ES3006027T3 - Method and device for slip detection and rail vehicle - Google Patents
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Abstract
Un método para detectar el deslizamiento en un juego de ruedas (7, 8) de un vehículo ferroviario (1) comprende la detección de varias señales de medición de un primer y un segundo sensor de velocidad (5, 6) y la determinación de un valor de velocidad para el primer y el segundo juego de ruedas (7, 8) en función de la señal de medición correspondiente del sensor de velocidad asociado (5, 6). El método también comprende la formación de pares de valores de velocidad, cada uno con un valor de velocidad determinado para el primer y el segundo juego de ruedas (7, 8), la comparación de los respectivos valores de velocidad y la determinación de un factor de corrección para varios pares de valores de velocidad en función de la comparación. El método también comprende la determinación de las desviaciones de velocidad en función del factor de corrección determinado y la determinación del deslizamiento del primer y/o segundo juego de ruedas (7, 8) en función de las desviaciones de velocidad determinadas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo para la detección de resbalamiento, así como vehículo ferroviario
La presente invención hace referencia a un procedimiento para la determinación de un valor de corrección con la exclusión simultánea de eventos de resbalamiento en uno o más ejes de un vehículo que circula por tierra. Además, la presente invención hace referencia a un dispositivo para realizar un procedimiento de esa clase, así como a un vehículo que circula por tierra, con un dispositivo de esa clase.
Los vehículos ferroviarios son vehículos que circulan por tierra, para los que, en un modo de marcha manual o automático, deben determinarse de manera precisa y segura una velocidad del vehículo y un recorrido que puede derivarse de ello. De este modo, en general se utilizan sensores de velocidad o codificadores incrementales de recorrido que, del modo antes mencionado, están asociados a una rueda o a un eje montado del vehículo ferroviario. Los sensores de esa clase, sin embargo, no detectan directamente un patinaje o un deslizamiento de una rueda, sino que la rueda puede rotar más rápido o rota más lentamente de lo que realmente marcha el vehículo ferroviario. De este modo, una velocidad medida por medio de los sensores eventualmente no corresponde a una velocidad del vehículo real, del vehículo ferroviario. A continuación, como valor de corrección, el término "factor de corrección" también se utiliza con el mismo significado.
Por la solicitud AU 2005234619 A1 se conoce un procedimiento para el control de la velocidad de un vehículo ferroviario, y por la solicitud DE 10 2005 010 118 A1 se conoce un dispositivo de control de un vehículo ferroviario.
Un objeto de la presente invención consiste en crear un procedimiento para la detección de resbalamiento en un eje montado, para un vehículo ferroviario, que posibilite una determinación fiable y precisa de una velocidad del vehículo, de un vehículo ferroviario, y que pueda contribuir a mantener reducidos los retrasos en un funcionamiento del vehículo ferroviario.
El objeto se soluciona mediante un procedimiento para la detección de resbalamiento, con el cálculo simultáneo de valores de corrección de distintos ejes, para un vehículo ferroviario que circula por tierra, aquí un vehículo ferroviario, según la reivindicación independiente. En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones ventajosas del procedimiento.
Según un aspecto de la invención, un procedimiento para la detección de resbalamiento en un eje montado para un vehículo ferroviario, al que están asociados un primer eje montado con un primer sensor de velocidad y un segundo eje montado con un segundo sensor de velocidad, comprende una detección de una pluralidad de señales de medición del primer sensor de velocidad y del segundo sensor de velocidad, que respectivamente son representativas de una velocidad del primer eje montado y del segundo eje montado del vehículo ferroviario. El procedimiento comprende además una determinación de un respectivo valor de velocidad para el primer eje montado y para el segundo eje montado respectivamente en función de una respectiva señal de medición del primer o del segundo sensor de velocidad. Además, el procedimiento comprende una formación de pares de valores de velocidad con respectivamente un valor de velocidad determinado para el primer y el segundo eje montado. El procedimiento comprende además una comparación de los respectivos valores de velocidad para el primer y el segundo eje montado de un par de valores de velocidad formado, y una determinación de un factor de corrección uniforme para todos los pares de valores de velocidad determinados, en función de la comparación. El procedimiento comprende además la determinación de desviaciones de velocidad en base al factor de corrección válido uniforme, y una determinación del resbalamiento del primer y/o segundo eje montado en función de las desviaciones de velocidad. El procedimiento, en una aplicación reiterada, comprende además una determinación de varias desviaciones del factor de corrección en función de los factores de corrección determinados y una determinación de un resbalamiento del primer y/o segundo eje montado en base a las desviaciones del factor de corrección determinadas.
Mediante el procedimiento descrito es posible una detección fiable de un deslizamiento o patinaje de un eje montado y puede contribuirse a una determinación precisa de la velocidad del vehículo. El procedimiento posibilita una determinación de escala relativa robusta o una determinación del factor de corrección con exclusión fiable de un deslizamiento y un patinaje. Una determinación del factor de corrección de esa clase considera los factores de corrección determinados de distintas secciones de vía y las desviaciones de velocidad que se producen. De este modo, pueden detectarse de modo fiable áreas de resbalamiento en forma de valores atípicos debido a desviaciones de velocidad calculadas, así como factores de corrección. De este modo, los factores de corrección y las desviaciones del factor de corrección permiten determinar desviaciones de velocidad de un eje montado, para alcanzar una igualdad en cuanto a la velocidad de los ejes montados, al utilizar el factor de corrección.
