MXPA00008253A - Metodo y aparato para determinar la posicion relativa de locomotora en un conjunto ferroviario. - Google Patents
Metodo y aparato para determinar la posicion relativa de locomotora en un conjunto ferroviario.Info
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Abstract
Un metodo y aparato para determinar la posicion de una o mas locomotoras (102, 104) en un conjunto ferroviario. El receptor (108) recibe una senal tal como una senal de referencia desde un sistema global, determina una posicion de coordenadas para esta locomotora. Un procesador (112) determina una posicion relativa para la locomotora en el conjunto ferroviario con base en su posicion de coordenadas determinadas. Este proceso se repite periodicamente por cada locomotora en el conjunto ferroviario de manera tal que a la configuracion de las locomotoras en el conjunto ferroviario puede darsele seguimiento o verificarse, conforme se agregan o retiran vagones (106) del tren.
Description
MÉTODO Y APARATO PARA DETERMINAR LA POSICIÓN RELATIVA
DE LOCOMOTORA EN UN CONJUNTO FERROVIARIO
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a sistemas de verificación y control de trenes y más particularmente a un método y aparato para determinar la posición de locomotora relativa en un conjunto ferroviario (un conjunto ferroviario comprende una locomotora, una línea de tren y cuando menos un vehículo ferroviario) . Los sistemas de energía distribuida permiten que las locomotoras se distribuyan a través de un tren al utilizar radio comunicación para controlar en forma remota la operación de cada locomotora desde una locomotora principal. Típicamente, los sistemas de energía distribuida permiten que la tripulación de un tren que viaja en la locomotora principal verifique y controle el efecto de tracción y la potencia de frenado de múltiples conjuntos ferroviarios que comprenden una o más locomotoras y un grupo asociado de vagones. De preferencia, cada locomotora del tren puede operarse ya sea en un papel principal o remoto, de esta manera permitiendo que conjuntos ferroviarios se enlacen sobre corredores de alto tráfico y separen para servicio intermodal o de carga general. De esta manera, sistemas de energía distribuida permiten transporte más seguro y más eficiente de todos los tipos de carga sobre todos los tipos de terreno. El conocimiento del orden y posición de las locomotoras en cada conjunto ferroviario se requiere para reforz;ar operación segura y manejo del tren. Sin embargo, el orden y posición de las locomotoras y vagones pueden cambiar periódicamente conforme los conjuntos ferroviarios se unen y separan o se agregan o retiran vagones de un conjunto particular. Actualmente, la posición de locomotoras en los conjuntos ferroviarios es seguida mediante una lista de conjuntos creada manualmente que se alimenta a la computadora del sistema de energía distribuida. Esta lista se revisa periódicamente conforme conjuntos ferroviarios se unen o conforme vagones y locomotoras se agregan o retiran de un conjunto. Sin embargo, este método de crear una lista de conjuntos está sujeto a error humano y puede demostrar ser imposible de administrar para largos trenes. Por lo tanto es conveniente el mejorar la seguridad y eficiencia de operaciones ferroviarias al utilizar un sistema de ubicación global para determinar la posición relativa de locomotoras en un conjunto ferroviario, en donde la información de posición de locomotora puede ser utilizada p^ra dar seguimiento y verificar la configuración del conjunto. SUMARIO Y OBJETIVO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, un objetivo principal de la presente invención es proporcionar un método y aparato para determinar la posición relativa de una o más locomotoras en un conjunto ferroviario utilizando una señal recibida tal como una señal de referencia desde un sistema de ubicación global o semejantes. " Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método y aparato para utilizar un sistema de ubicación global para dar seguimiento o verificar la configuración de un conjunto ferroviario. De acuerdo con esto, la presente invención proporciona un método y aparato novedosos para dar seguimiento o verificar la posición de una o más locomotoras en un conjunto ferroviario utilizando la señal recibidas tal como una señal de referencia desde un sistema de ubicación global o semejante. Un receptor se monta en cada una de las locomotoras de un conjunto ferroviario. El receptor obtiene una señal tal como una señal de referencia desde un sistema de ubicación global y determina una posición de coordenadas para la locomotora