ES2957408T3 - Dispositivo para detectar una rueda en una vía ferroviaria - Google Patents

Abstract

Se divulgan un método y un dispositivo para detectar una dirección de movimiento de una rueda en una vía férrea, comprendiendo el dispositivo: al menos un imán para proporcionar un campo magnético; un sensor de campo magnético para detectar un valor de campo magnético indicativo de una densidad de flujo, o un cambio en la densidad de flujo, del campo magnético proporcionado; al menos un procesador en comunicación con el sensor de campo magnético, en donde al menos un procesador está configurado para: obtener una pluralidad de valores del campo magnético para tiempos respectivos del sensor de campo magnético; y analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtenga una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo para detectar una rueda en una vía ferroviaria

La presente descripción se refiere a un dispositivo para detectar una rueda en una vía férrea, un método para detectar una rueda de tren y un producto de programa de ordenador para detectar una rueda de tren.

En muchas aplicaciones con respecto a las vías férreas, como en el transporte ferroviario con trenes, es beneficioso obtener información sobre el paradero de vehículos ferroviarios. Muchas estaciones de clasificación, especialmente aquellas sin sistemas electrificados, carecen de sistemas de seguridad.

La detección de ruedas en una vía férrea usando, por ejemplo, un dispositivo de efecto Hall se muestra, por ejemplo, en el documento US-4.524.932 A. Aquí, el dispositivo de efecto Hall debe colocarse en un orificio de polo a polo perforado a través de un imán permanente para crear un flujo magnético nulo para evitar saturar el elemento Hall. El detector está configurado para detectar el paso de ruedas de vagones de ferrocarril a lo largo de la vía por el cambio en el nivel de flujo del imán permanente. Con este único aparato, es imposible detectar en qué dirección va un tren que pasa.

Los documentos de patente US-2007/0001059 A1 y WO 2017/045888 A1 son ejemplos de donde se usan múltiples sensores para determinar una dirección y velocidad de los vehículos ferroviarios.

El documento de patente EP 1362 759 A1 describe un sensor de rueda de tren que comprende una primera bobina que genera un campo magnético alterno y una segunda bobina de igual área que está alineada axialmente con la primera bobina para producir dos campos magnéticos alternos en dirección opuesta para evaluar la presencia y la dirección de movimiento de la rueda de tren.

El documento de patente US-2010/235123 A1 se refiere a un ejemplo de un método de localización de una rueda de un vehículo ferroviario.

Es un objeto entre los objetos de la presente descripción de patente mejorar la detección de ruedas en una vía férrea. La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.

Según un primer aspecto, se proporciona un dispositivo para detectar una dirección de movimiento de una rueda en una vía férrea, el dispositivo que se configura para colocarse en o cerca de una cara lateral de la vía férrea, el dispositivo que comprende:

al menos un imán permanente para proporcionar un campo magnético;

un sensor de campo magnético para detectar un valor de campo magnético indicativo de una densidad de flujo, o un cambio en la densidad de flujo del campo magnético proporcionado;

al menos un procesador en comunicación con el sensor de campo magnético, en donde el al menos un procesador está configurado para:

obtener una pluralidad de los valores del campo magnético para los tiempos respectivos del sensor de campo magnético; y analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo.

Mediante este método, es posible obtener la dirección de movimiento de la rueda que pasa por el dispositivo. De esta manera, se hace posible realizar un seguimiento de los vehículos en el sistema de rieles. Por ejemplo, cuando se colocan más dispositivos en varias ubicaciones de una estación de clasificación, se hace posible mantener una base de datos de trenes entrantes y salientes.

Cuando una rueda pasa cerca del al menos un imán, la rueda actúa como una derivación magnética o elemento de bloqueo o alteración del campo magnético. En otras palabras, las líneas de campo magnético generadas por el al menos un imán están cortocircuitadas. A medida que pasa la rueda, el componente de campo magnético disminuirá primero o aumentará (dependiendo de la posición del sensor y de cuál lado la rueda se acerque con respecto al sensor) y luego resp. aumenta o disminuye. Estas dos posibilidades diferentes indican respectivamente direcciones respectivas de movimiento de la rueda. Además, debido a la presencia del imán en las proximidades del sensor, y al dispositivo que se coloca en las proximidades de la ubicación de paso de la rueda a lo largo del riel, el dispositivo proporciona un campo magnético no uniforme en y alrededor del dispositivo, de manera que se puede detectar incluso la dirección de movimiento de los objetos simétricos (en la dirección de movimiento), tal como una rueda. Para estos últimos objetos, sus direcciones de movimiento serían más difíciles de detectar, o incluso no ser detectables, en un campo magnético uniforme tal como el campo magnético de la Tierra en la superficie de la Tierra.

En general, el experto entenderá, después de leer la presente descripción, que el aspecto anterior, las realizaciones y las enseñanzas de esta descripción se pueden aplicar a otros campos fuera de los vehículos ferroviarios, en donde la rueda sería en su lugar cualquier objeto que influya en el campo magnético del al menos un imán, y donde el sensor de campo magnético detecta el efecto sobre el campo magnético local.

En una realización, el procesador está configurado para analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo comparando la pluralidad de valores de campo magnético con un valor de campo magnético de línea base detectado por el sensor de campo magnético cuando no hay ninguna rueda presente para detectar un aumento relativo y una disminución posterior, o una disminución relativa y un aumento posterior de la pluralidad de valores de campo magnético en comparación con el valor de campo magnético de línea base. El aumento y la disminución relativos son preferiblemente sustanciales, en donde sustancial puede indicar, por ejemplo, que el aumento y la disminución relativos son al menos el doble del nivel de ruido de los valores del campo magnético. Que el aumento y la disminución relativos sean sustanciales puede indicar adicional o alternativamente que el aumento y la disminución relativos son al menos el doble del valor combinado del ruido del sensor y otras influencias magnéticas, como los efectos magnetomecánicos (ver a continuación), campos magnéticos remanentes del vehículo que pasa/ ruedas y perturbación del campo magnético terrestre.

En otra realización, la comparación comprende detectar si en un primer punto en el tiempo uno de la pluralidad de valores del campo magnético es mayor que el valor del campo magnético de la línea base y en un segundo punto en el tiempo después de que el primer punto en el tiempo otro de la pluralidad de valores del campo magnético sea más pequeño que el valor del campo magnético de la línea base para determinar que la rueda que pasa por el dispositivo tiene una primera dirección de movimiento; y detectar si en un primer punto en el tiempo uno de la pluralidad de valores del campo magnético es menor que el valor del campo magnético de la línea base y en un segundo punto en el tiempo después de que el primer punto en el tiempo otro de la pluralidad de valores del campo magnético es mayor que el valor del campo magnético de la línea base para determinar que la rueda que pasa por el dispositivo tiene una segunda dirección de movimiento diferente de la primera dirección de movimiento. Esto proporciona una forma robusta de determinar la dirección del movimiento.

En otra realización más, en donde la comparación comprende detectar si una primera diferencia entre un primer valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es mayor que un primer valor umbral por encima del valor del campo magnético de la línea base o menor que un segundo valor umbral por debajo del valor del campo magnético de la línea base; cuando la primera diferencia es mayor que el primer valor umbral, detectar si una segunda diferencia entre un segundo valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es menor que un tercer valor umbral, el segundo valor corresponde a un punto posterior en el tiempo que el primer valor, para determinar que la rueda que pasa por el dispositivo tiene una primera dirección de movimiento; y cuando la primera diferencia es menor que el segundo valor umbral, detectar si una segunda diferencia entre un segundo valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es mayor que un cuarto valor umbral, el segundo valor corresponde a un punto posterior en el tiempo que el primer valor para determinar que la rueda que pasa por el dispositivo tiene una segunda dirección de movimiento diferente de la primera dirección de movimiento. Esta realización proporciona una forma especialmente robusta de determinar la dirección de movimiento de la rueda que pasa por el dispositivo.