Según un perfeccionamiento preferente, el procedimiento comprende un control de una velocidad del vehículo ferroviario en función del resbalamiento determinado del primer y/o segundo eje montado. El control de la velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario, en particular puede comprender una puesta a disposición de un margen de seguridad para una velocidad del vehículo admisible, del vehículo ferroviario, en función del resbalamiento determinado, de manera que el control de la velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario, también se realiza en función del margen de seguridad proporcionado.
Para los vehículos que circulan por tierra, como vehículos ferroviarios, tanto en un modo de marcha manual, como también en uno automático, es necesario determinar de manera precisa y segura la velocidad del vehículo y el recorrido de marcha que puede derivarse de ello. Por ejemplo, esto puede lograrse utilizando codificadores incrementales de recorrido que están asociados a una respectiva rueda o eje montado de un vehículo ferroviario. Con relación a la presente invención, se conoce que también mediante sensores de esa clase un deslizamiento o patinaje de un eje montado no siempre se detecta de modo fiable. La rueda del eje montado, por ejemplo, puede rotar más rápido de lo que el vehículo ferroviario marcha realmente (patinaje) o rota más lentamente de lo que marcha el vehículo ferroviario (deslizamiento). En el caso de los codificadores incrementales de recorrido, en general con la ayuda del diámetro y la circunferencia de la rueda derivada de ello, se deduce el trayecto recorrido o la velocidad de la rueda y del vehículo ferroviario. Si se modifica el diámetro de una rueda, entonces se modifica la velocidad de la rueda y del vehículo calculada en base a las revoluciones de la rueda. Por ejemplo, las causas para una determinación incorrecta o imprecisa del diámetro de la rueda son:
• una medición imprecisa del diámetro de la rueda
• un desgaste durante la marcha
• una modificación de la presión interna del neumático, por ejemplo en el caso de neumáticos de goma
• una carga, principalmente en el caso de neumáticos de goma.
Si se modifica una determinación de la velocidad, por ejemplo debido a un diámetro de la rueda incorrecto o impreciso, entonces resultan diferencias de velocidad entre los distintos codificadores incrementales de recorrido. Las diferencias de esa clase pueden interpretarse erróneamente como deslizamiento o patinaje y tratarse como la supuesta presencia de un resbalamiento. Suponiendo que se encuentra presente un resbalamiento, se aumentan los márgenes de seguridad predeterminados para intervalos de velocidad, ya que una velocidad del vehículo real puede estimarse peor. Esto justifica una reducción incorrecta de la velocidad del vehículo, condicionada por la seguridad, de manera que el vehículo ferroviario ahora marcha más lento y pueden ocasionarse retrasos considerables.
Para una determinación fiable de la velocidad del vehículo y un funcionamiento seguro del vehículo ferroviario, por tanto, es ventajoso detectar de modo fiable un resbalamiento que eventualmente se produce (deslizamiento o patinaje) de la rueda o del eje montado, y poder influir en un control de la velocidad del vehículo. Mediante el procedimiento descrito puede realizarse una detección del resbalamiento fiable, de manera que se eviten retrasos de un vehículo ferroviario y pueda contribuirse a un funcionamiento conforme a lo previsto y puntual del vehículo ferroviario.
Según otro perfeccionamiento, el procedimiento comprende un rechazo de uno de los factores de corrección determinados en función de las desviaciones de velocidad determinadas por factor de corrección o desviación del factor de corrección entre factores de corrección, y un control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario, en función de los factores de corrección que permanecen. Las desviaciones de velocidad determinadas de los factores de corrección calculados, así como las desviaciones del factor de corrección, permiten detectar con precisión las fases y los rangos de tiempo en los que se produce un resbalamiento de una rueda.
Por ejemplo, existe una diferencia de velocidad entre los dos ejes montados, que justificaría un valor de corrección de aproximadamente 1,1. Si ahora se determina brevemente un factor de corrección de por ejemplo 4, entonces ese factor de corrección varía claramente del otro, y puede determinarse como resbalamiento. Para la detección se determina un factor de corrección uniforme, por ejemplo de 2,55, y errores de cierre o desviaciones de los factores de corrección individuales, por diferencia, se trasladan a las respectivas desviaciones de velocidad. Cuanto más se desvíe del valor de corrección calculado de modo uniforme, tanto mayores serán las desviaciones de velocidad. Los factores de corrección calculados de forma consecutiva para secciones de vía y/o las desviaciones de velocidad, de modo correspondiente, presentan un pico marcado, que posibilita una detección fiable del resbalamiento. Si ahora se realizara un promedio de los factores de corrección descritos, esto causaría una adaptación injustificada de la velocidad del vehículo. Un margen de seguridad se fijaría a la velocidad del vehículo, de forma incorrecta.
Mediante el procedimiento descrito, los valores atípicos de esa clase justificados por resbalamiento pueden detectarse de modo fiable y evaluarse de manera acertada. Por ejemplo, debido a que se rechaza un valor de esa clase del factor de corrección, el mismo ya no influye en la evaluación y la velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario, y un margen de seguridad, pueden adaptarse de forma específica.