respectiva. Un procesador, acoplado operativamente al receptor, determina una posición relativa para la locomotora en el conjunto ferroviario con base en su posición de coordenadas. Este proceso se repite periódicamente para cada locomotora en el tren de manera tal que a la configuración del conjunto ferroviario pueda dársele seguimiento o verificarse conforme se agregan o retiran vagones y locomotoras del tren. Habrá de entenderse que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son' ejemplares y de explicación solamente y no son restrictivas de la invención reivindicada. Los dibujos acompañantes, que se incorporan en y constituyen una parte de la especificación, ilustran una modalidad de la invención y junto con la descripción general, sirven para explicar los principios de la invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Los numerosos objetivos y ventajas de la presente invención pueden comprenderse mejor por aquellos con destreza en la especialidad, por referencia a las figuras acompañantes, en donde: La Figura 1 ilustra un tren que tiene un aparato para determinar la posición de una o más locomotoras en un conjunto ferroviario que utiliza un sistema de ubicación global;
La Figura 2A es una vista diagramática que ilustra un tren comprendido por un solo conjunto ferroviario; La Figura 2B es una vista diagramática que ilustra un tren que tiene dos conjuntos ferroviarios; y
La Figura 2C es una vista diagramática que ilustra un tren que tiene múltiples conjuntos ferroviarios ; La Figura 3 es un diagrama de bloques que además ilustra el aparato de la Figura 1; y La Figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra una modalidad ejemplar de la presente invención en donde locomotoras equipadas con el presente sistema pueden funcionar ya sea como la locomotora principal o una remota. DESCRIPCIÓN DE LA MODALIDAD PREFERIDA Ahora se hará referencia en detalle a la modalidad actualmente preferida de la invención, un ejemplo de la cual se ilustra en los dibujos acompañantes. Ahora con referencia a la Figura 1, se ilustra un tren que tiene un sistema para dar seguimiento o verificar la posición de una o más locomotoras en un conjunto ferroviario. El conjunto ferroviario 100 de preferencia comprende una o más locomotoras 102 y 104 acopladas a una pluralidad de vagones de 106 que pueden configurarse para transportar materias primas a granel, carga o pasajeros. Los vagones 106 dentro de conjunto ferroviario 100 además pueden agruparse juntos en bloques o unidades de vagones que se mueven hacia un destino común. Un receptor 108 puede montarse en cada locomotora 102 y 104 del conjunto ferroviario 100. De preferencia, el receptor 108 recibe una señal tal como una señal de referencia desde un sistema de ubicación global o semejante y determina una posición para la locomotora respectiva. Un dispositivo de comunicaciones 110, tal como un transmisor de radio frecuencia (RF) o transceptor puede acoplarse en el receptor 108, para comunicar la posición de la locomotora a un controlador 112 que puede montarse en la locomotora principal 102, o en forma alterna puede ubicarse en un sitio remoto. El controlador 112 puede incluir un procesador que determina una ubicación relativa por cada locomotora 104 en el conjunto ferroviario 100, con base en la posición determinada por su receptor 108. Este proceso se repite periódicamente por cada locomotora 102 y 104 en el conjunto ferroviario 100 de manera tal que la posición de cada una de las locomotoras 102 y 104 pueden verificarse y puede dársele seguimiento o verificarse la configuración del conjunto ferroviario 100, conforme se agregan o retiran vagones y locomotoras del tren. De preferencia, los receptores 108 son capaces de recibir una señal de geo-referencia desde un sistema de ubicación global a fin de hacer geo-referencia precisa a las posiciones de cada locomotora en el tren. El sistema de ubicación global de preferencia es el sistema de ubicación global GPS (GPS = Global Positioning System) , un sistema de radio navegación basado en el espacio administrado por la U.S. Air Forcé (Fuerza Aérea de los E.U.A.) para el Gobierno de los Estados Unidos. El gobierno proporciona acceso a civiles al sistema de ubicación global que se denomina el sistema de ubicación standard (SPS = Standard Positioning Service) . El sistema de ubicación standard se diseña intencionalmente para proporcionar una capacidad de ubicación que es menos precisa que el servicio de ubicación que se proporciona a operadores militares, sin embargo diversas técnicas se han desarrollado para mejorar la precisión del servicio de ubicación civil, en donde puede lograrse una precisión de posición de 1 a 5 metros. El sistema de la presente invención puede utilizarse en conjunto con el sistema de ubicación global
