OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
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11 Número de publicación:
2 293 766
21 Número de solicitud: 200500650
51 Int. Cl.:
G08B 13/12 (2006.01)
ESPAÑA
PATENTE DE INVENCIÓN
12
22 Fecha de presentación: 22.04.2005
43 Fecha de publicación de la solicitud: 16.03.2008
Fecha de la concesión: 21.01.2009
73 Titular/es: ADMINISTRADOR DE
INFRAESTRUCTURA FERROVIARIAS (ADIF)
Avda. Pío XII, 110
28036 Madrid, ES
72 Inventor/es: Márquez Varela, Vicente
45 Fecha de anuncio de la concesión: 16.02.2009
45 Fecha de publicación del folleto de la patente:
74 Agente: Serra Gesta, José Ignacio
16.02.2009
54 Título: Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias.
ES 2 293 766 B1
57 Resumen:
Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de
situación para control de vías ferroviarias caracterizado
por estar constituido esencialmente a partir de un módulo sensor que alberga tres circuitos en forma de malla de
fibra óptica que transmiten de forma bidireccional, de forma que dos de ellos transmiten la detección de la caída
de un objeto y el tercero determina la exacta ubicación de
la caída del objeto debido a la rotura de la malla de fibra
óptica, rotura que se transmite por medio de una unidad
de interface, constituida por cuatro transmisores-receptores bidireccionales controlados por dos FPFA’S. Esta información se transmite por medio de una unidad “interface” a un dispositivo informático de visualización y control,
conectado a su vez con un centro de control y actuación.
Aviso: Se puede realizar consulta prevista por el art. 37.3.8 LP.
Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. Pº de la Castellana, 75 – 28071 Madrid
B1
ES 2 293 766 B1
DESCRIPCIÓN
Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias.
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Objeto de la invención
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La presente memoria descriptiva se refiere a una solicitud de Patente de Invención, relativa a un dispositivo sensor
de caída de objetos con indicación de la situación de caída del objeto y aplicable preferentemente al control de seguridad de las vías ferroviarias, cuya evidente finalidad estriba en detectar cualquier objeto o elemento de suficiente
tamaño como para perturbar el correcto tránsito de los ferrocarriles.
Pero no sólo es importante detectar la caída de un objeto en la vía, ya que también es primordial localizar la exacta
ubicación del elemento intruso con el fin de actuar de la forma más rápida y eficaz en despejar la vía de obstáculos y
poder conseguir la fluidez en el tránsito. La invención que preconizamos cumple perfectamente esta función.
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Una vez que el elemento perturbador es localizado, es necesario poner los medios más eficaces para despejar la
vía, o en el caso más desfavorable, poder detener las unidades en movimiento con el fin de que no se produzca un
accidente. La invención que preconizamos cumple también esta función.
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También es necesario, desde un punto de vista funcional, que el dispositivo sensor tenga la versatilidad suficiente
como para que pueda ser instalado en todos aquellos puntos potencialmente expuestos a la caída de objetos, como pueden ser entradas y salidas de túneles, taludes, puentes, lugares con mucho ganado o cerca de viales de alta velocidad.
También este punto está perfectamente cubierto por la invención que preconizamos.
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Y por supuesto todo el dispositivo tiene que estar configurado “a prueba de fallos”, por lo que la invención que
preconizamos cuenta con los dobles sensores, circuitos de seguridad, señales bidireccionales y circuitos electrónicos
de mantenimiento de tensión apropiados en cada caso.
Campo de la invención
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Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la seguridad y más especialmente dentro de
la industria dedicada a la fabricación de elementos de seguridad con fibra óptica como elemento sensor y electrónica avanzada como elemento de control. El conjunto es preferiblemente aplicado a la industria de las instalaciones
ferroviarias.
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Antecedentes de la invención
Es de sobra conocido el auge que en todos los países está conociendo el transporte ferroviario.
40
Los países subdesarrollados no tienen ningún otro medio más eficaz, en muchos casos ningún otro medio.
En los países desarrollados la ecuación tiempo/coste/confortabilidad está exigiendo unas infraestructuras de muy
alta tecnología, lo que conlleva unos controles de fiabilidad y seguridad altísimos.
