PROCEDIMIENTO Y SISTEMA PARA LA MEJORA DEL SISTEMA ASFA DIGITAL INCORPORANDO BALIZAS ASFA VIRTUALES, PERFIL DE BALIZAS Y POSICIONAMIENTO DEL TREN.

Procedimiento y sistema para mejorar las prestaciones del sistema ASFA Digital sin necesidad de introducir modificación alguna en éste,

a través de la inclusión de balizas ASFA "virtuales" que sustituyan o complementen la información de las balizas ASFA físicas, permitiendo que se siga realizando el control de limitación temporal de velocidad aún en ausencia de balizas ASFA físicas. Se identifica cualquier baliza ASFA física en vía con funcionamiento defectuoso, y se genera un informe de las mismas, siendo esta información enviada, vía radio, a las instalaciones ubicadas en tierra. Esta nueva concepción de circulación de trenes, se basa en que cada unidad móvil ferroviaria almacene un mapa digital actualizado (Perfil de Balizas en Trayecto) en el que figuren, entre otros, la geoposición y punto kilométrico de las balizas ASFA físicas y virtuales, sentido de circulación, velocidad permitida en los tramos, etc.

Procedimiento y sistema para la mejora del sistema ASFA digital incorporando balizas ASFA virtuales, perfil de balizas y posicionamiento del tren

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Las empresas relacionadas con el transporte ferroviario están cada día más interesadas en desarrollar tecnologías que permitan el incremento de la fiabilidad, disponibilidad, seguridad y mantenibilidad (RAMS: Reliability, Availability, Maintainability and Safety) .

Dentro de este objetivo general, cabe destacar aquellas tecnologías relacionadas con los sistemas ASFA (Anuncio de Señales y Frenado Automático) empleado en las infraestructuras ferroviarias españolas, y el más reciente ASFA Digital. Para cumplir con los objetivos de incremento de RAMS, se han añadido al sistema ASFA una serie de elementos, que no implican modificaciones hardware del sistema actual ni modificaciones en la infraestructura de vía. El objetivo de esta ampliación es la eliminación de los riesgos del sistema ASFA Digital, originados fundamentalmente por la no detección de las balizas ASFA físicas en vía defectuosas, por la ausencia de éstas, particularmente las que indican limitación temporal de velocidad (LTV) , o por circunstancias que requieran unas limitaciones de velocidad diferentes a las supervisadas por el sistema ASFA. Actualmente la detección de balizas ASFA físicas en vía se realiza a través de un sistema de acoplamiento magnético entre un sistema embarcado (amplificador aperiódico) y la baliza ASFA física ubicada en la vía. Si por alguna razón no se produce la detección de la baliza ASFA física en vía por el Equipo ASFA Digital embarcado no existe ninguna posibilidad de constatar tal circunstancia, lo que puede ocasionar situaciones de peligro para la circulación.

Con esta invención se crea la posibilidad de ubicar balizas ASFA virtuales en cualquier punto de la vía, de tal forma que se puedan suplir aquellas no detectadas cuando exista instalación de balizas ASFA físicas en vía o generarlas de forma puntual en tramos de la Línea ferroviaria donde no exista instalación de balizas ASFA físicas en vía asociadas a la infraestructura de vía del sistema ASFA, permitiendo a su vez añadir información sobre límites de velocidad específicos en los tramos que lo requieran. Estas opciones que pueden ser habilitadas desde un puesto de control, facilitan y flexibilizan enormemente las posibilidades de control ferroviario. Así por ejemplo, la posibilidad de ubicar balizas ASFA virtuales en los puntos de interés de la vía, permite realizar preavisos (mediante pitidos, mensajes fónicos) al maquinista sobre las señales ubicadas en la vía y que éste tiene que tener presentes para hacer un correcto control.

A las posibilidades descritas, hay que añadir la facilidad de detección de balizas ASFA reales defectuosas, lo cual hace que la solución propuesta contribuya notablemente a la seguridad ferroviaria.

Los objetivos generales de esta patente son, por una parte, dar solución a los problemas relacionados con la posibilidad y facilidad de incluir balizas ASFA virtuales que sustituyan o complementen la información de las balizas ASFA físicas en vía, permitiendo que se sigan realizando los controles de velocidad específicos de cada tramo. Además, se identifica cualquier baliza ASFA física en vía con funcionamiento defectuoso, y a partir de esta información se genera un informe, para cada trayecto, de las balizas ASFA físicas en vía defectuosas. Por otra parte, se crea una nueva concepción de circulación de trenes, que basa su funcionamiento de embarcar a bordo del sistema, la información de los diferentes controles de velocidad que el maquinista debe respetar en el trayecto.