(GPS) para geo-referencia precisa de la posición de cada locomotora en el conjunto ferroviario 100. Los receptores 108 pueden recibir una señal de referencia de un satélite 114 que opera como parte de la constelación de satélites del GPS. Típicamente, se requieren las señales de al menos tres satélites para derivar una solución de posición de coordenadas. Más señales de referencia que no son parte del sistema GPS operado por el gobierno, también pueden emplearse a fin de compensar la señal GPS civil degradada (que puede transmitirse como un sub-enlace de portadora FM por ubicaciones basadas en tierra o basadas en el espacio o por un ducto de datos RS-232, por ejemplo) . Estas señales de corrección pueden proporcionarse por un proveedor de servicios de corrección diferencial de tercera parte. Otras formas para corregir la señal civil degradada también pueden utilizarse que no requieren que una señal de corrección independiente sea transmitida. Por ejemplo, técnicas de procesamiento de señal tales como correlación cruzada de la señal militar y la señal civil, pueden utilizarse para mejorar la precisión de la señal civil. Pasando ahora a las Figuras 2A, 2B y 2C, se ilustran conjuntos ferroviarios típicos. Como se muestra en la Figura 2A, un conjunto ferroviario 200 básicamente comprende una o más locomotoras 202 y 204 y un grupo asociado de vagones 206. Los vagones 206 dentro del conjunto 200 además pueden agruparse en conjunto en bloques 208 o unidades de vagones 204 que se mueven hacia un destino común. Como se ilustra en las Figuras 2B y 2C, uno o más conjuntos ferroviarios 200 pueden unirse en conjunto para formar un conjunto ferroviario más grande 210 para movimiento a través de corredores de alto tráfico. Este conjunto ferroviario más grande 210 de nuevo puede separarse en conjuntos más pequeños 200 para servicio de carga general o intermodal. Cada conjunto ferroviario 200 y 210 puede tener una o más locomotoras 202 y 204 que pueden estar distribuidas a través del conjunto ferroviario 200 y 210. Las locomotoras 202 y 204 además pueden unirse en conjunto en grupos 212 que comprenden generalmente dos o tres locomotoras . De preferencia, un control simultáneo de todas las locomotoras 202 y 204 en conjuntos ferroviarios 200 y 215 puede lograrse mediante sistemas de frenado y energía distribuida. Los sistemas de energía distribuida permiten que locomotoras 202 y 204 se distribuyan a través de un tren al utilizar radio comunicación para controlar en forma remota la operación de varias locomotoras 202 desde una locomotora principal 204. Típicamente, los sistemas de energía distribuida permiten que la tripulación de un tren que recorre en una locomotora principal 204 verifique y controle el esfuerzo de tracción de cada locomotora remota 202. De preferencia, cada locomotora 202 y 204 del tren puede operarse en forma alterna ya sea en un papel principal o remoto, dependiendo de su posición en el tren. Pasando ahora a la Figura 3, se ilustra un diagrama de bloques que muestra esquemáticamente un aparato para implementar el sistema de la presente invención. El sistema 300 de preferencia comprende un controlador 302 que puede montarse en la locomotora principal y una o más unidades remotas 304, 306 y 308, cada una de las cuales puede montarse en una locomotora remota del conjunto ferroviario. Cada unidad remota 304, 306 y 308 puede incluir un receptor de sistema de ubicación global (GPS) 310. El receptor GPS 310 recibe una señal de referencia del sistema de ubicación global y determina una posición de coordenadas de geo-referencia para la locomotora en la cual se monta. Un transmisor 312, tal como un transmisor de radio frecuencia (RF) o transceptor, puede acoplarse al receptor GPS 310 para transmitir la ubicación de geo-referencia determinada de la locomotora remota a un receptor 314 en el controlador 302. El controlador 302 también puede incluir un receptor GPS 310 para determinar la posición de coordenadas de geo-referencia para la locomotora principal. De preferencia, el controlador 302 comprende un procesador 316 que determina la posición relativa de la locomotora principal y cada unidad remota en el conjunto ferroviario con base en la posición de coordenadas de geo-referencia del controlador 302 y cada unidad remota 304. Utilizando esta información, la configuración de las locomotoras en el conjunto ferroviario puede dársele seguimiento o verificarse.
