ITRM940708A1

ITRM940708A1 - "disposizione per fornire comunicazione e posizionamento in un'installazione di guida"

Info

Publication number: ITRM940708A1
Application number: IT94RM000708A
Authority: IT
Inventors: Brik Wichtel
Original assignee: Telia Ab
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1994-11-04
Publication date: 1996-05-04
Also published as: NL194368C; DE4439768A1; ES2102319B1; GB2283873A; IT1275068B; AU675360B2; SE515499C2; ITRM940708A0; SE9303667D0; AU7768394A; ES2102319A1; FR2712417A1; GB2283873B; NL194368B; FR2712417B1; SE9303667L; CH690167A5; US5638078A; NL9401842A; GB9422152D0

Abstract

Organi di comunicazione e posizionamento per un'installazione di guida per guidare unità mobili (1) sono disposti in sistemi a binario. Il posizionamento viene effettuato con grande precisione. Una unità mobile e postazioni di base (rispettivamente 6 e 7), poste lungo il sistema a binario sono costituite da una prima e una seconda apparecchiatura per la comunicazione e il posizionamento. La creazione di comunicazione tra la prima e la seconda apparecchiatura viene effettuata tramite un sistema radio mobile (DECT). Il posizionamento viene creato mediante l'apparecchiatura di posizionamento inclusa in una rispettiva unità mobile. Al passaggio di una rispettiva unità mobile davanti ad una rispettiva postazione di base, l'apparecchiatura di posizionamento dell'unità mobile viene aggiornata mediante l'apparecchiatura di posizionamento di riferimento (10). Questo aggiornamento viene effettuato tramite il detto sistema radio mobile.

Description

"Disposizione per fornire comunicazione e posizionamento in un'installazione di guida".

Descrizione

Campo tecnico

La presente invenzione si riferisce ad una disposizione per fornire comunicazione e posizionamento per un'installazione di guida per guidare unità mobili, per esempio nellaforma di carrozze in un sistema a binario. Il posizionamento deve avvenire con grande precisione, per esempio con la precisione di circa 1 metro. Una unità mobile e postazioni su binario poste lungo il sistema a binario comprendono una prima e rispettivamente una seconda apparecchiatura per la comunicazione e il posizionamento. Tecnica anteriore

I sistema di guida per sistemi a binario destinati al traffico collettivo del tipo oggi in questione costano secondo le stime IO milioni di corone svedesi per km, ed i salari dei conducenti delle carrozze rappresentano più di metà dei costi operativi. E' quindi interessante fornire soluzioni al posizionamento ed alla comunicazione per sistemi di guida che rendano possibile la realizzazione di carrozze .senza conducente. A questo proposito, si prevede che un collettore di dati venga installato lungo il bi— nario e che unità di comunicazione bidirezionali per intervalli brevi vengano installate in numero di circa una pernetro. S'intende qui fornire identità e certe informazioni logiche a distanze di 1 decimetro. Una carrozza viene così ad essere posizionata ogni metro e ad essa vengono conferite certe capacità di comunicazione.

Le soluzioni esistenti per posizionare e comunicare sono relativamente primitive. Hi sono due tipi di sistema a questo riguardo. Il primo opera con blocchi fissi e il secondo con blocchi mobili. I blocchi fissi comportano che il binario sia diviso in tratte dove solo una unità di treno è consentita per volta. Una spazzola che mette in corto circuito due rotaie metalliche costituisce un rivelatore. Sistemi del genere sono disponibili sul mercato. Il principio comportante blocchi mobili implica che il treno sia circondato da una zona di sicurezza entro la quale non è consentito nessun altro treno.

Descrizione dell'invenzione

Problema tecnico

Esiste in maniera generale l'esigenza di poter disporre sistemi di guida e di binario in una maniera tecnicamente ed economicamente più vantaggiosa. L'invenzione risolve tra l'altro questo problema.

Esiste dunque l'esigenza di posizionare una rispettiva carrozza con la precisione di 1 metro e di fornire una comunicazione generale di dati tra carrozza e infrastruttura.L'invenzione risolve anche questo problema.