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Todos los transportistas ferroviarios coinciden en la necesidad de la seguridad como prioridad absoluta. Y esta
seguridad pasa por la seguridad y el control de miles de kilómetros de vías en todo tipo de geografías, lugares, durante
veinticuatro horas al día, durante todos los días del año y en las condiciones meteorológicas y de medio ambiente
totalmente diferentes.
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Para conseguir tener controlada y vigilada toda esa vastísima red se han ido desarrollando diferentes métodos a lo
largo del tiempo.
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El solicitante tiene noticia, dentro de los modernos instrumentos de detección de objetos sobre el trazado ferroviario, de procedimientos basados en la rotura por impactos de elementos detectores conformados a partir de malla
galvánica.
Estos procedimientos presentan bastantes inconvenientes, de los que podemos exponer como principales:
1. de seguridad: la falta de detección de entrada lateral de objetos en la zona de peligro para la circulación;
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2. de fiabilidad: existencia en vía de electrónica sujeta a las condiciones ambientales de temperatura, lluvia,
nieve, niebla, humedad, vibraciones, perturbaciones radioeléctricas e inducciones que junto con los problemas directamente creados por las condiciones de campos eléctricos y magnéticos creados por la malla dan
resultados negativos en algunos casos.
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3. de mantenimiento: dificultad de acceso y vigilancia del estado de los sensores, así como necesidad de
alimentación en vía.
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Igualmente el solicitante tiene noticia de la utilización de aplicaciones basadas en tecnologías de rayos infrarrojos,
que detectan la presencia de objetos por reflexión de ondas de muy poca longitud.
Este sistema también presenta una serie de problemas en varios aspectos importantes, como pueden ser:
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1. de seguridad: la falta de detección de entrada lateral de objetos en la zona de peligro para la circulación.
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2. de fiabilidad: existencia en vía de electrónica sujeta a las condiciones ambientales de temperatura, lluvia, nieve, niebla, humedad, vibraciones, perturbaciones radioeléctricas e inducciones que distorsionan la
reflexión de las ondas.
3. de disponibilidad: la influencia en el sistema de las circulaciones normales de la explotación provocadas
por falsas alarmas.
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4. de mantenimiento: dificultad de acceso y vigilancia del estado de los sensores, necesidad de alimentación
en vía, dificultad de ajuste y protocolo de pruebas complejo.
5. Por último y como la solución más avanzada el propio solicitante presentó una solicitud de patente de
invención (P 200402885) titulada “Disposición para la detección de la caída de objetos en las vías ferroviarias mediante malla sensorizada con dualidad de las comunicaciones sobre circuitos de fibras ópticas” que
puede considerarse como el elemento más cercano en tiempo y tecnología a la invención que preconizamos.
La invención señalada abría el sector a la tecnología de la fibra óptica, pero su desarrollo era todavía muy incipiente
con importantes diferencias con la invención que aquí describimos, que aporta novedades tan importantes como:
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- Estructura formada por un elemento modular sensor;
- Configuración ampliable a partir del módulo sensor elemental;
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- Adaptación a las diferentes y variadas orografías;
- Sistema “seguro” de rotura de la integridad del circuito por argolla de corte;
- Circuito cerrado independiente de localización;
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- Dispositivo informático de visualización y control
y muchos más detalles que explicamos a continuación.
40
Por parte del solicitante no se tiene conocimiento de la existencia en la actualidad de una invención que esté dotada
de las características similares a las que se describen en esta memoria.
Descripción de la invención
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La esencia de la invención que aquí se propone se configura en sí mismo como una evidente novedad dentro de su
campo específico de aplicación. De forma más específica el “Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de
situación para control de vías ferroviarias” que la invención preconiza se encuentra constituida a partir de un módulo
sensor (P) que unido a otros elementos idénticos adquiere la configuración adecuada al lugar donde se quiera instalar,
siempre un lugar de riesgo como puede ser un talud, configuración (t); la entrada y salida de un túnel o un puente,
configuración (s); o una entrada lateral, configuración (l).
El módulo sensor consta de una estructura que soporta tres circuitos cerrados de fibra óptica, dos de detección de
rotura, (3) y (4) y una de detección de situación (5). También cuenta con un tubo (6) para la protección de los circuitos
de fibra óptica y de un elemento de fusión (7) de unión entre las distintas disposiciones de los módulos.
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Con el fin de ayudar a que los circuitos de integridad funcionen, se incorporan unas argollas de corte (8) en sus
extremos y unas cajas de conexión (9) con los retenedores de fibra (10).