El sensor de campo magnético está configurado preferiblemente para detectar el valor del campo magnético en una dirección de detección que es sustancialmente diferente de la dirección del campo magnético presente en la posición del sensor en un estado de reposo, es decir, un estado donde no influye ninguna rueda en el campo magnético proporcionado por el al menos un imán. La dirección de detección puede ser perpendicular a la dirección del campo magnético presente en la posición del sensor en un estado de reposo. En esta dirección de detección perpendicular, cuando una rueda pasa cerca del al menos un imán, la rueda que actúa como una derivación magnética tiene el mayor efecto sobre el campo magnético.

En otra realización, el sensor de campo magnético está configurado preferiblemente para detectar el valor del campo magnético en una dirección de detección con el mayor cambio de valor del campo magnético cuando el al menos un imán se desvía por la presencia de una rueda.

El al menos un imán es un imán permanente, ya que esto requiere menos potencia y permite que el dispositivo funcione de forma inalámbrica durante largos tiempos, en el orden de al menos un año hasta aún seis o más años.

La rueda es preferiblemente parcial o totalmente de un material que influye en el campo magnético proporcionado por el al menos un imán, tal como materiales ferromagnéticos tales como diversos aceros o hierro fundido. La mayoría de las ruedas de tren están hechas de acero. La mayoría de las ruedas de trenes comprenden una brida en un lado para mantener las ruedas y, por lo tanto, el tren, rodando sobre los rieles. El dispositivo está configurado preferiblemente y es especialmente adecuado para detectar la brida que pasa cerca del dispositivo, por ejemplo, dentro de 10 cm, preferiblemente dentro de 5 cm o 2 cm.

El sensor se coloca preferiblemente distanciado de una superficie exterior del al menos un imán, más preferiblemente en la cara lateral de o por debajo del al menos un imán. En una realización, el sensor de campo magnético está posicionado de manera que está fuera de un punto de simetría del al menos un imán y una dirección longitudinal de la vía férrea cuando el dispositivo está colocado en o cerca de la cara lateral de la vía férrea. Preferiblemente, cuando el al menos un imán se coloca de tal manera que su eje de polo magnético es perpendicular a una dirección longitudinal de la vía férrea cuando el dispositivo se coloca en o cerca de la vía férrea, el sensor de campo magnético se coloca adyacente al eje del polo magnético. Esto evita la colocación del sensor en una posición simétrica en comparación con el campo magnético proporcionado por el al menos un imán y la trayectoria de movimiento de la rueda (es decir, a lo largo de la dirección longitudinal del riel). La posición lateral del sensor en comparación con el imán es una posición de ejemplo que permite la detección de la dirección de movimiento de la rueda usando un único imán y un único sensor de campo magnético.

En una realización, el al menos un procesador está configurado además para detectar si al menos una de la pluralidad obtenida de valores de campo magnético cumple una condición que indica la presencia de una rueda en la vía férrea, en donde el al menos un procesador está configurado para obtener solo una dirección de la rueda cuando el valor de campo magnético obtenido cumple con la condición que indica la presencia de una rueda en la vía férrea. Esta implementación ahorra energía requerida para hacer funcionar el dispositivo.

Preferiblemente, la condición que indica la presencia de una rueda en la vía férrea es una condición de exceder un quinto valor umbral predeterminado de un valor absoluto de una diferencia entre al menos un valor de la pluralidad de valores de campo magnético y un valor de campo magnético de línea base detectado por el sensor de campo magnético cuando no hay ninguna rueda presente.

En otra realización, el dispositivo comprende un primer y un segundo imán para proporcionar el campo magnético, en donde el primer y segundo imanes están distanciados entre sí por una primera distancia, en donde el sensor de campo magnético está colocado de manera que es capaz de detectar el campo magnético que se origina tanto en el primer como en el segundo imán. Cuando se usan dos imanes, lo que se prefiere, el sensor se coloca preferiblemente entre los dos imanes en relación con la dirección longitudinal del riel en un lado del cual se puede colocar el dispositivo.

Preferiblemente, el sensor de campo magnético se coloca en una posición donde una primera dirección del campo magnético de un componente de campo magnético o vector del primer imán es diferente de una segunda dirección del campo magnético de un componente de campo magnético o vector del segundo imán. De esta manera, cuando la rueda se acerca y posteriormente bloquea el campo magnético generado por al menos uno de los dos imanes, el sensor medirá un gran aumento y posterior caída (o viceversa) de la densidad de flujo del campo magnético, lo que permite una determinación más precisa de la dirección del movimiento. Se entenderá que una rueda que bloquea el campo magnético es un ejemplo de alteración del campo magnético.

La realización del dispositivo que tiene un primer y un segundo imán también es adecuada para detectar más generalmente la presencia de una rueda con una mayor precisión que en la técnica anterior. No se requiere medir también la dirección de movimiento de la rueda que pasa. Por lo tanto, según otro aspecto, en lugar de analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo, el dispositivo que tiene al menos dos imanes se configura al menos para analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene al menos la presencia de una rueda que pasa por el dispositivo. También es posible en general medir, con una mayor precisión, la velocidad de la rueda que pasa mediante el análisis de la pluralidad de valores de campo magnético. Se entenderá que las realizaciones descritas (preferidas) anteriores se refieren a realizaciones de cualquiera de los posibles aspectos descritos en la presente memoria.

Preferiblemente, el primer y el segundo imán están posicionados de manera que las direcciones de polo magnético del primer y segundo imanes son sustancialmente antiparalelas. Cuando el sensor se coloca por igual distanciado entre el primer y el segundo imanes y el primer y el segundo imanes tienen aproximadamente o sustancialmente la misma fortaleza, la dirección de detección preferida es sustancialmente o aproximadamente paralela a las direcciones de polo del primer y segundo imanes.

Alternativamente, el primer y el segundo imán están posicionados de manera que las direcciones de polo magnético del primer y segundo imanes son sustancialmente paralelas. Cuando el sensor se coloca por igual distanciado entre el primer y el segundo imanes y el primer y el segundo imanes tienen aproximadamente o sustancialmente la misma fortaleza, la dirección de detección preferida es sustancialmente o aproximadamente perpendicular a las direcciones de polo del primer y segundo imanes.

Se prefiere la configuración antiparalela, ya que esto da como resultado un mayor efecto sobre el campo magnético en la dirección de detección, aumentando la precisión y/o exactitud del dispositivo.

En una realización, el dispositivo comprende una base y un lado superior opuesto a la base, en donde el primer y el segundo imán están posicionados sustancialmente paralelos al lado superior, en donde las direcciones de polo magnético del primer y segundo imanes son sustancialmente perpendiculares al lado superior. De esta manera, la rueda, cuando pasa por el lado superior a una distancia de, por ejemplo, 5 cm, tiene la mayor influencia en las líneas de campo magnético generadas por los imanes.

En una realización, la primera distancia está en el intervalo de 20 a 200 mm, en donde el sensor de campo magnético se coloca preferiblemente a distancias respectivas sustancialmente iguales desde el primer y segundo imanes.

En una realización, el sensor de campo magnético está configurado para detectar la densidad de flujo o cambio en la densidad de flujo en un intervalo de -50 a 50 Gauss. La sensibilidad magnética del sensor de campo magnético es preferiblemente menor que 10 mGauss, más preferiblemente menor que 5 mGauss, por ejemplo 1, 1,5 o 2 mGauss.

En una realización, el campo magnético proporcionado por el al menos un imán es sustancialmente más grande (por ejemplo, al menos 2 x o al menos 10 x mayor) que el campo magnético promedio de la Tierra. Preferiblemente, en la posición del sensor de campo magnético, el al menos un imán proporciona una densidad de flujo de al menos 1,5 Gauss. Se prefiere que al menos un imán tenga una remanencia de al menos 5000 Gauss, preferiblemente al menos 8000 Gauss, más preferido al menos 12000 Gauss. Con estos imanes, es particularmente ventajoso medir la rueda a una distancia de aproximadamente 10 a 50 mm de los imanes en el dispositivo. Más en particular, la combinación de los sensores de campo magnético preferidos anteriores en combinación con estos imanes proporciona un dispositivo particularmente adecuado para medir con precisión la presencia, velocidad, velocidad y/o dirección de movimiento de las ruedas que pasan por el dispositivo.

