ES2922052T3 - Monitoreo de infraestructuras utilizando agrupamientos geográficos (Geo-Clustering) - Google Patents
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Abstract
La invención se relaciona con un método y un producto de programa de computadora para llevar a cabo el método para monitorear las instalaciones de infraestructura de una red de ruta para vehículos, que los vehículos generan mensajes sobre el estado operativo respectivo, que los mensajes se transmiten con un tiempo y una especificación de ubicación de ubicación que representan la aparición del estado operativo de la señal, conectado a un dispositivo de evaluación basado en el terreno, que los mensajes son recibidos por el dispositivo de evaluación basado en el terreno almacenado en una base de datos y evaluado, caracterizado por los siguientes pasos del método: leer los mensajes de un Período de tiempo predefinido relacionado con al menos un estado operativo predefinido de la base de datos; determinar áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado operativo predefinido mediante un algoritmo predefinido; Detección de las instalaciones de infraestructura en las áreas con la ocurrencia frecuente del estado operativo predefinido como una posible causa del estado operativo predefinido de los vehículos, y la obtención de información sobre las instalaciones de infraestructura que se detectan como una posible causa del estado operativo predefinido del vehículos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Monitoreo de infraestructuras utilizando agrupamientos geográficos (Geo-Clustering)
La presente invención hace referencia a un así como a un producto de programa informático para la ejecución del procedimiento para monitorear infraestructuras de una red de rutas para vehículos, cuyos vehículos generan mensajes sobre su respectivo estado operativo, los cuales están vinculados a un instante y una ubicación que representan la ocurrencia del estado operativo informado y son enviados a un dispositivo de evaluación del lado terrestre, son recibidos por el dispositivo de evaluación del lado terrestre, se almacenan en una base de datos y se evalúan.
Los incidentes o mal funcionamiento de carácter técnico pueden tener diversas causas en el funcionamiento de los vehículos, por ejemplo, de los vehículos ferroviarios. Así, por ejemplo, un descenso involuntario de un pantógrafo ("caída") puede deberse a una fuerza de contacto insuficiente, lo que representa un mal funcionamiento del propio vehículo ferroviario, o puede ser causado por eventos externos al vehículo, por ejemplo, un punto de transición deficiente entre dos cables individuales de la catenaria interconectados. Las causas del exceso de chispas o del patinaje de las ruedas motrices también pueden encontrarse tanto en el propio vehículo como en las infraestructuras.
Un requisito previo para minimizar los incidentes técnicos es el conocimiento de las causas de los incidentes técnicos, sin las cuales aquellos no se pueden remediar. Cuando el descenso accidental de un pantógrafo se debe al propio vehículo, sería necesario revisar el vehículo. En otros casos, habría que comprobar la catenaria en el punto adecuado.
Sin un conocimiento detallado de las causas, habría que probar el vehículo y la red de rutas.
Ambas situaciones tienen lugar actualmente mediante inspección visual, lo que implica una suspensión del vehículo durante la revisión y, eventualmente, la reparación y un bloqueo de la red de rutas en el tramo correspondiente durante la revisión y, eventualmente, la reparación.
La solicitud EP 1 900 597 A1 describe un procedimiento de diagnóstico para monitorear infraestructuras para vehículos ferroviarios y una flota de vehículos ferroviarios. Para ello, los datos de las infraestructuras y de los vehículos ferroviarios se combinan, a continuación se generan conjuntos de datos de eventos categorizados y se comparan entre sí para identificar la ubicación de una infraestructura o de un vehículo ferroviario cuyos datos de eventos difieren significativamente de los demás. La solicitud EP 2 375 302 A2 hace referencia a vehículos de transporte para fábricas. Los vehículos individuales son responsables de realizar mediciones en lugares específicos predeterminados con el objetivo de identificar la causa de una desviación de los datos de medición de los otros vehículos en la infraestructura o en el vehículo.
El objeto de la presente invención consiste en aumentar la disponibilidad técnica de los vehículos y de la red de rutas al mismo tiempo que se reducen significativamente sus costes operativos.
El objeto se resuelve mediante el tema de la reivindicación independiente 1. Los perfeccionamientos y acondicionamientos de la invención se encuentran en las características de las reivindicaciones relacionadas.