Según la invención, la determinación del factor de corrección comprende un análisis de regresión. De este modo, pueden utilizarse procedimientos de análisis estadísticos que tienen la finalidad de lograr el mejor promedio posible de los factores de corrección determinados, por ejemplo estableciendo una minimización de las desviaciones de velocidad que se producen debido a ello. Un análisis de regresión de esa clase y un cálculo de compensación, por ejemplo, pueden basarse en el método de mínimos cuadrados.
Según un perfeccionamiento del procedimiento o uno de los perfeccionamientos del procedimiento descritos, el procedimiento comprende una predeterminación de un valor umbral de desviación para una desviación de velocidad tolerable, y una igualación de las desviaciones de velocidad determinadas con el valor umbral de desviación predeterminado. Conforme a ello, el procedimiento comprende una determinación de un resbalamiento del primer y/o segundo eje montado en función de la igualación de las desviaciones de velocidad determinadas con el valor umbral de desviación predeterminado. En particular, la detección de un área de resbalamiento puede realizarse en base a una desviación de velocidad tolerable en forma de un valor umbral de desviación, que no debería superarse, conforme al funcionamiento.
Según un perfeccionamiento del procedimiento o uno de los perfeccionamientos descritos del procedimiento, el primer y el segundo sensor de velocidad respectivamente comprenden un codificador incremental de recorrido. Conforme a ello, la determinación de un respectivo valor de velocidad para el primer y para el segundo eje montado, comprende una puesta a disposición de valores de circunferencia para una rueda del primer eje montado y una rueda del segundo eje montado, a las que respectivamente está asociado un codificador incremental de recorrido. Además, el procedimiento comprende una detección de un número de revoluciones de la respectiva rueda del primer eje montado y del segundo eje montado, y una determinación de un respectivo valor de velocidad para el primer eje montado y para el segundo eje montado en función de los valores de circunferencia respectivamente proporcionados y del número de revoluciones respectivamente detectado.
Según un perfeccionamiento del procedimiento o de uno de los perfeccionamientos del procedimiento descrito, la determinación de un resbalamiento del primer y/o segundo eje montado en función de las desviaciones de velocidad determinadas, comprende una detección de áreas influenciadas por el resbalamiento y no influenciadas por el resbalamiento del primer y/o segundo eje montado en función de los factores de corrección determinados y/o las desviaciones de velocidad determinadas. Por consiguiente, el control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario, tiene lugar también en función de las áreas influenciadas por el resbalamiento y no influenciadas por el resbalamiento detectadas, del primer y/o segundo eje montado.
Según un perfeccionamiento del procedimiento o uno de los perfeccionamientos del procedimiento antes descritos, el procedimiento comprende una formación de una media aritmética de los factores de corrección determinados. El control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario, por tanto, tiene lugar también en función de la media aritmética formada de los factores de corrección. En particular, no se incluyen las áreas de resbalamiento detectadas al formar la media aritmética, de modo que se evita una alteración de la formación del promedio. De manera alternativa, también puede utilizarse otro método de formación de promedio u otro método de formación de valor para un factor de corrección global, de modo que, por ejemplo, se considera también una ponderación de los factores de corrección.
La media aritmética de los factores de corrección, además, puede almacenarse para un ciclo de marcha posterior del vehículo ferroviario. El control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario, tiene lugar por ejemplo en función de la media aritmética almacenada de los factores de corrección y, por ejemplo, se carga al inicio del funcionamiento y se incluye directamente en el control de la velocidad del vehículo.
El procedimiento descrito, así como los perfeccionamientos del procedimiento descritos, posibilitan una detección del resbalamiento fiable y precisa, a un nivel granular fino. No se necesitan sensores adicionales ni se requieren márgenes de seguridad amplios que, debido a una eventual presencia de resbalamiento, se incluyen por adelantado en el cálculo de velocidad y de recorrido, para enfrentar procesos de deslizamiento o de patinaje correspondientes, mediante tecnología de control. De este modo, no deben suponerse márgenes de seguridad globales y puede contribuirse a una precisión aumentada en la determinación de la velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario.
El procedimiento necesita por ejemplo sólo dos codificadores incrementales de recorrido que están montados en ejes, no acoplados de forma mecánica, del vehículo ferroviario. La velocidad del vehículo y el itinerario para el vehículo ferroviario se determinan con la ayuda de sólo dos codificadores increméntales. Se proporcionan por ejemplo datos con respecto a las circunferencias de las ruedas. Puesto que las circunferencias de las ruedas, sin embargo, sólo se conocen con precisión de forma limitada, los datos brutos para las velocidades calculadas del primer y el segundo eje montado, detectados mediante las señales de medición de los codificadores incrementales de recorrido, difieren de las velocidades reales del vehículo, del vehículo ferroviario. Esas desviaciones de velocidad pueden aceptarse hasta una variable predeterminada. No obstante, para una detección fiable del resbalamiento, esas desviaciones eventualmente son demasiado grandes y se determinan, y a continuación se dejan fuera del cálculo. A continuación puede tener lugar una detección del resbalamiento especialmente precisa y fiable. La detección de resbalamiento permite en particular separar áreas influenciadas por el resbalamiento, de áreas no influenciadas por el resbalamiento. En áreas influenciadas por el resbalamiento pueden reducirse de forma considerable márgenes de seguridad globales, con respecto a la velocidad del vehículo para una posible aparición de resbalamiento, que convencionalmente no podía determinarse o no podía determinarse de forma suficientemente precisa. Los vehículos ferroviarios, como trenes, pueden circular puntualmente según el itinerario o al menos pueden reducirse los retrasos no deseados en un funcionamiento de marcha.