En una realización, el al menos un imán está configurado de tal manera que el campo magnético proporcionado está al menos parcialmente influenciado por la rueda cuando la rueda pasa por el dispositivo a una distancia de como máximo 10 cm, en donde el sensor de campo magnético está colocado de manera que detecta el cambio en el campo magnético causado por la rueda. La posición exacta del sensor de campo magnético puede cambiar, dependiendo de los imanes utilizados, la distancia desde la rueda (brida), la posición del sensor de campo magnético con respecto a los imanes, etc., como lo entenderá un experto en la técnica.

Preferiblemente, el sensor de campo magnético está distanciado del al menos un imán por una segunda distancia que tiene un orden de magnitud similar o igual a una tercera distancia entre el al menos un imán y una posición más cercana de la rueda cuando la rueda pasa por el dispositivo cuando se coloca en o cerca de la vía férrea. Con este esquema de posicionamiento, diferentes imanes de diferentes tamaños, así como el sensor de campo magnético, pueden colocarse adecuadamente en el dispositivo para obtener mediciones precisas.

En una realización adicional, el sensor de campo magnético es un sensor de campo magnético bidimensional que detecta dos componentes del campo magnético en la primera y segunda direcciones de detección perpendiculares, en donde el procesador está configurado para obtener una primera y una segunda pluralidad respectivas de los valores del campo magnético para los tiempos respectivos del sensor de campo magnético para cada primera y segunda dirección de detección;

analizar la primera pluralidad obtenida de valores de campo magnético detectando si los valores de campo magnético disminuyen por debajo de un valor umbral (sexto valor umbral), o aumentan por encima de un valor umbral (séptimo valor umbral), lo que indica la presencia de una rueda en la vía férrea que pasa por el dispositivo;

cuando se detecta la presencia de una rueda, analizar la segunda pluralidad de valores de campo magnético para determinar la dirección de movimiento de la rueda.

Esta realización es particularmente beneficiosa ya que el cambio en una de las direcciones de detección es típicamente más grande que el otro, mientras que la otra dirección de detección es sensible a la dirección desde la cual la rueda se está acercando al dispositivo (y luego se aleja del dispositivo).

Se prefiere que el al menos un procesador esté configurado para analizar la segunda pluralidad de valores de campo magnético para determinar la dirección de movimiento de la rueda estimando una posición de pico en la primera pluralidad de valores de campo magnético, indicando la posición de pico un momento en el tiempo cuando la rueda está sustancialmente por encima del dispositivo; determinar un signo de una primera derivada de la segunda pluralidad de valores de campo magnético cerca de la posición de pico estimada; cuando el signo determinado de la primera derivada es positivo, determinar la dirección de movimiento de la rueda para que esté en una primera dirección a lo largo de la vía férrea; y cuando el signo determinado de la primera derivada es negativo, determinar la dirección de movimiento de la rueda para que esté en una segunda dirección a lo largo de la vía férrea. Se entenderá, en vista de esta descripción completa, que esa posición de pico puede indicar aquí una posición de caída.

Esta realización preferida permite determinar la dirección de movimiento de la rueda con una baja cantidad de necesidades de procesamiento. Especialmente, dado que el dispositivo es preferiblemente un dispositivo inalámbrico con una fuente de energía portátil, menos procesamiento significa que la batería u otros medios de suministro de energía duran más tiempo.

En una realización, cuando hay dos imanes con sus respectivos polos colocados antiparalelos entre sí, la primera dirección de detección es sustancialmente paralela a un lado superior del dispositivo, estando el lado superior opuesto a una base del dispositivo y configurado para colocarse al menos parcialmente por debajo de la rueda cuando el dispositivo está colocado en o cerca de la vía férrea, en donde la primera dirección de detección es sustancialmente paralela a un lado de montaje del dispositivo, estando el lado de montaje configurado para colocar el dispositivo en la cara lateral del riel.

En una realización, cuando hay dos imanes con sus respectivos polos colocados paralelos entre sí, la segunda dirección de detección es sustancialmente paralela a un lado superior del dispositivo, estando el lado superior opuesto a una base del dispositivo y configurado para colocarse al menos parcialmente por debajo de la rueda cuando el dispositivo está colocado en o cerca de la vía férrea, en donde la segunda dirección de detección es sustancialmente paralela a un lado de montaje del dispositivo, estando el lado de montaje configurado para colocar el dispositivo en la cara lateral del riel.

En otra realización, el dispositivo comprende al menos un imán adicional para suprimir los campos magnéticos inducidos en el riel por vehículos ferroviarios que pasan por el riel cerca del dispositivo. El imán o imanes adicionales aplican un campo magnético al riel, debido a que el dispositivo puede medir con mayor precisión el efecto de la rueda sobre el campo magnético medido por el sensor de campo magnético. Sin este campo magnético de los imanes adicionales aplicados al riel, cuando un tren u otro vehículo ferroviario generalmente pesado pasa por un campo magnético es inducido por la fuerza introducida en el riel. Este efecto se conoce como el efecto Villari o el efecto magnetoestrictivo inverso. Este efecto puede describirse como el cambio de la susceptibilidad magnética de un material cuando se somete a una tensión mecánica. Más generalmente, con el al menos un imán adicional, el efecto de la fuerza ejercida por el vehículo se reduce al menos o incluso se elimina, ya que la mayoría, si no todos, de los dominios magnéticos en el riel se alinearán sustancialmente con el campo magnético inducido por los imanes adicionales.

Preferiblemente, el dispositivo comprende un lado superior opuesto a una base del dispositivo y configurado para colocarse al menos parcialmente por debajo de la rueda cuando el dispositivo se coloca en o cerca de la vía férrea, un lado de montaje que se configura para colocar el dispositivo en la cara lateral del riel, al menos un imán de montaje para montar el dispositivo en la vía férrea, el al menos un imán de montaje que se coloca con una dirección de polo sustancialmente perpendicular al lado de montaje.

Los imanes de montaje proporcionan un medio práctico para unir y separar el dispositivo al riel, sin necesidad de tuercas y pernos, orificios correspondientes en las abrazaderas de riel y/o especializadas.

Otro aspecto de la presente descripción es, por lo tanto, un dispositivo con al menos un imán y cualquier tipo de sensor de campo magnético para al menos detectar una rueda que pasa por el dispositivo, en donde uno o más imanes (preferiblemente permanentes) se colocan en o cerca del dispositivo en o cerca del riel para reducir o incluso eliminar los efectos magnetomecánicos aplicables. Estos imanes pueden ser imanes de montaje, pero esto no es esencial para obtener las mediciones mejoradas de al menos la detección de la rueda, o cualquier otro parámetro tal como la velocidad, dirección de movimiento, etc.

En una realización de cualquiera de los aspectos/realizaciones anteriores, el imán de montaje es un imán permanente que tiene una remanencia de al menos 5.000 Gauss, preferiblemente al menos 8.000 Gauss, más preferido al menos 12.000 Gauss.

En una realización de cualquiera de los aspectos/realizaciones anteriores, el dispositivo comprende un único sensor de campo magnético. Especialmente en combinación con dos imanes, preferiblemente permanentes, como se describió anteriormente, el uso del único sensor de campo magnético es beneficioso ya que reduce el número de componentes electrónicos y el consumo de energía del dispositivo, alargando el tiempo de vida de la batería.

En una realización de cualquiera de los aspectos/realizaciones anteriores, el dispositivo comprende una interfaz de red para transmitir la dirección de movimiento obtenida de la rueda, en donde preferiblemente la interfaz de red es una interfaz de red inalámbrica. El uso de una interfaz inalámbrica es especialmente beneficioso ya que en muchas partes de una red de carril a menudo es demasiado costoso proporcionar una red de alimentación y líneas de comunicación. Se prefiere que la interfaz inalámbrica esté configurada para usar una red de baja potencia, de largo alcance, tal como la red LoRa o una red GSM. Un beneficio adicional del dispositivo es que no hay que enviar datos sin procesar a través de la red; el dispositivo realiza el análisis de los datos internamente con el procesador. Esto permite transmitir una cantidad limitada de datos, lo que también aumenta el tiempo de vida de la batería.

