CN101039834A

CN101039834A - 用于对轨道车辆的车轮进行容错定向计轴的方法和设备

Info

Publication number: CN101039834A
Application number: CNA2005800349238A
Authority: CN
Inventors: 克劳斯·阿尔特哈格; 鲁道夫·萨尔博尔
Original assignee: FRAUSCHER GmbH
Current assignee: FRAUSCHER GmbH
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2007-09-19
Also published as: EP1799524A1; WO2006040137A1

Abstract

本发明提供一种用于对轨道车辆的车轮进行容错定向计轴的方法和设备，其中，借助于冗余的和数字优化的车轮以及针对各计数点的计数信号(以双重方式)冗余地进行所述计轴，所述信号由轨道(4)上的位于轨道段的边界处的由两个车轮传感器(1、2)组成的双传感器(3)产生。

Description

用于对轨道车辆的车轮进行容错定向计轴的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1和7的前序部分中所要求保护的用于对轨道车辆进行容错定向计轴的方法和设备。

背景技术

计轴系统用于信号通告铁路网络中的轨道段是空闲还是忙碌。

由双重车轮传感器(所谓的双传感器)监视对轨道段的接近。只要双传感器的两个车轮传感器中的至少一个一受到铁路车轮在接近空闲轨道段时的影响，评价单元就出于安全原因而信号通告忙碌状态，并保持在该状态。

取消相关轨道段的忙碌状态的唯一途径是：车轮(以可以被计数的方式)正确地越过双传感器的全部两个车轮传感器，并且仅在针对该轨道段在双传感器处计入的(接近的)轮轴的总数等于在双传感器处计出的(离开的)轮轴的总数的情况下才认为是正确地越过双传感器的全部两个车轮传感器。可数性的另一前提是双传感器的两个车轮传感器的影响在时间上重叠，这是由于这是使得在所有速度都可以进行定向计轴的唯一途径。

该系统意味着：接近部分越过对车轮传感器的影响对于随后信号通告安全空闲是必须的，该影响包括车轮的方向改变仅使一个车轮传感器减幅(damp)或车轮的方向改变使两个传感器减幅，或者其他东西足以对计轴系统(或轨道段)进行忙碌设定，而相反的是，针对轮轴的接近和离开都对铁路车轮进行非常高可靠性的计数。

这种类型的评价方法总体上导致通常公认的对于信号通告的目的安全的计轴系统。

然而，高“忙碌灵敏度”导致对可用性的干扰。

以下影响的结果使得不可能进行正确的计数：不能与由铁路车轮造成的影响安全地区分开的车轮传感器的影响，或者由尚未完全从空闲轨道段的双传感器移开的铁路车轮(即，它们仅部分地越过该轨道段)造成的影响。

此外，在至少一个轮轴已进入并离开之后，计入的轮轴和计出的轮轴可能不匹配(计数误差)，这同样不会导致空闲信号。

最后，车轮传感器的任何故障也出于安全原因而导致计轴系统或轨道段立即变得忙碌。在所有情况下，安全性要求意味着永久性忙碌信号是绝对必要的，可以通过(如有必要在对有缺陷的部件进行修理之后)对评价系统进行基本设定，或者在某些情况下还专门通过对火车的经过进行正确的计入和计出，来取消该永久性忙碌信号。

然而，在高火车密度和自动操作的情况下，干扰导致对操作的相当大的障碍，具有相应的缺点。

提高评价可靠性的一个可能的途径是对车轮传感器信号进行滤波(DE 23 19 164 C2)，在该情况下，相对短的脉冲被拒绝作为不是由车轮造成的影响。然而，高的假定速度和小的车轮直径导致仅拒绝极短的脉冲的能力，而不对安全识别铁路车轮造成不利影响。EP 1 086 873 A1提出了对该方法的改进，其中，提出了根据测得的速度来指定滤波元件的长度的动态滤波方法。

在EP 1 086 873 A1中描述了用于干扰滤波的另一种可选方法，该方法提出考虑火车速度而对轮轴进行逐组评价。在该评价中，图案(移动方向和速度)与一个观察时间段内其他车轮在同一双传感器处的车轮传感器脉冲的图案不同的车轮传感器脉冲被拒绝。

