ES2300970T3 - Modulo de accionamiento y monitorizacion, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de via, de sistemas ferroviarios o similares. - Google Patents

Abstract

Módulo de accionamiento y monitorización, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de vía, de sistemas ferroviarios o similares, que comprende: una línea de comunicación con la unidad de mando que va a controlarse, para transmitir señales de control de unidad de mando, es decir, señales de accionamiento, y para recibir señales de estado de unidad de mando, es decir, señales de realimentación; señales de realimentación que se generan mediante un circuito oscilatorio que genera una señal a una frecuencia predeterminada cuando la unidad de mando conmuta a uno de los estados de funcionamiento predeterminados, proporcionándose una frecuencia de señal de realimentación específica en asociación única con cada estado de funcionamiento de la unidad de mando; y estando formado el circuito oscilatorio mediante los hilos de las líneas de comunicación entre el actuador de control y la unidad de mando y un condensador separado para cada estado de funcionamiento predeterminado de la unidad de mando, presentando la unidad de mando medios de conmutación de realimentación que se hacen funcionar de ese modo tras la transición desde un primer a un segundo de dichos estados de funcionamiento predeterminados; todo ello de tal manera que, cuando se llega a un estado de funcionamiento, se genera automáticamente una señal de realimentación que presenta la frecuencia única predeterminada, señal de realimentación que se detecta mediante medios de detección del módulo de accionamiento y monitorización, medios de detección que incluyen medios para analizar la señal de realimentación para comprobar si es correcta la frecuencia de señal de realimentación y generar una señal para indicar que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente; en el que se incluyen medios para modular la señal de realimentación según un protocolo de modulación predeterminado.

Description

Módulo de accionamiento y monitorización, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de vía, de sistemas ferroviarios o similares.

La invención se refiere a un módulo de accionamiento y monitorización, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de vía, de sistemas ferroviarios o similares, que comprende:

una línea de comunicación con la unidad de mando que va a controlarse, para transmitir señales de control de unidad de mando, es decir, señales de accionamiento, y para recibir señales de estado de unidad de mando, es decir, señales de realimentación;

señales de realimentación que se generan mediante un circuito oscilatorio que genera una señal a una frecuencia predeterminada cuando la unidad de mando conmuta a uno de los estados de funcionamiento predeterminados, proporcionándose una frecuencia de señal de realimentación específica en asociación única con cada estado de funcionamiento de la unidad de mando;

y estando formado el circuito oscilatorio por el secundario de un transformador conectado al cable de comunicación, los hilos de la línea de comunicación entre el actuador de control y la unidad de mando y un condensador separado para cada estado de funcionamiento predeterminado de la unidad de mando, presentando la unidad de mando medios de conmutación de realimentación que se hacen funcionar de ese modo tras la transición desde un primer a un segundo de dichos estados de funcionamiento predeterminados;

todo de tal manera que, cuando se llega a un estado de funcionamiento, se genera automáticamente una señal de realimentación que presenta la frecuencia única predeterminada, señal de realimentación que se detecta mediante medios de detección del módulo de accionamiento y monitorización, medios de detección que incluyen medios para analizar la señal de realimentación para comprobar si es correcta la frecuencia de señal de realimentación y generar una señal para indicar que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente.

En particular, la invención trata de módulos de accionamiento y monitorización para sistemas ferroviarios o similares, en los que la señal de control o accionamiento para la unidad de mando es una señal de corriente continua. Además, este módulo de accionamiento y monitorización deberá poder funcionar en sistemas ferroviarios en los que el tren se alimenta con potencia de corriente alterna.

Unidades de mando típicas son puestos de cambio de vía para cambios de vía ferroviaria o similares y/u otros equipos de vía que presentan solenoides controlados por una estación central.

Los equipos ferroviarios o unidades de mando se disponen en posiciones remotas, a una larga distancia del módulo de accionamiento y monitorización, que se sitúa generalmente en las instalaciones que también contienen otras unidades de control y monitorización, conocidas como cabinas.

Por lo tanto, existe por un lado la necesidad de reducir el número de hilos utilizados para conectar los actuadores y los dispositivos de vía, siendo el sistema sólo parcialmente distribuido, puesto que la ubicación central está en comunicación serie con los diversos controladores de zona (que contienen el subsistema de accionamiento de equipos), que pueden colocarse incluso a una distancia considerable (2 a 3 km) de los equipos de vía. Por otro lado, los hilos de las líneas de comunicación deberán aún cumplir con límites de longitud, impuestos por necesidades eléctricas y electrónicas.

En el campo particular de sistemas ferroviarios, los módulos de accionamiento y monitorización y las unidades de mando deben funcionar con altos grados de seguridad y de una manera vital. Por tanto, si se produjese un mal funcionamiento, las unidades afectadas se llevarían de ese modo de nuevo a condiciones de seguridad, que son en general condiciones restrictivas.

En particular, cuando se suministra potencia CA a trenes, las condiciones de seguridad para el funcionamiento en líneas electrificadas CA requieren esencialmente protección contra cualquier control indebido causado por tensión inducida y conducida a 50 Hz, así como una clave de protección sobre la señal de realimentación, que en un sistema de la técnica anterior es una portadora a 400 ó 120 Hz fija.

Un control indebido puede estar causado por el hecho de que, si uno de los hilos de la línea de comunicación está en contacto con el terreno en dos ubicaciones, es decir, una en el dispositivo de vía, es decir, la unidad de mando, y la otra próxima a la cabina, que contiene el módulo de accionamiento y monitorización, puede producirse una tensión de ruido CA inducida y/o conducida sobre ese hilo, debido a la corriente de tracción a 50 Hz. En este caso, si se proporciona un conversor CA-CC en la salida del módulo, la tensión de ruido genera una corriente que presenta un valor promedio distinto de cero, que circula por el conversor, el hilo sin falta y la carga. Por tanto, esta señal de ruido puede simular una señal de control accidental indebida.

Una realimentación indebida puede estar causada por la presencia de una señal que presenta una determinada frecuencia en el cable, aún en caso de una doble falta a tierra. Una vez más la señal de ruido puede simular una señal de realimentación indebida, que podría interpretarse como una indicación de que la unidad de mando remota ha conmutado a un estado de funcionamiento dado, y de ese modo podría generarse información falsa.

Tal como se explica mejor posteriormente en la descripción, la solución a estos problemas de módulos de accionamiento y monitorización de la técnica anterior no es nada trivial. En particular, la necesidad de mejorar la monitorización y/o el control seguros utilizando funciones vitales, en el contexto de electrificación de trenes CA a 50 Hz, y la necesidad de reducir o mantener el número de hilos en líneas de comunicación son al menos parcialmente contrarias entre sí.

Por lo tanto, la invención presenta el objetivo de proporcionar un módulo de accionamiento y monitorización que, utilizando disposiciones sencillas y económicas, supere los problemas de seguridad de módulos de la técnica anterior presentando los mismos principios básicos de funcionamiento, aunque mejorando otras propiedades de seguridad no asociadas directamente con el problema de tracción CA.

En primer lugar, la invención soluciona el problema anterior proporcionando un módulo de accionamiento y monitorización, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de vía de sistemas ferroviarios o similares, que comprende:

una línea de comunicación con la unidad de mando que va a controlarse, para transmitir señales de control de unidad de mando, es decir, señales de accionamiento, y para recibir señales de estado de unidad de mando, es decir, señales de realimentación;

señales de realimentación que se generan mediante un circuito oscilatorio que genera una señal a una frecuencia predeterminada cuando la unidad de mando conmuta a cualquiera de los dos estados de funcionamiento predeterminados,

y estando formado el circuito oscilatorio por una bobina contenida en el actuador, los hilos de las líneas de comunicación entre el actuador de control y la unidad de mando y un condensador separado para cada estado de funcionamiento predeterminado de la unidad de mando, presentando la unidad de mando medios de conmutación de realimentación que se hacen funcionar de ese modo tras la transición desde un primer a un segundo de dichos estados de funcionamiento predeterminados;

todo de tal manera que, cuando se llega a un estado de funcionamiento, se genera automáticamente una señal de realimentación que presenta la frecuencia única predeterminada, señal de realimentación que se detecta mediante medios de detección del módulo de accionamiento y monitorización, medios de detección que incluyen medios para analizar la señal de realimentación para comprobar si es correcta la frecuencia de señal de realimentación y generar una señal para indicar que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente;

y módulo de la invención que también incluye medios para modular la señal de realimentación según un protocolo de modulación predeterminado.