El procedimiento descrito, así como los perfeccionamientos, posibilitan una gran posibilidad de utilización, independientemente de un tipo de vehículo, de un vehículo ferroviario, y de una vía que es transitada por el mismo. El procedimiento implementa un principio genérico y no requiere información sobre el curso de la vía, como una inclinación longitudinal. Tampoco se requiere información sobre una curva de aceleración o de frenado en el momento.
El procedimiento descrito, así como los perfeccionamientos, proporcionan además una aceptación elevada para un usuario, ya que no se necesitan interacciones por parte del usuario. En particular, el procedimiento puede realizarse de forma automática. Además, puede mejorarse el rendimiento en cuanto al cumplimiento del itinerario, debido a que pueden reducirse los retrasos y a una mayor utilización de la vía. Asimismo, mediante el procedimiento se proporciona un enfoque claro que puede contribuir a un funcionamiento con un mantenimiento sencillo de un vehículo ferroviario.
Además, el procedimiento puede realizarse de forma conveniente en cuanto a los costes. Los codificadores incrementales de recorrido que ya se encuentran presentes pueden utilizarse para realizar el procedimiento, y el procedimiento puede combinarse con otros principios para la detección de desviaciones sistemáticas, como procesos de deslizamiento y de resbalamiento en codificadores incrementales de recorrido. Con respecto a la pluralidad de vehículos utilizados puede posibilitarse un ahorro de costes significativo. Además, mediante el procedimiento se proporciona una seguridad relativamente elevada con respecto al futuro, ya que pueden esperarse pocas o ninguna reacción. Con reacciones, entre otros, se denominan reclamaciones por parte del cliente y mejoras posteriores por parte del fabricante.
El procedimiento descrito en particular contribuye a una precisión mejorada con respecto a una detección de deslizamiento y patinaje, y cumple con exigencias de precisión elevadas con respecto a una determinación de la velocidad del vehículo. El mismo posibilita la evaluación de información muy redundante, mediante compensación y pruebas estadísticas, entre otros, con la finalidad de calcular un factor de corrección con alta precisión y luego de localizar fallos sistemáticos de forma automática, para poder excluirlos, para que no influyan en la determinación final del factor de corrección. Además, mediante el procedimiento descrito es posible un objetivo de precisión flexible en cuanto a la escala y, con ello, también a la velocidad.
Otro aspecto de la invención hace referencia a un dispositivo para la detección de resbalamiento en un eje montado para un vehículo ferroviario, que está configurado para realizar uno de los procedimientos antes descritos. El dispositivo, por ejemplo, está realizado como un ordenador de a bordo o como unidad de control del vehículo ferroviario, que presenta una unidad de cálculo y una memoria de datos, y posibilita una evaluación y un procesamiento de las señales de medición detectadas y de los valores de velocidad determinados. De manera alternativa o adicional, un dispositivo de esa clase está realizado como un servidor backend o unidad de servidor externa, que puede comunicarse con el vehículo ferroviario mediante tecnología de señalización.
Según otro aspecto de la invención, un vehículo ferroviario comprende un primer eje montado y un segundo eje montado, que están desacoplados mecánicamente uno de otro. Los ejes montados están acoplados sobre uno o varios cuerpos de vagones del vehículo ferroviario, pero no existe un acoplamiento mecánico entre los ejes montados, por ejemplo mediante un mecanismo de transmisión. Además, el vehículo ferroviario comprende un primer sensor de velocidad y un segundo sensor de velocidad que están asociados a un respectivo eje montado. Los sensores de velocidad respectivamente presentan un codificador incremental de recorrido, y las señales de medición de los sensores de velocidad respectivamente son representativas de una velocidad del primer eje montado y del segundo eje montado. Además, el vehículo ferroviario presenta el dispositivo antes descrito, que está acoplado a los sensores de velocidad mediante tecnología de señalización.
Debido a que el dispositivo y el vehículo ferroviario están configurados para realizar un procedimiento antes descrito, las propiedades y las características descritas del procedimiento también se describen para el dispositivo y para el vehículo ferroviario, y de forma inversa.
Las propiedades, características y ventajas de la invención, descritas anteriormente, así como el modo de alcanzar las mismas, se explican además mediante la siguiente descripción de los ejemplos de ejecución, en combinación con las figuras correspondientes. Muestran:
Figura 1 una representación esquemática de un vehículo ferroviario con un dispositivo para la detección de resbalamiento, para al menos un eje montado del vehículo ferroviario,
Figura 2 un diagrama de operaciones para un procedimiento para la detección de resbalamiento, para al menos un eje montado del vehículo ferroviario,
Figura 3 otro diagrama de operaciones para un vehículo para la detección de resbalamiento, para al menos un eje montado del vehículo ferroviario, y
Figura 4 relaciones algorítmicas, a modo de ejemplo, para el procesamiento al realizar el procedimiento para la detección de resbalamiento.
