ES2297653T3 - Sistema y metodo de bloqueo con seguridad intrinseca, para lineas ferroviarias de baja densidad de trafico. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de bloqueo para tráfico de trenes (1) sobre una línea de vía única, de una línea ferroviaria, que comprende: - una unidad de a bordo (10) de asistencia a la señalización de bloqueo, una en cada unidad de tracción del tren, incluyendo a su vez: - un receptor (11) del sistema global de navegación por satélite GNSS, que proporciona las medidas de la posición georreferencial PGNSS y/o de la velocidad SGNSS del mencionado tren, para cada período de tiempo T GNSS, - un grupo de sensores (12) y medios de conexión con un odómetro (14), que proporcionan medidas de velocidad angular omega2je vertical de la unidad de tracción (2) del mencionado tren, y de la velocidad SODOM del mencionado tren, - un subsistema de comunicación de radio bidireccional (15, 150), para enviar datos a un centro de control de tráfico centralizado CTC (100); en el centro de control de tráfico centralizado CTC (100), el mencionado sistema comprende: - medios de comunicación de radio bidireccionales (101, 102) para recibir datos procedentes de la unidad de a bordo (10) de asistencia a la señalización de bloqueo, y - equipamiento de adquisición, procesamiento y visualización de datos (103, 104, 105); el sistema está caracterizado porque comprende además: - un módulo de adquisición e idoneidad de los datos (20), configurado para recibir las mencionadas medidas y para comparar las medidas de velocidad SGNSS y SODOM y verificar las mencionadas medidas con respecto al criterio de idoneidad preestablecido, de forma que en respuesta a ambas velocidades coincidentes dentro de un valor de discrepancia predeterminado, este módulo de adquisición e idoneidad de los datos (20) decide que son razonables, - un módulo de calificación de seguridad (30) de la medida de posición PGNSS, en función de una base de datos digital de la mencionada vía (31), y configurado para proporcionar una proyección de la mencionada posición de seguridad calificada P proj del tren sobre la vía, y para determinar si la mencionada P proj es aceptable, - un módulo de navegación y decisión (40), configurado para recibir la mencionada medida de la posición P proj de seguridad calificada como aceptable y/o las medidas razonables de velocidad S GNSS y/o S ODOM disponibles, ambas verificadas por el módulo de adquisición e idoneidad de los datos, y para determinar la localización estimada del mencionado tren Pest, y su localización en términos del punto kilométrico Pk, y su velocidad estimada Sest, - un módulo de detección de tránsito de desvío y de ocupación de la vía (50), configurado para recibir las mencionadas medidas de la posición Pest y de la velocidad angular ¿z verificadas por el módulo de adquisición e idoneidad de los datos, y configurado para determinar, a partir de una base de datos de vías digital con los puntos singulares de desvío (51), el estado del tren en términos de la ocupación viaria TS, y el subsistema de comunicación por radio bidireccional (15, 150) de la unidad de a bordo (10) de asistencia a la señalización de bloqueo, está dispuesto para enviar al menos la posición Pk del mencionado tren y el estado de ocupación viaria TS, al centro de control de tráfico centralizado CTC (100), posición Pk y estado de ocupación viaria TS que son recibidos por los medios de comunicación de radio bidireccionales (101, 102) del control de tráfico centralizado CTC (100), y el equipamiento de adquisición, procesamiento y visualización de datos (103, 104, 105) está configurado para extraer al menos la posición Pk y el estado de ocupación viaria TS para el mencionado tren, y para representar gráficamente el estado de ocupación de las secciones de vía de la línea, sobre una pantalla de visualización de datos (104).
Description
Sistema y método de bloqueo con seguridad
intrínseca, para líneas ferroviarias de baja densidad de
tráfico.
La invención está contenida en el campo de los
sistemas de seguridad para el control de tráfico ferroviario, en
líneas de baja densidad de tráfico. Esta invención es especialmente
indicada para líneas baja densidad de tráfico ferroviario, para las
que no está económicamente justificada una gran inversión en la
señalización de la línea.
En Europa hay muchos kilómetros de líneas
ferroviarias sin señalización. Utilizando como ejemplo el sistema
ferroviario español, de los 12 140 kilómetros del sistema
convencional puede señalarse 5510 kilómetros de vía única sin
señalización, de los que 4763 kilómetros de vía se gestionan
mediante señalización de bloqueo por teléfono. En el sistema
ferroviario español hay solo 3667 kilómetros de vía única
señalizada.
Los kilómetros del sistema ferroviario pueden
dividirse según el tipo de señalización de bloqueo. En el sistema
ferroviario español interesa mencionar la señalización de bloqueo de
accionamiento automático de alto rendimiento utilizada en las
líneas de alta velocidad (518 km); la señalización de bloqueo en la
que está involucrado el control de tráfico centralizado (5352 km);
la señalización de bloqueo automático (1189 km); la señalización de
bloqueo manual eléctrico (743 km); y la señalización por teléfono
(4763 km) y por radio (527 km).
El bajo tráfico de los trenes en este tipo de
líneas del sistema ferroviario convencional, generalmente no
justifica la instalación y mantenimiento de sistemas de
señalización. Por esta razón sigue existiendo actualmente sistemas
de señalización de bloqueo mediante comunicación telefónica, que son
menos eficientes en un nivel operacional.
Los sistemas de bloqueo aparecen debido a la
necesidad de regular el tráfico entre las estaciones colaterales,
especialmente sobre vía única. De hecho, señalización de bloqueo es
cualquier procedimiento que se lleve a cabo verbalmente, por
escrito o mediante tecnología, para impedir una colisión frontal
sobre vía única, y alcances de unos trenes con otros sobre una
doble vía.
La señalización de bloqueo de vía única más
generalizada, ha sido la señalización de bloqueo (BS) por teléfono.
En este caso, los agentes de control de tráfico de dos estaciones
solicitan mutuamente autorización para enviar trenes, siendo
necesario recibir el consentimiento y la subsiguiente confirmación
de la aproximación del tren que ha sido enviado.
Para impedir errores humanos en la señalización
de bloqueo por teléfono, se implementó el denominado sistema de
bloqueo eléctrico manual (MEB), mediante el que se hace
incompatibles las salidas desde dos estaciones colaterales hacia la
sección de vía común y también se impide, una vez que el tren está
en camino, la posibilidad de llevar a cabo ninguna salida hacia la
misma sección de vía, hasta que el tren alcanza la estación de
destino. En este caso la ruta es bloqueada por completo, teniendo
además la estación de destino que pulsar el botón de aceptación de
completar la llegada del tren, sobre su panel de control.
Más recientemente, cuando había circuitos de vía
o contadores de eje en todas las vías únicas entre las estaciones,
se estableció la denominada señalización de bloqueo automático (ABS)
en vías únicas, siendo capaz de tener diversos bloqueos y una serie
automática de trenes. Se inició un sistema ABS en vías únicas, entre
estaciones con contadores de eje, que supone una significativa
ventaja económica puesto que evita la instalación de circuitos de
vía sobre la ruta, y otros elementos tales como juntas separadoras,
evita disponer líneas de media tensión para alimentar los bloques,
etcétera.
El sistema de bloqueo automático (ABS) utilizado
sobre una doble vía, asegura que cualquier tren que se encuentre
una sección o bloque limitados por un circuito de la vía o un
contador de eje, está protegido por la señal localizada a la
entrada del mencionado bloque, que implica un itinerario y que
ordena detenerse a cualquier tren que intente entrar al bloque
ocupado por otro tren. La señalización de bloqueo se lleva a cabo
automáticamente, puesto que los ejes del tren derivan o
cortocircuitan la vía, bloqueando la correspondiente señal previa.
Estas señales de bloqueo permiten además un incremento en la
capacidad de la línea, puesto que los bloques son más cortos que el
espacio entre estaciones. Cuando los trenes pueden viajar de forma
indistinta en el mismo sentido, tanto en la vía derecha como en la
vía izquierda, el denominado sistema de señalización de bloqueo
automático (ABS) direccional permite viajar en ambas vías en
cualquier sentido, a una serie de trenes.
Los sistemas de bloqueo están basados en el
equipamiento instalado sobre la vía y en las estaciones
(equipamiento de interbloqueo electrónico, por relé, o de módulos
gráficos), señales de tráfico, contadores de eje, circuitos de la
vía, máquinas de conmutación, etc.; estos sistemas permiten que los
trenes viajen sobre una vía única para un funcionamiento de doble
vía, o sobre una doble vía para un funcionamiento de doble vía, o no
de tipo doble vía, con seguridad intrínseca y sin involucrar
personal de ninguna clase. En el caso que nos ocupa, la alternativa
del sistema de bloqueo de la invención es considerar la eliminación
del sistema denominado "señalización de bloqueo por teléfono",
que consiste en dos personas localizadas en dos estaciones donde se
lleva a cabo el cruce de trenes (vía única), alcanzado un acuerdo a
través de las correspondientes instrucciones estipuladas en las
Regulaciones para el Tránsito de la Administración Ferroviaria,
donde se especifica la mencionada señalización de bloqueo por
teléfono, para proporcionar una vía abierta a uno de los trenes,
asegurando que la ruta por la que va a viajar el mencionado tren no
está ocupada por otro tren, y situando al tren sin prioridad en la
estación de cruce en la que está detenido el otro tren.
Hay documentos del arte previo, aplicables a
sistemas globales de navegación por satélite en el sector
ferroviario. Por ejemplo los documentos
US-A-2004/0015275,
US-A-2004-0015276 o
GB-2378302-A, revelan aplicaciones
ferroviarias que utilizan sistemas globales de navegación por
satélite, para aplicaciones en las que son activados controles y
señales del vehículo, así como los frenos, el motor o señales de
emergencia. El documento
US-6641090-B2 revela un sistema de
localización basado en un filtro Kalman que utiliza medidas GPS y
otros sensores.