Según una propiedad adicional, el protocolo de modulación de señal de control es un esquema de modulación en amplitud de pulso (PAM, pulse amplitude modulation).

El módulo de accionamiento y monitorización de esta invención comprende un generador de señal de realimentación local que presenta una sección de generación de portadora de señal de realimentación local y una sección de generación de señal de modulación en amplitud de pulso local, generador de señal de realimentación local que se dispara para generar dicha señal de realimentación mediante una red resonante de capacitancia variable, que está compuesta por una bobina local, una resistencia proporcionada por los hilos de la línea de comunicación entre el módulo y una unidad de mando remota y los contactos del conmutador de realimentación de dicha unidad de mando remota, y un condensador separado para cada estado de funcionamiento de la unidad de mando remota, condensadores que están ubicados en la unidad de mando remota y se conectan juntos alternativamente en la red resonante mediante el conmutador de realimentación dependiendo del estado de funcionamiento de la unidad de mando, mientras que el módulo incluye un receptor local que presenta medios para analizar la señal de realimentación con respecto a la frecuencia de la portadora de señal de realimentación y la frecuencia de la modulación en amplitud de pulso de dicha portadora de señal de realimentación, y medios de análisis de señal de realimentación que son del tipo vital y generan una señal vital que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente.

El receptor de señal de realimentación comprende un puerto AND vital que genera una señal vital que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente cuando a las dos entradas de dicho puerto AND se les presentan señales a la frecuencia portadora de señal de realimentación correcta y a la frecuencia de modulación correcta, que son proporcionadas por la salida del analizador de señal de realimentación.

De manera ventajosa, los medios analizadores de señal de realimentación consisten en un único canal de extracción/demodulación de señal de realimentación para la extracción/demodulación de la frecuencia de portadora de señal de realimentación y de la frecuencia de modulación de portadora de señal de realimentación. La salida de este canal habilita uno de los dos puertos AND vitales finales, cuya segunda entrada se acciona directamente por el generador de frecuencia en funcionamiento (uno de los dos generadores).

La bobina de las redes resonantes del generador de señal de realimentación consiste en el devanado de un transformador de aislamiento galvánico en la conexión entre el módulo y la unidad de mando.

Según otra característica adicional, la señal de realimentación presentada al receptor se toma de un devanado de un transformador de aislamiento galvánico en la conexión entre el módulo y la unidad de mando. Para este fin, se proporciona un transformador de aislamiento galvánico entre cada entrada/salida del módulo y la entrada/salida correspondiente de la unidad de mando.

Según una mejora, el módulo de esta invención comprende además medios para detectar la falta de señal de realimentación, medios que comparan el tiempo durante el cual no se ha detectado ninguna señal de realimentación con un umbral permitido máximo ajustable, y medios que controlan medios para bloquear, suprimir y/o retardar la señal que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente durante un tiempo predeterminado mayor que dicho umbral permitido máximo, o generar una señal que indica que la unidad de mando no ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento cuando el tiempo durante el que no se ha detectado señal de realimentación supera dicha umbral permitido máximo.

El puerto AND vital para generar la señal de realimentación correcta está conectado a un temporizador cuya salida está conectada a al menos dos o una pluralidad de puertos AND, cuyo número corresponde a los estados de funcionamiento de la unidad de mando y cuya otra entrada está conectada respectivamente a uno de los hilos de la línea de comunicación entre el módulo y la unidad de mando.

En una realización, el módulo de esta invención se proporciona en combinación con una unidad de mando que puede conmutar a uno de dos estados de funcionamiento diferentes, estando dicho módulo conectado a dicha unidad de mando por medio de una línea de comunicación que comprende al menos dos hilos de señal y un hilo de neutro común, estando asociado cada hilo con un condensador diferente y estando conectado cada hilo a la unidad de generador de señal de realimentación con su condensador correspondiente a través de un transformador de aislamiento galvánico, y estando conectado cada cable a la unidad de receptor, mientras que el temporizador controla dos puertos AND vitales diseñados para generar dos señales diferentes que indican que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente, cada una de cuyas señales está relacionada únicamente con uno de los dos estados de funcionamiento, mientras que cada puerto AND cuya salida está conectada al temporizador está conectado por la otra entrada a uno de los dos hilos de señal de la línea entre el módulo y la unidad de
mando.

Un ejemplo de esta unidad de mando es un puesto de cambio de vía de un desvío o similar, que se alimenta mediante un motor CC. En este caso, el puesto de cambio de vía presenta una entrada de control o accionamiento para una señal diseñada para controlar el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde una posición primera o normal a una posición segunda o inversa, y una entrada de control o accionamiento para controlar el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde la segunda a la primera posición, presentando el puesto de cambio de vía una línea de comunicación con el módulo de accionamiento y monitorización, línea de comunicación que comprende un hilo para transmitir la señal de control de desplazamiento de aguja de cambio de vía para cada una de dichas dos entradas de control o accionamiento, mientras que el puesto de cambio de vía comprende además un conmutador para cerrar una red resonante que conecta simultánea y alternativamente en serie, en dicha red, uno de los dos condensadores, presentando cada uno un valor específico para cada una de las dos posiciones de funcionamiento de los puestos de cambio de vía, estando conectado dicho condensador a una entrada correspondiente de dos entradas de señal de realimentación separadas de la sección de monitorización del módulo de accionamiento y monitorización mediante los mismos hilos de transmisión de señal de control o accionamiento.

El módulo de esta invención se conecta al puesto de cambio de vía del desvío ferroviario o similar por medio de tres hilos, dos de los cuales son para transmitir respectivamente una de dos señales de accionamiento para el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde una primera a una segunda posición y viceversa, y un tercero es un hilo de neutro, formando también dichos dos hilos de señal de accionamiento, con el hilo de neutro, una red resonante para accionar un generador de señal de realimentación.

Utilizar lo siguiente dio como resultado ventajas, tales como una frecuencia de portadora y una frecuencia de modulación de señal de realimentación: una frecuencia de portadora de aproximadamente 400 Hz, que se modula en amplitud de pulso con una frecuencia de aproximadamente 10,4 Hz.

En una segunda posible realización, el módulo de la invención se proporciona en combinación con una unidad de mando que presenta al menos un solenoide, estando diseñado dicho módulo para controlar y/o monitorizar la posición o el estado de funcionamiento del solenoide, proporcionándose un cable separado para controlar la energización del solenoide, y un cable separado adicional para la señal de realimentación, mientras que el solenoide controla un conmutador de realimentación que, en uno de los dos estados de funcionamiento del solenoide, cierra una red resonante por lo que un condensador se conecta en serie en la misma, red resonante que acciona un generador de señal de realimentación en el módulo de accionamiento y monitorización, que genera una señal de realimentación que presenta una frecuencia de portadora predeterminada y modulada en amplitud de pulso con una segunda frecuencia de modulación, proporcionándose dicha señal de realimentación a un receptor del módulo de accionamiento y monitorización que presenta medios analizadores de señal para detectar la frecuencia de portadora y la frecuencia de modulación en amplitud de pulso y para generar una señal que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente tras la detección de la frecuencia de portadora correcta y la frecuencia de modulación de pulso correcta de la señal de realimentación.

En una segunda posible realización, el módulo de esta invención presenta dos salidas de control para las señales diseñadas para energizar dos solenoides diferentes, estando conectada cada una de tales salidas mediante un cable dedicado a dos hilos, y una entrada para controlar respectivamente uno de los dos solenoides, mientras que cada solenoide controla un conmutador de realimentación que cierra, en uno de los estados de funcionamiento del solenoide, una red resonante separada para cada solenoide, conectando un condensador predeterminado en serie, red resonante de cada solenoide que comprende un cable de dos hilos dedicado para la señal de realimentación y un condensador dedicado.

En esta realización, la frecuencia de modulación en amplitud de pulso de la señal de realimentación se detecta mediante un filtro activo.

En particular, cuando el módulo de accionamiento y monitorización se proporciona en combinación con una unidad de control central que genera una señal de control de energización del solenoide, señal de energización que se genera mediante el propio módulo de accionamiento y monitorización en presencia de dicha señal de control de energización, se proporcionan medios para retardar el accionamiento del generador de señal de energización un tiempo de retardo predeterminado.

