DISPOSITIVO DE DETECCIÓN CON UMBRAL DE SEGURIDAD PARA SISTEMA FERROVIARIO.

Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado a partir de una señal analógica,

destinado en especial a una aplicación de tipo ferroviario, comprendiendo dicho dispositivo: un elemento de decisión (28; 228) capaz de determinar en una salida (90) una información de estado de seguridad detectada del dispositivo y al menos dos cadenas de adquisición (3, 5; 203; 303, 305) de diversificación, incluyendo cada cadena de adquisición (3, 5, 203, 303, 305) en serie: un circuito de adaptación (10, 12, 210) de la señal analógica a una señal adaptada continua analógica de seguridad; un circuito de umbral (14, 16, 22, 18, 20, 24) no de seguridad de cadena capaz de suministrar una información de estado de cadena que comprende una fuente de tensión (16, 20) estabilizada en temperatura en un rango de temperaturas predeterminadas y que sirve de referencia de tensión;caracterizado por el hecho de que el circuito de umbral (14, 16, 22, 18, 20, 24) de cada cadena (3, 5, 303, 305) comprende:un circuito electrónico de conversión analógica - numérica (14, 18) capaz de recibir la señal adaptada continua analógica de seguridad, señal de entrada del convertidor, y de suministrar una señal de salida numérica de muestreo de la señal de entrada del convertidor a una frecuencia de muestreo predeterminada, una unidad de comparación (22, 24; 222) de la señal de salida numérica con una señal numérica de referencia capaz de suministrar una información de estado de salida de cadena como resultado de la comparación; por el hecho de que el dispositivo comprende un circuito de detección de fallo (26; 226) del dispositivo capaz de comparar mutuamente las señales de salida numéricas suministradas en unas entradas (76, 78) y provenientes respectivamente de los circuitos de conversión analógica - numérica (14, 18) y de suministrar en una salida (80) un resultado de coherencia en función de la comparación mutua de las señales de salida numéricas; y por el hecho de que la salida (90) del elemento de decisión (88) es función del resultado de coherencia suministrado por la unidad de detección de fallo (26; 226) y de los resultados de comparación de las unidades de comparación (22, 24) asociados a las cadenas de adquisición respectivas (3, 4)

La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento de detección con umbral de seguridad de una información de estado a partir de una señal analógica, destinado en especial a una aplicación de tipo ferroviario.

Un tal dispositivo se utiliza para la adquisición de informaciones en condiciones de seguridades de los estados de un circuito de vía, por ejemplo de una lámpara o de una posición de sistema de agujas mediante un calculador de seguridad que realiza a continuación tratamientos asociados al cambio de estado de la información y luego envía órdenes a los equipos de señalización.

Es conocido llamar « estado restrictivo » a un estado de una variable de control o de señalización que, cuando se detecta y que es erróneo, conlleva un grave peligro de accidente.

Es conocido llamar « estado permisivo » a un estado de una variable de control o de señalización que, cuando se detecta y que es erróneo, no conlleva pérdida alguna de seguridad.

El término « detección de seguridad » define la concepción de un dispositivo o de un procedimiento que garantiza la imposibilidad de detectar un estado permisivo en una señal que representa un estado restrictivo. A la inversa, en una tal concepción, la detección de un estado permisivo o restrictivo en una señal que representa un estado permisivo está permitida.

Un ejemplo conocido de dispositivo con detección de umbral de seguridad utilizado en el ámbito de la seguridad nuclear se describe en la solicitud de patente US 2004/078101 A1.

Clásicamente, un circuito de detección de seguridad comprende un circuito con umbral de seguridad, realizado en la forma de un diodo o un transistor, y que utiliza como forma de seguridad la variación de impedancia no lineal de la unión de semi-conductor presente en estos componentes.

La concepción y la validación de seguridad de un tal circuito de detección es extremadamente compleja y costosa debido al hecho de en especial un límite de basculamiento mal definido en la zona lineal.

El problema técnico es remplazar un circuito con umbral de seguridad clásico de tipo unión de semiconductor por un circuito con umbral de seguridad de desarrollo y validación menos complejos en términos de concepción de seguridad.