Un procedimiento conforme a la invención para monitorear infraestructuras de una red de rutas para vehículos, cuyos vehículos generan mensajes sobre su respectivo estado operativo, los cuales están vinculados a un instante y una ubicación que representan la ocurrencia del estado operativo informado y son enviados a un dispositivo de evaluación del lado terrestre, son recibidos por el dispositivo de evaluación del lado terrestre, se almacenan en una base de datos y se evalúan, comprende los siguientes pasos de procedimiento:
- lectura de los mensajes de un período de tiempo predeterminado para al menos un estado operativo predeterminado de la base de datos;
- determinación de áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado a través de un algoritmo de segmentación automática predeterminado agrupando las informaciones de las ubicaciones;
- reconocimiento de las infraestructuras en las áreas de ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos; y
- envío de las informaciones sobre las infraestructuras identificadas como la posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos.
El procedimiento conforme a la invención consiste ventajosamente en un procedimiento implementado por computadora, que está disponible en forma de software y es fácil de almacenar en un medio de almacenamiento, de transportar y de volver a cargar en una unidad informática. Estamos hablando de un producto de programa informático (soporte de datos con código) que, cuando se carga en un ordenador, ejecuta el procedimiento según la invención. De manera correspondiente, el dispositivo de evaluación presenta tanto medios para la lectura del medio de almacenamiento con el procedimiento de implementación por computadora que está almacenado y legible en dicho medio, así como, una unidad informática diseñada adecuadamente para la ejecución del procedimiento que se implementa por computadora.
Además de la identificación de áreas limitadas con ocurrencias frecuentes, también se pueden determinar áreas con ocurrencias aisladas del estado operativo predeterminado. Un perfeccionamiento de la invención incluye entonces los siguientes pasos:
- reconocimiento de los vehículos en áreas, particularmente limitadas, de ocurrencia aislada del estado operativo predeterminado como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos; y
- envío de las informaciones sobre los vehículos identificados como la posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos.
Las áreas de ocurrencia aislada del estado operativo predeterminado no son iguales a las áreas de ocurrencia frecuente y, por lo tanto, están fuera de ellas. Las siguientes consideraciones, en particular para determinar las causas o para generar las causas, para las áreas limitadas de ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado, también deben aplicarse por igual a las áreas de ocurrencia aislada del estado operativo predeterminado.
El vehículo se trata, en particular, de un vehículo ferroviario. La red de rutas es entonces una red de rutas para vehículos ferroviarios. La misma comprende infraestructuras tales como vías con raíles y cambios de aguja, sistemas de señalización o líneas de contacto, en su mayoría diseñadas como catenarias o raíles conductores. De acuerdo con un perfeccionamiento del procedimiento conforme a la invención, esto sirve para monitorear infraestructuras de una red de rutas para vehículos ferroviarios.
Los mensajes se generan en los vehículos y se transmiten, por ejemplo, de forma inalámbrica a por lo menos un dispositivo de evaluación del lado terrestre. Para ello, cada vehículo presenta al menos un dispositivo emisor y el, al menos un, dispositivo de evaluación del lado terrestre presenta al menos un dispositivo receptor. En este caso, los mensajes comprenden datos sobre un estado operativo inmediato en una forma predefinida, para que puedan ser evaluados a través del dispositivo de evaluación del lado terrestre. Como se indicó anteriormente, el dispositivo de evaluación del lado terrestre está diseñado adecuadamente. Además, los mensajes comprenden al menos el instante y el lugar de ocurrencia del estado operativo informado en una forma predeterminada, por ejemplo, la ubicación se proporciona utilizando coordenadas GPS o utilizando otros datos de navegación por satélite como, por ejemplo, GPS, GLONASS, Galileo, BEIDOU, etc.
En primer lugar, se leen los mensajes almacenados en la base de datos relacionados con uno o más estados operativos predeterminado que se generaron dentro de un período de tiempo predeterminado. Todos los mensajes del intervalo de tiempo también podrían ser leídos y después agruparse según estados operativos predeterminados o clasificarse según los estados operativos individuales y posteriormente procesarse.
Para determinar ubicaciones o áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado y, en última instancia, para reconocer las infraestructuras ubicadas en las ubicaciones o en las áreas de ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos se utiliza un algoritmo predeterminado.