Este proceso se repite periódicamente por cada unidad remota 304, 306 y 308, de manera tal que la posición de cada locomotora puede verificarse y a la configuración del conjunto ferroviario puede dársele seguimiento o ' verificarse conforme se agregan o retiran del tren, carros y locomotoras . El controlador 302 puede utilizar la posición relativa de cada locomotora en el conjunto ferroviario para determinar, por ejemplo la velocidad y distancia de cada locomotora de otras locomotoras en el conjunto ferroviario, al aplicar métodos cinemáticos básicos. El sistema 302 puede utilizar esta información para comparar la velocidad y dirección de cada locomotora en el conjunto ferroviario. De esta manera, el sistema 300 puede confirmar que todas las locomotoras remotas de las cuales la información de posición de coordenadas se recibe, de hecho son parte del mismo conjunto ferroviario. El sistema 300 también puede buscar locomotoras en el conjunto ferroviario que se han omitido de la lista de conjuntos original. De preferencia, el sistema 300 realizará estas funciones como pruebas promediadas en tiempo, para reducir la probabilidad de errores provocados, por ejemplo por información de ubicación de coordenadas recibida de locomotoras de otro tren o en una vía paralela. El controlador 302 además puede determinar la distancia entre grupos de locomotoras en el conjunto ferroviario. De esta manera, el sistema 300 puede eliminar la necesidad por pasar el tren más allá de un lector de datos para determinar las posiciones de grupos locomotores iniciales (ver Figura 2B y 2C) . La distancia entre cada grupo locomotor puede basarse en las posiciones de coordenadas de locomotoras dentro de los grupos respectivos. El controlador 302 puede utilizar estas posiciones de coordenadas para calcular una posición promedio de cada grupo locomotor. De preferencia, la determinación inicial de posiciones de grupos de locomotoras puede lograrse mientras que el tren se detiene o está detenido de manera tal que la posición de coordenadas de cada locomotora puede promediarse en tiempo para mejorar la precisión. La determinación también puede lograrse en ruta; sin embargo el movimiento del tren puede provocar precisión reducida. El controlador 302 puede comparar la distancia determinada entre grupos de locomotoras a una distancia esperada y luego puede tomar medidas apropiadas si la distancia determinada difiere de una distancia esperada en exceso de una variancia predeterminada. Las distancias esperadas entre grupos de locomotoras y la variancia puede suministrarse al controlador 302 por la tripulación antes de operación del tren. Un exhibidor 318 tal como por ejemplo un exhibidor de cristal líquido (LCD = Liquid Crystal Display) , exhibidor de tubo de rayos catódicos (CRT =Cathod Ray Tube), o semejantes pueden exhibir las posiciones relativas de locomotoras en el conjunto ferroviario a la tripulación de la locomotora principal . El sistema 300 por ejemplo puede exhibir una comparación del número y posición de locomotoras determinados en el conjunto ferroviario con una lista de conjuntos previamente suministrada y puede notificar a la tripulación que la lista de conjuntos puede tener error. La información además puede exhibirse gráficamente al representar el tren en un mapa en la vía circundante. Una base de datos 320 puede acoplarse operativamente al procesador 316. La base de datos 320 puede contener información de referencia incluyendo información topográfica de vía tal como por ejemplo coordenadas de geo-referencia que definen la trayectoria de la vía en la cual viaja el tren. El procesador 316 puede correlacionar las posiciones determinadas de las locomotoras principal y remotas con coordenadas almacenadas en la base de datos 320, para determinar por ejemplo si el tren viaja sobre una sección recta o curva de la vía, o si el tren está en un área que tiene dos o más vías paralelas. De esta manera, el controlador 302 puede limitar las determinaciones de la posición relativa de las locomotoras en el conjunto ferroviario, en áreas que tienen una vía recta sencilla para evitar incluir accidentalmente las locomotoras de un tren que pasa en la lista de conjuntos. Ahora con referencia a la Figura 4, se ilustra un diagrama de bloques que muestra una modalidad ejemplar del presente sistema en donde cada locomotora puede