ES2948392T3 - Sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado con un vehículo ferroviario - Google Patents
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Abstract
Se describe un sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de frenado asociado a un vehículo ferroviario de dicho tren, que comprende: - un soporte de sustentación y fijación (200) instalado en un vehículo ferroviario; - una codificación binaria identificativa (203) de la posición a lo largo del tren, que se informa en el soporte de sustentación y fijación (200); - un dispositivo mecatrónico de control de frenado (300) adaptado para fijarse al soporte de sustentación y fijación (200), que comprende un dispositivo de lectura óptica (301) dispuesto para detectar la codificación binaria identificativa (203); determinando el dispositivo de control de frenado mecatrónico (300) su posición a lo largo del tren según la codificación binaria (203) leída por el dispositivo de lectura óptica (301). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado con un vehículo ferroviario
Sector técnico
La presente invención se encuentra, en general, en el campo de los sistemas de frenado ferroviario; en particular, la invención se refiere a un sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado a un vehículo ferroviario.
Estado de la técnica
El documento US-6.012.681-A divulga un dispositivo mecatrónico de control de la frenada dispuesto sobre un soporte de fijación instalado en un vehículo ferroviario. Comprendiendo el soporte de fijación medios para comunicar información a través de un rebaje terminal al dispositivo de control de la frenada. Luego, el dispositivo de control del vagón transmite el valor actual al vagón para que se use en un esquema de serialización que proporcionará la posición real del vagón, así como la información de identificación del vagón al controlador central. El documento US-2013/186193-A1 divulga el uso de un RFID o lector de código de barras para la identificación de válvulas.
En el mundo ferroviario, se usan comúnmente dispositivos mecatrónicos que integran partes mecánicas, neumáticas y electrónicas basados en microprocesadores y, por lo tanto, equipados con software. Cuando estos dispositivos mecatrónicos se usan para frenar, estarán presentes en cantidades al menos iguales al número de vehículos ferroviarios que componen el tren, es decir, uno por vehículo ferroviario, hasta un máximo de dos dispositivos por vehículo ferroviario.
Normalmente, el código de software es el mismo para todos los dispositivos mecatrónicos instalados en el mismo tren, a menos que existan parámetros cuyo valor sea específico de la posición del propio dispositivo a lo largo del tren.
La definición "posición del propio dispositivo a lo largo del tren" en el presente documento significa la posición del vehículo ferroviario, en el que está instalado el dispositivo, en relación con todo el tren. Por ejemplo, al considerar un tren compuesto por 10 vehículos ferroviarios, la determinación de la posición consistirá en evaluar en qué vehículo se coloca el dispositivo en relación con otros vehículos ferroviarios, por ejemplo, de acuerdo con el sentido de la marcha. El dispositivo se puede colocar, por ejemplo, en el primer, segundo, tercer, etc., vehículo ferroviario del tren de acuerdo con el sentido de la marcha. Además, en un vehículo de un mismo tren pueden estar presentes varios dispositivos, por ejemplo uno por bogie, por lo que la definición de la posición del dispositivo dependerá de qué bogie y qué vehículo corresponden a la ubicación lineal del propio dispositivo a lo largo del tren.
Ejemplos no excluyentes de parámetros pueden ser:
- la tara y el valor de carga completa del vehículo ferroviario del tren en el que está instalado el dispositivo a partir del cual se calcula la fuerza de la frenada para lograr la desaceleración requerida;
- los parámetros de las curvas de combinación, es decir, la combinación de la fuerza de la frenada neumática y la fuerza de la frenada electrodinámica regenerativa;
- los parámetros relativos a la configuración de los protocolos de comunicación; y
- los parámetros relativos al funcionamiento del sistema antibloqueo.
Además, se puede instalar un dispositivo mecatrónico de la frenada en diferentes trenes, usando el mismo código de software pero en una configuración diferente. Por ejemplo, un mismo tren puede constar de diferentes números de vehículos ferroviarios, en cuyo caso el mismo software deberá configurarse de manera diferente.
Algunos de los parámetros de configuración del software son usados por módulos de software, cuya funcionalidad puede clasificarse de acuerdo con los niveles de seguridad SIL > 1 de acuerdo con las normas europeas EN50126, EN50128, EN50129. En este caso, el proceso de reconocimiento de la posición del dispositivo a lo largo del tren debe adaptarse al mismo nivel de seguridad. En otras palabras, la codificación usada para el reconocimiento debe estar provista de una serie de símbolos adicionales para garantizar que un posible error de codificación o lectura se reconozca con una probabilidad relativa al nivel SIL identificado.