Una realización proporciona dos relés de placa de circuito impreso para romper la conexión entre el generador de señal de energización y el solenoide, relés de bloqueo que se controlan para restablecer la conexión por los medios de retardo después del tiempo de retardo predeterminado.

Según aún otra realización, se suministra potencia al filtro activo o bien a través de los relés de bloqueo o bien directamente mediante los medios de retardo de tal modo que, cuando se bloquea la conexión de control entre el generador de señal de energización y el solenoide, se suministra potencia al filtro activo a través de dichos relés de bloqueo, mientras que cuando se restablece la conexión entre el generador de señal de energización y el solenoide, se suministra potencia mediante los medios de retardo por lo que, cuando alguno de los dos relés de bloqueo se pega en la posición energizada y no se proporciona ninguna señal de control de energización en la entrada del temporizador, ya no se monitoriza la posición y se detecta la situación de falta anterior (peligrosa para la seguridad).

Para obtener un grado de seguridad superior, considerando que la falta de monitorización de la posición debida al relé auxiliar que está pegado no impediría que un ruido alternativo accionase indebidamente la unidad remota, una función redundante de apertura de la salida del circuito de potencia cuando no se proporciona control (uso de dos relés).

En la realización que proporciona control de energización y realimentación de posición de solenoide, la portadora de señal de realimentación presenta una frecuencia de 125 Hz y la frecuencia de modulación en amplitud de pulso es de aproximadamente 5,2 Hz.

También, el módulo se proporciona de manera ventajosa en combinación con una unidad de control central que funciona cíclicamente, que genera y transmite señales de control de unidad de mando a dicho módulo, para generar señales de control o de accionamiento de unidad de mando y para generar y recibir señales de realimentación que indican los estados de funcionamiento de dichas unidades de mando, mientras que el módulo de accionamiento y monitorización genera señales que indican que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente, que se proporcionan a la unidad de control central después del análisis de señal de realimentación, y se genera una señal para indicar que la función de monitorización se detiene cuando el retardo de recepción de señal de realimentación supera un umbral máximo dado.

De manera ventajosa, la señal de función de monitorización detenida se genera retardando la señal que indica conmutación correcta al estado de funcionamiento correspondiente un tiempo correspondiente al tiempo de ciclo de la unidad de control central.

El módulo de accionamiento y monitorización de esta invención pueden utilizarse de manera incluso más sencilla como un módulo de monitorización, proporcionándose sólo en el circuito la sección que presenta las funciones de monitorización descritas anteriormente.

La invención se refiere además a dos realizaciones particulares del módulo de accionamiento y/o monitorización, es decir, una unidad de realimentación de posición de desvío ferroviario y una unidad de mando que comprende dos relés de control, que se accionan mediante dicho módulo de accionamiento, y generan señales de realimentación con el mismo.

Gracias a las disposiciones anteriores, el módulo de accionamiento de esta invención evita los inconvenientes anteriores y proporciona además ventajas adicionales.

En la realización alternativa del módulo para accionar y/o monitorizar la operación de desvío ferroviario, tal módulo es un módulo estacionario que permite controlar un desvío alimentado con CC (144V), que presenta contactos de límite, a través del cable de actuador de tres hilos. Por lo tanto, el módulo de esta invención permite evitar el uso de un cable de control 4x1 y puede interconectarse tanto con dos puertos del Interbloqueo de Estado Sólido (SSI, Solid State Interlocking) (12 V y 800 Ohm cada uno, y conectarse juntos en paralelo) como en un sistema electromecánico, que presenta relés FS 840 de neutro con las dos bobinas conectadas en paralelo (12 V y 400 Ohm cada una). En este último caso, si se utilizase el módulo de accionamiento y/o monitorización como un aparato electrónico, no hay necesidad de utilizar relés polarizados magnéticamente. El módulo incluye un receptor de señal en gran medida independiente de la carga de salida, que puede absorber hasta aproximadamente 1 W.

Además, el módulo de accionamiento y monitorización en la alternativa anterior permite detección segura del fallo del "tercer hilo", es decir, el hilo a lo largo del que no circula la corriente de realimentación. Si este hilo falla, se detienen las funciones de monitorización de la posición. Por lo tanto, puede realizarse mantenimiento antes de la transmisión de una solicitud de activación imposible mediante el sistema de interbloqueo.

En la realización preferida, el módulo de accionamiento y/o monitorización presenta un aislamiento a CC de 4 kV proporcionado entre el cable de vía y los puertos vitales ENTRADA/SALIDA del Interbloqueo de Estado Sólido (SSI) y entre tal cable y la unidad de suministro de potencia. El módulo de accionamiento y monitorización presenta también un transformador para suministrar potencia a los circuitos internos, lo que permite una interconexión directa con la unidad de suministro de potencia de 150 V, 83,3 Hz (con aislamiento de 4 kV).

Gracias a la posibilidad de gestionar retardos de generación de señal de realimentación, cualquier detención temporal de la función de monitorización de al menos 70 ms se ignora; después de 160 ms sin que se detecte ninguna señal de monitorización, esta falta de señales temporal siempre se detecta y posteriormente es almacenada por la lógica del aparato. Con unidades de control central (CCU, central control unit) que presentan un tiempo de ciclo de o inferior a 0,5 segundos, esto se consigue utilizando un temporizador vital de reajuste instantáneo, que retarda la salida de la señal de realimentación aproximadamente 750 ms. Esto permite cumplir un requisito crítico de seguridad, como en aparatos electromecánicos.

El circuito de monitorización externo es equivalente a un bucle de corriente, y no a un bucle de tensión como en estado no sólido, es decir, interbloqueos electromecánicos (PBRRI). Por tanto, el circuito externo es particularmente sensible a la resistencia del cable de actuador y los contactos de monitorización del puesto de cambio de vía, que algunas veces presentan resistencias muy superiores a cero. En un ejemplo de comunicación típico, hay dos puestos de cambio de vía que van a monitorizarse y una sección del cable de monitorización (4x1 o 4x2,5) entre tales dos puestos de cambio de vía. Mientras que en módulos de accionamiento y monitorización de la técnica anterior, la resistencia máxima proporcionada por el circuito externo es de 10 Ohm y 20 Ohm respectivamente (máximo de 7 Ohm, en el cable de actuador de tres conductores) el módulo de accionamiento y monitorización de esta invención garantiza el funcionamiento apropiado hasta al menos 30 Ohm, valor que no puede superarse.

Con respecto a la función de gestión de señal de realimentación, el módulo de esta invención presenta una clave de seguridad adicional con respecto a los módulos de accionamiento y monitorización de la técnica anterior. La portadora de realimentación, cuya frecuencia siempre está en un intervalo de aproximadamente 60 Hz por debajo/por encima de 400 Hz, se modula en amplitud con una señal de pulso de 10,4 Hz. Entonces se detecta la frecuencia de modulación de manera vital en el receptor. Esto permite mejorar considerablemente la seguridad de funcionamiento, especialmente sobre líneas electrificadas CA a 50 Hz, en las que una doble falta a tierra del cable de actuador permite la circulación de la corriente de tracción (inducida y conducida) a través de los circuitos de señalización.

El módulo de accionamiento y monitorización de esta invención también implica lo que se ha destacado en la primera etapa de funcionamiento de tal sistema de monitorización. Por lo tanto, proporciona una evolución de módulos de la técnica anterior mientras que es mecánicamente intercambiable con los mismos. La intercambiabilidad eléctrica se consigue mediante el uso de una fuente de potencia de 150 VCA, 83,3 Hz, que proporciona la potencia (aproximadamente 4,5 W) requerida por los circuitos internos, que se alimentan actualmente con potencia mediante una fuente de potencia de 24 VCC externa.