La figura 1, en una vista lateral esquemática, muestra un vehículo ferroviario 1 con una unidad de control 3 que está acoplada mediante tecnología de señalización a un primer sensor de velocidad 5 y a un segundo sensor de velocidad 6. Los sensores de velocidad 5 y 6 son codificadores incrementales para el eje montado 7 y 8. Los ejes montados 7 y 8 presentan respectivos ejes y ruedas que no están acoplados mecánicamente entre sí. Los sensores de velocidad 5 y 6 permiten una detección de señales de medición que respectivamente son representativas de una velocidad del primer eje montado 7 y del segundo eje montado 8 del vehículo ferroviario 1. Como se explicará a continuación, los codificadores incrementales de recorrido montados en los ejes, de manera útil, pueden utilizarse para permitir una detección fiable y precisa del deslizamiento y el patinaje de las ruedas del primer y/o segundo eje montado 7 y 8.
Un procedimiento para la detección de resbalamiento en uno de los ejes montados 7, 8 para el vehículo ferroviario 1, puede realizarse según el diagrama de operaciones mostrado en la Figura 2 o en la Figura 3, en la unidad de control 3. En una etapa S1 se detecta una pluralidad de señales de medición del primer sensor de velocidad 5 y del segundo sensor de velocidad 6.
En una etapa S2 se determinan un respectivo valor de velocidad para el primer eje montado 7 en función de una respectiva señal de medición del primer sensor de velocidad 5 y un respectivo valor de velocidad para el segundo eje montado 8 en función de una respectiva señal de medición del segundo sensor de velocidad 6. Además, se forman pares de valores de velocidad con respectivamente un valor de velocidad determinado para el primer y el segundo eje montado 7, 8. Si ha sido determinado o formado un número predeterminado de pares de valores de velocidad que pueden utilizarse, entonces el procedimiento continúa en una etapa S3. Por ejemplo, cada medio segundo se registra respectivamente una señal de medición del primer y del segundo sensor de velocidad 5 y 6 por un periodo de un minuto, de modo que se forman 120 pares de valores de velocidad.
En la etapa S3 tiene lugar una comparación de los respectivos valores de velocidad para el primer y el segundo eje montado 7, 8 de un respectivo par de valores de velocidad formado, y una determinación de un factor de corrección para todos los pares de valores de velocidad, en función de la comparación.
En una etapa S4 se determinan desviaciones de velocidad en función del factor de corrección determinado. En este caso, en particular puede emplearse un modelo estadístico para la evaluación. En particular, en la etapa S4 se realiza un análisis de regresión o un cálculo de compensación que, por ejemplo, se basa en el método de los mínimos cuadrados, que realiza un método de minimización con respecto a la desviación mínima posible de las desviaciones de velocidad determinadas, con respecto a un factor de corrección para todos los pares de valores.
Por ejemplo, para cada par de velocidad determinado pueden formularse las siguientes relaciones matemáticas: v_medido_sensor1_i = factor de corrección * v_medido_sensor2_i. El valor matemático "factor de corrección" sólo se encuentra presente una vez y se presenta por sí mismo mediante el método de minimización. Para "v_medido_sensor1_i" se determinan ahora desviaciones "v_medido_sensor1_desviación_i" del tipo v_medido_sensor1_i v_medido_sensor1_desviación_i = factor de corrección * v_medido_sensor2_i, de manera que la suma de los cuadrados de esas desviaciones es mínima.
En la etapa S5, un resbalamiento del primer y/o segundo eje montado 7, 8 se determina en función de las desviaciones determinadas para las velocidades medidas con respecto a un factor de corrección calculado, y la velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario 1, se controla en función del resbalamiento detectado, incluyendo el factor de corrección previamente calculado.
El procedimiento para la detección de resbalamiento también puede tener lugar según el diagrama de operaciones ilustrado en la Figura 3, que incluye también las relaciones de variables según la Figura 4. En una etapa S1 se verifica si se cumple con las condiciones especificadas para las variables que deben procesarse. Si no es ése el caso, el procedimiento continúa en una etapa S2. Si se cumple con las condiciones especificadas, el procedimiento continúa en la etapa S3.
En la etapa S3 se detectan señales de medición de los codificadores incrementales de recorrido y se determinan valores de velocidad para los respectivos ejes o ejes montados 7 y 8. Además, se forman pares de valores de velocidad que respectivamente contienen un valor de velocidad determinado para el primer y el segundo eje montado. Si ha sido formado un número predeterminado de pares de valores de velocidad que pueden evaluarse, el procedimiento continúa en una etapa S5. En caso contrario, el procedimiento finaliza o se inicia de nuevo en la etapa S1.