Ya existen soluciones de última generación que permiten al dispositivo de frenado identificar su posición a lo largo del tren.
La figura 1 ilustra una de estas soluciones conocidas. En particular, se fija un conector 101, por ejemplo, hembra, a un soporte 102 de fijación de un dispositivo mecatrónico, adosándose normalmente dicho soporte a la carrocería del vehículo, y un correspondiente conector macho 103 se fija a un dispositivo mecatrónico 104, en la posición del conector hembra 101.
En este ejemplo, el dispositivo mecatrónico 104 se basa en un sistema 106 de microprocesador. El conector macho 103 está conectado eléctricamente a un puerto 105 de entrada digital del sistema 106 de microprocesador, donde todos los pasadores 107 del conector macho excepto uno están conectados a resistencias 108 de polarización unidas a una fuente de alimentación del sistema de microprocesador y un pasador 109 del conector macho está conectado a tierra del sistema del microprocesador.
El conector hembra 101, montado de forma permanente en el soporte 102 de fijación del tren, codifica la información de posición en modo binario, donde los pasadores que indican "cero lógico" se conectan al pasador del conector hembra correspondiente al pasador del conector macho conectado a tierra, donde se dejan desconectados los pasadores que indican "uno lógico", permitiendo que los polarizadores conectados al conector macho generen el nivel "uno lógico".
En base a lo descrito, la figura 1 muestra, a modo de ejemplo, una codificación binaria, de arriba a abajo, igual a 1001110, o 142 en decimal.
Este método, aunque muy extendido, tiene varios inconvenientes.
Un primer inconveniente es la posible oxidación de los contactos a largo plazo, dando lugar a falsas lecturas con el tiempo.
Un segundo inconveniente es la fragilidad del conector macho cuyos pasadores pueden dañarse durante la instalación del dispositivo mecatrónico. Así, uno de los dos conectores debe quedar parcialmente flotante respecto a su posición nominal, para absorber las tolerancias de montaje durante la instalación.
Un tercer inconveniente es el bajo número de pasadores de los conectores que se deben usar en este tipo de solicitud. Esto hace que sea prácticamente imposible agregar una cantidad adicional de bits de detección de errores adecuados para un nivel de seguridad SIL 4 correspondiente a una probabilidad de 10-9 de error no reconocido.
Sumario de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar una solución que reduzca lecturas falsas, incluso con el paso del tiempo y el desgaste, que reduzca posibles daños durante la instalación del sistema, y que permita agregar bits para la detección de errores de modo que se logre un nivel de seguridad SIL 4 adecuado.
En definitiva, el sistema propuesto puede ser capaz de reconocer el tren en el que está instalado y/o la flota a la que pertenece. Tal sistema puede usarse para un sistema de frenado mecatrónico para autoconfigurar un software paramétrico con el que está equipado.
El sistema propuesto es, en otras palabras, un sistema sin contacto basado en códigos de software.
Los anteriores y otros objetos y ventajas se consiguen, de acuerdo con un aspecto de la invención, mediante un sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado a un vehículo ferroviario que tiene las características definidas en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, cuyo contenido se pretende que forme parte integral de la presente descripción.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se describirán las características funcionales y estructurales de algunas de las realizaciones preferidas de un sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado a un vehículo ferroviario de acuerdo con la invención. Se hace referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 ilustra una solución de acuerdo con la técnica anterior;
- la figura 2A ilustra, a modo de ejemplo, en una vista frontal y lateral, un soporte de sujeción y fijación del sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado a un vehículo ferroviario y un ejemplo de codificación binaria; y
- la figura 2B ilustra, a modo de ejemplo, en vista frontal y lateral, un dispositivo mecatrónico de control de la frenada del sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la
frenada asociado a un vehículo ferroviario.
Descripción detallada
Antes de explicar en detalle una pluralidad de realizaciones de la invención, debe aclararse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles de construcción y a la configuración de los componentes presentados en la siguiente descripción o ilustrados en los dibujos. La invención puede asumir otras realizaciones y en la práctica puede implementarse o lograrse de diferentes maneras. También debe entenderse que la fraseología y la terminología tienen fines descriptivos y no deben interpretarse como restrictivos. El uso de "incluyen" y "comprenden" y las variaciones de los mismos deben entenderse como que abarcan los elementos que se indican a continuación y sus equivalentes, así como elementos adicionales y sus equivalentes.
