BRPI0621125A2 - dispositivo e método para localização de um ativo dentro de um pátio ferroviário - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO E MéTODO PARA A LOCALIZAçãO DE UM ATIVO DENTRO DE UM PáTIO FERROVIáRIO. Um método para rastear bens/ativos dentro de um pátio ferroviário, o método compreendendo: criar um banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário, o banco de dados sobre a disposição das linhas fornecendo um mapa relativo às linhas férreas e aos desvios dentro do pátio ferroviário, sendo que o banco de dados sobre a disposição das linhas inclui os dados passiveis de serem lidos por máquinas que identificam a localização discreta das linhas férreas e dos desvios do pátio ferroviário, cada uma das localizações discretas correspondendo a uma posição geográfica de uma porção da linha férrea ou do desvio; associar as etapas do processamento de pátio ferroviário com partes do banco de dados sobre a disposição das linhas; receber um sinal da posição geográfica, o qual corresponde á um ativo dentro do pátio ferroviário; comparar o sinal da posição geográfica com os dados passiveis de serem lidos por máquinas do banco de dados sobre a disposição das linhas de modo a identificar a localização do ativo dentro de um mapa; e apresentar a representação geográfica da localização do ativo no mapa junto com as etapas do processamento de pátio associadas com os trechos de linha que são ocupados pelo ativo, sendo que o sinal da posição geográfica é recebido dentro de um periodo de tempo no qual é permitido que a apresentação gráfica seja utilizada em uma decisão de gerenciamento relativa ao ativo.

Description

Dispositivo e método para a localização de um ativo dentro de um pátio ferroviário.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Esta invenção se refere, de modo geral, aos pátios ferroviários e, mais em particular, na determinação da localização dos materiais rodantes, incluindo os vagões e as locomotivas, dentro de um pátio ferroviário.

Os pátios ferroviários são os centros de atividade dos sistemas de transporte ferroviário. Desta fôrma, os pátios ferroviários realizam diversos serviços, por exemplo, o início, o intercâmbio e o término dos transportes de carga, assim como ò estacionamento e a manutenção de locomotivas, a composição e inspeção de novos trens, o fornecimento de serviços a trens que estejam de passagem pela instalação, e a inspeção e a manutenção dos vagões e/ou dos carros e o estacionamento dos vagões e/ou dos carros. Os vários serviços fornecidos por um pátio ferroviário competem por recursos tais como o espaço, o pessoal e os equipamentos, em várias instalações, de tal forma que a gestão eficiente de todo o pátio ferroviário é uma operação complexa.

Em geral, as ferrovias reconhecem que as tarefas de gerenciamento dos pátios poderiam se beneficiar do uso de ferramentas de gerenciamento baseadas em princípios de otimização. Tais ferramentas empregam a situação atual do pátio e uma lista de tarefas a serem realizadas de modo a determinar uma ordem otimizada para a realização destas tarefas.

Contudo, qualquer sistema de gerenciamento sé fia em dados tempestivos e corretos relativos à situação atual do sistema que está sendo gerenciado. Na maioria dos pátios ferroviários, a tecnologia de inserção dos dados atuais é uma mistura entre métodos manuais e automatizados. Por exemplo, os leitores dos identificadores automatizados de equipamentos (AEI) e os computadores AEI determinam a localização dos materiais rodantes em pontos dentro da seqüência de operações mas, em geral, estas informações limitam o conhecimento do paradeiro dos materiais rodantes a, no máximo, o momento no qual o material rodante chegou, o momento no qual o material rodante passa pelo leitor ΑΕΙ, e o momento no qual o material rodante parte.

A localização de bens dentro do pátio ferroviário tipicamente é reportada utilizando as comunicações por voz via rádio. As soluções que utilizam uma detecção pontual, tais como os contatares de rodas, os circuitos de linha e os leitores das etiquetas dos identificadores automatizados de equipamentos (ΑΕΙ), têm sido empregadas para detectar os bens em locais específicos e discretos sobre os trilhos. Os sistemas modernos de controle remoto utilizam o GPS e as etiquetas AEI para evitar que uma locomotiva controlada de forma remota se desloque para fora dos limites do pátio ferroviário. Têm sido dispostas câmaras nos pátios ferroviários, dotadas de visores compartilhados, de modo a permitir que os funcionários do pátio ferroviário (isto é, os chefes de pátio, os chefes das rampas de carga, os gerentes das operações do terminal) possam localizar as máquinas e outros bens. Contudo, nenhuma destas soluções consegue obter umá visão contínua e em terripo real da localização de todos os ativos de interesse em um pátio ferroviário.

É desejável conhecer a localização dos ativos dentro do perímetro do pátio ferroviário e em tempo real (p. ex., dentro de no máximo 10 segundos). Estes ativos podem ser as pessoas (por exemplo, um inspetor de veículos), a manutenção de veículos de linha, ou as locomotivas, por exemplo. Em relação as locomotivas, é desejável saber em que estas se encontram e em qual posição da estas estão dispostas.

A maioria dos pátios ferroviários não possui dados precisos sobre a localização dos ativos nas linhas. As linhas adjacentes podem apresentar um afastamento de 13,25 pés [cerca de 4,04 m] (de acordo com a norma Plate C da Associação Americana de Ferroviárias) e as informações com relação à localização das linhas podem simplesmente não existir, ou podem apresentar uma precisão de apenas alguns pés. Os compêndios destas informações relativas à localização das linhas, quando se utilizam meios convencionais, podem consumir um tempo excessivo, serem caros e afetar negativamente as operações de frete ferroviário.

Da mesma forma, é desejável fornecer um método e um dispositivo para que se propicie uma visão continua e em tempo real da localização de todos os ativos de interesse em um pátio ferroviário, bem como das tarefas de processamento do pátio ferroviário que estão associadas a estes ativos.

SÍNTESE DA INVENÇÃO

Um método para rastear bens/ativos dentro de um pátio ferroviário, o método compreendendo: criar um banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário, o banco de dados sobre a disposição das linhas fornecendo um mapa relativo às linhas férreas e aos desvios dentro do pátio ferroviário, sendo que o banco de dados sobre a disposição das linhas inclui os dados passíveis de serem lidos por máquinas que identificam a localização discreta das linhas férreas e dos desvios do pátio ferroviário, cada uma das localizações discretas correspondendo a uma posição geográfica de uma porção da linha férrea ou do desvio; associar as etapas do processamento de pátio ferroviário com partes do banco de dados sobre a disposição das linhas; receber um sinal da posição geográfica, o qual corresponde à um ativo dentro do pátio ferroviário; comparar o sinal da posição geográfica com os dados passíveis de serem lidos por máquinas do banco de dados sobre a disposição das linhas de modo a identificar a localização do ativo dentro de um mapa; e apresentar a representação geográfica da localização do ativo no mapa junto com as etapas do processamento de pátio associadas com os trechos de linha que são ocupados pelo ativo, sendo que o sinal da posição geográfica é recebido dentro de um período de tempo no qual é permitido que a apresentação gráfica seja utilizada em uma decisão de gerenciamento relativa ao ativo.

Um sistema para rastear bens/ativos dentro de um pátio ferroviário, o sistema compreendendo: um banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário, o banco de dados sobre a disposição das linhas fornecendo um mapa relativo as linhas férreas e aos desvios dentro do pátio ferroviário, sendo que o banco de dados sobre a disposição das linhas inclui os dados passíveis de serem lidos por máquinas os quais identificam a localização discreta das linhas férreas e dos desvios do pátio ferroviário, cada localização discreta correspondendo a uma posição geográfica de uma porção da linha férrea ou do desvio, e cada porção da linha férrea ou do desvio estando associada a uma ou mais etapas do processamento de pátio realizadas na linha férrea ou no desvio; uma pluralidade de dispositivos de posicionamento configurados de modo a gerar sinas da posição geográfica de uma pluralidade de ativos dentro do pátio ferroviário; um sistema de computação, configurado de modo a receber e a comparar os sinais da posição geográfica com os dados passíveis de serem lidos por máquinas do banco de dados sobre a disposição das linhas, de modo a identificar a localização da pluralidade de ativos dentro de um mapa e para apresentar uma representação geográfica relativa a localização da pluralidade de ativos e das etapas do processamento de pátio associadas à estas localizações no mapa.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é uma ilustração esquemáticà de um método para gerar um banco de dados para um pátio ferroviário, de acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção;

A figura 2 é uma ilustração esquemáticà de um método para gerar um banco de dados para um pátio ferroviário, de acordo com uma forma alternativa de realização de exemplo da presente invenção;

A figura 3 é uma ilustração esquemáticà de uma forma de realização de exemplo da presente invenção;

A figura 4 é uma ilustração esquemáticà dé uma forma de realização de exemplo da presente invenção;

- A figura 5 é uma vista esquemáticà e genérica de um pátio ferroviário; e

A figura 6 é uma representação gráfica de um banco de dados compilado de acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO DE EXEMPLO DA INVENÇÃO

É aqui descrito um meio para se criar e para usar um banco de dados preciso da localização das linhas férreas de um pátio ferroviário, a partir da captura de dados tanto a partir de aerofotogrametria quanto do sistema de posicionamento global (GPS) (p. ex., empregando um sistema de radio navegação formado por meio de satélites e de estações terrestres, no qual um receptor GPS efetua a medição da distância, por meio do uso do tempo de deslocamento dos sinais de radio). De acordo com as formas de realização de exemplo da presente invenção, o banco de dados pode estar localizado em uma sala de controle de um pátio ferroviário, na qual um computador ou a controladora do sistema recebe os dados a partir dos ativos que se encontram dentro do perímetro do pátio ferroviário. Os dados dos ativos são os dados do GPS, os quais correspondem às suas localizações geográficas aproximadas, sendo que os dados que recebidos, e que correspondem as suas localizações aproximadas, são comparados com a base de dados das linhas e então é gerada uma apresentação visual do bem no monitor do computador.