Las áreas limitadas, por un lado, pueden estar delimitadas entre sí y, por lo tanto, no superponerse una con otra. Por otro lado, su respectivo tamaño y, por lo tanto, su extensión de superficie pueden ser muy limitados: resultan entonces relativamente pequeñas en comparación con la superficie total de un área general a considerar, la cual incluye todas las infraestructuras a monitorear y en la cual se ha generado la totalidad de mensajes que deben ser evaluados para el estado operativo predeterminado. Las áreas limitadas también se pueden seleccionar eventualmente con el mismo tamaño.
Como ya se ha explicado, las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se determinan mediante un algoritmo' de segmentación automática predeterminado agrupando las informaciones de las ubicaciones. Un área limitada con múltiples ocurrencias del, al menos un, estado operativo predeterminado también se puede denominar Cluster (grupo). Por lo tanto, aquí también se puede utilizar el agrupamiento (Clustering) o el agrupamiento geográfico (Geo-Clustering).
Para ello, se han dado a conocer múltiples algoritmos adecuados, en particular, los así denominados como análisis de grupos, en particular, del campo del aprendizaje automático (“machine learning” en la técnica) ("métodos de agrupamiento del aprendizaje automático"). Los algoritmos de segmentación automática del campo del aprendizaje no supervisado se utilizan para descubrir patrones o estructuras similares en (grandes) bases de datos que se desvían del ruido sin estructura.
Según otro perfeccionamiento, las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se pueden determinar usando un algoritmo K-Means.
Al aplicar el algoritmo K-Means, se especifica un número de posibles áreas limitadas dentro de un área general. Este número de posibles áreas limitadas dentro del área total se desarrolla adicionalmente en función del tamaño o la extensión de superficie del área total y en función del estado operativo predeterminado. En el perfeccionamiento se especifica un gran número de posibles áreas limitadas dentro del área total, de modo que los casos individuales esporádicos se asocian respectivamente a su propia área limitada, de modo que posteriormente se filtran como "ruido" en lugar de ser asociados al área más cercana. Así, por ejemplo, se pueden especificar 10 000 áreas posibles en un área total de 100000 km2, de modo que cada área limitada sólo cubra 10 km2. Dependiendo de la cantidad de infraestructuras a monitorear, por ejemplo, de la cantidad de cambios de aguja, en el área total o de su disposición concentrada en el área general, por ejemplo, en el área de estaciones o depósitos de trenes, las áreas limitadas también pueden ser seleccionadas más pequeñas o más grandes.
Como alternativa al algoritmo K-Means, se puede utilizar un algoritmo DBSCAN para determinar ubicaciones con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado. DBSCAN significa Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise (en español: agrupamiento espacial basado en densidad de aplicaciones con presencia de ruido). Este algoritmo opera principalmente con un parámetro predeterminado, a saber, la distancia máxima entre las ubicaciones de la ocurrencia del estado operativo predeterminado en la misma área limitada. Para determinar las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado usando el algoritmo DBSCAN, se especifica entonces una distancia máxima entre las ubicaciones donde ocurren los estados operativos predeterminados en la misma área limitada en función del estado operativo predeterminado. Aquí también se puede seleccionar la distancia máxima en función de la infraestructura a monitorear y, por lo tanto, en función del estado operativo predeterminado del vehículo. Así, por ejemplo, se puede especificar una distancia máxima de 100 m para el monitoreo de cambios de aguja o de catenarias. Además de la distancia máxima, al determinar las áreas limitadas se puede especificar otro parámetro utilizando el algoritmo DBSCAN, a saber, el número mínimo de "vecinos" a alcanzar. Este parámetro define cuándo se produce una ocurrencia aislada del estado operativo predeterminado y, por lo general, se establece en z>1, por ejemplo, en z = 3.
También son concebibles otros algoritmos que se pueden encontrar, por ejemplo, en el grupo de los Modelos Gaussianos Mixtos (GMM, del inglés: Gaussian Mixture Models).
Otro perfeccionamiento de la invención consiste en que para la determinación de las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado utilizando el algoritmo predeterminado, sólo se consideran los mensajes sobre el estado operativo predeterminado de vehículos en viajes diferentes (no idénticos). Esto se puede realizar en la práctica como un filtrado que sigue a la segmentación ya mencionada usando el algoritmo K-Means o el algoritmo DBSCAN. Como ya se describió anteriormente, para reducir el número de áreas limitadas a filtrar, el número mínimo de vecinos a alcanzar se puede aumentar en el algoritmo DBSCAN, dependiendo de la ocurrencia del estado operativo predeterminado.