En una realización, el dispositivo comprende además un sensor para detectar movimiento, tal como un sensor de aceleración, en donde el al menos un procesador está configurado para obtener un valor de movimiento indicativo de un movimiento del dispositivo; y solo permitir que el sensor de campo magnético detecte valores de campo magnético cuando el valor de movimiento excede un umbral predefinido que indica que un vehículo que comprende una rueda para la vía férrea se acerca a fin de realizar posteriormente las etapas de obtención y análisis. En particular, el movimiento detectado puede ser una vibración del dispositivo/riel. El sensor de detección de movimiento y el sensor de campo magnético pueden proporcionarse de manera integrada. Cuando el sensor de aceleración se usa para obtener primero una indicación para un vehículo/rueda que se aproxima, se ahorra energía ya que los sensores de campo magnético típicamente requieren más potencia que los sensores de detección de movimiento, tales como sensores de aceleración. En general, es posible que sensores de tipo MEMS se usen en el dispositivo.

En una realización adicional, el dispositivo comprende medios de almacenamiento de energía para proporcionar energía eléctrica al dispositivo. Además, pueden proporcionarse medios portátiles de suministro de energía tales como una celda solar.

Según un aspecto adicional, se proporciona un método llevado a cabo en un dispositivo que comprende al menos un imán para proporcionar un campo magnético; un sensor de campo magnético para detectar un valor de campo magnético indicativo de una densidad de flujo, o un cambio en la densidad de flujo del campo magnético proporcionado; y al menos un procesador en comunicación con el sensor de campo magnético, comprendiendo el método el al menos un procesador que realiza las etapas de obtener una pluralidad de valores de campo magnético para tiempos respectivos del sensor de campo magnético; y analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo.

Como será evidente, el dispositivo según el primer aspecto se configura en particular para aplicar una cualquiera o más de las etapas del método descritas anteriormente y/o a continuación. Además, será evidente que cualquiera de las ventajas mencionadas para el (los) método(s) y las etapas del método descritas en la presente memoria se aplican al dispositivo y las ventajas mencionadas para el dispositivo se aplican al (a los) método(s) y las etapas del método correspondientes.

Según un aspecto adicional, se proporciona un producto de programa informático que comprende instrucciones ejecutables por ordenador para realizar cualquier método según una cualquiera de las etapas de una cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente y/o a continuación, cuando el programa se ejecuta en el dispositivo según el primer aspecto.

Según un aspecto adicional, se proporciona un programa informático que comprende instrucciones ejecutables por ordenador para realizar el método según una cualquiera de las etapas de una cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente y/o a continuación, cuando el programa se ejecuta en el dispositivo según el primer aspecto.

Según otro aspecto, se proporciona un dispositivo de almacenamiento de datos que codifica un programa en forma legible por máquina y ejecutable por máquina para realizar una o más etapas de una cualquiera de las realizaciones del método descrito anteriormente y/o a continuación.

Los dibujos adjuntos se usan para ilustrar realizaciones ejemplares no limitantes actualmente preferidas de dispositivos de la presente descripción. Las ventajas anteriores y otras de las características y objetos de la descripción resultarán más evidentes y los aspectos y realizaciones se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se lea junto con los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1 es una vista lateral esquemática de una realización del dispositivo según la presente descripción situada en una cara lateral de un raíl que lleva un vehículo ferroviario;

la Figura 2 es una vista esquemática en perspectiva de una realización del dispositivo según la presente descripción;

la Figura 3 es una vista lateral y parcial en una dirección longitudinal del raíl como se indica en la Figura 1;

la Figura 4 es una vista esquemática de una cara lateral del raíl que muestra el dispositivo de las Figuras 1-3 y que muestra una rueda de vehículo ferroviario en varias posiciones en comparación con el dispositivo;

la Figura 5 es una matriz de gráficos que muestran la dirección del campo magnético y la densidad de flujo en varias posiciones a lo largo de una realización del dispositivo de la presente descripción para diferentes contribuciones al campo magnético de dos imanes del dispositivo, los dos imanes tienen direcciones de polos antiparalelas;

la Figura 6 es una matriz de gráficos que muestran la dirección del campo magnético y la densidad de flujo en varias posiciones a lo largo de una realización del dispositivo de la presente descripción para diferentes contribuciones al campo magnético de dos imanes del dispositivo, teniendo los dos imanes direcciones de polo paralelo;

la Figura 7 es una matriz de gráficos que muestran la dirección del campo magnético y la densidad de flujo en varias posiciones a lo largo de una realización del dispositivo de la presente descripción para diferentes contribuciones al campo magnético de dos imanes del dispositivo, los dos imanes tienen direcciones de polo antiparalelas con los polos norte respectivos apuntando uno hacia el otro;

la Figura 8A es un gráfico de la densidad de flujo del campo magnético medida en función del tiempo y en tres direcciones por la realización del dispositivo de la Figura 5 para una rueda que pasa en una dirección directa;

la Figura 8B es un gráfico de la densidad de flujo del campo magnético medida en función del tiempo y en tres direcciones por la realización del dispositivo de la Figura 5 para una rueda que pasa en una dirección hacia atrás;

la Figura 9 es un esquema de una parte de la electrónica de alojamiento del dispositivo según una realización de la presente descripción; y

la Figura 10 es un diagrama de flujo de un método según una realización de la presente descripción.

Como se muestra en la Figura 1, un dispositivo 1 para detectar una dirección de movimiento de una rueda en una vía férrea se coloca en una cara lateral interior de un raíl 2 sobre el que pasa una locomotora 3. La locomotora 3 es un ejemplo de un vehículo ferroviario. La dirección de movimiento de la locomotora 3 (y por tanto sus ruedas) en estas figuras se indica hacia delante cuando la locomotora se mueve de derecha a izquierda, y hacia atrás cuando la locomotora 3 se mueve hacia la derecha.

Por lo tanto, el dispositivo 1 está configurado para colocarse en o cerca de una cara lateral de la vía férrea 2. El dispositivo 1 comprende en esta realización un primer imán 12 y un segundo imán 14 (véase la Figura 2). Estos imanes 12 y 14 son para proporcionar un campo magnético. El dispositivo 1 comprende además un sensor de campo magnético 18 (véase la Figura 3) para detectar un valor de campo magnético indicativo de una densidad de flujo, o un cambio en la densidad de flujo, del campo magnético proporcionado. El sensor 18 se coloca en el alojamiento 16, que contiene las partes electrónicas del dispositivo 1, preferiblemente de manera impermeable. El dispositivo 1 comprende además al menos un procesador 40 en comunicación con el sensor de campo magnético 18 (véase la Figura 9). Además, el dispositivo 1 puede comprender una batería 44, que es un ejemplo de medios de almacenamiento de energía, un sensor de aceleración 42, que es un ejemplo de un sensor de movimiento y una interfaz inalámbrica 48. Aunque el dispositivo 1 podría comprender alternativamente o adicionalmente una interfaz cableada, se prefiere una interfaz inalámbrica debido a la facilidad de implementación. La interfaz inalámbrica 48 se conecta preferiblemente a través de una red LoRa o una red GSM. El dispositivo 1 además comprende una unidad de almacenamiento 46, configurada para almacenar instrucciones para que el procesador 40 funcione. Estas instrucciones pueden tomar la forma de firmware.

En el dispositivo 1, el primer imán 12 y el segundo imán 14 están distanciados entre sí por una primera distancia b c (véase la Figura 4), en donde el sensor de campo magnético 18 está posicionado de manera que es capaz de detectar el campo magnético que se origina tanto en el primer imán 12 como en el segundo 14.