alternativamente operarse como una locomotora principal o remota en un conjunto ferroviario. De acuerdo con la modalidad mostrada en la Figura 4, el sistema 400 comprende un aparato para determinación de posición substancialmente idéntico montado en cada locomotora 402, 404, 406 y 408 en el conjunto ferroviario. De preferencia, el aparato montado en cada locomotora 402,404, 406 y 408 opera ya sea como un controlador o una unidad remota como se ilustra en la Figura 3 y describe aquí, dependiendo de si la locomotora a la cual se monta el aparato, se utiliza como la locomotora terminal 402 o una locomotora remota 404, 406 y 408 en el conjunto ferroviario. De esta manera, pueden emplearse locomotoras en forma intercambiable como locomotoras principal o remota sin reemplazar o modificar el equipo físico de la presente invención 400. Cada locomotora 402, 404, 406 y 408, de preferencia comprende un receptor de sistema de ubicación global (GPS) 410 acoplado operativamente a un procesador 412 que a su vez se acopla operativamente a un dispositivo de comunicaciones tales como un transceptor de RF 414. El receptor GPS 410 recibe una señal de referencia desde el sistema de ubicación global. Utilizando esta señal, el procesador 412 puede determinar periódicamente una posición de coordenadas de geo-referencia para la locomotora en la cual se monta. El procesador 412 puede provocar que el transceptor 412 transmita la información de posición de geo-referencia para la locomotora al controlador (es decir el aparato montado en la locomotora principal 402 en el conjunto ferroviario) en donde se recibe por un segundo transceptor 414. De preferencia, el procesador 412 de la locomotora principal 402 luego puede determinar la posición relativa de cada locomotora 402, 404, 406 y 408 en el conjunto ferroviario con base en posición de coordenadas de geo referencia de esa locomotora. Al utilizar esta información, la configuración de las locomotoras 402, 404, 406 y 408 en el conjunto ferroviario puede dársele seguimiento o verificarse. Este proceso se repite periódicamente de manera tal que la posición de cada locomotora remota pueda ser verificada y la configuración del conjunto ferroviario pueda dársele seguimiento o verificarse conforme se agregan o retiran del tren vagones y locomotoras. Una base de datos 416 puede acoplarse operativamente al procesador 412 de cada locomotora 402, 404, 406 y 408. Cada base de datos 416 puede contener información de referencia incluyendo información topográfica de la vía tal como por ejemplo coordenadas de geo-referencia que definen la trayectoria de la vía en la cual viaja el tren. El procesador 412 de la locomotora principal 402 puede correlacionar las posiciones determinadas de las locomotoras principal y remota, con coordenadas almacenadas de la base de datos 416 de la locomotora principal para determinar por ejemplo si el tren viaja sobre una sección recta o curva de la vía, o si el tren está en un área que tiene dos o más vías paralelas. De esta manera, el sistema 400 puede limitar determinaciones de posición relativa de locomotoras en el conjunto ferroviario en áreas de una sola vía o vía recta. En forma alterna, el procesador 412 puede aplicar un factor de ajuste para la curvatura de la vía en la que viaja el tren para la determinación de la posición relativa de cada locomotora en el conjunto ferroviario. Este factor de ajuste puede almacenarse en la base de datos 416. Cada locomotora 402, 404, 406 y 408 puede tener un exhibidor 418 tal como por ejemplo un exhibidor de cristal líquido (LCD) , un exhibidor de tubos de rayos catódicos (CRT) o semejantes. El exhibidor 418 montado en la locomotora principal proporciona medios para exhibir las posiciones relativas de locomotoras en el conjunto ferroviario a la tripulación de la locomotora principal. El sistema 400 por ejemplo puede exhibir una comparación de locomotoras determinadas en el conjunto ferroviario con una lista de conjuntos previamente suministrada para notificar a la tripulación que la lista de conjuntos puede tener error. La información además puede exhibirse gráficamente al representar el tren en un mapa de la vía circundante. Los exhibidores 418 montados en las locomotoras remotas 404, 406 y 408 pueden igualmente exhibir esta información a tripulación que recorren en estas locomotoras . Se considera que el método y aparato para determinar la posición de locomotora relativa en un conjunto ferroviario de la presente invención y muchas de sus ventajas acompañantes se comprenderán por la descripción anterior, y será aparente que diversos cambios pueden realizarse en la forma construcción y disposición de los componentes, sin apartarse del alcance y espíritu de la invención o sin sacrificar todas sus ventajas materiales. La forma previamente descrita simplemente es una modalidad de explicación de la misma, es la intención de las siguientes reivindicaciones abarcar e incluir estos cambios.
