ES2242153T3 - Metodo para aumentar la relacion señal/ruido de sistemas para contar ejes. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para aumentar la relación de señal/ruido en los puntos de cuenta de un sistema para contar ejes, en el que para por lo menos un contacto de carril (1) de un punto de cuenta en el lado del emisor se genera una señal contaminada artificialmente con ruido a partir de una señal de emisión y en el lado del receptor la señal contaminada con ruido es transformada en la señal original para su posterior procesamiento.

Description

Método para aumentar la relación señal/ruido de sistemas para contar ejes.

Estado de la técnica

El invento se refiere a un procedimiento para aumentar la relación de señal/ruido en puntos de cuenta de un sistema para contar ejes.

Para vigilar tramos de vía en la técnica de señales de ferrocarriles se utilizan, entre otros, los contadores de ejes. Cada contador de ejes contiene puntos de cuenta con dos contactos de carril y una o dos unidades de evaluación.

Cada contador de ejes vigila un tramo de vía a él asignado. Cuando el contador de ejes detecta un ferrocarril que pasa por encima de él se conecta el tramo de vía ocupado. Cuando el siguiente contador de ejes, visto en el sentido de la marcha del ferrocarril, detecta al ferrocarril que pasa por encima de él, el tramo de vía queda de nuevo desconectado.

Al pasar la rueda de un vehículo se accionan uno después del otro dos contactos de carril vecinos y así se generan dos impulsos solapados en el tiempo. Estos impulsos son valorados por la unidad de valoración por lo que respecta a su amplitud y son transformados en impulsos de cuenta con lo que la secuencia de los impulsos producida por la dirección de marcha de los ejes del coche que pasa determina la correspondiente dirección de cuenta.

Los contactos de carril electrónicos se componen a menudo de dos bobinas de emisión colocadas en un carril situadas espacialmente una después de la otra, que son alimentadas con corriente alterna por frecuencia de tono y dos bobinas de recepción situadas cada una en el lado opuesto del carril de las bobinas de emisión con las que están acopladas inductivamente. Una bobina de emisión y una bobina de recepción forman en conjunto u emisor de impulsos. Las tensiones inducidas en las bobinas de recepción son enviadas a una unidad de valoración situada en las cercanías del contacto de carril y allí son valoradas. Como indicio de que la rueda de un vehículo ha pasado por encima de un contacto de carril se valora la caída temporal y el giro de fase de las tensiones inducidas en las bobinas de recepción. La caída y el giro de fase de las tensiones de recepción están ocasionados por el acoplamiento entre las bobinas de emisión y las de recepción al pasar la rueda de un vehículo. Las tensiones inducidas en las bobinas de recepción son transformadas en señales digitales a partir de las cuales, finalmente, se derivan impulsos de cuenta dependientes de la dirección de la marcha.

Requisito para un servicio correcto de las instalaciones para contar ejes controladas por contactos de carril electrónicos es que las tensiones de recepción transmitidas por las bobinas de recepción a las unidades de valoración no sean dependientes de parámetros que no tienen nada que ver con la influencia de las ruedas de vehículos. Especialmente los campos perturbadores pueden actuar negativamente sobre el funcionamiento de los contactos de carril. Especialmente este puede ser el caso si los sensores se ven influidos por campos perturbadores que están generados, por ejemplo, por los frenos de corrientes de Foucault.

Por el documento DE 197 09 840 A1 se conoce un dispositivo para contar ejes para distinguir entre las influencias de ruedas e influencias de no ruedas. Para llevar a cabo esta distinción se realiza, adicionalmente a una valoración en amplitud de la frecuencia de la tensión de señal, también una valoración del valor modular de la frecuencia. Los resultados de la valoración se enlazan uno con otro. Así es posible una diferenciación de las informaciones del sensor en influencias de ruedas e influencias de no ruedas.

Por el documento DE 33 07 689 A1 se conoce otro circuito.

Misión del invento

La misión del invento es presentar un procedimiento mejorado con el que el comportamiento de respuesta de un contacto de carril tiene un diseño mas fiable, especialmente es independiente de cualquier otra influencia que actúa sobre el contacto de carril aparte de la influencia de una rueda.

