WO2001064494A1 - Train derailment detector - Google Patents

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Alejandro César URZÚA OCHOA
Rubén YÁÑEZ IBAÑEZ
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Urzua Ochoa Alejandro Cesar
Yanez Ibanez Ruben
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    • B61F9/00Rail vehicles characterised by means for preventing derailing, e.g. by use of guide wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61KOTHER AUXILIARY EQUIPMENT FOR RAILWAYS
    • B61K9/00Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08Measuring installations for surveying permanent way

Abstract

The invention concerns a train derailment detector that emits an alarm signal when a wheel leaves the track and that consists of a wheel-rail relative position detector, a checking device of the signal emitted by the detector, a wired or wireless signal transmitter, a checking device of the signal emitted by the transmitter, an alarm activator and an alarm. The detector can be equipped with laser sensors, infrared sensors, metal detector or proximity sensor. The wireless signal can be emitted via satellite, microwave, civilian band or radio.

Description

DETECTOR DE DESCARRILAMIENTO DE TRENES TRAIN DOWNLOAD DETECTOR

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Dentro de la investigación que hemos realizado únicamente logramos encontrar el "Detector de Rueda de Vehículo Ferroviario que utiliza Puente Magnético Diferencial" con número de solicitud 9401251 , fecha de presentación 17/02/1994, fecha de publicación 31/08/1994, cuyo solicitante es Union Switch & Signal Inc., su inventor Heinz Glicher y su agente Salvador Huerta B. Av. San Francisco No. 310 Col. Del Valle. Delegación Benito Juárez. C.P. 03100. D.F., el cual identifica la presencia y dirección de un vehículo ferroviario. El detector de rueda incluye un devanado primario, un devanado secundario y una circuitería de procesamiento de señal. El devanado primario se excita mediante una fuente de energía de corriente alterna para producir un flujo magnético en la rueda del vehículo ferroviario. El devanado secundario detecta un cambio en el voltaje inducido por el flujo magnético de la rueda ferroviaria. El devanado secundario incluye dos bobinas en un puente diferencial que evitan que factores externos intervengan con la detección de la rueda. El dispositivo de procesamiento de la señal transforma el cambio de voltaje en una señal que identifica la presencia y dirección del vehículo ferroviario.BACKGROUND OF THE INVENTION Within the investigation that we have carried out, we only managed to find the "Rail Vehicle Wheel Detector that uses Differential Magnetic Bridge" with application number 9401251, filing date 02/17/1994, publication date 08/31/ 1994, whose applicant is Union Switch & Signal Inc., its inventor Heinz Glicher and its agent Salvador Huerta B. San Francisco Ave. No. 310 Col. Del Valle. Benito juarez delegation. C.P. 03100. D.F., which identifies the presence and address of a railway vehicle. The wheel detector includes a primary winding, a secondary winding and a signal processing circuitry. The primary winding is excited by an alternating current power source to produce a magnetic flux in the wheel of the rail vehicle. The secondary winding detects a change in the voltage induced by the magnetic flux of the railway wheel. The secondary winding includes two coils on a differential bridge that prevent external factors from intervening with the detection of the wheel. The signal processing device transforms the voltage change into a signal that identifies the presence and direction of the railway vehicle.

