayecto 2, a modo de ejemplo, como un par de raíles. De manera alternativa, la instalación de transporte podría ser también una instalación con camiones eléctricos o trolebuses que circulen por una carretera con electricidad. El vehículo 4 está diseñado como un vehículo que funciona de forma eléctrica, que obtiene su energía de tracción, al menos parcialmente, desde la catenaria. Para ello, el vehículo 2 presenta un dispositivo de captación de corriente 5 que, al menos en algunas secciones, contacta la catenaria 3 durante la marcha a lo largo del trayecto 2. Por lo demás, el vehículo 1 está diseñado del mismo modo que se describe en la solicitud DE 102016201 416 A1, que debe estar comprendida aquí en su totalidad.

Como se representa en la figura 2, el trayecto 2 presenta una pluralidad de áreas del trayecto 6. Para aplicar el procedimiento según la invención en la instalación de transporte 1 es útil una matriz de valores de medición 7 y una matriz de trayectos 8; ambas están representadas de forma esquemática en la figura 3.

Para el mantenimiento de la instalación de transporte 1 son relevantes las informaciones relativas al lugar y la frecuencia en el caso de la aparición de arcos eléctricos, porque a ello se asocia un incremento de desgaste en la catenaria 3, así como en los componentes contiguos, como aisladores de sección, aparatos de vía, bornes, etc. (no representado). Además, el desgaste de la catenaria también se distingue sin la presencia de arcos eléctricos, mediante la intensidad de la corriente, y aumenta al incrementarse la magnitud de la corriente entre el vehículo y la catenaria. Por ese motivo, según la invención, se determinan diferentes variables características durante la marcha del vehículo 4.

A continuación, en primer lugar se describe el procedimiento según la invención, considerando las variables características corriente, tensión y velocidad.

Con la ayuda del procedimiento según la invención se determinan valores característicos para la corriente de contacto entre el hilo de contacto y el vehículo, así como para la velocidad del vehículo a lo largo del trayecto. Para cada valor de medición registrado se determina la posición real del vehículo en forma de una longitud geográfica lon y de una latitud geográfica lat, una dirección de marcha real del vehículo en forma de un ángulo de rumbo KW y una marca de tiempo t, y se asocia al valor de medición. Por ejemplo, esto sucede en la matriz de datos de medición representada en la figura 3, en donde se registran la marca de tiempo t, la posición lon, lat, el ángulo de rumbo KW y los valores de medición. De este modo, respectivamente en una columna se registran la marca de tiempo t, la longitud geográfica lon, la latitud geográfica lat, la velocidad v, la corriente I, la tensión U y eventualmente los valores de medición para otras variables características. Los valores con la misma marca de tiempo se encuentran en la misma línea. Si faltan valores de medición, por ejemplo debido a condiciones de exploración diferentes, éstos se interpolan para una marca de tiempo, a partir de valores contiguos de otras marcas de tiempo. Debido a esto, se encuentran presentes todos los valores de medición para cada marca de tiempo. A partir de la variación entre la longitud geográfica lon(tn) y la latitud geográfica lat(tn), en un instante tn con respecto a la longitud geográfica lon(tn+1), y así como a la latitud lat(tn+1) en el próximo instante tn+1, se calcula el ángulo de rumbo KW del vehículo para cada marca de tiempo. La posición, de manera alternativa, también puede determinarse mediante un sistema de odómetro del lado del vehículo.

