ES2198297T3 - Procedimiento y dispositivo para supervisar un vehiculo. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para supervisar un vehículo con un estado de marcha en función del trayecto, en particular de un vehículo que rueda sobre carriles, determinándose para un primer valor característico el estado de marcha del vehículo y determinándose para un segundo valor característico el lugar, en el que se encuentra el vehículo, caracterizado porque para un tercer valor característico se miden una o varias magnitudes en función de la carga en el vehículo, porque a partir de los tres valores característicos se determina un valor característico actual, porque el valor característico actual se compara con un valor característico representativo, que se ha determinado con un vehículo equivalente a uno nuevo o de funcionamiento seguro con un estado de marcha conocido en un trayecto conocido y porque se emite un aviso, cuando el valor característico actual se desvía más de un valor umbral del valor característico representativo.

Description

Procedimiento y dispositivo para supervisar un vehículo.

La invención trata de un procedimiento y un dispositivo para supervisar un vehículo con un estado de marcha en función del trayecto, en particular de un vehículo que rueda sobre carriles, según las características definidas en el preámbulo de la reivindicación 1 y la reivindicación 8, como se conocen, por ejemplo, por el documento US-5.433.111.

Un vehículo de este tipo puede ser cualquier vehículo, siempre que utilice en intervalos de tiempo el mismo trayecto que antes o al menos un trayecto similar. Por regla general, se trata además de un vehículo que rueda sobre carriles, en particular de un tren.

El comportamiento de marcha de un vehículo de este tipo no solamente depende de su estado técnico, sino también de su estado de marcha, por ejemplo de su velocidad de marcha o de la aceleración y también del lugar del vehículo. El comportamiento de marcha de un tren en un túnel es, por ejemplo, distinto que fuera de un túnel. Además, hay que esperar influencias por agujas de cambio u otras particularidades del trayecto.

Hasta ahora no se conoce ningún procedimiento con el que pudiera estudiarse el estado de marcha de un vehículo de este tipo, que es en particular un tren, de forma fiable de tal manera que se detectase a tiempo un estado de servicio inadmisible durante la marcha.

La invención tiene el objetivo de indicar un procedimiento adecuado para supervisar un vehículo, con el que se detecte un defecto a tiempo, antes de poder producirse un daño importante. También debe indicarse un dispositivo adecuado para ello.

En cuanto al procedimiento, la tarea se resuelve según la invención porque para un primer valor característico se miden una o varias magnitudes en función de la carga en el vehículo, porque para un segundo valor característico se determina el estado de marcha del vehículo, porque para un tercer valor característico se determina el lugar, en el que se encuentra el vehículo, porque a partir de los tres valores característicos se determina un valor característico actual, porque el valor característico actual se compara con un valor característico representativo, que se ha determinado con un vehículo equivalente a uno nuevo o de funcionamiento seguro con un estado de marcha conocido en un trayecto conocido y porque se emite un aviso, cuando el valor característico actual se desvía más de un valor umbral del valor característico representativo.

Con el procedimiento según la invención se consigue la ventaja de que no solamente se determinan las magnitudes en función de la carga, que pueden deberse directamente a un defecto, sino también el estado de marcha, por ejemplo la velocidad, y también el lugar en el que se encuentra el vehículo. Con la formación del valor característico actual se tienen en cuenta las influencias del estado de marcha y del lugar en una magnitud en función de la carga. En caso de que una magnitud en función de la carga sea el recorrido relativo de una rueda elástica respecto a su suspensión, una variación de esta magnitud puede deberse, además de a un defecto, también a la velocidad, en particular a la aceleración del vehículo, que reflejan el estado de marcha. No obstante, las variaciones del recorrido relativo pueden depender también del lugar del vehículo. Por ejemplo, cuando un tren pasa por una aguja de cambio, siempre hay que contar con un mayor recorrido del resorte en la rueda que en otros momentos.

Con el procedimiento según la invención se eliminan de forma ventajosa las influencias del estado de marcha y del lugar en la medición. Al sobrepasarse un valor umbral, de esta forma puede deducirse claramente que existe una variación inadmisible, por ejemplo un defecto. Por ejemplo, cuando se determina un valor característico actual demasiado grande para el recorrido relativo de una rueda respecto a su suspensión, puede deducirse claramente que se ha producido un descarrilamiento o un daño mecánico en el bogie.

