ES2240542T3 - Procedimiento y dispositivo para supervisar el comportamiento de marcha de vehiculos sobre carriles. - Google Patents

Abstract

Procedimiento y un dispositivo para supervisar el comportamiento de marcha de vehículos sobre carriles y diagnóstico de componentes de vehículos sobre carriles, donde se registran y se evalúan parámetros operativos (señales de medición) iguales o diferentes del vehículo sobre carriles, o bien, de componentes del vehículo sobre carriles durante su uso adecuado a la finalidad prevista, caracterizados porque al menos una parte de los parámetros operativos (señales de medición) registrados se asignaron paralelamente a una pluralidad de planos de supervisión de una jerarquía de supervisión, y al menos dos parámetros operativos (señales de medición) asignados al mismo plano de supervisión se vinculan entre sí para lograr información que caracteriza el comportamiento de marcha y el diagnóstico de los componentes y es independiente de los eventos, donde según la asignación a uno de los planos de supervisión, los parámetros operativos en los planos de supervisión son sometidos a algoritmos de evaluación iguales y/o diferentes.

Description

Procedimiento y dispositivo para supervisar el comportamiento de marcha de vehículos sobre carriles.

La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para supervisar el comportamiento de marcha de vehículos sobre carriles y al diagnóstico de componentes de vehículos sobre carriles.

Es conocido supervisar el comportamiento de marcha de vehículos sobre carriles durante su uso conforme su finalidad, al registrar y evaluar los parámetros operativos que representan el comportamiento de marcha del vehículo sobre carriles. Aquí se conoce por ejemplo, registrar el comportamiento de aceleración de componentes individuales del vehículo sobre carriles mediante receptores de aceleración dispuestos en los componentes. Dado que debido al contacto de rueda/carril de los vehículos sobre carriles se produce un estímulo de oscilación del vehículo sobre carriles y así de los distintos componentes, mediante la supervisión del real comportamiento de oscilación pueden deducirse irregularidades. Se conoce evaluar las distintas señales de aceleración en el área de frecuencia, de estadística y/o en el área de tiempo. Tales procedimientos pueden extraerse por ejemplo de WO 00/29270, JP 07174616 o DE 198 26 220. Aunque en los procedimientos conocidos resulta desventajoso, que debido a influencias externas y/o internas se produce una modificación del comportamiento de aceleración de distintos componentes, lo que posteriormente producen una correspondiente activación de señal. Con frecuencia estas influencias externas e internas no coinciden con los eventos a ser realmente supervisados, por ejemplo los daños en distintos componentes, de modo que en los procedimientos de supervisión conocidos no pueden excluirse falsas alarmas. Por razones de aceptación del sistema, empero, debe darse la máxima importancia posible a cada alarma, de modo que así queda afectado el comportamiento operativo de los vehículos sobre carriles conforme a la cantidad de alarmas falsas.

En la construcción de automóviles, por ejemplo, se conocen sistemas de diagnóstico con distinta relevancia de los resultados del diagnóstico, como por ejemplo sistemas de diagnóstico para el desgaste de zapatas de frenos, presión de neumáticos o ignición del motor. En este procedimiento de diagnóstico, o bien, supervisión también pueden producirse las falsas alarmas previamente indicadas, dado que los parámetros operativos allí registrados son transmitidos a un nivel de supervisión de modo unidimensional, y los procedimientos, o bien, algoritmos de evaluación aplicados en este nivel de supervisión, no pueden compensar las interferencias que influyen en el registro del valor de medición.

La invención se basa en el objetivo de crear un procedimiento y un dispositivo del tipo adecuado, mediante los cuales es posible supervisar en forma segura el comportamiento de marcha de vehículos sobre carriles con una mínima activación de falsas alarmas.

Conforme a la invención, este objetivo se cumple mediante un procedimiento con las características indicadas en la reivindicación 1 y un dispositivo con las características indicadas en la reivindicación 15. Debido a que al menos una parte de los parámetros operativos (señales de medición) se asignaron paralelamente a una pluralidad de planos de supervisión de una jerarquía de supervisión, y al menos dos parámetros operativos (señales de medición) asignados al mismo plano de supervisión se vinculan entre sí para lograr información que caracteriza el comportamiento de marcha y el diagnóstico de los componentes y es independiente de los eventos, donde según la asignación a uno de los planos de supervisión, los parámetros operativos (señales de medición) en los planos de supervisión son sometidos a algoritmos de evaluación iguales y/o diferentes, es posible ventajosamente realizar una supervisión ventajosa y un diagnóstico del vehículo sobre carriles. A través de las distintas posibilidades de combinación dadas de selección de los diferentes parámetros operativos (señales de medición), o bien, de las diferentes posibilidades de combinación respecto de la asignación a los planos de supervisión -y con ello de la selección de los algoritmos de evaluación- es posible reconocer los incipientes daños que se están desarrollando mucho antes de alcanzar un estado crítico y así aprovechar la ganancia de tiempo resultante, por una parte para iniciar medidas para contrarrestar y por la otra para la auto evaluación respecto de la exclusión de falsas alarmas. En los distintos planos de supervisión pueden utilizarse aquí algoritmos de evaluación iguales y/o diferentes, por ejemplo en el área de frecuencia y/o en el área de tiempo y/o en el área de estadís-
tica.

