PT2454143E - Processo e aparelho para determinar o estado de ocupação de um circuito de via numa linha férrea através de descodificação sequencial - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

Processo e aparelho para determinar o estado de ocupação de um circuito de via numa linha férrea através de descodificação sequencial 0 presente invento refere-se a um processo e a um aparelho para determinar o estado de ocupação de um circuito de via numa linha férrea através de descodificação sequencial, como está descrito, por exemplo, no documento US 2006/0155433 AI. Em particular, o presente invento refere-se à detecção da presença de um comboio, ou de outro veiculo que possa deslocar-se em carris, num circuito de via de uma linha férrea.

De acordo com um jargão dos caminhos de ferro, um circuito de via é uma secção da via férrea com um comprimento variável (entre algumas dezenas de metros e vários quilómetros) isolada electricamente das secções adjacentes da via férrea e com uma baixa tensão aplicada no conjunto dos dois carris. A aplicação da tensão nos carris electrifiçados ocorre numa extremidade da secção de via, e um detector de tensão é aplicado em paralelo ao dito ponto de alimentação. Quando não existem veículos nessa secção de via, o detector extrai uma tensão diferente de zero, uma vez que os carris electrif içados não são colocados em curto-circuito pela presença dos eixos do comboio, enquanto que no caso em que qualquer veículo de via férrea chega a essa secção da via, com os seus próprios eixos, coloca os carris em curto-circuito um com o outro e desencadeia uma circulação de corrente que é detectada pelo detector ou sensor por meio da ausência de tensão através os dois carris.

Esta tecnologia permite, assim, a produção contínua de informação com base na presença numa secção da via de veículos 1 (imóveis ou em circulação) e, como tal, é usada para o controlo automático de uma linha férrea. A informação que é recebida pelo circuito de via é fiável se este último estiver totalmente isolado electricamente do chão, ou de um circuito de via adjacente. Além disso, o ambiente de medição é extremamente ruidoso (basta considerar o ruído feito pela tracção das locomotivas eléctricas) e o processo de medição tem de ser praticamente imune a sinais de ruído, mesmo de grande intensidade. Para além disso, na eventualidade de ausência de um comboio no circuito, a corrente fornecida pelo gerador é diferente de zero, como resultado da resistência de dispersão entre as juntas isolantes, e como resultado da resistência de dispersão entre as vias (que depende, por exemplo, do balastro do caminho de ferro).

Uma solução proposta contempla o envio no circuito de tensão de corrente alterna, à qual está associada uma única palavra de código que consiste em dispor um número pré-determinado de semi-ondas positivas e negativas da dita tensão alterna, de acordo com uma sequência pré-determinada. 0 dito sinal é extraído por meio de um bloco de recepção e é subsequentemente comparado com a dita palavra de código única e pré-determinada para verificar se a informação está correcta ou se, por outro lado, o sinal recebido é, de facto, ruído.

Mesmo que seja eficiente, o dito sistema não contempla a situação em que o ruído é um ruído "dentro da banda", isto é, um ruído que tem um conteúdo espectral nas frequências nas quais as palavras de código únicas presentes na sequência transmitida têm conteúdos espectrais. 0 objectivo do presente invento consiste em ultrapassar as desvantagens acima mencionadas e encontrar um processo fiável 2 para detecção, com segurança, o sinal que identifica o estado de ocupação de um circuito de via. O presente invento propõe um processo e um aparelho no qual, num circuito de via que faz parte de uma linha de caminho de ferro, o sinal a baixa tensão de corrente alterna é modulado em fase por meio de uma sequência digital pré-determinada de pelo menos três palavras de código digitais únicas, mutuamente ortogonais, executando assim uma codificação sequencial. A dita codificação consiste na associação à informação de uma sequência de códigos que a identifica unicamente em relação a todas as outras e que permite a um receptor extrair a informação proveniente do circuito de via relevante, e não a informação proveniente de um circuito adjacente. Um aspecto do presente invento diz respeito a um aparelho para a verificação da ocupação de um circuito de via numa linha de caminho de ferro tendo as caracteristicas da reivindicação 1.

Um outro aspecto do presente invento refere-se a um processo de verificação da ocupação de um circuito de via numa linha de caminho de ferro apresentando as caracteristicas da reivindicação 7.

As caracteristicas e vantagens do processo e aparelho de acordo com o presente invento surgirão mais claramente a partir da descrição seguinte, que é proporcionada apenas como exemplo não limitativo, de uma sua forma de realização, com referência à figura anexa, que é um diagrama de blocos do aparelho de acordo com o presente invento. Com referência à figura acima mencionada, o aparelho de acordo com o presente invento é aplicado num circuito de via, que compreende basicamente um par de carris R constituídos por elementos metálicos em secções paralelas que têm normalmente a forma de um T, montados transversalmente a uma estrutura de suporte de carga formada 3 por travessas feitas em madeira, aço ou cimento. Cada circuito de via está separado da secção adjacente por juntas de isolamento eléctrico G. Uma pluralidade de circuitos de via adjacentes isolados entre si estão presentes numa linha de caminho de ferro. 0 aparelho de acordo com presente invento compreende, para cada circuito de via, um bloco de transmissão 2 capaz de transmitir ao circuito uma sequência pré-determinada de palavras de código que são diferentes umas das outras, por exemplo mutuamente ortogonais, que modulam em fase um sinal de tensão de corrente alterna.