Encontramos también una solicitud de patente alemana con número EP 0 697 320 llamada "Dispositivo para detectar un descarrilamiento de vehículos que corren en rieles". Este dispositivo funciona con un alternador, un cargador y un acumulador que van alimentando de manera continua a una bobina acoplada de manera magnética a un imán permanente y juntos forman la primera parte del sensor que va montada en un área de la rueda y que al pasar por el flanco del riel durante su rodaje cambia el flujo magnético del imán permanente, produciendo una tensión en la bobina inductora que, a su vez, recarga el condensador. Este condensador al ir girando pasa por una contestadora automática llamada transponder, que detecta la carga del condensador y la aprovecha para transmitir una señal que depende de la magnitud de la carga. Como segunda parte del sensor se encuentra otro imán permanente que responde al campo magnético generado por la primera parte del sensor. Al pasar el transponder por esta parte, permite que el condensador se descargue y de esta forma se genera una señal de alta frecuencia recibida en la segunda parte del sensor. Durante un descarrilamiento se ausentan las señales, ya que no se efectúa la carga periódica del condensador. Después de que la detección ha sido llevada a cabo, se comienza la etapa de transmisión, la cual es llevada a cabo por medio del conducto de aire comprimido de los frenos y utiliza una frecuencia de entre 500 y 1 ,500 Hz. El transmisor se encuentra equipado con una válvula electromagnética conectada también al conducto de aire comprimido de los frenos, la cual es activada a un ritmo determinado y deja escapar cortos intervalos de aire del conducto de los frenos. El sensor puede utilizar mediciones de ultrasonido, de diodos Láser, de CCD o sensores electromagnéticos.We also found a German patent application with number EP 0 697 320 called "Device for detecting a derailment of vehicles running on rails". This device works with an alternator, a charger and an accumulator that are continuously feeding a coil magnetically coupled to a permanent magnet and together they form the first part of the sensor that is mounted in an area of the wheel and that when passing the magnetic flux of the permanent magnet changes along the flank of the rail during its production, producing a tension in the inductor coil which, in turn, recharges the capacitor. When this condenser turns, it passes through an answering machine called a transponder, which detects the capacitor's charge and uses it to transmit a signal that depends on the magnitude of the charge. As the second part of the sensor is another permanent magnet that responds to the magnetic field generated by the first part of the sensor. By passing the transponder through this part, it allows the capacitor to discharge and in this way a high frequency signal received in the second part of the sensor is generated. During a derailment the signals are absent, since the periodic charging of the capacitor is not carried out. After the detection has been carried out, the transmission stage is started, which is carried out by means of the compressed air conduit of the brakes and uses a frequency between 500 and 1,500 Hz. The transmitter is It is equipped with an electromagnetic valve also connected to the compressed air duct of the brakes, which is activated at a certain rate and allows short intervals of air to escape from the brake duct. The sensor can use ultrasound, laser diode, CCD or electromagnetic sensor measurements.

El dispositivo mencionado en la patente EP 0 697 320 genera una señal continua durante el proceso, que es transmitida entre los 500 y los 1 ,500 Hz, quedando dentro del rango de la voz humana; esta señal solo se ausenta durante un descarrilamiento. Lo descrito anteriormente presenta las desventajas de facilitar la entrada de señales falsas y el consumo de energía en forma continua. Por otro lado, su forma de transmisión depende del conducto de aire comprimido, el cual al verse alterado por cualquier agente externo generara problemas en la transmisión; además el dejar escapara aire por las válvulas en este conducto puede impulsar en vez de evitar que se genere un descarrilamiento mayor, ya que al liberar aire de este conducto van generándose tirones en el ferrocarril, y si este se encuentra, por ejemplo, en una bajada o en una curva el tren se descarrilará mas fácilmente. Si esta transmisión no se llevara a cabo por medio del conducto de aire comprimido del sistema de frenos, tendría que hacerse por medio de un cableado especial, que necesitaría la intervención de personas para su conexión en cada viaje realizado por el tren. Nuestra solicitud de patente, a diferencia de la anterior, mantiene una ausencia de señal durante todo el proceso y solo la genera durante el descarrilamiento, ahorrando mucha energía y evitando que alguna otra señal entre al medio de transmisión. Además nuestro Detector de Descarrilamiento de Trenes no necesita ningún tipo de cableado especial y resulta mas económico que el anterior. Nuestra señal esta por arriba de los 1 ,800 Hz, la cual queda fuera del rango de la voz humana y de esta forma previene la entrada de interferencias o ruido. Nuestra señal en ningún momento interviene con el sistema de frenos, ya que el frenado de la máquina debe ser llevado a cabo por un experto y se encuentra en función de la orografía del lugar.The device mentioned in EP 0 697 320 generates a continuous signal during the process, which is transmitted between 500 and 1,500 Hz, being within the range of the human voice; This signal is only absent during a derailment. The above describes the disadvantages of facilitating the entry of false signals and the consumption of energy continuously. On the other hand, its form of transmission depends on the compressed air duct, which when altered by any external agent will generate problems in the transmission; in addition, letting air escape through the valves in this duct can boost instead of preventing a greater derailment, since by releasing air from this duct, jerks are generated in the railroad, and if this is found, for example, in a down or on a curve the train will derail more easily. If this transmission were not carried out by means of the compressed air duct of the brake system, it would have to be done by means of special wiring, which would require the intervention of people for their connection on each trip made by the train. Our patent application, unlike the previous one, maintains an absence of signal during the whole process and only generates it during derailment, saving a lot of energy and preventing any other signal from entering the transmission medium. In addition, our Train Derailment Detector does not need any special wiring and is cheaper than the previous one. Our signal is above 1, 800 Hz, which is outside the range of the human voice and thus prevents the entry of interference or noise. Our signal never intervenes with the brake system, since the braking of the machine must be carried out by an expert and is based on the orography of the place.