De acordo com as formas de realização de exemplo da presente invenção, esta informação é usada para localizar os ativos em uma ,linha em particular, bem como uma sua posição ao longo da linha, além de para identificar a atual atividade aquele ativo em função das etapas do processamento de pátio associadas àquela linha. Depois disto, é fornecida uma apresentação, sendo que um ou mais dentro o pessoal operacional do pátio pode utilizar esta informação de modo a possibilitar o planejamento e a tomada de decisões, para esta informação será fornecida para exibição a uma ou mais pessoas de operação. De acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção, as localizações dos ativos específicos ou associados (por exemplo os carros ferroviários), os quais foram designados como sendo de alta importância, também podem ser identificados em relação as operações do pátio ferroviário por meio de apresentações gráficas. Podem se encontrar referências nas seguintes patentes norte americanas: US 6.405.127, US 6.377.877, US 6.637.703; o conteúdo de cada uma das quais sendo aqui incorporado como referência.

As formas de realização de éxemplo da presente invenção irão permitir métodos rápidos, simples e de baixo custo para a criação de uma base de dados precisa de localização das linhas para o pátio ferroviário. Uma visão geral de um pátio ferroviário é ilustrada na figura 5. O pátio ferroviário 110 ilustra diversas áreas de um pátio ferroviário pelas quais os diversos trens passam, durante os processamentos de pátio ferroviário, e as quais devem ser detectados por meio do sistema de rastreamento das diversas formas de realização de exemplo da presente invenção. Da forma como é ilustrado, os pátios ferroviário incluem diversos conjuntos de linhas dedicadas a usos e funções específicas, as quais serão aqui referidas como sendo as etapas do processo/processamento de pátio, sendo que estas funções são registradas no banco de dados do pátio ferroviário, e pelo que é criado um banco de dados, o banco ou base de dados de rastreamento compreendendo o histórico dos dados de rastreamento para um ativo em específico; e o histórico dos dados de rastreamento sendo usado para designar o ativo específico para uma linha férrea ou área específica.

Um exemplo não Iimitativo de tais processos é ilustrado, como segue: um trem que chega é recebido no sub pátio ferroviário 150, e é designado para um trilho de recepção em específico. Em algum momento posterior, uma locomotiva de manobra ou máquina de pátio entra no trilho de recepção e move os carros ferroviários para o sub pátio de classificação 154. O sub pátio de classificação 154 recebe algumas vezes a denominação de "bowf'. As linhas do sub pátio de classificação 154 são designadas para que recebam blocos específicos de carros ferroviários que estão sendo montados para os trens que deverão deixar o pátio ferroviário. Quando a montagem de um bloco de carros ferroviários está completa, este bloco de carros ferroviários é designado para um trem em especifico, em um sub pátio de partida 158, o qual é reservado para a montagem de um trem em especifico o qual deverá deixar o pátio ferroviário.

Quando todos os blocos de carros ferroviários, os quais são necessários para um trem em saída, estão montados, uma ou mais locomotivas de um de um sub pátio de armazenamento e recepção de locomotivas 162 serão deslocadas e engatadas nos carros ferroviários montados. O pátio ferroviário 110 também inclui uma área de serviços de passagem 168, destinada a executar serviços nos carros ferroviários, e uma área de abastecimento de diesel e de serviços 170 para prestar serviços e realizar reparos nas locomotivas. A organização do pátio ferroviário normalmente inclui um certo número de estreitamentos, ou gargalos 174, através dós quais todos os carros que estão envolvidos no processo precedentes de montagem do trem devem passar. Os gargalos 174 limitam a quantidade de processamentos paralelos que são possíveis em um pátio ferroviário, e também impõe limites à velocidade na qual a seqüência das tarefas de montagens do trem pode ocorrer.

Um exemplo não Iimitativo de um tal processo que acontece no pátio ferroviário é o seguinte: um trem que chega vai até uma parada dentro de um sub pátio de recepção de um pátio ferroviário quando é realizada uma inspeção a bordo dos carros ferroviários. Deste ponto em diante, é executada uma preparação para a "montagem por gravidade" (hump) dos carros ferroviários e então os carros ferroviários são "montados por gravidade" (humped). Tal como ora empregada, a expressão "montagem por gravidade" (humping) se refere ao processo de classificação dos carros ferroviários através da sua elevação até o topo de uma plataforma elevada ou cume (conhecida como "hump"), ponto a partir do qual os carros ferroviários serão impulsionados por gravidade e desviados para qualquer uma das linhas do bowl. O bowl também pode ser referido como o sub pátio de classificação 154. A título de exemplo, a montagem por gravidade pode envolver separar um primeiro carro ferroviário de um segundo carro ferroviário, e empurrar o primeiro carro ferroviário para sobre a plataforma ou cume (conhecida como "hump"), a partir da qual o primeiro carro ferroviário é impulsionado por gravidade e è desviado para uma primeira linha do sub pátio de classificação 154. O segundo caro ferroviário é separado de quaisquer outros carros ferroviários restantes dentre a pluralidade de carros ferroviários, elevado para cima da plataforma, impulsionado por gravidade e desviado para uma segunda linha do sub pátio ferroviário 154. Apesar da forma primária de realização se referir a um processo de classificação o qual se utiliza de uma plataforma ou hump para separar os carros ferroviários, outras formas de realização podem ser aplicadas nos pátios ferroviário os quais não fazem o uso de uma plataforma ou hump, os quais são chamados de pátios ferroviários planos.

Uma vez que os carros ferroviários são classificados, alguns dentre os carros ferroviários podem opcionalmente ser postos em ordem (trimmed), ou passar por novo processo de montagem por gravidade. Por colocação em ordem (trimming), se entende o movimento ou a re-alocação de um carro ferroviário nas linhas do sub pátio de classificação. Uma vez que os carros ferroviários tenham sido classificados e ter ser realizada qualquer colocação em ordem ou nova montagem por gravidade, os carros ferroviários classificados são engatados e levados ao longo do sub pátio de classificação 154 através do gargalo 174, em direção ao sub pátio de partida 158, no qual é executada uma inspeção de partida nos carros ferroviários engatados. Qualquer dos carros ferroviários dentre os quais seja verificado a existência de algum defeito mecânico que possa criar empecilhos à operação segura na linha principal, será então removido e encaminhado a um trilho de ajuste ou de foras de ordem do pátio ferroviário.

Esses processamentos nas locomotivas podem ser executados depois, ou de forma contemporânea com os processamentos dos carros ferroviários, nos quais os carros ferroviários são transferidos para a operação a partir do sub pátio de armazenamento e recepção de locomotivas 162. Caso exista algum serviço a ser executado na locomotiva, a locomotiva deve ser movida para a área de abastecimento de diesel e de serviços 170. Caso, em contrapartida, não exista a necessidade de se executar qualquer serviço, a área de serviços é ultrapassada. Após serem realizados ou superados os serviços na locomotiva, é realizado um processo de saída para a locomotiva e a locomotiva é transferida para o sub pátio de partida 158. A locomotiva é então engatada nos carros ferroviários previamente processados. A locomotiva e os carros processados partem do sub pátio de partida 158 como um trem em partida.

De acordo com uma forma de realização de exemplo, o sistema de monitoramento compreende ao menos um computador central em comunicação operacional com o banco de dados da linha férrea e os sensores ou receptores GPS com transmissores associados para que se propicie dados em tempo real dos ativos do pátio ferroviário para com o computador central, para uso com o banco de dados da linha férrea para que se forneça uma representação visual dos ativos em um visor, ou monitor, na medida em que estes se movimentam pelo pátio ferroviário, o que pode incluir diversos sub pátios ferroviários incluindo, mas não limitado a, um pátio de recepção, um pátio de classificação, um pátio de armazenamento e recepção, e um pátio de partida. De acordo com uma forma de realização de exemplo, a presente invenção emprega receptores GPS para propiciar o engate preciso das locomotivas no visor de apresentação do estado. As formas de realização de exemplo fornecem a localização em tempo real do ativo no pátio ferroviário e uma indicação com relação a quais as etapas do processamento de pátio (isto é, a tarefa) que estão sendo realizadas na linha ocupada pelo ativo, para o pessoal do pátio ferroviário de tal forma que se possibilite as tomadas de decisões em tempo real, para que estas sejam efetuadas com relação ao plano de tarefas, de forma segura e eficiente. Por exemplo, e em uma forma de realização de exemplo, uma máquina de pátio é equipada com um dispositivo GPS, sendo que a localização da máquina de pátio é continuamente transmitida para a unidade central de controle. Tal como ora empregado, uma unidade ou dispositivo GPS se refere a um dispositivo eletrônico o qual pode determinar a localização aproximada do dispositivo, ou as coordenas sobre o planeta, sendo que as coordenadas são dadas em longitude e latitude, e o próprio dispositivo compreende um meio para transmitir estas coordenadas para o computador central, e que o computador compreende um meio para receber e para interpretar as coordenadas transmitidas.