El trayecto 2, como se representa en la figura 2, está dividido en muchas áreas del trayecto 6. Para cada trayecto, según la invención, se crea una matriz de trayectos 8 que para cada área del trayecto deseada comprende una longitud geográfica, una latitud geográfica y el ángulo de rumbo del vehículo, cuando el vehículo transita por el trayecto en la dirección de marcha deseada. Una matriz de trayectos 8, por ejemplo, puede extraerse desde la matriz de valores de medición 7, obtenerse al transitar con un receptor GPS o tomarse de servicios cartográficos, como por ejemplo Google Maps u Open Street View. La matriz de trayectos 8, por ejemplo, contiene la longitud geográfica, la latitud geográfica y el respectivo ángulo de rumbo en las áreas del trayecto 6. Según la invención, para cada área del trayecto 6 en la matriz de trayectos 8 se evalúan estadísticamente, los valores de medición, cuya posición asociada entra en el área del trayecto respectivamente seleccionada. Se examinan todos los elementos de la matriz de valores de medición 7 y se evalúan estadísticamente los valores de medición adecuados al área del trayecto 6 observada, según su longitud geográfica, su latitud geográfica y su ángulo de rumbo. Cada área del trayecto 6 representa una línea en la matriz de trayectos 8. La asociación de elementos de la matriz de valores de medición 7 a un área del trayecto 6, desde la matriz de trayectos 8, se cumple por ejemplo cuando está cumplida cada una de las siguientes condiciones:

- La latitud geográfica lat, desde la matriz de valores de medición 7, se encuentra dentro de un rango de tolerancia, alrededor de la latitud geográfica lat del área del trayecto 6 en la matriz de trayectos 8.

- La longitud geográfica lon, desde la matriz de valores de medición 7, se encuentra dentro de un rango de tolerancia, alrededor de la longitud geográfica lon del área del trayecto 6 en la matriz de trayectos 8.

- El ángulo de rumbo KW, desde la matriz de valores de medición 7, se encuentra dentro de un rango de tolerancia, alrededor del ángulo de rumbo KW del área del trayecto 6, desde la matriz de trayectos 8.

Todos los valores hallados de ese modo en la matriz de valores de medición 7 se asignan entonces al área del trayecto 6 observada, en la matriz de trayectos 8. Los valores de medición también pueden haber sido registrados por distintos vehículos. Los valores de medición así recopilados para un área del trayecto 6 a continuación se evalúan de forma estadística.

Para la desviación estadística, por ejemplo, para cada variable característica, se calcula el valor medio, la desviación estándar del valor medio, el mínimo y el máximo. Esos valores característicos estadísticos se asignan al área del trayecto 6 observada. Esto se repite para todas las áreas del trayecto 6 en la matriz de trayectos 8, para finalmente cubrir todo el trayecto 2. El resultado, por ejemplo, puede emitirse en una matriz de resultados (no representado) para cada variable característica, como por ejemplo corriente, tensión y/o velocidad. Por ejemplo, de este modo, el operador de la instalación de transporte 1 sabe qué corriente media y qué velocidad media están previstas en cada área del trayecto 6. De este modo, pueden determinarse intervalos de mantenimiento adecuados a la carga, así como pueden considerarse medidas de mantenimiento o de mejora. Además, debido a esto, el operador de la instalación de transporte 1 sabe en qué puntos de la catenaria la tensión de la catenaria se encuentra cerca de un valor límite admisible o por fuera del mismo. Esos datos, por ejemplo, pueden usarse para planes de ampliación de la red o similares. Además, en el caso de diferencias de tensión en un área del trayecto, con aisladores de sección, puede partirse del hecho de que ese aislador de sección se encuentra afectado por la formación de arcos eléctricos y el desgaste, al pasar, debido a corrientes transitorias.

De manera adicional o alternativa con respecto a las variables características antes mencionadas, pueden considerarse otras variables características para detectar una formación de arcos eléctricos en la catenaria, que conduce a un desgaste considerable. A continuación se describe la aplicación del procedimiento según la invención para evaluar arcos eléctricos.

Al evaluar los arcos eléctricos, como variables características adicionales o alternativas, se determinan una intensidad del arco eléctrico y una duración de la formación del arco, de un arco eléctrico. Adicionalmente, a partir de los valores de medición para la tensión puede calcularse una tensión de la formación del arco eléctrico, en donde se forma la diferencia entre la tensión en el dispositivo de captación de corriente del vehículo mientras se forma un arco eléctrico, desde el último valor conocido de la tensión, antes del arco eléctrico.