El documento
EP-A-0791518 revela un método y un
aparato para un sistema de navegación ferroviaria que proporciona
información que define la posición de un vehículo ferroviario sobre
un sistema de vías.
Actualmente hay también sistemas de asistencia
operativa (OAS, operation aid systems) basados en tecnología de
navegación por satélite. Sin embargo, los actuales OAS basados en
GPS no constituyen sistemas de bloqueo con seguridad intrínseca
para líneas sin señalización. Este aspecto es fundamental, puesto
que tiene implicaciones esenciales tanto en el nivel de los
requisitos como en el nivel de definición de la arquitectura del
sistema y el método de realización (solución técnica). Para
asegurar la fiabilidad y seguridad del sistema de bloqueo, se
requiere de una solución diferente y un nivel superior de
complejidad, en el sistema y el método.
Las instalaciones de señalización con circuitos
de vía, contadores de eje, señales, máquinas de conmutación e
interbloqueos electrónicos, son de instalación y mantenimiento
costosos.
Con el sistema de bloqueo propuesto por la
invención, el objetivo es modernizar de forma económica las líneas
ferroviarias de baja densidad de tráfico, permitiendo incluso un
incremento en la capacidad de la línea sin tener que incrementar
como resultado la inversión en la infraestructura viaria, y a la vez
manteniendo los niveles de seguridad.
Este sistema puede aplicarse también como
sistema redundante, para el control de tráfico ferroviario en caso
de avería en el control remoto del tráfico o en el control de
tráfico centralizado (CTC) y para, a través de este sistema,
controlar la localización de los trenes y actuar de la forma que se
considere más apropiada, a través de los operadores del puesto de
control.
La invención se refiere un sistema acorde con la
reivindicación 1, y un método acorde con la reivindicación 9. En
las reivindicaciones dependientes se define realizaciones preferidas
del sistema y del método.
El sistema de bloqueo con seguridad intrínseca
para líneas ferroviarias, de la presente invención, está diseñado
de forma que puede ser utilizado como un sistema de bloqueo en
líneas ferroviarias sin electrificación ni señalización, o con
electrificación pero sin señalización.
Este nuevo sistema permite que, desde un control
de tráfico centralizado (CTC), una persona al cargo pueda
garantizar a los conductores de las máquinas las necesarias
autorizaciones de movimientos, a través de conseguir que
informaciones seguras alcancen el CTC relativo a la situación de los
trenes sobre la vía.
Por lo tanto, el sistema objeto de la invención
permite llevar a cabo la señalización de bloqueo sin requerir
personal y, mediante un operador en el CTC, a través de este sistema
se asegura que es el operador quien autoriza a los conductores de
la máquina, en cuanto al momento en que estos pueden abandonar las
estaciones colaterales hacia una en la que los trenes se crucen. No
se necesita ni equipamiento instalado sobre la vía (circuitos de
vía, contadores de eje, etc.), ni señales de tráfico.
Debe hacerse notar que el sistema de bloqueo con
seguridad intrínseca, objeto de la presente invención, es una
herramienta segura, autónoma y robusta, para asistir en el control
de tráfico.
El sistema de la invención proporciona mejoras
en términos de seguridad, eficiencia y flexibilidad del
funcionamiento de la estructura ferroviaria puesto que, entre otros
parámetros, proporciona el punto kilométrico de la vía, la
velocidad y la vía sobre la que está localizado. Además, es
económico en relación con otros sistemas en los que la
administración del tráfico depende de comunicaciones telefónicas
entre el personal localizado en las estaciones en las que se
produce el cruce de trenes, o depende de la señalización.
De hecho, tiene un sistema mixto de equipamiento
físico y software, en el que se combina sensores iniciales de
procesamiento, con un nivel de redundancia adecuado. Hay algoritmos
desarrollados sobre esta estructura, para monitorizar y decidir
sobre ambigüedades en términos de ocupación viaria, que permiten que
la función de bloqueo asegure un nivel de integridad de la
seguridad de hasta SIL 4, en todo el área de operaciones. Como se
define en el estándar EN 50 128, este sistema de bloqueo puede
asegurar una tasa de riesgo de menos de 10^{-8} por hora de
funcionamiento.
El sistema de bloqueo de la invención, es
indicado para trenes con una unidad de tracción o una máquina, y un
número ilimitado de vagones. El sistema podría instalarse en todas
las unidades de tracción.
Puede ser utilizado para transporte tanto de
mercancías como de pasajeros.
A este respecto, de acuerdo con un primer
aspecto de la invención, esta se refiere a un sistema de bloqueo de
tráfico de trenes, sobre una vía de una línea ferroviaria.
El sistema de bloqueo comprende, por vehículo,
una unidad de a bordo de asistencia a la señalización de bloqueo,
que a su vez incluye:
- -
- un receptor de sistema global de navegación por satélite (GNSS), que proporciona medidas de la posición georreferencial P_{GNSS} y/o la velocidad S_{GNSS} del mencionado tren, para cada período de tiempo T_{GNSS},
- -
- un grupo de sensores y medios de conexión con un odómetro, que proporciona medidas de la velocidad angular \omega_{z} del eje vertical de la unidad de tracción mencionado tren, y de la velocidad S_{ODOM} del mencionado tren,
- -
- un sistema secundario de comunicación de radio bidireccional, para enviar a datos a un centro de control de tráfico centralizado CTC; el mencionado sistema comprende, en el centro de control de tráfico centralizado CTC:
- -
- medios de comunicación de radio bidireccionales, para recibir datos desde la unidad de a bordo, de asistencia a la señalización de bloqueo, y
- -
- equipamiento de adquisición, procesamiento y visualización de datos; el sistema está caracterizado porque comprende además:
- -
- un módulo de adquisición e idoneidad, configurado para recibir las mencionadas medidas y para comparar las medidas de velocidad S_{GNSS} y S_{ODOM}, y para verificar las mencionadas medidas en relación al criterio de idoneidad preestablecido, de forma que en respuesta a la coincidencia de ambas velocidades dentro de un valor de discrepancia predeterminado, este módulo de adquisición e idoneidad de datos decide que son razonables,
- -
- un módulo de calificación de seguridad, de la medida P_{GNSS} de la posición, en base a una base de datos digital de la mencionada vía, y configurado para proporcionar una proyección de la posición P_{proj} de seguridad calificada, del tren sobre la vía, y determinar si la mencionada P_{proj} es aceptable,
- -
- un módulo de navegación y decisión, configurado para recibir las mencionadas medidas de la posición de seguridad calificada como aceptable P_{proj}, y/o de la velocidad razonable disponible S_{GNSS} y/o S_{ODOM}, verificadas por el módulo de adquisición e idoneidad de datos, y para determinar la localización estimada del mencionado P_{est} del tren, y su localización en términos del punto kilométrico P_{k}, y su velocidad estimada S_{est},
- -
- un módulo de detección del tránsito de desvío y de la ocupación de la vía, configurado para recibir las mencionadas medidas de la posición P_{est} y la velocidad angular \omega_{z}, verificadas por el módulo de adquisición e idoneidad de datos, y configuradas para determinar, a partir de una base de datos digital de la vía con los puntos singulares de desvío, el estado del tren en términos de ocupación viaria TS, y
el sistema secundario de comunicación de radio
bidireccional, de la unidad de a bordo de asistencia a la
señalización de bloqueo, está dispuesto para enviar al menos la
posición P_{k} del mencionado tren y el mencionado estado de
ocupación TS al centro de control de tráfico centralizado CTC,
siendo la posición P_{k} y el estado de ocupación viaria TS
recibidos por el medio de comunicación de radio bidireccional del
control de tráfico centralizado CTC,
y el equipo de adquisición, procesamiento y
visualización de datos está configurado para extraer al menos la
posición P_{k} y el estado de ocupación viaria TS para el
mencionado tren, y para representar gráficamente el estado de
ocupación de las secciones de línea viaria, sobre una pantalla de
visualización de datos.
El mencionado envío por radio puede llevarse a
cabo automáticamente, o bajo petición. El medio de comunicación de
radio bidireccional incluye preferentemente un módulo de
codificación y cifrado.
Así, el bloqueo de bloques (secciones de vía sin
señalización) puede representarse automáticamente y casi en tiempo
real en el centro de control de tráfico centralizado CTC, sin la
necesidad de realizar contacto telefónico con el personal en las
estaciones de cruce, y sin requerir infraestructura viaria.
El sistema de bloqueo propuesto introduce un
alto grado de autonomía con respecto a otros sistemas de bloqueo
existentes (por ejemplo señalización de bloqueo por teléfono),
manteniendo los niveles de seguridad. La mencionada seguridad se
consigue con una arquitectura de equipamiento físico resistente a
fallos, complementada con algoritmos mecánicos para detectar fallos
de equipamiento físico, así como con un proceso de desarrollo
formal.
El sistema incorpora medios para mejorar las
precisiones en la localización de los trenes en los casos en los
que se pierda la cobertura de satélite GNSS.
Una base importante de la invención, es la
fusión de los datos procedentes de diferentes sensores y bases de
datos.
Un límite de cualquier sistema de
posicionamiento basado en satélite, es el aseguramiento de la
precisión. Incluso con receptores diferenciales de doble
frecuencia, la precisión de la posición está en el rango de 1 a 5
metros solo durante el 95% del tiempo. Para el otro 5% de tiempo
puede esperarse que los rendimientos del sistema estén localmente
fuera del rango admisible para esta aplicación. Esto es debido, por
ejemplo, al rebote de señales procedentes de los satélites,
provocado por obstáculos del entorno (edificios, vegetación,
puentes, etc.) o por interferencias. Además, siempre es necesario
contar con el problema de la visibilidad de satélite, que puede ser
insuficiente en muchas situaciones operativas. En el caso que nos
ocupa, una constelación de asistencia de tipo SBAS (Satellite Based
Augmentation System, sistema de aumentación basado en satélites)
depende de la mejora de características del sistema, en términos de
integridad y precisión. La constelación SBAS se sustituirá más
adelante por una constelación Galileo. El problema de la ocultación
en SBAS es frecuente puesto que en la constelación SBAS hay pocos
satélites y, dependiendo de la localización geográfica de la
aplicación, su elevación sobre el horizonte puede ser muy baja.