Como se muestra en las Figuras 3 y 4, el dispositivo 1 comprende una base 24 y un lado superior 26 opuesto a la base 24. El dispositivo 1 comprende además un lado de montaje 28 para montar el dispositivo en una cara lateral del riel 2. En la Figura 3, el dispositivo está montado en una cara lateral del raíl 2 opuesto a la cara lateral 30. Opuesto al lado de montaje 28, el dispositivo 1 comprende una segunda cara lateral 29. En esta cara lateral 29, se monta el alojamiento 16. El primer 12 y el segundo 14 imanes están orientados sustancialmente paralelos al lado superior 26, en donde las direcciones de polo magnético del primer 12 y el segundo 14 imanes son sustancialmente perpendiculares al lado superior 26. Como será claro, y como se explica más adelante, la orientación del primer 12 y el segundo 14 imanes también puede ser diferente.

La primera distancia b c está en el intervalo de 20 a 200 mm, en donde el sensor de campo magnético 18 se coloca preferiblemente a distancias respectivas sustancialmente iguales b y c (en la dirección x) desde el primer y segundo imanes. Sin embargo, en la realización mostrada, el sensor 18 no está directamente en el medio entre los dos imanes 12, 14, sino que está colocado a una distancia d en la dirección 'y' por debajo de los imanes 12, 14. Esto se hace en particular cuando en esa posición, un componente o vector del campo magnético en una dirección de medición es el mismo para ambos imanes, como se explica con más detalle a continuación.

El procesador 40 obtiene una pluralidad de valores del campo magnético para los tiempos respectivos del sensor de campo magnético 18. A continuación, la pluralidad obtenida de valores de campo magnético se analiza de manera que se obtiene una dirección de movimiento de una rueda 4, o un borde o brida 5 del mismo, que pasa por el dispositivo 1.

Un conjunto de datos de ejemplo se muestra en la Figura 8A. Con referencia a los datos más altos “ By” en la Figura 8A, hay una línea base 71 indicada con una línea discontinua. El análisis de la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene una dirección de movimiento de la rueda 4 que pasa por el dispositivo 1 se puede hacer al comparar la pluralidad de valores de campo magnético con el valor de campo magnético de la línea base 71 detectado por el sensor de campo magnético 18 cuando no hay ninguna rueda 4 (u otro objeto) presente para detectar un aumento relativo 70 y una disminución posterior 72 (Figura 8A), o una disminución relativa 80 y un aumento posterior 82 (Figura 8B) de la pluralidad de valores de campo magnético en comparación con el valor de campo magnético de la línea base 71 (o línea base 81).

Adicional o alternativamente, la comparación puede realizarse detectando si en un primer punto en el tiempo 78 uno de la pluralidad de valores de campo magnético es mayor que la línea base 71, 81 el valor de campo magnético y en un segundo punto en el tiempo 79 después de que el primer punto en el tiempo otro de la pluralidad de valores de campo magnético es menor que el valor de campo magnético de la línea base 71 para determinar que la rueda 4 que pasa por el dispositivo 1 se mueve hacia adelante (Figura 8A), de modo que hacia la izquierda en la Figura 1.

Para determinar que la rueda 4 se mueve en la otra dirección hacia atrás, entonces se detecta que en un primer punto en el tiempo 88 uno de la pluralidad de valores del campo magnético es menor que el valor del campo magnético de la línea base 81 y en un segundo punto en el tiempo 89 después de que el primer punto en el tiempo 88 otro de la pluralidad de valores del campo magnético es mayor que el valor de campo magnético de la línea base 81 para determinar que la rueda 4 que pasa por el dispositivo 1 se mueve en la dirección hacia atrás (Figura 8B), de modo que hacia la derecha en la Figura 1

Alternativa o adicionalmente, la comparación comprende detectar si una primera diferencia entre un primer valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es mayor que un primer valor umbral por encima del valor del campo magnético de la línea base o menor que un segundo valor umbral por debajo del valor del campo magnético de la línea base. Cuando la primera diferencia es mayor que el primer valor umbral, se detecta si una segunda diferencia entre un segundo valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es menor que un tercer valor umbral, el segundo valor corresponde a un punto posterior en el tiempo que el primer valor, para determinar que la rueda 4 que pasa por el dispositivo 1 tiene una primera dirección de movimiento (hacia adelante). Cuando la primera diferencia es menor que el segundo valor umbral, se detecta si una segunda diferencia entre un segundo valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es mayor que un cuarto valor umbral, el segundo valor corresponde a un punto posterior en el tiempo que el primer valor para determinar que la rueda 4 que pasa por el dispositivo 1 tiene una segunda dirección de movimiento (hacia atrás).

El dispositivo 1 puede configurarse para detectar si al menos una de la pluralidad obtenida de valores de campo magnético cumple una condición que indica la presencia de una rueda 4 en la vía férrea 2, en donde el procesador 40 está configurado para obtener solo una dirección de la rueda 4 cuando el valor de campo magnético obtenido cumple con la condición que indica la presencia de una rueda en la vía férrea. La condición que indica la presencia de una rueda en la vía férrea 2 puede ser una condición de exceder un quinto valor umbral predeterminado de un valor absoluto de una diferencia entre al menos un valor de la pluralidad de valores de campo magnético y un valor de campo magnético de línea base detectado por el sensor de campo magnético cuando no hay ninguna rueda presente. Cuando el dispositivo 1 tiene un sensor 18 que es capaz de detectar en dos direcciones perpendiculares, tales como las direcciones 'x' e 'y' mostradas en las Figuras 2-4, es posible comprobar la condición en una de las dos direcciones. Por ejemplo, en la Figura 8A, la señal “ Bx” corresponde al flujo de campo magnético en la dirección x, mientras que la señal “ By” corresponde al flujo de campo magnético en la dirección 'y'. La señal “ Bx” se puede usar con el fin de encontrar si se cumple la condición, ya que muestra una gran caída en la señal cuando pasa la rueda.

Como en la realización mostrada en la Figura 4, se prefiere que el sensor de campo magnético 18 se coloque en una posición donde una primera dirección del campo magnético de un componente de campo magnético del primer imán sea diferente de una segunda dirección del campo magnético de un componente de campo magnético del segundo imán. Esto puede verse en las Figuras 5-7. En la Figura 5, con respecto a una realización en la que los imanes 12, 14 tienen sus campos magnéticos alineados de manera antiparalela, el sensor 18 se coloca no exactamente entre los dos imanes, ya que el componente de campo magnético del primer imán y el segundo imán tienen el mismo componente x de B allí, concretamente cero. Sin embargo, todavía sería posible medir el aumento/disminución o disminución/aumento en el componente 'y', equivalente a los datos mostrados en las Figuras 8A y 8B.

En la Figura 6, con respecto a una realización donde los imanes 12, 14 tienen su campo magnético alineado de manera paralela, la posición en el medio entre los imanes tiene el mismo componente tanto en la dirección x (cero) como en la dirección 'y' (campo que apunta hacia abajo como se muestra por la flecha). Por lo tanto, el sensor 18 está colocado algo por debajo de esa posición intermedia. Allí, el componente en la dirección x del imán 12 está hacia la izquierda en el gráfico 120, en donde la contribución del imán 14 se ignora. En el gráfico 128, donde se ignora la contribución del imán 12, el componente en la dirección x del imán 14 es hacia la derecha. Cuando la contribución de ambos imanes se tiene en cuenta (gráfico 124), el campo neto en la dirección x es cero.

Alternativamente, es posible rotar uno de los dos imanes de manera que la posición media aún pueda usarse por el sensor 18.

En las Figuras 5-7, “ Ba” indica el campo máximo generado por el imán 12 y “ Bb” indica el campo máximo generado por el imán 14. Los respectivos gráficos 104, 124 y 144 muestran una situación en la que no hay ninguna rueda 4 u otro objeto presente, y el sensor 18 mide el campo magnético generado por ambos imanes 12, 14. Cuando una rueda se acerca a la derecha (por ejemplo, la posición 4' en la Figura 4), bloquea parte del campo magnético generado por el imán 14. Como ejemplo, los gráficos 102, 122 y 124 muestran una situación en la que el imán 14 genera la mitad del campo magnético ya que puede producir en la situación en los gráficos 104, 124 y 144.