El valor característico actual se caracteriza porque tiene en cuenta las influencias del estado de marcha y del lugar. También el valor característico representativo, con el que se compara el valor característico actual, debe tener en cuenta las influencias indicadas. Por lo tanto, para obtener un valor característico representativo como valor de referencia o valor teórico, no solamente debe medirse la magnitud en función de la carga, por ejemplo un recorrido relativo, una aceleración de un componente, una flexión, una torsión y/o una dilatación en un vehículo equivalente a uno nuevo o de funcionamiento seguro. Por el contrario, estas mediciones deben realizarse en distintos estados de marcha y en distintos lugares. Por regla general, basta con realizar series de medición a distintas velocidades y aceleraciones y repetir estas series de medición en distintos lugares característicos. Lugares característicos para un vehículo sobre carriles son, por ejemplo, una aguja de cambio, una curva o un túnel.

Cuando un tren entra, por ejemplo, con una velocidad elevada en un túnel, se utiliza para la comparación un valor característico representativo para exactamente este estado. Lo mismo es válido cuando el tren pasa, por ejemplo, con una velocidad reducida por una aguja de cambio.

Con el procedimiento según la invención se consigue la ventaja de que puede detectarse siempre fiablemente una variación inadmisible a lo largo de todo el trayecto de un vehículo.

La magnitud en función de la carga se mide, por ejemplo, en el bogie del vehículo. El bogie es más propenso a fallos que otras partes del vehículo. De esta forma se obtienen indicaciones fiables acerca del estado del vehículo. No obstante, la magnitud en función de la carga también puede medirse en la superestructura del vehículo.

En el bogie puede estar fijado, por ejemplo, un captador de aceleración, que puede medir flexiones y torsiones. En las ruedas puede haber captadores de aceleración rotatorios. Entre una rueda y su suspensión puede estar dispuesto un captador de recorrido relativo. Un aumento repentino del recorrido relativo allí medido permite deducir que se ha producido un descarrilamiento de un vehículo sobre carriles, porque en este caso, la suspensión elástica se desvía más. Para determinar dilataciones, pueden estar dispuestos calibres de medida de dilatación en el vehículo, en particular en su bogie, que también pueden estar concebidos para temperaturas elevadas. En piezas de rotación rápida pueden estar dispuestos medidores de la temperatura. También es posible disponer un sensor de distancia, que es, por ejemplo, un sensor de corrientes de Foucault, y que mide la distancia del vehículo a la vía, por ejemplo al carril o a las traviesas. Una variación de esta distancia o también una clara fluctuación de la distancia indican un descarrilamiento.

Se acumulan varias magnitudes en función de la carga, por ejemplo, para un primer valor característico y se almacenan como espectro. Los momentos de medición se indican en la abscisa y los valores de medición en la ordenada. Lo mismo es válido para el estado de marcha (segundo valor característico) y para el lugar (tercer valor característico). A partir de los tres espectros se obtiene un espectro para el desarrollo del valor característico actual.

Previamente, se han determinado espectros correspondientes en un estado claramente no perturbado para distintos estados de marcha y lugares y se han almacenado como espectros de los valores característicos representativos. A continuación, se compara el espectro actual con un espectro representativo para el mismo estado de marcha y el mismo lugar.

También pueden medirse varias magnitudes en función de la carga, a partir de las cuales se determina después de una reducción de datos el primer valor característico, que, a pesar de ello, tiene en cuenta todas estas magnitudes. Con ello se consigue la ventaja de que se necesita menos capacidad de memoria.

Procedimientos adecuados, que son conocidos como tales y que conducen a una reducción de datos, son por ejemplo la formación de valores efectivos, valores RMS, valores punta y/o distribuciones de frecuencias de amplitudes.

Una magnitud en función de la carga es, por ejemplo, la flexión o la torsión en el bogie, el movimiento relativo entre dos partes del vehículo, la temperatura en una parte del vehículo o la distancia del vehículo a la vía.

El estado de marcha es, por ejemplo, la velocidad o la aceleración del propio vehículo. Pueden determinarse continuamente de forma conocida. Es importante que siempre se utilice para la comparación un valor característico representativo, que se ha determinado en un vehículo equivalente a uno nuevo a una velocidad o aceleración comparable.

También debe utilizarse siempre un valor característico representativo que se ha determinado en un lugar equivalente al de la medición. En un vehículo sobre carriles, un lugar de este tipo puede ser, por ejemplo, una aguja de cambio. Un lugar particular incluso puede definirse por un vehículo que se mueve en la dirección contraria.

Por consiguiente, es necesario que el lugar del vehículo se conozca siempre durante toda la supervisión. Sólo así puede garantizarse que se utilice el valor característico representativo correcto.

El lugar del vehículo se determina, por ejemplo, mediante un sistema de localización. Los sistemas de localización de este tipo se conocen como tales. El sistema de localización por satélite GPS también utilizado para automóviles, puede determinar el lugar en cualquier momento de forma inequívoca.

