PT2112045E

PT2112045E - Disposição e método para detectar tráfego ferroviário

Info

Publication number: PT2112045E
Application number: PT08007715T
Authority: PT
Inventors: Fredrik Taeng
Original assignee: Bombardier Transp Gmbh
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2010-11-02
Also published as: EP2112045B1; DE602008002558D1; ES2349327T3; ATE481285T1; EP2112045A1

Description

DESCRIÇÃO "DISPOSIÇÃO E MÉTODO PARA DETECTAR TRÁFEGO FERROVIÁRIO"

CAMPO TÉCNICO A invenção refere-se a uma disposição e a um método para detectar tráfego ferroviário, em particular, tráfego em caminhos-de-ferro. Em especial, a invenção refere-se a dispositivos de detecção de ocupação de via para tráfego ferroviário, em particular, em caminhos-de-ferro. Habitualmente, a ocupação de via é determinada comparando sinais resultantes de passagens de veículos em várias posições ao longo de uma via. Estes sinais necessitam de ser semelhantes de modo a evidenciar que o comboio não perdeu uma carruagem durante a viagem. Estes dispositivos fornecem dados de ocupação de via a outros sistemas, como encravamentos, que estabelecem e libertam itinerários em conformidade.

TÉCNICA ANTERIOR

Em particular para um encravamento de caminho-de-ferro, é de importância vital saber onde os comboios estão posicionados e, pelo menos, que segmentos de via estão actualmente ocupados. Com esta finalidade, é vital vigiar a integridade do comboio, i. e. saber se um comboio perdeu uma carruagem e, consequentemente, não abandonou totalmente o segmento de via anterior. Na técnica actual esta informação vem de circuitos de 1 via, ver e. g., o documento CA412640A ou contadores de eixos, ver e. g., o documento GB213778. Instalar circuitos de via ou contadores de eixos é dispendioso, particularmente se tem que puxar cabos longos das secções de via para uma posição central. No caso de carris contínuos com circuitos de áudio frequência da via, existem unidades de sintonização que necessitam de ser instaladas com uma variedade de constrangimentos e isto requer pessoal especializado. Os contadores de eixos são bastante dispendiosos e dispendiosos de instalar e necessitam de calibração frequente.

Entre outros sistemas de Protecção Automática de Comboios, o novo Sistema Europeu de Controlo de Comboios de Nível 1 utiliza emissores-receptores controlados montados na via, igualmente referidos como balizas, para transmitir autorizações de movimento aos comboios que passam, ver e. g., documento EP1607300. Estes dispositivos não abrangem a detecção de ocupação da via. 0 Sistema Europeu de Controlo de Comboios de Nível 3 proposto apenas proporciona balizas e evita dispositivos de detecção de ocupação da via junto à linha. Os comboios transmitem por rádio a sua posição para os dispositivos junto à linha. Este sistema necessita, igualmente, de dados da integridade do comboio para libertação da via. Para diversos tipos de comboios, como comboios de passageiros de unidades múltiplas permanentemente acopladas, estes dados podem ser obtidos facilmente por dispositivos a bordo. Isto não se verifica para outros tipos de comboio, como comboios de mercadorias, sem nenhuma ligação de dados entre a locomotiva e a última carruagem. Consequentemente, até à actualidade, as linhas do Sistema Europeu de Controlo de Comboios necessitam de circuitos de via ou contadores de eixos. 2

SUMARIO DA INVENÇÃO O objectivo desta invenção é uma detecção do tráfego em carris com custo e desempenho optimizados e, mais particularmente, um correspondente dispositivo de detecção de ocupação de via. É uma ideia básica utilizar balizas montadas na via para a detecção. Estas balizas são conhecidas para a finalidade de transferência de dados entre um veiculo que passa pela baliza e a baliza. Propõe-se que, pelo menos, uma baliza compreenda um dispositivo detector adaptado para produzir um sinal quando um veiculo está a passar pela baliza e que existam meios de detecção de sinais, que estejam ligados e/ou integrados no dispositivo detector e que estejam adaptados para determinar, a partir do sinal, que o comboio está a passar pela baliza. Esta solução é simples e rentável uma vez que a baliza é utilizada para a transferência de dados e, igualmente, para a detecção de veiculos.