Fazendo-se agora referência a figura 1, e de modo a criar um banco de dados a partir de fotografias aéreas, foi desenvolvido um programa o qual emprega essas fotografias aéreas de modo a criar um banco de dados preciso da linha, dos desvios e das localizações dá região. Caso uma fotografia aéreia de alta resolução (isto é, uma orto-imagem) de um pátio ferroviário seja disponível a partir de fontes como, por exemplo, o United States Geological Survey (USGS), então estas imagens, as quais cobrem todo o pátio ferroviário em alta resolução, são descarregadas para um banco de dados local de imagens em um computador. Isto está ilustrado na caixa 12. Após isto, na caixa 14, um programa de computador traz então essas imagens em partes e as exibe, em altas ampliações, em um monitor de um computador. Após isto, nas caixas 16 e 18, o programa ainda permite o uso de um mouse, ou de outro dispositivo equivalente (tal como por exemplo um monitor sensível ao toque), para posicionar o cursor sobre a tela na linha férrea. O cursor é então movido, de firma manual, ao longo do centro da linha e o mouse é clicado em diversas localizações, separadas espacialmente, ao longo da linha. Na medida em que cada localização recebe um clique, o computador desenha uma linha reta sobreposta à imagem de modo a mostrar ao usuário que o trajeto da linha foi registrado. Seguindo ao longo do centro da linha consegue-se uma representação da localização da linha. O computador registra então a seqüência de localizações relativas à imagem na qual esses cliques ocorrem, para que se propicie uma seqüência de pares de coordenadas (x, y) em relação apresentação do pátio ferroviário. Esta seqüência de coordenadas (x, y) se torna um conjunto de variáveis com a representação continua do trecho da linha. Um exemplo não Iimitativo é como segue: um usuário clica com o mouse, ou com outro dispositivo equivalente de apontamento, sendo que uma interface gráfica com o usuário propicia uma solicitação em relação a ser este um "trecho da linha" ou um "desvio"? Se é selecionado um trecho da linha, a primeira localização que é clicada será considerada como uma extremidade e então cada ponto sucessivo irá representar uma porção do trecho da linha e dai em diante cada ponto sucessivo é uma porção do trecho da linha até que seja selecionado o ultimo ponto como a outra extremidade. Após isto, o usuário pode ser instado a iniciar outro trecho de linha ou desvio. Caso um desvio seja selecionado, o usuário deverá simplesmente clicar uma única vez de modo a designar um desvio. Um outro exemplo não Iimitativo para a seleção dos pontos extremos poderia ser através do uso da característica do botão direito do mouse, novamente sobre uma interface gráfica com o usuário.

De forma a digitalizar com precisão uma linha férrea, a ampliação das imagens é tal que o pátio ferroviário em sua totalidade não é paz de se encaixar em toda a tela, de uma forma simultânea. O programa, de acordo com uma das formas de realização de exemplo da presente invenção, irá permitir que um usuário traga diferentes porções da imagem para o visor, na medida em que estas se façam necessárias, bem como alterar o grau do zoom quando necessário. O programa também irá realizar as correções devidas as translações e as escalas no banco de dados de localização das linhas (isto é, o registro adequado das coordenadas (x, y), ou dos pontos de dados na medida em que a imagem é ampliada ou reduzida). O programa também irá exibir, de forma contínua, todas as linhas férreas atualmente digitalizadas (caixa 20), como uma máscara da imagem, de modo a mostrar ao usuário qual das linhas férreas já foram digitalizadas, e quais as que ainda não foram. Assim sendo, exibindo o progresso das linhas férreas e dos desvios que estão sendo marcados.

De uma forma similar, e tal como é ilustrado por meio da caixa 22, o usuário digitaliza todos os desvios do pátio ferroviário. Os desvios são digitalizados como pontos únicos, e são representados como símbolos similares à diamantes no visor de apresentação, ou através de qualquer outro símbolo que seja equivalente e que se encontre centralizado na localização do desvio. Após cada seção de digitalização, programa na etapa 24 irá classificar ou organizar, através do banco de dados, sendo que os pontos extremos ou finais de todos os trechos de linha são associados com o desvio mais próximo no banco de dados. Cada trecho de linha é então ligado a dois desvios, e cada desvio é ligado a um, dois ou três trechos de linha. Qualquer exceção à essas regras é resolvida por meio de avisos sonoros pelo programa (nó de decisão 26 é etapa 28). Em adição, e na etapa 24, as localizações (x, y) de cada ponto final dè um trecho de linha são substituídas pelas coordenadas (x, y) dos desvios associados. Isto garante que todas as linhas e todos os desvios estejam vinculados da forma mais apropriada. Os ângulos relativos que os três trechos de linha formam em um desvio são usados para classificar os três trechos de linha como: Entrada, Saída Principal e Saída Divergida, na qual o ângulo agudo da curva de desvio da linha é usado para determinar o trecho de linha (isto é, quanto maior for o ângulo da curva, mais provável é que este seja um trecho de linha de saída divergente, ao invés de trecho de linha de entrada ou de saída principal). Mais informações poderão ser encontradas no seguinte livro "The Railroad What It Is1 What It Does", [A ferrovia, o que ela é, o que ela faz] 4a edição, de John H. Armstrong, Simmons-Boardman Books, Incl, 1998, página 44. Da forma como é apresentado neste livro, os ângulos de aproximação das linhas tipicamente se encontram dentro de uma gama de 5 a 20 graus, com 12 graus sendo típico para os pátios ferroviários, e o "número do cruzamento" é utilizado como um padrão industrial de referência de tamanho para os desvios. Em outras palavras, uma única linha é disposta de um lado do desvio, enquanto que duas outras linhas são dispostas no lado oposto dó desvio. A linha de saída divergida é a linha, dentre as duas, que forma o maior ângulo em relação a extensão projetada da linha de entrada. A linha de saída principal é a linha que forma o menor ângulo com relação à extensão projetada da linha de entrada.

De acordo com uma forma de realização de exemplo, a fotografia aérea de alta resolução é usada de modo a fornecer uma imagem em perspectiva ortogonal (digital orthophoto quadrangle - DOQ) para o uso em um processo implementado por meio de computador. A imagem em perspectiva ortogonal é gerada por meio de computador a partir de uma imagem aérea, na qual é removida a rotação da imagem causada pela atenuação do terreno e pelas inclinações no ângulo da câmara. Tal imagem em perspectiva ortogonal ou ortofoto permite que sejam obtidas características da fotografia com a qualidade geométrica de um mapa. As ortofotos são produzidas pelo USGS com uma resolução de 1 metro no solo, e tem uma cobertura de aproximadamente todos os 48 estados adjacentes. O USGS também produziu ortofotos com uma resolução de aproximadamente 1/3 de metro, ou um pé, de cerca de 100 das áreas metropolitanas mais densamente povoadas dos Estados Unidos da América. O estado de Nova Iorque gerou as suas próprias orto-imagens com resolução de um pé. Referências: www.usgs.gov,www.terraserver-usa.com,www.nysgis.state.ny.us.

Os algoritmos de processamento de imagens e ferramentas podem ser aplicados nas orto-imagens de modo a permitir ou automatizar a localização dos trechos de linha e dos equipamentos de desvio. Algoritmos tais como o de detecção de bordas, extração de limites, processamento morfológico, ajuste de gabarito e o de correlação de áreas são de amplo conhecimento por todos aqueles indivíduos com fluência na arte do processamento de imagens e podem ser aplicados à tarefa de digitalização dos trechos de linha.

De uma forma similar, e para digitalizar um trecho de linha, o programa permite que o usuário defina e digitalize os limites de uma região como ilustrado na etapa 30. Em um uma forma de realização de exemplo, o limite é um polígono fechado, e todas as coordenadas dentro do polígono pertencem àquela região (veja também as regiões 130 da figura 6). Esta característica permitem que o banco de dados defina que a locomotiva se encontra no "pátio ferroviário de inspeção leste", por exemplo. Podem ser empregados múltiplos limites e os múltiplos limites podem ser desassociados, sobrepostos ou conter de forma completa outros limites.