Para efeitos do presente invento, "ortogonal" significa que o produto escalar entre duas palavras de código é zero.

De preferência, cada palavra de código é obtida dispondo um número pré-determinado de semi-ondas positivas e negativas da dita tensão de corrente alterna de acordo com uma série pré-determinada. Em particular, é gerada uma chamada palavra de difusão (spread word) S, compreendendo, por exemplo, 16 chips, em que cada chip é equivalente a um ciclo da sinusoide à frequência considerada, em que o chip com valor "1" contempla o ciclo de sinusoide à frequência considerada com uma fase zero, enquanto que o chip com valor "0" contempla o ciclo de sinusoide com uma fase de 180°. O dito sinal de tensão, no qual a palavra de código é sobreposta, ou ao qual a palavra de código está associada, é o sinal de tensão tradicional de 50 Hz, 83,3 Hz ou outra frequência que seja usada para detectar a passagem do comboio nesse circuito de via.

Explorando a dita propriedade, o aparelho do presente invento compreende ainda um bloco 3 para extracção ou detecção de um sinal de tensão que varie o seu valor entre um valor máximo, na eventualidade de ausência de um comboio, e um valor 4 mínimo, quando a presença do comboio fecha o circuito eléctrico da via, e um bloco 4 para processamento do dito sinal. 0 sinal detectado é enviado para o bloco de processamento, que compreende um microprocessador e pelo menos um conversor analógico para digital para converter o dito sinal extraído. O bloco de processamento 4 está adaptado para comparar a dita sequência pré-determinada de pelo menos três palavras de código pré-determinadas com o sinal extraído. 0 dito sinal extraído ou detectado, em condições normais, deveria conter a sequência pré-determinada correcta de palavras de código únicas. Na presença de um ruído de um tipo estacionário, é possível que, no intervalo de tempo da sequência na qual se espera receber uma palavra de código pré-determinada, duas ou mais destas sejam recebidas, uma das quais está correcta e as outras são, em vez disso, o resultado do dito ruído.

Através do bloco de processamento, o presente invento pode reconhecer o ruído, reconstruir a sequência de tempo pré-determinada correcta, e determinar com segurança se a via está efectivamente ocupada, gerando a emissão de um sinal de ocupação, que tem dois estados, "ocupado" e "livre", o que revela o estado de ocupação da própria via.

De acordo com uma forma de realização preferida do invento, o transmissor transmite repetidamente durante intervalos de tempo pré-determinados uma sequência pré-determinada de pelo menos três palavras de código diferentes, por exemplo uma primeira palavra A, uma segunda palavra B e uma terceira palavra C (ABC-ABC-ABC...). Com vantagem, a sequência pode compreender um primeiro par, um segundo par, e um terceiro par de palavras que são as mesmas para poder executar duas vezes a detecção num e no mesmo intervalo de tempo para cada 5 palavra (por exemplo AABBCC-AABBCC-...). Mantém-se, desta forma, a fiabilidade de medição. O bloco de recepção está inicialmente sincronizado com o bloco de transmissão. Em cada intervalo de tempo pré-determinado, detecta o sinal transmitido. 0 bloco de processamento, que sabe qual deveria ser a sequência correcta (ABC), compara o sinal detectado num primeiro intervalo de tempo com as três palavras de código da sequência. Se a partir da comparação surgir a presença de uma palavra de código única (por exemplo A), isto significa substancialmente que não existe ruido, e a detecção do sinal é executada no segundo intervalo de tempo conhecido. Se em vez disso a presença de uma primeira palavra de código e de uma segunda palavra de código que são diferentes entre si for detectada (por exemplo A+C), a dimensão e fase dos componentes de frequência de ambos é medida. Neste caso, um das duas palavras poderia, de facto, ser um ruido estacionário. No segundo intervalo de tempo, idealmente apenas a palavra B deveria ser recebida; a comparação entre o sinal detectado e as três palavras de código da sequência é repetida. Se o dito ruido estacionário estiver presente neste segundo intervalo de tempo, a presença de duas palavras de código (por exemplo B+C) é verificada, uma das quais é uma das detectadas no intervalo de tempo precedente: no exemplo, a palavra C. Também neste intervalo de tempo, a magnitude ou os valores de energia associados aos componentes de frequência das palavras são medidos. Se o valor de magnitude do dito componente de frequência presente no primeiro intervalo de tempo coincidir com o do segundo intervalo de tempo, pode então considerar-se o valor do ruido estacionário. Passando para o terceiro intervalo de tempo, só se espera que a terceira palavra de código seja recebida, nomeadamente C no exemplo mencionado, sendo possível 6 que o dito valor seja maior ou igual ao valor do ruido estacionário identificado nos dois intervalos de tempo precedentes.