Por otra parte en las estaciones de cruce es
necesario conocer con una certeza muy elevada, no solo el punto
kilométrico sino también la vía sobre la que el tren está
localizado. Para determinar la vía con certeza se ha establecido
mecanismos específicos de calificación y detección seguras.
Específicamente, se concebido un método y un
sistema de detección de tránsito de desvío y de ocupación de la
vía, que forma parte del sistema de la invención. Este sistema o
módulo, permite determinar con certeza la localización del tren
mediante decidir entre dos o más vías adyacentes. El método permite
la detección de la vía ocupada, con elevadas disponibilidad e
integridad.
En términos de sensores este módulo de detección
necesita, además del sensor GNSS, un sensor que mida la rotación
angular de la unidad de tracción sobre su eje vertical, por ejemplo
un giroscopio. Para unas disponibilidad y fiabilidad mayores, puede
utilizarse además la medida de velocidad del odómetro.
Este módulo necesita una entrada previa de cada
desvío de la línea, en una base de datos de puntos singulares. Al
menos las coordenadas georreferenciales de cada desvío deben ser
introducidas en la mencionada base de datos, por ejemplo en el
sistema UTM podrían ser coordenadas UTMX y UTMY. Para asegurar
dentro de un amplio rango de condiciones dinámicas la detección de
la vía actualmente ocupada, se introduce también la curvatura de la
longitud del desvío. Estos datos son almacenados en una base de
datos digital de puntos singulares, a la que el mencionado módulo
tiene acceso.
El funcionamiento del método de detección es
preferentemente como sigue. De acuerdo con la posición estimada del
P_{est} del tren provista por el módulo de navegación y decisión,
este identifica si el tren está en el área próxima a un desvío. Si
es el caso, el mencionado módulo es activado, y en este es analizada
la evolución de la velocidad angular de la unidad de tracción
\omega_{z}. Si esta evolución de \omega_{z} indica un giro
en el sentido esperado del desvío, y es una velocidad angular
similar a la velocidad instantánea estimada del tren S_{est}
dividida por el radio de curvatura de la entrada en el desvío, el
módulo determina que el tren ha operado un cambio de ruta. De forma
similar, procede a detectar la entrada en la nueva vía. La entrada
en la vía de destino se produce generalmente después de un giro en
el sentido contrario al giro previo. Si el giroscopio no detecta un
giro en el área de desvío, se interpreta que no ha habido cambio de
ruta. Después de este análisis, el módulo determina el estado de
ocupación de la vía TS. TS puede ser 1, 2 o n, siendo n el número
máximo de vías en la mencionada estación de cruce. Si el giro o su
ausencia no son detectados con la suficiente claridad, el módulo no
decide sobre la vía y decreta la ausencia de determinación.
Como se verá más abajo, la unidad de a bordo de
asistencia a la señalización de bloqueo, está provista con sistemas
redundantes. Si hay una discrepancia entre el sistema principal y el
sistema de monitorización de la unidad de a bordo, el módulo puede
también emitir una decisión. Esto puede deberse a un fallo del
equipamiento físico, o a otras causas.
La aceleración lateral y el impacto que padece
el eje de la unidad de tracción, con el cambio de vía, pueden
utilizarse opcionalmente como un elemento de ayuda de detección de
TS independiente. Es decir, el impacto percibido puede medirse
mediante un acelerómetro de precisión media de un solo eje, o de
doble eje, que podría corroborar si se ha, o no, cambiado de vía.
Si la decisión basada en la velocidad angular no coincide, se
produciría una no determinación que sería notificada al CTC.
Para la detección de ocupación de la vía en
estaciones de más de dos vías paralelas, se utiliza la velocidad
del odómetro S_{ODOM} para calcular la distancia recorrida entre
el primer giro (correspondiente a la salida de la vía de origen) y
el segundo giro (correspondiente a la entrada a la siguiente vía de
destino). Una vez que está calibrada mediante el filtro de
navegación y decisión, la velocidad del odómetro proporciona mayor
precisión que la velocidad GPS a velocidades menores, y es
independiente de la ocultación del satélite.
Como criterio general, el área de activación de
desvío se define como una circunferencia centrada sobre las
coordenadas UTMX y UTMY del desvío, con un radio al menos seis veces
el peor error cuadrático medio esperado para este área. Entre otras
cosas, este radio dependerá de la presencia de obstáculos en el
área, que puedan reducir la visibilidad de satélites GNSS o SBAS, y
por lo tanto puede reducir la precisión de localización del tren en
tal área. Por supuesto, el radio debe ser tal que no contenga una
sección curva, para evitar confundirlo con un desvío.
En cualquier caso, si el sistema no puede
estimar la posición del tren con la suficiente certeza se comunica
una no determinación al CTC, en concreto el campo TS del mensaje de
radio se pone a 0.
En una realización preferida de la invención, la
unidad de a bordo de asistencia a la señalización de bloqueo,
incluye un módulo de calificación de la posición GNSS en la
dirección longitudinal de la vía. Este módulo se denomina
calificación por posición razonable. En este caso, el módulo calcula
una posición razonable del tren P_{reas} (n), a partir de la
posición y la velocidad estimadas previamente mediante el módulo de
navegación, respectivamente P_{est} y S_{est} (n - 1). Si la
posición P_{GNSS} dada por el receptor GNSS, después de la
proyección del mapa digital de la vía P_{proj} (n), es mayor que
un límite de distancia de calificación separándose respecto de
P_{reas} (n), se tiene que la P_{GNSS} (n) de posición es
errónea. En este caso el módulo de navegación utiliza la posición
razonable como la mejor estimación de la posición del tren. De
acuerdo con esta realización, puede detectarse las situaciones en
las que la P_{GNSS} satisface el criterio de calificación
mediante la proyección de la base de datos digital de la vía, pero
es potencialmente errónea.
De acuerdo con otra realización de la invención,
el módulo de adquisición e idoneidad de datos, configurado para
comparar las medidas de velocidad provistas por el receptor del
sistema global de navegación por satélite (GNSS) y por el odómetro
del tren, utilizarían también las limitaciones del tren y de la vía
como criterio para verificar la idoneidad de las mencionadas
velocidades. De hecho, se conoce la máxima velocidad que puede
alcanzarse por cada máquina y el mínimo radio de curvatura de cada
sección, por lo que puede determinarse límites superiores de
velocidad razonables. El cambio de velocidad con respecto a la
medida previa es también monitorizado en esta realización, y
calificado como no idóneo si excede una aceleración máxima
determinada por la regulación ferroviaria para este tipo de línea y
de tren.
De forma similar, este módulo de adquisición e
idoneidad de datos monitoriza la idoneidad de la velocidad angular
\omega_{z} de la unidad de tracción.
Como otra realización, el sistema puede utilizar
la diferencia entre las velocidades S_{GNSS} y S_{ODOM}, ya
filtradas con respecto a su idoneidad, para estimar errores
sistemáticos del odómetro. Esto se lleva a cabo por medio de un
filtro recursivo lineal, en el que el error constante del odómetro
(sesgo) es estimado de forma continua y en tiempo real, a bordo del
tren. El error sistemático puede deberse, por ejemplo, a variaciones
del radio real de la rueda sobre la que ha sido instalado el
odómetro, para cada tren monitorizado por este sistema de bloqueo.
El filtro recursivo incorpora la teoría básica de mínimos cuadrados,
y su fórmula matemática puede encontrarse en la bibliografía. Es
una extensión de la estimación por mínimos cuadrados, para
situaciones en las que ha de llevarse a cabo un filtrado de las
medidas dado que la muestra se incrementa con el tiempo. Esta
realización opcional permite que, cuando se ha perdido durante algún
tiempo la cobertura de los satélites de la constelación GNSS o
SBAS, el error de la posición estimada por el filtro de navegación y
decisión (a partir de la velocidad del odómetro) sea mucho menor,
puesto que puede corregirse los errores sistemáticos. Este filtro
matemático es activado después de cierta velocidad mínima (por
ejemplo 10 km/h) y acepta solo velocidades que han pasado el filtro
de idoneidad, todo esto con el objeto de que los errores
sistemáticos del odómetro puedan ser estimados con mayores
precisión e integridad.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, esta se refiere a un método de bloqueo de tráfico de
trenes en una línea ferroviaria, comprendiendo:
- -
- adquirir medidas de la posición P_{GNSS} y/o de la velocidad S_{GNSS} del mencionado tren, para cada período de tiempo T_{GNSS},
- -
- adquirir medidas de la velocidad S_{ODOM} del mencionado tren y de la velocidad angular \omega_{z} del eje vertical de la unidad de tracción,
- -
- comparar las mencionadas medidas de la velocidad S_{ODOM} del mencionado tren y de la velocidad angular \omega_{z}, con las medidas de velocidad S_{GNSS}, y verificar todas las medidas con respecto a un criterio de idoneidad preestablecido, de modo que si ambas velocidades coinciden dentro de un valor de discrepancia predeterminado se decide que son razonables,
- -
- calificar como seguras las mencionadas medidas de posición P_{GNSS}, en función de una base de datos digital de la vía, proporcionando medidas de la posición proyectada del tren P_{proj} sobre el mapa digital de la vía, y determinar si la mencionada P_{proj} es aceptable,
- -
- a partir de las mencionadas medidas aceptables de la posición de seguridad calificada P_{proj} y/o de las medidas razonables S_{GNSS} y/o S_{ODOM} disponibles, ambas verificadas por un módulo de adquisición e idoneidad de datos, determinar la localización estimada del mencionado tren P_{est} y su localización con respecto a un punto kilométrico P_{k}, y su velocidad estimada S_{est},
- -
- detectar el tránsito de desvío y la ocupación de la vía, en áreas con más de una vía adyacente, en base a las mencionadas medidas de la posición P_{est} y la velocidad S_{est}, y a la ya verificada velocidad angular \omega_{z}, y a una base de datos digital con los puntos singulares o desvíos de la vía, y proporcionar información relativa al estado de ocupación había TS,
- -
- transmitir periódicamente y/o cuando se rebasa puntos singulares, al menos las mencionadas estimaciones certeras de la posición P_{k} y del estado de ocupación de la vía TS, a un centro de control de tráfico centralizado CTC, utilizando un protocolo que permite comunicación bidireccional, y
en el mencionado centro de control de tráfico
centralizado:
- -
- extraer la posición P_{k} del mencionado tren y el estado de ocupación de la vía TS para el mencionado tren, y representar gráficamente el estado monitorizado más reciente de la vía, sobre una pantalla de visualización de datos.