Objeto del invento

Esta misión quedara resuelta de acuerdo con el invento por un procedimiento para aumentar la relación de señal/ruido en puntos de cuenta de un sistema para contar ejes en el que por la parte del emisor por lo menos a partir de una señal de emisión se genera una señal con ruido artificialmente y por el lado del receptor la señal con ruido es transformada en la señal original para su posterior tratamiento. En el receptor se conoce de qué forma y manera fue ensuciada con ruido la señal de emisión. Correspondientemente, por el lado del receptor la señal con ruido puede ser reconstruida en la señal de emisión original. Una señal perturbadora será transformada en el lado del receptor en una señal con ruido. Por tanto no se puede obtener ninguna señal lógica. Este ruido puede ser eliminado por filtros.

Especialmente preferido es cuando por el lado del emisor se genera un campo magnético con ruido a partir del cual en el lado del receptor se puede recuperar la señal original. Un campo magnético de este tipo con carácter de ruido puede ser especialmente fácil de generar mediante la bobina de emisión de un contacto de carril alimentada con la señal con ruido. La señal de emisión (eléctrica) con ruido excita por tanto la bobina de emisión. La bobina de emisión genera un campo (magnético) de emisión el cual será recibido nuevamente por una bobina de recepción. Mientras que con el estado de la técnica la bobina de emisión genera un campo magnético con frecuencia constante que circula alrededor del carril y que es valorado según valor y fase por el receptor, según con el invento se genera un campo magnético con carácter de ruido a partir del cual haciendo retroceder el ruido se puede recuperar la señal original. Al contrario que en el estado de la técnica, en donde un campo perturbador con igual o muy similar frecuencia y una amplitud igual o mayor que el campo magnético generado por la bobina de emisor lleva a perturbaciones del contador de ejes, en el procedimiento acorde con el invento a partir de un campo perturbador solo se genera ruido y no produce una perturbación en el contador de ejes.

De forma ventajosa, la señal de emisión con ruido presenta un mayor ancho de banda que la señal de emisión original. Por medio de la dispersión del ancho de banda se puede aumentar la separación señal / ruido de forma proporcional. Un aumento del ancho de banda en un factor 10 ocasionaría también una mejora de la relación S/R en un factor de aproximadamente 10. Por la ampliación del ancho de banda la energía de emisión se reparte también por una gama de frecuencia mas ancha. Esto tiene como consecuencia una menor densidad de potencia. La menor densidad de potencia disminuye la probabilidad de que las señales con ruido perturben otras señales de ancho de banda menor. Por otra parte la señal con ruido será perturbada menos fácilmente por otras señales de ancho de banda estrecho, puesto que la señal con ruido será integrada en un ancho de banda muy grande para producir de nuevo la señal original. Mientras que en el estado de la técnica las frecuencias centrales de los puntos de cuenta están de forma típica entre 27 Khz. y 30 Khz. y el ancho de bando es de aproximadamente de 100 Hz, de acuerdo con el invento el ancho de banda puede ser ampliado con las mismas frecuencias centrales hasta por ejemplo 1000 Hz. Con la utilización de diferentes frecuencias centrales se pueden ensuciar las señales de emisión con el mismo ruido. El procedimiento acorde con el invento permite sin embargo la utilización también de las mismas frecuencias centrales, por ejemplo 27,5 Khz. para ambos contactos de carril de un mismo punto de cuenta. Con ello el ancho de banda puede ser aumentado todavía mas, por ejemplo hasta 4 Khz. Para el reconocimiento de la dirección las señales de emisión de ambos contactos de carril deben ser ensuciadas con diferente ruido.

La menor densidad de potencia actúa también positivamente sobre los ensayos de compatibilidad electromagnética (ensayos CEM) puesto que en estos ensayos por unidad de frecuencia se exige una menor potencia. Además el consumo de potencia de un punto de cuenta se reduce. Puesto que a menudo los puntos de cuenta deben ser alimentados con fuerza a lo largo de grandes distancias, con un menor consumo de potencia se puede aumentar la longitud máxima de cable permitida. Para la misma longitud de cable se puede reducir el consumo de potencia en los puntos de cuenta.