En la realización del módulo de accionamiento y monitorización que proporciona control y monitorización de la posición de solenoides alimentados con corriente continua, el módulo es un módulo de estado sólido que usa cuatro cables separados para controlar y monitorizar las posiciones de dos solenoides, alimentados con una tensión de 48 VCC. La potencia continua máxima requerida para cada control es de 20 W. Como regla, la longitud permitida máxima para el cable de control es tal que su resistencia no supere el 15% de la resistencia de la unidad. La longitud máxima para el cable de realimentación es de 5 km y la resistencia máxima del circuito externo (resistencia de contacto de posición de cable + unidad) es de 100 Ohm, a diferencia de los módulos de la técnica anterior que sólo permiten una resistencia global máxima de 50 Ohm. Puesto que el funcionamiento apropiado de la función de monitorización de la posición requiere que el cable presente una resistencia mínima de 50 Ohm, se ha proporcionado el ajuste de la misma en la cabina tras la instalación, que debe realizarse sólo en los casos en los que la resistencia sea inferior a este límite. Si los contactos de posición oponen una alta resistencia (hasta 20 Ohm), la resistencia recomendada máxima para el cable es de 80 Ohm.

Las condiciones de funcionamiento seguro sobre líneas electrificadas CA requieren esencialmente protección contra controles indebidos causados por tensión inducida a 50 Hz y una clave de protección sobre la señal de realimentación.

Un control indebido puede estar causado por el hecho de que, si uno de los hilos del cable de control cae y entra en contacto con el terreno en dos ubicaciones, es decir, una en el dispositivo de vía, y la otra próxima a la cabina, puede producirse una tensión de ruido CA inducida y/o conducida sobre ese hilo, debido a la corriente de tracción a 50 Hz. En este caso, puesto que se proporciona un conversor CA-CC en la salida del módulo, la tensión de ruido genera una corriente que presenta un valor medio distinto de cero, que circula por el conversor, el hilo sin falta y la carga. Para impedir esto y permitir que la carga presente una impedancia adecuada a 50 Hz, el conversor CA-CC deberá aislarse de manera segura cuando no se proporciona control.

Una realimentación indebida puede estar causada por la presencia de una frecuencia de 125 Hz en el cable, todavía en el caso de una doble falta a tierra. La presencia de armónicos en el ruido a 50 Hz (el segundo y en particular el tercer armónico) no es directamente peligrosa porque, si el contacto de posición está abierto y no inserta el condensador remoto de 3,3 \muF, el circuito externo es del tipo óhmnico-inductivo, por lo que atenúa armónicos, mientras que tras la recepción el filtro de portadora se activa mediante un circuito de cuadratura de onda/fotoacoplador, que da a la señal senoidal en el cable una forma de onda cuadrada para neutralizar la amplitud de la misma. Por estas razones, hay poca probabilidad de que una señal distinta a la del armónico fundamental, con una amplitud dominante, se presente a la entrada. No obstante, considerando también que la banda de paso máxima del filtro de portadora es bastante ancha (aproximadamente 40 Hz), el grado de seguridad se ha aumentado mediante modulación de pulso de la señal de realimentación a 125 Hz, como en el módulo de la realización anterior.

La frecuencia de modulación se obtiene a partir de la frecuencia de red y es de aproximadamente 5,2 Hz
(T=192 ms). El tiempo de apagado (OFF) de la frecuencia de modulación tras la transmisión es de 36 ms con un suministro de potencia a 83 Hz y de 30 ms con un suministro de potencia a 50 Hz. El descodificador extrae el ciclo de la señal demodulada por medio de dos divisores de frecuencia que presentan funcionamientos complementarios, y entonces monitoriza tal ciclo por medio de un filtro activo, que se requiere esencialmente por razones de ahorro de espacio. Un filtro L/C de 5Hz requeriría una bobina cuyo tamaño y peso serían incompatibles con la aplicación.

Tienen que colocarse dos controles y dos realimentaciones tal como se describió anteriormente en un módulo cerrado que presenta un tamaño de 235 x 285 mm y un espesor de 10 TE, para conseguir intercambiabilidad mecánica con módulos de la técnica anterior, para minimizar los requisitos de espacio, y para ser competitivo en cuanto a ocupación de volumen incluso con sistemas operados por relé. La intercambiabilidad eléctrica se consigue utilizando una fuente de potencia de 150 VCA, 83,3 Hz que entrega, en lugar de 24 VCC, tal como está disponible actualmente, la potencia requerida por los circuitos de señal (una potencia global de aproximadamente 12 W para cada módulo).

Proporcionar modulación de pulso aumenta el tiempo de respuesta, es decir, el tiempo después del cual no hay salida desde la apertura del contacto de posición remoto. Este tiempo puede alcanzar el valor de 350 ms. Los requisitos del filtro activo de 5,2 Hz determinan un tiempo de retardo máximo en la recepción de realimentación de aproximadamente 1,7 s.

La etapa de potencia es una etapa de tensión continua fija en bucle abierto (etapa única). La protección contra sobrecarga en la salida se rearma automáticamente y realiza un intento de reajuste aproximadamente cada 15 segundos. El tiempo de retardo (aproximadamente 350 ms) sobre la señal de control se ajusta mediante un temporizador vital.

Mejoras adicionales formarán el contenido de las reivindicaciones dependientes.

Las características de la invención parecerán más claras a partir de la siguiente descripción de dos realizaciones, que se muestran en los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es un diagrama de bloques de la sección de monitorización de un módulo según la presente invención que está configurado específicamente para monitorizar la posición de las agujas de cambio de vía de un desvío ferroviario.

La figura 2 es un diagrama de bloques de una realización alternativa del módulo de accionamiento y monitorización según esta invención, que está diseñado para controlar y monitorizar posiciones de solenoides.

La figura 3 es un diagrama de bloques del filtro activo vital de la frecuencia de modulación en el módulo de la figura 2.

La figura 1 muestra el diagrama de bloques de la sección de monitorización de un módulo según la presente invención que está configurado específicamente para monitorizar la posición de las agujas de cambio de vía de un desvío ferroviario.

Una vez que se han controlado las agujas de cambio de vía para su desplazamiento hacia la posición apropiada, se obtiene monitorización de la posición mediante la circulación de una frecuencia de aproximadamente 400 Hz, generada por un oscilador colocado en la cabina que contiene el módulo, en dos de los tres hilos de transmisión de control. El oscilador sólo se dispara si el contacto (cpn o cpr) de la leva de posición dentro del puesto de cambio de vía inserta un condensador (Cn o Cr) en la red, condensador que está en la caja de terminales del dispositivo de vía, es decir, el desvío.

En el ejemplo de la figura 1, la última operación hizo que las agujas de cambio de vía se movieran desde la posición inversa a la posición normal. Durante tal operación, se energizó el relé MN, se reajustaron los controles KN y KR, el motor CC movió las agujas de cambio de vía y, al final de la carrera de estas últimas, el contacto de la leva FCn de monitorización de la posición rompió el suministro de corriente de accionamiento y desconectó el motor de la red. Con las agujas de cambio de vía en la posición correcta se establece el contacto cpn de la leva de monitorización de la posición y el condensador Cn forma un circuito resonante con uno de los secundarios del transformador de aislamiento de 4 kV, indicado por2 y también contenido en la cabina. La red de monitorización en conjunto está compuesta por:

fuente de potencia monofásica o trifásica de 144 V;

contacto del relé MN establecido, con el relé MN energizado;

secundario del transformador de aislamiento;

hilo A(+) de accionamiento;

condensador Cn remoto;

contacto cpn establecido por la leva en el puesto de cambio de vía del desvío;

hilo C(-) de accionamiento;

En estas condiciones, se dispara el oscilador 1, mientras que el oscilador 5 de posición inversa, en el inicio del movimiento desde la posición inversa a la normal se desconecta, ambas cosas porque el contacto cpr de leva corta al Cr, y porque el contacto FCr de límite se cierra, y pone el motor en paralelo con el secundario del transformador 3 de aislamiento, cortocircuitando de ese modo la salida. Por lo tanto, no circula corriente de monitorización sobre el hilo B(+) de accionamiento.

Una vez que se ha completado la operación de monitorización de la posición normal, el aparato desenergiza el relé MN de control, que forma el circuito cerrado de neutro en la cabina, a través del que puede circular la corriente de monitorización, mientras que se mantiene el oscilador en el estado disparado. Si no se estableció el contacto FCr al inicio del movimiento desde la posición inversa a la normal debido a una falta (por ejemplo causada por sobretensión al final de la operación anterior) o a que se rompe el hilo C, el oscilador 5 se dispara debido a la capacitancia parásita del transformador 3 y la capacitancia del cable distribuido y oscila a una frecuencia de 1 a 2,5 Hz. Esta señal añade ruido a la señal del otro canal y llevará, tal como se explica mejor posteriormente, a que se detenga la monitorización de KN.