El método comprende preferentemente estimar, a
partir de medidas de la mencionada posición P_{GNSS} y
S_{est}, la localización probable o estimada del mencionado del
tren P_{est} y su punto kilométrico P_{k}, teniendo en cuenta
la decisión de un módulo de calificación de seguridad de la posición
P_{GNSS} mediante proyección, que proporciona una proyección de
la posición de seguridad calificada P_{proj} del tren sobre la
vía, y un módulo de calificación mediante posición razonable
P_{reas} (n), entendiendo que si la P_{GNSS} no es compatible
con uno de los criterios de los mencionados módulos, la posición
estimada en el instante previo P_{est} (n-1) será
utilizada como punto inicial en lugar de P_{GNSS}.
Cuando P_{proj} no está disponible puede
utilizarse la posición P_{est} estimada en el instante previo.
Análogamente, para cada período de tiempo S_{est} puede haber un
valor promedio de S_{GNSS} y/o S_{ODOM}, una vez que los
errores sistemáticos del odómetro han sido extraídos a partir de
S_{ODOM} mediante un filtro recursivo lineal.
De acuerdo con una realización de la invención,
el método incluye además:
- -
- llevar a cabo un filtrado recursivo lineal para estimar los errores sistemáticos de las medidas del odómetro (sesgo) y corregir la S_{ODOM} mediante restar los mencionados errores estimados,
- -
- determinar a partir de S_{GNSS} y/o a partir de la mencionada S_{ODOM} corregida, una estimación de la velocidad del tren S_{est} por medio del filtrado (promedio ponderado) de ambas medidas.
La información transmitida al centro de control
de tráfico centralizado, es preferentemente codificada y cifrada
antes de su transmisión, y descodificada y descifrada en el
mencionado centro de control de tráfico centralizado.
A continuación se describirá muy levemente una
serie de dibujos, cuya intención es ayudar a una mejor comprensión
de la invención, y que están expresamente relacionados con una
realización de la mencionada invención, proporcionada como ejemplo
no limitativo de esta.
La figura 1 muestra un diagrama del
funcionamiento completo del sistema de bloqueo objeto de la
invención, y de partes constituyentes del mencionado sistema.
La figura 2 muestra el núcleo operativo del
método de bloqueo, basado en la unidad de a bordo de asistencia a
la señalización de bloqueo.
La figura 3 muestra la arquitectura de
equipamiento físico, de la unidad de a bordo de asistencia a la
señalización de bloqueo.
La figura 4 muestra la arquitectura de
equipamiento físico del sistema en el CTC.
La figura 5 muestra el concepto de calificación
de seguridad de la posición P_{GNSS}.
La figura 6 muestra el concepto de calificación
por posición razonable, de la posición P_{GNSS}.
La figura 7 muestra el problema de la
determinación de estado de ocupación de la vía TS.
La figura 8 muestra gráficamente el concepto de
funcionamiento del módulo de detección de tránsito de desvío y de
ocupación de la vía.
La figura 9 muestra una típica secuencia
operativa del sistema de bloqueo, tal como sería visualizado en el
MMI del CTC - específicamente refleja un escenario en el que dos
trenes próximos a las estaciones están avanzando en sentidos
opuestos, y deben desplazarse de forma ordenada a través de una
sección común de vía única.
\newpage
La figura 10 muestra a modo de ejemplo, un
posible protocolo de comunicaciones de radio entre la unidad de a
bordo y el CTC. Ha sido omitido el protocolo de comunicaciones de
CTC al tren.
En una situación hipotética, el funcionamiento
completo del sistema es tal como se muestra en la figura 1. La
posición de cada tren 1 es estimada sobre la unidad de a bordo 10 de
asistencia a la señalización de bloqueo, localizada en la unidad de
tracción frontal 2 de cada tren, mediante un método basado en los
sistemas GNSS y en otros sensores, que se explicará en detalle más
abajo. La posición de cada tren es estimada y calificada a bordo,
de acuerdo con la seguridad, de forma automática de acuerdo con un
proceso de fusión, monitorización y algoritmo de datos. Se ha
diseñado una arquitectura y se ha escogido un equipamiento tales que
permiten la calificación y certificación siguiendo los estándares
CENELEC, y se ha contemplado la certificación al máximo nivel de
integridad de seguridad (SIL 4). El sistema incorpora redundancia en
el equipamiento físico, para asegurar su fiabilidad en una
aplicación de seguridad crítica.
La figura 2 muestra la esencia del concepto de
flujo de información y el cálculo basado en la unidad de a bordo de
asistencia a la señalización de bloqueo. La unidad de a bordo de
asistencia a la señalización de bloqueo, utiliza las medidas de los
siguientes sensores: un receptor 11 del sistema global de navegación
por satélite (GNSS), es decir que tiene la capacidad de adquirir
señales de satélite procedentes de una constelación SBAS (por
ejemplo OMNISTAR, EGNOS) o procedente de Galileo, que determine la
posición P_{GNSS} y/o la velocidad S_{GNSS} de un punto de
referencia del tren 1 con respecto a un sistema georreferencial de
coordenadas; un odómetro 14 que mide la velocidad de rotación de la
unidad de tracción 2, un giroscopio 12 (redundante 12') que mide la
velocidad angular del eje vertical de la unidad de tracción
\omega_{z} con respecto a una referencia inercial; puede
también incluir al menos un acelerómetro (no mostrado, y que puede
también ser redundante), y que podría medir la aceleración lineal
del eje vertical a_{z} y/o la aceleración lateral a_{y} del
motor con respecto a una referencia inercial.
Los sistemas SBAS (sistema de aumentación basado
en satélite) 200 permiten mejorar la calidad de la solución GNSS en
los aspectos de integridad y precisión, toda vez que la antena pueda
recibir las señales transmitidas por los satélites geoestacionarios
en el mencionado sistema. Dejando a un lado que los mencionados
sistemas SBAS no han sido certificados como seguros hasta la fecha
de acuerdo con la definición de CENELEC, se tiene que la
combinación de ambas constelaciones GPS y SBAS mejora de forma
destacable las características del receptor GNSS. Sin embargo,
incluso después de una posible certificación de las constelaciones
GNSS y/o SBAS, solo el receptor GNSS no será suficiente para
cumplir los niveles de seguridad requeridos en un sistema de bloqueo
ferroviario. Previsiblemente, puede mantenerse un nivel de
integridad de la seguridad de más de 10^{-7}, y no podría
asegurarse una disponibilidad de más de aproximadamente el 90 - 95%.
En cualquier caso, habrá siempre áreas de sombra en las que el
receptor GNSS no podría proporcionar una solución integral, y en
ocasiones no podría ni siquiera proporcionar una solución, debido a
la ocultación por edificios, túneles, bosques, montañas,
etcétera.
Como resultado, tal como se ha indicado antes el
proceso necesita complementariamente métodos de asistencia para
asegurar tanto la disponibilidad como la integridad de la operación
de asistencia de bloqueo (ambas insuficientes). El sistema SBAS es
altamente vulnerable a los obstáculos presentes en el terreno,
puesto que tiene pocos satélites geoestacionarios (típicamente
entre 1 y 3).
En relación con el procesamiento de datos, el
sistema está provisto con un módulo de adquisición e idoneidad de
datos 20, en el que se lleva a cabo las tareas básicas de
procesamiento de señal (filtrado analógico-digital
y conversión), y se lleva a cabo la monitorización de la idoneidad
de las medidas de velocidad y de velocidad angular, de los sensores
de a bordo. En este módulo se observa las diferencias entre las
medidas de velocidad del receptor GNSS y las del odómetro, y se
verifica las mencionadas medidas con respecto a criterios de
idoneidad, teniendo al respecto información cargada previamente en
el sistema, relativa a limitaciones dinámicas del tren y de la vía
21. El rango de valores numéricos que se considera razonable en el
filtrado, se establece basándose en un rango esperado de la
dinámica del tren (velocidades, aceleraciones, etc.), considerando
no solo las características de la máquina, sino también los
perfiles estáticos de la vía (radio de curvatura, etc.).
Si ambas velocidades coinciden dentro de un
valor aceptable de discrepancia, se decide que son razonables. El
valor de discrepancia aceptable se ajusta de acuerdo con la
velocidad, dado que la precisión de ambos sensores es muy diferente
a velocidades bajas y altas.