Imagens por meio de fotografias aéreas a partir do USGS são marcadas com coordénadas ou dados de referências geoespaciais (isto é: a latitude e a longitude), para que se permita a transformação das coordenadas da imagem (isto é: pixels) em coordenadas geoespaciais. As coordenadas de referência geoespaciais das imagens podem apresentar erros com ordem de grandeza de dezenas de pés, o que as faz insuficientes para a localização precisa em um sistema férreo. Para eliminar o efeito dos erros de referência geoespaciais das imagens, e de acordo com uma forma de realização de exemplo da presente invenção, um equipamento GPS com grau de levantamento é disposto no pátio ferroviário para que, de uma forma precisa, localizem um pequeno número de pontos específicos, os quais são visíveis nas imagens das fotografias aéreas. Tal como aqui descrito, o "equipamento GPS com grau de levantamento" tem como intenção a de cobrir os equipamentos GPS que apresentam uma precisão da ordem de centímetros (isto é, um equipamento GPS de levantamento é utilizado para que se estabeleça um ponto conhecido e a partir disto instrumentos de estação a laser são usados para definir medições para outras posições na vizinhança do pontos conhecidos). Após isto, os sinais do equipamento GPS com grau de levantamento dos sítios específicos sãó usados para corrigir, ou fazer com que as coordenadas de referência geoespacial sejam adequadas para uso com os sinais GPS que são recebidos a partir dos ativos dentro do pátio ferroviário. Em outras palavras, os sinais GPS com grau de levantamento que se originam a partir dos sítios específicos do pátio ferroviário são usados para que se corrijam as coordenadas geoespaciais de referência que se originaram a partir das fotografias aéreas. De uma forma alternativa, são empregadas técnicas GPS diferenciais para corrigir as coordenadas de referência geoespacial das fotografias aéreas. Em uma forma de realização de exemplo, e tal como ilustrado na caixa 32, o equipamento GPS é usado para localizar o centro de um mecanismo de deslocamento de barras, ou desvios de mudanças manuais. As máquinas de chave manual sâo em geral claramente visíveis nas fotografias aéreas. Da mesma forma, as coordenadas GPS em grau de levantamento são fornecidas em relação ao centro dos desvios de barras, dentro da fotografia aérea (isto é, múltiplas localizações). De acordo com uma forma de realização de exemplo, a coleção dos dados de posicionamento GPS são executados em locais específicos, muito distanciados, pelo pátio ferroviário. Estes conjuntos de dados de medições destes locais representam realmente uma porção bem pequena de toda a infra-estrutura do pátio ferroviário. Assim sendo, o alto custo e a complexidade de se fazer o levantamento dè toda a rede linhas férreas do pátio ferroviário é reduzido através da medição de um conjunto limitado de locais por meio de um sistema baseado em um receptor GPS com grau de levantamento e de grande precisão. O conjunto de pontos de dados geoespaciais medidos é comparado com os dados geoespaciais digitalizados, nos mesmos sítios, de modo a criar meios para corrigir os dados geoespaciais digitalizados. É então definida uma transformação geométrica, a qual mapeia os pontos de dados digitalizado com os pontos de dados medidos de forma a minimizar os erros entre todos os pontos (isto é: o método dos mínimos quadrados). Exemplos comuns das transformações geométricas são a translação, a escala, a rotação, a inclinação e a reflexão. Todos aqueles indivíduos com fluência na arte irão perceber que todos estes exemplos são representados, em geral, por uma transformação afim. Uma vez determinada, esta transformação geométrica é aplicada em todos os elementos dentro do banco de dados para que se melhore o alinhamento e se reduzam os erros geoespaciais.

Na etapa 34, o programa sobrepõe ou mascara as localizações dos sítios GPS do levantamento dos desvios de referência por sobre a imagem do pátio ferroviário. A sobreposição das mascaras é feita usando as informações aproximadas das latitudes e das longitudes, a partir da fonte da imagem. Em cada sitio, ou em cada ponto, para os quais existem os dados de levantamento GPS, e nos quais é claramente visível uma maquina de chave (da forma como foi acima mencionada), na etapa 36 o usuário cautelosamente digitaliza o ponto na imagem com o qual deve corresponder a referência GPS. Quando isto é feito para todos os pontos passíveis de aplicação, o programa executa um ajuste dos mínimos quadrados, para que se determine a matriz de transformação geométrica, a qual transforma os pontos digitalizados (isto é, os trechos de linha e os desvios) em pontos de levantamento por latitude/longitude. Cada ponto digitalizado é então transformado por meio dessa matriz, e a diferença entre as coordenadas de latitude/longitude geradas pela transformação e as coordenadas de latitude/longitude geradas pelo levantamento por GPS compõe o conjunto de erros de transformação. O erro da raiz quadrada média (RMS - root mean square) é calculado a partir deste erro no nó de decisão 38. Caso o erro RMS seja menor do que dois pés [cerca de 60 cm], então o banco de dados de imagens tem uma localização precisa. Caso contrário, as etapas representadas pelas caixas de 32 a 38 são repetidas até que o valor de erro para a raiz quadrada média (RMS) seja atingido, e obviamente, os erros RMSi maiores ou menos que dois pés [cerca de 60 cm] também são contemplados como estando dentro do escopo das formas de realização de exemplo da presente invenção. Como um exemplo, as etapas que são repetidas nas caixas 32 a 38 o deveriam ser de modo a incorporar pontos de referência GPS adicionais, sendo que os dados obtidos nestes postes pontos são dados de GPS em grau de levantamento. Por meio do uso dos cálculos de erro RMS, o usuário final recebe o desvio padrão de modo a determinar a precisão da disposição das linhas.

Em adição, de acordo com uma forma de realização de exemplo, serão definidas seções ou áreas do pátio ferroviário, no banco de dados de acordo com as designações para o nome do pátio ferroviário, ou as etapas dos processos associados com esta linha ou linhas. Exemplos não Iimitativos destas etapas de processo incluem a chegada dos trens; a classificação dos carros ferroviários; os serviços nas locomotivas; o reparo nos carros ferroviários; a inspeção nos carros ferroviários, e as designações de nomes não Iimitativas incluem: a linha 1 da área de passagem para os serviços, a linha 55 do pátio de recepção, a linha 39 do pátio de classificação, a linha 89 do pátio de saída, a linha 53 do pátio de recepção e estacionamento, a linha 81 do pátio de recepção, a linha 99 do estacionamento das locomotivas, etc. Isto é mostrado na etapa 40. Da mesma forma, o banco de dados agora contém designadores dos nomes e as etapas de processamento associadas à trechos de linha específicos, sendo que esta informação será usada para fornecer uma indicação gráfica da área e da tarefa a qual está sendo submetido um ativo, simplesmente pela mera recepção das coordenadas GPS do ativo (isto é, as coordenadas do ativo coloca-o em uma localização, por exemplo, o pátio ferroviário de classificação, e desta forma, uma exibição de forma gráfica, pode neste caso fornecer o seguinte texto: "Motor X no pátio ferroviário de classificação executando ....").

Fazendo-se agora referência a figura 2, e em uma forma de realização de exemplo, e quando não estão disponíveis as fotografias aéreas com qualidade suficiente, uma locomotiva de pátio é equipada com uma unidade GPS com grau de levantamento e apta a registrar (que é ilustrada na caixa 50), sendo que são empregadas nesta operação as técnicas por GPS com grau de levantamento, tal como a técnica cinemática GPS (RTK GPS). Nesta forma de realização, a antena receptora é localizada acima do centro da linha, o mais próximo possível do eixo de pivô do truque ferroviário anterior ou posterior da locomotiva. Esta locomotiva preparada percorre então cada um dos trechos das linhas do pátio ferroviário ao menos uma vez, enquanto que um par preciso de coordenadas de latitude e de longitude é registrado a cada poucos segundos (caixa 52). Como uma opção, os sistemas GPS diferenciais podem vir a ser empregados para que se propicie o mesmo grau de precisão.

Feito isto, um programa na caixa 54, toma este banco de dados GPS e ajusta segmentos de linhas a todos os pares de latitudes e de longitudes seqüenciados. Quando dois trechos divergentes de linha encontram um terceiro trecho de linha, o ponto de intersecção é um desvio, e todas as localizações de desvios são registradas. Isto é ilustrado na caixa 56, na qual todas as linhas que se encontram ligadas entre os desvios se tornam trechos de linhas férreas. A conectividade dos trechos e dos desvios, e a classificação dos trechos de linha dos desvios em Entrada, Saída Principal e Saída divergente é realizada tal como supra, para as formas de realização por meio de fotografia aérea. Em adição, e em qualquer das formas de realização, cada uma das linhas férreas do banco de dados pode vir a ser fornecida com designadores de nomes, sendo que os designadores de nomes são iguais àqueles que são usados pelo pessoal de campo do pátio ferroviário, da mesma forma que as etapas dos processos os quais são a estes associados. Desta forma, quando um indivíduo (operário de carro) faz uma chamada a partir de um radio e menciona um problema na linha "NOME", a unidade central de controle pode ser usada para chamar uma apresentação visual da linha ou de um trecho específico ou de uma área específica do pátio ferroviário.