Para alcanzar estos objetivos, en la solución que aquí se describe se incluyen infraestructuras en tierra y a bordo de los trenes, así como soluciones de comunicación de datos entre ambas.

Tanto para la generación de balizas ASFA virtuales como para la detección de balizas ASFA físicas en vía defectuosas es necesario tener conocimiento en todo momento de la localización del tren. Por ello, en el sistema aquí descrito se incluye un sistema que permite conocer la posición del tren a partir de la integración de la información proporcionada por GPS’s, sistemas odométricos e inerciales, y de la información proporcionada por el sistema de tierra (GIS, Sistema de Información Geográfica) al tren, cada vez que se inicia un recorrido.

SECTOR DE LA TÉCNICA

Esta invención tiene su aplicación dentro del sector de servicios, en concreto en el transporte ferroviario.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El transporte por ferrocarril está adquiriendo cada día un mayor protagonismo a nivel mundial debido en gran medida a la apuesta que los diferentes países están haciendo por este medio de transporte. Entre las razones que justifican esta apuesta se encuentra la contribución del ferrocarril a la política de transporte sostenible, a la mejora de la competitividad y estabilidad económica de la industria y del sector ferroviario. Todo ello favorecido por la incorporación de nuevas tecnologías, que permiten cada día aumentar las prestaciones (fiabilidad, disponibilidad, seguridad y mantenibilidad) de este tipo de transporte.

En este sentido, el ASFA Digital (Anuncio de Señales y Frenado Automático Digital) es un sistema de asistencia a la conducción de trenes [web 1], que proporciona al maquinista información sobre la señalización de vía (a partir de la detección de unas balizas ASFA electromagnéticas situadas físicamente entre los raíles de la vía) , que supervisa las acciones del maquinista, la velocidad máxima del tren y el perfil de la curva de frenado. En caso de que el tren supere la velocidad máxima permitida o que el maquinista no realice el reconocimiento de determinadas señales, el Equipo ASFA Digital embarcado solicita a la aplicación, de manera automática, del freno de emergencia.

En la actualidad existe una amenaza importante en la interacción tren-vía, en lo relativo a la detección de balizas ASFA físicas en vía por el equipamiento embarcado, y por tanto en la determinación del control de seguridad a ejecutar en cada momento por el Equipo ASFA Digital embarcado. Esta amenaza es la pérdida o no detección de balizas ASFA físicas en vía en el trayecto, lo cual puede darse por muy diversos motivos, como el acoplamiento fuera de las condiciones ideales de interacción captador–baliza ASFA física, el robo de la baliza ASFA física, detección de frecuencia errónea, etc. A esta amenaza el sistema ASFA Digital no es capaz de dar solución por sí sólo. El sistema que se plantea en la presente patente, permite incorporar a los actuales sistemas ASFA Digital nuevas funcionalidades capaces de mitigar estas amenazas, aprovechando las posibilidades que ofrecen los sistemas de posicionamiento global (GPS) [Kaplan, Hegarty, 2006] y las nuevas tecnologías Wimax / 3G / GSMR y Wifi [Arroyo, Fernández, 2003] para la transmisión de datos vía radio.

El nuevo concepto del ASFA Digital aquí descrito se basa en conseguir que cada unidad móvil ferroviaria almacene un Perfil de Balizas en Trayecto (PBT) en el que figuren la geoposición y punto kilométrico de la totalidad de balizas ASFA existentes a lo largo del trayecto que dicha unidad móvil debe detectar, aspecto de la baliza ASFA (el aspecto identifica la acción que debe llevar a cabo el maquinista en cada momento) y la velocidad permitida en los tramos en los que se ha impuesto una Limitación Temporal de Velocidad (LTV) por motivos de seguridad.

Para la generación y actualización de dicho PBT se utiliza la información centralizada disponible en las infraestructuras de tierra, la cual puede ser generada por un vehículo auscultador dotado del sistema que se recoge en la presente patente.

