DISPOSITIVO DE MEDICIÓN DEL DESPLAZAMIENTO DE UN VEHÍCULO AUTOGUIADO.

Dispositivo de medición del desplazamiento de un vehículo autoguiado (VEH) que comprende a bordo:

- un acelerómetro (101) provisto de dos ejes de medición (Acc1, Acc2) en un plano longitudinal (Py) definido por un primer eje (X) longitudinal que sigue un principal desplazamiento que se supone rectilíneo del vehículo y un segundo eje (Z) perpendicular al piso del vehículo, - una computadora (103) conectada a una señal de salida (S1, S2) asociada a cada eje de medición (Acc1, Acc2), dónde cada señal de salida (S1, S2) comprende una medición en proyección (Gacc1, Gacc2) de una resultante de la aceleración global del vehículo sobre el eje de medición asociado (Acc1, Acc2), caracterizado en que: - un segundo acelerómetro (102) esta provisto al menos de dos ejes de medición (Acc3, Acc4) en un plano horizontal (Pz) definido por el primer eje (X) y un tercer eje (Y) perpendicular al primer y al segundo eje (X, Z), - la computadora (103) se conecta a una señal de salida (S3, S4) asociada a cada eje de medición (Acc3, Acc4), dónde cada señal de salida (S3, S4) comprende una medición en proyección (Gacc3, Gacc4) de la resultante de la aceleración global del vehículo sobre el eje de medición asociado (Acc3, Acc4), - los ejes de medición (Acc1, Acc2; Acc3, Acc4) del primer y del segundo acelerómetro (101, 102) presentan en su plano respectivo (Py, Pz) un ángulo relativo (A1+A2, A3+A4) que es ajustable, de modo que la computadora (103) suministra a partir de las cuatro mediciones de proyección (Gacc1, Gacc2, Gacc3, Gacc4) al menos un valor de aceleración longitudinal (Gx) del vehículo a cada punto de un trayecto que comprende pendiente y curva

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2007/002031.

Solicitante: Siemens SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 9 Boulevard Finot 93200 Saint-Denis FRANCIA.

Inventor/es: MAIRE,Alain, EL FASSI,Said.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 10 de Diciembre de 2007.

Clasificación PCT:

  • B61L25/02 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B61 FERROCARRILES.B61L CONTROL DE TRAFICO FERROVIARIO; SEGURIDAD DEL TRAFICO FERROVIARIO (frenos o equipos auxiliares B61H, B61K; estructura de sistemas de agujas E01B). › B61L 25/00 Registro o indicación de la posición o de la identidad de vehículos o de trenes o de la posición de aparatos de la vía. › Indicación o registro de la posición o de la identidad de vehículos o de trenes.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2366148_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Dispositivo de medición del desplazamiento de un vehículo autoguiado.

La presente invención se refiere a un dispositivo de medición del desplazamiento de un vehículo autoguiado según el preámbulo de la reivindicación 1.

Varios métodos o dispositivos de medición del desplazamiento, la velocidad o la aceleración de un vehículo son hoy en día conocidos, en particular para los vehículos destinados al transporte público, como una unidad vagón de un tren, de un metro, un trolebús, un tranvía, un autobús o como cualquier otro vehículo arrastrado por tracción por lo menos en una pista de rodamiento o en un carril como un carril de guiado. En particular en el caso de un vehículo autoguiado por un sistema de tráfico (señales ferroviarias, autopilotado a bordo y/o a distancia del vehículo, etc.), las precauciones para garantizar un autoguiado seguro (contra una avería) y asegurado (para los pasajeros o las mercancías) es indispensable cualquiera que sean las propiedades de recorrido del vehículo. En este sentido, es primordial conocer bien en tiempo real la posición, la velocidad (y la aceleración) del vehículo, en particular para las situaciones donde el vehículo tiende a incurrir en pérdidas de adherencia inevitables como durante un patinaje (en el momento de una aceleración/tracción del vehículo) o de un bloqueo de las ruedas (durante un frenado del vehículo) de eje de medición libre o motriz.

Cuando el vehículo guiado dispone de un eje libre de todo esfuerzo de tracción o frenado, el movimiento del vehículo es dado directamente por la rotación del eje (o de una de las ruedas asociadas a este eje).