Em adição, e tal como na forma de realização através das fotografia aérea, as seções das áreas ou das linhas do pátio ferroviário serão definidas no banco de dados de acordo com os designadores de nome do pátio ferroviário, ou das etapas de processo associadas a esta linha ou linhas férreas. Isto é exibido na etapa 58. Da mesma forma, o banco de dados agora compreende os designadores de nome e as etapas dos processos associados aos trechos específicos das linhas, sendo que esta informação será usada para fornecer uma indicação gráfica da área e das tarefas que estão sendo executadas por um ativo, pelo simples recebimento das coordenadas geográficas do ativo.

Um banco de dados das linhas férreas se encontra agora a disposição para o uso pela unidade central de controle ou computador 74 e, de acordo com uma forma de realização de exemplo e fazendo-se ágora referência a figura 3, na qual é ilustrada uma implementação de um banco de dados das linhas. Como é aqui empregado, o banco de dados das linhas férreas se refere ao banco de dados que é construído de acordo com as formas de realização de exemplo da presente invenção (p. ex., fotografia aérea digitalizada para as coordenadas de latitude e longitude com as correções, ou um banco de dados compilado somente a partir de sinais GPS recebidos de um veículo à medida em que este se desloca pelas linhas do pátio ferroviário). Este banco de dados irá conter dados passíveis de serem lidos por maquinas, os quais correspondem à localização de todos os trechos das linhas dentro do pátio ferroviário. Em adição, o banco de dados também irá conter a etapas de processamento do pátio ferroviário com cada porção da disposição das linhas. Estas etapas do processamento de linha descrevem as diversas operações e trabalhos os quais podem vir a ocorrer naquele trecho da linha férrea, ou em uma maquina de chave. Em uma forma de realização, os ativos do pátio ferroviário são associados com as etapas específicas de processo, sendo que a associação dos ativos do pátio ferroviário tem como base o histórico do rastreamento dos ativos do pátio ferroviário. Tal forma de realização faz uso de dados históricos armazenados das localizações dos ativos e das possíveis funções de trabalho em cada localização anterior. De acordo com uma forma de realização de exemplo, um ativo de pátio ferroviário é equipado com algum meio pára que se possa determinar a sua localização, tal como uma recepção GPS por meio de um receptor GPS, assim como de meios para transmitir o sinal para a unidade central de controle. Meios alternativos para a localização, nos quais a localização do ativo é determinada de uma forma remota, por meio do uso das informações transmitidas a partir de, ou coletada por um ativo, também podem ser utilizadas. Exemplos de tais sistemas alternativos de localização incluem os assim chamados sistemas de localização em tempo real (RTSL)1 tais como aqueles que são fornecidos por companhias incluído a WhereNet1 Ekahau e a AeroScout, Estas soluções RTLS apresentam uma precisão de aproximadamente 10 pés [cerca de 3 metros] a 10 metros. A determinação da localização inclui um verto erro.

O ativo ilustrado por meio da caixa 70 transmite a sua informação de localização, em tempo real, por meio de um sinal 72 para a unidade central de controle 74. Obviamente, deve ser entendido que o sinal 72 pode ser transferido por meio de diversos transceptores, receptores, transmissores, e etc., dispostos entre o transmissor do ativo e a antena de recepção da unidade central de controle. De uma forma alternativa, o sinal é diretamente transmitido para um receptor na unidade central de controle, ou então são usados ambos os métodos. Tal como ora empregada, a expressão "em tempo real" é definida de modo a cobrir imediatamente ou dentro de um período de tempo predeterminado, de forma que o sinal seja recebido com um tempo suficiente para a apresentação e a observação, por meio dos visores gráficos, de tal forma que um gerente de pátio ferroviário possa usar essa informação para determinar qual o ativo é o mais lógico ou o mais econômico possível para uma tarefa em particular. Um período de tempo não Iimitativo é inferior a dois minutos. Obviamente, e conforme seja necessário para a aplicação, períodos maiores ou menores a dois minutos podem vir a ser usados nas formas de realização de exemplo da presente invenção.

Em uma forma alternativa de realização de exemplo, o próprio ativo é acompanhado ou rastreado por meio de um sistema de rastreamento o qual emprega uma rede de: leitores AEI; sinais de vídeo interpretados por meio de computadores, ou equivalentes a estes, sendo que o sinal da posição geográfica deste ativo é obtido e é transmitido para a unidade de controle central. Desta forma, o sinal não provêm diretamente do ativo, posto que o ativo é rastreado. Um exemplo não Iimitativo de um tal sistema é descrito na patente americana de número US 6.637.703, o conteúdo da qual sendo aqui incorporado como referência. Nesta forma de realização, poderia ser necessário converter o sinal para que este seja comparável a um dado passível de ser lido por uma máquina, sendo que poderia ser fornecida uma representação gráfica de acordo com as formas de realização de exemplo da presente invenção.

Por meio da comparação do sinal que foi recebido, com relação ao banco de dados das linhas férreas, a unidade de controle central pode então fornecer uma representação espacial do ativo com relação às linhas do pátio ferroviário, dispondo uma representação deste ativo como uma máscara sobre a apresentação das linhas férreas e dos desvios do banco de dados em uma localização correspondente às coordenadas recebidas de localização do ativo. Esta representação gráfica também conduz a etapas dos processos do pátio os quais estão sendo executados pelos ativos. Os processos do pátio ferroviário também representam as tarefas em execução na qual o ativo está sendo ocupado, e pode ser exibida como uma listagem de todas as etapas dos processos de pátio ferroviário associados com a localização do ativo na linha férrea, ou como uma única etapa de um processo do pátio ferroviário, tendo-se como base os dados históricos do ativo, com relação às localizações anteriores e posteriores. Esta exibição é ilustrada de uma forma esquemática por meio do bloco 76, o qual, ém uma forma de realização de exemplo, apresenta um visor gráfico em um monitor de computador, o qual exibe o ativo, a sua localização e as tarefas às quais este está sendo submetido, sendo que a tarefa a qual está sendo executada pode vir a ser determinada por meio do acesso dos dados correspondentes às tarefas anteriormente executadas no trecho da linha férrea, ou a história das tarefas que foram executadas por este ativo.

Devido aó fato de poderem existir alguns erros nas coordenadas de localização, a apresentação gráfica resultante pode não ser exata (p. ex., pelo uso de equipamentos GPS sem grau de levantamento, ou sistemas de localizações RTLS, nos quais existem erros padrões na ordem de pés). No caso do uso de um equipamento GPS sem grau de levantamento para a localização do ativo, este erro pode ser tão grande quanto de 20 ou 30 pés [cerca de 6 m ou 9 m], mas usualmente se encontra entre 5 e 10 pés [cerca de 1,5 a 3 m], Nos locais onde os trechos de linha são próximos o bastante (13,25 pés [cerca de 4 m]), o erro de disposição pode ser uma, ou mesmo de duas linhas a partir da localização correta.

No entanto, caso o ativo que esteja sendo rastreado é uma locomotiva, então existe uma restrição adicional nos dados a serem recebidos de que a localização correta do ativo sempre corresponde a uma linha férrea, Da mesma forma, um programa de computador da unidade central de controle usa informações anteriores de rastreamento, as quais são armazenadas no banco de dados 78 (ilustrado de forma esquemática) daquele ativo em particular, sendo que os dados do GPS e as tarefas associadas contidas nas informações anteriores de rastreamento são usadas para que se determine em qual linha férrea a locomotiva se encontra, bem como quais as etapas do processo de pátio podem estar normalmente associada a esta, tal como aqui descrito para as tarefas associadas, bem como para as designações de nome da linha que são manualmente inseridas no banco de dados durante a sua criação, e após isto, atualizadas na medida em que o processo de pátio executa as suas tarefas (p. ex., o histórico), o qual é inserido por meio do pessoal do pátio ferroviário. Assim, o banco de dados é atualizado e é criado um histórico para o ativo. O programa então corrige os erros dos dados do GPS e coloca a representação da locomotiva na linha correta, no ponto mais próximo da localização que foi indicada (novamente ilustrado de forma esquemática na caixa 76).

De acordo com uma forma de realização de exemplo, e para que se possa fornecer dados de posicionamento mais precisos para os ativos, diversas correções de pseudo-distância (pseudorange na terminologia GPS) também podem ser fornecidas para as unidades individuais de receptores GPS. Esta abordagem diferencial GPS (DGPS) propicia uma melhor precisão com relação ao padrão do GPS. As correções diferenciais podem ser obtidas a partir da rede DGPS norte americana, a qual é operada pela Guarda Costeira Norte Americana, a partir de uma estação de base de referência instalada no pátio ferroviário (ilustrada de forma esquemática na caixa 80), a partir de fornecedores comerciais, por meio da Internet, ou a partir do sistema de satélites da WAAS Associação Federal da Aviação. As correções diferenciais são transmitidas (seta 82) para cada um dos ativos móveis por meio de conexões de rádio, tais como a rede de área local sem fio IEEE 802.11b. A mesma rede de rádio é usada para coletar a posição GPS estimada dé cada nó da sala central de controle.

