Sistema para la comunicación con trenes en líneas ferroviarias.

Sistema para la comunicación con un tren, que comprende:

a) una línea ferroviaria que tiene al menos una vía,

vía que está dividida en una pluralidad de tramos de víasucesivos, conocidos como cantones de vía;

b) medios para generar y transmitir señales para la comunicación con el tren que se proporcionan paracada uno de dichos tramos de vía;

c) y medios para recibir desde el cantón de vía dichas señales de comunicación producidas por un trenmediante generación de señal activa o cambio de las señales de comunicación transmitidas al cantón devía;

d) medios para procesar las señales de comunicación recibidas desde el cantón de vía para determinar lascondiciones de operación o funcionamiento del tren basándose en la información contenida en las señalesde comunicación transmitidas por el tren;

e) medios para generar señales de estado indicativas de las condiciones de operación o funcionamiento deltren y para transmitir dichas señales de estado a una unidad de control de red ferroviaria central, conocidacomo sistema de enclavamiento central, que está conectada a dicha unidad de comunicación y recibeseñales desde la misma, indicativas de las condiciones del tren;

f) los medios para recibir señales de control para la comunicación con el tren desde dicha unidad de controlde red ferroviaria central;

g) una o más cabeceras de interfaz local que están asociadas con cada cantón de vía para la interconexióncon un cantón de vía correspondiente, que incluyen: los medios para generar y transmitir señales para lacomunicación con el tren al cantón de vía correspondiente y los medios para recibir desde el cantón de víadichas señales de comunicación producidas por un tren mediante generación de señal activa o cambio delas señales de comunicación transmitidas al cantón de vía;

h) dichas cabeceras de interfaz local incluyen además una interfaz para la comunicación de mensajesdigital, según un protocolo de comunicación predeterminado, con una unidad de control y procesamientocentral separada;

i) dicha unidad de control y procesamiento central incluye una interfaz de comunicación de mensajes digitalque opera con el mismo protocolo de comunicación que las cabeceras de interfaz de cantón de vía local;

j) y dicha unidad de control y procesamiento incluye hardware en cuyas memorias está almacenado unprograma de control y procesamiento, para que lo ejecute dicho hardware y mediante el que dicha unidadde control y procesamiento genera y transmite las señales de control a las cabeceras de interfaz de cantónde vía local para provocar que dichas cabeceras de interfaz local generen y transmitan señales decomunicación predeterminadas y para recibir señales de comunicación;

k) y mediante el que la unidad de control y procesamiento procesa las señales de comunicación recibidasdesde las cabeceras de interfaz local para determinar las condiciones de operación o funcionamiento deltren basándose en la información contenida en las señales de comunicación transmitidas por el tren, ygenera las señales de estado indicativas de las condiciones de operación o funcionamiento del tren;

l) mientras que dicha unidad de control y procesamiento central se comunica con la unidad de control dered ferroviaria central para transmitir a la misma mensajes transmitidos por el tren y para recibir desde lamisma mensajes que deben transmitirse al tren;

m) las cabeceras de interfaz y/o el cantón de vía y la unidad de control y procesamiento tienen medios parala comprobación diagnóstica de sus condiciones de operación,

caracterizado porque

n) la unidad de control y procesamiento tiene medios para integrar dos o más circuitos de vía;

o) los medios de diagnóstico y los medios para integrar dos o más circuitos de vía son un programa dediagnóstico y un programa de integración de circuitos de vía que está almacenado y se ejecuta por launidad de control y procesamiento o una subsección de dicha unidad.

Sistema para la comunicación con trenes en líneas ferroviarias La invención se refiere a un sistema para comunicarse con trenes en líneas ferroviarias, sistema que comprende la combinación de características según el preámbulo de la reivindicación 1.

En la técnica se conocen sistemas de detección de tren, tal como se da a conocer por ejemplo en una solicitud de patente anterior del solicitante del presente documento, con número de publicación EP 1338492. Este sistema de detección de tren se conoce como circuito de vía. La vía de una línea ferroviaria está dividida en una pluralidad de tramos. Cada tramo, conocido como cantón, tiene una unidad asociada con el mismo, con un transmisor y un receptor diseñados para la conexión alternativa entre sí y a uno de los dos extremos opuestos de un tramo de vía correspondiente. El transmisor inyecta una señal en un extremo del tramo de vía y se recibe en el extremo opuesto del mismo. La señal transmitida tiene características de codificación, amplitud y frecuencia predeterminadas y definidas de manera apropiada, por lo que cuando está presente un tren en el tramo de vía, el cortocircuito entre los raíles del tramo de vía provocado por los ejes del tren provoca un cambio, en particular una reducción de la señal, y permite la detección del tren.