Con referencia al gráfico 102, se puede ver que el componente de campo magnético en la dirección 'y' en la posición del sensor 18 aumenta. Cuando el campo magnético del imán 14 está completamente bloqueado, como se muestra en el gráfico 100, el componente de campo magnético en la dirección 'y' en la posición del sensor 18 ha aumentado aún más. Esto corresponde a la situación de la Figura 8A, en donde el aumento 70 puede verse en la señal By.

Cuando la rueda 4 se mueve más hacia la izquierda (hacia adelante) de nuevo, se encuentra la situación del gráfico 102 y la señal By disminuye nuevamente, correspondiente a la situación que se muestra en el gráfico 104, aunque solo para la dirección 'y'. Cuando la rueda 4 se mueve más hacia la izquierda, el campo magnético generado por el imán 12 está parcialmente bloqueado, y la situación similar a la del gráfico 106 se encuentra donde el componente 'y' del campo magnético medido por el sensor comienza a apuntar hacia abajo, lo que da como resultado una disminución de la señal como se muestra en la Figura 8A por el inicio de la disminución 72. El mínimo en la disminución 72 se obtendrá cuando el imán 12 no tiene contribución, como se muestra en el gráfico 108. En la práctica, es probable que esta situación no se logre. Las Figuras 5-7 se usan para mostrar el principio de funcionamiento del dispositivo 1. Cuando la rueda se mueve más hacia la izquierda, nuevamente se producirá una situación similar al gráfico 106 ya que la rueda 4 bloqueará parcialmente el campo del imán 12 (por ejemplo, la posición 4” mostrada en la Figura 4). El componente 'y' todavía está dirigido hacia abajo, pero ahora ligeramente menos nuevamente. Una vez que la rueda 4 está lo suficientemente lejos, nuevamente ambos imanes 12 y 14 contribuirán como en el gráfico 104.

Un razonamiento similar se mantiene para que la rueda de movimiento hacia atrás se acerque desde la izquierda (por ejemplo, desde la posición 4” en la Figura 4), una señal de la cual se muestra en la Figura 8B, y se entenderá que la señal en la dirección 'y' luego disminuye primero y, posteriormente, aumenta. Esta diferencia se utiliza en el dispositivo 1 para determinar la dirección de movimiento como se ha descrito anteriormente.

La Figura 6 muestra las direcciones de campo y magnitudes de un dispositivo en donde la geometría de los ejes magnéticos de los imanes 12 y 14 es paralela. Los gráficos 120-128 son equivalentes a los gráficos 100-108. En este caso, el campo magnético en la dirección x mostraría una señal similar a la señal “ By” en las Figuras 8A y B. El campo magnético en la dirección 'y' mostraría una señal similar a la señal “ Bx” en las Figuras 8A y 8B.

La Figura 7 muestra otro ejemplo de los imanes 12 y 14 orientados con sus ejes magnéticos apuntando uno hacia el otro, mostrando que son posibles muchas orientaciones. Los gráficos 140-148 son equivalentes a los gráficos 100-108 y 120 128. Aquí también el campo magnético de la dirección x mostraría una señal similar a la señal “ By” en las Figuras 8A y 8B.

Aunque las posiciones simétricas se muestran en las Figuras 5-7, todavía son posibles otras orientaciones no simétricas de los ejes magnéticos de los imanes 12 y 14.

Se prefiere que los imanes 12 y 14 sean imanes permanentes. Un imán adecuado es un imán de NbFeB producido por Webcraft GmbH, que tiene un grado de magnetización de N45, que en este caso significa una remanencia (B<r>) de 13.200-13.700 Gauss. Este imán tiene la forma de un cilindro que tiene un diámetro de 10 mm y una altura de 10 mm. El eje del polo se dirige a lo largo de la dirección longitudinal del cilindro.

El dispositivo 1 está configurado de tal manera que el al menos un imán 12, 14 proporciona un campo magnético al menos parcialmente influenciado por la rueda 4 cuando la rueda pasa por el dispositivo a una distancia a (véanse las Figuras 3 y 4) de como máximo 10 cm. Se prefiere que el dispositivo esté hecho de tal manera que se coloque a una distancia en el intervalo de 1,5 a 5 cm de la brida 5 de la rueda 4. El sensor de campo magnético 18 está posicionado de manera que detecta el cambio en el campo magnético causado por la rueda como se describió anteriormente.

El sensor de campo magnético 18 en las realizaciones mostradas es un sensor de campo magnético bidimensional que detecta dos componentes del campo magnético en la primera y segunda direcciones de detección perpendiculares, tal como la dirección 'x' y la dirección 'y' que se muestran en las Figuras 2-4.

Se prefiere que las primera y segunda pluralidades respectivas de los valores de campo magnético se obtengan para tiempos respectivos del sensor de campo magnético 18 para cada primera y segunda dirección de detección respectiva. A continuación, la primera pluralidad obtenida de valores de campo magnético se analiza detectando si los valores de campo magnético caen por debajo de un valor umbral que indica la presencia de una rueda en la vía férrea que pasa por el dispositivo. Por ejemplo, la primera pluralidad de valores de campo magnético es la señal de “ Bx” en las Figuras 8A y 8B.

Cuando se detecta la presencia de una rueda, la segunda pluralidad de valores de campo magnético se analiza para determinar la dirección de movimiento de la rueda.

Este análisis de la segunda pluralidad de valores de campo magnético para determinar la dirección del movimiento de la rueda puede realizarse estimando una posición pico 76, 86 en la primera pluralidad de valores de campo magnético (Bx), la posición pico 76, 86 indica un momento en el tiempo cuando la rueda 4 está sustancialmente por encima del dispositivo 1. Posteriormente, se determina un signo de una primera derivada de la segunda pluralidad de valores de campo magnético (By) cerca de la posición de pico estimada 76, 86. Cuando el signo determinado de la primera derivada es positivo (situación de la Figura 8B como se ve en la señal By entre la disminución 80 y el aumento 82), se determina la dirección de movimiento de la rueda para que esté en una dirección hacia atrás a lo largo de la vía férrea. Cuando el signo determinado de la primera derivada es negativo (situación de la Figura 8A como se ve en la señal By entre el aumento 70 y la disminución 72), la dirección de movimiento de la rueda se determina que está en la dirección hacia atrás a lo largo de la vía férrea 2.

Aunque esta es una forma eficiente y práctica de recursos de determinar la dirección de movimiento, será evidente para el experto en la técnica que diversas otras formas de determinar el aumento/disminución o disminución/aumento de la señal medida.

El dispositivo 1 puede comprender además imanes adicionales 20-22 para suprimir campos magnéticos inducidos en el raíl 2 por vehículos ferroviarios 3 que pasan por el raíl 2 cerca del dispositivo 1. Los imanes 20-22 se colocan cerca del lado de montaje 28 para lograr el mayor efecto beneficioso con respecto a los efectos magnetomecánicos como se describió anteriormente.

Los imanes adicionales 20-22 también pueden hacer funcionar un imán de montaje para montar el dispositivo en el riel 2. Preferiblemente, los imanes adicionales 20-22 están con una dirección de polo sustancialmente perpendicular al lado de montaje 28.

Se prefiere que los imanes 20-22 sean imanes permanentes. Un imán adecuado es un imán de NbFeB producido por Weber GmbH, que tiene un grado de magnetización de N42, que en este caso significa una remanencia (B<r>) de 12.900-13.200 Gauss. Este imán tiene la forma de un cilindro que tiene un diámetro de 20 mm y una altura de 10 mm. El eje del polo se dirige a lo largo de la dirección longitudinal del cilindro.

El dispositivo 1 descrito solo requiere beneficiosamente un único sensor de campo magnético 18 para detectar con precisión la rueda 4 y opcionalmente también obtener la dirección de movimiento de la rueda 4 como se describe con respecto a las realizaciones preferidas. Se entenderá que también se puede obtener la velocidad del vehículo 3, en base a las señales de, por ejemplo, las Figuras 8A y 8B. Cuando el aumento y la disminución ocurren en un intervalo de tiempo más corto, el vehículo 3 se mueve más rápido que cuando el aumento y la disminución ocurren durante un período de tiempo más largo. Una calibración del dispositivo 1 permite entonces determinar una velocidad del vehículo 3.