Especialmente también es importante para la invención que las señales que corresponden a los diferentes parámetros operativos en los distintos planos de supervisión pueden eventualmente estar sometidos a diferentes algoritmos de evaluación. De ese modo puede efectuarse con facilidad una adecuación de la evaluación de las señales a los diferentes planos de supervisión, donde según un tiempo de reacción necesario para reconocer eventos relevantes se emplean los correspondientes algoritmos de evaluación óptimos. Aquí también es posible, vincular entre sí al menos dos parámetros operativos (señales de medición), que pueden ser iguales o diferentes, en un mismo plano de supervisión. Resultan conformaciones preferidas de la invención de las características mencionadas en las subreivindicaciones.

La invención se explica a continuación en un ejemplo de realización mediante los correspondientes dibujos. Se muestran:

Figura 1 en forma esquemática un sistema de supervisión de un vehículo sobre carriles;

Figuras 2 a 5 Esquemas de conmutación en bloque del procesamiento de señales dentro de diferentes planos de supervisión del sistema de supervisión;

Figura 6 Esquema de conmutación total de los caminos de procesamiento de señales y

Figura 7 esquemáticamente el flujo de datos en el sistema de supervisión en un vehículo sobre carriles.

La Figura 1 muestra esquemáticamente un sistema de supervisión 10 para un vehículo sobre carriles. Dicho vehículo sobre carriles puede, por ejemplo ser un vagón de un tren a alta velocidad, por ejemplo un vagón central, un vagón de mando, un coche restaurante o un vagón propulsor. Naturalmente, el objeto de la invención también se puede aplicar a otros vehículos sobre carriles, por ejemplo vagones de carga, vagones para pasajeros, vehículos propulsores o similares.

El sistema de supervisión 10 comprende tres planos de supervisión 12, 14 y 16. Los planos de supervisión 12, 14 y 16 dependen jerárquicamente uno del otro. El primer plano de supervisión 12 incluye diagnósticos generales para registrar daños, fallas o similares en el estadio inicial que pueden solucionarse sin apremio de tiempo en el marco del mantenimiento, las reparaciones o el service.

En el plano de supervisión 14 se reconocen daños y/o fallas, que eventualmente pueden producir situaciones de marcha peligrosas del vehículo sobre carriles.

El plano de supervisión 16 comprende una así llamada protección de grupo, el que por ejemplo reconoce pérdidas de contacto entre rueda/carril, incluyéndose aquí el caso extremo de un descarrilamiento de un vehículo sobre carriles.

Al sistema de supervisión 10 se dejan a disposición un total de señales denominadas aquí con el número 18. Las señales 18 son provistas además de los sensores de aceleración dispuestos en distintos componentes del vehículo sobre carriles. En este caso, los sensores de aceleración pueden, por ejemplo, estar adjudicados al juego de ruedas, a los rulemanes de par de ruedas, al bogie, a la caja del vagón, los sistemas de suspensión / amortiguación. Estos sensores de aceleración detectan las aceleraciones que actúan sobre los respectivos componentes a causa del contacto de rueda/carril. Aquí pueden registrarse y evaluarse las aceleraciones en los tres sentidos espaciales, es decir, en el sentido de avance, verticalmente al sentido de avance y transversalmente al sentido de avance.

Las señales 18 incluyen, además, una velocidad nominal del vehículo sobre carriles, un rendimiento de avance en kilómetros del vehículo sobre carriles y señales de temperatura, que son proporcionales a temperaturas medidas en rulemanes de pares de ruedas. Eventualmente también pueden transferirse al sistema de supervisión, otras magnitudes físicas, que caracterizan parámetros operativos del vehículo sobre carriles. Las señales 18, por lo tanto, representan todas magnitudes de medición dinámicas momentáneas del vehículo sobre carriles supervisado.