Desta forma, as correções para os dados dos ativos a partir do sistema de posicionamento global (GPS) podem ser implementadas por um dentre os métodos previamente mencionados. De acordo com uma forma de realização de exemplo, a apresentação gráfica dos ativos em relação ao banco de dados das linhas também pode ser sobreposta por meio de fotografias aéreas do pátio ferroviário (isto é, a fotografia aérea é apresentada em um monitor ou em uma tela e o movimento do ativo ao longo da linha férrea é ilustrado). Nesta forma de realização, o acesso ao banco de dados em comum é possível onde cada interface é controlada por meio de diferentes operadores de pátio ferroviário. Em adição, uma relação métrica de confiança com a correta associação da linha é fornecida para o usuário final. Tal métrica deve ser baseada na razão do desvio padrão em localização estimada ao espaçamento do trecho de linha. Uma métrica alternativa pode ser baseada no desvio normalizado entre um conjunto de posições de localizações filtradas e das linhas férreas associadas.

Fazendo-se agora referência a figura 4, a qual fornece uma ilustração de um esquema de um visor 90 o qual apresenta um ativo associado ao pátio ferroviário 92 em sua localização 94 e o seu processo de pátio ferroviário ativo 96. O processo de pátio ferroviário ativo pode ser exibido como uma mensagem de texto ou ser representado por meio de um ícone ou ainda por meio de uma cor. Também são exibidas múltiplas apresentações gráficas, as quais podem exibir outras localizações do pátio ferroviário (isto é, imagens menores do pátio ferroviário), ou ainda podem representar apresentações gráficas em diferentes localizações de controle dentro do pátio ferroviário. De acordo com uma forma de realização de exemplo, a unidade de controle central tem acesso ao banco de dados do pátio ferroviário (isto é, tanto a compilação que se origina a partir das fotografias aéreas quanto a compilação dos dados do GPS), e uma rede sem fio 98 é então usada para capturar as informações da posição em tempo real dos dispositivos GPS 100, os quais se encontram localizados nos ativos do pátio ferroviário. Em uma forma de realização de exemplo, a rede pode ser uma rede de área local (LAN) a qual é ajustada dentro dos limites do pátio ferroviário. Em adição, e como uma forma alternativa de realização de exemplo, a rede também pode ser estendida de modo a capturar as entradas feitas pelos inspetores dos carros ferroviários (carman), por meio do uso de terminais de computadores portáteis, ou de mão, os quais possuem interface de rede sem fio (esquematicamente ilustrada na caixa 102).

De acordo com uma forma de realização de exemplo, e durante uma inspeção dos carros ferroviários, um inspetor pode fazer a constatação de que alguns carros ferroviários necessitam de alguma espécie de reparo. Estes assim denominados carros ferroviários com "ordens de serviço de problemas" podem ser identificados e a sua localização relatada pelo inspetor de carros ferroviários. O inspetor de carros ferroviários pode fazer o uso de um terminal de computador de mão o qual é conectado a um dispositivo GPS e a uma interface de rede sem fio para que localize o carro ferroviário que apresenta a ordem de serviço de problemas. Novamente, isto é ilustrado pela caixa 102. Esta localização é então encaminhada para o sistema de banco de dados central e é apresentado para a operação do pátio ferroviário. Tal ativo é identificado como um ativo "associado" pois ele não pode se mover pelos próprios meios, mas é associado a um veiculo de locomoção na medida em que se move através do pátio ferroviário. Além do mais, tal ativo pode não possuir um dispositivo GPS, e neste caso, o inspetor de carros ferroviários pode ter que identificar um ativo associado, usando como um exemplo, quatro carros ferroviários de distância a partir da locomotiva que está locomovendo o ativo dentro do pátio ferroviário. Desta forma, é sabida a distância aproximada de quatro comprimentos de carros ferroviários e o sistema de apresentação gráfica pode vir a ser configurado para que coloque um indicador a aproximadamente quatro comprimentos de carros ferroviários de distância do identificador em movimento do ativo o qual corresponde a locomotiva, e assim sendo, na medida em que o posicionamento do ativo se move, o identificador do ativo associado à sua distância predeterminada também se move com a locomotiva. Um exemplo não limitativo de um ativo associado 104 é ilustrado por meio do quadro de apresentação gráfica. Da mesma forma, é fornecido o rastreamento em tempo real de um ativo que não é uma locomotiva.

Outros ativos associados de interesse incluem os carros ferroviários refrigerados, os carros ferroviários que transportam materiais perigosos, carros ferroviários que carregam bens de alto valor, os carros ferroviários considerados como de segurança nacional, ou os carros ferroviários que devem permanecer atrasados aos carros por um certo período de tempo (isto é, os carros ferroviários em atraso). Estes carros ferroviários podem ser identificados de uma forma manual pelo inspetor de carros, ou podem ser reconhecidos pelos leitores AEI (isto é, localizar um leitor AEI no próprio carro ferroviário). A sua localização com relação ao veículo motor ou a outros carros ferroviários é conduzida pelo inspetor de carros, ou pelos dados do leitor AEI, para o banco de dados de controle, para que se faça a apresentação gráfica para o pessoal do pátio ferroviário.

Fazendo-se agora referência a figura 5, é ilustrado um exemplo não limitativo de uma apresentação gráfica do banco de dados 108 da disposição das linhas, compilado de acordo com uma forma de realização de exemplo. De acordo com a ilustração, são mostrados diversos trechos de linhas 110 e desvios 112. O pátio ferroviário é definido por meio do limite 114 e um ativo 92 (uma locomotiva de pátio ferroviário) é exibida na forma gráfica, sendo que a posição do ativo é determinada através dos dados de GPS recebidos, bem como da comparação destes com os dados do banco de dados os quais correspondem ao trecho da linha férrea de modo a fornecer uma representação gráfica. Em adição, a tal como foi anteriormente mencionada, uma indicação por meios gráficos das tarefas associadas que estão sendo realizadas é fornecida por meio de outra representação 96, a qual pode, neste exemplo, fornecer uma indicação por meio de texto de que "a locomotiva de pátio ferroviário X" está preparando os carros ferroviários no pátio de classificação. Também é mostrada uma estação base 80 de referência, a qual pode, ou não, se encontrar dentro do pátio ferroviário e uma central de gerenciamento do pátio 115, na qual a unidade ou unidades de controle central, bem como os receptores e os transmissores, são posicionados para que possam receber os sinais a partir das unidades GPS que se encontram nos ativos em deslocamento pelo pátio ferroviário.

Fazendo-se agora referência a figura 6, é ilustrada uma outra apresentação gráfica 118 não Iimitativa de um banco de dados da disposição das linhas compilada, de acordo com uma forma de realização de exemplo. Aqui, a representação gráfica foi criada a partir das fotografias aéreas e, tal como aqui descrito, o usuário digitaliza todos os desvios e os trechos de linha férrea do pátio ferroviário, Tal como ilustrado, são definidas as regiões 130, e os desvios são digitalizados como um único ponto 138, e são representados na máscara da imagem apresentada por meio de símbolos em forma de diamante, ou qualquer outro símbolo equivalente, no centro da localização do desvio, e os pontos extremos 140 de todos os trechos de linha 142 são associados com o desvio mais próximo no banco de dados. Cada trecho de linha 142 é então ligado com dois desvios, e cada desvio é conectado a um, dois ou três trechos de linha.

Então, Um programa toma este conjunto de trechos e desvios digitalizados e executa a etapa 24 da figura 1. Um exemplo não Iimitativo de algumas das informações do banco de dados e/ou do código de computador é fornecido abaixo:

Trecho de linha linha (n)

x(m) posição de caminho em longitude leste (negativa nos USA), incrementando em sentido oeste

y(m) posição de caminho em latitude norte, incrementando em sentido norte sw1 índice do desvio ao inicio do caminho (linha(n).x(l), linha(n).y(1)) (0 se ainda

não designado)

sw2 índice do desvio ao fim dó caminho (linha(n).x(final), linha(n).y(final)) (0 se ainda não designado)

nome qualquer designação especial de pátio ferroviário para esta linha

Ing comprimento deste trecho de linha em quartos de metros (útil durante a

sobreposição da imagem) Swtchs um vetor útil igual a [sw1 sw2]

Exemplos:

Linha(2).x: [-50,7566 -50,7569, -50,7559 -50,7490 -50,7488 -50,7487] Linha (2).y: [27,7685 27,7685 27,7686 27,7687 27,7687 27,7686] Linha (2).sw1: 2 Linha (2).sw2: 3 Linha (2).nome: "East Class 17"

Linha (2).lng: 2,7233e+003 (nota: isto é 681 metros ou 2234 pés) Linha (2).swtchs: [2 3] Desvios swtch(i) X posição em longitude leste (negativa nos USA), incrementando em sentido oeste

Y posição em latitude norte, incrementando em sentido norte

Linha (3) três inteiros, índices dos trechos de linha entrada principal, saída principal e linha divergida

Nome qualquer designação especial para o pátio ferroviário para este desvio

Exemplos:

swrch(2).x = -50,7566 swrch(2).y = 27,7685 swrch(2).nome:" s2.tracks: [4 3 2] Limites bound(j)

x(m) limite do caminho em posição de longitude leste (negativa nos USA), incrementando em sentido oeste

y(m) limite do caminho em posição latitude norte, incrementando em sentido norte

nome qualquer designação especial do pátio ferroviário para estas áreas limitadas