La selección de la frecuencia de portadora depende en primer lugar del requisito de colocar los transformadores de aislamiento en una placa de circuito impreso, aunque tales transformadores presentan un gran tamaño, porque sus secundarios resonantes se colocan en serie sobre el circuito de potencia y tendrá que circular por los mismos una corriente continua permanente de aproximadamente 7A, si el puesto de cambio de vía está en la posición embragada por fricción. En determinados tipos de puestos de cambio de vía, al inicio del funcionamiento del motor, puede haber una corriente transitoria de hasta aproximadamente 20 A durante unas pocas decenas de ms. Por lo tanto, los requisitos de seguridad y minimización del valor de inductancia del secundario resonante en líneas CA electrificadas llevan a la selección de una portadora muy superior a 50 Hz; por otro lado, el límite máximo viene determinado por la longitud máxima del cable cuyos parámetros R y C distribuidos hace que la frecuencia de los osciladores se desplace cada vez más a medida que tal frecuencia aumenta. Por lo tanto, la frecuencia seleccionada es un término medio entre estas necesidades contrarias. El funcionamiento no será posible en una posición intermedia entre un armónico par y un armónico impar de 50 Hz, porque la resistencia del cable aumentada hace que también aumente la frecuencia nominal, mientras que la capacitancia aumentada hace que descienda. Puesto que estos dos parámetros pueden evolucionar de manera independiente entre sí, requiriéndose una resistencia máxima de 7 Ohm para limitar la caída de tensión, la frecuencia de portadora puede estar en un intervalo de aproximadamente 375 a 460 Hz. Los transformadores de aislamiento pueden desplazarse a la rama c.c.n. del relé de control, para impedir que la CC de accionamiento circule en los mismos; esto requiere que se temporicen las funciones de control, así como otras disposiciones de circuito importantes, que se añadirán si el módulo se diseña también para llevar a cabo funciones de actuador.

El hecho de que la red resonante esté asociada con el oscilador de transmisión y no con el filtro de recepción hace que la señal de realimentación esté totalmente ausente en la red preparada para la siguiente operación, y requiere que se ajusten umbrales de seguridad en la entrada del receptor, y también permite cambios muy pequeños en la tensión recibida, es decir, de aproximadamente el 20%, puesto que la resistencia del cable cambia de 5 a 30 Ohm. No se requiere etapa de adaptación para equipos de vía durante la instalación y la selectividad del filtro de recepción es independiente de la resistencia. Ésta última sólo tiene algún efecto sobre la estabilidad del oscilador (para osciladores Meissner), aunque esto lleva a pocas consecuencias sobre el cambio de frecuencia, debido a los pequeños cambios de tensión limitada e intervalo térmico.

Los generadores 1 a 5 de portadora se modulan en amplitud mediante un generador de pulsos activado por una señal de referencia sacada mediante la tensión de la alimentación a 83,3 Hz (bloque 21). Así, la portadora se corta durante 12 ms cada 96 ms, por lo tanto la frecuencia de la señal de modulación es de 10,4 Hz.

La modulación en amplitud es importante además porque permite que se dispare el oscilador después de una operación incluso cuando el cable presenta una alta resistencia, lo que reduce la ganancia de la etapa activa del oscilador, y la empuja al límite de la situación de oscilación. Puesto que el oscilador se deshabilita durante una operación, la conexión del condensador remoto al secundario del transformador de aislamiento no siempre garantiza el disparo apropiado, ya que la etapa activa no es propensa a cambios de tensión o corriente. La modulación en amplitud produce estos cambios y facilita sustancialmente el disparo. Determinados módulos de la técnica anterior incluyen un generador de pulsos que deshabilita el oscilador durante un tiempo muy corto (aproximadamente 50 \mus cada 100 ms). En el módulo de esta invención, se han modificado las propiedades de este generador, cambiando en particular la duración de pulso de
50 \mus a 12 ms. Esto proporciona una modulación en amplitud cuyo factor de trabajo (aproximadamente 88/12) depende del tipo de modulación y de las especificaciones de tiempo de respuesta del receptor.

Las señales de realimentación se sacan de los transformadores (2 y 3) de aislamiento y se suman entre sí en el bloque 6. Entonces, la señal modulada se transmite sobre dos canales separados: el primer canal, formado por el filtro 8 pasivo, el amplificador 11 de umbral controlado que funciona a 11 kHz y el conversor 14, detecta la frecuencia de portadora, mientras que el segundo canal, formado por el conversor 9, la sección 12 monoestable, que genera una señal a 10,4 Hz con un factor de trabajo de aproximadamente 50/50, el filtro 10 pasivo, el amplificador 13 de umbral controlado y el conversor, detecta la frecuencia de modulación. Proporcionar correctamente ambas señales acciona la AND 17 vital, que activa el temporizador 18, cuya función es crear una situación de función de monitorización deshabilitada durante más de 500 ms si no se detecta señal de realimentación modulada en un tiempo de más de 150 ms, tiempo que se ajusta en el bloque 14. Por tanto la lógica de interbloqueo (ordenador de lógica central, CLD que presenta un tiempo de ciclo de 0,5 s) siempre puede detectar un evento que podría afectar a la seguridad y almacenarlo. El temporizador presenta dos salidas, una de las cuales está habilitada para alcanzar la salida a través de las AND 19 y 20 vitales, que reciben una tensión CC sobre la segunda entrada, tensión que se obtiene directamente, a través de los conversores 7 y 16, desde los transformadores de aislamiento. Si el hilo C de accionamiento se rompe, se habilitan ambos puertos 19 y 20, y la salida del temporizador se neutraliza, ya que la señal suma de frecuencia superior a 400 Hz desde el bloque 3 se filtra realmente mediante el filtro 8 y la salida del puerto 17 AND se neutraliza.

Puesto que determinados puestos de cambio de vía, por ejemplo, el puesto de cambio de vía P64, presentan un motor de excitación en serie, la impedancia interna a 400 Hz es muy superior a la de otros tipos de puesto de cambio de vía, por ejemplo puestos de cambio vía P80, que presentan un motor de imanes permanentes, lo que es equivalente eléctricamente a un motor de excitación independiente. El motor de excitación en serie dificulta el paso de la señal a 400 Hz. Por esta razón, y para evitar la generación de una frecuencia superior a 400 Hz en la red, en tal tipo de puesto de cambio de vía deberá conectarse directamente un diodo de 1 W 1000 Vr, en antiparalelo con cada devanado del motor. Obviamente, en este caso el motor no puede probarse mediante la señal de realimentación. La conexión del diodo sólo se permite en líneas electrificadas CC. Sobre líneas electrificadas CA, la única disposición requerida con tales puestos de cambio de vía se refiere a la unidad externa pasiva para la terminación de realimentación y puede pasar a ser de uso general.

Todos los bloques se han implementado utilizando una tecnología a prueba de fallos analógica, que comprende tanto componentes discretos (PTH/SMD tradicionales y componentes especiales) como circuitos integrados lineales. En el proceso de prueba, el filtro de portadora es el único componente que requiere calibración. Los amplificadores y los puertos AND en el diagrama de bloques son osciladores diferenciales, que funcionan a una frecuencia ligeramente superior a 10 kHz, que utilizan dos suministros de potencia de tierra común (+12 y -24 VCC), obtenidos a través de los bloques 21 y 22.

Con respecto a la seguridad funcional, el método tal como se describió anteriormente cumple un número de requisitos:

Garantizando mecánicamente la consistencia entre la posición y los contactos de leva de monitorización de la posición en el puesto de cambio de vía y la posición de la aguja de cambio de vía, es necesario y suficiente que las señales de realimentación sólo deban generarse si se establecen tales contactos (cpn o cpr) y si, al mismo tiempo, los contactos (FCn o FCr) de límite están abiertos.

Si no hay señal de realimentación durante un tiempo de más de 160 ms, el sistema de interbloqueo podrá almacenar este evento, y generar un cero permanente de la variable de realimentación interna.

Si el hilo A falla y entra en contacto con el hilo C, o el hilo C falla y entra en contacto con el hilo A o, con A y C rotos, el hilo B falla, las salidas KN y KR deberán inhibirse.