El dispositivo 1 puede comprender un sensor para detectar movimiento, tal como un sensor de aceleración 42. A continuación, se puede obtener un valor de movimiento indicativo de un movimiento del dispositivo y el sensor de campo magnético para detectar valores de campo magnético solo se habilita cuando el valor de movimiento excede un umbral predefinido que indica que un vehículo que comprende una rueda para la vía férrea se acerca a fin de realizar posteriormente las etapas de obtención y análisis. Por ejemplo, el valor de movimiento puede ser una varianza de una pluralidad de puntos de datos obtenidos del sensor de movimiento (por ejemplo, el sensor de aceleración), y puede determinarse una varianza de los puntos de datos para obtener una indicación del nivel de vibración. Entonces se puede determinar si la varianza excede una varianza predefinida indicativa de un nivel de vibración umbral.

Como se muestra en la Figura 10, un método para detectar una rueda en una vía férrea comprende obtener 50 una pluralidad de los valores de campo magnético para los tiempos respectivos del sensor de campo magnético; y analizar 52 la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo. Otras etapas se describen en la descripción anterior en relación con el dispositivo 1, o son fácilmente derivables de las mismas.

Un experto en la técnica reconocería fácilmente que las etapas de los diversos métodos descritos anteriormente pueden realizarse por ordenadores programados. En el presente documento, algunas realizaciones también pretenden cubrir dispositivos de almacenamiento de programas, por ejemplo, medios de almacenamiento de datos digitales, que son legibles por máquina u ordenador y codifican programas de instrucciones ejecutables por máquina o ejecutables por ordenador, en donde dichas instrucciones realizan algunas o todas las etapas de dichos métodos descritos anteriormente. Los dispositivos de almacenamiento de programas pueden ser, por ejemplo, memorias digitales, medios de almacenamiento magnético tales como discos magnéticos y cintas magnéticas, discos duros o medios de almacenamiento de datos digitales ópticamente legibles. Las realizaciones también pretenden cubrir ordenadores programados para realizar dichas etapas de los métodos descritos anteriormente.

Las funciones de los diversos elementos mostrados en las figuras, incluyendo cualquier bloque funcional marcado como “ unidades” , “ procesadores” o “ módulos” , pueden proporcionarse mediante el uso de hardware dedicado, así como hardware capaz de ejecutar software tal como firmware en asociación con el software apropiado. Cuando se proporciona por un procesador, las funciones pueden ser proporcionadas por un único procesador dedicado, por un único procesador compartido, o por una pluralidad de procesadores individuales, algunos de los cuales pueden compartirse. Además, el uso explícito del término “ unidad” , “ procesador” o “ controlador” no debe interpretarse como que se refiere exclusivamente al hardware capaz de ejecutar software, y puede incluir implícitamente, sin limitación, hardware de procesador de señal digital (DSP), procesador de red, circuito integrado de aplicación específica (ASIC), matriz de puertas programables en campo (FPGA), memoria de solo lectura (ROM) para almacenar software, memoria de acceso aleatorio (RAM) y almacenamiento no volátil. También se puede incluir otro hardware, convencional y/o personalizado. De manera similar, cualquier conmutador mostrado en las Figuras es solamente conceptual. Su función puede llevarse a cabo a través de la operación de lógica de programa, a través de lógica dedicada, a través de la interacción de control de programa y lógica dedicada, o incluso manualmente, la técnica particular que puede seleccionarse por el implementador como se entiende más específicamente a partir del contexto.

Los expertos en la técnica deben apreciar que cualquier diagrama de bloques en el presente documento representa vistas conceptuales de circuitos ilustrativos que incorporan los principios de la invención. De manera similar, se apreciará que cualquier diagrama de flujo, esquemas de flujo, diagramas de transición de estado, pseudocódigos y similares representan diversos procesos que pueden estar sustancialmente representados en medio legible por ordenador y ejecutados por un ordenador o procesador, ya sea que tal ordenador o procesador se muestre explícitamente.

Aunque los principios de la invención se han expuesto anteriormente en relación con realizaciones específicas, debe entenderse que esta descripción se realiza simplemente a modo de ejemplo y no como una limitación del alcance de protección que se determina por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

1. REIVINDICACIONES

   i.Dispositivo para detectar una dirección de movimiento de una rueda en una vía férrea, estando configurado el dispositivo para colocarse en o cerca de una cara lateral de la vía férrea, comprendiendo el dispositivo:

   al menos un imán permanente para proporcionar un campo magnético;

   un sensor de campo magnético para detectar un valor de campo magnético indicativo de una densidad de flujo, o un cambio en la densidad de flujo del campo magnético proporcionado; al menos un procesador en comunicación con el sensor de campo magnético, en donde el al menos un procesador está configurado para:

   obtener una pluralidad de los valores del campo magnético para los tiempos respectivos del sensor de campo magnético; y

   analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo.
2. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde el procesador está configurado para analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo se obtiene comparando la pluralidad de valores de campo magnético con un valor de campo magnético de línea base detectado por el sensor de campo magnético cuando no hay ninguna rueda presente para detectar un aumento relativo y una disminución posterior, o una disminución relativa y un aumento posterior de la pluralidad de valores de campo magnético en comparación con el valor de campo magnético de línea base.
3. 3. Dispositivo según la reivindicación 2, en donde la comparación comprende

   detectar si en un primer punto en el tiempo uno de la pluralidad de valores del campo magnético es mayor que el valor del campo magnético de la línea base y en un segundo punto en el tiempo después de que el primer punto en el tiempo otro de la pluralidad de valores del campo magnético sea más pequeño que el valor del campo magnético de la línea base para determinar que la rueda que pasa por el dispositivo tiene una primera dirección de movimiento; y

   detectar si en un primer punto en el tiempo uno de la pluralidad de valores del campo magnético es menor que el valor del campo magnético de la línea base y en un segundo punto en el tiempo después de que el primer punto en el tiempo otro de la pluralidad de valores del campo magnético es mayor que el valor del campo magnético de la línea base para determinar que la rueda que pasa por el dispositivo tiene una segunda dirección de movimiento diferente de la primera dirección de movimiento; y/o

   en donde la comparación comprende

   detectar si una primera diferencia entre un primer valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es mayor que un primer valor umbral por encima del valor del campo magnético de la línea base o menor que un segundo valor umbral por debajo del valor del campo magnético de la línea base;

   cuando la primera diferencia es mayor que el primer valor umbral, detectar si una segunda diferencia entre un segundo valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es menor que un tercer valor umbral, el segundo valor corresponde a un punto posterior en el tiempo que el primer valor, para determinar que la rueda que pasa por el dispositivo tiene una primera dirección de movimiento; y

   cuando la primera diferencia es menor que el segundo valor umbral, detectar si una segunda diferencia entre un segundo valor de la pluralidad de valores del campo magnético y el valor del campo magnético de la línea base es mayor que un cuarto valor umbral, el segundo valor corresponde a un punto posterior en el tiempo que el primer valor para determinar que la rueda que pasa por el dispositivo tiene una segunda dirección de movimiento diferente de la primera dirección de movimiento.
4. 4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando configurado además el al menos un procesador para detectar si al menos una de la pluralidad obtenida de valores de campo magnético cumple una condición que indica la presencia de una rueda en la vía férrea, en donde el al menos un procesador está configurado para obtener solo una dirección de la rueda cuando el valor de campo magnético obtenido cumple con la condición que indica la presencia de una rueda en la vía férrea, en donde preferiblemente la condición que indica la presencia de una rueda en la vía férrea es una condición de exceder un quinto valor umbral predeterminado de un valor absoluto de una diferencia entre al menos un valor de la pluralidad de valores de campo magnético y un valor de campo magnético de línea base detectado por el sensor de campo magnético cuando no hay ninguna rueda presente.
5. 5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sensor de campo magnético está colocado de tal manera que está fuera de un punto de simetría del al menos un imán y una dirección longitudinal de la vía férrea cuando el dispositivo está colocado en o cerca de la cara lateral de la vía férrea, en donde preferiblemente, cuando el al menos un imán está posicionado de manera que su eje del polo magnético es perpendicular a una dirección longitudinal de la vía férrea cuando el dispositivo está colocado en o cerca de la vía férrea, el sensor de campo magnético se coloca adyacente al eje del polo magnético.
6. 6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, el dispositivo que comprende un primer y un segundo imán para proporcionar el campo magnético, en donde el primer y segundo imanes están distanciados entre sí por una primera distancia, en donde el sensor de campo magnético está colocado de manera que es capaz de detectar el campo magnético que se origina tanto en el primer como en el segundo imán, en donde preferiblemente el sensor de campo magnético se coloca en una posición donde una primera dirección del campo magnético de un componente de campo magnético del primer imán es diferente de una segunda dirección del campo magnético de un componente de campo magnético del segundo imán.
7. 7. Dispositivo según la reivindicación 6,