Con la finalidad de prevenir percances mayores en un tren como pueden ser las volcaduras o el daño de las vías, se pensó en el desarrollo del presente "Detector de Descarrilamiento de Trenes" que trabaja en forma eficiente y puede ayudar al encargado de la conducción del tren, ya sea persona o máquina computadora, a identificar el momento en que alguna rueda de cualquier carro se separe de las vías sobre las que debe rodar.In order to prevent major mishaps in a train such as overturning or damage to the tracks, the development of the present "Train Derailment Detector" that works efficiently and can help the person in charge of driving train, either person or computer machine, to identify the moment in which any wheel of any car separates from the tracks on which it must roll.

El objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de detección de descarrilamiento de trenes que se diferencia de los antecesores conocidos en que genera una señal de alarma que indica que una o varias de las ruedas se han separado de la vía.The object of the present invention is to provide a train derailment detection system that differs from known predecessors in that it generates an alarm signal indicating that one or more of the wheels have been separated from the track.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En cuanto alguna de las ruedas del tren se separa de la vía, se genera una señal que es transmitida a la máquina del mismo y que al ser recibida activa una alarma para que el tren sea detenido y no ocasione un accidente mayor.DESCRIPTION OF THE INVENTION As soon as any of the wheels of the train is separated from the track, a signal is generated that is transmitted to the machine of the train and that when it is received activates an alarm so that the train is stopped and does not cause a major accident .

FUNCIONAMIENTO El Detector de Descarrilamiento de Trenes consta de varios elementos: 1a. ELEMENTO DE DETECCIÓN: En este elemento, como su nombre lo indica, es donde se tiene la primer señal que nos dice que una rueda se ha separado de la vía. Mientras la detección es llevada a cabo el elemento de transmisión que será descrito mas adelante, se encuentra apagado con el fin de que ninguna otra señal pueda ser transmitida por ese medio y nos proporcione de forma adicional un ahorro de energía. Este elemento puede hacerse de diversas formas, como son:OPERATION The Train Derailment Detector consists of several elements: 1 a . DETECTION ELEMENT: This element, as the name implies, is where you have the first signal that tells us that a wheel has separated from the track. While the detection is carried out the transmission element that will be described later, it is turned off so that no other signal can be transmitted by that means and additionally provides us with energy savings. This element can be done in various ways, such as:

1. Láser y detector de láser: un diodo láser es enfocado hacia un detector, y en cuanto el rayo se interrumpe o llega al detector, dependiendo de como se quiera manejar, y genera una señal. 1. Laser and laser detector: a laser diode is focused towards a detector, and as soon as the beam is interrupted or reaches the detector, depending on how you want to handle, and generates a signal.

2. Infrarrojo y detector de infrarrojo: funciona de manera similar al láser; la diferencia radica únicamente en la forma de emisión del rayo. 2. Infrared and infrared detector: works similar to laser; the difference lies only in the form of lightning emission.

3. Detector de metales: es un sensor que en cuanto no capta la existencia de metal en la dirección que fue enfocado genera una señal. 3. Metal detector: it is a sensor that, as soon as it does not capture the existence of metal in the direction it was focused, generates a signal.

4. Sensor de proximidad: detecta la distancia a la que se encuentra la vía, en cuanto ésta distancia se altera genera una señal. 4. Proximity sensor: detects the distance at which the road is located, as soon as this distance is altered it generates a signal.

2 a . ELEMENTO DE VERIFICACIÓN: revisa la autenticidad de la señal que se esta recibiendo. 2 a . VERIFICATION ELEMENT: check the authenticity of the signal being received.