Del modo antes descrito, también aquí todos los valores de medición determinados se registran en la matriz de valores de medición 7, junto con la marca de tiempo t, la posición lat, lon y el ángulo de rumbo KW. Las variables características relativas al arco eléctrico también pueden almacenarse en una matriz del arco eléctrico separada (no representado). La evaluación estadística de los valores de medición para un área del trayecto seleccionada tiene lugar del mismo modo ya antes descrito. No obstante, para la determinación del estado de la catenaria mediante los arcos eléctricos que se producen, se consideran otras variables características, o variables características adicionales. Por ejemplo, una variable característica esencial para valorar el comportamiento del arco eléctrico es la tasa de arcos eléctricos. La misma puede entenderse como la parte de tránsitos del vehículo por un área del trayecto, en donde se producen arcos eléctricos. Para ello debe ser conocido el número total de los pasajes por el área del trayecto. Para ello se seleccionan todos los valores de medición, por ejemplo para la variable característica corriente, del modo antes descrito, para el área del trayecto determinada. Puesto que de un tránsito individual pueden resultar varios valores de corriente, se determina el número efectivo de los tránsitos mediante un tiempo de espera mínimo, entre tránsitos individuales. Durante el tiempo de espera mínimo se excluye que el vehículo transite varias veces por el punto. Por ejemplo, un tiempo de espera mínimo típico es aquí un minuto. Todos los valores de medición hallados, cuya diferencia en el tiempo, de uno con respecto a otro, sea menor que el tiempo de espera mínimo, se asocian al mismo tránsito. Todos los registros restantes representan tránsitos individuales y su número, de este modo, representa la totalidad de todos los tránsitos en el intervalo de tiempo observado. De forma análoga, también todos los arcos eléctricos registrados se controlan en cuanto al tiempo de espera mínimo, y se asocian a tránsitos individuales. La tasa de arcos eléctricos, con ello, se determina como el cociente de tránsitos con arco eléctrico y tránsitos sin arco eléctrico. Ese valor se determina para todas las áreas del trayecto en la matriz de trayectos 8, o también en la matriz de arcos eléctricos.

A partir de la intensidad del arco eléctrico y de la duración de la formación del arco puede formarse otro criterio de valoración del arco eléctrico, el valor de la variable ponderado I2 • t, Esto sucede según la fórmula I2 • t = UV2 • T, donde I es la corriente, t el tiempo, UV la intensidad del arco eléctrico y T la duración de la formación del arco eléctrico. En base a todos esos valores, a partir de la totalidad de todos los eventos del arco eléctrico se realiza una valoración estadística, del mismo modo que el antes descrito. La determinación de la intensidad del arco eléctrico y la duración de la formación del arco ya está descrita en la solicitud DE 102016201416 A1.

Los valores de medición y los resultados que se toman como base para la vía de cálculo aquí descrita se basan en la suposición de un contacto no afectado entre el vehículo y la catenaria, con la formación del arco eléctrico en puntos defectuosos. Si se presentan influencias del clima, como por ejemplo hielo que cuelga en la catenaria o lluvia intensa, esos datos de medición pueden excluirse de los valores de medición y resultados que deben considerarse. Como base para la decisión se utilizan informaciones sobre el clima, que por ejemplo son suministradas por servicios meteorológicos o por estaciones climáticas del lado del trayecto.

La evaluación estadística y los valores característicos que resultan de la misma se calculan para cada área del trayecto 6 en la matriz de trayectos 8, o también en una matriz de arcos eléctricos separada. El resultado puede emitirse en una estadística de la formación del arco eléctrico, que contiene los valores característicos calculados para cada área del trayecto. Con ello, para el operador y el encargado del mantenimiento de la instalación de transporte 1 es posible valorar un comportamiento del arco eléctrico en cada lugar o en lugares especificados por el mismo, y adaptar las medidas de mantenimiento de forma adecuada a la carga. Si los datos de medición se obtienen de varios vehículos con una clase de construcción diferente, pueden delimitarse influencias del lado del vehículo en la instalación. Entre éstas se encuentran por ejemplo formas de construcción diferentes de los dispositivos de captación de corriente, cargas de corriente diferentes debido a potencias de funcionamiento, de accionamiento y auxiliares, diferentes, etc.