En cada uno de los planos de supervisión 12, 14 y 16, las señales 18 transmitidas al sistema de supervisión 10 son sometidas a diferentes algoritmos de evaluación. Ello se refiere tanto al tipo de evaluación, como también al período de evaluación. A continuación se explicará esto en mayor detalle a través de las figuras siguientes. La evaluación de las señales 18 se efectúa respecto de si a los planos de supervisión 12, 14 o 16 se le reconocen eventos a asignar a los mismos. En el plano de supervisión 12 menos crítico, se previó un tiempo de procesamiento hasta un período de tiempo t_{1}, de por ejemplo 300 seg. Al reconocer un evento relevante en el plano de supervisión 12, se efectúa un aviso 12' al service o similar. El aviso 12' puede, por ejemplo, efectuarse mediante transmisión remota de datos.

En el plano de supervisión 14 se realiza el procesamiento de las señales 18 con un período de procesamiento t_{2}, que por ejemplo asciende a 30 seg. Debido al desarrollo más crítico del daño asignable al plano de supervisión 14, aquí el tiempo de procesamiento es más rápido. Al reconocer un evento que debe asignarse al plano de supervisión 14, se produce un aviso 14', que genera, por ejemplo, un aviso On-board en el vehículo sobre carriles, por ejemplo a un conductor de trenes, un puesto de mando de tren o similar.

En el plano de supervisión 16 más crítico se realiza el procesamiento con un tiempo de procesamiento t_{3} adecuado correspondientemente, que por ejemplo asciende a 0,1 seg. Al reconocer un avente que debe asignarse al plano de supervisión 16, se genera un aviso 16', que en forma directa o indirecta produce una intervención en la operación de marcha del vehículo sobre carriles, por ejemplo, una frenada rápida o similar.

Se desprende de ello, que debido a diferentes grados de importancia de los daños correspondientes a los planos de supervisión 12, 14, 16, se previeron avisos escalonados 12', 14', o bien, 16'. Mientras que los eventos asignables al plano de supervisión 12 no son críticos respecto del tiempo, los eventos que le corresponden al plano de supervisión 14 de inmediato generan avisos a una red de comunicación interna del vehículo sobre carriles (en el conjunto de vagones a la red de comunicación del tren) con eventuales propuestas de medidas para contrarrestar a iniciar por el personal del tren. Los avisos 16' en cambio, generan inmediatas medidas para contrarrestar.

Al sistema de supervisión 10 también son transmitidas magnitudes de control, o bien, de mando, que por ejemplo determinan una velocidad mínima v_{min} del vehículo sobre carriles y un algoritmo de vinculación 20 (lógicas de vinculación 44, 68, 82, Figuras 2 a 6) de las señales 18 correspondiente al procesamiento de las señales en los distintos planos de supervisión 12, 14, o bien, 16.

Respecto de los algoritmos de evaluación a aplicar en los distintos planos de supervisión 12, 14 y 16, debe precisarse lo siguiente. En el plano de supervisión 12 para iniciar las medidas de mantenimientos, son determinantes los procedimientos en el área de frecuencia. Éstos, debido a la estadística de señales mejorada mediante procedimientos de mediación, poseen la capacidad de supervisar frecuencias propias de chasis y vehículos sobre carriles en la operación de marcha y reconocer prematuramente las modificaciones causadas por daños o desgaste. Las influencias de activación provenientes de la superestructura de los carriles, allí no afectan el reconocimiento y la evaluación de la situación de frecuencia.

Para reconocer situaciones de marcha peligrosas en el plano de supervisión 14, se utilizan, por ejemplo, procedimientos estadísticos, los que especialmente en el caso de impulsos de impactos producidos periódicamente, brindan información respecto de fallas en juegos de ruedos, rulemanes de pares de ruedas, sistemas de amortiguación o similar. Mediante estos algoritmos de evaluación pueden reconocerse a corto plazo los desarrollos de daños en aumento, al efecto de poder iniciar las correspondientes medidas para contrarrestar (aviso 14')

Los algoritmos de evaluación utilizados en el plano de supervisión 16 tienen la capacidad de detectar descarrilamientos que se producen espontáneamente. Aquí se realizan análisis temporales en serie (análisis de histograma) en diferentes clases de velocidad.

