ES2605796T3 - Procedimiento y dispositivo para determinar el estado de desgaste de una vía - Google Patents

Abstract

Procedimiento para determinar el estado de desgaste de una vía (1), en particular del corazón y del espadín de un cambio de agujas, con sensores (4, 5) dispuestos sobre un coche (3) de auscultación que puede desplazarse a lo largo de la vía (1) que debe medirse para medir la vía (1), caracterizado porque con al menos un sensor (4) PMD dirigido contra una vía (1) que debe medirse se registran datos de medición y se evalúan y se almacenan en una unidad (7) de almacenamiento de ordenador, sirviendo el carril continuo como referencia, y pudiendo desplazarse el sensor (4) PMD sobre el coche (3) de auscultación transversalmente al eje longitudinal del bogie a lo largo de una guía (8) lineal y midiéndose tanto la respectiva posición del sensor (4) PMD en el coche (3) de auscultación como el trayecto recorrido sobre la vía (1) por el coche (3) de auscultación y suministrándose a la unidad (7) de almacenamiento de ordenador y porque se determina el estado de desgaste a partir de una comparación del modelo tridimensional del estado real de la vía (1) con un modelo teórico tridimensional de la vía (1).

Description

DESCRIPCION

Procedimiento y dispositivo para determinar el estado de desgaste de una via

La invencion se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para determinar el estado de desgaste de una via, en particular del corazon y del espadln de un cambio de agujas, con sensores dispuestos sobre un coche de auscultacion que puede desplazarse a lo largo de la via que debe medirse para la medicion de la via.

Los dispositivos conocidos para determinar el estado de desgaste de una via son aparatos impulsados a mano que por medio de una exploracion mecanica detectan el estado de desgaste del corazon y del espadln y otros parametros en cambios de agujas. Para el examen manual se requiere un gran coste de personal. El coste de tiempo en la medicion manual asciende a 20-30 min. A este respecto, en el propio cambio de agujas se pasa por determinados puntos discretos y se mide el respectivo perfil de carril, en particular el corazon y el espadln de un cambio de agujas. Los valores registrados a este respecto se almacenan en un ordenador para su evaluacion adicional. Los cambios de agujas se inspeccionan al menos 1-2 veces al ano, dependiendo la frecuencia de la inspeccion de las velocidades a las que se pasa por la respectiva via y de la carga de servicio. Ademas se conoce la realizacion de la medicion del desgaste manualmente por medio de medidores. Con los aparatos de medicion de cambios de agujas conocidos pueden medirse la cota de proteccion, la cota de libre paso de contracarriles, el ancho de via, las diferencias de ancho de via de puntos de medicion adyacentes, el ancho de garganta, la garganta de paso, la nivelacion transversal pero no el alabeo.

Los sensores PMD o fotosensores mixtos son sensores opticos, que se utilizan en particular como sensores de imagenes en camaras de tiempo de vuelo (camaras TOF). Tales camaras son sistemas de camaras tridimensionales, que miden distancias con el procedimiento de tiempo de vuelo. A este respecto, a cada punto de imagen se le asocia mediante la camara la distancia de su correspondencia con respecto al objeto registrado. Para ello, el objeto se ilumina con una pulsacion luminosa y la camara mide para cada punto de imagen el tiempo de vuelo de luz, es decir el tiempo que necesita la luz hasta llegar al objeto y volver a la camara. Este componente semiconductor permite ver directamente las distancias. La imagen de distancia resultante puede representarse posteriormente de diferentes maneras. Ademas de la distancia, puede indicarse una imagen de intensidad a partir de la intensidad de la luz reflejada. El principio de funcionamiento corresponde al del escaneo laser, con la ventaja de que el objeto puede registrarse de una vez y no tiene que explorarse por secciones. A este respecto, con los procedimientos de secciones por laser convencionales solo puede representarse cada vez la zona que puede alcanzarse directamente mediante el rayo de luz. Sin embargo, los escaneres laser son no solo caros, sino que el coste de tiempo para los mismos, debido a la exploracion por secciones, es especialmente desventajoso.