No obstante, esta solución reduce la potencia de tracción o de frenado, en consecuencia las posibilidades del vehículo, es por eso que la mayoría de los sistemas no ofrecen ejes libres.

En ausencia de eje libre y para evitar las consecuencias vinculadas al patinaje/bloqueo de las ruedas en la pérdida de adherencia de una de sus ruedas, existen varios dispositivos y utilizan:

- o medios de medición totalmente independientes de las ruedas, que permiten una medición de velocidad por vía óptica o por medio de un radar con efecto Doppler. Estos dispositivos de carácter costoso utilizan sin embargo la mayoría de las veces un tacómetro suplementario para el funcionamiento a velocidad baja y a la parada del vehículo, este último permite extraer la velocidad angular de una rueda o el número de revoluciones de la rueda por unidad de tiempo;

- o centrales de inercia que combinan acelerómetros, girómetros y sistemas de localización terrestre como un GPS. Éstos siguen siendo no obstante muy costosos debido a su tecnología de alto nivel, la mayoría de las veces para aplicaciones a los sistemas aeronáuticos;

- o, como en EP 0 716 001 B1, un sólo tacómetro dispuesto en un eje y un medio para tener en cuenta un margen de seguridad de los valores medidos en una o varias ruedas con el fin de intentar compensar los efectos de un eventual patinaje/bloqueo de las ruedas, lo que deteriora los resultados de la medición de desplazamiento ya que sigue siendo todavía demasiado aproximado. De esto se deduce también un anti-bloqueo de las ruedas de compensación que puede ser brutal para un vehículo y sus pasajeros o mercancías;

- o, como en US 2005/0137761 A1, un acelerómetro embarcado en el vehículo y un tacómetro sobre un eje cuyas señales de medición se conectan a una computadora central adaptada, aunque no explícitamente descrita, para tener en cuenta los errores introducidos en presencia de pérdida de adherencia y suministrando la velocidad y la posición del vehículo sobre su recorrido. En particular, el acelerómetro comprende dos ejes de medición con el fin respectivamente de determinar una aceleración siguiendo una dirección de trayectoria del vehículo, así como con el fin de determinar y en consecuencia tener en cuenta en el cálculo del desplazamiento una pendiente del vehículo con relación a un plano horizontal. Los valores de las señales de medición del acelerómetro y del tacómetro también se comparan a los valores umbrales de velocidad que, en caso de rebasar un umbral, permiten indicar una presencia de pérdida de adherencia (patinaje/bloqueo de las ruedas) del vehículo. Aunque tomando en consideración los efectos de pendiente sufridos por el vehículo, otros efectos vinculados a la trayectoria del vehículo en dependencia del emplazamiento del acelerómetro en el vehículo (y del posicionamiento de sus dos ejes de medición) son inevitables, porque una unidad de transporte ferroviario tiene la mayoría de las veces una geometría de carácter longilíneo a lo largo del cual un solo acelerómetro y un tacómetro colocados delante del vehículo no pueden asegurar un medio de medición revelador de los efectos que actúan sobre el conjunto completo del vehículo, tales como por ejemplo los efectos de curvatura o de aceleración lateral.

El documento US 2002/0088904 A1 divulga un sistema de localización que tiene acelerómetros en las tres dimensiones con ángulos rectos entre éstos.

Todos estos dispositivos permiten así calcular el movimiento de un vehículo guiado, no disponiendo de ejes libres de todo esfuerzo de frenado y de tracción, circulando sobre una vía de perfil cualquiera, sin embargo con una precisión bien inferior a esta de un sistema "ideal" de eje libre, ya que no se pueden liberar completamente de pérdidas de adherencia (patinaje y bloqueo de las ruedas inducidos por los esfuerzos de tracción/frenado) así como de los errores inducidos por aceleraciones laterales (curva, inclinación) o incluso también verticales (pendiente).

Un objetivo de la presente invención es proponer un dispositivo de medición del desplazamiento de un vehículo autoguiado que presenta una mayor robustez de la medición, en particular en el momento de una pérdida de adherencia y cualquiera que sea el perfil de trayecto del vehículo en término de pendiente, de curva y de inclinación.