La Figura 2 muestra en un esquema de conmutación en bloque los algoritmos de evaluación de las señales 18 en el plano de supervisión 12. Como señales de partida se dispone de dieciséis señales de aceleración de distintos componentes del vehículo sobre carriles. Éstos, por ejemplo, pueden ser señales de aceleración de la carcasa del rulemán del juego de ruedas, del bogie o similares. Los canales de aceleración se ingresan con un índice de exploración que está adecuada a la mayor frecuencia en cuestión

\hbox{para}

el procesamiento de tiempo, por ejemplo 32 kHz. A continuación se filtran digitalmente y se descargan en grupos (paso 21). Con ello se limita la banda de frecuencia y se minimiza el cálculo necesario para los algoritmos de evaluación. A continuación se efectúa la evaluación con una ventana Hanning (paso 22), a fin de reducir las distorsiones en el área de frecuencias. A continuación, se determinan los espectros de amplitudes y de fases de las señales mediante un análisis espectral 22. Ello, por ejemplo se realiza mediante una transformación Fast-Fourier (FFT) con una resolución de 0,5 Hz. Con un área de frecuencia en cuestión de 0 a 1024 Hz produce 4096 punto de apoyo requeridos para la transformación Fast-Fourier, de modo que resulta una venta de registro de 2 seg (4096 puntos de apoyo a través de f_{muestra} = 2 seg) para una transformación individual Fast-Fourier. A través de un período de tiempo de 20 seg se generan espectros individuales superpuestos en el área de tiempo, por ejemplo con un grado de superposición del 50%, de modo que la cantidad de espectros individuales a mediar asciende a diecinueve. Este procedimiento se inicia nuevamente con un ritmo de registro de 30 seg. El grado de superposición de los espectros individuales puede variarse aquí, por ejemplo desviándose del 50% de preferencia, en los límites entre 30% a 70%. En el resultado del análisis espectral 22, para los canales 16 se encuentran disponibles en cada caso, por ejemplo diecinueve espectros, de los cuales mediante una combinación adecuada (paso 30) los autorrendimientos y rendimientos cruzados espectrales (paso 24) son determinados y luego mediados (paso 26). Sobre la base de los rendimientos cruzados, se determinan los espectros de fases 34 mediados. Sobre la base de los autorrendimientos y rendimientos cruzados se determinan los espectros de coherencia 32. Como resultado de esta evaluación se dispone por lo tanto de ocho características M_{1} (correspondientes a los espectros de coherencia 32), ocho características M_{2} (correspondientes a los espectros de fases 34) y dieciséis características M_{3} (correspondientes a los espectros de amplitud 28). De ese modo están disponibles en total treinta y dos características 36 (8 x M_{1} + 8 x M_{2} + 16 x M_{3}).

Los espectros 28, 32 y 34 se determinan a lo largo de un período de tiempo de por ejemplo 120 seg. (o a elección 180 seg., 240 seg., 300 seg. o 360 seg.) y se almacenan de forma provisoria. La velocidad de marcha v del vehículo sobre carriles se mide una vez al comienzo y una vez al final de cada ventana de registro-20 seg. y también se almacena en forma provisoria. Una modificación de velocidad lo más reducida posible se utiliza como criterio para un almacenamiento final de un espectro proveniente de la ventana de tiempo ajustada.

A través de una conmutación de selección 38 pueden definirse en los presentes espectros de amplitud 28, espectros de fases 34 y espectros de coherencia 32 mediante la definición de límites inferiores y superiores de cinta, bandas de frecuencia a ser supervisadas (bandas de supervisión). En esas bandas de frecuencia se efectúa una evaluación respecto de distintos parámetros. En primer lugar se determina la frecuencia del punto máximo (pico) en la cinta de frecuencia. A continuación se verifica, si el pico se encuentra entre el límite de frecuencia superior e inferior (parámetro 1 y 2). Si el pico abandona esta área de frecuencia, se emite un bit de alarma. El valor de amplitud de los picos debe encontrarse dentro del límite de amplitud definido (parámetro 3 y 4). Al abandonar el área regulada por el límite de amplitud superior e inferior, también se emite un bit de alarma. En el espectro de amplitud también se vigila el punto (3dB). Esta es la línea de frecuencia que está amortiguada en su amplitud alrededor de 3dB por encima del pico. Este punto (3dB) se observa en el espectro tanto del lado izquierdo como del derecho del pico. Para ambos puntos (3dB) puede regularse el límite de frecuencia inferior y superior (parámetros 5 a 8). De ese modo se logra información respecto de la forma de la curva alrededor del área del pico. Si el punto (3dB) abandona el área definida por los límites, también se emite un bit de alarma.