Por tanto, la invencion se basa en el objetivo de crear un procedimiento y un dispositivo para determinar el estado de desgaste de una via, en particular del corazon y del espadln de un cambio de agujas, debiendo ser posible una medicion lo mas exacta posible en un tiempo considerablemente mas corto con un coste de personal reducido.

La invencion alcanza el objetivo planteado porque con al menos un sensor PMD dirigido hacia una via que debe medirse se registran datos de medicion y se evaluan y se almacenan en una unidad de memoria de un ordenador, sirviendo el carril continuo como referencia, y el sensor PMD sobre el coche de auscultacion puede desplazarse transversalmente al eje longitudinal del bogie a lo largo de una gula lineal y se miden tanto la respectiva posicion del sensor PMD en el coche de auscultacion como el trayecto del coche de auscultacion recorrido sobre la via y se suministran a la unidad de memoria de un ordenador y porque se determina el estado de desgaste a partir de una comparacion del modelo tridimensional del estado real de la via con un modelo teorico tridimensional de la via.

Un coche de auscultacion adecuado para la invencion esta realizado en particular con dos ejes, estando montados los dos ejes de manera habitual en un bastidor, un bogie. Sobre este bastidor esta dispuesta una gula lineal para un desplazamiento lineal del al menos un sensor PMD como parte de una camara de tiempo de vuelo transversalmente al eje longitudinal del bogie. El coche de auscultacion puede desplazarse para medir la via o bien manualmente o bien accionado a motor. A traves de un sensor de trayecto asociado a la gula lineal puede medirse la posicion exacta del carro transversal en el bastidor o se controla una posicion deseada. Con ello pueden calcularse e indicarse el ancho de via, el ancho de garganta, la cota de proteccion y similares. En uno de los ejes esta incorporado preferiblemente un sensor de trayecto adicional con cuya ayuda puede medirse el trayecto que recorre el carro en la via. Como punto de partida se seleccionara, por ejemplo, un punto significativo del cambio de agujas, en la mayorla de los casos el inicio del cambio de agujas. El coche de auscultacion esta equipado con una unidad de memoria de ordenador, que almacena las imagenes tridimensionales junto con los datos de los sensores de trayecto y dado el caso otros datos de medicion, y preferiblemente los evalua de manera inmediata, as! como eventualmente controla un accionamiento electrico del coche de auscultacion. A este respecto, es recomendable apretar el coche de auscultacion contra el carril de referencia.

La senal luminosa modulada emitida por la camara de tiempo de vuelo, por ejemplo luz infrarroja invisible, ilumina la escena que debe medirse, en este caso en particular el tramo de carril que debe medirse. La luz reflejada por el carril, cambio de agujas incide sobre el sensor PMD, donde los fotones transformados en electrones se separan de

manera selectiva para la distancia en funcion de la senal de referenda todavla en region de semiconductor sensible a la luz por plxeles con ayuda del denominado elemento basculante portador de carga. Mediante este sencillo proceso de comparacion entre la senal de medicion optica y la senal de referencia electronica, la senal de salida resultante del sensor representa ya una referencia directa a la informacion tridimensional. Una ventaja especial del sistema PMD consiste en que se consigue una supresion eficaz de luz extrana (por ejemplo irradiacion solar). La senal de emisor activa puede eliminarse mediante filtracion de la luz ambiente y posibilita de este modo la utilizacion de tales sistemas tambien en condiciones ambientales diflciles.

Con cada imagen aumenta la densidad de los puntos registrados y con ello la precision y la exactitud de la medicion. Con los procedimientos de evaluation de imagenes conocidos es posible detallar las imagenes evaluadas a continuation, agruparlas en el espacio y mejorar la exactitud de las mediciones individuales. Por tanto, si el sensor se hace pasar por un objeto que debe medirse, tal como en este caso por ejemplo el corazon de un cambio de agujas o similar, este se detecta de manera muy exacta en el espacio.