3a. ELEMENTO DE TRANSMISIÓN: Es en este elemento en donde se emite la señal hacía la máquina. La señal deberá ser superior a los 1 ,800 Hz para estar completamente fuera del rango de la voz humana, eliminando posibles señales falsas. Este elemento puede mandar la señal en forma alámbrica o en forma inalámbrica. Como los vagones en un viaje pueden ir al principio, en otro en el medio o al final, la forma alámbrica presenta serias desventajas, ya que implica hacer un cableado especial a lo largo del tren, que implica la manipulación directa del personal para hacer las conexiones en cada viaje, o en su defecto utilizar el conducto de aire comprimido de los frenos, lo cual es un riesgo si se toma en cuenta que cualquier falla podría ocasionar el frenado inmediato, que si se presenta en curva podría acelerar el descarrilamiento. Dentro de las formas inalámbricas podemos mencionar:3 a . TRANSMISSION ELEMENT: It is in this element where the signal to the machine is emitted. The signal must be greater than 1, 800 Hz to be completely outside the range of the human voice, eliminating possible false signals. This element can send the signal wired or wirelessly. As the wagons on a trip can go at the beginning, in another in the middle or at the end, the wired form presents serious disadvantages, since it involves making special wiring along the train, which implies the direct manipulation of the personnel to do the connections on each trip, or failing to use the compressed air line of the brakes, which is a risk if one takes into account that any failure could cause immediate braking, which if it appears in a curve it could accelerate derailment. Within the wireless forms we can mention:

1. Comunicación Satelital. 2. Microondas. 1. Satellite communication. 2. Microwave.

3. Banda Civil. 3. Civil Band.

4. Radio de 2 Vías. 4. 2 Way Radio.

5. Comunicación Celular. 5. Cellular Communication.

En el caso de los Radios de 2 Vías, la transmisión puede llevarse a cabo en forma directa, donde la señal va directamente del emisor al receptor o por medio de retransmisores, donde la señal es retransmitida en cada uno de los vagones hasta llegar al receptor. In the case of 2-Way Radios, the transmission can be carried out directly, where the signal goes directly from the sender to the receiver or through retransmitters, where the signal is retransmitted in each of the wagons until it reaches the receiver .

4 a . ELEMENTO DE VERIFICACIÓN EN EL RECEPTOR: Checa la autenticidad de la señal que esta llegando al receptor. 4 a . ELEMENT OF VERIFICATION IN THE RECEIVER: Check the authenticity of the signal that is reaching the receiver.

5a. ELEMENTO ACTIVADOR DE ALARMA: una vez que se ha realizado la verificación de la señal se activa este elemento que controla la forma en que funciona el elemento de alarma en la máquina.5 a . ALARM ACTIVATOR ELEMENT: once the signal verification has been carried out, this element is activated, which controls the way in which the alarm element operates in the machine.

6a. ELEMENTO DE ALARMA: es un elemento que en forma audible y/o visual capta la atención de la persona que se encuentre a cargo de la conducción del tren, y en forma de señal eléctrica en caso de tratarse de un tren conducido por medio de una computadora, para tomar las medidas pertinentes y evitar un percance mayor.6 a . ALARM ELEMENT: it is an element that audibly and / or visually captures the attention of the person in charge of driving the train, and in the form of an electrical signal in the case of a train driven by means of a computer, to take the relevant measures and avoid a major mishap.

Este producto es una novedad desde nuestro punto de vista ya que, de acuerdo a lo que hemos investigado, no existe algún otro producto que lleve a cabo estas funciones. This product is a novelty from our point of view since, according to what we have investigated, there is no other product that performs these functions.

Ejemplo: A continuación se describe un ejemplo de aplicación, sin ser éste necesariamente limitativo respecto a los elementos que se ocupan con referencia a los dibujos figura 1 y figura 2. Example: An example of application is described below, without being necessarily limiting with respect to the elements that are occupied with reference to the drawings figure 1 and figure 2.