Como puede verse en el esquema de conmutación en bloque en la Figura 2, por lo tanto es posible realizar una verificación 40 de los espectros mediados, donde para los espectros de coherencia 32 y los espectros de fases 34 solamente se encuentran activados los parámetros 1 a 4, mientras que para los espectros de amplitud 28 están activados los parámetros 1 a 8. La verificación 40 respecto del exceso del valor límite sólo se aplica a los espectros de amplitud 28 destinados al almacenamiento. Las señales de alarma (bits de alarma) 42 (256 señales de alarma A_{1}, 256 señales de alarma A_{2}, 1024 señales de alarma A_{3}) máximas resultantes de la verificación de los parámetros, son transmitidas a una lógica de vinculación 44, que vincula entre sí las señales de alarma 42 y genera una alarma 46 al cumplirse las condiciones, por ejemplo en un ritmo predeterminado de 300 seg.

De ello se desprende que en los algoritmos de evaluación aplicados en el plano de supervisión 12 se utilizan especialmente análisis espectrales y correlaciones.

La Figura 3 muestra en un esquema de conmutación en bloque los algoritmos de evaluación de las señales 18 en el plano de supervisión 14. Como señales de partida nuevamente se dispone de las señales de aceleración de distintos componentes del vehículo sobre carriles. Aquí de preferencia se evalúan cada vez las cuatro señales de rulemanes de bogies de un vehículo sobre carriles, de modo que ocho de las señales de aceleración 18 llegan a la evaluación. Las mismas se fragmentan a través de un filtro (fraccionador) 48 en dos sub-bandas. La sub-banda inferior (inferior) 50 abarca un área de por ejemplo 0 a 400 Hz mientras que la sub-banda superior (alta) 52 cubre el área de frecuencia de por ejemplo 0,4 a 16 kHz. De las exploraciones existentes en las respectivas sub-bandas 50 y 52 se calcula en un período de tiempo de 1 seg. el valor medio y la variación (pasos 51, o bien, 53). De allí se calcula luego el respectivo valor Kurtosis de 1 segundo (pasos 54, o bien, 56). Estos valores Kurtosis de 1-segundo a continuación se promedian a lo largo de un período de tiempo de 30 seg. (pasos 58, o bien, 60). Como resultado de esta evaluación se dispone entonces de ocho características M_{4} (valores Kurtosis en la sub-banda inferior) y ocho características M_{5} (valores Kurtosis en la sub-banda superior). En consecuencia se dispone aquí de otras dieciséis características 36' (8 x M_{4} + 8 x M_{5}).

A continuación se efectúa para cada uno de los valores de Kurtosis promediados una verificación respecto de exceder valores límite (pasos 62, o bien, 66). Si uno de los valores Kurtosis supera el valor límite predeterminable, puede generarse en cada caso un bit de alarma 42'. De ese modo se dispone aquí de ocho señales de alarma A_{4} y ocho señales de alarma A_{5}. Estas son guiadas a través de una lógica de vinculación 68, que vincula las señales de alarma 42' entre sí, y al darse las condiciones genera una alarma 46', por ejemplo en el ritmo determinado de 30 seg.

Puede verse, que en los algoritmos de evaluación aplicados en el plano de supervisión 14, se emplean especialmente procedimientos estadísticos, como por ejemplo Kurtosis.

La Figura 4 muestra en un esquema de conmutación en bloque los algoritmos de evaluación de las señales 18 en el plano de supervisión 16. Como señales de partida se presentan nuevamente las dieciséis señales de aceleración de distintos componentes del vehículo sobre carriles. Para ocho de estas señales de aceleración se realiza la determinación de un factor Crest y para otras ocho (las mismas o las otras) señales de aceleración un análisis de histograma. Las señales nuevamente están exploradas, del mismo modo que en los algoritmos de evaluación anteriores, con una frecuencia de exploración de 32 kHz.

Al determinar el factor Crest (paso 70) se realiza el registro de los valores individuales en ventanas de tiempo de 10 ms, es decir en grupos de 320 valores individuales. En estas ventanas de tiempo se determina en cada caso el valor pico respecto del monto y el valor RMS y se forma el cociente del valor pico y del valor RMS (factor Crest). Como resultado de esta evaluación, se dispone por lo tanto de ocho características M_{6} (correspondientes a los factores Crest).