Especialmente ventajoso es cuando la señal de emisión original está modulada en fase con un ruido digital. Así, especialmente en el caso de modulación con un llamado pseudo ruido, se puede generar de forma y manera especialmente sencillas una señal de banda ancha contaminada con ruido o del tipo ruido.

Cuando la señal de emisión original está modulada en fase 180º con un ruido digital, este proceso puede ser hecho retroceder en el lado del receptor especialmente fácil simultáneamente. Para ello la señal recibida ser reconvertida de fase con el mismo ruido digital. Como resultado se recibe la misma señal original. Esta puede ser procesada después en la unidad de valoración. Pero se pueden modular otras posiciones de fase, como por ejemplo la modulación de fase en cuadratura.

La misión será resuelta además mediante un punto de cuenta con por lo menos un contacto de carril que presenta un emisor y un receptor en los que está previsto por lo menos un dispositivo de modulación para modulación de fase de por lo menos una señal de emisión con un ruido digital. El procedimiento acorde con el invento puede ser llevado a cabo de forma especialmente sencilla con un punto de cuenta de este tipo. Para ello la señal de emisión de uno o varios emisores con un ruido digital puede ser modulada en fase. El dispositivo de modulación puede estar previsto directamente en el emisor o en el contacto de carril o estar situado en el punto de cuenta. El dispositivo de modulación comprende ventajosamente un generador de ruido y un mezclador en el que se modula en fase la señal de emisión con el ruido. La señal del mezclador, o sea la señal contaminada con el ruido, puede ser amplificada antes de que excite a la bobina de emisión. En el dispositivo acorde con el invento no se necesita ningún circuito oscilante para generar la señal de emisión.

En el punto de cuenta puede estar situada una unidad de valoración. También se puede pensar en que la unidad de valoración no esté integrada en el punto de cuenta y esté conectada con éste solo por técnica de datos.

Preferentemente por el lado de la recepción está previsto un dispositivo de desmodulación para demodular la señal de emisión contaminada con ruido. Si igualmente se modula en fase la señal de un segundo contacto de carril también puede estar previsto un dispositivo de desmodulación para este contacto de carril.

Especialmente preferido es cuando el emisor está diseñado como bobina de emisión. Esto significa que los contactos de carril existentes pueden ser modificados con relativa facilidad. Si el emisor es utilizado como una bobina de emisión entonces se genera un campo magnético con carácter de ruido.

Especialmente ventajoso es cuando está prevista por lo menos una unidad de filtro. Los campos perturbadores que por salto de fase o por desmodulación pueden ser transformados en un ruido pueden ser filtrados de forma especialmente sencilla en un dispositivo de filtro de este tipo de manera que solo se procesan señales "correctas". La unidad de filtro puede estar situada en la unidad de valoración o en el punto de cuenta. Si la unidad de valoración está integrada en el punto de cuenta, entonces así la unidad de filtro queda situada también ventajosamente en el punto de cuenta o directamente en la unidad de valoración.

El invento se refiere además a un sistema para contar ejes que comprende por lo menos un punto de cuenta antes descrito. Mediante un sistema para contar ejes de este tipo se puede aumentar de forma considerable la seguridad del trafico ferroviario.

Otras características y ventajas del invento se desprenden de la siguiente descripción de un ejemplo constructivo del invento, basado en las figuras del dibujo que muestran detalles esenciales del invento, y de las reivindicaciones. Cada una de las características puede ser aplicada por si misma o en cualquier combinación que se desee en una variante del invento.

Dibujo

En el dibujo está representado esquemáticamente un ejemplo constructivo de un dispositivo acorde con el invento y será aclarado en la siguiente descripción. Se muestra:

Fig. 1 un diagrama de bloques de un contacto de carril de un punto de cuenta.