Exemplo:

Limite(2).x: [-50,7969 -50,7965, -50,7954 -50,7938 -50,7897 -50,7853 -50,7826 ...] Limite(2).y: [27,7678 27,7665 27,7665 27,7666 27,7669 27,7671 27,7672 ...] Limite(2).nome: "West Departure Yard"

Da mesma forma, um efeito ou efeitos técnicos das formas de realização de exemplo da presente invenção propiciam um meio para criar, corrigir e usar um preciso banco de dados das disposições das linhas férreas em um pátio ferroviário, através da captura de dados tanto a partir de fotografias aéreas quanto de um sistema de posicionamento global (GPS), no qual o banco de dados se localiza em uma sala de controle de um pátio ferroviário na qual um computador ou uma controladora do sistema recebe os dados de um ativo dentro do pátio ferroviário. Os dados dos ativos são dados de GPS os quais compreendem as coordenadas que são comparáveis às coordenadas do banco de dàdos e o computador compara as coordenadas dos ativos com as do banco de dados das linhas, e como resultado obtém-se uma apresentação gráfica do ativo. Ainda mais, as formas de realização de exemplo da presente invenção usam esta informação para localizar um ativo em uma linha em particular, ou em uma área do pátio ferroviário, para identificar a atividade atual à qual o ativo está sendo submetido, dadas as etapas do processo de pátio, associado com aquela linha ou área do pátio ferroviário e a tela também irá incluir uma apresentação gráfica da área do pátio ou da designação da linha e das etapas do processamento de pátio realizadas nestas, ou previamente realizadas no ativo (p. ex., uma locomotiva de pátio). Do mesmo modo, as formas de realização de exemplo da presente invenção levam a métodos mais rápidos, mais simples e de menor custo para a criação de um banco de dados da localização das linhas do pátio ferroviário.

Da forma como acima exposto, os algoritmos para que se implementem as formas preferenciais de realização para a presente invenção podem ser incorporadas na forma de processos implementados por computadores, e dispositivos para que se pratiquem estes mesmos propósitos e processos. Os algoritmos também podem ser incorporados na forma de um código de programa de computador, o qual contém instruções de formas de realização em mídia tangível, tais como disquetes, CD- ROMs, discos rígidos, ou qualquer outro meio que seja legível por meio de um computador, e no qual o código de programa de computador é carregado e executado por meio de um computador e/ou uma controladora, e o computador se torna o dispositivo para a pratica da presente invenção. Os sistema atualmente existentes, os quais possuem armazenamento com a capacidade de se reprogramar (por exemplo, memórias do tipo flash) os quais podem ser atualizados para que implementem vários aspectos de códigos de comandos, o algoritmo também pode ser sua realização na forma de um código de programa de computador, por exemplo, se armazenado em um meio de armazenamento, carregado e/ou executado por um computador, ou então transmitido por sobre algum meio de transmissão, tal como sobre cabeamento elétrico, através de fibra óptica ou por meio de radiação eletro-magnética onde que o código do programa de computador é carregado e então executado por meio de um computador. Quando implementado em um micro processador de propósito geral, os segmentos do código de programa de computador configuram o micro processador para que criem específicos circuitos lógicos.

Estas instruções podem residir, por exemplo, na memória RAM de um computador ou de uma controladora. De uma forma alternativa, as instruções podem estar contidas em um dispositivo de armazenamento de dados, com um meio legível por meio de computador, tal como um disquete de computador. Ou, as instruções podem ser armazenadas em uma fita magnética, em um disco rígido convencional, em memórias eletrônicas de somente leitura, em dispositivos de armazenamento ótico, ou outros dispositivos apropriados de armazenamento. Em uma forma ilustrativa de realização da presente invenção, as instruções executáveis podem ser constituídas por meio de linhas de código compilado compatível com a linguagem C++.

De acordo com as formas de realização de exemplo da presente invenção, a unidade de controle central pode ser de qualquer tipo de controladora e/ou dispositivo equivalente, o que compreende entre outros elementos um micro processador, memórias somente de leitura, na forma de um meio eletrônico de armazenamento para programas executáveis ou algoritmos e valores de calibração e constante, memórias de acesso aleatório e barramentos de dados para que se permita que a comunicação necessária (isto é, as entradas, as saídas e dentro do micro processador), de acordo com as tecnologias conhecidas. É de ser entendido que o processamento da descrição acima pode vir a ser implementada por meio de uma controladora a qual opera em resposta à um programa de computador. Para que se executem as funções aqui descritas e o processamento o qual é desejado, da mesma forma que as computações em conseqüência, a controladora pode incluir, mas não estar somente limitada a, um processador(s), computador(s), memória, armazenamento, registro(s), temporização, interrupção(s), interfaces de comunicação, e interfaces de sinais de entrada e de saída, da mesma forma que as combinações de ao menos um dos antecessores.

Apesar da invenção ter sido descrita com referência a uma forma preferencial de realização, deverá ser entendido por todos aqueles indivíduos com proficiência na arte que podem ser feitas diversas alterações e equivalências podem substituir os elementos aqui presentes, sem que com isso se escape do escopo da presente invenção. Em adição, podem ser feitas muitas modificações de modo a adaptar uma situação ou um material em particular aos ensinamentos da invenção, sem com isto fugir do escopo essencial desta. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada pelas formas preferenciais de realização, descritas como a melhor forma contemplada para a realização desta invenção, mas que a invenção deverá incluir todas as formas de realização que caiam dentro do escopo das reivindicações que se seguem.

Claims (28)

1. Método para rastear ativos dentro de um pátio ferroviário, o método compreendendo: -criar um banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário, o banco de dados sobre a disposição das linhas fornecendo um mapa relativo às linhas férreas e aos desvios dentro do pátio ferroviário, sendo que o banco de dados sobre a disposição das linhas inclui os dados passíveis de serem lidos por máquinas que identificam a localização discreta das linhas férreas e dos desvios do pátio ferroviário, cada uma das localizações discretas correspondendo a uma posição geográfica de uma porção da linha férrea ou do desvio; - associar as etapas do processamento de pátio ferroviário com partes do banco de dados sobre a disposição das linhas; - receber um sinal da posição geográfica, o qual corresponde à um ativo dentro do pátio ferroviário; - comparar o sinal da posição geográfica com os dados passíveis de serem lidos por máquinas do banco de dados sobre a disposição das linhas de modo a identificar a localização do ativo dentro de um mapa; e - apresentar a representação geográfica da localização do ativo no mapa junto com as etapas do processamento de pátio associadas com os trechos de linha que são ocupados pelo ativo, sendo que o sinal da posição geográfica é recebido dentro de um período de tempo no qual é permitido que a apresentação gráfica seja utilizada em uma decisão de gerenciamento relativa ao ativo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual a etapa de criar um banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário ainda compreende o uso de fotografia aérea para fornecer uma imagem fotográfica das linhas férreas e dos desvios, sendo que as localizações discretas das linhas férreas e dos desvios são criadas por meio da seleção de pontos na imagem fotográfica, de modo a gerar dados passíveis de serem lidos por máquinas empregando algoritmos de processamento de imagens, sendo que os algoritmos de processamento de imagens fazem com que o banco de dados da disposição do pátio ferroviário possua dados digitalizados passíveis de serem lidos por máquinas, os quais correspondem às fotografias aéreas do pátio ferroviário.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, no qual a imagem fotográfica é uma imagem digital em perspectiva ortogonal (DOQ), ou uma imagem gerada por computador de uma fotografia aérea, na qual a rotação da imagem causado pelo relevo do terreno e os ângulos de inclinação da câmara tenham sido removidos e o trecho da linha férrea é definido por meio da conexão de dois dos pontos selecionados ao longo do trecho da linha férrea, e a posição selecionada do desvio é ainda definida como incluindo um ponto da extremidade de um trecho da linha férrea.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, no qual a etapa de criar um banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário ainda compreende: - selecionar um ou mais locais específicos dentro do pátio ferroviário, os quais também são visíveis nas fotografias aéreas usadas para a construção do banco de dados da disposição das linhas férreas; -coletar os dados da posição geoespacial para cada local específico utilizando os sinais recebidos a partir de ao menos um receptor do sistema de posicionamento global, o dado da posição geoespacial sendo gerado a cada local específico através de ao menos um receptor do sistema de posicionamento global; - comparar os dados de posição geoespacial coletados para cada local com a correspondente posição geoespacial digitalizada de cada local, a correspondente posição geoespacial digitalizada sendo obtida a partir dos dados digitalizados passíveis de serem lidos por máquinas e que correspondem à fotografia aérea do pátio ferroviário; - definir uma transformação geométrica para os dados da posição geoespacial coletados e para os dados da posição geoespacial digitalizados correspondentes de modo a minimizar os erros entre os dados da posição geoespacial coletados para cada local e correspondente posição geoespacial digitalizada para cada local; e aplicar a transformação geométrica no banco de dados da disposição das linhas férreas.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, no qual os um ou mais locais específicos correspondem às máquinas de chave manuais localizadas ao longo da linha férrea.