Em particular, uma ligação (e. g., um cabo e/ou ligação sem-fios) entre a baliza e uma unidade de controlo, que controla a transferência de dados, pode ser utilizada para transferir sinais de controlo e para transferir sinais com a finalidade de detecção do veículo. A determinação de que o sinal produzido pela baliza quando um veículo está a passar representa realmente um veículo a passar pode ser feita dentro da baliza, por um dispositivo de determinação na vizinhança da baliza e/ou por um dispositivo de determinação muito afastado da baliza (tal como o dispositivo de controlo). 3

Por um sinal entende-se qualquer informação que possa ser obtida pelos meios de detecção, e. g., enviando activamente dados para os meios de detecção e/ou medindo um estado funcional (tal como a impedância) do dispositivo detector.

Uma disposição compreendendo, pelo menos, uma baliza e uma unidade de controlo para controlar a transferência de dados pode ter, de acordo com uma forma de realização da invenção, meios adicionais para medir um sinal (em particular, uma sequência de sinais ou um sinal dependente do tempo) representando a estrutura da parte inferior do comboio que passa.

Por exemplo, num Sistema Europeu de Controlo de Comboios de Nível 1, as balizas são habitualmente montadas na via aos pares - uma baliza fixa e uma baliza controlada. Uma baliza controlada recebe sinais de entrada relativos ao telegrama a enviar a partir de uma, assim chamada, LEU Unidade Electrónica Junto à Linha que está ligada àquela utilizando um cabo especial que pode ter centenas de metros de comprimento. A LEU envia, a todo o momento, informação relacionada com o telegrama às balizas ligadas e não apenas quando um comboio está presente. A baliza contém um sistema de condutor em anel que constitui um lado de um transformador de núcleo de ar. 0 outro lado do transformador está posicionado no comboio que passa. Quando o comboio passa sobre a baliza, o transformador ganha forma.

Em particular, a invenção consiste em adicionar uma função extra à LEU e à baliza que realiza a detecção do comboio e a verificação da integridade do comboio. A função extra, de um modo preferido, não deve interferir com a norma do Sistema Europeu de Controlo de Comboios. Consequentemente, de acordo com uma forma de realização preferida, pelo menos um, de um modo 4 preferido, pelo menos dois, anéis condutores extra são adicionados a uma baliza, sendo directamente acessíveis à LEU e estando (no caso de, pelo menos, dois anéis) desfasados no sentido do movimento do comboio. De um modo alternativo, cada uma das duas balizas ou mais de duas balizas possui, pelo menos, um anel extra. 0(s) anel(éis) extra é(são) montado(s), de um modo preferido, junto ao(s) anel(éis) que já existe(m) na presente baliza. Podem ser adicionados pares de condutores adicionais aos cabos que ligam as balizas e a LEU.

Dito de um modo mais geral, a baliza da disposição pode compreender um anel de um material electricamente condutor que é o dispositivo detector. De um modo preferido, este anel é um anel adicional. "Adicional" significa em adição a qualquer outro anel ou anéis da baliza que é/são utilizado(s) para transferir dados. 0 anel pode ser alimentado em corrente alterna, de modo a que a sua impedância mude de acordo com o acoplamento com o veículo que passa na baliza. Uma fonte de alimentação alimenta em corrente alterna o anel ou anéis da(s) baliza(s). Nos meios de detecção, está presente um dispositivo dedicado de medição de impedância que está ligado aos anéis (extra) na(s) baliza(s), por exemplo, através dos cabos. Quando não há nenhum veículo perto da baliza, o anel tem uma primeira impedância (uma determinada impedância mensurável) . Quando um veículo está a passar, o material do veículo, e. g., metal, tendo uma permeabilidade diferente do ar, está sobre a baliza. A impedância do anel muda significativamente devido à indutância mútua. Uma mudança de impedância detectada é equivalente à ocupação da via, o que é registado pelos meios de detecção (e. g., o dispositivo de controlo). Os dados de ocupação da via 5 podem ser adicionados ao protocolo de interface entre os meios de detecção e o encravamento. A impedância pode ser determinada medindo a corrente eléctrica no anel. Porém, de um modo alternativo, podem ser aplicados outros princípios de medição, tais como a medição do desfasamento (causado pela mudança da permeabilidade) da frequência de ressonância de um circuito oscilador que compreende o anel.

De acordo com uma forma de realização preferida, dois ou mais anéis contidos na uma ou mais balizas estão posicionados afastados um do outro no sentido de deslocação da via e a disposição compreende meios de avaliação adaptados para avaliar um desfasamento no tempo entre os sinais produzidos pelos anéis, avaliando, deste modo, uma medida da velocidade do veículo que passa. Em particular, a velocidade pode ser calculada utilizando a distância conhecida entre os anéis no sentido de deslocação e determinando a forma espacial do sinal.