Con este fin, un dispositivo de medición del desplazamiento de un vehículo autoguiado que incluye a bordo dos acelerómetros, cada uno provisto de dos ejes de medición y cuyas señales de medición se acoplan a una computadora de desplazamiento, se propone según la reivindicación 1.

Opcional, por lo menos un tacómetro puede montarse sobre uno de los ejes del vehículo y también acoplarse con las computadoras de procesamiento de datos resultantes así de todos los captadores (acelerómetros y tacómetro). Las señales de medición suministradas por el tacómetro pueden utilizarse para mejorar la precisión del dispositi- vo.

El dispositivo según la invención suministra, a partir de las aceleraciones medidas por los ejes de medición, los datos de velocidad y de desplazamiento longitudinal del vehículo (por ejemplo a lo largo de una vía ferroviaria). Se puede asociar con todo tipo de dispositivo embarcado susceptible de necesitar una medición precisa y continua de la velocidad y del desplazamiento del vehículo, independientemente de las condiciones de adherencia raíl/rueda y cualquiera que sea el perfil del trayecto en términos de pendiente, de curva y de inclinación.

Los acelerómetros y sus ejes de medición están dispuestos de tal manera que permiten, a partir de las mediciones realizadas en los distintos ejes de medición, calcular una aceleración longitudinal, una aceleración lateral y una aceleración en pendiente del vehículo, para a continuación determinar por integración en el tiempo sobre los valores de aceleración, la velocidad y el desplazamiento longitudinal del vehículo.

El dispositivo según la invención permite también ventajosamente detectar con seguridad una inmovilización del vehículo en su trayecto y producir a tal efecto una información de velocidad nula a partir de las informaciones suministradas por los captadores.

El dispositivo implica un medio de auto-calibración y de autotest que permite, cuando el vehículo esta inmóvil, comprobar el buen funcionamiento de los captadores y por lo tanto garantizar con una gran seguridad los datos puestos a disposición por otros sistemas embarcados.

Una utilización adaptada del dispositivo según la invención cubre el ámbito de los vehículos guiados cualquiera que sea su tipo de guiado (mecánico o inmaterial, es decir sin enlace mecánico entre el suelo y el vehículo), en particular los trenes, los metros, el tranvía o autobús, y cualquiera que sea el tipo de rodamiento (ejes, bogies) con ruedas de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo de medición del desplazamiento de un vehículo autoguiado (VEH) que comprende a bordo:

- un acelerómetro (101) provisto de dos ejes de medición (Acc1, Acc2) en un plano longitudinal (Py) definido por un primer eje (X) longitudinal que sigue un principal desplazamiento que se supone rectilíneo del vehículo y un segundo eje (Z) perpendicular al piso del vehículo,

- una computadora (103) conectada a una señal de salida (S1, S2) asociada a cada eje de medición (Acc1, Acc2), dónde cada señal de salida (S1, S2) comprende una medición en proyección (Gacc1, Gacc2) de una resultante de la aceleración global del vehículo sobre el eje de medición asociado (Acc1, Acc2),

caracterizado en que:

- un segundo acelerómetro (102) esta provisto al menos de dos ejes de medición (Acc3, Acc4) en un plano horizontal (Pz) definido por el primer eje (X) y un tercer eje (Y) perpendicular al primer y al segundo eje (X, Z),

- la computadora (103) se conecta a una señal de salida (S3, S4) asociada a cada eje de medición (Acc3, Acc4), dónde cada señal de salida (S3, S4) comprende una medición en proyección (Gacc3, Gacc4) de la resultante de la aceleración global del vehículo sobre el eje de medición asociado (Acc3, Acc4),

- los ejes de medición (Acc1, Acc2; Acc3, Acc4) del primer y del segundo acelerómetro (101, 102) presentan en su plano respectivo (Py, Pz) un ángulo relativo (A1+A2, A3+A4) que es ajustable, de modo que la computadora (103) suministra a partir de las cuatro mediciones de proyección (Gacc1, Gacc2, Gacc3, Gacc4) al menos un valor de aceleración longitudinal (Gx) del vehículo a cada punto de un trayecto que comprende pendiente y curva.

2. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,

por el cual por lo menos uno de los ángulos relativos (A1+A2, A3+A4) es ortogonal.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,

por el cual cada ángulo relativo (A1+A2, A3+A4) se subdivide en un primer y un segundo ángulo (A1, A2; A3, A4) correspondiente a los ángulos de proyección entre los cuatro ejes de medición (Acc1, Acc2, Acc3, Acc4) del primer y del segundo acelerómetro (101, 102) y del primer eje (X).

4. Dispositivo según la reivindicación 3,

por el cual los ángulos de proyección (A1=A2; A3=A4) de cada acelerómetro son iguales.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,

por el cual la computadora (103) suministra en cada punto del trayecto, que incluye pendiente y curva, un valor de aceleración lateral (Glat), del ángulo de pendiente (Ax), un ángulo de aceleración lateral (Ay) que resulta de la fuerza centrifuga debida a la velocidad del vehículo y que depende de un radio de curvatura (R) de la trayectoria así como de un desvío del acelerómetro con relación al centro del vehículo.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,

por el cual la computadora (103) suministra una velocidad (Vx) y una posición (Dx) a cada punto del trayecto que comprende pendiente y curva integrando sucesivamente el valor de aceleración longitudinal (Gx) del vehículo.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,

que consta de:

- un tacómetro (104) que está dispuesto al menos sobre un eje del vehículo y suministra un valor taquimétrico de velocidad (VxT) y de posición (DxT) del vehículo,

- los valores taquimétricos (VxT, DxT) obtenidos y los valores de velocidad y de posición (Vx, Dx) suministrados por la computadora (103) se proporcionan a un comparador (106),

- el comparador (106) determina las divergencias entre categorías de valores de velocidad y de posición, y si éstas están debajo de un umbral predefinido, se efectúa un reajuste de los valores de velocidad y de posición (Vx, Dx) obtenidos por la computadora (103) en cada punto del trayecto que comprende pendiente y curva sobre los valores taquimétricos (VxT, DxT).

8. Dispositivo según la reivindicación 7,

que comprende un medio de detección de velocidad nula (107) del vehículo acoplado a la computadora (103) y al tacómetro (104) e incluye por lo menos un correlador de los valores de velocidad y de posición (Vx, Dx) suministrados por la computadora (103) y de los valores taquimétricos (VxT, DxT).

9. Dispositivo según las reivindicaciones 5 y 8, que consta de:

- un medio de auto-calibración (105) de los acelerómetros (101, 102) es activable, si el medio de detección de velocidad nula confirma una parada del vehículo,

- el medio de auto-calibración que trata de las mediciones resultantes de los acelerómetros 101, 102 y otorgadas por una unidad de cálculo de aceleraciones 104 incluida en la computadora 103

- el medio de auto-calibración calibra las mediciones en correspondencia con los valores nulos de aceleración longitudinal (Gx) y lateral (Glat) del vehículo.

10. Dispositivo según la reivindicación 4 y 9,

por el cual el medio de auto-calibración (105) tiene un primer modo de control para verificar la igualdad de los valores de medición (Gacc3, Gacc4) sobre el segundo acelerómetro (102) y un medio de recálculo del ángulo de pendiente (Ax) a partir del cual los valores de medición (Gacc1, Gacc2) del primer acelerómetro (101) son verificados por medio del segundo modo de control.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 9 o 10,

por el cual más allá de un primer umbral de error procedente de los resultados del medio de auto-calibración, son transmitidos los factores de correcciones resultantes del medio de auto-calibración a la computadora (103).

12. Dispositivo según la reivindicación 11,

por el cual más allá del segundo umbral de error, de menor seguridad que el primer umbral, que proviene de los resultados del medio de auto-calibración, se activa un indicador de avería de medición a bordo.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 12,

que incluye un medio de evaluación de la probabilidad de fallo activables entre dos paradas del vehículo y empleando una medición en redundancia sobre los ejes de medición de los acelerómetros.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores,

que comprende un detector de pérdida de adherencia del vehículo acoplado al menos a uno de los primer y segundos acelerómetros.

15. Dispositivo según la reivindicación 14,

por el cual el detector de pérdida de adherencia del vehículo se acopla al menos a un tacómetro en adición de uno de los primer y segundos acelerómetros.


 

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