En una realización, el sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado a un vehículo ferroviario de dicho tren comprende un soporte 200 de sujeción y fijación instalado en un vehículo ferroviario. Este soporte 200 de sujeción y fijación se ilustra a modo de ejemplo en la figura 2A.
El sistema de reconocimiento comprende además una codificación binaria 203 de identificación de la posición a lo largo del tren, la cual es reportada en dicho soporte de sujeción y fijación. La expresión "reportado en dicho soporte", en el presente documento significa que la codificación puede obtenerse directamente en el soporte de sujeción y fijación o puede obtenerse sobre otro elemento 201 que luego se unirá a este soporte de sujeción y fijación, por ejemplo mediante medios 202 de fijación.
Mirando ahora la figura 2B, el sistema de reconocimiento comprende además un dispositivo mecatrónico 300 de control de la frenada adaptado para ser fijado a dicho soporte 200 de sujeción y fijación.
El dispositivo mecatrónico 300 de control de la frenada comprende un dispositivo óptico 301 de lectura dispuesto para detectar dicha codificación binaria de identificación. El dispositivo óptico 301 de lectura puede, por ejemplo, unirse al dispositivo mecatrónico 300 de control de la frenada mediante medios 303 de fijación.
El dispositivo mecatrónico 300 de control de la frenada determinará su posición a lo largo del tren de acuerdo con la codificación binaria 203 de identificación que habrá sido leída por dicho dispositivo óptico 301 de lectura.
En otras palabras, la detección de la codificación binaria 203 de identificación por parte del dispositivo mecatrónico 300 de control de la frenada puede basarse en un sistema de codificación sin contacto, en particular basado en un sistema de escaneo óptico.
La codificación puede comprender un código óptico provisto en el soporte 200 de sujeción y fijación fijado a un vehículo ferroviario. En un ejemplo no excluyente, dicho código óptico puede estar compuesto por "ceros lógicos" y "unos lógicos", que pueden obtenerse, por ejemplo, mediante símbolos reflectantes 204 que representan el "cero lógico" y símbolos opacos no reflectantes 205 que representan el "uno lógico", como se muestra en la figura 2A. Dicho código óptico también puede tener forma de vector o matriz.
Los símbolos opacos y reflectantes pueden obtenerse, por ejemplo, mecanizándolos directamente sobre el soporte de fijación o, a modo de ejemplo, mediante una placa impresa 201 convenientemente fijada al soporte de fijación, o también a modo de ejemplo, por medio de una placa impresa y perforada, representando los agujeros, por ejemplo, pero no exclusivamente, "los unos lógicos". Este último caso es el ilustrado en la figura 2A, donde se muestra una solución basada en una matriz de 8x2.
El dispositivo mecatrónico de control de la frenada puede incluir un circuito de microprocesador. En este caso, el dispositivo óptico 301 de lectura puede conectarse eléctricamente a un puerto de entrada lógica de tal circuito de microprocesador.
Además, como puede verse en la figura 2B, el dispositivo óptico de lectura puede estar fijado en una ranura 302 de dicho dispositivo mecatrónico de tal forma que pueda leer la codificación binaria de identificación que se muestra en el soporte 200 de sujeción y fijación.
Desde dicha ranura 302 un vector o una matriz de dispositivos 304 de iluminación y optosensibles, en un número correspondiente al número de bits codificados por el vector o por la matriz reportados sobre el soporte de fijación, pueden iluminar y leer los códigos reportados. Para evitar interferencias ópticas, el software de gestión de vectores o matrices puede activar un dispositivo de iluminación optosensible a la vez. Para evitar el envejecimiento prematuro de los dispositivos de iluminación optosensibles, el escaneo puede realizarse, por ejemplo, pero no exclusivamente, solo durante el estado de encendido del tren, y posiblemente repetirse con un período muy largo.
La codificación binaria de identificación puede incluir ventajosamente al menos un símbolo adicional provisto para permitir la detección de un error de lectura. El número de símbolos adicionales para la detección de errores y su
proceso de codificación pueden permitir el reconocimiento de errores durante el proceso de lectura de acuerdo con el nivel de seguridad SIL > 1 descrito por las normas EN50126, EN50128, EN50l29.