Por lo tanto, dos mensajes de un mismo vehículo en un área limitada se consideran sólo una vez cuando no existe entre ellos un tiempo prolongado predeterminado, por lo general, de varias horas o de un día. El vehículo debe haberse alejado mientras tanto o debe haber sido desmantelado y vuelto a armar mientras tanto. En un vehículo de doble sentido, invertir la dirección de viaje también podría tener el mismo efecto. En un desarrollo adicional, sólo se consideran los mensajes sobre el estado operativo predeterminado de vehículos no idénticos para determinar las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado utilizando el algoritmo' predeterminado. Los vehículos no idénticos no están equipados necesariamente de manera diferente. Los vehículos del mismo tipo pueden diseñarse para que sean completamente idénticos en todas las características técnicamente relevantes. Sin embargo, no puede tratarse del mismo vehículo aquel que generó y transmitió dos mensajes sobre el estado operativo predeterminado en dos instantes diferentes dentro del período considerado en el mismo lugar o en la misma área limitada.
La indicación de los parámetros mencionados antes, por ejemplo, la especificación de un número de posibles áreas limitadas dentro de un área total de los mensajes para el estado operativo predeterminado o de la distancia máxima entre las ubicaciones de ocurrencia de los estados operativos predeterminado en la misma área limitada, puede ser proporcionada por el usuario. En un perfeccionamiento adicional, todos los parámetros para determinar las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado pueden ser especificados por un usuario mediante el algoritmo predeterminado.
Adicional o alternativamente, un usuario influye en el envío de informaciones. El usuario puede especificar, por ejemplo, valores de umbral que deben excederse o no alcanzarse para que las informaciones se envíen al usuario. Los umbrales podrían hacer referencia al número x de mensajes sobre el estado operativo predeterminado de vehículos en viajes no idénticos y/o a un número de mensajes sobre el estado operativo predeterminado en un área limitada con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado. Cuando, por ejemplo, en una primera área limitada con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se presentan tres mensajes sobre el estado operativo predeterminado de vehículos en viajes no idénticos y en una segunda área limitada existen cinco, y cuando el valor umbral correspondiente se establece ahora en al menos cuatro, sólo se mostrará la segunda área o las infraestructuras ubicadas en la segunda área como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos.
De esta manera, la determinación de las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se puede realizar, por ejemplo, mediante el algoritmo' predeterminado o al menos la salida de informaciones sobre las infraestructuras reconocidas como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos en función de una frecuencia relativa predeterminada de los mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado en las posibles áreas limitadas predeterminadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado relativo a un número total de mensajes sobre al menos un estado operativo predeterminado, leído de la base de datos y procesado mediante el algoritmo' predeterminado. Por lo tanto, sólo es posible enviar grupos con un número relativo elevado, por ejemplo, 1-10% del número total de mensajes con respecto al, al menos un, estado operativo predeterminado.
Por supuesto, tanto la unidad de evaluación como el producto del programa informático deben estar diseñados de manera adecuada.
Las informaciones sobre las áreas limitadas con las infraestructuras reconocidas como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos, o directamente sobre las infraestructuras reconocidas de esta manera, se pueden enviar a su vez en forma de mensajes, por ejemplo, a través de una pantalla en el dispositivo de evaluación.
Además de las informaciones enviadas sobre las áreas limitadas con las infraestructuras reconocidas como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos o sobre las infraestructuras reconocidas como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos, también se pueden enviar informaciones con respecto a
- un número total de mensajes leídos de la base de datos y procesados mediante el algoritmo' predeterminado relativos al, al menos un, estado operativo predeterminado y/o; a
- un respectivo número absoluto de mensajes relacionados con al menos un estado operativo predeterminado en las áreas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado y/o; a
- una respectiva frecuencia relativa de los mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado en relación con el número total de mensajes leídos de la base de datos y procesados mediante el algoritmo' predeterminado con respecto al, al menos un, estado operativo predeterminado; y/o a
- un respectivo número de mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado de vehículos no idénticos y/o vehículos en viajes no idénticos en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado; y/o a
- un respectivo número de mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado de vehículos no idénticos o vehículos en viajes no idénticos en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado; y/o a
- una respectiva frecuencia relativa de mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado de vehículos no idénticos o de vehículos en viajes no idénticos en áreas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado en relación con el número total de mensajes leídos de la base de datos y procesados mediante el algoritmo predeterminado sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado; y/o a
- una respectiva extensión de superficie de las áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado de operativo predeterminado; y/o a
- un número de posibles áreas limitadas dentro de un área total de los mensajes sobre el estado operativo predeterminado; y/o a
- el algoritmo para determinar las áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado; y/o a
- el parámetro predeterminado del algoritmo' para determinar las áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado; y/o a
- el estado operativo predeterminado.
