ES2967226T3 - Vehículo ferroviario con dispositivo de control - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere, entre otros, a un vehículo ferroviario (10, 11, 12) con un dispositivo de control (100) para controlar el vehículo ferroviario (10, 11, 12). Según la invención, el dispositivo de control (100) está basado en inteligencia artificial y ha sido entrenado para controlar el vehículo ferroviario (10, 11, 12) en al menos un tramo de vía predefinido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Vehículo ferroviario con dispositivo de control
La presente invención hace referencia a un vehículo ferroviario con un dispositivo de control para el control del vehículo ferroviario.
En la actualidad, los vehículos ferroviarios se controlan mediante dispositivos de supervisión de nivel superior en forma de enclavamientos. Dicho control o supervisión mediante el enclavamiento requiere un enlace de comunicaciones permanente con los vehículos ferroviarios en la sección de vía controlada por el enclavamiento. La solicitud DE 10 2006 007 788 A1 revela un procedimiento para la supervisión asistida por ordenador del funcionamiento de un vehículo ferroviario.
El objeto de la presente invención consiste en proporcionar un vehículo ferroviario que permita una conducción más autónoma que antes.
Dicho objeto se resuelve conforme a la invención mediante un vehículo con las características según la reivindicación 1. Las realizaciones ventajosas del vehículo conforme a la invención están indicadas en las reivindicaciones relacionadas.
Según la invención está previsto que el dispositivo de control esté basado en inteligencia artificial y haya sido entrenado para controlar el vehículo ferroviario en al menos una ruta predeterminada. Según la invención, el vehículo ferroviario presenta además un dispositivo de comunicaciones para la comunicación directa con otros vehículos ferroviarios.
Una ventaja significativa del vehículo ferroviario según la presente invención consiste en que éste se basa en inteligencia artificial y, en vista de la potencia informática disponible hoy en día, se puede permitir muy fácilmente que un sistema de vías férreas sea completamente autónoma, en particular, por ejemplo, sin supervisión de enclavamiento o, al menos, en gran medida de forma autónoma y segura. Por supuesto, también se puede utilizar un enclavamiento para aumentar la seguridad, pero no siempre es necesario.
Resulta ventajoso que el dispositivo de control haya sido entrenado mediante aprendizaje automático en base a datos externos.
Resulta particularmente ventajoso cuando el dispositivo de control ha sido entrenado en base a datos de medición que se registraron previamente durante viajes previos del vehículo ferroviario o de otro vehículo ferroviario con el mismo comportamiento de marcha en la ruta predeterminada.
Adicional o alternativamente, el dispositivo de control puede estar o haber sido entrenado de forma ventajosa en base a datos de ruta que describen la ruta predeterminada.
También resulta ventajoso cuando el dispositivo de control registra datos de medición durante la conducción por la ruta predeterminada, los almacena y los utiliza para el posterior aprendizaje automático con el fin de mejorar su comportamiento de control, es decir, mejorar su comportamiento de control con los datos de medición registrados en el marco del aprendizaje automático.
Según la presente inversión, el dispositivo de control ha sido entrenado de tal manera que al controlar el vehículo ferroviario se consideran informaciones de otros vehículos ferroviarios que circulan por la ruta, en particular, de un vehículo ferroviario que viaja por delante, en particular, informaciones de ubicación, informaciones de velocidad y/o informaciones de horarios para otros vehículos ferroviarios.
El dispositivo de control ha sido entrenado ventajosamente de tal manera que al controlar el vehículo ferroviario, mantiene una distancia mínima predeterminada con respecto a un vehículo ferroviario que viaja por delante.
Para rutas que disponen de un dispositivo de supervisión superior, en particular de un enclavamiento, resulta ventajoso cuando el dispositivo de control está entrenado de tal manera que al controlar el vehículo ferroviario, considera y, en particular, ejecuta comandos de control del dispositivo de supervisión superior, es decir, del enclavamiento.
Preferentemente, el dispositivo de control ha sido entrenado para una operación de conducción ATO, en particular, una operación de conducción ATO con nivel de automatización 4, y/o para una operación de conducción según la norma ETCS Nivel 3.
La presente invención también hace referencia a un procedimiento para el funcionamiento de vehículos ferroviarios según la reivindicación 9. De acuerdo con la presente invención está previsto que los vehículos ferroviarios estén controlados por dispositivos de control a bordo basados en inteligencia artificial y que hayan sido entrenados para controlar el respectivo vehículo ferroviario en la ruta a recorrer, en donde los vehículos ferroviarios se comunican directamente entre sí. Con respecto a las ventajas del procedimiento conforme a la invención se hace referencia a las ejecuciones mencionadas anteriormente en relación con el vehículo conforme a la invención.