这种方法不能处理空闲轨道段的车轮传感器处的寄生脉冲(例如，部分越过)、对慢速移动轮轴的计数错误以及车轮传感器的故障(机械故障或电故障)。

还提出了用于轮轴图案识别的方法(DE 32 01 293 C2)，通过该方法，目的在于不仅考虑轮轴的数量，而且考虑它们随时间的脉冲图案，来进行空闲信号通告。然而，为了适当地考虑由火车的缩短和加长或速度改变而导致的不准确，该方法涉及相当大的工作量。此外，如果空闲轨道段的车轮传感器处出现寄生脉冲，或者该车轮传感器发生故障，则该方法不能提高可用性。

此外，EP 0 662 898 B1提出：通过比较相继的轨道段的轮轴数量来校正任何计数误差。然而，该方法依赖于复杂的更高级的逻辑、以及简单的轨道拓扑结构。该方法不能处理车轮传感器的故障(机械故障或电故障)。DE 197 06 021 A1采用了类似的方法。

DE 196 06 320 A1首次提出了一种冗余计数点，但是在该情况下仅针对一个特定轨道情形和评价。该方法不能处理空闲段的车轮传感器处的寄生脉冲、计数误差以及车轮传感器的故障(机械故障或电故障)。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于对轨道车辆进行容错计轴的方法和设备，其使得可以安全地处理寄生脉冲(包括部分越过空闲段)、火车接近和离开过程中由双传感器处的错误计数造成的计数误差以及车轮传感器的故障(机械故障或电故障)。

通过如权利要求1和7所限定的本发明，即通过在轨道段中使用冗余的(双重的、方向相关的)计数脉冲执行该计轴对轨道车辆进行容错计轴的方法，并通过使用由两个双传感器(这两个双传感器中的每一个依次包括两个车轮传感器)形成的计数点的执行该方法的设备，来实现以上目的。

基本上，这导致以下评价选项。

在铁路车轮的情况下，诸如部分越过计数点的双传感器的车轮传感器的短暂影响不再导致先前空闲的轨道段变成永久性忙碌，这是由于设置了充足的冗余，并通过其他车轮传感器确保了可靠的检测。

此外，在以该方式配备轨道段的情况下，在计数点处对各轮轴进行双重计数，使得可以作为来自双传感器的组合的结果而形成精确的相同数量的计轴和(逻辑监视电路)。在具有两个计数点(各配备有两个双传感器A和B以及C和D)的段的情况下，这些计轴和是和AC、AD、BC、BD(对应于四个监视电路)。现将可以校正各监视电路中的任何可能的错误计数的扩展规则应用于确认轨道段的忙碌状态或空闲状态。有缺陷的双传感器必然导致相关的监视电路成为永久性忙碌(例如，如果双传感器A有缺陷，则监视电路AC和AD成为永久性忙碌)。然而，其他监视电路(在该情况下是BC和BD)保持可用，使得无需中断操作。仅在发生另一故障的情况下，操作才受到干扰。

为了开拓上述评价的优点，不必在轨道段的所有计数点处都对双传感器进行加倍。事实上，在轨道安装中，对具有特别危险的计数点进行特定配备使得可以经济地使用该方法，以减少操作干扰。

为了提高对边界区域中的车轮(小的车轮直径、小的车轮轮缘、大的侧向偏移等)进行识别的可靠性，还提出：考虑特定规则，按使得可以实现可靠的信号覆盖因而实现方向识别的方式，将来自各双传感器的两个模拟车轮传感器信号转换为数字脉冲。为此，使用估计的模拟信号长度来确定该脉冲的最大可能的扩展，基于此来设计数字脉冲长度。仅对来自双传感器的由接近车轮首先减幅的车轮传感器的数字信号执行信号扩展。进一步的评价规则考虑部分越过的情况。

在火车经过时抑制干扰的另一可能的途径是不时地抑制模拟信号评价。为此，同样根据车轮对车轮传感器系统的影响长度，确定最大可能的信号抑制时间，在该信号抑制时间内，由于车轮布置的几何特性而不能预期也无需预期出现任何其他车轮。因此，不再对该时间段内的模拟信号改变进行处理，使得火车上的特定装置(例如，轨道制动器)不被检测到并且不被计数，因此不造成任何干扰。