Otros sistemas de la técnica anterior son los denominados contadores de ejes, que incluyen sensores para detectar los ejes de un tren que pasa por un cantón.

En aún otros sistemas la vía y los tramos se usan para la comunicación de mensajes entre el tren y la unidad del lado del trayecto y viceversa.

Todos los anteriores sistemas de la técnica anterior incluyen unidades que operan electrónicamente, que son básicamente de tipo hardware y tienen una construcción de propósito especial, dedicada, diseñada para la función específica de los mismos. Por ejemplo, acerca de los circuitos de vía y tal como se da a conocer en el documento anterior con número de publicación EP 1338492, cuyo contenido de información está integrado en el presente documento como referencia, las unidades operativas del circuito de vía ubicadas en la vía, es decir las unidades del lado de la vía o del lado del trayecto, incluyen todas las secciones requeridas para su operación. En particular, estas unidades operativas incluyen secciones de interfaz de tramo de vía y secciones de diagnóstico, así como secciones para generar las señales que deben transmitirse y para procesar las señales de recepción y secciones para comunicarse con la unidad de gestión de tráfico ferroviario central, es decir para transmitir datos de presencia de tren a dicha unidad de gestión central y para recibir controles desde dicha unidad de gestión central.

El documento EP0771711 da a conocer un circuito de vía de audiofrecuencia con interfaz transceptora de transmisión de datos (TC digital) .

También, todavía acerca de los circuitos de vía, se conocen diversos tipos de construcción, que se usan en sistemas diferentes, acarreando cada uno ventajas e inconvenientes específicos. Por ejemplo, el documento EP 0 878 373 A2 da a conocer el preámbulo de la reivindicación 1.

Así, por ejemplo, en ciertos circuitos de vía, la unión que conecta el receptor y el transmisor al tramo de vía está controlada por un conmutador que, dependiendo del sentido del tren esperado, selecciona el extremo de transmisor del tramo de vía, y en consecuencia el extremo de receptor, definiendo así realmente un sentido de propagación de señal dentro del tramo de vía. Estas uniones, conocidas como uniones direccionales, permiten el uso de técnicas de codificación de señal de impulso o acústica. Las unidades, que están diseñadas especialmente para operar en uno de los modos mencionados anteriormente, no pueden operar en otros modos, por lo que tienen que proporcionarse unidades operativas dedicadas específicas para cada tipo de circuito de vía, que tienen cabeceras de interconexión de vía con una construcción dedicada especialmente al modo de transmisión y codificación de señal particular e incluyen especialmente las secciones para generar la señal que debe transmitirse y para procesar la señal recibida, secciones que están construidas según las técnicas usadas para la codificación y descodificación o procesamiento de dichas señales para la recuperación de información de presencia de tren. Como resultado, cualquier modificación tecnológica en una línea ferroviaria requiere o bien el mantenimiento de la tecnología de circuito de vía existente para evitar el reemplazo de las unidades operativas o bien el reemplazo de las unidades operativas para la adaptación a las nuevas tecnologías de circuito de vía, acarreando la última opción el reemplazo de partes de estas unidades operativas que podrían usarse incluso en combinación con las nuevas tecnologías de circuito de vía.

Además, cada uno de los diversos tipos de circuito de vía tiene características particulares que lo hacen más o menos apto para su uso en diferentes condiciones de operación, desgaste o deterioro de los tramos de vía. En la técnica anterior, una vez que se ha seleccionado un tipo de circuito de vía y se han instalado las unidades operativas dedicadas al tipo de circuito de vía seleccionado, el modo de operación del circuito de vía no puede cambiarse a menos que las unidades operativas también se reemplacen. Tal reemplazo implicaría inconvenientes de coste, y sería inviable debido a restricciones de tiempo. No obstante, en ciertos casos, por ejemplo en el caso de deterioro de raíl por oxidación, han de usarse circuitos de vía por impulso, que garantizan menor atenuación de señal.

