Resumen

Esta tesis se encuadra dentro del campo de los sensores aplicados a la automatización del transporte ferroviario, en donde se propone una solución alternativa al problema de la detección del paso de trenes por puntos específicos de la red ferroviaria. El proceso de detección se realiza mediante un array sensorial pasivo distribuido en determinados puntos de la vía, que es excitado con señales codificadas con secuencias complementarias. El uso de un array sensorial distribuido en varios puntos posibilita la detección del paso del tren de manera fiable, y además permite la discriminación del sentido y la estimación de la velocidad de circulación. Las secuencias complementarias o secuencias Golay proporcionan mayor robustez al proceso de detección, permitiendo trabajar al sistema en condiciones de relación S/N adversas y de elevada atenuación de señal.

El array sensorial planteado está compuesto por pares de bobinas colocados a ambos lados del raíl en los puntos de detección críticos (desvíos, entradas y salidas de estaciones, etc.), los cuales se interconectan mediante un único par de cables. Esta forma de implementación simplifica la instalación y el mantenimiento del sistema sensor o equipamiento exterior, evitando tanto la instalación de cables de alimentación hasta los puntos de detección en la vía, así como de circuitos intermedios. La ubicación de las bobinas sensoras ha sido calculada mediante el Método de Elementos Finitos, teniendo en cuenta parámetros de diseño físicos y magnéticos, y se ha modelado el efecto del paso de la rueda con las mismas herramientas. Todas las bobinas sensoras forman parte de un circuito puente de alterna, que cumple las funciones de acoplar la señal codificada al array sensorial y recuperar posteriormente la señal a tratar para verificar la detección de las ruedas del tren. Esta forma de implementación del array sensorial se ha propuesto para aumentar la sensibilidad del sistema detector ante el paso de las ruedas del tren, así como para mejorar la calidad de la señal a procesar.

El puente con el array sensorial es excitado con una señal modulada y generada a partir de pares de secuencias complementarias, con el fin de lograr mayor fiabilidad y robustez en el funcionamiento. Además, se propone el uso de dos pares de secuencias complementarias ortogonales, un par para la detección de las ruedas del tren y otro par para verificar el estado del canal de medición. La combinación del array sensorial distribuido en la vía, con la emisión y detección de las secuencias complementarias, hace posible eliminar la electrónica de procesamiento de señales en las inmediaciones de la vía férrea, dejando sólo el array sensorial. Con el sistema propuesto se pretende cumplir dos objetivos importantes relativos a la fiabilidad: lograr una elevada inmunidad al ruido electromagnético (del medio ambiente y el que introduce el tren al pasar), y compensar la caída del nivel de señal producida al alejar la unidad electrónica de vía hasta la ubicación de la unidad de control.

Para verificar las hipótesis propuestas, se han desarrollado modelos teóricos de las distintas partes que componen el array sensorial y posteriormente se han verificado mediante simulaciones por software y ensayos prácticos.