En la realización preferida, el odómetro es
calibrado por medio de un filtro recursivo lineal incluido en el
módulo de navegación y decisión 40. La unidad de a bordo de
asistencia a la señalización de bloqueo puede estimar continuamente
el error constante del odómetro, de forma que cuando se pierde la
cobertura del satélite el error de navegación eficaz es mucho
menor. El filtro recursivo matemático es activado después de cierta
velocidad mínima (por ejemplo, 10 km/h), y si y solo si S_{GNSS} y
S_{ODOM} son razonables. Así, el error sistemático del odómetro
puede ser estimado con mayor precisión.
Como se muestra en la figura 2, la unidad de a
bordo de asistencia a la señalización de bloqueo incluye un módulo
de calificación 30 de la posición GNSS en la dirección longitudinal
de la vía, o módulo de calificación por posición razonable. Este
módulo calcula una posición razonable del tren P_{reas} (n) a
partir de la posición y la velocidad estimadas por el módulo de
navegación y decisión en el instante previo, respectivamente
P_{est} (n-1) y S_{est} (n-1).
Si la posición P_{GNSS} (n) dada por el receptor GNSS es mayor que
un límite de la distancia de calificación desde P_{reas} (n), se
determina que la posición P_{GNSS} (n) es errónea. En este caso
el módulo de navegación utiliza la posición razonable como la mejor
estimación de la posición del tren. De acuerdo con esta
realización, puede detectarse las situaciones en que la posición
P_{GNSS} cumple con el criterio de calificación mediante
proyección sobre el mapa 31 digital de la vía, pero que son
potencialmente erróneas.
Por otra parte, como se ha indicado previamente
es necesario conocer con integridad en las estaciones de cruce, no
solo el punto kilométrico sino también la vía sobre la que está
localizado el tren. A ese respecto, el sistema de la invención
incluye un módulo 50 de detección del tránsito de desvío y de la
ocupación de la vía. Este módulo permite determinar con integridad
la localización del tren, decidiendo entre dos o más vías
adyacentes.
En términos de sensores, además del sensor GNSS
este módulo de detección necesita un sensor que mida la rotación
angular de la unidad de tracción sobre su eje vertical. Para unas
mayores disponibilidad y fiabilidad, además puede utilizarse la
medida de velocidad del odómetro.
Este módulo requiere un registro previo de cada
desvío de la línea, en una base de datos de puntos singulares. Al
menos las coordenadas georreferenciales de cada desvío deben ser
introducidas en la mencionada base de datos, por ejemplo en el
sistema UTM estas podrían ser coordenadas UMTX y UMTY. Para asegurar
la detección en un rango amplio de condiciones dinámicas, de la vía
realmente ocupada, se introduce también la curvatura y la longitud
del desvío. Estos datos son memorizados en una base de datos digital
de puntos singulares 51, a la que tiene acceso el mencionado
módulo.
El sistema incluye además un sistema secundario
de comunicación de radio bidireccional, para el envío automático y
el envío a petición, de diferentes datos de interés (véase la figura
10) que incluyen la posición en términos del punto kilométrico
P_{k} del mencionado tren, y el estado de ocupación de la vía TS
del centro 100 de control de tráfico centralizado CTC.
Este sistema de comunicación bidireccional
incluye un módulo de codificación y cifrado 71, así como un módulo
de recepción/transmisión de radio 72.
La figura 3 muestra la implementación del
concepto enunciado previamente en la figura 2. El sistema de a bordo
tiene un receptor 11 del sistema global de navegación por satélite
GNSS, con la correspondiente antena 110 para recibir las señales
proporcionadas por el sistema GNSS 300 (véase la figura 1). También
tiene un receptor/transmisor de radio 5, también con su
correspondiente antena 150 para la recepción de la señal de
radio.
El procesamiento de los algoritmos mencionados y
descritos previamente en la figura 2, se lleva a cabo en unidades
centrales de proceso. Las medidas del odómetro y de los sensores
inerciales son interpretadas, verificadas y utilizadas en unidades
centrales de proceso. Para facilitar la detección rápida de errores,
los elementos de interfaz y los sensores inerciales son redundantes
(sistema principal y sistema de monitorización). El diseño
propuesto asegura la máxima independencia entre ambos sistemas, y
minimiza el cableado. La velocidad del tren de acuerdo con el
odómetro es obtenida a partir de impulsos TTL y a partir de un
módulo implementado en el software, que relaciona el número de
impulsos recibidos por unidad de tiempo con la velocidad teórica
del tren. Esta velocidad derivada del odómetro está claramente
sujeta a errores de desgaste y deslizamiento de las ruedas.
La unidad de a bordo tiene interfaces externos
con el odómetro 14 del tren y con una fuente de alimentación 140
que alimenta la fuente de alimentación 130 de la unidad de a bordo.
El odómetro es un sensor que mide las revoluciones de la rueda por
unidad de tiempo, y se utiliza para informar de la velocidad del
tren al maquinista. El elemento de interfaz de equipamiento físico
con el odómetro, consiste en tres sub-elementos
principales: un circuito de filtrado analógico para filtrar el ruido
procedente de la señal del odómetro, un circuito de ajuste de la
impedancia y un dispositivo optoaislado, que convierte la señal del
odómetro filtrada en impulsos digitales (usualmente niveles TTL).
Cada revolución de la rueda del tren en la que el odómetro ha sido
instalado provoca un número dado de impulsos, dependiendo del tipo
de instalación. Usualmente será generado un impulso por cada
revolución de una rueda de la unidad de tracción.
La unidad de a bordo tiene interfaces internos
identificados en la figura 3. El elemento responsable de la
adquisición de los sensores inerciales tiene la función principal de
convertir los datos del sensor sin procesar en datos en formato
digital, de forma que pueden ser interpretados en la CPU. Si se
requiere filtrado de paso bajo, este será llevado a cabo por
ejemplo mediante equipamiento físico en este sistema de elementos de
interfaz, o mediante software en la CPU. Si los sensores inerciales
tienen salida digital pueden ser conectados directamente a puertos
de entrada de la unidad de procesamiento, mediante lo que la función
de entrada/salida E/S puede ser incluida en la CPU.
La unidad de procesamiento CPU 16 está repetida
(16' redundante), para ser capaz de detectar fallos de procesamiento
(en el módulo de detección e identificación de fallos 60, véase la
figura 2) en cualquiera de la CPUs y/o fallos de los sensores de
velocidad angular y/o fallos de los interfaces E/S de los
giroscopios y del odómetro. Estos fallos pueden deberse al
equipamiento físico o a problemas de factores no determinados,
creados mediante la ejecución del software en tiempo real. Nótese
que ambas CPUs utilizan el mismo receptor GNSS, pero diferentes
elementos de interfaz con el odómetro y los giroscopios.
Como se ha indicado previamente, los sensores de
medida de la rotación angular están también repetidos, puesto que
estos son la base para detectar cambios en la vía: giroscopio 12
(12' redundante).
Nótese que las diferencias entre el sistema
principal y el sistema de monitorización son controladas en tiempo
real. Específicamente, se verifica los valores de una serie de
variables esenciales (es decir la posición GNSS, la velocidad GNSS,
la velocidad del odómetro, la velocidad angular, el tiempo y el
estado de ocupación de la vía).
Si la CPU principal detecta que el resultado de
estos cálculos no se corresponde con el resultado de los cálculos
de la CPU del sistema de monitorización en paralelo, la CPU
principal informará del problema al CTC a través de la conexión de
radio, situando un código específico en el campo de control de
validación de datos DVC (véase la figura 10). El código permitirá
identificar el nivel en el que ha ocurrido el error, al objeto de
proporcionar una rápida reacción de mantenimiento. De forma
similar, si la CPU de monitorización detecta que su decisión no se
corresponde cualitativamente con la decisión de la CPU principal,
decidirá que hay un error de comparación entre ambos sistemas y, en
este caso, enviará un mensaje de alarma a la CTC haciendo uso del
interfaz paralelo con la radio de a bordo. Sí hay una coincidencia
cualitativa, la CPU de monitorización no enviará un mensaje al
CTC.
Una vez que se ha determinado la posición del
tren y el estado de ocupación de la vía, o se ha detectado la no
determinación, la información relevante es transmitida por radio al
CTC. El equipo de radio de a bordo puede enviar la información al
CTC de forma autónoma, y/o bajo petición. Es decir, el envío de
información desde el tren al CTC puede llevarse a cabo con una de
estas tres opciones, o combinaciones de las mismas: 1) con una
cadencia de tiempo regular que puede ser configurada por el usuario
(por ejemplo, un informe cada 2 minutos), y/o 2) bajo petición tras
la solicitud del CTC, y/o 3) mediante pasar un punto singular (por
ejemplo, entrando en una nueva sección de vía).
El sistema es bidireccional, permitiendo la
transmisión del tren al CTC, y del CTC al tren, sobre el canal de
radio.
En relación con el sistema de telecomunicaciones
utilizado en la realización preferida, se utiliza el sistema GSM
puesto que tienen menos costes operativos, lo que no reduce su nivel
de seguridad. El retardo típico de GSM es de unos pocos segundos,
aunque puede alcanzar hasta unos pocos minutos. Este retardo sería
inaceptable para un sistema con requisitos operativos en tiempo
real. Por esta razón, el sistema debe utilizar un servicio de
radiotelefonía que asegure tiempo de retardo aceptable para el
operador. Este servicio de radiotelefonía de alto rendimiento es un
servicio comercial, y se utiliza ya en algunas líneas
ferroviarias.
Sin embargo, el sistema puede adaptarse al uso
de otros canales de comunicaciones.