Las condiciones de operación de la vía también pueden depender del estado atmosférico. Mientras que breves variaciones del estado atmosférico pueden despreciarse como eventos transitorios, hay zonas climáticas en las que

fenómenos meteorológicos, tales como lluvia, nieve y hielo son de naturaleza estacional y permanecen durante un periodo de tiempo relativamente largo, aunque son aún de corta duración si se consideran el tiempo y los costes necesarios para cambiar a tecnologías de detección de tren distintas de las que están en uso y en particular aptas para esas condiciones meteorológicas. Debe observarse además que, al final de una estación, le sigue una nueva estación, con condiciones meteorológicas que cambian de nuevo.

Aún otro inconveniente de los circuitos de vía de la técnica anterior es que cada unidad operativa está conectada de manera independiente de las otras a la vía y la unidad de gestión de tráfico ferroviario central, es decir los ordenadores de enclavamiento. Esto requiere costes considerables en términos tanto de materiales como de instalación.

La rigidez estructural de los modos de las unidades operativas asociadas con los circuitos de vía es una limitación especialmente al adaptar y mantener líneas existentes, pero también al hacer que nuevas líneas que tienen dispositivos o sistemas de diferentes fabricantes se combinen entre sí, en las que la selección de las tecnologías de operación y construcción depende de la tradición.

También se conocen tipos de circuito de vía en los que las uniones para la conexión del transmisor y el receptor de las unidades operativas son de tipo no direccional y la señal inyectada en los circuitos de vía se propaga en ambos sentidos.

En este caso de nuevo las unidades operativas están construidas con una estructura y una arquitectura dedicada a sus tareas planeadas y concretamente a los modos de interconexión de vía.

Acerca de los circuitos de vía, existen múltiples variantes de los mismos, entre los que se incluyen en general:

de audiofrecuencia sin uniones,

de baja frecuencia de unión mecánica;

de impulso de unión mecánica.

Otro inconveniente acerca de todos los circuitos de vía es que las secciones de vía controladas no pueden ser más largas que aproximadamente 2 km. Incluso en tal longitud, las secciones de vía requieren la provisión de condensadores dispuestos a lo largo del tramo de vía con el fin de compensar la pérdida de energía de señal.

Además, cualquier fallo o mal funcionamiento de una unidad operativa o un circuito de vía requiere restaurar el circuito de vía y/o la unidad operativa correspondiente, porque la condición de mal funcionamiento o daño dispara una señal restrictiva para el circuito de vía correspondiente, es decir una condición de presencia de tren, señal que se transmite a la unidad de gestión de tráfico. En este caso, si no está disponible ninguna unidad operativa de reemplazo, entonces el circuito de vía correspondiente estará inactivo, por... [Seguir leyendo]

1. Sistema para la comunicación con un tren, que comprende:

a) una línea ferroviaria que tiene al menos una vía, vía que está dividida en una pluralidad de tramos de vía

sucesivos, conocidos como cantones de vía;

5 b) medios para generar y transmitir señales para la comunicación con el tren que se proporcionan para

cada uno de dichos tramos de vía;

c) y medios para recibir desde el cantón de vía dichas señales de comunicación producidas por un tren

mediante generación de señal activa o cambio de las señales de comunicación transmitidas al cantón de

vía;

10 d) medios para procesar las señales de comunicación recibidas desde el cantón de vía para determinar las

condiciones de operación o funcionamiento del tren basándose en la información contenida en las señales

de comunicación transmitidas por el tren;

e) medios para generar señales de estado indicativas de las condiciones de operación o funcionamiento del

tren y para transmitir dichas señales de estado a una unidad de control de red ferroviaria central, conocida

15 como sistema de enclavamiento central, que está conectada a dicha unidad de comunicación y recibe

señales desde la misma, indicativas de las condiciones del tren;

f) los medios para recibir señales de control para la comunicación con el tren desde dicha unidad de control

de red ferroviaria central;

g) una o más cabeceras de interfaz local que están asociadas con cada cantón de vía para la interconexión

20 con un cantón de vía correspondiente, que incluyen: los medios para generar y transmitir señales para la

comunicación con el tren al cantón de vía correspondiente y los medios para recibir desde el cantón de vía

dichas señales de comunicación producidas por un tren mediante generación de señal activa o cambio de

las señales de comunicación transmitidas al cantón de vía;

h) dichas cabeceras de interfaz local incluyen además una interfaz para la comunicación de mensajes