Los vehículos ferroviarios funcionan preferentemente de manera autónoma.
Los dispositivos de control, al controlar el vehículo ferroviario, consideran informaciones de otros vehículos ferroviarios que circulan por la ruta, en particular, de un vehículo ferroviario que viaja por delante, en particular, informaciones de ubicación, informaciones de velocidad y/o informaciones de horarios para otros vehículos ferroviarios.
También resulta ventajoso cuando los dispositivos de control registran datos de medición durante la conducción por la ruta predeterminada, los almacena y los utiliza para el posterior aprendizaje automático, aumentando así su inteligencia artificial.
En caso de detectarse una situación peligrosa, preferentemente, un dispositivo de vigilancia superior, en particular un enclavamiento, asume total o parcialmente el control de los vehículos ferroviarios. Para ello, transmite preferentemente comandos de control a los dispositivos de control de los vehículos ferroviarios.
A continuación, la presente invención se explica en detalle mediante ejemplos de ejecución; a modo de ejemplo en las figuras se muestra:
Figura 1: un ejemplo de ejecución de un sistema de vías férreas por el que transitan ejemplos de ejecución para vehículos ferroviarios según la invención, en donde un ejemplo de ejecución para un procedimiento según la invención se explica con más detalle con referencia al sistema de vías férreas según la figura 1.
Figura 2: un ejemplo de ejecución de un sistema de vías férreas en el que está presente un dispositivo de supervisión de nivel superior en forma de enclavamiento, que puede influir en el comportamiento de los vehículos ferroviarios que circulan por el sistema de vías férreas.
Figura 3: un ejemplo de ejecución de un dispositivo de control que se puede utilizar con los vehículos ferroviarios mostrados en las figuras 1 y 2, en donde el dispositivo de control mostrado en la figura 3 ha sido entrenado por un dispositivo de entrenamiento externo.
Figura 4: un ejemplo de ejecución de un dispositivo de control que se puede utilizar con los vehículos ferroviarios mostrados en las figuras 1 y 2, en donde el dispositivo de control ha sido entrenado o está siendo entrenado tanto por un dispositivo de entrenamiento externo como por un programa de entrenamiento interno.
Figura 5: un ejemplo de ejecución de un dispositivo de control que se puede utilizar con los vehículos ferroviarios mostrados en las figuras 1 y 2, en donde el dispositivo de control ha sido entrenado o está siendo entrenado exclusivamente por un programa de entrenamiento interno.
Por razones de claridad en la representación, en las figuras se utilizan siempre los mismos símbolos de referencia para los componentes idénticos o bien, comparables.
La figura 1 muestra un sistema de vías férreas 5 por el que circulan tres vehículos ferroviarios 10, 11, 12. Los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 disponen cada uno de un dispositivo de control 100 basado en inteligencia artificial que ha sido entrenado para controlar su respectivo vehículo ferroviario en al menos una ruta predeterminada.
En el ejemplo de ejecución según la figura 1, se supone a modo de ejemplo que los dispositivos de control 100 de los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 están programados respectivamente de tal manera que los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 pueden viajar desde un punto de partida 20 del sistema de vías férreas 5 hasta un punto de destino superior 21 y/o un punto de destino inferior 22 mostrados en la figura 1 y pueden regresar desde los dos puntos de destino 21 y 22 al punto de partida 20 de manera correspondiente.
Para permitir un comportamiento de conducción coordinado de los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 entre sí, los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 se comunican entre sí mediante dispositivos de comunicaciones (aquí no representados en detalle), que pueden estar dispuestos en o fuera de los dispositivos de control 100. Una comunicación de este tipo puede estar basada, por ejemplo, en señales de radio F, tal como se muestra a modo de ejemplo en la figura 1. La comunicación por radio puede estar basada en el sistema de telefonía móvil GSM-R conocido en la ingeniería ferroviaria o en otro sistema de telefonía móvil. Los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 se comunican entre sí directamente por radio, es decir, sin utilizar una red de comunicaciones superior. La figura 2 muestra un segundo ejemplo de ejecución para un sistema de vías férreas 5 por el que circulan tres vehículos ferroviarios 10, 11, 12. También en el sistema de vías férreas 5 según la figura 2, los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 presentan respectivamente dispositivos de control 100, que se basan en inteligencia artificial para controlar el respectivo vehículo ferroviario con vistas a recorrer al menos una ruta predeterminada, aquí, por ejemplo, se ha entrenado entre el punto inicial 20 y ambos puntos de destino 21 y 22.