En forma paralela se realiza el análisis por histograma (paso 72) para ocho señales de aceleración, especialmente para las respectivas cuatro señales de rulemanes de los bogies del vehículo sobre carriles. El registro también se realiza en ventanas de tiempo de 10 ms, es decir, en grupos de 320 valores. De estos 320 valores por ventana de tiempo se selecciona el mayor valor positivo y el menor valor negativo (paso 74) y se registra en el histograma 76. Por lo tanto por ventana de tiempo de 10 ms se producen dos valores. En el análisis por histograma se supervisa la frecuencia de determinados valores de aceleración en cuatro clases de velocidades. Por clase de velocidad y señal se prepara un histograma 76.

A través del análisis del factor Crest, por lo tanto se dispone de ocho características M_{6} y a través del análisis por histograma de treinta y dos características M_{7}. En consecuencia se encuentran disponibles en el plano de supervisión 16 un total de cuarenta características 36'' (8 x M_{6} + 32 x M_{7}).

Las distintas características se vigilan respecto de exceder un valor umbral. Las características logradas mediante el análisis por histograma se supervisan respecto de exceder un valor umbral simétrico. Este valor umbral simétrico puede ajustarse como parámetro. Dado que el registro de la velocidad se realiza en pasos de 1 seg., los valores registrados en cada caso en estas ventanas de tiempo de 100x10 ms pertenecen a la misma clase de velocidad. Los valores de aceleración son supervisados en su magnitud dependiendo de su clase de velocidad. Si se excede un valor máximo ajustable, o bien, si se excede el valor umbral del factor Crest, se está en presenta de una alarma de señal. Las señales de alarma (bits de alarma) 42'' (ocho señales de alarma A_{6}, treinta y dos señales de alarma A_{7}) resultantes como máximo de esta verificación 78, o bien, 80, son transmitidas a una lógica de

\hbox{vinculación}

82, que vincula las señales de alarma 42'' entre sí y en caso de condiciones dadas, genera una alarma 46'', por ejemplo en el ritmo regulado de 10 ms.

Puede verse, que en los algoritmos de evaluación aplicados en el plano de supervisión 16, se utilizan especialmente análisis del factor Crest, o bien, análisis por histograma.

La Figura 5 muestra en un esquema de conmutación en bloque los algoritmos de evaluación de las señales de temperatura, que se encuentran disponibles en la cantidad total de las señales 18. La supervisión de las temperaturas se efectúa en el plano de supervisión 14, dado que a través de la supervisión de la temperatura pueden reconocerse recalentamientos, que pueden producirse prematuramente a causa de daños de los rulemanes.

Las señales de temperatura correspondientes a la temperatura medida de los distintos semicasquillos de rulemanes, son registradas en pasos de 1 seg y promediados en una ventana de tiempo de 30 seg (paso 84). Estos ocho valores de temperatura promediados que por lo tanto se encuentran disponibles conforman las características M_{8}. Además se determinan las diferencias (paso 86) entre las señales de temperatura promediadas de un bogie y la respectiva temperatura de un semicasquillo individual de rulemán, de modo que correspondientemente se encuentran disponibles otras cuatro características M_{9} (bogie 1) y otras cuatro características M_{10} (bogie 2) de en cada caso una temperatura límite \DeltaT = T_{individual} - T_{medio}. De ese modo están disponibles en total otras dieciséis características 36' en el plano de supervisión 14.

Las características 36' a continuación son verificadas respecta de exceder un valor límite de una temperatura máxima predeterminable específica del bogie. Como siguiente criterio de supervisión se utiliza la diferencia de la temperatura individual de un rulemán y de la temperatura promedio de los semicasquillos de rulemán de un bogie, que tampoco puede exceder un determinado valor límite. La desviación de temperatura \DeltaT específica del rulemán determinada en el procesamiento de señal se vigila respecto de un valor umbral, que es ajustable como parámetro. Además, puede programarse la temperatura máxima específica del rulemán T_{máx} como parámetro de alarma. Conforme a estos valores umbral predeterminables, la verificación 88 se efectúa respecto de si la temperatura es T_{individual} > T_{máx} o la temperatura es T_{individual} > T_{medio} + \DeltaT. Las señales de alarma 42' (ocho señales de alarma A_{8}, cuatro señales de alarma A_{9}, cuatro señales de alarma A_{10})resultantes como máximo de la verificación de los parámetros son transmitidas a una lógica de vinculación 68, que vincula las señales de alarma entre sí y al darse las condiciones genera una alarma 46', por ejemplo en el ritmo predeterminado de
30 seg.

La Figura 6 muestra en un esquema de conmutación en bloque el sistema de supervisión 10 completo con los algoritmos de evaluación en los planos de supervisión 12, 14 y 16. Finalmente resulta así el siguiente resumen del procesamiento de señales, o bien, determinación de características, bits de alarma y alarmas generadas a través de las lógicas de vinculación. Estas formas de proceder ya fueron explicadas en detalle mediante las anteriores Figuras.