En la etapa S5 se determina o adapta un factor kPSSA sección. El factor kPSSA sección representa un factor de corrección que se calcula para todos los pares de valores de medición, por ejemplo 120 pares de valores de medición que forman una sección, mediante la minimización de las desviaciones de velocidad, con respecto a un sensor. En este caso, en particular son válidas las relaciones: v_medido_sensor1_i v_medido_sensor1_desviación_i = factor de corrección * v_medido_sensor2_i, donde "i", por ejemplo, pasa de 1 a 120. El factor de corrección, factor kPSSA sección, se estima o calcula mediante la compensación. El acrónimo "PSSA" se refiere a la denominación inglesa "pseudo static scale adjustment" y en español puede denominarse como ajuste de escala pseudo-estático.
En una etapa S7 se verifica el modelo matemático y estocástico que se toma como base para la compensación. Al modelo matemático pertenece la suposición de que sólo se encuentra presente un factor de escala kPSSA sección, por ejemplo para todos los 120 pares de velocidad, y al modelo estocástico pertenece la suposición con respecto a la precisión de las velocidades medidas. Además, la precisión del factor de corrección, calculada desde la etapa S5 anterior, se compara con un valor umbral predeterminado. Si se cumple con una precisión deseada y no se refutan las suposiciones en el modelo matemático y estocástico, entonces el procedimiento puede continuar en una etapa S9. Si no se cumple con una precisión deseada y/o se refutan las suposiciones de la prueba modelo, entonces el procedimiento continúa en una etapa S8.
En la etapa S8 se rechazan los datos actuales y los valores de velocidad determinados. El procedimiento finaliza y, en el caso de alcanzarse nuevos valores de velocidad, se comienza nuevamente en la etapa S1. En la etapa S9 se verifica si están disponibles kfactoresEnSeries. kfactoresEnSeries tiene aquí por ejemplo el valor 3. De manera correspondiente, si han sido calculados factores de corrección 3 veces válidos, el procedimiento continúa en una etapa S11. De lo contrario, se almacena el factor de corrección kPSSA sección, el procedimiento finaliza y a continuación, en el caso de alcanzarse nuevos valores de velocidad, se comienza nuevamente en la etapa S1.
Las variables kfactoresEnSeries representan un número de los factores de corrección calculados de forma consecutiva y válidos. Un factor de corrección se calcula respectivamente a partir de por ejemplo 120 pares de valores. Puede suceder que en el primer minuto se haya calculado un factor de corrección válido y en el minuto subsiguiente, ninguno. Entonces se encuentra presente un factor de corrección válido. Pero se necesitan 3 para avanzar en la secuencia. En el tercer minuto se calcula por ejemplo uno válido. Se avanza cuando se encuentran presentes 3.
En la etapa S11 se forman todas las combinaciones de dos posibles de los factores kPSSA sección determinados. En el caso de tres factores kPSSA sección son 3 combinaciones de dos: 12, 13 y 23.
En el caso de un valor de 4 para kfactoresEnSeries las combinaciones serían: 12, 13, 14, 23, 24 y 34.
En una etapa S13 se verifica si los factores de corrección calculados de las respectivas combinaciones son iguales, en el sentido de si coinciden dentro de desviaciones tolerables. Esto comprende la comparación de los factores de corrección determinados. En caso de que coincidan los factores de corrección dentro de un rango de tolerancia predeterminado, el procedimiento continúa en una etapa S15. En caso contrario, el procedimiento finaliza y comienza de nuevo en la etapa S1. Cada combinación comprende dos factores de corrección diferentes que se comparan entre sí. En el caso de un valor de 3 para kfactoresEnSeries, se encuentran presentes 3 factores de corrección calculados de forma independiente, que pueden producirse dentro de 3 minutos o que se extienden por un periodo de tiempo mayor, de por ejemplo 148 minutos.
En la etapa S15 se calcula una media aritmética y se proporciona el factor kPSSA para un procedimiento en tiempo real para la exclusión de deslizamiento y patinaje. El factor k<PSSA>es la media aritmética a partir de los factores de k<PSSA sección>. En el caso de un valor para kfactoresEnSeries de 3, son precisamente 3 unidades. El procedimiento descrito hace referencia a un ajuste de escala cuasi-estático y preferentemente se utiliza en combinación con un procedimiento para la exclusión de deslizamiento y patinaje. La unidad de control 3 implementa una unidad de procesamiento que posibilita una escala del codificador incremental de recorrido, con respecto a un codificador incremental de recorrido de referencia. Al realizar el procedimiento descrito, en la detección de resbalamiento pueden considerarse en particular las relaciones algorítmicas de distintas variables, representadas en la Figura 4, del siguiente modo: El primer gráfico superior según la Figura 4 muestra la velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario 1, a lo largo del tiempo, según las señales de medición del primer y del segundo codificador incremental de recorrido. Uno de los dos codificadores incrementales de recorrido actúa como codificador incremental de referencia.
El segundo gráfico según la Figura 4 muestra una representación en el tiempo correspondiente de los factores k<PSSA sección>calculados. En la representación se indica que para el tratamiento posterior sólo se consideran pares de valores de velocidad que presentan un valor que es mayor que un valor umbral predeterminado<límite>v<PSSA>. El<límite>v<PSSA>es un valor umbral. En particular se forman sólo pares de valores de medición cuando ambas velocidades medidas se encuentran por encima de ese valor. Un antecedente de un procedimiento útil de esa clase es de naturaleza técnica en cuanto a errores. Un factor de corrección puede calcularse con alta precisión cuando el vehículo marcha suficientemente rápido. Si los 120 pares de valores de medición de una sección se cumplieran también con velocidades reducidas, entonces la precisión objetivo para el factor k<PSSA>en la etapa S7 eventualmente no se alcanzaría.