A continuacion, durante el movimiento del sensor PMD con el coche de auscultation a lo largo de la via, en particular por mecanismos de cambios de agujas y/o transversal al eje longitudinal del bogie puede medirse el estado real de la via y de los mecanismos de cambios de aguja, en particular de la region de espadln o de corazon de un cambio de agujas as! como contraagujas o contracarriles individuales, y evaluarse para dar un modelo tridimensional continuo y almacenarse. As! puede detectarse tridimensionalmente la abrasion dada. Con mediciones realizadas a intervalos de tiempo, tales como semanas o meses, puede valorarse una evolution del desgaste tanto en funcion de la forma como de la erosion en volumen, con lo que pueden realizarse pronosticos sobre el momento en el que seran necesarios trabajos de mantenimiento. Las imagenes suministradas conjuntamente con las mediciones proporcionan una vision de las partes de carril o de cambio de agujas, como si se estuviera in situ, lo que posibilita una control de calidad nltido de la medicion.

En las imagenes tridimensionales registradas pueden intercalarse en caso necesario ruedas con diferentes perfiles de rueda con diversos estados de desgaste, para poder estudiar as! los puntos de contacto de la rueda con el respectivo perfil de carril, para medir las abrasiones existentes, comprobar el cumplimiento o la superacion de tolerancias predefinidas y similares. La detection con coordenadas tridimensionales permite entonces una medicion directa de las distancias, por ejemplo, entre el perfil de rueda y el perfil de carril. Ademas, el modelo tridimensional del estado real de la via puede compararse con un modelo teorico tridimensional de la via y pueden medirse las abrasiones existentes y comprobarse el cumplimiento o la superacion de tolerancias predefinidas y dado el caso indicarse.

Ademas es recomendable medir la sobreelevacion y el alabeo de la via con un sensor del angulo de inclination, para tener tambien posibilidades de comparacion para eventuales asientos del lecho de la via. Si se detecta tambien el carril de referencia por parte del sensor PMD, entonces no es necesario presionar el coche de auscultacion contra el carril de referencia. Si la via que debe medirse se mide con dos sensores PMD dirigidos contra la via para detectar estereoscopicamente la via, entonces puede mejorarse la exactitud de medicion con un gasto comparativamente reducido.

Para calibrar la instalacion de sensores PMD puede estar previsto un objeto de calibration, en particular un perfil de calibracion, que esta dispuesto a una distancia conocida con respecto al sensor PMD.

Un dispositivo para determinar el estado de desgaste de una via, en particular del corazon y del espadln de un cambio de agujas, esta equipado, entre otros, con sensores dispuestos sobre un coche de auscultacion que comprende al menos dos ejes para medir la via y con un sensor de medicion de trayecto para el trayecto recorrido por el coche de auscultacion. Los ejes estan dispuestos en un bogie, al que esta asociado al menos un sensor PMD, dirigido contra una via que debe medirse, que puede desplazarse transversalmente al eje longitudinal del bogie a lo largo de una gula lineal. Ademas esta prevista una unidad de memoria de ordenador para evaluar y almacenar los datos de sensor. Una determination del estado de desgaste de la via tiene lugar a partir de una comparacion del modelo tridimensional del estado real de la via con un modelo teorico tridimensional de la via. Al bogie pertenece preferiblemente una gula lineal, con la que el al menos un sensor PMD puede desplazarse transversalmente al eje longitudinal del bogie, estando asociado a la gula lineal preferiblemente un sensor de position para determinar la position del sensor PMD a lo largo de la gula. Al bogie puede estar asociado un sensor del angulo de inclinacion para medir la sobreelevacion de la via.