Además, la evaluación según la invención también puede limitarse a un periodo predeterminado, determinando así por ejemplo una evolución en el tiempo de un comportamiento del arco eléctrico en un área del trayecto 6 determinada. Esto puede ser un indicador del comportamiento de obsolescencia de la instalación de catenaria. Para ello, a partir de los valores de medición o la matriz de valores de medición 7 se selecciona el intervalo de tiempo que debe observarse y se especifica el intervalo de observación, como por ejemplo semanal, mensual, etc.

La matriz de trayectos 8, en el procedimiento según la invención, también puede reemplazarse por una así llamada matriz de arcos eléctricos que presenta menos áreas del trayecto, en comparación con la matriz de trayectos 8. En la matriz de arcos eléctricos pueden estar registradas áreas del trayecto, en las cuales se prevé un arco eléctrico, De manera alternativa, las áreas del trayecto seleccionadas, en la matriz de arcos eléctricos, sin embargo, también pueden determinarse de forma automática. Esto se describe a continuación.

De este modo, en base a los valores de medición que se encuentran presentes se seleccionan áreas del trayecto para la matriz de arcos eléctricos. En este caso se usa el concepto de acumulaciones de arcos eléctricos, así como la clasificación en categorías según intensidad y, con ello, una clasificación que puede cargarse de forma estadística. En primer lugar, a partir de la matriz de valores de medición 7 se determinan las dimensiones de la zona transitada por al menos un vehículo. Para la detección automatizada de acumulaciones locales de arcos eléctricos, la zona transitada se segmenta en cuadrículas individuales con una longitud de los bordes L predeterminada, que por ejemplo es de 10 m. Esa segmentación en cuadrículas está representada en la figura 4. Cada cuadrícula 9 individual se delimita mediante una longitud geográfica izquierda y derecha lon^izquierda, lon^derecha, así como mediante una latitud geográfica superior e inferior lat^arriba, lat^abajo. Con esos valores para cada cuadrícula se examina ahora la matriz de valores de medición y todos los valores de medición se asocian a continuación a una cuadrícula 9 determinada. Las cuadrículas 9 sin arco eléctrico asociado pueden ignorarse y, con ello, no aparecen en la matriz de arcos eléctricos. Para cada cuadrícula se controla si el número de los arcos eléctricos hallados es mayor que un valor umbral predeterminado, que se considera como un indicador para una acumulación. Ese valor puede predeterminarse o puede fijarse como un porcentaje del número de los arcos eléctricos en la cuadrícula con la mayor cantidad de arcos eléctricos. De este modo, se considera que el intervalo de tiempo de los datos de medición no tiene ninguna influencia en la detección de acumulaciones. Así, por ejemplo, un valor límite fijo de 20 arcos eléctricos, en los datos de medición de pocos días, sería muy elevado, pero en los datos de medición de varios meses sería reducido. Como resultado se determina la matriz de arcos eléctricos que comprende sólo áreas del trayecto en las cuales se presentan arcos eléctricos.

La figura 4 muestra la instalación de transporte 1 dividida en cuadrículas 9. En la instalación de transporte 1 están ilustrados varios trayectos 2 de vehículos no representados. En la vertical está representado un valor característico para la frecuencia de los arcos eléctricos. Cuanto más elevado está dispuesto el indicador 10 para la frecuencia de los arcos eléctricos en la vertical, sobre el trayecto, tanto más arcos eléctricos se han presentado.