Claims (17)
- NOVEDAD DEL INVENTO Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad, lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES 1.- Un sistema para determinar la posición relativa de una locomotora en un conjunto ferroviario, caracterizado porque comprende: un receptor montado en la locomotora, el receptor recibe una señal a partir de la cual puede determinarse la posición de la locomotora; y un procesador acoplado operativamente al receptor, el procesador determina la posición relativa de la locomotora en el conjunto ferroviario, con base en la posición determinada de la locomotora.
- 2.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la señal de la cual puede determinarse la posición de la locomotora se proporciona por un sistema de ubicación global.
- 3. - Un sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una primer comunicación acoplada al receptor, el dispositivo de comunicación es para acoplar operativamente el receptor con el procesador.
- 4.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de comunicación comprende un transceptor de radio frecuencia.
- 5.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de comunicación comprende un transmisor de radio frecuencia.
- 6.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque además comprende un segundo dispositivo de comunicación para acoplar operativamente el receptor con el procesador.
- 7.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el segundo dispositivo de comunicación es un transceptor de radiof ecuencia .
- 8. - Un sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el segundo dispositivo de comunicación es un receptor de radiofrecuencia .
- 9.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el procesador se monta en una segunda locomotora.
- 10.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una base de datos acoplada operativamente con el procesador, la base de datos almacena información de referencia contra la cual puede compararse la posición de la locomotora.
- 11.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el procesador comprende el procesador de un sistema de energía distribuida .
- 12. - Un sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el procesador comprende el procesador de un sistema de frenado distribuido.
- 13. - Un sistema para determinar la posición de locomotoras en un conjunto ferroviario, el aparato se caracteriza porque comprende: medios para determinar una posición por cada una de las locomotoras en un conjunto ferroviario, utilizando una señal de referencia que se recibe de un sistema de ubicación global; y medios para calcular una posición relativa por cada una o más locomotoras en el conjunto ferroviario, con base en la posición de la locomotora.
- 14.- Un sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende medios para comunicar la posición de la locomotora a los medios de cálculo.
- 15. - Un sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende medios para almacenar información de referencia contra la cual puede compararse la posición de la locomotora.
- 16.- Método para determinar una posición relativa de una locomotora en un conjunto ferroviario, caracterizado porque comprende las etapas de: determinar una posición para una locomotora en un conjunto ferroviario, utilizando una señal de referencia que se recibe de un sistema de ubicación global; comunicar la posición determinada a un procesador; y calcular una posición relativa para la locomotora en el conjunto ferroviario, con base en la posición determinada.
- 17. - Método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende la etapa de comparar la posición de la locomotora con la información de referencia almacenada en una base de datos .
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