La soluzione del problema potrà essere trovata nel periodo breve e comporterà un progetto tecnico il più semplice possibile ad un costo minimo possibile. Poiché le carrozze devono essere progettate senza conducente, l'affidabilità del sistema deve essere elevata. L'invenzione risolve anche questo problema.

Esiste dunque l'esigenza di attuare in continuo posizionamenti precisi e di poter guidare unità di treno (carrozze) ad intervalli più strettì. L'invenzione risolve anche questo problema.

In relazione al posizionamento e alla guida di sistemi di guida del tipo in discussione, esiste l'esigenza di poter installare allacciamenti di telecomunicazione utilizzabili dai passeggeri. Questo viene risolto dalla presente invenzione.

Soluzione

L'aspetto che può essere considerato principalmente caratterizzante di una disposizione secondo l'invenzione è che per creare comunicazione tra una prima e una seconda apparecchiatura viene predisposto un sistema telefonico comprendente un sistema radio mobile e/o un sistema a rete telefonica fissa. Per creare il posizionamento, la rispettiva unità mobile o carrozza contiene un'apparecchiatura di posizionamento, preferibilmente un'apparecchiatura di posizionamento del tipo GPS (Global Position System) la quale, quando l'unità mobile passa davanti ad una postazione base, può essere aggiornata da un'apparecchiatura di posizionamento di riferimento. Il detto aggiornamento dell'apparecchiatura di posizionamento dell'unità mobile o carrozza può essere effettuato tramite il sistema telefonico.

In una forma di attuazione le funzioni per la comunicazione e per il posizionamento vengono di conseguenza separate. La comunicazione avviene tramite postazioni di base disposte ad una distanza di circa 100 metri l'una dall'altra, lungo un rispettivo binario o una tratta di binario. Il posizionamento avviene mediante strumenti di posizionamento per lo più a base radio che possono essere di un tipo di per.se stesso noto.

In un 'ulteriore forma di attuazione una apparecchiatura di posizionamento di riferimento consistente in una postazione di riferimento (PS tarata fissa, disposta per calcolare correzioni per un GPS differenziale, è utilizzata in tratte di binario aperte, semiaperte o lunghe. Le unità mobili o carrozze sono munite di ricevitori di GPS mobili che calcolano le posizioni funzionanando con una precisione per esempio di 100 metri, che supera considerevolmente la precisione cuL si mira con il sistema, la quale può essere una precisione per esempio di 1 metro.

1 dati dalla postazione di riferimento tarata fissa sono predisposti in modo da correggere i ricevitori mobili secondolà precisione menzionata per ultima rendendo superflua 11installazione a fianco del binario attraverso il sistema di comunicazione.

In tratte di binario coperte e in tratte più corte che necessitano di una continuità massima nel posizionamento, la posizione stimata si sostituisce preferibilmente alla posizione approvata ottenuta per ultima la quale opera con tratte di binario aperte, semiaperte o lunghe. Il sistema opera dunque con informazioni riguardando quella tratta o quelle tratte di binario che sono oggetto di una funzione di più funzioni di posizione stimata.

La rete di telecomunicazioni include o consiste preferibilmente di un sistema radio mobile del tipo DECT che offre una trasmissione generale di dati, buona accessibilità, flessibilità, funzione di passaggio o di consegna, semplicità, struttura per operatore privato, ecc. La rete di telecomunicazioni comprende quindi una rete radio mobile del tipo DECT che offre accesso alla conversazione pubblica su canali non occupati dando così la possibilità di uno o più servizi aggiuntivi. La parte di posi- . zionamento ottiene assistenza dalla parte dì’.comuniazìone la quale, secondo quanto precede, viene creata con reti di telecomunicazioni del tipo DECT per essere aggiornata con correzioni per GPS differenziali, per cui la posizione della unità mobile viene resa nota con una precisione di circa 1 metro. Le dette reti di telecomunicazioni sono utilizzate per comunicare la posizione, lo status ecc. al sistema di guida. Il sistema di guida è predisposto in modo da dare istruzioni alla unità mobile/carrozza tramite le reti di telecomunicazioni del tipo DECT.