Cuando el número de los arcos eléctricos hallados en una cuadrícula 9 es mayor o igual que el número mínimo, se definen una longitud media y una anchura media de la cuadrícula, como lugar del arco eléctrico, y se coloca en la matriz de arcos eléctricos como área del trayecto nueva registrada. Los arcos eléctricos pueden estar concentrados espacialmente en una posición, pero habitualmente provienen de varias direcciones de marcha, habitualmente dos, que se diferencian mediante el ángulo de rumbo KW de los arcos eléctricos.

Para ello, de todos los arcos eléctricos, en la cuadrícula 9 observada, puede evaluarse el ángulo de rumbo KW. El ángulo de rumbo de todos los arcos eléctricos se ordena en clases de una anchura definida, como por ejemplo 10°, entre 0° y 360°. Los máximos locales se determinan desde la distribución de la frecuencia alcanzada. Se fija un valor de diferencia mínima entre dos máximos locales, por ejemplo 90°, para poder suprimir fluctuaciones que se presentan en el cálculo del ángulo de rumbo KW (habitualmente /- 20°), y para poder asociar los valores a una única dirección. Dependiendo del número de los máximos, el ángulo de rumbo relevante para el lugar del arco eléctrico se calcula del siguiente modo:

1 máximo: Todos los arcos eléctricos se produjeron en la marcha en una dirección de marcha. El ángulo de rumbo KW del lugar del arco eléctrico se calcula a partir del valor medio de todos los ángulos de rumbo que están asociados a la cuadrícula. La longitud geográfica y la latitud del lugar del arco eléctrico, que hasta el momento se supusieron como el centro de la cuadrícula, se reemplazan por el valor medio de respectivamente todos los valores de longitud y de anchura de los arcos eléctricos pertenecientes a la cuadrícula.2

2 o más máximos (número k): Los arcos eléctricos de una cuadrícula provienen de k direcciones de marcha diferentes. Para cada máximo de la distribución del ángulo de rumbo se examinan todos los arcos eléctricos de la cuadrícula, mediante su ángulo de rumbo y un rango de tolerancia. Los arcos eléctricos se asignan a un máximo, cuando su ángulo de rumbo se encuentra en el rango de tolerancia. Para todos los arcos eléctricos hallados de ese modo, según el método antes descrito, se determina el punto central geográfico del lugar del arco eléctrico, así como el valor medio del ángulo de rumbo, y se agrega a la matriz de arcos eléctricos como lugar del arco eléctrico. Previamente se controla si para cada máximo el número de los arcos eléctricos pertenecientes al mismo es igual o mayor que el valor límite mínimo para el número de arcos eléctricos. Si el número es menor, ese lugar del arco eléctrico se ignora.

Del mismo modo, puede tener lugar una clasificación en categorías de un lugar del arco eléctrico, a saber, en un número libre de categorías que pueden seleccionarse, como por ejemplo tres categorías con leve, medio, fuerte. Como criterio de valoración puede utilizarse la intensidad UV o la variable ponderada I2t de los arcos eléctricos del lugar del arco eléctrico respectivamente considerado. Para una asociación a las categorías primero se determinan los límites. Esto puede tener lugar mediante cuantiles, es decir, en el caso concreto, con tres grupos con los cuantiles 33,3%, 66,7% y 100%. El cuantil indica en qué valor de UV o I2t están detectados 33,3%, 67,7% o 100% de todos los arcos eléctricos. En el caso de cinco grupos, los cuantiles serían 20%, 40%, 60%, 80% y 100%.

Para la asociación de una categoría al respectivo lugar del arco eléctrico puede formarse el valor mediano de la intensidad del arco eléctrico UV o el valor ponderado I2t de todos los arcos eléctricos de un lugar del arco eléctrico, y el valor correspondiente puede clasificarse en las categorías previamente formadas. Por ejemplo, para tres grupos deberían aplicar los siguientes valores.

Mediante la invención antes descrita, en las distintas formas de ejecución, tiene lugar una asociación de valores de medición georreferenciados, como por ejemplo velocidad, arco eléctrico, corriente y/o tensión, en posiciones predeterminadas, mediante la aplicación de un algoritmo de asociación, en base al ángulo de rumbo, así como de rangos de posición-tolerancia.