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La invención se completa con los adecuados dispositivos para el control, transmisión y actuación de forma que
el centro de control y actuación (21) recibe por medio del dispositivo informáticos de visualización y control (22) la
información creada por los circuitos (3), (4) y (5) que a su vez es transmitida y controlada desde el cuadro repartidor
de intemperie (11) por la unidad de interface (12). Y todo ello configurado de forma bidireccional.
De esta forma cualquier incidencia producida en la vía por una caída de un elemento intruso sobre la misma, es
detectada inmediatamente, localizada y por tanto se pueden tomar inmediatamente las medidas adecuadas; incluso
las de inferir en la señalización de la vía de forma que se pueda detener, desviar o avisar inmediatamente a cualquier
composición que circule por la zona.
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Descripción de los dibujos
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Para completar la descripción que se está realizando y al objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, tres hojas
de planos en las cuales con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo siguiente:
(1)
Estructura portante del conjunto que puede admitir pluralidad de módulos sensores (P).
(s)
Configuraciones (s).
(l)
Configuración (l).
(P)
Módulo sensor.
(2)
Estructura de los módulos sensores (P).
(3)
Primer circuito cerrado de integridad de fibra óptica.
(4)
Segundo circuito cerrado de integridad de fibra óptica.
(5)
Tercer circuito cerrado de localización de fibra óptica.
(6)
Tubo de protección de circuitos de fibras ópticas.
(7)
Elemento fusibles de unión entre las distintas disposiciones.
(8)
Argolla de corte por borde cortante.
(9)
Cajas de conexión que incorpora los retenedores de fibra (10).
(10)
Retenedores de fibra.
(11)
Cuadro repartidor de intemperie.
(12)
Unidad de integridad, constituida al menos por:
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(13)
Elementos transmisores-receptores bidireccionales para fibra óptica.
(14)
FPGA’s (ARRay de lógica programable)
(15)
Electrónica de vía.
(16)
Supervisor de rotura del circuito de fibra óptica de detección de situación (5).
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(22)
Dispositivo informático de visualización y control.
(21)
Centro de control y actuación.
en las siguientes figuras:
La figura número 1.- Muestra una vista en perspectiva de un módulo sensor (P).
La figura número 2.- Muestra un esquema del diagrama de trabajo.
55
La figura número 3.- Muestra una vista en perspectiva de varios conjuntos de módulos sensores (s), (l) en situación
de trabajo.
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Realización preferente de la invención
A la vista de las hojas de planos anteriores y en particular de la figura número 1 puede observarse cómo el elemento básico de la invención está constituido por el módulo sensor (P), constituido principalmente por los siguientes
elementos:
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1) estructura o soporte de los módulos sensores (P) dónde se encuentran los dos circuitos-de detección de
rotura (3) y (4);
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3) el primer circuito cerrado de integridad de fibra óptica;
4) el segundo circuito cerrado de integridad de fibra óptica;
5
5) un tercer circuito cerrado de localización de fibra óptica que será el responsable de la localización de la
rotura;
6) tubo acondicionado para la protección de los circuitos de fibra óptica;
10
7) elemento fusible de unión para una más sencilla unión entre los distintos módulos entre sí;
8) argolla de corte por borde cortante, como dispositivo convencional para proceder al corte del cable de fibra
óptica;
15
9) cajas de conexión que incorpora los retenedores de fibra (10);
10) retenedores de fibra; mantiene las fibras ópticas con la tensión adecuada para facilitar el corte.
20
Este soporte unitario se puede ampliar en la dirección adecuada para constituir las distintas configuraciones de
trabajo en función del área a cubrir y entre las que principalmente se pueden distinguir tres:
- configuraciones (s), configuración superior,
- configuración (l), es decir, configuración lateral (pantalla lateral),
25
- configuración (t) o configuración especial de talud.
El módulo sensor (P) consta de una estructura (2) que soporta al menos tres circuitos cerrados de integridad de
fibra óptica; dos de detección de rotura (3) y (4) y el tercero de detección de situación (5).
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Los circuitos cerrados de integridad de fibra óptica de rotura (3) y (4) están ubicados en el interior del tubo del
elemento sensor y transmiten de forma bidireccional de forma que en caso de caída de un objeto sobre el módulo
sensor (P), el elemento fusible (7) rompe y permite la rotura de la fibra que se realiza con ayuda de la argolla de
corte (8), forzada por los retenedores (10) que se encuentran preferentemente situados dentro de las cajas de conexión
(9).
