Antena destinada a estar embarcada en un vehículo ferroviario con el fin de localizar dicho vehículo ferroviario a lo largo de una vía férrea equipada con un sistema de balizas en el suelo.

Antena (2) destinada a estar embarcada en un vehículo ferroviario (V) para localizar dicho vehículo ferroviario a lolargo de una vía férrea (VF) equipada con un sistema de balizas (1) en el suelo,

siendo la antena capaz de captaruna señal electromagnética representativa de una información emitida por la baliza cuando es franqueada por dichovehículo ferroviario, incluyendo dicha antena un primer circuito receptor en forma de bucle simple (A) y un segundocircuito receptor en forma de bucle de dos espiras en forma de ocho (B), caracterizada porque la antena incluyeademás un tercer circuito receptor (C) en forma de bucle de tres espiras con una espira intermedia (C2) dispuestaentre dos espiras externas (C1, C3), estando superpuestos los circuito receptores primero, segundo y tercero,presentando los tres circuitos receptores todos sensiblemente un mismo eje de simetría longitudinal (X) ysensiblemente un mismo eje de simetría transversal (Y).

Antena destinada a estar embarcada en un vehículo ferroviario con el fin de localizar dicho vehículo ferroviario a lo largo de una vía férrea equipada con un sistema de balizas en el suelo La invención se refiere a la localización de un vehículo ferroviario a lo largo de una vía férrea, con la ayuda de una serie de balizas que equipan la vía férrea y capaces de cooperar con una antena embarcada en el vehículo ferroviario.

El documento US 20021121991 describe una estructura de antena destinada a estar embarcada en un vehículo ferroviario.

Se conoce a partir de la patente EP 1227024 un sistema de balizas en el suelo que permite establecer la comunicación con una antena embarcada a bordo de un vehículo ferroviario. La antena embarcada, según esta patente, incluye un primer circuito receptor en forma de bucle simple y un segundo circuito receptor en forma de bucle en forma de ocho, permitiendo la asociación de los dos circuitos captar la señal electromagnética portadora de información emitida por la baliza y de este modo determinar precisamente el instante en que la antena embarcada está centrada en la baliza en el suelo y esto con una gran precisión : se puede de este modo localizar el vehículo en la vía férrea con una precisión del mismo orden (que puede ser del orden de o inferior a ± 5 cm, como se requiere para los vehículos ferroviarios de control automático especialmente) .

En efecto, si se representa la señal captada por los dos circuitos receptores de la antena embarcada, en forma de grafos -designados asimismo con el término de diagramas de radicación- que representa la potencia captada en función de la posición relativa de la antena embarcada respecto de la baliza en el suelo más próxima durante su franqueamiento, como se ha representado en las figuras 3 y 4 de esta patente anterior, se ve que la señal captada por el primer circuito receptor presenta una zona central relativamente amplia y centrada en la zona de contacto de la baliza en el suelo. (Se entiende aquí y en el resto del texto, por zona de contacto de la baliza la zona donde la antena es normalmente capaz de «leer» las informaciones emitidas por la baliza en el suelo en forma de una señal electromagnética representativa de la información a transmitir de la baliza en el suelo a la antena embarcada. Es también en esta zona en la que la energía emitida por la antena embarcada y que es recibida por la baliza debido a su alimentación alcanza un nivel suficiente para asegurar la activación de la baliza) . Esta zona central tiene aproximadamente una forma de un lóbulo principal de tipo campana centrada en el eje Oy del referencial. En los extremos de esta campana, se encuentran dos lóbulos secundarios de máximo claramente menor. La señal captada por el segundo circuito receptor que incluye el bucle en forma de ocho presenta por su parte dos zonas centrales,

cada una aproximadamente en forma de campana, con, entre estas dos zonas centrales, una señal que se anula en el origen del referencial, correspondiendo la anulación de la señal al punto de cruce del ocho del bucle. Además, en los extremos opuestos de estas dos zonas centrales en forma de campana, se encuentran otros dos lóbulos secundarios, de manera análoga a la señal captada por el primer circuito receptor y que están desfasados respecto de los lóbulos secundarios de la señal captada por el primer circuito receptor.