Otra posibilidad consiste en que, al tratarse de un vehículo sobre carriles, toda la red de carriles se almacena en un ordenador y que con estas informaciones se determina el lugar exacto del vehículo a partir del lugar de salida, de la hora de salida, del desarrollo de la velocidad y del momento momentáneo.

Con el procedimiento según la invención pueden detectarse defectos en vehículos que se mueven siempre por trayectos similares, en particular en trenes, en un momento tan temprano, que el vehículo pueda detenerse antes de que se produzca un daño consecuencial importante.

La tarea de indicar un dispositivo fiable adecuado se resuelve según la invención porque en el vehículo existen uno o varios sensores para una o varias magnitudes en función de la carga y uno o varios sensores para el estado de marcha y un sistema de localización y porque existe una unidad de cálculo, que está conectada en el lado de entrada con los sensores y el sistema de localización y en el lado de salida con una unidad de comparación, que en el lado de entrada también está conectada con una memoria para valores característicos representativos y que tiene una salida de señales.

A partir de las magnitudes medidas durante el proceso de supervisión se determina un valor característico actual en la unidad de cálculo. Este se compara a continuación en la unidad de comparación con el valor característico representativo. En caso de que el valor característico actual se desvíe más de un valor umbral del valor característico representativo, puede activarse un transmisor de señales conectado con la unidad de comparación, de modo que el defecto se indique al conductor. No obstante, también puede activarse inmediatamente un freno.

Por regla general, la memoria para los valores característicos representativos también está conectada en el lado de entrada con la unidad de cálculo y recibe de allí los valores característicos representativos determinados en condiciones definidas en vehículos capaces de funcionar.

Un sensor para una magnitud en función de la carga puede ser, por ejemplo, un medidor de dilatación (calibre de medida de dilatación), un captador de aceleración, un sensor de distancia o un sensor comprobador de corriente de Foucault. Estos pueden medir flexiones, torsiones, recorridos relativos entre partes del vehículo y distancias entre el vehículo y la vía. Pueden estar dispuestos, por ejemplo, en el bogie. Un sensor para el estado de marcha puede ser, por ejemplo, un acelerómetro. Como sistema de localización es adecuado, por ejemplo, el sistema de localización por satélite GPS ya anteriormente indicado. También puede servir de sistema de localización un dispositivo en el que está almacenada toda la red de carriles, pudiendo determinarse el lugar momentáneo del vehículo a partir del lugar de salida conocido, la hora de salida, el desarrollo de la velocidad y el momento momentáneo.

Con el dispositivo, así como con el procedimiento según la invención pueden detectarse defectos en vehículos que se mueven siempre por trayectos similares, en particular en trenes, en un momento tan temprano que el vehículo pueda detenerse antes de que se produzca un daño consecuencial importante. Influencias externas por el estado de marcha o el lugar no interfieren en la supervisión del vehículo.

Un ejemplo de realización del procedimiento y del dispositivo para supervisar un vehículo según la invención se explicará más detalladamente con ayuda del dibujo:

Figura 1: Muestra una estructura esquemática de un dispositivo o un diagrama de operaciones para el procedimiento.

Figura 2: Muestra un ejemplo para la disposición de sensores en la zona de la rueda de un vehículo.

El dispositivo para la realización del procedimiento según la invención, con el que debe supervisarse un vehículo, en particular un vehículo que rueda sobre carriles, presenta según la figura 1 dos tipos de sensores 1, 2 y un sistema 3 de localización. El primer tipo de sensores 1 mide magnitudes en función de la carga. Por regla general es uno, no obstante, están previstos varios sensores 1 de este tipo. Puede tratarse de calibres de medida de dilatación, sensores de temperatura, captadores de aceleración, sensores de distancia, etc. Las magnitudes en función de la carga medidas con estos sensores 1 se caracterizan porque indican el estado técnico del vehículo.

El segundo tipo de sensores 2 determina el estado de marcha, es decir, se mide por ejemplo la velocidad o la aceleración del vehículo.

Además, existe un sistema 3 de localización, con el que puede detectarse en cualquier momento donde se encuentra el vehículo. Puede tratarse de un sistema de localización por satélite. Con un sistema de este tipo se obtienen informaciones de si el vehículo, en particular, un tren, se encuentra en un tramo especial del trayecto, como por ejemplo en un túnel o en una aguja de cambio.

Los sensores 1, 2 y el sistema 3 de localización están conectados con una unidad 4 de cálculo, en la que se calcula un valor característico. El valor característico resume las señales de los sensores 1 y 2 y del sistema 3 de localización y se representa, por ejemplo, como espectro. La cantidad de datos puede comprimirse mediante medidas adecuadas.