El tercer gráfico indica si los factores k<PSSA>de las combinaciones son iguales (punto por debajo de la línea superior) o son desiguales (punto por encima de la línea superior). Cada punto representa una combinación. Los trazos inferiores o líneas en el área inferior del tercer gráfico indican si el factor k<PSSA>en general es válido, véase S7, para poder ser considerado para la formación de combinación. Si en el área no se encuentra presente ningún trazo, esto significa que el factor correspondiente no debe procesarse de forma posterior. El trazo inferior, así como la línea inferior, se deriva desde los otros gráficos, el cuarto y el quinto gráfico, de la Figura 4. Si se encuentran trazos por debajo de la línea continua, entonces en el tercer gráfico se marca una línea inferior correspondiente.
En el cuarto gráfico está representada la desviación determinada de forma estadística, según una prueba estadística, en base a los resultados del método de los mínimos cuadrados (prueba x<2>). Una verificación para cada área se cumple cuando no se ha superado el límite predeterminado o el valor umbral de desviación predeterminado (visualizado mediante una línea continua) por los valores determinados (ilustrado como secciones de la línea individuales).
En el quinto gráfico de la Figura 5, contado desde arriba, está representada una precisión de los factores k<PSSA sección>para cada área. De este modo, se cumple con una especificación correspondiente cuando la precisión del factor k<PSSA sección>(secciones de la línea individuales) no supera un límite de precisión predeterminado para el factor k<PSSA sección>según las variables representadas O<kPSSA límite sección>(línea continua). El sexto gráfico muestra que el factor k<PSSA sección>difiere claramente de cero. El factor k<PSSA sección>corresponde al factor de corrección antes descrito.
En particular, para el procedimiento descrito son relevantes las relaciones representadas en el tercer gráfico. Las secciones de la línea representadas por debajo de los puntos muestran el área de los factores k<PSSA sección>, que cumplen con los análisis modelo matemáticamente estocásticos y con una precisión predeterminada. Esos factores k<PSSA sección>se utilizan para la comparación de los factores de corrección. Los valores atípicos se rechazan y no se consideran.
En caso de que los factores k<PSSA sección>en las combinaciones posibles formadas por factores calculados kfactoresEnSeries sean estadísticamente iguales, los puntos pertenecientes a los factores k<PSSA sección>, en el tercer gráfico, están dispuestos por debajo de la línea superior marcada de forma continua. Las áreas utilizadas para esa comparación son las secciones de líneas representadas por debajo de los puntos, que pueden asociarse a las kfactoresEnSeries.
Los factores kpssA sección son los factores de corrección; las desviaciones del factor de corrección principalmente se calculan sólo en el caso de problemas no lineales, para llegar de forma iterativa al factor de corrección correcto. En este caso, sin embargo, se trata de un problema lineal, véase la ecuación, donde el factor de corrección se calcula de forma directa. En ese cálculo, las desviaciones se producen en las velocidades medidas de un sensor, ya que por ejemplo, de forma predeterminada, sólo puede estar presente un factor de corrección para 120 pares de valores. Esas desviaciones se consideran para deducir el resbalamiento que se presenta (deslizamiento/patinaje) y entonces rechazar la sección (etapas S7 y S8). En este caso, por ejemplo, debe consultarse cuánta velocidad se debe sumar o restar por ejemplo al primer sensor, para que se forme la velocidad del sensor de referencia, multiplicada por el factor de corrección. Un criterio de optimización es la minimización de las desviaciones de esa clase al cuadrado. Sin embargo, también pueden suponerse otros criterios para un cálculo de optimización como por ejemplo valores absolutos.
Si bien la invención fue representada y descrita de forma detallada mediante ejemplos de ejecución, la invención no está limitada a los ejemplos de ejecución descritos ni a las combinaciones de características concretas explicadas en los mismos. El experto puede alcanzar otras variaciones de la invención sin abandonar el alcance de protección de las reivindicaciones.