Para la transferencia de información entre las unidades móviles y las infraestructuras terrestres (Centros de Control de Tráfico, CTCs, CRCs, Estaciones, etc.) se utilizan soluciones radio tipo Wimax / 3G / GSM / GPRS. Por otra parte, a partir del sistema de geoposicionamiento GPS, se puede determinar de forma segura y precisa la posición (punto kilométrico) de la unidad móvil así como el sentido de circulación dentro del trazado ferroviario, lo que unido al Perfil de Balizas en Trayecto embarcado permite detectar, auscultar y registrar información de la calidad de la detección de las balizas ASFA físicas en vía, y en caso de detección de amenaza por ausencia de detección o existir la necesidad de ejecución de un determinado control (como es una Limitación Temporal de Velocidad) se procede a la generación de la baliza ASFA virtual que supla la información que las balizas ASFA físicas en vía transmitían al equipo...

1) Procedimiento y sistema para la mejora del sistema ASFA Digital incorporando balizas ASFA virtuales compuesto de: a) Un Sistema de Tierra que incluye los siguientes subsistemas: Servidor del GIS (1.1) , Unidad de almacenamiento (1.2) , Unidad de Representación Video-gráfica (1.3) , Puesto de Operación (1.4) , Interface Hombre-Máquina (1.5) , Módulo de Comunicaciones Tren-Tierra (1.6) y Unidad de Identificación de Operador del Centro de Control (1.7) . b) Un Sistema de a Bordo embarcado en la unidad ferroviaria que se compone de los siguientes subsistemas: Unidad de Fusión de Datos (2.1) , Sistema Odométrico (2.1.1) , Sistema Inercial, compuesto por acelerómetros y giróscopos (2.1.2) , Sistema de Geo-posicionamiento (GPS) (2.1.3) , ASFA Digital (2.3) , Unidad de Control y Proceso (2.2) , Mapa de Perfil de Balizas en Trayecto (PBT) (2.2.1) , Unidad de Gestión de Balizas ASFA de vía y virtuales (2.2.2) y Base de Datos de a Bordo (2.2.3) .

2) Procedimiento y sistema, según la reivindicación 1, que comprende la generación de un mapa digital denominado Perfil de Balizas en Trayecto (PBT) caracterizado por incluir información sobre: geoposición y punto kilométrico de la totalidad de balizas ASFA físicas existentes a lo largo de un trayecto ferroviario, balizas ASFA virtuales, datos de enlace de balizas ASFA, sentido de circulación, aspecto de la baliza, velocidad permitida en los tramos en los que se ha impuesto una limitación temporal de velocidad por motivos de seguridad, etc.

3) Procedimiento y sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque se obtiene la posición global del tren en cada momento a partir de la fusión de información proporcionada por un Sistema Odométrico (2.1.1) , uno Inercial (2.1.2) y uno de Geo-posicionamiento (GPS) (2.1.3) .

4) Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por poder realizar el matching entre las balizas ASFA físicas que se van detectando a lo largo del trayecto, a través del ASFA digital (2.3) y las contenidas en el mapa de Perfil de Balizas en Trayecto (PBT) (2.2.1) .

5) Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por generar un informe con las incidencias producidas durante un determinado recorrido de las unidades ferroviarias, incluyendo información sobre las incidencias producidas durante el recorrido (balizas ASFA físicas no detectadas, defectuosas o ubicadas incorrectamente) .

6) Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por la utilización de balizas ASFA virtuales que sustituyen o complementan la información de las balizas ASFA físicas en vía, permitiendo la ejecución de controles de limitación temporal de velocidad (LTV) y control de velocidad en el tramo de vía asociado, sin necesidad de instalación de nuevas balizas ASFA físicas en vía o, aún en presencia de éstas, por fallo en su detección.

7) Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por la auscultación de las balizas ASFA físicas en vía y la detección de aquellas con funcionamiento defectuoso mediante el análisis del tiempo de captación y la medida de la frecuencia que responde la baliza.

8) Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por la generación de las balizas ASFA virtuales haciendo uso de la información proporcionada por el sistema de posicionamiento del tren, obtenido mediante la fusión de la información proporcionada por el sistema odométrico (2.1.1) , por el sistema inercial, compuesto por acelerómetros y giróscopos (2.1.2) , por el sistema de Geo-posicionamiento (GPS) (2.1.3) y por la base de datos del Perfil de Balizas en Trayecto obtenido al inicio del trayecto.

9) Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por facilitar la incorporación a los sistemas ASFA Digital de todas las posibilidades que ofrece la disponibilidad del Perfil de Balizas en Trayecto (PBT) y la generación de balizas ASFA virtuales que sustituyen a las balizas ASFA físicas de vía cuando éstas no sean detectadas o sean detectadas erróneamente, y todo ello sin la necesidad de modificar los actuales Equipos ASFA Digital embarcados, asegurando de esta forma al 100% su compatibilidad.

FIGURA 1