可以在从属权利要求中找到本发明的有利改进。

根据一个有利改进，在用于执行根据本发明的方法的设备的情况下，在两条轨道上相对地布置有冗余的双传感器。

然而，也可以在相对的轨道上偏移地布置冗余的双传感器，或者以至少一个枕木的间隔在同一轨道上布置冗余的双传感器。

不需要针对轨道段上的各计数点对双传感器进行加倍，而可以限于对特别易受干扰的计数点加倍双传感器。

通过对各计数点仅使用一个双传感器，利用脉冲扩展和动态干扰抑制提高对边界区域中的车轮进行识别的可靠性，也可以有效提高计轴系统的容错。

附图说明

下文中将更详细地描述本发明的一个示例性实施例，并在附图中示出该示例性实施例，在附图中：

图1示出了双传感器区域中的车轮的示意图；

图2示出了双传感器的两个车轮传感器的产生计数脉冲的传感器电流的波形及其数字转换；

图3示出了双传感器在轨道段上的布置；

图4a和4b示出了根据本发明的用于计轴的方法的流程图；

图5示出了与动态脉冲扩展的方法部分相关的流程图；以及

图6示出了与火车经过时的动态干扰抑制的方法部分相关的流程图。

具体实施方式

如图1至3所示，当轨道4上的车轮5越过包括车轮传感器1、2的双传感器3时，对轮轴进行计数。在该情况下(参见图2)从各车轮传感器1、2产生的信号电流使得可以对车轮5进行正确识别，因此导致方向相关的计数脉冲。在各自情况下，在轨道段(计轴段)的入口处和出口处，以冗余(双重)形式将双传感器3相对地布置在轨道4上(图3)，或者相对于彼此偏移地布置在轨道4上。两个双传感器一起形成计数点，在该计数点处，根据行进方向对火车进行计入和计出。将两个计数点(然而，取决于该轨道段，可以是用于旁轨(终端轨道)的仅一个计数点，或者可以是用于转辙器或转辙器段的多于两个的计数点)都连接到对信号执行进一步评价的评价单元。

图4a首先描述了形成内部监视电路的忙碌/空闲信号的方法。为此，在步骤S100中执行检查，以确定是否存在错误的车轮传感器信号(在可容许的界限之外的信号)。如果情况如此，则相关的监视电路移进到干扰处S103。在S105中进行基本设定请求。如果该请求得到了满足，则该程序跳到S100，否则该基本设定请求保持存在(S105)。

如果对S100的回答是“否”，则该程序在S101中检查监视电路的车轮传感器系统是否指示忙碌。如果是“是”，则相关的电路被信号通告为忙碌，如果是“否”，则该电路被信号通告为空闲，并且在S100中继续监视车轮传感器信号。在S102之后，在S104中执行检查，以确定是否该监视电路的至少一个车轮传感器系统仍忙碌。直到对该问题的回答为“否”，该程序才在S106中继续进行检查，以确定是否可以对轮轴进行正确的计数。当是这种情况时，在S109中执行检查，以确定计入的轮轴和计出的轮轴的和是否为零。当该条件得到满足时，该程序回到步骤S100，否则在S112中请求基本设定。只要不是这种情况，该程序就回到S109，并且当实现该基本设定时，该程序跳到S100。如果在程序步骤S106中尚未对轮轴进行正确的计入，则在S107中执行检查，以确定是否无时间信号覆盖地发生了对双传感器的部分越过。如果为“否”，则在S110中该监视电路被信号通告为空闲，然后该程序跳到S100。如果在S107中发现了无覆盖的部分越过，则使用S108确定是否最后的忙碌信号也是由无覆盖的部分越过产生的，还是由其他车轮传感器系统造成的。如果回答是否定的，则内部监视电路信号通告空闲，然后该程序回到S100。否则，在S111中，内部监视电路根据部分越过误差而信号通告忙碌，并且只要不能对任何轮轴进行正确计数就保持在该状态(S113)。在S113中，如果可以对轮轴进行计数，则该程序跳到S109，从S109起执行如上所述的处理。

图4b描述了应用于根据内部监视电路的忙碌/空闲状态的确定结果来确定轨道段的忙碌/空闲信号的规则。为此，在S200中执行检查，以确定是否所有的内部监视电路都信号通告忙碌。如果“是”，则该轨道段忙碌(S204)。否则，在S201中执行检查，以确定是否至少两个内部监视电路已对轮轴进行了正确的计入。如果“是”，则同样该轨道段忙碌(S204)。根据S204中的轨道段忙碌状态，在S206中执行检查，以确定是否所有的内部监视电路都再次信号通告空闲。如果是这种情况，则该轨道段再次空闲(S210)，然后在S200处再次开始评价处理。如果S206中的回答为“否”，则在S207中执行检查，以确定是否至少两个监视电路计数回到零。如果“否”，则可以在S209中可选择基本设定。如果不是该情况，则该程序回到S204，否则在S210中将该轨道段信号通告为空闲，然后在S200中再次开始评价。然而，如果在S207中至少两个内部监视电路计数回到零，则在S208中重新设定所有其他内部监视电路，因而在S210中也将该轨道段信号通告为空闲。