   en donde el primer y segundo imanes están posicionados de manera que las direcciones del polo magnético del primer y segundo imanes son sustancialmente antiparalelas; o en donde el primer y el segundo imán están posicionados de manera que las direcciones del polo magnético del primer y segundo imanes son sustancialmente paralelas.
8. 8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, en donde el dispositivo comprende una base y un lado superior opuesto a la base, en donde el primer y segundo imanes están posicionados sustancialmente paralelos al lado superior, en donde las direcciones del polo magnético del primer y segundo imanes son sustancialmente perpendiculares al lado superior; y/o

   en donde la primera distancia está en el intervalo de 20 a 200 mm, en donde el sensor de campo magnético se coloca preferiblemente a distancias respectivas sustancialmente iguales desde el primer y segundo imanes, en donde preferiblemente el primer y segundo imanes tienen una remanencia de al menos 5000 Gauss, más preferiblemente al menos 8000 Gauss, lo más preferido al menos 12000 Gauss.
9. 9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el al menos un imán está configurado de tal manera que el campo magnético proporcionado está al menos parcialmente influenciado por la rueda cuando la rueda pasa por el dispositivo a una distancia de como máximo 10 cm, en donde el sensor de campo magnético está colocado de manera que detecta el cambio en el campo magnético causado por la rueda, en donde preferiblemente el sensor de campo magnético está distanciado del al menos un imán por una segunda distancia que tiene un orden de magnitud similar o igual a una tercera distancia entre el al menos un imán y una posición más cercana de la rueda cuando la rueda pasa por el dispositivo cuando se coloca en o cerca de la vía férrea.
10. 10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sensor de campo magnético es un sensor de campo magnético bidimensional que detecta dos componentes del campo magnético en la primera y segunda direcciones de detección perpendiculares, en donde el procesador está configurado para

    obtener una primera y una segunda pluralidad respectivas de los valores del campo magnético para los tiempos respectivos del sensor de campo magnético para cada primera y segunda dirección de detección;

    analizar la primera pluralidad obtenida de valores de campo magnético detectando si los valores de campo magnético caen por debajo de un sexto valor umbral, o aumentan por encima de un séptimo valor umbral, lo que indica la presencia de una rueda en la vía férrea que pasa por el dispositivo;

    cuando se detecta la presencia de una rueda, analizar la segunda pluralidad de valores de campo magnético para determinar la dirección de movimiento de la rueda.
11. 11. Dispositivo según la reivindicación 10, en dependencia de la reivindicación 6, en donde el al menos un procesador está configurado para

    analizar la segunda pluralidad de valores de campo magnético para determinar la dirección de movimiento de la rueda estimando una posición de pico en la primera pluralidad de valores de campo magnético, indicando la posición de pico un momento en el tiempo cuando la rueda está sustancialmente por encima del dispositivo;

    determinar un signo de una primera derivada de la segunda pluralidad de valores de campo magnético cerca de la posición de pico estimada;

    cuando el signo determinado de la primera derivada es positivo, determinar la dirección de movimiento de la rueda para que esté en una primera dirección a lo largo de la vía férrea; y cuando el signo determinado de la primera derivada es negativo, determinar la dirección de movimiento de la rueda para que esté en una segunda dirección a lo largo de la vía férrea.
12. 12. Dispositivo según la reivindicación 10 o 11, en función de la reivindicación 7, en donde, cuando las direcciones de polo magnético del primer y segundo imanes son sustancialmente antiparalelas, la primera dirección de detección es sustancialmente paralela a un lado superior del dispositivo, estando el lado superior opuesto a una base del dispositivo y configurado para colocarse al menos parcialmente por debajo de la rueda cuando el dispositivo está colocado en o cerca de la vía férrea, en donde la primera dirección de detección es sustancialmente paralela a un lado de montaje del dispositivo, estando el lado de montaje configurado para colocar el dispositivo en la cara lateral del riel; o

    en donde, cuando las direcciones de polo magnético del primer y segundo imanes son sustancialmente paralelas, la segunda dirección de detección es sustancialmente paralela a un lado superior del dispositivo, estando el lado superior opuesto a una base del dispositivo y configurado para colocarse al menos parcialmente por debajo de la rueda cuando el dispositivo está colocado en o cerca de la vía férrea, en donde la segunda dirección de detección es sustancialmente paralela a un lado de montaje del dispositivo, estando el lado de montaje configurado para colocar el dispositivo en la cara lateral del riel.
13. 13. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos un imán adicional para suprimir los campos magnéticos inducidos en el riel por vehículos ferroviarios que pasan por el dispositivo cercano al dispositivo, en donde preferiblemente el al menos un imán adicional es un imán permanente que tiene una remanencia de al menos 5000 Gauss, preferiblemente al menos 8000 Gauss, más preferiblemente al menos 12000 Gauss; y/o

    que comprende un lado superior opuesto a una base del dispositivo y configurado para colocarse al menos parcialmente por debajo de la rueda cuando el dispositivo se coloca en la vía férrea, un lado de montaje configurado para colocar el dispositivo en la cara lateral del riel, en donde el al menos un imán adicional funciona como al menos un imán de montaje para montar el dispositivo en la vía férrea, el al menos un imán de montaje se coloca con una dirección de polo sustancialmente perpendicular al lado de montaje; y/o

    en donde el dispositivo comprende un único sensor de campo magnético; y/o

    que comprende además una interfaz de red para transmitir la dirección de movimiento obtenida de la rueda, en donde preferiblemente la interfaz de red es una interfaz de red inalámbrica; y/o que comprende además un sensor para detectar movimiento, tal como un sensor de aceleración, en donde el al menos un procesador está configurado para

    obtener un valor de movimiento indicativo de un movimiento del dispositivo; y solo permitir que el sensor de campo magnético detecte valores de campo magnético cuando el valor de movimiento excede un umbral predefinido que indica que un vehículo que comprende una rueda para la vía férrea se acerca a fin de realizar posteriormente las etapas de obtención y análisis; y/o

    que comprende además medios de almacenamiento de energía para proporcionar energía eléctrica al dispositivo.
14. 14. Método para detectar una dirección de movimiento de una rueda en una vía férrea, el método se lleva a cabo en un dispositivo que se configura para colocarse en o cerca de una cara lateral de la vía férrea, el dispositivo que comprende al menos un imán permanente para proporcionar un campo magnético; un sensor de campo magnético para detectar un valor de campo magnético indicativo de una densidad de flujo, o un cambio en la densidad de flujo del campo magnético proporcionado; y al menos un procesador en comunicación con el sensor de campo magnético, comprendiendo el método el al menos un procesador que realiza las etapas de:

    obtener una pluralidad de los valores del campo magnético para los tiempos respectivos del sensor de campo magnético; y

    analizar la pluralidad obtenida de valores de campo magnético de manera que se obtiene una dirección de movimiento de una rueda que pasa por el dispositivo.
15. 15. Método según la reivindicación 14, en donde se usa un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13.
16. 16. Producto de programa informático que comprende instrucciones ejecutables por ordenador para realizar el método de la reivindicación 14 o 15, cuando el programa se ejecuta en el dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1-13.