25 digital, según un protocolo de comunicación predeterminado, con una unidad de control y procesamiento

central separada;

i) dicha unidad de control y procesamiento central incluye una interfaz de comunicación de mensajes digital

que opera con el mismo protocolo de comunicación que las cabeceras de interfaz de cantón de vía local;

j) y dicha unidad de control y procesamiento incluye hardware en cuyas memorias está almacenado un

30 programa de control y procesamiento, para que lo ejecute dicho hardware y mediante el que dicha unidad

de control y procesamiento genera y transmite las señales de control a las cabeceras de interfaz de cantón

de vía local para provocar que dichas cabeceras de interfaz local generen y transmitan señales de

comunicación predeterminadas y para recibir señales de comunicación;

k) y mediante el que la unidad de control y procesamiento procesa las señales de comunicación recibidas

35 desde las cabeceras de interfaz local para determinar las condiciones de operación o funcionamiento del

tren basándose en la información contenida en las señales de comunicación transmitidas por el tren, y

genera las señales de estado indicativas de las condiciones de operación o funcionamiento del tren;

l) mientras que dicha unidad de control y procesamiento central se comunica con la unidad de control de

red ferroviaria central para transmitir a la misma mensajes transmitidos por el tren y para recibir desde la

40 misma mensajes que deben transmitirse al tren;

m) las cabeceras de interfaz y/o el cantón de vía y la unidad de control y procesamiento tienen medios para

la comprobación diagnóstica de sus condiciones de operación,

caracterizado porque

n) la unidad de control y procesamiento tiene medios para integrar dos o más circuitos de vía;

45 o) los medios de diagnóstico y los medios para integrar dos o más circuitos de vía son un programa de

diagnóstico y un programa de integración de circuitos de vía que está almacenado y se ejecuta por la

unidad de control y procesamiento o una subsección de dicha unidad.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque las cabeceras de interfaz para la interconexión con

cada cantón de vía constituyen las unidades para transmitir y recibir mensajes de comunicación a y desde

50 una unidad de tren, que también tiene una unidad transmisora y receptora, transmitiéndose dichos

mensajes de comunicación a través de los cantones de vía por los que pasa el tren, mientras que la unidad

de control y procesamiento constituye la unidad para controlar la transmisión y recepción de las señales de comunicación y la unidad para generar los mensajes que deben transmitirse al tren e interpretar los mensajes recibidos desde el tren, estando almacenado un programa de software en dicha unidad de control y procesamiento, para generar e interpretar mensajes y controlar la transmisión y recepción de mensajes a y desde un tren, programa de software que se ejecuta por dicha unidad de control y procesamiento.

3. Sistema según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las interfaces para la comunicación entre las cabeceras de interfaz de cantón de vía y la unidad de control y procesamiento central operan con un protocolo de comunicación de red, proporcionándose una red de comunicación.

4. Sistema según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se proporcionan

múltiples unidades de control y procesamiento paralelas, que están dispuestas a lo largo de una línea ferroviaria, controlando y procesando cada una las señales de un subconjunto de cabeceras de interfaz local que están conectadas a cantones de vía correspondientes de un subconjunto de cantones de vía, mientras que cada unidad de control y procesamiento se comunica de manera independiente con la unidad de gestión de tráfico ferroviario central, identificándose de manera unívoca cada cabecera de interfaz local

y/o cada cantón de vía y cada unidad de control y procesamiento mediante un código de identificación que está asociado a las señales para la comunicación entre las cabeceras de interfaz y la unidad de control y procesamiento correspondiente y entre dichas unidades de control y procesamiento y la unidad de gestión de tráfico ferroviario central.

5. Sistema según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las cabeceras de interfaz, que se interconectan con cada cantón de vía, constituyen la unidad transmisora y la unidad receptora de un denominado circuito de vía, para generar una señal de detección de tren y transmitir dicha señal al cantón de vía y para recibir dicha señal de detección de tren desde dicho cantón de vía, mientras que la unidad de control y procesamiento es la unidad que controla las unidades transmisora y receptora y los medios para procesar las señales de detección recibidas desde el cantón de vía para determinar la presencia o ausencia de un tren en dicho cantón de vía.

6. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque las cabeceras de interfaz y/o el cantón de vía y la unidad de control y procesamiento tienen medios para la comprobación diagnóstica de sus condiciones de operación.