Quando um veiculo (tal como um comboio) se move sobre os anéis, ocorrerá um desfasamento no tempo entre as detecções de uma modificação significativa da impedância em cada um dos dois anéis. Como a sua separação física é fixa, é possível calcular a velocidade da secção dianteira do veículo. Porém a impedância medida irá variar durante a passagem do veículo, dependendo da quantidade e da proximidade do metal, i. e., dependendo da baliza estar sob um conjunto de rodas, um bogie, um corpo de carruagem suspenso ou entre carruagens, etc. Em cada momento, é possível correlacionar as duas impedâncias medidas e determinar a sua separação no tempo. A velocidade instantânea do comboio, em qualquer momento, durante a passagem é, consequentemente, 6 conhecida, e. g., conhecida pela LEU.

Dois anéis alimentados em corrente alterna podem estar posicionados em posições desfasadas (relativamente ao sentido do movimento do veículo ou do comboio, í. e., o sentido do movimento da via) na baliza ou balizas e a impedância altera em resultado da passagem da parte inferior do comboio pela baliza ou balizas . A integridade do veículo (tal como um comboio compreendendo várias unidades acopladas mecanicamente entre si) pode ser determinada comparando as formas do sinal que representam o veículo. Principalmente, a mudança de permeabilidade é causada pela parte inferior do veículo que passa próximo da baliza. Por exemplo, a impedância no anel é máxima sob os eixos de um veículo ferroviário que passa. Picos em falta representam eixos em falta (í. e., a integridade foi violada). Se faltarem algumas partes do sinal em qualquer ponto, conclui-se que o comboio perdeu uma carruagem e pode ser efectuada uma acção correctiva. Integrar a velocidade do comboio ao longo do tempo permite obter o comprimento total do comboio.

Como uma medida alternativa ou adicional, o comprimento do veículo é registado e comparado com as unidades de controlo nas proximidades (que controlam balizas noutras secções da via) e/ou transmitido ao encravamento para cada passagem da baliza. Seria, então, a tarefa do computador de encravamento assegurar que, dentro dos limites da imprecisão admissível, o comprimento relatado do comboio é o mesmo durante todo o percurso do comboio. Se o comprimento do comboio se tornar significativamente menor em qualquer ponto, o comboio perdeu uma carruagem e a acção correctiva pode ser efectuada. Deve notar-se 7 que a relação entre circuitos de via versus grupos de balizas numa linha típica do Sistema Europeu de Controlo de Comboios de Nível 1 é cerca de 1:1. A invenção pode, igualmente, ser combinada apenas com balizas fixas proporcionando, deste modo, detecção de ocupação da via para sistemas como o Sistema Europeu de Controlo de Comboios de Nível 2, substituindo circuitos de via e contadores de eixos. A LEU, portanto, não controla a transmissão de autorizações de movimento e semelhantes através das balizas.

As seguintes características opcionais, além disso, especificam e melhoram o princípio descrito.

Para evitar uma situação onde os distúrbios do sistema de tracção dos comboios numa via na proximidade perturbem as medições da impedância, as medições devem estar limitadas à banda de ondas-curtas. A imunidade é melhorada se, além disso, as medições da impedância forem executadas simultaneamente num intervalo de frequências. Com esta finalidade, podem ser utilizadas técnicas de alargamento de espectro.

Se os anéis de espira única na baliza tiverem, em vez disso, a forma de um " 8", não existirá nenhum campo electromagnético radiando na zona afastada. Esta é uma propriedade de EMC desejável. A imunidade aos relâmpagos é melhorada se o par de condutores extra ligando a baliza ao dispositivo de controlo (e. g., a LEU) for isolado galvanicamente em ambas as extremidades utilizando transformadores vulgares. 0 sinal de medição da impedância pode ser sobreposto no par de condutores que já liga a baliza ao dispositivo de controlo para transmissão do telegrama de autorização de movimento. Isto significa que o cabo existente pode ser utilizado como está actualmente, o que é uma redução extra no custo.

DESCRIÇÃO BREVE DOS DESENHOS

Figura 1: Balizas Duplas de Detecção de Comboios A figura 1 mostra uma forma de realização preferida de uma baliza 1 com 1 anel 4.1 adicional, uma segunda baliza 2 semelhante e uma unidade 8 electrónica junto à linha.

Figura 2: Balizas Simples de Detecção de Comboios A figura 2 mostra uma outra forma de realização preferida de uma baliza 1 com 2 anéis 4.L e 4.R adicionais.