Ademas es recomendable que los planos de rodadura de las ruedas del coche de auscultacion esten configurados de manera cillndrica y que al menos las pestanas de las ruedas de rodadura asociadas a la via que debe medirse esten montadas de manera movil con respecto al cilindro de plano de rodadura en la direction del eje de cilindro y que dichas pestanas puedan apoyarse en la via que debe medirse, para garantizar una distancia constante del sensor PMD con respecto al canto superior de carril que debe medirse. Esto implica un resbalamiento reducido de las ruedas, una medicion mas exacta del trayecto longitudinal y garantiza que el coche de auscultacion se gule siempre sin juego y el sensor PMD a una distancia definida con respecto al carril de referencia. A partir de la medicion del trayecto recorrido en el cambio de agujas, la base deseada del alabeo, puede calcularse el alabeo a

partir de los valores de sobreelevacion almacenados. El sistema electronico puede equiparse con teclas o con un programa, que tambien asocia de manera exacta las imagenes tridimensionales a determinados sitios de medicion del cambio de agujas. Estos puntos pueden marcarse de manera visualmente perceptible en la via, por ejemplo con tiza, en el carril, y entonces la asociacion tambien se detecta directamente en la imagen y puede asociarse (de lo contrario solo por el trayecto medido).

A traves de una instalacion de GPS construida adicionalmente tambien serla posible una asociacion absoluta de las mediciones.

En los dibujos se representa, por ejemplo, el objeto de la invencion. Muestran:

la figura 1, un fragmento de un dispositivo segun la invencion para determinar el estado de desgaste de una via en una seccion transversal parcialmente en corte y

la figura 2, una rueda de rodadura ampliada del coche de auscultacion de la figura 1 en una vista parcialmente en corte.

El dispositivo para determinar el estado de desgaste de una via 1, en particular del corazon y del espadln de un cambio de agujas, con sensores 4 dispuestos sobre un coche 3 de auscultacion que comprende al menos dos ejes 2 para medir la via 1 y con un sensor 5 de medicion de trayecto para el trayecto recorrido por el coche de auscultacion. Los ejes 2 estan dispuestos en un bogie 6, al que estan asociados dos sensores 4 PMD dirigidos contra dos tramos de carril que deben medirse en la region de un cambio de agujas. Para la evaluacion y el almacenamiento de los datos de sensor esta prevista una unidad 7 de almacenamiento de ordenador.

Al bogie 6 pertenece una gula 8 lineal, a lo largo de la cual puede desplazarse el al menos un sensor 4 PMD transversalmente al eje longitudinal del bogie, estando asociado a la gula lineal preferiblemente un sensor 9 de posicion para determinar la posicion del sensor PMD a lo largo de la gula 8. Ademas, al bogie 6 pertenece un sensor 10 del angulo de inclination para medir la sobreelevacion de la via.