Para asegurar el servicio en áreas sin cobertura
de la red de comunicaciones (por ejemplo GSM), se realiza lo
siguiente. Puesto que la disponibilidad del sistema de bloqueo debe
ser completa en las áreas inmediatamente próximas a los cruces del
tren con cambios de vía (estaciones de cruce, etc.), se identifica
tales puntos de cruce que no tienen cobertura. Los mencionados
puntos singulares sin cobertura son equipados con equipamiento de
radio compatible fijo, de forma que la conexión se realiza con el
CTC a través de un interfaz con la línea telefónica estándar. Todo
esto es automático. Los contenidos del paquete y su cifrado son
idénticos a los utilizados para la transmisión abierta. En
cualquier caso, el tren debe permanecer sobre la vía sobre la que
está localizado, hasta que recibe autorización para moverse
procedente de la autoridad de tráfico.
Con el propósito de asegurar la integridad de
los datos durante las transmisiones tren a CTC, y CTC a tren, se ha
diseñado un protocolo de comunicaciones resistente a interferencias
y otros errores de transmisión. Todo los mensajes de comunicaciones
incluyen una verificación de redundancia cíclica (CRC), y están
cifrados para impedir el uso fraudulento. Como se muestra en la
figura 10 el sistema envía, por este orden: el identificador del
vehículo VID mediante el registro de este, el número de mensaje NUM,
el número de CPU (CPU principal o de monitorización), el horario de
la medida HH-MM-SS, el código para
identificar la ruta del tren RT, el punto kilométrico en el que el
tren está localizado P_{k}, la vía en la que está localizado el
tren TS o, cuando sea aplicable, el código de no determinación, el
modo de velocidad SP, el sentido del movimiento WM, el señalador de
control de validez de los datos DVC, y una verificación de
redundancia cíclica CRC de 32 bits. Opcionalmente, puede definirse
protocolos similares para funciones de mantenimiento.
La integridad, autenticidad y secuencia del
mensaje están aseguradas con este protocolo, tal como se requiere
por el estándar 03.432.806.1 relativo al funcionamiento y la
seguridad de la señalización de bloqueo para las
sub-redes de tipo "B" y "C" que utilizan
sistemas de transmisión abiertos vía radio.
Este mensaje debe ser cifrado, tal como se
requiere por el mencionado estándar ferroviario y el correspondiente
estándar europeo (EN 50159-2 del CENELEC).
El equipamiento de a bordo incorpora pruebas que
verifican que el equipamiento físico y el software están
funcionando correctamente en tiempo real.
Como se muestra en la figura 4, el equipamiento
de adquisición y procesamiento de datos localizado en el centro de
control de tráfico centralizado CTC 100, consiste esencialmente en
un equipamiento de radio multi-tampón 101 conectado
a una antena 102, un equipo de procesamiento 103 y el interfaz
gráfico o pantallas de visualización 104, además de una consola
operativa 105 y una fuente de alimentación 106. La fuente de
alimentación 106 está conectada a una fuente de alimentación sin
interrupción (UPS, uninterruptible power supply). El CTC incluye
opcionalmente un equipamiento GPS del mismo modelo de referencia que
el que haya a bordo para la sincronización horaria.
El equipamiento de adquisición y procesamiento
de datos en el CTC mantiene el aseguramiento de la integridad
inicial en el equipamiento de a bordo, a su vez mantenido por la
conexión de radio a través del protocolo de comunicaciones. Esta
característica es indispensable para una aplicación de seguridad
crítica. Como en la unidad de a bordo, el equipamiento en el CTC
tiene a su vez pruebas incorporadas que verifican que el
equipamiento físico y software se están comportando de la forma
esperada en tiempo real. El equipamiento del CTC puede ser
redundante (duplicado o triplicado) de forma similar a la unidad de
a bordo, si el operador necesita un mayor nivel de disponibilidad y
fiabilidad.
La información que envía la unidad de a bordo de
asistencia a la señalización de bloqueo, es descifrada y
decodificada en el CTC. Después, el sistema de ayuda de bloqueo
(BAS) en el CTC muestra gráficamente la localización de los trenes
y el estado de ocupación de los bloques monitorizados, sobre una
pantalla de visualización de datos 104, que junto con la consola
105 constituye el interfaz hombre-máquina (MMI).
Esto permite a la persona a cargo del CTC monitorizar el tráfico y
asignar remotamente la ocupación del bloqueo de la vía, sin la
necesidad de contactar con un jefe de estación ubicado in
situ, como ha ocurrido hasta la fecha en las líneas de baja
densidad de tráfico. Puede añadirse otra información tal como la
velocidad, a la pantalla de visualización.
En los casos operacionales en los que el retardo
del sistema de telecomunicaciones sea excesivo, o en los que no se
haya recibido un informe sobre un tren dentro del tiempo esperado,
el software BAS en el CTC puede configurarse de modo que anticipe
el mensaje de radio, para señalar como "indeterminada" la
ocupación de la vía de un bloque adyacente a otro bloque ocupado, y
de forma que, de acuerdo con modelos cinemáticos deterministas
basados en la posición y la velocidad previamente estimadas, y en
perfiles de velocidad estáticos y en una medida de tiempo
sincronizado, permite prever que ha sido ocupada o que puede ser
ocupada de inmediato. Esto permite que el jefe de CTC gestione el
tráfico con información y precaución mayores, y evite problemas
debidos a pequeños retardos en el sistema de comunicaciones. Por
ejemplo, cuando el tren alcanza una estación de cruce, si el
siguiente bloque está libre se marcaría como indeterminado, puesto
que será previsible que esté ocupado muy poco después por el
mencionado tren. Después de dar autorización de paso al mencionado
tren, si un tren que viene en sentido opuesto solicita autorización
para entrar en el mencionado bloque, que sigue marcado como
indeterminado debido al retardo de comunicación, el jefe de tráfico
sabrá que este bloque ha sido ocupado o lo será en breve por el
primer tren, y no dará autorización al segundo tren.
La infraestructura más básica en los soportes
CTC monitoriza hasta seis trenes simultáneamente, con al menos doce
estaciones de cruce.
La pantalla de visualización del interfaz
hombre-máquina muestra la información necesaria y
suficiente para permitir al jefe del CTC gestionar de forma segura
la línea. El interfaz gráfico en el CTC es compatible con los
estándares de operador ferroviario. La información principal
proporcionada por este interfaz gráfico es el estado
libre/ocupado/indeterminado de los bloques, estaciones y plataformas
de la vía, la localización de los trenes, y la identificación
inconfundible de estos con el código de registro. La localización
del tren se indica con el punto kilométrico en que el tren está
localizado.
En el caso de un conflicto, por ejemplo el BAS
detecta la presencia de más de un tren en el mismo bloque, el
sistema emite una señal de alarma audible e identifica el bloque y
los trenes involucrados sobre la pantalla de visualización.
El tiempo máximo de retardo desde la llegada de
un mensaje al CTC hasta la presentación de la información sobre la
pantalla MMI, debe ser de menos de 1 segundo en el peor de los casos
(6 mensajes simultáneos y una radio).
La consola 105 es de tipo PC y rechaza las
ordenes no reconocidas.
Por el momento se contempla solo una orden desde
el CTC a la unidad de a bordo: el establecimiento de una
configuración relativa a la transmisión de comunicaciones del tren
al CTC. Esto puede fijarse como a) modo periódico y/o como b) modo
de paso por un punto singular. En el primer modo los mensajes son
transmitidos periódicamente, en el segundo modo los mensajes son
transmitidos solo cuando se pasa por puntos importantes para la
gestión del tráfico (por ejemplo desvíos). En cualquier caso, en
cualquier momento el controlador del tráfico puede solicitar a un
tren que envíe su informe (funcionamiento bajo petición).
La figura 9 muestra un ejemplo de una secuencia
(sec.) en la que los trenes ID 2775 e ID 0034 se aproximan a las
estaciones colaterales con bloques desocupados (sec. 1). A
continuación, en la entrada a cada estación los correspondientes
bloques están ocupados (sec. 2); se da prioridad a uno de los dos
trenes, específicamente al tren identificado como ID 2775, para
ocupar la sección de vía común entre las estaciones. Así, el jefe
del CTC comunica la autorización para mover el mencionado tren ID
2775, que ocupa entonces la sección de vía común (sec. 3), mientras
que este o esta comunican al tren ID 0034 que tiene que esperar. El
tren ID 2775 entra entonces (sec. 4) en la siguiente estación, en
la que está esperando el tren ID 0034 ocupando el bloque libre de
la mencionada estación, y libera la sección común entre las dos
estaciones con lo que el tren ID 0034 puede continuar. Ambos trenes
ID 2775, ID 0034 están preparados para ocupar la siguiente sección
de vía común, desocupada en cada caso (sec. 5). Finalmente, el tren
ID 0034 ocupa la sección de vía común entre estaciones colaterales,
mientras que el tren ID 2775 se mueve alejándose de la estación,
ocupando un bloque desocupado (sec. 6).
La pantalla en el centro CTC sería
sustancialmente la misma que se muestra en la figura 9, pero con la
diferencia de que cada nueva línea en el dibujo no correspondería
con un momento en la secuencia, sino con diferentes estaciones y
trenes.
La figura 5 muestra gráficamente la posición en
las dos dimensiones establecidas por el receptor GNSS, P_{GNSS} y
su proyección P_{proj}, sobre el mapa digital de las vías. La
distancia entre estos dos puntos está definida como distancia
d_{1}. Los puntos negros representan el mapa digital de las vías,
y las líneas que delimitan el área rayada en sus partes superior e
inferior representan los límites determinados como aceptables por
el criterio de calificación; el área rayada representa el área de
aceptación. La posición real P_{real} del tren se muestra también
en este dibujo.
La distancia d_{1} se compara con una
distancia máxima dada por el criterio de calificación. Si la
distancia d_{1} es menor o igual que la mencionada distancia
máxima, esta posición se califica como aceptable. Sin embargo, si
la distancia d_{1} es mayor que la distancia máxima del criterio
de calificación esta posición se califica como inaceptable.