El láser A emite un rayo B que es interrumpido por el riel C sobre el cual giran las ruedas -fig. 1 -; en cuanto alguna de las ruedas por algún motivo se separan del riel, el rayo B hace contacto con el sensor D y activa una señal que se manda a la máquina por medio del transmisor E y es recibida por el receptor F -fig. 2- que se encarga de generar una señal eléctrica en caso de que el tren sea conducido por una computadora y/o una señal audible (G) y/o visual (H) en caso de que sea conducido por una persona, con el fin de detener el tren y evitar un percance mayor. Laser A emits a beam B that is interrupted by rail C on which the -fig wheels rotate. one -; As soon as any of the wheels for some reason separate from the rail, the beam B makes contact with the sensor D and activates a signal that is sent to the machine by means of the transmitter E and is received by the receiver F -fig. 2- that is responsible for generating an electrical signal in case the train is driven by a computer and / or an audible (G) and / or visual (H) signal in case it is driven by a person, in order Stop the train and avoid a major mishap.

Claims

REIVINDICACIONES
Habiendo descrito suficientemente nuestra invención, consideramos como una novedad y por lo tanto reclamamos como de nuestra exclusiva propiedad, lo contenido en las siguientes cláusulas: Having sufficiently described our invention, we consider as a novelty and therefore claim as our exclusive property, what is contained in the following clauses:
1.- Detector de Descarrilamiento de Trenes que consta de los siguiente elementos: 1.- Train Derailment Detector consisting of the following elements:
Detector Detector
Verificador de la señal emitida por el Detector Transmisor de la señal en forma alámbrica o inalámbrica Verifier of the signal emitted by the Detector Transmitter of the signal in wired or wireless form
Verificador de la señal emitida por el Transmisor Verifier of the signal emitted by the Transmitter
Activador de la Alarma Alarm Activator
Alarma Alarm
2.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el detector esta constituido de un diodo láser y un detector de láser. 2. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the detector is constituted of a laser diode and a laser detector.
3.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el detector esta constituido de un emisor y un detector infrarrojos. 3. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the detector is constituted by an emitter and an infrared detector.
4.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el detector esta constituido de un detector de metales. 4. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the detector is constituted of a metal detector.
5.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el detector esta constituido de un sensor de proximidad. 5. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the detector is constituted by a proximity sensor.
6.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el verificador evalúa la autenticidad de la señal que fue generada en el detector y determina si puede pasar al siguiente elemento.6. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the verifier evaluates the authenticity of the signal that was generated in the detector and determines if it can pass to the next element.
7.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el transmisor emite la señal que logró pasar el elemento verificador hacia el siguiente elemento en forma alámbrica. Esta forma es muy sencilla ya que en todo momento se mantiene un contacto físico entre todos los elementos del Detector de Descarrilamiento de Trenes.7. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the transmitter emits the signal that managed to pass the verifier element towards the next element in wired form. This form is very simple since at all times a physical contact is maintained between all the elements of the Train Derailment Detector.
8.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el transmisor emite la señal que logró pasar el elemento verificador hacia el siguiente elemento en forma inalámbrica. La transmisión inalámbrica puede realizarse de diversas formas como pueden ser: 1. Comunicación Satelital 2. Microondas 8. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the transmitter emits the signal that managed to pass the verifier element to the next element wirelessly. The wireless transmission can be done in various ways such as: 1. Satellite Communication 2. Microwave
3. Banda Civil 3. Civil Band
4. Radio de 2 Vías 4. 2 Way Radio
5. Comunicación Celular 5. Cellular Communication
6. Control Remoto o Radio Control 6. Remote Control or Radio Control
9.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el verificador evalúa la señal que llega a él desde el transmisor y determina si la señal puede pasar al siguiente elemento. 9. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the verifier evaluates the signal that reaches it from the transmitter and determines whether the signal can pass to the next element.
10.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que el activador de alarma marca la forma en la que es activado el siguiente elemento. Este activador puede determinar si el elemento siguiente funciona en forma constante o en forma alternante, en forma visual y/o audible.10. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the alarm trigger marks the way in which the next element is activated. This activator can determine if the following element operates constantly or alternately, visually and / or audibly.
11.- El Detector de Descarrilamiento de Trenes de la reivindicación 1 , en que la alarma es una señal en forma visual y/o audible y/o eléctrica que capta la atención de la persona o elemento que se encuentre a cargo de la conducción del tren para tomar las medidas pertinentes y evitar un percance mayor. 11. The Train Derailment Detector of claim 1, wherein the alarm is a visual and / or audible and / or electrical signal that captures the attention of the person or element in charge of driving the train to take the appropriate measures and avoid a major mishap.
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