Los planos 11 de rodadura de las ruedas 12 del coche de auscultacion estan configurados de manera cillndrica. Ademas, las pestanas 13 asociadas a un tramo de carril estan montadas de manera movil con respecto al cilindro 11 de plano de rodadura asociado en cada caso en la direction del eje 14 de cilindro y por tanto dichas pestanas 13 puede apoyarse en la via 2 que debe medirse. Para ello, en el ejemplo de realization estan previstos resortes 15 helicoidales.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para determinar el estado de desgaste de una via (1), en particular del corazon y del espadln de un cambio de agujas, con sensores (4, 5) dispuestos sobre un coche (3) de auscultacion que puede desplazarse a lo largo de la via (1) que debe medirse para medir la via (1), caracterizado porque con al menos un sensor (4) PMD dirigido contra una via (1) que debe medirse se registran datos de medicion y se evaluan y se almacenan en una unidad (7) de almacenamiento de ordenador, sirviendo el carril continuo como referencia, y pudiendo desplazarse el sensor (4) PMD sobre el coche (3) de auscultacion transversalmente al eje longitudinal del bogie a lo largo de una gula (8) lineal y midiendose tanto la respectiva posicion del sensor (4) PMD en el coche (3) de auscultacion como el trayecto recorrido sobre la via (1) por el coche (3) de auscultacion y suministrandose a la unidad (7) de almacenamiento de ordenador y porque se determina el estado de desgaste a partir de una comparacion del modelo tridimensional del estado real de la via (1) con un modelo teorico tridimensional de la via (1).
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque durante el movimiento del sensor (4) PMD con el coche (3) de auscultacion a lo largo de la via (1), en particular a traves de mecanismos de cambios de agujas, y/o transversalmente al eje longitudinal del bogie se mide el estado real de la via (1) y de los mecanismos de cambios de agujas, en particular de la region de espadln o de corazon de un cambio de agujas as! como contraagujas o contracarriles individuales y se evalua para dar un modelo tridimensional continuo y se almacena.
3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el modelo tridimensional del estado real de la via (1) se compara con un modelo teorico tridimensional de la via (1), se miden las abrasiones existentes y se comprueba el cumplimiento o la superacion de las tolerancias predefinidas y dado el caso se indican.
4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque ademas se mide la sobreelevacion de la via (1) con un sensor (10) del angulo de inclinacion y se mide el alabeo del tramo de via.
5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque tambien se detecta el carril de referencia por parte del sensor (4) PMD.
6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al coche (3) de auscultacion, en particular a la gula lineal, esta asociado al menos un segundo sensor (4) pMd, que mide el tramo de carril que sirve como referencia y por tanto tambien representa el carril de referencia como modelo tridimensional.
7. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la via (1) que debe medirse se mide con dos sensores (4) PMD dirigidos contra la via (1) para detectar estereoscopicamente la via (1).
8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque para calibrar la instalacion de sensores PMD esta previsto un objeto de calibracion, en particular una placa de calibracion con un perfil de calibracion, que esta dispuesto a una distancia conocida con respecto al sensor PMD.
9. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el coche (3) de auscultacion se presiona contra el carril de referencia.
10. 10. Dispositivo para determinar el estado de desgaste de una via (1), en particular del corazon y del espadln de un cambio de agujas, con sensores (4, 5) dispuestos sobre un coche (3) de auscultacion que comprende al menos dos ejes (2) para medir la via (1) y con un sensor (5) de medicion de trayecto para el trayecto recorrido por el coche de auscultacion, caracterizado porque los ejes (2) estan dispuestos en un bogie (6), al que esta asociado al menos un sensor (4) PMD dirigido contra una via (1) que debe medirse, que puede desplazarse transversalmente al eje longitudinal del bogie a lo largo de una gula (8) lineal y con una unidad (7) de almacenamiento de ordenador para evaluar y almacenar los datos de sensor y para determinar el estado de desgaste a partir de una comparacion del modelo tridimensional del estado real de la via (1) con un modelo teorico tridimensional de la via (1).
11. 11. Dispositivo segun la reivindicacion 10, caracterizado porque al bogie (6) pertenece una gula (8) lineal, a lo largo de la cual puede desplazarse el al menos un sensor (4) PMD transversalmente al eje longitudinal del bogie, estando asociado a la gula (8) lineal preferiblemente un sensor (9) de posicion para determinar la posicion del sensor PMD a lo largo de la gula.
12. 12. Dispositivo segun la reivindicacion 11, caracterizado porque al bogie (5) esta asociado un sensor (10) del angulo de inclinacion para medir la sobreelevacion de la via.
13. 13. Dispositivo segun la reivindicacion 11 o 12, caracterizado porque los planos (11) de rodadura de las ruedas (12) del coche de auscultacion estan configurados de manera cillndrica y al menos las pestanas (13) asociadas a un tramo de carril estan montadas de manera movil con respecto al cilindro (11) de plano de rodadura asociado en cada caso en la direccion del eje (14) de cilindro y dichas pestanas (13) pueden apoyarse en la via (2) que debe medirse.