如果S201中的回答也为“否”，则在S202中执行检查，以确定是否所有的内部监视电路都以至少两种不同的方式进行振荡。如果为“否”，则该程序继续到S210，而如果为“是”，则在S203中将该段信号通告为出现故障。然后在S205中进行基本设定请求，这导致：如果回答为肯定的，则将该轨道段信号通告为空闲(S210)，而如果回答为否定的，则至干扰。

图5示出了对脉冲进行动态扩展的方法。在程序步骤S300中，对传感器系统1(双传感器的车轮传感器)的减幅进行监视。如果减幅发生，则在S301中设定系统忙碌状态1(给评价单元的其他消息)。在S302中开始对减幅持续时间T_DAMPED的时间测量，并继续该时间测量直到在S303中确定系统1的减幅结束为止。在S304中，根据T_DAMPED形成可变忙碌扩展时间T_DYN1。如果在S305中发现系统1再次被减幅，则该程序回到S302，而如果没有再次被减幅，则在S306中执行检查，以确定是否第二车轮传感器系统(双传感器的系统2)被减幅。如果该检查的结果是肯定的，则该程序跳到S308，重新设定系统忙碌状态1。如果S306的结果是否定的，则在S308中不重新设定系统忙碌状态1，直到系统1和系统2都不被减幅(S305和S306)为止，并且忙碌扩展时间T_DYN1不开始(S307)。一旦经过了T_DYN1，就在S308中重新设定系统忙碌状态1，然后该程序回到S300。

图6中说明了动态干扰抑制方法。为此，在步骤S400中执行检查，以确定是否车轮传感器系统被减幅。如果是这种情况，则在步骤S401中设定系统忙碌状态(即，将其传送到评价单元)，然后在步骤S402中开始时间测量，以确定减幅持续时间T_DAMPED，否则在S400中继续对传感器系统的减幅进行监视。如果在S403中确定传感器减幅结束，则在S404中重新设定系统忙碌状态，然后在S405中根据所确定的系统减幅持续时间计算干扰抑制时间T_DIST，否则在S402中继续对系统减幅持续时间进行测量。

在步骤S406中检查传感器系统的新的减幅。如果是这种情况，则该处理在S408中等待，直到系统减幅结束为止。然后该程序回到步骤S400，并评价新的减幅。如果在S406中未发现传感器减幅，则只要干扰抑制时间未开始并且无传感器系统被减幅，该程序就从步骤S407回到步骤8406。一旦经过了干扰抑制时间，该程序就最终回到步骤8400，并评价新的传感器减幅。

Claims

1、一种计轴系统中的用于对轨道车辆进行容错定向计轴的方法，其特征在于，使用冗余的和数字优化的车轮以及所有计数点处的计数信号，来执行对轨道段的计轴。

2、根据权利要求1所述的用于容错定向计轴的方法，其特征在于，以所有可能的组合将各计数点的冗余计数信号加到同一轨道段的相邻计数点的冗余计数信号上，以形成针对各轨道段的多个逻辑监视电路，并且根据计数误差来校正各双传感器。

3、根据权利要求1和2所述的用于容错定向计轴的方法，其特征在于，不是在轨道段的所有所述计数点处使用冗余的车轮和计数信号执行对轨道段的计轴。

4、根据权利要求1至3所述的用于容错定向计轴的方法，其特征在于，在将模拟车轮传感器信号转换为数字信号的过程中，为了甚至在边界区域中也确保可靠的信号覆盖以及对车轮的计数，根据动态规则加长这些信号。

5、根据权利要求1至3所述的用于容错定向计轴的方法，其特征在于，使用模拟车轮传感器信号计算以下时间段：在该时间段内，根据车轮组的几何特性而确信地预期将不存在车轮脉冲，并且在该时间段中，对所述模拟信号的评价因而受到抑制，从而避免了误差。

6、根据权利要求4和5所述的用于容错定向计轴的方法，其特征在于，如果可用性降低，则即使利用用于各计数点的一个双传感器也可执行这些评价。

7、一种用于执行权利要求1至5中的一项所述的方法的设备，其特征在于，以冗余形式在轨道(4)上的轨道段之间的边界处设置包括两个车轮传感器(1、2)的双传感器(3)。