En particular, las áreas limitadas individuales con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se pueden dividir en clasificaciones según diferentes criterios, por ejemplo, según
- el respectivo número absoluto de mensajes relacionados con al menos un estado operativo predeterminado en las áreas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado y/o; según
- la respectiva frecuencia relativa de los mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado en relación con el número total de mensajes leídos de la base de datos y procesados mediante el algoritmo predeterminado con respecto al, al menos un, estado operativo predeterminado; y/o según
- el respectivo número de mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado de vehículos no idénticos o vehículos en viajes no idénticos en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado.
Según este perfeccionamiento, la clasificación de las áreas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se crea y se envía en función de
- un respectivo número de los mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado, particularmente, de vehículos no idénticos o vehículos en viajes no idénticos en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado; y/o
- una respectiva extensión de superficie de las áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado de operativo predeterminado.
El significado de las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se determina, por lo tanto, utilizando un algoritmo' predeterminado y se representa en una clasificación, por ejemplo, en una pantalla. Las áreas limitadas se pueden representar en un mapa, por ejemplo, como círculos. Los colores de los círculos pueden reflejar el estado operativo predeterminado. Los tamaños de los círculos pueden, a su vez, delinear de manera análoga la frecuencia relativa de los mensajes sobre el estado operativo predeterminado en el área limitada.
Otro desarrollo ventajoso de la invención consiste en que otros mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado, que están vinculados a un instante que representa la ocurrencia del estado operativo informado y que es posterior al período de tiempo predeterminado, se procesan usando el algoritmo predeterminado sin leer ni procesar nuevamente de la base de datos los mensajes del período de tiempo predeterminado sobre al menos un estado operativo predeterminado.
Para ello, de la base de datos se lee al menos otro mensaje sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado y mediante el algoritmo' predeterminado se determina si el, al menos un, mensaje adicional se puede asociar a un área limitada con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado.
Entonces, a su vez - cuando el, al menos un, mensaje adicional debe asociarse a un área limitada con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado - las áreas limitadas con la ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado o las infraestructuras ubicadas en las áreas limitadas se reconocen como posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos y se envían informaciones sobre las áreas limitadas con la ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado o sobre las infraestructuras reconocidas como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos. De lo contrario, se trataría de una ocurrencia aislada y se consideraría como causa el vehículo.
Dependiendo del algoritmo utilizado, el procesamiento de los mensajes tras el período de tiempo predeterminado y, por lo tanto, la determinación de las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se ejecutan de manera diferente.
De esta manera, se puede determinar, por ejemplo, si el mensaje se generó en una ubicación que se encuentra en un área limitada con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado, lo que significa que al menos dos o más mensajes del período predeterminado ya fueron asociados al área limitada. Cuando sólo se asoció un único mensaje del período de tiempo predeterminado al área limitada, se trata, entonces, hasta ese instante de una ocurrencia aislada. Dependiendo del criterio, después de la asociación del mensaje adicional al área limitada, dicha área limitada se puede reconocer y enviar como un área limitada con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado. Una alternativa consiste en que, a partir del período de tiempo predeterminado, se calculen las distancias desde la ubicación del otro mensaje hasta las ubicaciones más cercanas de los mensajes y se determine si las mismas se deben asociar a un grupo (Cluster) ya existente, si se reconoce un nuevo grupo o si el estado operativo predeterminado se trata de una ocurrencia aislada.
Por supuesto, esto modifica el número total de mensajes leídos de la base de datos y procesados mediante el algoritmo' predeterminado así como las correspondientes frecuencias relativas. Esto se considera para el perfeccionamiento.