A tal efecto, la invención tiene por objeto un dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado a partir de una señal analógica, destinado en especial a una aplicación de tipo ferroviario, comprendiendo dicho dispositivo: un elemento de decisión capaz de determinar en una salida una información de estado de seguridad detectada del dispositivo y al menos dos cadenas de adquisición de diversificación, incluyendo cada cadena de adquisición en serie: un circuito de adaptación de la señal analógica a una señal adaptada continua analógica de seguridad; un circuito de umbral no de seguridad de cadena capaz de suministrar una información de estado de cadena que comprende una fuente de tensión estabilizada en temperatura en un rango de temperaturas predeterminadas y que sirve de referencia de tensión; caracterizado por el hecho de que el circuito de umbral de cada cadena comprende: un circuito electrónico de conversión analógica -numérica capaz de recibir la señal adaptada continua analógica de seguridad, señal de entrada del convertidor, y de suministrar una señal de salida numérica de muestreo de la señal de entrada del convertidor a una frecuencia de muestreo predeterminada, una unidad de comparación de la señal de salida numérica con una señal numérica de referencia capaz de suministrar una información de estado de salida de cadena como resultado de la comparación; por el hecho de que el dispositivo comprende un circuito de detección de fallo del dispositivo capaz de comparar mutuamente las señales de salida numéricas suministradas en unas entradas y provenientes respectivamente de los circuitos de conversión analógica -numérica y de suministrar en una salida un resultado de coherencia en función de la comparación mutua de las señales de salida numéricas; y por el hecho de que la salida del elemento de decisión es función del resultado de coherencia suministrado por la unidad de detección de fallo y de los resultados de comparación de las unidades de comparación asociados a las cadenas de adquisición respectivas.

Según unos modos particulares de realización, el dispositivo de detección con umbral de seguridad puede comprender una o varias de las características siguientes:

- la señal de entrada de cada circuito de conversión analógica -numérica puede ser muestreada a una velocidad suficiente superior a dos veces la inversa de la duración del transitorio correspondiente al cambio de estado de la señal de entrada;

- el circuito de detección de fallo comprende solamente un comparador capaz de comparar mutuamente las señales de salida numéricas provenientes de los circuitos de conversión analógica-numérica muestra por muestra y de declarar una coherencia mutua cuando la separación entre dos muestras está comprendida en un intervalo de anchura predeterminada;

- el circuito de detección de fallo comprende al menos dos comparadores vectoriales capaces de comparar mutuamente las señales de salida numéricas provenientes de los convertidores de conversión analógica-numérica que representan un conjunto de muestras y de declarar una coherencia mutua entre dos señales numéricas cuando una distancia entre dos conjuntos de muestras es inferior a un valor predeterminado;

- la estabilidad en temperatura de la fuente de tensión está ajustada de manera que la sensibilidad en temperatura de cada circuito de conversión analógica -numérica es al menos inferior a la sensibilidad en temperatura del umbral de detección de un circuito de seguridad con unión de semi-conductor compensado en temperatura, definiéndose la sensibilidad en temperatura como una variación de tensión, respectivamente tensión de referencia para el circuito de conversión analógica -numérica y tensión de umbral para el circuito de unión, observada en el mismo rango de temperaturas predeterminadas;

- los convertidores analógico-numérico son de campos tecnológicos diferentes;

- cada unidad de comparación de una cadena de adquisición comprende una entrada de recepción de una señal numérica de referencia y un medio de ajuste del valor de la señal numérica de referencia;

- el circuito de adaptación de una cadena comprende un transformador de aislamiento galvánico;

- el circuito de adaptación de una cadena comprende un circuito rectificador de corriente conectado al secundario del transformador;

- el circuito de adaptación de una cadena comprende un opto-acoplador;

- el dispositivo comprende solamente dos cadenas de adquisición, y cuando el resultado de coherencia mutua es negativo, el circuito de detección de fallo es capaz de suministrar al elemento de decisión una señal de salida en el estado restrictivo y de emitir además una señal de diagnóstico de una avería del dispositivo;