Además, la invención ofrece una determinación de variables características estadísticas que indican un desgaste, como la intensidad del arco eléctrico, la duración de la formación del arco eléctrico y/o la variable ponderada I2t como criterio de valoración para el desgaste en un componente específico o en un lugar específico de la catenaria. Además, la invención posibilita una determinación del comportamiento de obsolescencia de puntos correspondientes mediante la evaluación de las variables características antes mencionadas en intervalos de tiempo escalonados en el tiempo, y la valoración de la evolución en el tiempo de las variables características.

Si bien la invención fue ilustrada y descrita en detalle mediante los ejemplos de ejecución preferentes, la invención no está limitada por los ejemplos descritos. El experto puede deducir de ello variaciones, sin abandonar el ámbito de protección de la invención, tal como éste se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la determinación del estado de, al menos, una catenaria (3) que se extiende a lo largo de un trayecto (2), en el cual por parte de, al menos, un vehículo (4) que circula varias veces por el trayecto (2) es medida y registrada una pluralidad de valores de medición de, al menos, una variable característica, y para cada valor de medición se determina una posición (lon, lat) del vehículo (4) a lo largo del trayecto (2), en particular en forma de una longitud geográfica (lon) y una latitud (lat), una dirección de marcha del vehículo y una marca de tiempo (t), y se asocian al valor de medición, donde la variable característica es un criterio de valoración para el desgaste en la catenaria, caracterizado porque al menos un área del trayecto (6) se selecciona de una pluralidad de áreas del trayecto (6), y se evalúan los valores de medición determinados de la variable característica, cuya posición (lon, lat) asociada entra en el área del trayecto (6) seleccionada, donde se determina una tasa de arcos eléctricos para el área del trayecto seleccionada, que se calcula a partir del número total de los tránsitos por esa área del trayecto por el vehículo y del número de tránsitos en los que se presentan arcos eléctricos, donde varios tránsitos por un área del trayecto, que se encuentran dentro de un intervalo de tiempo predeterminado, se consideran en la determinación de la tasa de arcos eléctricos como un tránsito único, donde el área del trayecto seleccionada se selecciona automáticamente de la pluralidad de áreas del trayecto, en función del número de los arcos eléctricos que se presentan en la misma, donde el número de los arcos eléctricos allí encontrados es mayor que un valor umbral.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los valores de medición de, al menos, un área del trayecto (6) seleccionada se evalúan de forma estadística, en particular a partir de los valores de medición se determina un valor medio, una desviación estándar del valor medio, un máximo y/o un mínimo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque a partir de al menos dos posiciones del vehículo (4), que se sitúan de forma consecutiva en el tiempo, se determina la dirección de marcha, en particular en forma de un ángulo de rumbo (KW).

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado porque para una marca de tiempo (t) determinada, para la cual no se ha registrado ningún valor de medición, se determina un valor mediante la interpolación de valores de medición contiguos.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado porque también se evalúan aquellos valores de medición cuya posición se sitúa con una tolerancia predeterminada por fuera del área del trayecto seleccionada.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado porque como variable característica se miden una corriente (I) del vehículo (4) o una tensión (U) entre la catenaria (3) y una línea de retorno, o una velocidad (V) del vehículo (4).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado porque como variable característica se miden una intensidad del arco eléctrico (UV), una tensión en la formación del arco eléctrico y/o una duración de la formación del arco eléctrico.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado porque una parte de los valores de medición para el área del trayecto seleccionada no se evalúa cuando influencias del medio ambiente, en esa área del trayecto o punto del trayecto, cumplen con condiciones de exclusión predeterminadas.9

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones antes mencionadas, caracterizado porque los valores de medición para el área del trayecto seleccionada se seleccionan y evalúan cuando los mismos entran en un intervalo de tiempo predeterminado.