A diferencia del ejemplo de ejecución según la figura 1, en el sistema de vías férreas 5 según la figura 2 está previsto adicionalmente un enclavamiento 30 que conforma un dispositivo de supervisión superior y puede transmitir a los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 comandos de control SB que deben ser considerados por los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12. Tal supervisión o control adicional del tráfico de vehículos ferroviarios en la vía férrea 5 mediante el enclavamiento 30 se realiza en particular cuando el enclavamiento 30 determina que los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 que circulan por la vía férrea 5 se encuentran en una situación peligrosa o se están acercando a una situación peligrosa.
El dispositivo de control 100 ha sido entrenado en los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 mediante aprendizaje automático de tal manera que los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 pueden circular en un modo de conducción automático, también conocido técnicamente como modo de conducción ATO. De manera particularmente preferida se consigue una conducción completamente autónoma según el nivel de automatización 4.
Para permitir un comportamiento de conducción coordinado de los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 entre sí, los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 se comunican entre sí mediante sus dispositivos de control 100; al respecto, se hace referencia a las explicaciones previas en relación con la figura 1.
El enclavamiento 30 según la figura 2 transmitirá cualquier comando de control SB para controlar o influir en el comportamiento de conducción de los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12, preferentemente por radio. Resulta ventajoso que el enclavamiento 30 utilice el mismo sistema de radio que los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 en su comunicación entre sí.
La figura 3 muestra un ejemplo de ejecución para un dispositivo de control 100 que se puede utilizar en los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 según las figuras 1 y 2. El dispositivo de control 100 según la figura 3 presenta un ordenador 110 y una memoria 120. En la memoria 120 está almacenado un módulo de programa de control SPM, que determina el comportamiento del ordenador 110 y, con ello, el comportamiento de control del dispositivo de control 100 en su conjunto.
En el ejemplo de ejecución según la figura 3, el módulo de programa de control SPM se generó mediante aprendizaje automático a través de un dispositivo de entrenamiento externo 200. El dispositivo de entrenamiento externo 200 utiliza preferentemente datos externos De, que son suministrados por fuentes externas, para entrenar el módulo de programa de control SPM o para conformar el módulo de programa de control SPM. Los datos externos pueden comprender, por ejemplo, datos de comportamiento de conducción que describen el comportamiento de conducción del respectivo vehículo ferroviario 10, 11 o 12.
Además, el dispositivo de entrenamiento 200 según la figura 3 utiliza preferentemente datos de medición Dm para entrenar el programa de control SPM, que se registraron previamente de viajes anteriores del respectivo vehículo ferroviario o de otro vehículo ferroviario con el mismo o similar comportamiento de conducción en la ruta predeterminada o en el sistema de vías férreas 5 según las figuras 1 y 2.
De forma alternativa o adicional, el dispositivo de entrenamiento 200 utilizará ventajosamente datos de ruta Ds para entrenar el programa de control SPM, que describen completamente las rutas a recorrer entre el punto de partida 20 y los dos puntos de destino 21 y 22 o el sistema de vías férreas 5 según las figuras 1 y 2.
Para entrenar el dispositivo de control 100, el dispositivo de entrenamiento 200 presenta preferentemente un programa de entrenamiento TPM almacenado en una memoria 220, que es ejecutado por un dispositivo informático 210 del dispositivo de entrenamiento 200.
En el ejemplo de ejecución según la figura 3, el módulo de programa de control SPM y, con ello, el comportamiento de control del dispositivo de control 100 se determina completamente antes de la puesta en marcha de los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 y después permanece inalterado. Una configuración de este tipo del dispositivo de control 100 resulta especialmente ventajosa en vistas que resulta posible comprender en cualquier momento en qué conjunto de datos se basa la inteligencia artificial del dispositivo de control 100 o en qué nivel de conocimiento funciona el dispositivo de control 100 en su comportamiento de control.