Haciendo abstracción de estos lóbulos secundarios, la detección del instante en que la antena embarcada está centrada en la baliza en el suelo se realiza de la siguiente manera (de manera esquemática) : Se produce un desfase (un cambio de fase de 180°) entre las dos señales captadas cuando el centro (la punta de cruce) del bucle en forma de ocho del segundo circuito receptor pasa a la altura del centro de la baliza en el suelo. El procedimiento consiste 45 por lo tanto en detectar este cambio de fase entre las dos señales captadas, para deducir el instante preciso en el que la antena está centrada en la baliza y por lo tanto, deducir la localización del vehículo respecto de la vía férrea en un instante dado.

Sin embargo, la presencia de lóbulos secundarios en las dos señales puede inducir la detección de desfases entre lóbulos secundarios, desfases «parásitos» por lo tanto, que pueden conducir a detectar de manera errónea un centrado entre la antena y la baliza. Esta es la razón por la que se prevé imponer al procedimiento de detección un umbral de potencia predeterminado, que se sitúa por encima del máximo de potencia de los lóbulos secundarios de las dos señales captadas por la antena: la detección se encuentra de este modo filtrada, eliminando del proceso de detección todos los desfases intempestivos que pueden aparecer entre los lóbulos secundarios.

Pero imponer un umbral de potencia predeterminado no carece de consecuencia: este filtrado se traduce en concreto por el respeto de condicionantes de distancia entre la antena y la baliza. De este modo, para que el procedimiento de detección funcione, es necesario prever una distancia en la dirección vertical entre la baliza y la antena que esté comprendida entre dos valores límites, una distancia mínima y una distancia máxima. Asimismo, es necesario que el desplazamiento autorizado en la dirección horizontal transversal sea inferior a un valor de desplazamiento máximo. Estos criterios dimensionales pueden revelarse restrictivos. Pueden complicar el montaje de la antena embarcada en el coche o la motriz del vehículo ferroviario, incluso prohibir algunos emplazamientos de antena en el vehículo ferroviario. De este modo es delicado, incluso imposible en algunos casos, montar la antena en la carrocería del vehículo, ya que la carrocería está montada por suspensiones en su bogie, por lo general, lo que 65 implica movimientos verticales relativos carrocería/bogie, que la antena está obligada a acompañar. Además, pueden evolucionar durante la explotación de los vehículos ferroviarios. Además, la distancia inicial antena-baliza en la dirección vertical puede disminuir por el desgaste progresivo de las ruedas del coche o de la motriz en la que está montada la antena, lo que implica reajustar con regularidad la antena mediante operaciones de mantenimiento.

El objeto de la presente invención es entonces proponer una técnica mejorada de localización de un vehículo ferroviario que utiliza un sistema de balizas en el suelo y de antena embarcada. El objeto de la invención es, más precisamente, remediar el inconveniente de los condicionantes dimensionales ligados a la solución técnica anterior descrita anteriormente. De manera accesoria, el objeto de la invención es proponer una técnica de este tipo que sea, además, simple y económica de realizar y de aplicar y que, especialmente, permita limitar las operaciones de mantenimiento de los vehículos ferroviarios que la aplican.

La invención tiene en primer lugar por objeto una antena destinada a estar embarcada en un vehículo ferroviario para localizar dicho vehículo ferroviario a lo largo de una vía férrea equipada con un sistema de balizas en el suelo, siendo la antena capaz de captar una señal electromagnética representativa de una información emitida por la baliza cuando es franqueada por dicho vehículo ferroviario, incluyendo dicha antena un primer circuito receptor en forma de bucle simple y un segundo circuito receptor en forma de bucle de dos espiras en forma de ocho. Según la invención, la antena incluye, además, un tercer circuito receptor en forma de bucle de tres espiras con una espira intermedia dispuesta entre dos espiras externas, estando el primer, segundo y tercer circuito receptor superpuestos, presentando los tres circuitos receptores todos sensiblemente un mismo eje simetría longitudinal y sensiblemente un mismo eje de simetría transversal.