El tercer circuito (5), también constituido por fibra óptica sensada de forma bidireccional ubicada en el interior del
tubo de la estructura (2) y es el circuito de localización exacta del punto de caída del objeto.
40
El conjunto antes citado incorpora además para su correcto funcionamiento dos elementos más:
i.- un cuadro repartidor de intemperie (11) en el que se efectúan las conexiones de salida y las conexiones de
entrada de las fibras de cada uno de los circuitos;
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ii.- una unidad “interface” (12) constituida por un sistema dual que gestiona la integridad de cada uno de los
circuitos de fibra óptica de forma bidireccional y que a su vez está constituida por cuatro transmisoresreceptores bidireccionales (13) controlados por dos FPGA’S (14)
Con estos elementos la disposición de que se trate está perfectamente configurada para detectar la caída de objetos.
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La magnitud de los mismos es detectada por los dos circuitos, de forma que si impacta un objeto de pequeño
tamaño y determinado peso, solo rompe el primer circuito (3).
55
En caso de que el objeto caído tenga un volumen o peso superior y pueda ser causa de algún problema, rompe el
circuito siguiente (4).
El tercer circuito indica el lugar del impacto, por la rotura del tercer circuito (5).
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La invención se completa con los adecuados dispositivos para el control, transmisión y actuación constituidos
esencialmente por:
- Un centro de control y actuación (21) que es el que recibe, analiza y valora la información recibida y que
además toma las decisiones adecuadas en función del protocolo de seguridad.
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- Esta información al centro de control y actuación (21) es suministrada por medio del dispositivo informático
de visualización y control (22).
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5
- La información creada por los circuitos (3), (4) y (5) que a su vez es transmitida y controlada desde el
cuadro repartidor de intemperie (11) con ayuda de la unidad de interface (12). Y todo ello configurado
de forma bidireccional y dando aviso de la rotura de la fibra en algún punto, y por medio del dispositivo
de supervisión de rotura (16), que controle cuando y donde y si se ha producido una rotura en el circuito,
situado junto la electrónica de vía en el cuatro repartidor de intemperie (11), siendo el dispositivo (16) el
encargado de gestionar con seguridad la integridad del tercer circuito de seguridad (5) que siendo igualmente bidireccional avisa inmediatamente de su rotura, indicando por medio de la electrónica de vía (15)
que es el dispositivo que detecta la situación de la misma.
10
De esta forma cualquier incidencia producida en la vía por una caída de un elemento intruso sobre la misma, es
detectada inmediatamente, localizada y por tanto se pueden tomar inmediatamente las medidas adecuadas; incluso
las de inferir en la señalización de la vía de forma que se pueda detener, desviar o avisar inmediatamente a cualquier
composición que circule por la zona.
15
No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda
el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos serán susceptibles de variación, siempre y cuando
ello no suponga una alteración a la esencialidad del invento.
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Los términos en que se ha descrito esta memoria deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no limitativo.
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REIVINDICACIONES
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1. Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias constituido
por la
- estructura portante del conjunto (l) que puede admitir pluralidad de módulos sensores (P) y configuraciones (s),
(l) y (t); y constituido al menos por un un
10
- módulo sensor (P) propiamente dicho y que se encuentra constituido al menos por:
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estructura física de soporte de los módulos sensores (P);
(3)
primer circuito cerrado de integridad de fibra óptica;
(4)
segundo circuito cerrado de integridad de fibra óptica;
(5)
tercer circuito cerrado de localización de fibra óptica;
(6)
tubo de protección de circuitos de fibra óptica;
(7)
elemento fusible de unión entre las distintas disposiciones;
(8)
argolla de corte por borde cortante;
(9)
cajas de conexión que incorpora los retenedores de fibra (10);
(10)
retenedores de fibra;
2. Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias según la
reivindicación 1ª, caracterizado porque cualquiera de las configuraciones (s), (l) o (t) (cuentan al menos con los
siguientes elementos de actuación, control y transmisión de datos:
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(2)
(11)
cuadro repartidor de intemperie;
(12)
unidad de interface, constituida al menos por:
(13)
elementos transmisores-receptores bidireccionales de fibra óptica.