In una forma di attuazione concreta, una rispettiva unità mobile è munita di un sistema di guida interno, di una unità portatile che può essere utilizzata nella rete di telecomunicazioni corrente, e di una unità GPS. Postazioni di base nella rete di telecomunicazioni del tLpe suddetto sono collegate o possono essere collegato alla rete di telecomunicazioni fissa. La rete di telecomunicazioni fissa è collegata ad un sistema di guida centrale per il sistema di binario e con una attrezzatura di riferimento del tipo GPS differenziale.

Vantaggi

Quanto proposto sopra dà una possibilità, attraverso GPS differenziali, di ottenere una precisione di posizionamento sufficientemente buona. Reti di telecomunicazioni del tipo DECT o sistemi simili sono adatti per la trasmissione di dati nel contesto dato. Le funzioni basilari sono così assicurate. Per la trasmissione di dati di posizione, reti del tipo GSM, NMT, MOBITEX ed anche reti fisse come ad esempio la PSTN (rete dati) possono essere adoperate oltre alla suddetta rete DECT. Soluzioni tecniche note possono essere combinate per ottenere un risultato che è soddisfacente in questo contesto.

Descrizione delle figure

Una forma di attuazione presentemente proposta di una disposizione che presenta le caratteristiche indicative dell'invenzione verrà ora descritta nel testo che segue, facendo riferimento nel contempo ai disegni allegati in cui:

La figura 1 mostra, in forma di diagrauma a blocchi, una unità mobile e carrozza passante attraverso postazioni di base contenute in una rete radio mobile e che è collegata con la tete telefonica pubblica, permezzo della quale sono inclusi o collegati un sistema di guida centrale e una apparecchiatura di riferimento per il posizionamento.

La figura 2 mostra, in una sezione essenzialmente verticale,una galleria non profonda con aperture per l'entrata di luce, e

La figura 3 mostra, dall'alto, una apparecchiatura per la cosidetta posizione stimata.

Forma di attuazione particolareggiata

Nella Figura 1 gena unità mobile o carrozza è indicata con 1. La carrozza puè essere vincolata al binario ed è destinata ad essere condotta in un sistema di binario non mostrato specificatamente, di

un tipo di per sé stesso noto. Nel sistema di binario, diverse carrozze o treni possono essere fatti passare contemporaneamente in quanto è possibile realizzare un posizionamento e una guida precisi per la carrozza nel sistema di binario, ^a carrozza si muove ina direzione indicata dalle frecce 2. La carrozza comprende o è munita di una prima apparecchiatura consistente in un sistema dì guida interno 3, una unità mobile 4 appartenente ad una rete radio mobile del tipo DECT, e in una apparecchiatura di posizionamento 5 del tipo GPS. Un sistema di comunicazione corrente del tipo DECT è rappresentata nella figura mediante le sue postazioni di base 6 e 7. Le postazioni di base sono disposte per esempio ad intervalli di circa 100 metri. La carrozza oltrepassa le postazioni di base man mano che si presentano, e nella Figura 1 la carrozza ha oltrepassato la postazione di base 6 ed è in comunicazione con la postazione di base 7. Le postazioni di base sono incluse in o collegate con una rete telefonica fissa che è rappresentata dagli allacciamenti 8. Alla rete telefonica fissa o alla rete di telecomunicazioni è collegato un sistema di guida centrale 9 mediante il quale le carrozze nel sistema di binario in questione possono essere guidate centralmente. La guida delle carrozze è individuale e la comunicazionedal sistema di guida centrale al sistema di guida interno avviene tramite la detta rete di telecomunicazioni. Alla rete di telecomunicazioni fissa è collegato anche un ricevitore di riferimento per la funzione di posizionamento. Il ricevitore di riferimento è del tipo GPS digitale (DGPS). Il ricevitore di riferimento tarato fisso corregge l'apparecchiatura GPS della carrozza mentre questa passa. La comunicazione tra una rispettiva postazione di base e la carrozza è rappresentata da 11.