Lista de símbolos de referencia
1 Vehículo ferroviario
3 Unidad de control del vehículo ferroviario
5 Primer sensor de velocidad / Codificador incremental de recorrido
6 Segundo sensor de velocidad / Codificador incremental de recorrido
7 Primer eje / Primer eje del vehículo ferroviario
8 Segundo eje / Segundo eje del vehículo ferroviario
S(i) Etapa de un procedimiento para la detección de resbalamiento y/o determinación del factor de corrección en un eje montado para un vehículo ferroviario
t Tiempo
v Velocidad del vehículo
Claims (11)
1. Procedimiento para la detección de resbalamiento en un eje montado (7, 8) para un vehículo ferroviario (1), al que están asociados un primer eje montado (7) con un primer sensor de velocidad (5) y un segundo eje montado (8) con un segundo sensor de velocidad (6), que comprende:
- la detección de una pluralidad de señales de medición del primer sensor de velocidad (5) y del segundo sensor de velocidad (6), que respectivamente son representativas de una velocidad del primer eje montado (7) y del segundo eje montado (8) del vehículo ferroviario (1),
- la determinación de un respectivo valor de velocidad para el primer eje montado (7) en función de una respectiva señal de medición del primer sensor de velocidad (5) y para el segundo eje montado (8) en función de una respectiva señal de medición del segundo sensor de velocidad (6),
- la formación de un número predeterminado de pares de valores de velocidad con respectivamente un valor de velocidad determinado para el primer y el segundo eje montado (7, 8),
- la comparación de los respectivos valores de velocidad para el primer y el segundo eje montado (7, 8) de cada par de valores de velocidad formado, de uno con otro, y la determinación de un factor de corrección uniforme sobre el número predeterminado de los pares de valores de velocidad formados mediante un análisis de regresión, en función de la comparación,
- la determinación de una desviación de velocidad para uno de los ejes montados (7, 8) en función del factor de corrección uniforme determinado mediante una comparación del valor de velocidad de un eje montado (7, 8) con el valor de velocidad del otro eje montado (7, 8), multiplicado por el factor de corrección uniforme determinado, y
- la determinación de un resbalamiento del primer y/o segundo eje montado (7, 8) en función de la desviación de velocidad determinada.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende:
el control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario (1), en función del resbalamiento determinado del primer y/o segundo eje montado (7, 8), considerando el factor de corrección.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el cual el control de la velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario (1) comprende:
- la puesta a disposición de un margen de seguridad para una velocidad del vehículo admisible, del vehículo ferroviario (1), en función del resbalamiento determinado, y
- el control de la velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario (1), en función del margen de seguridad proporcionado.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:
- la determinación de al menos otro factor de corrección uniforme para otro número predeterminado de pares de valores de velocidad en función de la comparación de los respectivos valores de velocidad para el primer y el segundo eje montado (7, 8) de los otros pares de valores de velocidad formados, de uno con otro,
- el rechazo de uno de los factores de corrección uniformes determinados en función de las desviaciones de velocidad respectivamente determinadas en ese caso, y
- el control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario (1), en función del factor de corrección uniforme que permanece.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende:
- la predeterminación de un valor umbral de desviación para una desviación de velocidad tolerable, - la igualación de las desviaciones de velocidad determinadas con el valor umbral de desviación predeterminado, y
- la determinación de un resbalamiento del primer y/o segundo eje montado (7, 8) en función de la igualación de las desviaciones de velocidad determinadas con el valor umbral de desviación predeterminado.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el primer y el segundo sensor de velocidad (5, 6) respectivamente presentan un codificador incremental de recorrido, y la determinación de un respectivo valor de velocidad para el primer eje montado (7) y para el segundo eje montado (8) comprende:
- la puesta a disposición de valores de circunferencia para una rueda del primer eje montado (7) y una rueda del segundo eje montado (8), a las que respectivamente está asociado un codificador incremental de recorrido,
- la detección de un número de revoluciones de la respectiva rueda del primer eje montado (7) y del segundo eje montado (8), y
- la determinación de un respectivo valor de velocidad para el primer eje montado (7) y para el segundo eje montado (8) en función de los valores de circunferencia respectivamente proporcionados y del número de revoluciones respectivamente detectado.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la determinación de un resbalamiento del primer y/o segundo eje montado (7, 8) en función de las desviaciones de velocidad determinadas, comprende:
la detección de áreas influenciadas por el resbalamiento y no influenciadas por el resbalamiento del primer y/o segundo eje montado (7, 8) en función de las desviaciones de velocidad determinadas, y
- el control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario (1), en función de las áreas influenciadas por el resbalamiento y no influenciadas por el resbalamiento detectadas del primer y/o segundo eje montado (7, 8).
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende:
- la determinación de al menos otro factor de corrección uniforme para otro número predeterminado de pares de valores de velocidad en función de la comparación de los respectivos valores de velocidad para el primer y el segundo eje montado (7, 8) de los otros pares de valores de velocidad formados, de uno con otro,
- la formación de una media aritmética de los factores de corrección uniformes determinados, y - el control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario (1), en función de la media aritmética formada de los factores de corrección uniformes determinados.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende:
- el almacenamiento de la media aritmética de los factores de corrección para un ciclo de marcha subsiguiente del vehículo ferroviario (1), y
- el control de una velocidad del vehículo, del vehículo ferroviario (1), en función de la media aritmética almacenada de los factores de corrección.
10. Dispositivo (3) para la detección de resbalamiento en un eje montado (7, 8) para un vehículo ferroviario (1), que está configurado para realizar un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9.
11. Vehículo ferroviario (1), que presenta:
- un primer eje montado (7) y un segundo eje montado (8) que están desacoplados mecánicamente uno de otro,
- un primer sensor de velocidad (5) y un segundo sensor de velocidad (6) que están asociados a un respectivo eje montado (7, 8) y que respectivamente presentan un codificador incremental de recorrido, y cuyas señales de medición respectivamente son representativas de una velocidad del primer eje montado (7) y del segundo eje montado (8), y
- un dispositivo (3) según la reivindicación 10, que está acoplado mediante tecnología de señalización a los sensores de velocidad (5, 6).
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