- el dispositivo comprende al menos tres cadenas y cuando existe una mayoría de señales de salida numéricas sensiblemente idénticas y los estados de cadena son idénticos, el elemento de decisión es capaz de suministrar la información de estado de las cadenas mayoritariamente idénticos como estado de salida de seguridad del dispositivo;

- el circuito de detección de fallo es capaz de emitir una señal de diagnóstico de avería del dispositivo de detección cuando existen al menos dos señales de salida numéricas claramente diferentes;

- el circuito de detección de fallo es capaz de emitir una señal de identificación de la cadena de adquisición averiada cuando dos señales de salida numéricas son sensiblemente idénticas y claramente diferentes de la tercera restante, denominándose la cadena de adquisición identificada averiada como la tercera cadena; y

- cada cadena de adquisición comprende un circuito de conmutación con al menos una entrada de primer tipo capaz de recibir una señal adaptada continua, una segunda entrada de segundo tipo capaz de recibir una señal de test y una salida conectada al circuito de conversión analógica numérica asociado de la cadena capaz de suministrar una señal de salida que constituye un múltiplex temporal de las señales recibidas en las entradas de primer y segundo tipo.

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1. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado a partir de una señal analógica, destinado en especial a una aplicación de tipo ferroviario, comprendiendo dicho dispositivo: un elemento de decisión (28; 228) capaz de determinar en una salida (90) una información de estado de seguridad detectada del dispositivo y al menos dos cadenas de adquisición (3, 5; 203; 303, 305) de diversificación, incluyendo cada cadena de adquisición (3, 5, 203, 303, 305) en serie: un circuito de adaptación (10, 12, 210) de la señal analógica a una señal adaptada continua analógica de seguridad; un circuito de umbral (14, 16, 22, 18, 20, 24) no de seguridad de cadena capaz de suministrar una información de estado de cadena que comprende una fuente de tensión (16, 20) estabilizada en temperatura en un rango de temperaturas predeterminadas y que sirve de referencia de tensión; caracterizado por el hecho de que el circuito de umbral (14, 16, 22, 18, 20, 24) de cada cadena (3, 5, 303, 305) comprende: un circuito electrónico de conversión analógica -numérica (14, 18) capaz de recibir la señal adaptada continua analógica de seguridad, señal de entrada del convertidor, y de suministrar una señal de salida numérica de muestreo de la señal de entrada del convertidor a una frecuencia de muestreo predeterminada, una unidad de comparación (22, 24; 222) de la señal de salida numérica con una señal numérica de referencia capaz de suministrar una información de estado de salida de cadena como resultado de la comparación; por el hecho de que el dispositivo comprende un circuito de detección de fallo (26; 226) del dispositivo capaz de comparar mutuamente las señales de salida numéricas suministradas en unas entradas (76, 78) y provenientes respectivamente de los circuitos de conversión analógica -numérica (14, 18) y de suministrar en una salida (80) un resultado de coherencia en función de la comparación mutua de las señales de salida numéricas; y por el hecho de que la salida (90) del elemento de decisión (88) es función del resultado de coherencia suministrado por la unidad de detección de fallo (26; 226) y de los resultados de comparación de las unidades de comparación (22, 24) asociados a las cadenas de adquisición respectivas (3, 4).

2. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la señal de entrada de cada circuito de conversión analógica -numérica (14, 18) puede ser muestreada a una velocidad suficiente superior a dos veces la inversa de la duración del transitorio correspondiente al cambio de estado de la señal de entrada.

3. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el hecho de que el circuito de detección de fallo (26, 226) comprende solamente un comparador capaz de comparar mutuamente las señales de salida numéricas provenientes de los circuitos de conversión analógica-numérica (14, 18) muestra por muestra y de declarar una coherencia mutua cuando la separación entre dos muestras está comprendida en un intervalo de anchura predeterminado.

4. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por el hecho de que el circuito de detección de fallo (26, 226) comprende al menos dos comparadores vectoriales capaces de comparar mutuamente las señales de salida numéricas provenientes de los circuitos de conversión analógica-numérica (14, 18) que representan un conjunto de muestras y de declarar una coherencia mutua entre dos señales numéricas cuando una distancia entre dos conjuntos de muestras es inferior a un valor predeterminado.

5. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que la estabilidad en temperatura de la fuente de tensión (16, 20) está ajustada de manera que la sensibilidad en temperatura de cada circuito de conversión analógica -numérica (14, 18) es al menos inferior a la sensibilidad en temperatura del umbral de detección de un circuito de seguridad con unión de semi-conductor compensado en temperatura, definiéndose la sensibilidad en temperatura como una variación de tensión, respectivamente tensión de referencia para el circuito de conversión analógica -numérica y tensión de umbral para el circuito de unión, observada en el mismo rango de temperaturas predeterminadas.

6. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que los convertidores analógico-numéricos son de campos tecnológicos diferentes.

7. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que cada unidad de comparación de una cadena de adquisición comprende una entrada (70) de recepción de una señal numérica de referencia y un medio de ajuste del valor de la señal numérica de referencia.

8. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que el circuito de adaptación (10, 12, 210) de una cadena comprende un transformador de aislamiento galvánico.

9. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el circuito de adaptación (10, 12, 210) de una cadena comprende un circuito rectificador de corriente conectado al secundario del transformador.

10. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que el circuito de adaptación (10, 12, 210) de una cadena (3, 5) comprende un opto-acoplador.

11. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende solamente dos cadenas de adquisición (3, 5), y por el hecho de que cuando el resultado de coherencia mutua es negativo, el circuito de detección de fallo (126, 226) es capaz de suministrar al elemento de decisión (28, 228) una señal de salida en el estado restrictivo y de emitir además una señal de diagnóstico de una avería del dispositivo.

12. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el hecho de que el dispositivo comprende al menos tres cadenas y por el hecho de que cuando existe una mayoría de señales de salida numéricas sensiblemente idénticas y que los estados de cadena son idénticos, el elemento de decisión (28, 228) es capaz de suministrar la información de estado de las cadenas mayoritariamente idénticas como estado de salida de seguridad del dispositivo.

13. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que el circuito de detección de fallo (26) es capaz de emitir una señal de diagnóstico de avería del dispositivo de detección cuando existen al menos dos señales de salida numéricas claramente diferentes.

14. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho de que el circuito de detección de fallo es capaz de emitir una señal de identificación de la cadena de adquisición averiada cuando dos señales de salida numéricas son sensiblemente idénticas y claramente diferentes de la tercera restante, denominándose la cadena de adquisición identificada averiada como la tercera cadena.

15. Dispositivo de detección con umbral de seguridad de una información de estado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por el hecho de que cada cadena de adquisición (303, 305) comprende un circuito de conmutación (322, 324) con al menos una entrada de primer tipo (338, 346) capaz de recibir una señal adaptada continua, una segunda entrada de segundo tipo (344, 352) capaz de recibir una señal de test y una salida (330, 336) conectada al circuito de conversión analógica numérica (14, 18) asociada de la cadena (303, 305) capaz de suministrar una señal de salida que forma un múltiplex temporal de las señales recibidas en las entradas de primer y segundo tipo.

16. Procedimiento de detección con umbral de seguridad de una información de estado a partir de señales analógicas de seguridad, destinado en especial a una aplicación de tipo ferroviario, caracterizado por el hecho de que comprende las etapas consistentes en muestrear (404) en al menos dos vías de adquisición (3, 5) con diversificación de las señales de entrada analógicas de seguridad adaptadas y aisladas, provenientes de una misma señal analógica de entrada en señales de salida numéricas, determinar (406) la coherencia mutua de las señales de salida numéricas de salida por comparación y suministrar un resultado de coherencia, sobre cada señal numérica de salida, hacer una comparación (408) con respecto a un umbral asociado predeterminado y detectar un estado de salida de cadena, determinar (410) la información de estado de seguridad de salida de detección en función del resultado de coherencia y de las informaciones de los estados de salida de las cadenas con diversificación.

17. Procedimiento de detección con umbral de seguridad de una información de estado según la reivindicación 16, caracterizado por el hecho de que comprende la etapa consistente en: realizar (402) un test de estado de funcionamiento de cadena con ayuda de una señal de test calibrada inyectada en la entrada de cada cadena.