Figura 3: Vista Lateral de Balizas Duplas de Detecção de Comboios A figura 3 mostra um comboio 9 movendo-se sobre duas balizas 1 e 2.

Figura 4: Diagramas de Balizas Duplas de Detecção de Comboios A figura 4 mostra dois diagramas com as impedâncias do anel representando a parte inferior de um comboio que passa, traçadas ao longo do tempo. 9

DESCRIÇÃO DA FORMA DE REALIZAÇÃO PREFERIDA

Como mostrado na figura 1, duas balizas 1 e 2 estão montadas de um modo convencional no centro de uma via 3 férrea. Cada baliza 1 e 2 possui um anel condutor alimentado em corrente alterna, rotulado 4.1 para a baliza esquerda e 4.2 para a baliza direita. Um segundo sistema 5.1, 5.2 de anel, respectivamente, é o sistema habitual de anel de recepção e de transmissão para autorizações de movimento para o comboio. Os anéis alimentados em corrente alterna estão ligados através de cabos 6.1, 6.2, respectivamente, e os anéis de autorização de movimento através de cabos 7.1, 7.2, respectivamente, a uma LEU 8 unidade electrónica junto à linha. A LEU está ligada a um encravamento, simbolizado por linhas tracejadas. A figura 2 mostra uma forma de realização preferida opcional que difere da figura 1 por a baliza 2 ser omitida e a baliza 1 conter dois anéis 4.L e 4.R alimentados em corrente alterna envolvendo volumes desfasados ao longo do sentido do movimento do comboio, portanto, desfasados para a esquerda e a direita na figura.

De acordo com a figura 3, um comboio 9 move-se ao longo da via 3 férrea e passa pelas balizas 1 e 2 da figura 1. A parte inferior do comboio tem uma estrutura variável com bogies 10 possuindo conjuntos de rodas. Corrente alterna alimenta os anéis da baliza. As setas para baixo representam a permeabilidade do volume envolvido pelas correntes do anel conduzindo ao aumento da impedância. Para um comboio, o principal aumento da permeabilidade resulta do metal. Quanto mais metal está presente e mais próximo está de uma baliza, mais elevada é a impedância do anel. Na figura, a baliza 1 está sob um conjunto de rodas 10 maciças de um bogie que está próximo da baliza 1. A impedância resulta elevada como representado pela seta espessa. A baliza 2 está sob um intervalo entre as carruagens do comboio. Existe pouco metal nesta posição e a impedância resulta reduzida, como representado pela seta fina.

Os diagramas na figura 4 mostram a impedância 11 do anel 4.1 na baliza 1 e a impedância 12 do anel 4.2 na baliza 2 da figura 3, traçadas ao longo do tempo. As referências 11 e 12 apontam para a situação mostrada na figura 3. 0 tempo propaga-se para a direita na abcissa. Quando nenhum comboio está sobre uma baliza 1.2, a impedância é reduzida, como mostrado na metade esquerda do diagrama superior e num pequeno alongamento à esquerda do diagrama inferior. Quando um comboio que se move para a esquerda passa sobre uma baliza 1.2, o sinal aumenta. 0 comboio, na figura 3, entra pela direita e move-se para a esquerda. Passa primeiro pela baliza 2 que está montada mais à direita. 0 diagrama inferior mostra, consequentemente, um aumento inicial da impedância e o diagrama superior mostra um sinal de tempo semelhante desfasado para a direita. A intensidade do sinal varia com a quantidade e proximidade do metal na parte inferior do comboio. Por exemplo, os bogies 10 resultam em impedância média e ocorrem picos curtos nas posições dos conjuntos de rodas. Existem intervalos entre os bogies e entre as carruagens. Os sinais das duas balizas 1, 2 estão desfasados no tempo, mas as suas formas são semelhantes porque as mesmas massas de metal se movem sobre as balizas 1, 2, sucessivamente. A distância conhecida entre as balizas 1, 2 dividida pelo desfasamento no tempo permite obter a velocidade do comboio que pode ser determinada para cada parte do sinal cuja forma pode ser correlacionada com o sinal da outra baliza. Nos diagramas, e. g., os dois primeiros conjuntos de rodas podem 11 ser identificados facilmente como os primeiros dois picos de sinal, a partir da esquerda. A integração da velocidade do comboio relativamente à duração da passagem permite obter o comprimento do comboio. Devido à elevada taxa de amostragem dos dados, estas medições são exactas.