Antes de poderse empezar con la supervisión de vehículos, se determinan valores característicos representativos. Para ello se miden con sensores 1 las magnitudes en función de la carga en un vehículo capaz de funcionar para determinados estados de marcha (sensores 2) y para determinados lugares (sistema 3 de localización). Los valores característicos representativos calculados a partir de ello en la unidad 4 de cálculo se almacenan en una memoria 5 y están posteriormente a disposición de una unidad 6 de comparación. A esta unidad 6 de comparación se transmiten también los valores característicos actuales, que se determinan durante la supervisión del vehículo. En la unidad 6 de comparación se determina posteriormente si el valor característico actual se desvía más de un valor umbral del valor característico representativo almacenado. Para ello se comparan, por ejemplo, espectros. En caso de que se detecte una desviación, se activa un transmisor 7 de señales conectado a continuación de la unidad 6 de comparación, que informa al conductor del vehículo. En lugar de un transmisor 7 de señales, también puede activarse directamente un freno.

La figura 2 muestra posibilidades para la disposición de sensores 1, que miden magnitudes en función de la carga, en el bogie de un vehículo ferroviario. Sensores 1 adecuados son, por ejemplo, un sensor 8 de temperatura en el eje 9 de una rueda 10, que puede calentarse fuertemente en caso de un fallo, o un medidor 11 de dilatación en el resorte 12 del cojinete de la rueda. También puede estar dispuesto un sensor 13 de distancia en la caja 14 de la rueda, de manera que siempre determine la distancia a la vía, en particular al carril 15. Además, puede estar dispuesto un sensor 16 de distancia adicional en la caja 14 de rueda, de manera que mida la distancia entre la caja 14 de rueda y la rueda 10. De esta forma puede detectarse fácilmente un descarrilamiento, puesto que en este caso la rueda 10 colocada de forma elástica se desvía fuertemente por la vía desigual.

Con el procedimiento y el dispositivo según la invención puede detectarse fiablemente un defecto, excluyéndose mediciones incorrectas que se deban, por ejemplo, a una aceleración elevada del vehículo o el paso por una aguja de cambio.

Claims (12)

1. Procedimiento para supervisar un vehículo con un estado de marcha en función del trayecto, en particular de un vehículo que rueda sobre carriles, determinándose para un primer valor característico el estado de marcha del vehículo y determinándose para un segundo valor característico el lugar, en el que se encuentra el vehículo, caracterizado porque para un tercer valor característico se miden una o varias magnitudes en función de la carga en el vehículo, porque a partir de los tres valores característicos se determina un valor característico actual, porque el valor característico actual se compara con un valor característico representativo, que se ha determinado con un vehículo equivalente a uno nuevo o de funcionamiento seguro con un estado de marcha conocido en un trayecto conocido y porque se emite un aviso, cuando el valor característico actual se desvía más de un valor umbral del valor característico representativo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la magnitud en función de la carga se mide en el bogie.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se miden varias magnitudes en función de la carga, determinándose a partir de éstas el primer valor característico después de una reducción de datos.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque a partir de varias magnitudes en función de la carga se determina un valor efectivo y/o un valor RMS para una reducción de los datos.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque una magnitud en función de la carga es la flexión o la torsión en el bogie, el movimiento relativo entre dos partes del vehículo, la temperatura en una parte del vehículo o la distancia del vehículo a la vía.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el estado de marcha es la velocidad o la aceleración del vehículo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el lugar del vehículo se determina mediante un sistema (3) de localización.

8. Dispositivo para supervisar un vehículo con un estado de marcha en función del trayecto, en particular de un vehículo que rueda sobre carriles, estando previstos en el vehículo uno o varios sensores (2) para el estado de marcha y un sistema (3) de localización, caracterizado porque en el vehículo están previstos uno o varios sensores (1) para una o varias magnitudes en función de la carga y porque hay una unidad (4) de cálculo, que está conectada en el lado de entrada con los sensores (1, 2) y el sistema (3) de localización y en el lado de salida con una unidad (6) de comparación, que en el lado de entrada también está conectada con una memoria (5) para valores característicos representativos y que tiene una salida de señales.

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque la memoria (5) también está conectada con la unidad (4) de cálculo en el lado de entrada.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque un sensor (1) para una magnitud en función de la carga es un medidor (11) de dilatación, un captador de aceleración, un sensor (13, 16) de distancia o un sensor comprobador de corriente de Foucault.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque un sensor (2) para el estado de marcha es un acelerómetro.

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque el sistema (3) de localización es un sistema de localización por satélite.