Con este criterio de calificación puede
detectarse discrepancias importantes en la posición, que pueden
producirse entre la posición estimada por el receptor GNSS y la
posición real del vehículo. Si la posición se declara inaceptable,
esta no se utiliza y el filtro de navegación corriente abajo y
decisión, estimará una posición razonable a partir de la lectura
del odómetro y el trazado de la vía.
La calificación por proyección se lleva a cabo
para cada nueva solución GNSS, y típicamente se realiza una vez por
segundo.
Este módulo permite incrementar la integridad
del sistema de bloqueo. Particularmente, protege frente a fallos
del receptor GNSS o de la constelación, o simplemente frente a
situaciones en las que la precisión de la solución GNSS es menor de
la que sería deseable.
Como medida de seguridad adicional, el sistema
de a bordo de asistencia de bloqueo emite un mensaje de precaución
explícito al CTC en el caso de que se esté rechazando muchas medidas
GNSS, dado que si esta situación continuara comprometería la
seguridad del servicio. Esta situación podría indicar un problema
relacionado con el receptor GNSS o la instalación.
La figura 6 muestra gráficamente el concepto de
calificación de la posición en la dirección longitudinal de la vía,
con el método de posición razonable. Los puntos negros representan
el mapa digital de las vías; el círculo que delimita el área rayada
representa el límite fijado como aceptable por este criterio de
calificación, y el mencionado área rayada representa el área de
aceptación. El punto P_{est} (n-1) representa la
última posición estimada por el filtro de navegación y decisión; el
punto P_{proj} (n) representa la posición actual dada por el
receptor GNSS, proyectada sobre el mapa digital de las vías; y
finalmente el punto P_{reas} (n) representa la posición
considerada como razonable para el instante actual. La posición
P_{reas} (n) se calcula a partir de la extensión de la última
posición P_{est} (n-1) estimada mediante el filtro
de navegación y decisión, teniendo en cuenta la velocidad estimada
y verificada para este intervalo.
La distancia entre P_{reas} (n) y P_{proj}
(n), definida como distancia d_{2}, se compara con una distancia
máxima proporcionada por un nuevo criterio de calificación. Si esta
distancia d_{2} es menor o igual que la mencionada distancia
máxima, esta posición se califica como aceptable. Por contraste, si
esta distancia d_{2} es mayor que el criterio de calificación,
esta posición se califica como inaceptable. El criterio de
calificación debe ser lo suficientemente estricto como para detectar
de forma anticipada errores excesivos en el eje longitudinal de la
vía, y lo suficientemente laxo como para aceptar errores leves
dentro del funcionamiento del sistema.
Nótese que con este criterio se detecta errores
de posición que son compatibles con el criterio de calificación por
proyección sobre el mapa digital de las vías, pero que no son
razonables en la dirección longitudinal de la vía y son
potencialmente erróneos.
En las estaciones de cruce, las vías adyacentes
pueden estar separadas por solo 2 metros. Las soluciones basadas
exclusivamente en GNSS no pueden determinar la vía que está
efectivamente ocupada, y por tanto están sujetas a no
determinación. Por lo tanto se ha implementado un módulo específico
para detectar la ocupación de la vía. Este método puede decidir
cual es la vía sobre la que está localizado el vehículo, con
disponibilidad e integridad extremadamente elevadas o, cuando sea
aplicable, puede decidir la incapacidad del sistema para llevar a
cabo la determinación con la necesaria integridad.
\newpage
La figura 7 muestra gráficamente el problema de
la no determinación en la ocupación de la vía, que se produce en
ausencia de un método de detección de ocupación de la vía. Las
líneas sólidas representan las vías y los puntos representan
diferentes posiciones del tren dadas por el receptor GNSS; d_{1} y
d_{2} representan las distancias mínimas a las dos secciones de
vía adyacentes, para la misma posición. Se ha representado dos
escenarios de gran importancia para un sistema de bloqueo
ferroviario. El primer escenario corresponde a la oposición A y el
segundo escenario corresponde la posición B.
El escenario A representa un tren en un entorno
próximo a un desvío. La posición determinada por el receptor GNSS,
posición A, da lugar a no determinación. No puede asegurarse que el
vehículo haya, o no, entrado en el desvío o qué trayecto ha
seguido, debido a que las distancias d_{1} y d_{2} están dentro
del rango de precisión del sistema GNSS. Por lo tanto es necesario
definir un método independiente que asegure la posición del
vehículo en un entorno reducido, tal como un desvío.
El escenario E representa el entorno de una
doble vía. Como en el escenario A, la posición determinada por el
receptor GNSS, posición B, da lugar a no determinación. No puede
asegurarse que el vehículo esté en una u otra vía de la sección de
doble vía, debido a que las distancias d_{1} y d_{2} no son lo
suficientemente significativas como para definir un criterio que
asegure la posición del vehículo, en semejante entorno reducido
como la separación entre vías. Como en el caso anterior, esta no
determinación implica un riesgo inaceptable para un sistema de
bloqueo ferroviario, puesto que este es un sistema que afecta a la
seguridad de las personas y a los materiales.
Ha sido diseñado un método específico con el
propósito de detectar sin ambigüedad la vía sobre la que está
localizado el vehículo. La figura 8 muestra gráficamente el concepto
operativo.
El módulo de detección del tránsito de desvío y
de ocupación de la vía, forma parte del sistema de a bordo de
asistencia de bloqueo. El objetivo del módulo es determinar con
certeza la ocupación viaria en situaciones en las que el tren puede
tomar más de un trayecto, por ejemplo en estaciones de cruce. Este
módulo es necesario para complementar la solución de localización,
puesto que los sensores GNSS no aseguran la necesaria precisión con
un suficiente grado de confianza. Brevemente, el módulo produce un
incremento en la integridad del sistema de bloqueo, en escenarios
de cruce.
Este módulo constituido por elementos de
equipamiento físico y software, detecta el paso de un vehículo a
través de un desvío, y decide con un alto nivel integridad el camino
seguido por este vehículo. Esta ventaja se consigue mediante la
detección certera, de un giro mantenido en la unidad de tracción
cuando esta toma el giro al desvío, y del giro esperado de la
unidad de tracción al salir del desvío y entrar en la nueva vía. El
sentido esperado del giro es información que está disponible a
priori, y que se introduce en la base de datos de puntos
singulares para cotejar el sentido del giro detectado, con el giro
esperado.
Además, puede utilizarse un acelerómetro para
detectar el impacto característico y la aceleración lateral que se
producen en el vehículo durante un giro, cuando pasa a través de un
cambio de vía. Para detectar estos supuestos se utiliza las medidas
inerciales proporcionadas por el giroscopio 12, y adicionalmente las
proporcionadas por un acelerómetro (no mostrado en el dibujo).
Como se ha mencionado previamente, estos
elementos de medida del giro y de la aceleración se repiten como
medida adicional de seguridad, para detectar inconsistencias
provocadas por un fallo de equipamiento físico. Si se desea, puede
triplicarse los sensores iniciales para asegurar la continuidad del
servicio en caso de fallo en uno de los mencionados sensores,
permitiendo el tráfico seguro hasta la siguiente estación de
mantenimiento.
En el caso de desvíos en los que al entrar a un
desvío el tren pueda elegir diferentes vías de salida adyacentes,
el sistema utiliza la lectura del odómetro para determinar la
distancia cubierta a lo largo del desvío, y decide sin ambigüedad
la ocupación viaria.
Cuando el vehículo 1 está lejos de un desvío, el
módulo de detección de tránsito de desvío está en modo de espera
(fase de espera). Cuando el vehículo se aproxima a un desvío, el
módulo de detección es activado con el tiempo suficiente (fase de
accionamiento). Se define un área de accionamiento (como una
circunferencia con su centro sobre las coordenadas UTMX y UTMY del
desvío, con un radio de al menos 6 veces el peor error cuadrático
medio esperado en ese área), dentro del cual el módulo estará activo
(mostrado en la figura 8 por el círculo de mayor radio). Por lo
tanto es necesario tener la posición de los desvíos, a bordo en la
base de datos 51. El tiempo con el que es activado por anticipado
el módulo de detección, es aquel suficiente para evitar la
situación en que el tren pasa efectivamente a través de un desvío y
el módulo está en espera. Esto podría ocurrir debido a problemas de
precisión en la determinación de la posición del vehículo.
Una vez que el módulo está activado, los
ordenadores 16 y 16' del sistema de a bordo adquieren las medidas a
partir de los giroscopios y de los acelerómetros, si los hay. Esto
se lleva a cabo de forma independiente, por una lado mediante un
conjunto principal de equipamiento, procesador y sensores
inerciales, y por otro lado mediante un conjunto de equipamiento de
monitorización redundante, para mejorar la integridad de la
detección. Cuando el vehículo pasa efectivamente a través del
desvío (fase de detección) y ocupa una vía (caso A: el trayecto
continúa, o caso B: el trayecto se desvía), el módulo emite una
decisión que informa de la vía ocupada. Si no puede determinar esto
con la suficiente certeza, el módulo informa de una "no
determinación". Esta información es transmitida a un CTC, al
objeto de bloquear el correspondiente bloque de vía, o de marcar los
bloques con el estado "no determinado".
\vskip1.000000\baselineskip
La lista de referencias citadas por el
solicitante es solo para comodidad del lector. No forma parte del
documento de Patente Europea. Incluso aunque se ha tomado especial
cuidado en recopilar las referencias, no puede descartarse errores
u omisiones y la EPO rechaza toda responsabilidad a este
respecto.
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\bullet US 20040015276 A [0011]
\bullet GB 2378302 A [0011]
\bullet US 6641090 B2 [0011]
\bullet EP 0791518 A [0012].