LISTA DE ÍNDICE 1 Baliza 2 Baliza 3 Via-férrea 4.1 Anel Alimentado em Corrente Alterna na Baliza 1 4.2 Anel Alimentado em Corrente Alterna na Baliza 2 4.L Anel Esquerdo Alimentado em Corrente Alterna na

Baliza 1 4.R Anel Direito Alimentado em Corrente Alterna na

Baliza 1 5 Anel de Transmissão de Dados 6 Cabo de Anel Alimentado em Corrente Alterna 7 Cabo do Anel de Transmissão de Dados 8 Unidade Electrónica Junto à Linha 9 Comboio 10 Bogie 11 Impedância do Anel da Baliza 1 12 Impedância do Anel da Baliza 2

Lisboa, 22 de Outubro de 2010 12

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Disposição compreendendo uma ou mais balizas (1, 2) montadas na via e uma unidade (8) de controlo junto à linha, em que a disposição está adaptada para transmitir dados a veículos (9) que passam, caracterizada por, pelo menos, uma baliza ou, pelo menos, uma das balizas (1, 2) compreender um dispositivo detector adaptado para produzir um sinal quando um veículo estiver a passar pela baliza (1, 2) e a disposição compreender meios de detecção de sinais, que estão ligados ao e/ou integrados no dispositivo detector e que estão adaptados para determinar, a partir do sinal, que o veículo está a passar na baliza d, 2).
2. Disposição de acordo com a reivindicação 1, em que o dispositivo detector compreende um anel (4.1, 4.2, 4.L, 4.R) de um material electricamente condutor.
3. Disposição de acordo com a reivindicação anterior, em que o anel (4.1, 4.2) é alimentado em corrente alterna e a sua impedância se modifica de acordo com o acoplamento com o veículo que passa na baliza (1, 2).
4. Disposição de acordo com uma das duas reivindicações anteriores, em que - dois ou mais dos anéis (4.1, 4.2, 4.L, 4.R) contidos na uma ou mais balizas (1.2) estão posicionados afastados um do outro no sentido de deslocação da via, 1 - a disposição compreende meios de avaliação adaptados para avaliar um desfasamento no tempo entre sinais produzidos pelos anéis, avaliando, desse modo, uma medida para a velocidade de passagem do veiculo.
5. Disposição de acordo com a reivindicação anterior, caracterizada por meios que calculam o comprimento do veiculo a partir da velocidade e do tempo necessário para passar por uma baliza (1. 2).
6. Disposição de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizada por meios que transmitem sinais e/ou dados representando a estrutura da parte inferior do veiculo (9) que passa, desde o dispositivo detector até uma unidade (8) junto à linha ou de encravamento, em que a unidade (8) junto à linha está adaptada para avaliar os dados e para determinar se os dados representam a estrutura completa da parte inferior do veículo (9) .
7. Método para determinar a passagem de um veículo ferroviário, em que uma ou mais balizas (1, 2) montadas na via, que é/são controlada(s) por uma unidade (8) de controlo junto à linha, para transferir dados para os veículos que passam, é/são utilizada(s) como um dispositivo detector para produzir um sinal quando um veículo está a passar na baliza (1, 2), e se determina, a partir do sinal, que o veículo está a passar na baliza (1, 2).
8. Método da reivindicação 7, em que um anel (4.1, 4.2, 4.L, 4.R) de um material electricamente condutor que faz parte da baliza (1, 2) é utilizado para a produção do sinal. 2
9. Método da reivindicação anterior, em que o anel (4.1, 4.2) é alimentado em corrente alterna e a sua impedância de acordo com o acoplamento com o veiculo que passa na baliza (1, 2) é o sinal ou é utilizado para produzir o sinal.
10. Método de uma das duas reivindicação anteriores, em que - dois ou mais dos anéis (4.1, 4.2, 4.L, 4.R) contidos na uma ou mais balizas (1, 2) estão posicionados afastados um do outro, no sentido do movimento da via, - é avaliado um desfasamento no tempo entre os sinais produzidos pelos anéis, avaliando deste modo uma medida para a velocidade do veiculo que passa.
11. Método da reivindicação anterior, em que o comprimento do veiculo é calculado a partir da velocidade e do tempo necessário para passar uma baliza (1, 2).
12. Método de uma das reivindicações anteriores, em que sinais e/ou os dados representando a estrutura da parte inferior do veículo (9) que passa são transmitidos do dispositivo detector para uma unidade (8) junto à linha ou encravamento, em que a unidade (8) junto à linha avalia os dados e determina se os dados representam a estrutura completa da parte inferior do veículo (9). Lisboa, 22 de Outubro de 2010 3