Con dos bogies por vagón con ocho canales en cada caso, resultan dieciséis canales de aceleración por sistema. La velocidad v es registrada una vez para el sistema completo. Por bogie existen cuatro canales de temperatura, es decir, por vagón ocho canales de temperatura. La composición en la Figura 7 se compone de las tareas de diagnóstico de las Figuras 3 a 6 ya descriptas y muestra nuevamente la forma seleccionada del concepto de aviso a través de vinculaciones lógicas en los tres escenarios diferentes de procesamiento de señales con tiempos de reacción adecuados a las tareas a cumplir.

La verificación respecto de exceder el valor límite se realiza en la supervisión del área de frecuencia luego de realizada la selección de espectros en ventanas de tiempo regulables (120, o bien, 180/240/300/360 segundos). Se aplica la supervisión a las dieciséis señales de aceleración, así como a ocho combinaciones de coherencia y de fases por vehículo. En los espectros de amplitud existen ocho bandas de supervisión y ocho parámetros (2 x amplitud, 2 x frecuencia, 4 x amortiguación), es decir, 1024 bits de alarma por vehículo, en las señales de coherencia/ fases (2 x amplitud / 2 x frecuencia) correspondiente a 256 bits de alarma por vehículo. Como máxima, en la supervisión de la frecuencia, pueden vincularse ocho bits de alarma de libre elección y generan una alarma externa luego de la verificación por un eslabón de tiempo. Mediante el eslabón de tiempo se asegura, que sólo se cumple la condición para una alarma a través del resultado de vinculación de dos mediciones sucesivas almacenadas (determinación de espectros), para transmitir una alarma hacia el exterior.

En el registro de datos de tiempo en el área de tiempo, se produce el registro de datos y la verificación de la alarma de señal para histograma y factor Crest cada 10 ms. Esta forma de proceder se aplica a las ocho señales de rulemanes de un vehículo. Por vehículo se dispone de cuarenta bits de alarma.

En la supervisión Kurtosis se dispone cada 30 segundos de nuevos pares de valores para la supervisión. Al aplicar a las dos áreas de frecuencia (alta/baja) las ocho señales de rulemanes de un vehículo, se encuentran disponibles dieciséis bits de alarma.

En relación directa con la supervisión de la oscilación de los rulemanes mediante Kurtosis se encuentra la supervisión de las temperaturas de rulemanes. Cada temperatura de rulemán se verifica respecto de dos condiciones de alarma (T_{máx} y \DeltaT_{límite}).Por lo tanto, por vehículo se dispone de dieciséis bits de alarma. El resultado de la supervisión de la temperatura de los rulemanes, también se presenta en un ritmo de 30 seg. del mismo modo como la supervisión Kurtosis, es decir, al realizar la vinculación Kurtosis y alarmas de temperatura no resulta necesario administrar

\hbox{diferentes}

ritmos de tiempo. Los bits de alarma determinados se ingresan en un archivo de alarma de señal-temperatura-Kurtosis, que se actualiza cada 30 segundos. Las alarmas de señales son vinculadas en un editor lógico y en caso de darse las condiciones se produce la generación de alarma.

La Figura 7 muestra esquemática la estructura del sistema de supervisión 10. El sistema de supervisión 10 presenta una estructura modular, de modo que es posible una puesta en servicio separada (de los distintos planos de supervisión 12, 14 y 16) así como un recambio rápido de los distintos componentes, así como la posibilidad de una adecuación individual a otras condiciones. Las señales 18 de los sensores no representados se adecuan a través de un condicionamiento de señal 100 a las áreas de entrada de transformadores análogo / digitales 102. Los transformados análogo / digitales 102 están concretados de acuerdo con la cantidad necesaria de canales de las señales a ser procesadas y al índice de transformación de exploraciones 32 k por segundo. Los transformadores análogo / digitales están conectados a un procesador de señales digital (DSP) 104, en el que se concretó el procesamiento, o bien, la elaboración de señales, la extracción de características, la comparación de valores límite, así como la generación de alarma, conforme a la explicación dada para las figuras anteriores. Al procesador de señales digital 104 se asignó una memoria Flash 106 para cargar el programa y una memora externa 108 para almacenar los datos. El control de secuencia del procesador de señales digital 104 se realiza a través de un sistema computarizado 110, al que se asignó para el almacenamiento temporal de los datos de medición, un disco de memoria Flash 112. Además al sistema computarizado 110 se asignó una memora de disco rígido 114. Mediante este equipamiento se posibilita en un uso adecuado del vehículo sobre carriles, ingresar los datos durante el viaje en la memoria flash 112 y recién al estar detenido el vehículo sobre carriles efectuar una transferencia de los datos (copiado) a la memoria de disco rígido 114. De ese modo aumento la seguridad de los datos del sistema de supervisión 10. El tamaño de la memoria flash 112 debe adecuarse aquí al tiempo máximo de marcha del vehículo sobre carriles y puede grabarse nuevamente luego de cada transferencia a la memoria de disco rígido 114.