La figura 4 muestra un segundo ejemplo de ejecución para un dispositivo de control 100 que se puede utilizar en los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 según las figuras 1 y 2. El dispositivo de control 100 según la figura 4 se entrenó mediante un dispositivo de entrenamiento externo 200 o con un programa de entrenamiento externo TPM, tal como ya se explicó anteriormente en relación con la figura 3. El entrenamiento externo mediante el dispositivo de entrenamiento externo 200 puede basarse en datos externos De, datos de medición Dm y datos de ruta Ds; en este contexto, se hace referencia a las explicaciones precedentes en relación con la figura 3.
A diferencia del ejemplo de ejecución según la figura 3, el dispositivo de control 100 según la figura 4 presenta además en la memoria 120 su propio programa de entrenamiento TPMe, lo que permite un entrenamiento adicional del dispositivo de control 100 y, con ello, una mejora adicional del sistema de inteligencia artificial del dispositivo de control 100. El entrenamiento adicional del dispositivo de control 100 mediante el programa de entrenamiento propio o interno TPMe se basa preferentemente en los datos de medición inmediatos Dma, que se registran y procesan durante los viajes inmediatos del correspondiente vehículo ferroviario 10, 11 ó 12, es decir, después de finalizar el entrenamiento externo mediante el dispositivo de entrenamiento externo 200.
Una ventaja del ejemplo de ejecución según la figura 4 consiste en que se puede conseguir una mejora adicional de la inteligencia artificial y, por lo tanto, del comportamiento de control del dispositivo de control 100 utilizando adicionalmente los datos de medición inmediatos Dma para el entrenamiento a través del dispositivo de entrenamiento externo 200 una vez finalizado el entrenamiento externo, de modo que el comportamiento de control y, por lo tanto, el comportamiento de conducción del vehículo ferroviario puede mejorarse durante viajes posteriores en comparación con el nivel de conocimiento original o el éxito de aprendizaje original.
La figura 5 muestra un tercer ejemplo de ejecución para un dispositivo de control 100 que se puede utilizar en los vehículos ferroviarios 10, 11 y 12 según las figuras 1 y 2. El dispositivo de control 100 presenta un ordenador 110 y una memoria 120 y al respecto corresponde a los ejemplos de ejecución según las figuras 3 y 4.
A diferencia de los ejemplos de ejecución según las figuras 3 y 4, en la memoria 120 del dispositivo de control 100 según la figura 5 está almacenado un programa de entrenamiento TPMe que ejecuta completamente por sí solo el aprendizaje automático generando así la inteligencia artificial del programa de control SPM. Para ello, el programa de entrenamiento propio del dispositivo de control TPMe utiliza preferentemente datos externos De, datos de medición Dm, datos de ruta Ds y datos de medición inmediatos Dma, tal como se explicó anteriormente en relación con las figuras 3 y 4.
Una ventaja de la variante de ejecución según la figura 5 consiste en que se puede prescindir de un dispositivo de entrenamiento externo 200, tal como está previsto en los ejemplos de ejecución según las figuras 3 y 4, ya que el módulo de programa de control SPM se puede generar únicamente en base al propio programa de entrenamiento TPMe en la memoria 120 del dispositivo de control 100.
Aunque la invención ha sido descrita e ilustrada en detalle a través de ejemplos de ejecución preferidos, dicha invención no está restringida sin embargo por los ejemplos revelados, sino exclusivamente por las características de las reivindicaciones independientes.
Lista de símbolos de referencia
5 Sistema de vías férreas
10 Vehículo ferroviario
11 Vehículo ferroviario
12 Vehículo ferroviario
20 Punto de partida
21 Punto de llegada
22 Punto de llegada
30 Enclavamiento
100 Dispositivo de control
110 Ordenador
120 Memoria
200 Dispositivo de entrenamiento
210 Dispositivo informático
220 Memoria
De Datos
Dm Datos de medición
Dma Datos de medición
Ds Datos de la ruta
F Señal de radio
SB Comando de control
SPM Módulo de programa de control
TPM Programa de entrenamiento
TPMe Programa de entrenamiento propio del dispositivo de control
Claims (12)
1. Vehículo ferroviario (10, 11, 12) con un dispositivo de control (100) del lado del vehículo para controlar el vehículo ferroviario (10, 11, 12), en donde el dispositivo de control (100) está basado en inteligencia artificial y para controlar el vehículo ferroviario ( 10, 11, 12) se ha entrenado al menos una ruta predeterminada, en donde el vehículo ferroviario (10, 11, 12) está diseñado mediante el dispositivo de control (100) para circular de manera segura por un sistema de vías férreas de forma completamente o al menos en gran medida autónoma,
caracterizado porque
el vehículo ferroviario (10, 11, 12) presenta un dispositivo de comunicaciones para la comunicación directa con otros vehículos ferroviarios y el dispositivo de control (100) ha sido entrenado de tal manera que al controlar el vehículo ferroviario (10, 11, 12) se consideran informaciones de otros vehículos ferroviarios (10, 11, 12) que circulan por la ruta, en particular, de un vehículo ferroviario (10, 11, 12) que viaja por delante, en particular, informaciones de ubicación, informaciones de velocidad y/o informaciones de horarios para otros vehículos ferroviarios (10, 11, 12).