Se a subtracção vectorial entre o valor vectorial calculado do ruido estacionário (graças aos valores detectados nos intervalos de tempo precedentes) e o vector da palavra de código detectado no terceiro intervalo de tempo for positivo e corresponder ao valor nominal pré-determinado da terceira palavra, então o dito resultado é fiável para poder estabelecer-se se o circuito de via sob exame está ou não ocupado, independentemente do ruido injectado nas linhas espectrais do código (dentro da banda). 0 processo de comparação e subtracção é repetido para todas as palavras de código (A, B, C).

Os valores de potência KA, KB, e Kc associados às correlações cruzadas com as três palavras de código da sequência (A, B, C) que são "expurgadas" das contribuições da perturbação estacionária dentro da banda, são comparados com um valor limite k; o processo de medição considera o circuito de via como estando "ocupado" se pelo menos um dos valores for inferior ao valor limite; de outra forma, considera que a via está "livre". A comparação entre as palavras é feita executando o produto escalar entre o dito sinal e as palavras de código da sequência alocadas a esse circuito de via especifico.

Lisboa, 18 de Novembro de 2013. 7

Claims (7)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Aparelho para determinar o estado de ocupação de um circuito de via numa linha férrea provida de uma pluralidade de circuitos de via adjacentes entre si, o dito circuito compreendendo um par de carris (R) constituídos por elementos metálicos em secções paralelas entre as quais é possível aplicar uma tensão, cada circuito de via estando separado da secção adjacente por juntas de isolamento eléctrico (G), caracterizado por compreender: um bloco de transmissão (2) capaz de transmitir ao circuito de via um sinal de tensão de corrente alterna, ao qual está associada uma sequência pré-determinada de pelo menos três palavras de código diferentes umas das outras, cada palavra sendo enviada na sequência a intervalos de tempo pré-determinados ; pelo menos um bloco de detecção (3) para detectar um sinal de tensão proveniente do circuito de via; e pelo menos um bloco de processamento (4) adaptado para comparar a dita sequência pré-determinada de pelo menos três palavras de código únicas pré-determinadas com o sinal extraído.
2. 2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual a dita unidade de processamento calcula o produto escalar entre o dito sinal de tensão e cada um das palavras de código da sequência pré-determinada alocada ao circuito de via para se obter um valor de energia para cada palavra. 1
3. 3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual o bloco de processamento compreende um microprocessador e pelo menos um conversor analógico para digital para converter o dito sinal extraído.
4. 4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual cada palavra de código da sequência é ortogonal às outras palavras de código da mesma sequência.
5. 5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, no qual a tensão é uma tensão de corrente alterna e cada palavra de código é constituída dispondo um número pré-determinado de semi-ondas positivas e negativas da dita tensão de corrente alterna de acordo com uma série pré-determinada.
6. 6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, no qual cada palavra compreende 16 chips, em que cada chip é equivalente a um ciclo da sinusoide à frequência considerada, em que o chip com valor “1" contempla o ciclo da sinusoide à frequência considerada com uma fase zero, enquanto que o chip com valor "0" contempla o ciclo da sinusoide com uma fase de 180°.
7. 7. Processo de verificação da ocupação de um circuito de via numa linha férrea proporcionada com uma pluralidade de circuitos de via adjacentes entre si, o dito circuito compreendendo um par de carris (R) constituídos por elementos metálicos em secções paralelas (B) , entre os quais é possível aplicar uma tensão, 2 caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) a transmissão de um sinal de tensão num circuito de via; b) a associação de uma sequência pré-determinada de pelo menos três palavras de código diferentes entre si ao dito sinal, cada palavra sendo enviada na sequência em intervalos de tempo pré-determinados; c) a detecção de um sinal de tensão por intermédio do circuito; d) em cada um dos ditos intervalos de tempo pré-determinados, a comparação do dito sinal de tensão detectado em todas as palavras de código da sequência para se obter um valor de energia para cada componente de frequência da dita palavra; e) a verificação da presença do mesmo componente de frequência da palavra de código com o mesmo valor de energia (módulo do vector) em dois intervalos de tempo sucessivos; f) no intervalo de tempo subsequente aos dois nos quais a presença do mesmo componente de frequência da palavra de código com o mesmo valor de energia (o mesmo módulo do vector) foi verificada, a detecção de uma palavra de código e do seu conteúdo de frequência, e a subtracção do dito mesmo valor de energia a este por subtracção vectorial; g) a comparação do valor da palavra de código obtido no ponto f) com o valor nominal pré-determinada para essa palavra; h) a emissão, com base no dito processamento, de um sinal referente à ocupação do circuito de via. 3 Processo de acordo com a reivindicação 7, no qual o procedimento de comparação e de subtracção das etapas precedentes d) e) e f) é repetido para todas as palavras de código da sequência. Processo de acordo com a reivindicação 8, no qual os valores de potência, associados às correlações cruzadas com as três palavras de código da sequência (A, B, C) que são os resultados das subtracções, são comparados com um valor limite e o sinal que indica ocupação do circuito de via é colocado no estado "ocupado" se pelo menos um dos valores for inferior ao valor limite, se não, é colocado no estado "livre". sboa, 18 de Novembro de 2013.