Resulta claro, que mediante la solución del sistema es posible una operación segura del sistema de supervisión 10 en el área móvil cumpliendo con mayores requerimientos de robustez, estabilidad y eficiencia energética.

Claims (15)

1. Procedimiento y un dispositivo para supervisar el comportamiento de marcha de vehículos sobre carriles y diagnóstico de componentes de vehículos sobre carriles, donde se registran y se evalúan parámetros operativos (señales de medición) iguales o diferentes del vehículo sobre carriles, o bien, de componentes del vehículo sobre carriles durante su uso adecuado a la finalidad prevista, caracterizados porque al menos una parte de los parámetros operativos (señales de medición) registrados se asignaron paralelamente a una pluralidad de planos de supervisión de una jerarquía de supervisión, y al menos dos parámetros operativos (señales de medición) asignados al mismo plano de supervisión se vinculan entre sí para lograr información que caracteriza el comportamiento de marcha y el diagnóstico de los componentes y es independiente de los eventos, donde según la asignación a uno de los planos de supervisión, los parámetros operativos en los planos de supervisión son sometidos a algoritmos de evaluación iguales y/o diferentes.

2. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se previeron tres planos de supervisión (12, 14, 16).

3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el primer plano de supervisión (12) se realizan diagnósticos generales para registrar daños, fallas o similares.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque en el plano de supervisión (12), las señales correspondientes a los parámetros operativos son sometidas a procedimientos de evaluación de frecuencia, especialmente análisis espectrales, correlaciones o similares.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el segundo plano de supervisión (14) se reconocen daños avanzados, fallas o similares que llevan a situaciones de marcha con riesgos inherentes.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque en el plano de supervisión (14) las señales correspondientes a los parámetros operativos son sometidas a procedimientos de evaluación estadísticos, especialmente determinaciones de valores mediante Kurtosis.

7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el tercer plano de supervisión (16) se realiza una protección del grupo.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque en el plano de

\hbox{supervisión}

(16) las señales correspondientes a los parámetros operativos son sometidas a procedimientos de evaluación del área tiempo, especialmente a análisis del factor Crest y análisis por histograma.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como parámetros operativos se registran señales de aceleración de componentes de vehículos sobre carriles, señales de temperatura de componentes de vehículos sobre carriles, una señal de velocidad nominal del vehículo sobre carriles, un rendimiento de avance en kilómetros.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la evaluación de los parámetros operativos se realiza en los distintos planos de supervisión con una duración de tiempo diferente.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque todas las señales de fallas que se producen en un plano de supervisión (12, 14, 16) son transmitidas en cada caso a una lógica de vinculación (44, 66, 82) para lograr avisos de alarma (12', 14', 16').

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque una velocidad mínima del vehículo sobre carriles cumple la función de magnitud de mando.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las señales, las evaluaciones y/o los avisos son almacenados a lo largo de un período de tiempo a elección.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el almacenamiento de los datos se realiza en una memoria intermedia durante un viaje del vehículo sobre carriles y al estar detenido el vehículo sobre carriles, los datos son transferidos a una memoria en el disco rígido o similar.

15. Dispositivo para supervisar del comportamiento de marcha de vehículos sobre carriles y el diagnóstico de componentes de vehículos sobre carriles, caracterizado porque presenta unos primeros elementos para registrar los parámetros operativos del vehículo sobre carriles, o bien, de componentes del vehículo sobre carriles, segundos elementos para asignar los parámetros operativos a distintos planos de supervisión (12, 14, 16) de un sistema de supervisión (10), en los planos de supervisión (12, 14, 16) algoritmos de evaluación iguales y/o diferentes de los terceros elementos que posibilitan las señales que corresponden a los parámetros operativos, así como cuartos elementos para generar avisos (12', 14', 16'), o bien, acciones asignados por la evaluación en los planos de supervisión (12, 14, 16).