2. Vehículo ferroviario (10, 11,12) según la reivindicación 1,
caracterizado porque
el dispositivo de control (100) ha sido entrenado mediante aprendizaje automático en base a datos externos (De).
3. Vehículo ferroviario (10, 11,12) según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el dispositivo de control (100) ha sido entrenado en base a datos de medición (Dm) que se habían registrado previamente durante viajes previos del vehículo ferroviario (10, 11, 12) u otro vehículo ferroviario (10, 11, 12) con el mismo comportamiento de conducción en la ruta predeterminada.
4. Vehículo ferroviario (10, 11,12) según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el dispositivo de control (100) ha sido entrenado en base a datos de ruta (Ds) que describen la ruta predeterminada.
5. Vehículo ferroviario (10, 11,12) según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
durante el viaje por la ruta predeterminada, el dispositivo de control (100) registra datos de medición inmediatos (Dma), los almacena y los utiliza para el aprendizaje automático posterior con el fin de mejorar su comportamiento de control.
6. Vehículo ferroviario (10, 11,12) según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el dispositivo de control (100) ha sido entrenado de tal manera que al controlar el vehículo ferroviario (10, 11, 12), mantiene una distancia mínima predeterminada con respecto a un vehículo ferroviario (10, 11, 12) que viaja por delante.
7. Vehículo ferroviario (10, 11,12) según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el dispositivo de control (100) ha sido entrenado de tal manera que, al controlar el vehículo ferroviario (10, 11, 12), considera y, en particular, ejecuta comandos de control (SB) de un dispositivo de supervisión superior, en particular, un enclavamiento (30).
8. Vehículo ferroviario (10, 11,12) según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque
el dispositivo de control (100) ha sido entrenado para una operación de conducción ATO, en particular, una operación de conducción ATO con nivel de automatización 4, y/o para una operación de conducción según la norma ETCS Nivel 3.
9. Procedimiento para el funcionamiento de vehículos ferroviarios, en donde los vehículos ferroviarios (10, 11, 12) se controlan mediante dispositivos de control a bordo (100) basados en inteligencia artificial y entrenados para controlar el respectivo vehículo ferroviario (10, 11, 12). ) en la ruta a recorrer, en donde los vehículos ferroviarios (10, 11, 12) están configurados mediante los dispositivos de control (100) para circular de forma totalmente o al menos en gran medida autónoma y segura sobre un sistema de vías férreas,
caracterizado porque los vehículos ferroviarios (10, 11, 12) se comunican directamente entre sí y los dispositivos de control (100) han sido entrenados de tal manera que al controlar su vehículo ferroviario (10, 11, 12) se consideran informaciones de otros vehículos ferroviarios (10, 11, 12) que circulan por la ruta, en particular, un vehículo ferroviario (10, 11, 12) que viaja por delante, en particular, informaciones de ubicación, informaciones de velocidad y/o informaciones de horarios para otros vehículos ferroviarios (10, 11, 12).
10. Vehículo según la reivindicación 9,
caracterizado porque
los vehículos ferroviarios (10, 11, 12) circulan de manera autónoma.
11. Vehículo según una de las reivindicaciones precedentes 9 a 10,
caracterizado porque
durante el viaje por la ruta predeterminada, los dispositivos de control (100) registran datos de medición inmediatos (Dma), los almacena y los utiliza para el aprendizaje automático posterior con el fin de mejorar su correspondiente comportamiento de control.
12. Vehículo según una de las reivindicaciones precedentes 9 a 11,
caracterizado porque
en caso de detectarse una situación peligrosa, un dispositivo de supervisión superior, en particular, un enclavamiento (30), asume el control total o parcial de los vehículos ferroviarios (10, 11, 12), en particular, se transmiten órdenes de control (SB) a los dispositivos de control (100) de los vehículos ferroviarios (10, 11, 12).
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