(14)
FPGA’S (ARRay de lógica programable), circuito electrónico (lógica de control seguro de un circuito
de fibra óptica).
(15)
electrónica de vía.
(16)
supervisor de rotura del circuito (5).
(22)
dispositivo informático de visualización y control.
(21)
centro de control y actuación.
3. Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias según 1ª
reivindicación caracterizado porque el módulo sensor (P) está constituido por al menos dos circuitos (3) y (4) cerrados
de integridad de fibra óptica, estando estos circuitos constituidos en forma de malla de fibra óptica que transmiten de
forma bidireccional de forma que en caso de caída de un objeto sobre el módulo sensor (P), el elemento fusible (7)
rompe y permite la rotura de la fibra por medio de la argolla de corte (8), forzada por los retenedores (10) situados en
las cajas de conexión (9), y constituyendo un tercer circuito (5) que circula preferentemente por dentro de la estructura
(2) siendo este circuito cerrado de fibra óptica un circuito de localización exacta del punto de caída del objeto.
4. Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias según reivindicaciones 1ª y 2ª caracterizado porque el conjunto incorpora un cuadro repartidor de intemperie (11) en el que
efectúan las conexiones de salida y las conexiones de entrada de las fibras de cada uno de los circuitos.
5. Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias según reivindicaciones 1ª, 2ª, 3ª y 4ª, caracterizado porque el conjunto incorpora una unidad de interface (12) constituida por un
sistema dual que gestiona la integridad de cada uno de los circuitos de fibra óptica de forma bidireccional y estando
constituida por cuatro transmisores-receptores bidireccionales (13) controlados por dos FPGA’S (14).
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6. Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias según reivindicaciones 1ª, 2ª, 3ª, 4ª y 5ª, caracterizado por un esquema lógico de actuación con electrónica en vía, constituido
a partir de la unidad de interface (12), constituida por el doble sistema dual (13) que gestiona las comunicaciones
que bidireccionalmente se transmiten y reciben de manera simultanea por cada fibra de los circuitos (3) y (4), y que
controlan su integridad, dando aviso en caso de la existencia de la rotura de la fibra en algún punto; y por el dispositivo de supervisión de rotura (16) ,situado junto con la electrónica de vía en el cuadro repartidor de intemperie (11),
siendo el dispositivo (16) el encargado de gestionar con seguridad la integridad del tercer circuito de seguridad que
siendo igualmente bidireccional avisa inmediatamente de su rotura, indicando por medio de la electrónica de vía (15)
la situación de la misma.
10
7. Dispositivo sensor de caída de objetos con indicador de situación para control de vías ferroviarias según reivindicación 6ª, caracterizado porque el esquema lógico de la reivindicación anterior por medio de la unidad de interface
(12) puede estar conectado a un dispositivo informático (22) de visualización y control conectado a su vez con centro
de control y actuación (21).
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OFICINA ESPAÑOLA DE
PATENTES Y MARCAS
21 Nº de solicitud: 200500650
22 Fecha de presentación de la solicitud: 22.04.2005
ESPAÑA
32 Fecha de prioridad:
INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TÉCNICA
51
Int. Cl.:
G08B 13/12 (2006.01)
DOCUMENTOS RELEVANTES
Categoría
Documentos citados
Reivindicaciones
afectadas
Y
GB 2098770 A (FACTOR ENTERPRISES LTD X) 24.11.1982, página 2,
línea 14 - página 4, línea 47; figuras.
1-7
Y
JP 11120452 A (FURUKAWA ELECTRIC et al.) 30.04.1999, resumen;
figuras 4A,4B.
1-7
A
US 4558308 A (CIORDINIK et al.) 10.12.1985, columna 2,
línea 51 - columna 4, línea 20; figuras 1-3.
1-7
A
US 5013908 A (CHANG) 07.05.1991, columna 1, líneas 35-41;
columna 3, línea 11 - columna 4, línea 23; figura.
1-7
Categoría de los documentos citados
X: de particular relevancia
Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la
misma categoría
A: refleja el estado de la técnica
O: referido a divulgación no escrita
P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación
de la solicitud
E: documento anterior, pero publicado después de la fecha
de presentación de la solicitud
El presente informe ha sido realizado
5 para todas las reivindicaciones
para las reivindicaciones nº:
Fecha de realización del informe
Examinador
Página
22.02.2008
J. Olalde Sánchez
1/1