La figura 1 muestra de forma muy esquematizada un diagrama de bloques de un contacto de carril 1 de un punto de cuenta. En el centro de la figura 1 está representado esquemáticamente un carril 2 con una corona de rueda 3, en donde el paso de una corona de rueda 3 por encima debe ser captado por medio de un contacto de carril 1. En la parte izquierda de la corona de rueda 3 se encuentra el emisor del contacto de carril 1 y en la parte derecha el receptor del contacto de carril 1. Por el lado del emisor están previstos dos generadores 4, 5, estando previsto realmente el generador 4 en contactos de carril acordes con el estado de la técnica para generar la señal de emisión, la cual será transmitida por medio de la bobina de emisor 6. A la señal de generador del generador 4 se le superpone en un mezclador 7 el ruido generado en el generador 5. Preferentemente en el generador 5 se genera un ruido digital (pseudo ruido). El generador 5 y el mezclador 7 representan por tanto un dispositivo de modulación. A la salida del mezclador 7 la señal es amplificada en el amplificador 8. La señal de salida del amplificador 8 excita la bobina de emisión 6. De esta forma y manera se modula en fase la señal de emisión con un ruido, especialmente un ruido digital, y mediante la bobina de emisión 6 se genera un campo magnético con carácter de ruido. En la parte de recepción, la señal de emisión modulada en fase es detectada por la bobina de recepción 9 y es amplificada en el amplificador 10. En el dispositivo de desmodulación 11 se demodula la señal recibida. La señal de salida del mezclador 7 es enviada al dispositivo de desmodulación 11. De esta forma le es posible al dispositivo de desmodulación 11 emitir la señal de emisión original a partir de la señal contaminada con ruido recibida. Sin embargo, a partir de una señal perturbadora no se puede generar ninguna señal lógica. En el dispositivo de desmodulación 11 a partir de una señal perturbadora se genera solo ruido que será filtrado en dispositivos de filtro, por ejemplo un filtro de paso profundo, no mostrados. Además está previsto un comparador 12 que detecta el paso por cero de la señal demodulada. Aun cuando los generadores 4, 5 y el mezclador 7 están representados en el diagrama de bloques en el lado del receptor pueden estar colocados también en un punto de cuenta.

En un procedimiento para aumentar la relación de señal/ruido en los puntos de cuenta de un sistema para contar ejes, por el lado del emisor se genera a partir de una señal de emisión por lo menos una señal contaminada artificialmente con ruido y en el lado del receptor la señal contaminada con ruido es transformada en la señal original para su posterior procesado. De esta forma las señales de emisión pueden ser identificadas inequívocamente mientras que las señales perturbadoras son convertidas en ruido en la conversión en el lado del receptor.

Claims (10)

1. Procedimiento para aumentar la relación de señal/ruido en los puntos de cuenta de un sistema para contar ejes, en el que para por lo menos un contacto de carril (1) de un punto de cuenta en el lado del emisor se genera una señal contaminada artificialmente con ruido a partir de una señal de emisión y en el lado del receptor la señal contaminada con ruido es transformada en la señal original para su posterior procesamiento.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el lado del emisor se genera un campo magnético contaminado con ruido a partir del cual en el lado del receptor se recupera la señal de emisión original.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la señal contaminada con ruido presenta un ancho de banda mayor que la señal original.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la señal de emisión original es modulada en fase con un ruido digital.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la señal de emisión original es modulada en fase 180º con el ruido digital.

6. Punto de cuenta con por lo menos un contacto de carril (1) que presenta un emisor y un receptor, caracterizado porque está previsto por lo menos un dispositivo de modulación (5, 7) para la modulación de fase de por lo menos una señal de emisión con un ruido digital.

7. Punto de cuenta según la reivindicación 6, caracterizado porque en el lado del receptor está previsto un dispositivo de desmodulación (11) para demodular la señal de emisión contaminada con ruido.

8. Punto de cuenta según la reivindicación 6, caracterizado porque en el lado del emisor está prevista una bobina de emisión (6).

9. Punto de cuenta según la reivindicación 6, caracterizado porque en el lado del receptor está previsto por lo menos un dispositivo de filtro.

10. Sistema para contar ejes que contiene por lo menos un punto de cuenta según la reivindicación 6.