La struttura indicata nella Figura 1 rappresenta un sistema di binario per traffico collettivo. Il sistema può essere applicato ad un traffico su rotaia senza conducente in zone densamente popolate, con carrozze piccole che si muovono ad una velocità relativamente bassa, per esempio a 60 km/h o normalmente a 40 km/h e compiono frequenti fermate. Un ambiente semiaperto, ossia sotterraneo con ammissione di luce e di aria, o un ambiente completamente apèrto, sono quelli più suscettibilidi essere usati in un sistema futuro di questo tipo. Lo fanno ritenere probabile motivi ambientali ed economici. Il sistema GPS richiede inoltre che la proporzione di tratte completamente coperte sia limitata lungo una rispettiva tratta affinchè il sistema funzioni bene. Una soluzione basata sul DECT offre come ulteriore effetto la possibilità di servire da rete di accesso per la pubblica telefonia in un ambiente di traffico collettivo.

La Figura 2 mostra una galleria non profonda del detto tipo. La galleria è indicata con 12 e due carrozze o treni che s'incrociano sono inditati con 13 e 14.11 carattere aperto della galleria o del sistema è rappresentato da un tetto trasparente 15 che consente l'accesso di raggi di sole e di luce 16. La Figura 3 mostra il caso di un posizionamento stimato che viene utilizzato in gallerie coperte o per tratte brevi. Nella Figura 3 una carrozza è indicata con 17. La carrozza include un trasmettitore 18 e un rivelatore 19. Riflettori 20, 21 e 22 sono disposti ad una certa distanza l'uno dall'altro sulla, parete 20 della galleria. Il posizionamento stimato è una espressione collettiva per tutti quei metodi che vengono adoperati per determinare la posizione ih base ad una posizione localmente nota dove differenti tipi di sensori, per esempio i sensori 20, 21 e 22 danno la possibilità di calcolare un movimento. Ciò consente inizialmente una ottima precisione ma la precisione diminuisce progressivamente.

A causa del degrado progressivo, il sistema di posizionamento stimato deve essere riqualificato o tarato dall'esterno ad intervalli uniformi. Un metodo tradizionale ed affidabile è quello della navigazione inerziale (IN). La navigazione inerziale funziona notevolmente bene per questa applicazione. Una maniera meno costosa consiste in una combinazione di sensori sulle ruote e di una bussola. Il caso di ruote bloccate è tuttavia normale nel traffico su rotaia, per cui un metodo del genere non è adatto in tutti i casi che si presentano.

La soluzione mostrata nella Figura 3 offre una soluzione ottica appositamente studiata con semplici riflettori passivi 20, 21 e 22 che forniscono impulsi ad un .sensore oltrepassato ogni metro. Il trasmettitore 18 può consistere in un laser e trasmette un fascio continuo di luce23.I] numero di passaggi viene calcolato dal rivelatore 19. Come risultato, è noto quale riflettore viene oltrepassato, e ciò fornisce la posizione (già misurata antecedentemente). I detti riflettoripassivi in materia plastica,sono installati ad una breve distanza l'uno dall'altro lungo il binario dove si ritiene che operi la funzione di posizionamento stimato. Questa distanza A può essere di circa 1 metro.