Claims (14)
1. Un sistema de bloqueo para tráfico de trenes
(1) sobre una línea de vía única, de una línea ferroviaria, que
comprende:
- -
- una unidad de a bordo (10) de asistencia a la señalización de bloqueo, una en cada unidad de tracción del tren, incluyendo a su vez:
- -
- un receptor (11) del sistema global de navegación por satélite GNSS, que proporciona las medidas de la posición georreferencial P_{GNSS} y/o de la velocidad S_{GNSS} del mencionado tren, para cada período de tiempo T_{GNSS},
- -
- un grupo de sensores (12) y medios de conexión con un odómetro (14), que proporcionan medidas de velocidad angular \omega_{z} del eje vertical de la unidad de tracción (2) del mencionado tren, y de la velocidad S_{ODOM} del mencionado tren,
- -
- un subsistema de comunicación de radio bidireccional (15, 150), para enviar datos a un centro de control de tráfico centralizado CTC (100); en el centro de control de tráfico centralizado CTC (100), el mencionado sistema comprende:
- -
- medios de comunicación de radio bidireccionales (101, 102) para recibir datos procedentes de la unidad de a bordo (10) de asistencia a la señalización de bloqueo, y
- -
- equipamiento de adquisición, procesamiento y visualización de datos (103, 104, 105); el sistema está caracterizado porque comprende además:
- -
- un módulo de adquisición e idoneidad de los datos (20), configurado para recibir las mencionadas medidas y para comparar las medidas de velocidad S_{GNSS} y S_{ODOM} y verificar las mencionadas medidas con respecto al criterio de idoneidad preestablecido, de forma que en respuesta a ambas velocidades coincidentes dentro de un valor de discrepancia predeterminado, este módulo de adquisición e idoneidad de los datos (20) decide que son razonables,
- -
- un módulo de calificación de seguridad (30) de la medida de posición P_{GNSS}, en función de una base de datos digital de la mencionada vía (31), y configurado para proporcionar una proyección de la mencionada posición de seguridad calificada P_{proj} del tren sobre la vía, y para determinar si la mencionada P_{proj} es aceptable,
- -
- un módulo de navegación y decisión (40), configurado para recibir la mencionada medida de la posición P_{proj} de seguridad calificada como aceptable y/o las medidas razonables de velocidad S_{GNSS} y/o S_{ODOM} disponibles, ambas verificadas por el módulo de adquisición e idoneidad de los datos, y para determinar la localización estimada del mencionado tren P_{est}, y su localización en términos del punto kilométrico P_{k}, y su velocidad estimada S_{est},
- -
- un módulo de detección de tránsito de desvío y de ocupación de la vía (50), configurado para recibir las mencionadas medidas de la posición P_{est} y de la velocidad angular \omega_{z} verificadas por el módulo de adquisición e idoneidad de los datos, y configurado para determinar, a partir de una base de datos de vías digital con los puntos singulares de desvío (51), el estado del tren en términos de la ocupación viaria TS, y
el subsistema de comunicación por radio
bidireccional (15, 150) de la unidad de a bordo (10) de asistencia
a la señalización de bloqueo, está dispuesto para enviar al menos la
posición P_{k} del mencionado tren y el estado de ocupación
viaria TS, al centro de control de tráfico centralizado CTC (100),
posición P_{k} y estado de ocupación viaria TS que son recibidos
por los medios de comunicación de radio bidireccionales (101, 102)
del control de tráfico centralizado CTC (100),
y el equipamiento de adquisición, procesamiento
y visualización de datos (103, 104, 105) está configurado para
extraer al menos la posición P_{k} y el estado de ocupación viaria
TS para el mencionado tren, y para representar gráficamente el
estado de ocupación de las secciones de vía de la línea, sobre una
pantalla de visualización de datos (104).
2. Un sistema de bloqueo acorde con la
reivindicación 1, caracterizado porque la mencionada unidad
de a bordo de asistencia a la señalización de bloqueo incluye
además, en el mencionado un módulo de calificación de la posición
P_{GNSS}, un módulo de calificación basado en la posición
razonable P_{reas} (n) del tren, calculada a partir de la
propagación de la última posición P_{est} (n-1)
estimada por el módulo de navegación y decisión, teniendo en cuenta
la velocidad estimada y verificada para este intervalo.
3. Un sistema de bloqueo acorde con cualquiera
de las reivindicaciones previas, caracterizado porque la
unidad de a bordo (10) de asistencia a la señalización de bloqueo
incluye además, en el módulo de navegación y decisión, medios de
calibración de la velocidad del odómetro por medio de un filtro
recursivo matemático lineal, que observa la diferencia entre el
valor de la velocidad S_{GNSS} proporcionado por el receptor del
sistema global de navegación por satélite GNSS y el valor de
velocidad S_{ODOM} proporcionado por el odómetro (14).
4. Un sistema acorde con cualquiera de las
reivindicaciones previas, caracterizado porque la unidad de a
bordo de asistencia a la señalización de bloqueo, incluye al menos
un acelerómetro para verificar el tránsito de desvío, mediante medir
el impacto que se produce se cambia de vía y/o la aceleración
lateral.
5. Un sistema acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
mencionado criterio de idoneidad preestablecido está basado en
limitaciones dinámicas de la vía y del tren.
6. Un sistema acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la unidad
de a bordo de asistencia a la señalización de bloqueo, incluye un
módulo de codificación y cifrado (71).
7. Un sistema acorde con cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque parte o
la totalidad de los elementos de equipamiento físico de la unidad de
a bordo son redundantes - estando duplicados o triplicados.
8. Un sistema acorde con un cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los
medios del centro de control de tráfico centralizado CTC (100) son
redundantes - estando duplicados o triplicados.
9. Un método de bloqueo para tráfico ferroviario
(1) sobre una línea ferroviaria de vía única, que comprende:
- -
- adquirir medidas de la posición P_{GNSS} y/o la velocidad S_{GNSS} del mencionado tren, para cada período de tiempo T_{GNSS},
- -
- adquirir medidas de la velocidad S_{ODOM} del mencionado tren y de la velocidad angular \omega_{z} del eje vertical de la unidad de tracción,
- -
- comparar las mencionadas medidas de la velocidad S_{ODOM} del mencionado tren y de la velocidad angular \omega_{z}, con las medidas de velocidad S_{GNSS}, y verificar todas las medidas con respecto a criterios de idoneidad preestablecidos, de modo que si ambas velocidades coinciden dentro de un valor de discrepancia predeterminado se decide que son razonables,
- -
- calificar la seguridad de las mencionadas medidas de posición P_{GNSS} en función de una base de datos de vías digital (31), proporcionando medidas de la posición proyectada del tren P_{proj} sobre el mapa digital de las vías, y determinar si la mencionada P_{proj} es aceptable,
- -
- determinar a partir de las mencionadas medidas de posición P_{proj} de seguridad calificada como aceptable, y/o a partir de las medidas razonables de velocidad S_{GNSS} y/o S_{ODOM} disponibles, ambas verificadas por un módulo de adquisición e idoneidad de datos, la localización estimada del mencionado tren P_{est}, y su localización con respecto a un punto kilométrico P_{k} y su velocidad estimada S_{est},
- -
- detectar el tránsito de desvío y la ocupación de la vía en áreas con más de una vía adyacente, en base a las mencionadas medidas de posición P_{est} y de velocidad S_{est}, y a la velocidad angular \omega_{z} ya verificada, y a una base de datos digital con los puntos singulares o desvíos de la vía (51), y proporcionar información relativa al estado de ocupación de la vía TS,
- -
- transmitir periódicamente y/o cuando se rebasa puntos singulares, al menos las mencionadas estimaciones certeras de la posición P_{k} y del estado de ocupación de la vía TS, a un centro de control de tráfico centralizado CTC (100), utilizando un protocolo que permite comunicación bidireccional (72), y
en el mencionado centro de control de tráfico
centralizado (100):
- -
- extraer la posición P_{k} del mencionado tren y del estado de ocupación de la vía TS para el mencionado tren, y representar gráficamente el estado de la vía más recientemente monitorizado, sobre una pantalla de visualización de datos.
10. Un método acorde con la reivindicación 9,
caracterizado porque comprende además estimar a partir de
las mencionadas medidas de posición P_{GNSS} y S_{est}, la
localización probable o estimada del mencionado tren P_{est} y su
punto kilométrico P_{k}, teniendo en cuenta la decisión de un
módulo de calificación de seguridad (30) de la posición P_{GNSS}
mediante proyección, que proporciona una proyección de la posición
de seguridad calificada P_{proj} del tren sobre la vía, y un
módulo de calificación mediante posición razonable P_{reas} (n),
entendiéndose que si la P_{GNSS} no es compatible con uno de los
criterios de los mencionados módulos, la posición estimada en el
instante previo P_{est} (n-1) será utilizada como
punto de inicio, en lugar de P_{GNSS}.
11. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 9 - 10, caracterizado porque cuando
P_{proj} no está disponible se utiliza la posición estimada en el
instante previo P_{est} (n-1).
12. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 9 - 11, caracterizado porque comprende
además:
- -
- llevar a cabo un filtrado recursivo lineal al objeto de estimar los errores sistemáticos para las medidas del odómetro (sesgo), y corregir el S_{ODOM} mediante restar los mencionados errores estimados,
- -
- determinar a partir de S_{GNSS} y/o a partir la mencionada S_{ODOM} corregida, una velocidad del tren S_{est} por medio del filtrado de ambas medidas.
13. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 9 - 12, caracterizado porque S_{est} para
cada período de tiempo es un promedio de S_{GNSS} y/o S_{ODOM},
una vez que los errores sistemáticos del odómetro han sido restados
de S_{ODOM} por medio de filtrado recursivo lineal.
14. Un método acorde con cualquiera de las
reivindicaciones 9 - 13, caracterizado porque la información
transmitida al centro de control de tráfico centralizado (100) es
codificada y cifrada.
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