Un ruido de onda cuadrada o senoidal a una frecuencia de 50 Hz fija o modulada no deberá afectar a las salidas KN y KR.

Con respecto a la regularidad funcional, el método tal como se describió anteriormente satisface las siguientes condiciones:

En cualquier instante, sólo una de las dos salidas KN y KR puede estar habilitada; la salida habilitada es la correspondiente a la posición de desvío real.

Si el circuito preparado para la siguiente operación se abre, se inhiben las salidas KN y KR.

Si los condensadores Cn y CR, que presentan diferentes valores de capacidad se intercambian, las salidas KN y KR se neutralizan.

La mayor resistencia posible en cada una de las dos redes de monitorización, fuera del CPA-25, es de 30 Ohm.

Una inactividad de señal de realimentación en la entrada del receptor de 70 ms o menos no se detecta.

Los hilos de accionamiento se conectan mediante transformadores, cuya tensión de aislamiento no es inferior a
4 kV CC.

Las figuras 2 y 3 son dos diagramas de bloques de una segunda realización del módulo de accionamiento y monitorización de esta invención, que está diseñada específicamente para control de corriente continua y monitorización de la posición de solenoides.

En referencia a la figura 2, el bloque 101 está conectado directamente al suministro de potencia de 50 Hz. Este último suministra potencia a un conversor CC-CC, formado por los bloques 101 (conversor CA-CC), 102 (conversor directo CC-CA estabilizado, que funciona a 60 kHz), 104 (transformador de aislamiento reductor de 4 KV CC), 105 (conversor CA-CC), en cuya salida se proporciona una tensión CC de 48 VCC 50 W. El control desde un sistema de interbloqueo vital habilita el conversor CC-CA después de un tiempo de aproximadamente 350 ms, que se proporciona mediante el temporizador 103 vital, proporcionando siempre este último un retardo no inferior a 200 ms, ligeramente más largo que el tiempo durante el que puede presentarse un control indebido generado erróneamente por la lógica de interbloqueo a la entrada. El temporizador también hace que se energicen dos relés K1 y K2 (guiados por fuerza) auxiliares. Cuando se desenergizan estos relés, proporcionan el c.c.n. de la salida y cortan, inmediatamente aguas arriba del c.c.n., uno de los hilos de cable, para puentear el conversor (105) CA-CC y de ese modo proteger el dispositivo de cualquier tensión CA inducida en el caso de doble falta a tierra sobre cualquier hilo de cable.

En el estado desenergizado, los relés K permiten además el suministro de potencia al bloque 115, que es vital para el funcionamiento del receptor de monitorización de la posición. Cuando estos relés se energizan para permitir el accionamiento de control, el temporizador proporciona un suministro de potencia de 12 V al bloque 116. Por tanto, si uno de los relés está muy pegado, una vez que se ha eliminado el control y se ha neutralizado la salida del temporizador, se deshabilita la monitorización de la posición, lo que permite detección de faltas.

La monitorización de la posición se realiza sobre un cable especial, separado del circuito de potencia del control. Gracias a esta disposición, la frecuencia de portadora puede ser considerablemente inferior al caso de funciones de control y monitorización combinadas, porque pueden tolerarse una resistencia muy superior y cables mucho más largos. El principio es el mismo que se utiliza en la unidad de monitorización de desvío de la figura 1 anterior, pero las dos realizaciones presentan implementaciones de circuito diferentes. El bloque 110 es un oscilador Meissner, que se interconecta con el cable a través de un transformador de aislamiento (bloque 106), en el que uno de los secundarios forma una bobina que presenta un valor de inductancia apropiado, para determinar, con el condensador remoto de
3,3 uG directamente aguas debajo del contacto de posición que va a monitorizarse, una oscilación de frecuencia nominal de 125 Hz, cuando el contacto está cerrado. Este generador de portadora se modula en amplitud de pulso mediante el bloque 107, en el que los divisores de frecuencia obtienen la señal de modulación de 5,2 Hz directamente de la señal de onda senoidal de la alimentación, sacada mediante un transformador sobre la placa (bloque 108) que está adaptado para suministrar dos tensiones CC (+12 y -24 V respectivamente) a los circuitos de ambos solenoides. La señal para el receptor también se toma del transformador de aislamiento y se transmite tanto a un circuito de cuadratura de onda que activa el amplificador de portadora selectivo (bloques 111 y 112), como a un conversor CA-CC (bloque 114) que está diseñado para demodular y el bloque 115 de activación, consistiendo este último esencialmente en dos canales divisores de frecuencia, que funcionan de maneras complementarias, cuya función es extraer el ciclo de la señal de modulación. Este ciclo se mide mediante el bloque 116 (filtro activo); si está en el intervalo de 170 a 214 ms (banda de paso nominal), con T_{nom}=192 ms (Q_{eq}=5,6), entonces el filtro genera una señal a aproximadamente 11 kHz, que puede habilitar de manera segura el puerto 118 AND para el acceso mediante dos entradas. La segunda entrada se obtiene a partir del filtro de portadora y está activa si esta frecuencia está en el intervalo de 112 a 138 Hz, con tensiones de suministro interno nominales. El aumento en la resistencia del circuito externo desde el valor mínimo (50 Ohm) al valor máximo (100 Ohm) causa un aumento de la frecuencia de portadora, mientras que un aumento en la longitud de cable, por lo tanto en su capacitancia distribuida, causa una disminución de la frecuencia. En la práctica, pueden producirse cambios desde 120 a aproximadamente 130 Hz. El diagrama de bloques anterior se proporciona en forma simplificada, y no muestra los bloques para la protección contra sobrecarga del conversor CC-CA tras la transmisión y los de osciladores LC requeridos para los bloques vitales (puertos lógicos y temporizador) para ser dinámicos. Deberá considerarse que estos osciladores están dentro de los bloques 1033, 116 y 118.

El diagrama de bloques de la figura 3 describe el principio de funcionamiento del filtro de modulación (bloques 115 y 116 del diagrama de la figura 2).

La señal de salida desde el bloque 201 (demodulador en amplitud) se transmite a dos canales idénticos y complementarios. Por lo tanto, sólo se describirá posteriormente en el presente documento el funcionamiento del canal A. Tal funcionamiento empieza en el bloque 202, un comparador de histéresis, que está diseñado para eliminar la distorsión de la forma de onda recibida y conmuta a dos niveles de señal de entrada diferentes, para eliminar conmutación falsa debido al rizado. El umbral mínimo también ajusta la profundidad de modulación requerida. Los pulsos generados por el bloque 202 activan un divisor de frecuencia (bloque 203), cuya salida se presenta con una onda cuadrada que presenta exactamente dos veces el ciclo de la señal de modulación. El bloque 212 del segundo canal produce una onda cuadrada exactamente complementaria. El semiciclo de encendido (ON) de la onda cuadrada de salida del bloque 202 acciona el monoestable 1A (bloque 206), cuya constante de tiempo es teóricamente igual al ciclo nominal más la mitad de la tolerancia permitida para el ciclo. Puesto que tal monoestable sólo está activo en presencia de una señal de habilitación de entrada, una vez que se ha completado el ON de la onda cuadrada de salida al bloque 203, el frente negativo de tal onda debe disparar el monoestable 1B, cuya constante de tiempo es igual a la tolerancia admitida para el ciclo (una tolerancia nominal de 34 ms \pm 30%, correspondiente a una banda de 0,8 Hz \pm 30%). Por tanto, considerando un ciclo de aproximadamente 192 ms (valor nominal), el frente negativo de la señal de salida desde el monoestable 1A se produce exactamente en el centro del pulso de tolerancia de salida para el monoestable 1B en un instante en el que la salida 203 del divisor de frecuencia está en el estado de apagado (OFF). Este frente se extrae del bloque 205 y se combina en una relación AND (bloque 209) con la salida del divisor del canal B (bloque 212). La onda cuadrada en tal salida está en la fase ON, por lo tanto el pulso de punteo generado por el bloque 205 puede alcanzar la salida del bloque 209 y, una vez que se completa, puede mantenerla alta hasta el final del ON en la salida del bloque 212, gracias a una conexión de autorretención en el puerto 209. El dinamismo crítico para la seguridad de las salidas de los puertos 209 y 218 se controla mediante las secciones de puenteo que forman los bloques 210 y 219. Una señal de diente de sierra para activar el temporizador 221 está en la salida de estos bloques. Su retardo es de aproximadamente 1 s, su tiempo de reajuste es del orden de 2 ms. Por lo tanto, si uno de los canales genera la salida, el temporizador se reajusta continuamente y su salida es cero. El retardo se preajusta a un valor tal que hace la salida completamente insensible a un único cambio que actúa sobre uno de los puenteos. La función de filtrado puede explicarse según lo siguiente.