6. Método, de acordo corrv a reivindicação 4, no qual o ao menos um receptor do sistema de posicionamento global é um do sistema de posicionamento global com grau de levantamento e a transformação geométrica minimiza os erros entre os dados da posição geoespacial coletados para cada local e as correspondentes posições geoespaciais digitalizadas para cada local, pelo menos através do critério do erro do menor quadrado.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual as etapas dos processos de pátio incluem: a chegada do trem; a classificação dos carros ferroviários; a manutenção da locomotiva; o reparo dos carros ferroviários; a inspeção dos carros ferroviários, e sendo que o período de tempo é inferior a dois minutos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo: criar um histórico dos dados de rastreamento para o ativo; e utilizar o histórico dos dados de rastreamento para o ativo de modo a designar o ativo para um trecho específico da linha férrea e para identificar as etapas do processo de pátio ferroviário executadas no trecho da linha designado para o ativo.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo: criar um mapa de características de estado especial integrar as informações do pátio ferroviário relativas a um ativo associado; fornecer uma posição geográfica do ativo associado; e mostrar uma apresentação gráfica dò ativo associado no mapa.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, no qual a informação do pátio ferroviário é fornecida por meio de uma comunicação de rádio e o ativo associado é um carro ferroviário ou vagão selecionado do grupo que consiste de: carros ferroviários em mal estado; carros ferroviários para materiais perigosos; carros ferroviários refrigerados; carros ferroviários identificados de forma exclusiva; e as combinações entre os itens anteriores.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, no qual o ativo associado é um carro ferroviário e a informação corresponde ao momento no qual o carro ferroviário chegou ao pátio ferroviário e ao tempo de duração durante o qual o carro ferroviário permaneceu no pátio ferroviário.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, no qual a informação é um dado de posicionamento global que corresponde ao ativo associado e o ativo associado não é um carro ferroviário ou uma locomotiva, e a apresentação gráfica do ativo associado localiza o ativo associado com relação a uma linha férrea específica dentro do pátio ferroviário.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual a etapa de criar um banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário ainda compreende: posicionar um dispositivo de posicionamento global em um veículo configurado de modo a percorrer as linhas do pátio ferroviário; gerar uma pluralidade de sinais, correspondentes às posições geográficas, na medida em que o veículo percorre as linhas férreas dentro do pátio ferroviário; e registrar a pluralidade de sinais de modo a prover ao mapa das linhas férreas e dos desvios dentro do pátio ferroviário.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, no qual o veículo se desloca ao longo das linhas do pátio ferroviário diversas vezes para gerar o mapa.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, ainda compreendendo: - fornecer designadores de nome para as linhas férreas, sendo que os designadores de nomes são idênticos àqueles usados para as linhas férreas do pátio ferroviário.

16. Sistema para rastear ativos dentro de um pátio ferroviário, o sistema compreendendo: - um banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário, o banco de dados sobre a disposição das linhas fornecendo um mapa relativo às linhas férreas e aos desvios dentro do pátio ferroviário, sendo que o banco de dados sobre a disposição das linhas inclui os dados passíveis de serem lidos por máquinas os quais identificam a localização discreta das linhas férreas e dos desvios do pátio ferroviário, cada localização discreta correspondendo a uma posição geográfica de uma porção da linha férrea ou do desvio, e cada porção da linha férrea ou do desvio estando associada a uma ou mais etapas do processamento de pátio realizadas na linha férrea ou no desvio; uma pluralidade de dispositivos de posicionamento configurados de modo a gerar sinas da posição geográfica de uma pluralidade dé ativos dentro do pátio ferroviário; - um sistema de computação, configurado de modo a receber e a comparar os sinais da posição geográfica com os dados passíveis de serem lidos por máquinas do banco de dados sobre a disposição das linhas, de modo a identificar a localização da pluralidade de ativos dentro de um mapa e para apresentar uma representação geográfica relativa a localização da pluralidade de ativos e das etapas do processamento de pátio associadas à estas localizações no mapa.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, no qual os sinais de posicionamento geográfico são transmitidos via sem fio.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, no qual o banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário é criado a partir de fotografias aéreas do pátio ferroviário e das localizações discretas das linhas férreas, e os desvios são criados por meio da seleção de pontos no mapa de modo a gerar os dados passíveis de serem lidos par máquinas utilizando algoritmos de processamento de imagens, sendo que as fotografias aéreas fornecem uma imagem fotográfica das linhas férreas e dos desvios no pátio ferroviário e a imagem fotográfica é uma imagem digital em perspectiva ortogonal (DOQ), ou uma imagem gerada por computador de uma fotografia aérea, na qual a rotação da imagem causado pelo relevo do terreno e os ângulos de inclinação da câmara tenham sido removidos.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 18, no qual o banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário é criado através de um método que compreende: selecionar um ou mais locais específicos dentro do pátio ferroviário, os quais também são visíveis nas fotografias aéreas usadas para a construção do banco de dados da disposição das linhas férreas; coletar os dados da posição geoespacial para cada local específico utilizando os sinais recebidos a partir de ao menos um receptor do sistema de posicionamento global, o dado da posição geoespacial sendo gerado a cada local específico através de ao menos um receptor do sistema de posicionamento global; comparar os dados de posição geoespacial coletados para cada local com a correspondente posição geoespacial digitalizada de cada local, a correspondente posição geoespacial digitalizada sendo obtida a partir dos dados digitalizados passíveis de serem lidos por máquinas e que correspondem à fotografia aérea do pátio ferroviário; definir uma transformação geométrica para os dados da posição geoespacial coletados e para os dados da posição geoespacial digitalizados correspondentes de modo a minimizar os erros entre os dados da posição geoespacial coletados para cada local e correspondente posição geoespacial digitalizada para cada local; e aplicar a transformação geométrica no banco de dados da disposição das linhas férreas.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19, no qual a transformação geométrica minimiza os erros entre os dados da posição geoespacial coletados para cada local e a correspondente posição geoespacial digitalizada de cada local por meio do critério do mínimo quadrado.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, no qual o banco de dados sobre a disposição das linhas do pátio ferroviário é criado por: posicionar um dispositivo de posicionamento global em um veículo configurado de modo a percorrer as linhas do pátio ferroviário; gerar uma pluralidade de sinais, correspondentes ás posições geográficas, na medida em que o veículo percorre as linhas férreas dentro do pátio ferroviário; e registrar a pluralidade de sinais de modo a prover ao mapa das linhas férreas e dos desvios dentro do pátio ferroviário.

22. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, no qual a apresentação gráfica da localização da pluralidade de ativos no mapa também inclui a apresentação das tarefas dos processos de pátio que são executadas no, ou nas proximidades do, trecho de linha férrea que é ocupado por cada um dentre a pluralidade de ativos.

23. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, no qual o sistema de computador cria um histórico de dados de rastreamento para ao menos um dentre a pluralidade de ativos; e o sistema de computador usa o histórico dos dados de rastreamento para designar o ativo para um trecho específico da linha férrea.

24. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, no qual o computador ainda compreende um meio de armazenamento codificado dentro de um código de programa de computador passível de ser lido por maquinas, o meio de armazenamento incluindo instruções que fazem com que o computador implemente um método compreendendo: - criar um mapa de características dê estado especial integrar as informações do pátio ferroviário relativas a um ativo associado; - fornecer uma posição geográfica do ativo associado; e - mostrar uma apresentação gráfica do ativo associado no mapa.

25. Sistema, de acordo com a reivindicação 24, no qual as informações provenientes do pátio ferroviário são fornecidas por meio de comunicações de rádio e o ativo associado é um carro ferroviário ou vagão selecionado do grupo que consiste de: carros ferroviários em mal estado; carros ferroviários para materiais perigosos; carros ferroviários refrigerados; carros ferroviários identificados de forma exclusiva; e as combinações entre os itens anteriores.

26. Sistema, de acordo com a reivindicação 24, no qual o ativo associado é um carro ferroviário e a informação corresponde ao momento no qual o carro ferroviário chegou ao pátio ferroviário e ao tempo de duração durante o qual o carro ferroviário permaneceu no pátio ferroviário.

27. Sistema, de acordo com a reivindicação 24, no qual a informação é um dado de posicionamento global que corresponde ao ativo associado e o ativo associado não é um carro ferroviário ou uma locomotiva, e a apresentação gráfica do ativo associado localiza o ativo associado com relação a uma linha férrea específica dentro do pátio ferroviário.

28. Sistema, de acordo com a reivindicação 22, no qual: - apresentar a representação geográfica da localização do ativo no mapa junto, sendo que o sinal da posição geográfica é recebido dentro de um período de tempo no qual é permitido que a apresentação gráfica gerencie o ativo, sendo que as etapas dos processos de pátio incluem: a chegada do trem; a classificação dos carros ferroviários; a manutenção da locomotiva; o reparo dos carros ferroviários; a inspeção dos carros ferroviários, e sendo que o período de tempo é inferior a dois minutos.