Como ya se explicó anteriormente, un perfeccionamiento adicional de la invención consiste en que el procedimiento está diseñado para monitorear infraestructuras de una red de rutas para vehículos ferroviarios. En dicho perfeccionamiento, el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a
- un descenso no planificado de un pantógrafo de los vehículos ferroviarios;
- una parada no planificada de un sistema de corriente eléctrica de los vehículos ferroviarios;
- una distribución de arena de los vehículos ferroviarios;
- lubricación con aceite de los raíles a través de los vehículos ferroviarios;
- un proceso fallido de acoplamiento de los vehículos ferroviarios;
- fallas en la apertura de puertas de los vehículos ferroviarios,
- el exceso de una sobreaceleración predeterminada de los vehículos ferroviarios;
- frenados de emergencia de los vehículos ferroviarios; y/o
- errores en las comunicaciones de los vehículos ferroviarios con un centro de control.
Un pantógrafo que ha descendido de manera no planificada, se baja, por ejemplo, mediante la autoprotección del tren, por ejemplo, cuando el pantógrafo recibe un impacto desde el exterior, en particular, de la catenaria a modo de una instalación de infraestructura, o cuando la presión de contacto es demasiado baja. Se produce una parada no planificada de un sistema de corriente eléctrica, en particular, de locomotoras, por ejemplo, cuando el control de la tensión de entrada y de la corriente de entrada en la locomotora indica un exceso de tensión o cuando la locomotora detecta un cortocircuito o una falla a tierra o cuando no se suministra una tensión estable en cierta banda de frecuencia corriente alterna (protección 50Hz/100Hz). Una distribución de arena sobre los raíles, también conocida como "lijado" de los raíles, se produce, por ejemplo, cuando los raíles están sucios en determinados lugares, por lo general en los pasos a nivel, de modo que el respectivo vehículo ferroviario, por ejemplo, una locomotora, se patina (protección antideslizante). Los vehículos ferroviarios lubrican los raíles con aceite, por ejemplo, cuando la locomotora presenta una resistencia de arranque demasiado alta. Los procesos de acoplamiento fallidos, por ejemplo, con otros vehículos ferroviarios o con otras partes del mismo vehículo ferroviario, en particular, con otros vagones o locomotoras, se presentan, por ejemplo, cuando el acoplamiento se debe realizar en una curva cerrada o ante un error de un usuario, por ejemplo, cuando la llave de encendido se atasca. El exceso de una sobreaceleración predeterminada, es decir, impactos debidos a valores atípicos de alto valor de aceleración, ocurre, por ejemplo, cuando en un proceso de acoplamiento los vagones de carga chocan entre sí con demasiada fuerza o debido a secciones de raíl defectuosas, como baches o raíles deformados. El frenado de emergencia también suele ser activado a través del sistema de protección del tren, por ejemplo, ante una baliza de seguridad defectuosa o a causa de una influencia perturbadora externa, como, por ejemplo, un sistema de radar cercano. Los errores de apertura de puertas ocurren, por ejemplo, debido a los bordes irregulares de la plataforma. Los errores de comunicaciones ocurren con frecuencia cuando el enlace de radio con el centro de control del tren se interrumpe (zonas de sombra).
En un perfeccionamiento, el mensaje sobre el respectivo estado operativo del vehículo, que representa la aparición del estado operativo informado, también puede comprender uno o más valores de medición de al menos una variable de medición o estar conformado por uno o más valores de medición de al menos una variable de medición.
El vehículo comprende entonces al menos un dispositivo de medición para la determinación de valores de medición de al menos una variable de medición. Un mensaje sobre un estado operativo determinado, en particular, un mensaje de error, solo se genera, por ejemplo, cuando al menos un valor de medición se encuentra fuera de un rango operativo predeterminado.
Además de las áreas delimitadas, el procedimiento también se puede utilizar para identificar un determinado vehículo del grupo de vehículos en los cuales ocurre con frecuencia un estado operativo predeterminado:
- determinación de vehículos con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado fuera de las áreas limitadas de ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado utilizando un algoritmo' predeterminado; - reconocimiento de los vehículos de la ocurrencia del estado operativo predeterminado fuera de las áreas limitadas de ocurrencia del estado operativo predeterminado como posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos; y
- envío de una información sobre los vehículos identificados como la posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos.
De esta manera también se descarta que la ocurrencia se produzca en las infraestructuras reconocidas como posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos.