Si el ciclo de señal es de menos de 175 ms (valor nominal) el monoestable 2021 se reajusta antes de que haya pasado su constante de tiempo y en este caso el puenteo puede generar el pulso de ajuste para la siguiente memoria. Por el contrario, si el ciclo de señal es de más de 209 ms (valor nominal), se produce el pulso de ajuste, pero durante el OFF del canal B y no tiene efecto.

Todos los bloques, excepto el 201, 202, 203, 211, 212 son HW analógico a prueba de fallos. Este diagrama tampoco muestra, para mayor claridad, los bloques osciladores requeridos para que todas las señales se vuelvan dinámicas, de tal modo que todas las funciones analógicas y lógicas puedan ser vitales.

El módulo de accionamiento y monitorización tal como se ilustra en las figuras 2 y 3 cumple los siguientes requisitos de seguridad funcional:

La tensión de control de 48 V sólo está presente en la salida si se recibe una habilitación de 22 V por un puerto OBD del interbloqueo de estado sólido.

Una corriente anormal de 3 mA o inferior desde el ODB no habilita la salida de potencia de 48 VCC.

La salida de potencia está presente con un retardo mínimo de 200 ms desde el frente positivo de la señal de control cuya amplitud máxima puede aumentar a 27 V debido a una falta.

La salida de potencia se anula con un retardo máximo de 100 ms desde el frente negativo de la señal de control.

Cuando no se detecta control, al menos uno de los hilos está con seguridad cortado en la salida de 48 VCC, para anular el efecto de rectificación del conversor CA-CC pertinente sobre una tensión inducida en el cable de vía, cuando éste último está conectado a dos terrenos en dos ubicaciones separadas, debido a una falta.

La monitorización se produce a través de un cable de vía de dos hilos. El receptor de señal de realimentación es insensible a la apertura y cortocircuito del cable.

La salida de realimentación de 12 V sólo está presente si el contacto de posición remota está cerrado y la portadora de realimentación se modula regularmente a 5,2 Hz +/- 0,5 Hz. Cualquier ruido a una frecuencia fija o modulada de 50 Hz sobre el cable no acciona esta salida.

El receptor de señal de realimentación es insensible a cualquier señal desde cualquier otro transmisor de monitorización de la posición, cuando estas señales se transportan a través de un cable de múltiples conductores y se producen dos contactos separados sobre los dos circuitos debido a una falta.

La longitud de cable máxima es de 5 km y su capacitancia distribuida máxima es de 85 nF/km.

La salida de realimentación presenta un valor de menos de 4 V después de un tiempo máximo de 350 ms desde la apertura del contacto de posición remota.

El módulo tal como se ilustra en las figuras 2 y 3 satisface además los siguientes requisitos de regularidad funcional:

La potencia máxima que puede entregarse en la salida de 48 VCC es de 50 W.

El transmisor de potencia se apaga en situaciones de sobrecarga. La eliminación de sobrecarga hace que el generador se reajuste automáticamente después de un tiempo de 13 a 15 s.

La banda de paso mínima del filtro de portadora de realimentación, con un Val min., es de 118 a 132 Hz. La potencia mínima de portadora fija que puede accionar el receptor es de no menos de 100 mW.

El ruido inducido máximo a 50 Hz sobre el cable de realimentación es de 20 VCA, el ruido de diafonía máximo a 125 Hz, si se utiliza un cable de múltiples conductores para el transmisor de monitorización de la posición, es de
5 VCA (aproximadamente el 10% de la señal transmitida máxima).

La banda de paso mínima del filtro de frecuencia de modulación es de aproximadamente 0,6 Hz (desde 4,9 a
5,5 Hz).

La resistencia del circuito fuera de la cabina es de 50 a 100 Ohm. Si esta resistencia es de menos de 50 Ohm se ajusta en el transmisor la señal de realimentación para añadir una carga ficticia al circuito resonante del oscilador. Para una resistencia de cable de 0 a 25 Ohm, el enchufe para una resistencia interna de 39 Ohm deberá conectarse al frente de la bandeja. Para una resistencia de cable de 26 a 50 Ohm, el enchufe que va a conectarse es para una resistencia interna de 68 Ohm.

Una inactividad de señal de realimentación en la entrada del receptor de 25 ms o menos no se detecta.

La tolerancia para la tensión de suministro de 150 V es de \pm5%. La tolerancia para la frecuencia de suministro es de \pm1%.

Los cables de accionamiento y monitorización separados se conectan por medio de transformadores aislados de
4 kVCC.

Claims (22)

1. Módulo de accionamiento y monitorización, en particular para unidades de mando, es decir, equipos de vía, de sistemas ferroviarios o similares, que comprende:

una línea de comunicación con la unidad de mando que va a controlarse, para transmitir señales de control de unidad de mando, es decir, señales de accionamiento, y para recibir señales de estado de unidad de mando, es decir, señales de realimentación;

señales de realimentación que se generan mediante un circuito oscilatorio que genera una señal a una frecuencia predeterminada cuando la unidad de mando conmuta a uno de los estados de funcionamiento predeterminados, proporcionándose una frecuencia de señal de realimentación específica en asociación única con cada estado de funcionamiento de la unidad de mando;

y estando formado el circuito oscilatorio mediante los hilos de las líneas de comunicación entre el actuador de control y la unidad de mando y un condensador separado para cada estado de funcionamiento predeterminado de la unidad de mando, presentando la unidad de mando medios de conmutación de realimentación que se hacen funcionar de ese modo tras la transición desde un primer a un segundo de dichos estados de funcionamiento predeterminados;

todo ello de tal manera que, cuando se llega a un estado de funcionamiento, se genera automáticamente una señal de realimentación que presenta la frecuencia única predeterminada, señal de realimentación que se detecta mediante medios de detección del módulo de accionamiento y monitorización,

medios de detección que incluyen medios para analizar la señal de realimentación para comprobar si es correcta la frecuencia de señal de realimentación y generar una señal para indicar que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente;

en el que se incluyen medios para modular la señal de realimentación según un protocolo de modulación predeterminado.

2. Módulo según la reivindicación 2, caracterizado porque el protocolo de modulación en amplitud de señal de realimentación es un esquema de modulación en amplitud de pulso (PAM).

3. Módulo según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque comprende un generador de señal de realimentación local que presenta una sección de generación de portadora de señal de realimentación local y una sección de generación de señal de modulación en amplitud de pulso local, generador de señal de realimentación local que se dispara para generar dicha señal de realimentación mediante una red resonante de capacitancia variable, que está compuesta por una bobina local, una resistencia proporcionada por los hilos de la línea de comunicación entre el módulo y una unidad de mando remota y los contactos del conmutador de realimentación de dicha unidad de mando remota, y un condensador separado para cada estado de funcionamiento de la unidad de mando remota, condensadores que están ubicados en la unidad de mando remota y conectados juntos alternativamente en la red resonante mediante el conmutador de realimentación dependiendo del estado de funcionamiento de la unidad de mando, mientras que el módulo incluye un receptor local que presenta medios para analizar la señal de realimentación con respecto a la frecuencia de la portadora de señal de realimentación y la frecuencia de la modulación en amplitud de pulso de dicha portadora de señal de realimentación, y medios de análisis de señal de realimentación que son del tipo vital y generan una señal vital que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento
correspondiente.

4. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el receptor de señal de realimentación comprende un puerto AND vital que genera una señal vital que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente cuando a las dos entradas de dicho puerto AND se les presentan señales a la frecuencia de portadora de señal de realimentación correcta y a la frecuencia de modulación correcta, que se proporcionan por la salida del analizador de señal de realimentación.

5. Módulo según la reivindicación 4, caracterizado porque los medios analizadores de señal de realimentación consisten en un canal de filtrado de portadora y de demodulación de señal de realimentación, y cada canal presenta medios para generar dos señales CC, una relacionada con la frecuencia de portadora y la otra con la frecuencia de modulación, presentándose cada una a un puerto AND vital con dos entradas.

6. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la bobina de las redes resonantes del generador de señal de realimentación consiste en el devanado de un transformador de aislamiento galvánico en la conexión entre el módulo y la unidad de mando.

7. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de realimentación presentada al receptor se toma de un devanado de un transformador de aislamiento galvánico en la conexión entre el módulo y la unidad de mando.

8. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se proporciona un transformador de aislamiento galvánico entre cada entrada/salida del módulo y la entrada/salida correspondiente de la unidad de mando.

9. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende medios para detectar la falta de señal de realimentación, medios que comparan el tiempo durante el cual no se ha detectado señal de realimentación con un umbral permitido máximo ajustable, y medios que controlan medios para bloquear, suprimir y/o retardar la señal que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente durante un tiempo predeterminado mayor que dicho umbral permitido máximo, o generar una señal que indica que la unidad de mando no ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento cuando el tiempo durante el que no se ha detectado señal de realimentación supera dicho umbral permitido máximo.

10. Módulo según la reivindicación 9, caracterizado porque el puerto AND vital para generar la señal de realimentación correcta está conectado a un temporizador cuya salida está conectada a al menos dos o a una pluralidad de puertos AND, cuyo número corresponde a los estados de funcionamiento de la unidad de mando y cuya otra entrada está conectada a su respectivo transformador de aislamiento.

11. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se proporciona en combinación con una unidad de mando que puede conmutar a uno de dos estados de funcionamiento diferentes, estando dicho módulo conectado a dicha unidad de mando por medio de una línea de comunicación que comprende al menos dos hilos de señal y un hilo de neutro común, estando asociado cada hilo con un condensador diferente y estando conectado cada hilo a la unidad de generador de señal de realimentación con su condensador correspondiente a través de un transformador de aislamiento galvánico, y estando conectado cada cable a la unidad de receptor, mientras que el temporizador controla dos puertos AND vitales diseñados para generar dos señales diferentes que indican que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente, cada una de cuyas señales está relacionada unívocamente con uno de los dos estados de funcionamiento, mientras que cada puerto AND cuya salida está conectada al temporizador está conectado por la otra entrada a uno de los dos transformadores de
aislamiento.

12. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque es un módulo de accionamiento y monitorización de un puesto de cambio de vía de un desvío ferroviario P80 que se alimenta mediante un motor CC de imanes permanentes, puesto de cambio de vía que presenta una entrada de control o accionamiento para una señal diseñada para controlar el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde una posición primera o normal a una posición segunda o inversa, y una entrada de control o accionamiento para controlar el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde la segunda a la primera posición, presentando el puesto de cambio de vía una línea de comunicación con el módulo de accionamiento y monitorización, línea de comunicación que comprende un hilo para transmitir la señal de control de desplazamiento de aguja de cambio de vía para cada una de dichas dos entradas de control o accionamiento, mientras que el puesto de cambio de vía comprende además un conmutador para cerrar una red resonante que conecta simultánea y alternativamente en serie, en dicha red, uno de dos condensadores, presentando cada uno un valor específico para cada una de las dos posiciones de funcionamiento de los puestos de cambio de vía, estando conectado dicho condensador a una entrada correspondiente de dos entradas de señal de realimentación separadas de la sección de monitorización del módulo de accionamiento y monitorización mediante los mismos hilos de transmisión de señal de control o accionamiento.

13. Módulo según la reivindicación 12, caracterizado porque está conectado al puesto de cambio de vía del desvío ferroviario o similar por medio de tres hilos, dos de los cuales son para transmitir respectivamente la polaridad positiva de una de dos señales de accionamiento para el desplazamiento de las agujas de cambio de vía desde una primera a una segunda posición y viceversa, y un tercero es un hilo de neutro, formando también dichos dos hilos de señal de accionamiento, con el hilo de neutro, una red resonante para accionar un generador de señal de realimentación.

14. Módulo según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque la señal de realimentación presenta una frecuencia de portadora de aproximadamente 400 Hz, que se modula en amplitud de pulso con una frecuencia de aproximadamente 10,4 Hz.

15. Módulo según una o más de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se proporciona en combinación con una unidad de mando que presenta al menos un solenoide, estando diseñado dicho módulo para controlar y/o monitorizar la posición o el estado de funcionamiento del solenoide, proporcionándose un cable de dos conductores para controlar la energización del solenoide, y un cable de dos conductores adicional, separado del otro, para la señal de realimentación, mientras que el solenoide controla un conmutador de realimentación que, en uno de los dos estados de funcionamiento del solenoide, cierra una red resonante por lo que un condensador está conectado en serie en la misma, red resonante que acciona un generador de señal de realimentación en el módulo de accionamiento y monitorización, que genera una señal de realimentación que presenta una frecuencia de portadora predeterminada y modulada en amplitud de pulso con una segunda frecuencia de modulación, proporcionándose dicha señal de realimentación a un receptor del módulo de accionamiento y monitorización que presenta medios analizadores de señal para detectar la frecuencia de portadora y la frecuencia de modulación en amplitud de pulso y para generar una señal que indica que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente tras la detección de la frecuencia de portadora correcta y la frecuencia de modulación de pulso correcta de la señal de realimentación.

16. Módulo según la reivindicación 15, caracterizado porque la frecuencia de modulación en amplitud de pulso de la señal de realimentación se detecta mediante un filtro activo, que no presenta elementos magnéticos con una frecuencia de funcionamiento muy baja.

17. Módulo según la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque presenta dos salidas de control para las señales diseñadas para energizar dos solenoides diferentes, estando conectada cada una de tales salidas mediante un cable dedicado a dos hilos, y una entrada para controlar respectivamente uno de los dos solenoides, mientras que cada solenoide controla un conmutador de realimentación que cierra, en uno de los estados de funcionamiento del solenoide, una red resonante independiente para cada solenoide, conectando en serie un condensador predeterminado ubicado próximo al dispositivo de vía, red resonante de cada solenoide, en la que circula la señal de realimentación respectiva, que comprende dicho condensador, un cable de dos conductores dedicado, que es diferente del cable de control, y un secundario del transformador de aislamiento, que es parte del generador de señal de realimentación, colocado en el actuador.

18. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se proporciona en combinación con una unidad de control central que genera una señal de control de energización del solenoide, señal de energización que se genera mediante el propio módulo de accionamiento y monitorización en presencia de dicha señal de control de energización, proporcionándose medios para retardar el accionamiento del generador de señal de energización un tiempo de retardo predeterminado.

19. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por dos relés de placa de circuito impreso para romper la conexión entre el generador de señal de energización y el solenoide, relés de bloqueo que se controlan para restablecer la conexión por los medios de retardo después del tiempo de retardo predeterminado.

20. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se suministra potencia al filtro activo o bien a través de los relés de bloqueo o bien directamente mediante los medios de retardo de tal modo que, cuando se bloquea la conexión de control entre el generador de señal de energización y el solenoide, se suministra potencia al filtro activo a través de dichos relés de bloqueo, mientras que cuando se restablece la conexión entre el generador de señal de energización y el solenoide, se suministra potencia al filtro activo mediante los medios de retardo por lo que, cuando se pega cualquiera de los relés de bloqueo en una situación de conexión restablecida entre el generador de señal de energización y el solenoide, y cuando no se proporciona ninguna señal de control de energización en la entrada del temporizador, se detecta una situación de falta.

21. Módulo según una o más de las reivindicaciones 15 a 20, caracterizado porque la portadora de señal de realimentación presenta una frecuencia de 125 Hz y la frecuencia de modulación en amplitud de pulso es de aproximadamente 5,2 Hz.

22. Módulo según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se proporciona en combinación con unidad de control central que funciona cíclicamente, que genera y transmite señales de control de unidad de mando a dicho módulo, para generar señales de control o de accionamiento de unidad de mando y para generar y recibir señales de realimentación que indican los estados de funcionamiento de dichas unidades de mando, mientras que el módulo de accionamiento y monitorización genera señales que indican que la unidad de mando ha conmutado correctamente al estado de funcionamiento correspondiente, que se proporcionan a la unidad de control central después del análisis de señal de realimentación, y se genera una señal para indicar que la función de monitorización se detiene cuando el retardo de recepción de señal de realimentación supera un umbral máximo dado.