7. Sistema según la reivindicación 6, caracterizado porque la unidad de control y procesamiento tiene medios

para generar señales para la indicación simulada de la presencia o ausencia del tren en uno o más cantones de vía.

8. Sistema según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque los medios para integrar dos o más circuitos de vía corresponden a dos o más cantones de vía adyacentes en un circuito de vía compuesto único y, en caso de fallo de uno de dichos dos o más circuitos de vía, las unidades transmisoras y receptoras de los circuitos de vía defectuosos se reemplazan por al menos una unidad transmisora y una unidad receptora de entre las del/de los circuito (s) que funcionan, dando servicio dichas al menos una unidad transmisora y al menos una unidad receptora al conjunto de dos o más circuitos de vía integrados.

9. Sistema según una o más de las reivindicaciones anteriores 6 a 8, caracterizado porque los medios de diagnóstico y los medios para integrar dos o más circuitos de vía son un programa de diagnóstico y un programa de integración de circuitos de vía que está almacenado y se ejecuta por la unidad de control y procesamiento o una subsección de dicha unidad.

10. Sistema según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las cabeceras de interfaz para la interconexión con cada cantón de vía constituyen el sensor de un denominado contador de ejes, mientras que la unidad de control y procesamiento constituye la unidad de control del sensor de contador

de ejes y la unidad para determinar el número de ejes mediante el procesamiento de señales recibidas por dicho sensor, estando almacenado un programa de software en dicha unidad de control y procesamiento para procesar señales de sensores de contadores de ejes y para controlar dichos sensores de contadores de ejes, programa de software que se ejecuta por dicha unidad de control y procesamiento.

11. Sistema según una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el circuito de vía es del

tipo con uniones mecánicas, en el que los tramos de vía están separados mecánica y eléctricamente, es decir aislados galvánicamente entre sí.

12. Sistema según una o más de reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los circuitos de vía son del tipo sin uniones.

13. Sistema según una o más de las reivindicaciones anteriores 1 a 12, caracterizado porque las cabeceras de

interfaz en el circuito de vía están conectadas al cantón de vía correspondiente por medio de uniones direccionales, que definen el sentido de señal a lo largo del tramo de vía desde un extremo al otro de dicho tramo de vía, asociando en un extremo la cabecera de interfaz para la transmisión y en el otro extremo la cabecera de interfaz para la recepción.

14. Sistema según una o más de las reivindicaciones anteriores 1 a 9, caracterizado porque las cabeceras de interfaz en el circuito de vía están conectadas al cantón de vía correspondiente por medio de uniones no direccionales, que no definen el sentido de señal a lo largo del tramo de vía desde un extremo al otro de dicho tramo de vía, produciéndose la transmisión y recepción de señal según técnicas de comunicación de espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS) o espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) .

15. Sistema según la reivindicación 14, caracterizado porque cada cantón de vía de una sucesión de circuitos de vía dispuestos a lo largo de una vía tiene una unión para la conexión de las cabeceras de interfaz de cantón de vía transmisoras y receptoras, que es del tipo de banda de frecuencia ancha, y las cabeceras de interfaz transmisoras transmiten una señal codificada según uno de dos códigos diferentes y que tiene una de dos frecuencias diferentes al cantón de vía a través de la unión asociada, estando codificadas respectivamente las señales transmitidas por cabeceras de detección adyacentes con dos códigos diferentes y teniendo dichas señales dos frecuencias diferentes, mientras que cada cabecera de interfaz receptora recibe todas las señales transmitidas a través de la vía desde las diferentes cabeceras de interfaz

transmisoras, determinándose la señal de recepción correcta, que tiene la frecuencia y código esperados para la cabecera de interfaz receptora de un circuito de vía predeterminado, es decir una unión predeterminada, relacionando la señal recibida con la señal que tiene el código y frecuencia esperados para la cabecera de interfaz receptora de un circuito de vía predeterminado, es decir una unión predeterminada.

16. Sistema según la reivindicación 15, caracterizado porque las secuencias de codificación son secuencias con propiedades pseudoortogonales usadas para la modulación/demodulación de la señal transmitida a través del circuito de vía mediante técnicas DSSS (espectro ensanchado por secuencia directa) o FHSS (espectro ensanchado por salto de frecuencia) , con configuraciones tales que maximicen la protección frente al ruido típico emitido por trenes impulsados por CC y CA, mientras se maximizan también las interferencias mutuas entre los circuitos de vía.