La figura muestra una sección de pantalla (captura de pantalla) con un recorte de una representación de un mapa con múltiples instalaciones de infraestructura de una red de rutas para vehículos ferroviarios en una pantalla de un dispositivo de evaluación del lado terrestre. Son numerosos los vehículos que circulan esta red de rutas, en particular de forma independiente unos de otros, y generan mensajes sobre sus respectivos estados operativos. Dichos mensajes son provistos de una marca de tiempo y de una ubicación y enviados al dispositivo de evaluación del lado terrestre, recibidos por éste, almacenados en una base de datos de acuerdo con los respectivos estados operativos informados y son evaluados utilizando un algoritmo' predeterminado para el monitoreo de la red de rutas. Para ello, los mensajes relativos de al menos un estado operativo predeterminado, que se generaron dentro de un intervalo predeterminado se leen de la base de datos. Los mensajes sobre múltiples estados operativos que están asociados a una categoría predeterminada o a un grupo de estados operativos predeterminados que representan, por ejemplo, una cierta similitud se pueden leer y procesar juntos. A continuación, los mensajes se agrupan de acuerdo con la ubicación de su ocurrencia y se determinan áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado y se emiten mostrándolas en el mapa.
Aquí, diferentes círculos en el mapa ilustran las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes de los estados operativos predeterminados. Los estados operativos pueden ser seleccionados por el usuario de una lista en el lado izquierdo. Aquí, un descenso involuntario de un pantógrafo se definió como el estado operativo. También se pueden seleccionar múltiples estados operativos. Estos a su vez son representados mediante sus colores. Una primera área limitada con ocurrencia frecuente de un primer estado operativo predeterminado se identifica con un círculo de un primer color, mientras que una segunda área limitada con ocurrencia frecuente de un segundo estado operativo predeterminado se identifica con un círculo de un segundo color; en donde el primer color difiere del segundo color. Los tamaños de los círculos pueden delinear de manera análoga la frecuencia relativa de los mensajes sobre el estado operativo predeterminado en el área limitada.
El usuario puede seleccionar cuándo se debe mostrar un área limitada, es decir, qué frecuencia relativa de los mensajes sobre el estado operativo predeterminado se debe presentar mínimamente en las áreas limitadas a emitir para que sean mostrados. Aquí este valor es el 1% del número total de los mensajes guardados y evaluados, aunque puede ascender hasta el 10%. En tal caso, sólo se consideran los mensajes de vehículos en viajes no idénticos. Para que se muestre el área limitada, debe haber al menos dos mensajes de vehículos en viajes no idénticos en el área limitada. Esta especificación también debe ser realizada por el usuario y eventualmente modificada.
La salida se realiza aquí para el operador de la infraestructura para la planificación del mantenimiento.
Otras salidas pueden ser: el número total de mensajes, el número de mensajes en la respectiva área reconocida con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado, el número de vehículos en el período considerado en la respectiva área identificada con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado, en particular, los vehículos que también hayan generado al menos un mensaje sobre su respectivo (discrecional) estado operativo en el área en cuestión, así como, la frecuencia relativa de los mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado en la respectiva área con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado en relación con el número total de mensajes leídos de la base de datos sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado.
Claims (14)
1. Procedimiento para monitorear infraestructuras de una red de rutas para vehículos, cuyos vehículos generan mensajes sobre su respectivo estado operativo, los cuales están vinculados a un instante y una ubicación que representan la ocurrencia del estado operativo informado y son enviados a un dispositivo de evaluación del lado terrestre, son recibidos por el dispositivo de evaluación del lado terrestre, se almacenan en una base de datos y se evalúan, en donde se realizan los siguientes pasos del procedimiento:
- lectura de los mensajes de un período de tiempo predeterminado para al menos un estado operativo predeterminado de la base de datos;
- determinación de áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado a través de un algoritmo de segmentación automática predeterminado agrupando las informaciones de las ubicaciones;
- reconocimiento de las infraestructuras en las áreas de ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos; y
- envío de las informaciones sobre las infraestructuras identificadas como la posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por los siguientes pasos del procedimiento:
- reconocimiento de los vehículos en áreas de ocurrencia aislada del estado operativo predeterminado como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos; y
- envío de las informaciones sobre los vehículos identificados como la posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el siguiente paso del procedimiento:
- lectura de al menos otro mensaje relativo al, al menos un, estado operativo predeterminado de la base de datos, que está vinculado a un instante que representa la ocurrencia del estado operativo informado y que sigue al período de tiempo predeterminado;
- determinar mediante un algoritmo' predeterminado si el, al menos, un mensaje adicional se debe asociar a un área limitada con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado y si el, al menos un, mensaje adicional se debe asociar a un área limitada con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado;
- reconocimiento de las infraestructuras del área limitada de la ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos;
- envío de al menos una información sobre las infraestructuras identificadas como la posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque
para la determinación de las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado utilizando el algoritmo predeterminado, sólo se consideran los mensajes sobre el estado operativo predeterminado de vehículos en viajes diferentes (no idénticos).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se pueden determinar usando un algoritmo K-Means.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque:
se especifica un número de posibles áreas limitadas dentro de un área total en función del área total y en función del estado operativo predeterminado.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado se determinan mediante un algoritmo DBSCAN.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque:
una distancia máxima entre las ubicaciones en las ocurren los estados operativos predeterminados se establece en función del estado operativo predeterminado.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque
se envían informaciones con respecto a
- un número total de mensajes leídos de la base de datos relativos al, al menos un, estado operativo predeterminado y/o; a
- un respectivo número de mensajes relacionados con al menos un estado operativo predeterminado en las áreas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado y/o; a
- una respectiva frecuencia relativa de los mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado en relación con el número total de mensajes leídos de la base de datos con respecto al, al menos un, estado operativo predeterminado; y/o a
- un respectivo número de mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado de vehículos no idénticos o vehículos en viajes no idénticos en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado; y/o a
- una respectiva frecuencia relativa de mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado de vehículos no idénticos o de vehículos en viajes no idénticos en áreas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado en relación con el número total de mensajes leídos de la base de datos sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado; y/o a
- una respectiva extensión de las áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado de operativo predeterminado; y/o a
- un número de posibles áreas limitadas dentro de un área total de los mensajes sobre el estado operativo predeterminado; y/o a
- el algoritmo para determinar las áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado; y/o a
- el estado operativo predeterminado.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque
se crea una clasificación de las áreas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado y se envía en función de
- un respectivo número de mensajes con respecto a el, al menos un, estado operativo predeterminado; - una respectiva extensión de las áreas limitadas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado; y
- una respectiva frecuencia relativa de los mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado en las áreas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado en relación con un número total de mensajes leídos de la base de datos con respecto al, al menos un, estado operativo predeterminado.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque
la determinación de las áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado mediante el algoritmo' predeterminado o al menos la salida de informaciones sobre las infraestructuras reconocidas como una posible causa del estado operativo predeterminado de los vehículos se realiza en función de:
- una frecuencia relativa predeterminada de los mensajes sobre el, al menos un, estado operativo predeterminado en las posibles áreas limitadas predeterminadas con ocurrencia frecuente del estado operativo predeterminado en relación con un número total de mensajes leídos de la base de datos con respecto al, al menos un, estado operativo predeterminado.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque:
el número de posibles áreas limitadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado dentro del área total de los mensajes referidos al estado operativo predeterminado y porque la frecuencia relativa de los mensajes sobre al menos un estado operativo predeterminado en las áreas limitadas posibles predeterminadas con ocurrencias frecuentes del estado operativo predeterminado en referencia al número total de mensajes leídos de la base de datos sobre el, al menos, un estado operativo predeterminado se puede determinar mediante un usuario.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque
se utiliza para el monitoreo de las infraestructuras de una red de rutas para vehículos ferroviarios; en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a un descenso no planificado de un pantógrafo de los vehículos ferroviarios; y/o en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a una parada no planificada de un sistema de corriente eléctrica de los vehículos ferroviarios; y/o en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a una distribución de arena de los vehículos ferroviarios; y/o en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a una lubricación con aceite de los raíles a través de los vehículos ferroviarios; y/o en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a un proceso de acoplamiento fallido de los vehículos ferroviarios; y/o en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a un error de apertura de puertas de los vehículos ferroviarios; y/o en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a un exceso de una sobreaceleración predeterminada de los vehículos ferroviarios; y/o en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a frenados de emergencia de los vehículos ferroviarios; y/o en donde el, al menos un, estado operativo predeterminado se refiere a errores en las comunicaciones entre los vehículos ferroviarios y un centro de control.
14. Producto de programa informático que comprende comandos que, cuando el programa es ejecutado mediante un ordenador, permiten que dicho ordenador ejecute el procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 13.
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