Se entiende por «superpuestos» el hecho de que los circuitos están montados, por ejemplo todos en un mismo soporte plano, unos encima de otros, según planos paralelos entre sí, sin que el orden de la superposición sea impuesto. Asimismo, al menos dos de estos planos pueden de hecho estar confundidos, según las dimensiones relativas de los tres bucles. Puede, en efecto, que uno de los circuitos receptores, por ejemplo el primero, tenga un perímetro mayor que el segundo circuito receptor, encontrándose el circuito menor entonces montado en un soporte común en el interior del circuito más voluminoso, encontrándose ambos circuitos de hecho montados según un plano común.

Esto explica que, cuando es cuestión de un «mismo» eje de simetría longitudinal o transversal, hay que incluir evidentemente en esta definición ejes de simetría paralelos entre sí pero no exactamente confundidos, cuando están montados según... [Seguir leyendo]

1. Antena (2) destinada a estar embarcada en un vehículo ferroviario (V) para localizar dicho vehículo ferroviario a lo largo de una vía férrea (VF) equipada con un sistema de balizas (1) en el suelo, siendo la antena capaz de captar

una señal electromagnética representativa de una información emitida por la baliza cuando es franqueada por dicho vehículo ferroviario, incluyendo dicha antena un primer circuito receptor en forma de bucle simple (A) y un segundo circuito receptor en forma de bucle de dos espiras en forma de ocho (B) , caracterizada porque la antena incluye además un tercer circuito receptor (C) en forma de bucle de tres espiras con una espira intermedia (C2) dispuesta entre dos espiras externas (C1, C3) , estando superpuestos los circuito receptores primero, segundo y tercero, presentando los tres circuitos receptores todos sensiblemente un mismo eje de simetría longitudinal (X) y sensiblemente un mismo eje de simetría transversal (Y) .

2. Antena (2) según la reivindicación anterior, caracterizada porque el eje de simetría transversal (Y) pasa por el

punto de cruce del bucle en forma de ocho (B) del segundo circuito receptor y por los planos intermedios del bucle 15 simple (A) del primer circuito receptor y de la espira intermedia (C2) del tercer circuito receptor (C) .

3. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los bucles (A, B, C) de los tres circuitos receptores están desprovistos de acoplamiento entre sí, o presentan un acoplamiento residual insignificante entre sí.

4. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diagrama de radiación del primer circuito receptor (A) , durante el franqueamiento de la baliza (1) , presenta sucesivamente un primer lóbulo secundario (LSA) , un lóbulo principal (LPA) con un máximo de potencia y un segundo lóbulo secundario (LSA) , con puntos de anulación (OA) de la potencia de radiación que separan dos lóbulos sucesivos.

5. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diagrama de radiación del segundo circuito receptor (B) , durante el franqueamiento de la baliza (1) , presenta sucesivamente un primer lóbulo secundario (LSB) y a continuación dos lóbulos principales (LMB) y un segundo lóbulo secundario (LSB) , con puntos de anulación (O, OB) de la potencia de radiación que separan dos lóbulos sucesivos.

6. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diagrama de radiación del tercer circuito receptor (C) , durante el franqueamiento de la baliza (1) , presenta sucesivamente un primer lóbulo secundario (LSC) y a continuación un lóbulo principal (LPC) que presentan dos máximos de potencia (MC, M'C) separados por un mínimo (Min) no nulo y un segundo lóbulo secundario (LSC) , con puntos de anulación (OC) de la potencia de

radiación que separan dos lóbulos sucesivos.

7. Antena (2) según la reivindicación anterior, caracterizada porque el mínimo no nulo (Min) del diagrama de radiación del tercer circuito receptor (C) corresponde a un acoplamiento residual del mismo con al menos uno de los otros dos circuitos receptores (A, B) , especialmente con el primer circuito receptor (A) .

8. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los diagramas de radiación de los tres circuitos receptores (A, B, C) están sensiblemente centrados respecto de un eje que corresponde a su eje de simetría transversal (Y) .

9. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el tercer circuito receptor presenta un desequilibrio en el campo magnético captado por las tres espiras de su bucle, desequilibrio que está ajustado para que, por una parte, la sensibilidad del receptor de la antena permita captar un campo magnético de igual fase sin alteración en el centro del bucle cuando la baliza se encuentra centrada respecto de este bucle y porque, por otra parte, el acoplamiento entre este bucle y los bucles de los otros dos circuitos receptores siga siendo insignificante.

10. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el perímetro del bucle en forma de ocho (B) del segundo circuito receptor es sensiblemente igual al del bucle simple (A) del primer circuito receptor.

11. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende asimismo medios

electrónicos y/o informáticos de tratamiento de las señales emitidas por las balizas (1) durante su franqueamiento por la antena (2) y captadas por los tres circuitos receptores (A, B, C) de dicha antena, comprendiendo dichos medios, medios de codificación y de secuenciación de los desfases de las señales captadas por los tres circuitos receptores de dicha antena.

12. Antena (2) según la reivindicación anterior, caracterizada porque los medios electrónicos/informáticos comprenden asimismo medios de determinación de la localización de la antena respecto de la baliza (1) franqueada por comparación entre las secuencias obtenidas por la codificación y la secuenciación de las señales captadas por los tres circuitos receptores (A, B, C) de la antena y al menos una secuencia predeterminada que corresponde al centrado exacto de la antena (2) respecto de la baliza (1) .

13. Antena (2) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende asimismo un circuito emisor destinado a alimentar con energía la baliza (1) durante su franqueamiento por la antena, especialmente en forma de un bucle simple alimentado con energía que está superpuesto a los bucles de los circuitos receptores de la antena.

14. Disposición para la localización de un vehículo ferroviario (V) a lo largo de una vía férrea (VF) , comprendiendo la disposición:

una serie de balizas en el suelo (1) que equipan dicha vía férrea y destinadas a emitir una señal electromagnética representativa de una información cuando son franqueadas por dicho vehículo ferroviario,

una antena embarcada (2) en el vehículo ferroviario destinada a cooperar con las balizas, caracterizada porque la antena es conforme a una de las reivindicaciones anteriores.

15. Disposición según la reivindicación anterior, caracterizada porque la baliza (1) comprende un circuito emisor de 15 una señal electromagnética en forma de un bucle simple.

16. Procedimiento de localización de un vehículo ferroviario (V) que utiliza la disposición según una de las reivindicaciones 14 o 15, o que utiliza la antena según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque:

se detecta la señal emitida por la baliza (1) durante su franqueamiento por la antena (2) por los circuitos receptores (A, B, C) de la antena embarcada en el vehículo ferroviario (V) , especialmente en forma, para cada uno de los circuitos receptores, de un diagrama de radiación,

se deducen de dichas señales, especialmente a partir de la descomposición de sus diagramas de radiación, las fases de los campos magnéticos de las diferentes porciones de señales, especialmente en forma de lóbulos en cada diagrama de radiación,

se comparan las fases de los campos magnéticos, de dos en dos, para deducir sus desfases relativos,

se hace una lectura decimal de estos desfases relativos para obtener una secuencia,

se compara la secuencia con al menos una secuencia característica predeterminada que corresponde al centrado exacto de la antena (2) respecto de la baliza (1) durante el franqueamiento,

cuando la comparación es positiva, se deduce la localización espacial y temporal (T) del vehículo ferroviario (V) respecto de la vía férrea (VF) donde circula.

17. Procedimiento de localización según la reivindicación anterior, caracterizado porque se tienen dos secuencias características predeterminadas según el sentido de franqueamiento de la baliza (1) por la antena embarcada (2) y

porque se compara la secuencia obtenida con las dos secuencias predeterminadas, con el fin de deducir asimismo el sentido de circulación del vehículo ferroviario (V) en la vía férrea (VF) .

18. Procedimiento de localización según la reivindicación 17 o 18, caracterizado porque se prevé filtrar, especialmente por operaciones de filtrado digital, las señales captadas por los circuitos receptores (A, B, C) de la 45 antena (2) , especialmente para poder, en el establecimiento de las secuencias y su comparación con la o las secuencias características predeterminadas, hacer abstracción de las oscilaciones erráticas de señales.

19. Procedimiento de localización según una de las reivindicaciones 17 o 18, caracterizado porque, durante un franqueamiento de baliza (1) por la antena embarcada (2) , solo se retiene una sola localización espacial y temporal 50 de la antena durante su centrado en la baliza, especialmente por operaciones de filtrado digital.