L'invenzione non è limitata alla forma di realizzata indicata a titolo di esempio, ma può essere soggetta a modifiche entro l'ambito di applicazione delle rivendicazioni e del concetto dell'invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Disposizione per fornire comunicazione e posizionamento ad una installazione di guida per guidare unità mobili o carrozze in sistemi a binario, il posizionamento essendo inteso a verificarsi con grande precisione, per esempio con una precisione dì 1 metro,ed una unità mobile o postazioni su binario (6, 7) poste lungo il sistema di binario comprendono una prima ed una seconda apparecchiatura di comunicazione e di posizionamento rispettivamente, caratterizzata dal fatto che, per stabilire una comunicazione traa prima e la seconda apparecchiatura, è predisposto un sistema di telecomunicazione il quale comprende un sistema radio mobile e/o una rete di telecomunicazioni fìssa (8); che par stabilire il posizionamento, la rispettiva unità mobile o carrozza (1) include un'apparecchiatura di posizionamento (5), preferibilmente un'apparecchiatura di posizionamento del tipo GPS la quale, al passaggio della unità mobile davanti ad una rispettiva postazione di base (6 o 7), può essere aggiornata da un'apparecchiatura di posizionamento di riferimento (lò); e che 1 "aggiornamento dell'apparecchiatura di posizionamento (5) nella unità mobile da parte dell'apparecchiatura di posizionamento di riferimento può essere effettuato tramite il sistema di telecomunicazioni (6, 7, 8).
2. Disposizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le funzioni di comunicazione e posizionamento sono separate; che la comunicazione avviene tramite postazioni dì base disposte ad una distanza di circa 100 metri l'una dall'altra e il posizionamento avviene mediante strumenti di posizionamento principalmente a base radio (5, 10) che possono essere di tipo tradizionale.
3. Disposizione secondo le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzata dal fatto che in tratte aperte, semiaperte o lunghe, l'apparecchiatura di posizionamento di riferimento (10) consiste in una postazione di riferimento GPS tarata fissa, predisposta per calcolare correzioni per GPS differenziali; e che le unità mobili o carrozze (1) sono munite di ricevitori (PS mobili che calcolano le posizioni funzionando con una precisione per esempio di 100 metri, che supera considerevolmente la precisione cui si mira nel sistema, per esempiouna precisione di 1 metro e che dati provenienti dalla postazione di riferimento tarata fissa(lO) sono predisposti per correggere i ricevitori mobili (5) versa una precisione maggiore per cui 1'installazionelungo il binario e lungo il sistema di comunicazioni (6, 7) è resa superflua-
4. Disposizionesecondo le rivendicazioni 1, 2 o 3, caratterizzata dal fatto che, nel caso di tratte di binario coperte e di tratte più brevi con requisiti di continuità massima o elevata, una funzione di posizionamento stimato si sostituisce preferibilmente alla posizione valida ottenuta per ultimo, calcolata dall'apparecchiatura di posizionamento che opera nel caso di tratte aperte, semiaperte o lunghe, il sistema operando anche con informazioni su quale tratta o qualitraete sono oggetto di una funzione di posizionamento stimato o di più funzioni di posizionamento stimato.
5. Disposizione secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che la rete di telecomunicazioni (1) include un sistema radio mobile del tipo DECT che offre trasmissione di dati generali, e buona accessibilità, flessibilità, consegna, semplicità, istruzioni ad operatori privati, ecc.
6. Disposizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, caratterizzata dal fatto che la rete di telecomunicazioni comprende una rete radio mobile del tipo DECT che offre accesso alle bbliche conversazioni su canali non occupati e che di conseguenza offre la possibilità di ulteriori servizi.
7. Disposizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la parte di posizionamento ottiene assistenza dalla parte comunicazioni che viene stabilita, per esempio, con una rete di telecomunicazioni del tipo DECT per essere aggiornata con correzioni per GPS differenziali, rendendo nota la posizione della unità mobile con una precisione di circa 1 metro; e che la rete di telecomunicazioni è utilizzata per informare il sistema di guida sulla posizione, lo status; ece., e il sistema di guida fornisce alla rispettiva unitàmobile o carrozza istruzioni tramite la detta rete di telecomunicazioni nel passare oltre una o più postazioni di base.
8. Disposizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che una rispettiva unità mobile (l) è munita di un sistema di guida interno (3), di una unità portatile (4) in una rete di telecomunicazioni corrente del tipo DECT, e di una unità GPS (5).
9. Disposizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che postazioni di base (6, 7) nella rete di telecomunicazioni (8) del tipo DECT sono collegate o possono essere collegate alla rete di telecomunicazioni fissa (8).
10. Disposizione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che un sistema di guida centrale (9) e un'apparecchiatura di riferimento del tipo GPS differenziale (10) sono collegati alla rete di telecomunicazioni fissa.