El sistema de reconocimiento puede usarse para identificar la ubicación de dicho dispositivo mecatrónico en un conjunto de múltiples dispositivos mecatrónicos ubicados en un contexto de instalación finito. En otras palabras, los dispositivos mecatrónicos del sistema de reconocimiento pueden ser más de uno y estar instalados en el mismo tren.
La codificación binaria de identificación también puede proporcionarse para indicar un tipo de tren y/o la flota a la que pertenece ese tren, además de o como una alternativa a la indicación de la posición del dispositivo a lo largo del tren. Así, el sistema de reconocimiento también puede usarse para identificar el tipo de tren y/o la flota a la que pertenece dicho tren.
El conocimiento de la codificación y posición podrá ser usado por el dispositivo mecatrónico de control de la frenada para autoconfigurar los parámetros de software necesarios para el correcto funcionamiento del dispositivo mecatrónico de control de la frenada.
Por ejemplo, los parámetros pueden ser, a modo de ejemplo, entre otros, los ya descritos anteriormente:
- la tara y el valor de carga completa del vehículo ferroviario del tren en el que está instalado el dispositivo; - parámetros de las curvas de mezcla;
- los parámetros relativos a los protocolos de comunicación; y
- los parámetros relativos al funcionamiento del sistema antibloqueo.
Las ventajas de la presente solución son las siguientes:
- no existen partes mecánicas expuestas que puedan dañarse durante la instalación de las mismas;
- no hay contactos que puedan oxidarse y causar lecturas inexactas; y
- se puede conseguir un número de símbolos mucho mayor que con conectores convencionales para este tipo de uso.
Se han descrito varios aspectos y realizaciones de un sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado a un vehículo ferroviario de acuerdo con la invención. Además, la invención no se limita a las realizaciones descritas, sino que puede variar dentro del alcance definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
1. - Sistema de reconocimiento de la posición a lo largo de un tren de un dispositivo mecatrónico de control de la frenada asociado a un vehículo ferroviario de dicho tren, que comprende:
- un soporte (200) de sujeción y fijación instalado en un vehículo ferroviario;
- una codificación binaria (203) de identificación de la posición a lo largo del tren, que se reporta en dicho soporte (200) de sujeción y fijación;
- un dispositivo mecatrónico (300) de control de la frenada adaptado para ser fijado a dicho soporte (200) de sujeción y fijación, que comprende un dispositivo óptico (301) de lectura dispuesto para detectar dicha codificación binaria (203) de identificación;
determinando el dispositivo mecatrónico (300) de control de la frenada su posición a lo largo del tren de acuerdo con la codificación binaria (203) leída por dicho dispositivo óptico (301) de lectura.
2. - Sistema de reconocimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la codificación binaria (203) de identificación está compuesta por símbolos binarios ópticos (204, 205), estando dicha codificación binaria (203) de identificación en forma de vector o de matriz.
3. - Sistema de reconocimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el dispositivo mecatrónico (300) de control de la frenada incluye un circuito microprocesador, estando dicho dispositivo óptico (301) de lectura conectado eléctricamente a un puerto de entrada lógica de dicho circuito microprocesador.
4. - Sistema de reconocimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho dispositivo óptico (301) de lectura está fijado en una ranura de dicho dispositivo mecatrónico (300) para leer dicha codificación binaria (203) de identificación.
5. - Sistema de reconocimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la codificación binaria (203) de identificación incluye al menos un símbolo adicional dispuesto para permitir la detección de un error de lectura.
6. - Sistema de reconocimiento de acuerdo con la reivindicación 5, donde el número de símbolos adicionales para la detección de errores y su proceso de codificación permite el reconocimiento de errores durante el proceso de lectura de acuerdo con el nivel de seguridad SIL > 1 descrito por las normas EN50126, EN50128.
7. - Sistema de reconocimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho sistema de reconocimiento sirve para identificar la posición de dicho dispositivo mecatrónico (300) en un conjunto de varios dispositivos mecatrónicos situados en un contexto de instalación terminada.
8. - Sistema de reconocimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la codificación binaria (203) de identificación está dispuesta además para indicar un tipo de tren y/o flota a la que pertenece dicho tren, siendo usado también el sistema de reconocimiento para identificar el tipo de tren y/o la flota a la que pertenece el tren.
9. - Sistema de reconocimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conocimiento de la codificación y posición es usado por el dispositivo mecatrónico de control de la frenada para autoconfigurar parámetros de software necesarios para el correcto funcionamiento del dispositivo mecatrónico de control de la frenada.
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