CN104919285B - 对光波导中的故障的位置的冗余测量 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有线性结构化设备(1)的装置，所述线性结构化设备具有沿着线性结构化设备(1)延伸的光波导线路(2)，所述光波导线路在其两端分别设置有具有相关联的评估设备(7，8)的光发送和光接收设备(4，6)，其中，所述评估设备(7，8)在所述线性结构化设备(1)上发生事件时，输出事件信号(Se1，Se2)。为了构造这种装置，使得利用其能够对具有光波导线路的线性结构化设备上的与安全相关的性能的确定进行可靠的监视，所述评估设备(7，8)被构造为其在其输出端(9，10)输出指示与事件的地点的距离的距离信号(Se1，Se2)作为事件信号。所述评估设备(7，8)的输出端(9，10)连接到公用的求和构件(12)，其中，将所述距离信号(Se1，Se2)相加以获得和信号(Ss)。在所述求和构件(12)的下游布置有验证设备(14)，其将所述和信号(Ss)与参考信号(Sbe；Sba)进行比较，在和信号(Ss)与参考信号(Sbe；Sba)之间存在差别时，输出故障通知(Sf)。本发明还涉及一种用于运行所述线性结构化设备的方法。

Description

对光波导中的故障的位置的冗余测量
技术领域
本发明涉及一种用于监视线性结构化设备的装置，所述线性结构化设备具有沿着线性结构化设备延伸的光波导线路，所述光波导线路在其两端分别设置有具有评估设备的光发送和光接收设备，其中，在所述线性结构化设备上发生事件时，所述评估设备输出事件信号。
背景技术
在公布的美国专利申请US 2011/0242525 A1中描述了这种类型的装置。在这种已知的装置中，线性结构化设备例如是铁路路轨或者输电线。沿着线性结构化设备延伸的光波导线路具有彼此平行地铺设的两个作为传感器工作的光波导。在这两个光波导的彼此避开的端部分别设置有光发送和光接收设备，以便能够采集对线性结构化设备有影响的事件，以对光的反向散射进行评估；这两个光发送和光接收设备分别与分别由处理器形成的评估设备相关联。由此，当两个光波导在其整个长度上完好无损时，可以对线性结构化设备进行冗余监视。如果两个光波导在同一个位置中断，则可以分别借助一个光波导，在没有冗余的情况下，对从一端开始直到光波导的中断位置的线性结构化设备的区段和从另一端开始的线性结构化设备的其余区段进行监视。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，构造一种开头给出的类型的装置，使得利用其能够对具有光波导线路的线性结构化设备上的与安全相关的性能的确定进行可靠的监视。
为了解决上述技术问题，在上面给出的类型的装置中，根据本发明，评估设备被构造为其在其输出端输出指示与事件的地点的距离的距离信号作为事件信号，并且评估设备的输出端连接到公用的求和构件，其中将距离信号相加以获得和信号；在求和构件的下游布置有验证设备，其将和信号与参考信号进行比较，在和信号与参考距离信号之间存在差别时，输出故障通知。
虽然从英国专利文献1497995中已知一种用于监视具有两个平行地延伸的光波导的对象的装置，在彼此相反的方向上向其发出光，但是这里涉及对以光波导为界的区域的保护。激光器从两个光波导的并排地放置的端部进行光的馈送，在其另外的并排地放置的端部布置有具有布置在下游的延迟设备的光检测器；通过相位比较借助双束示波器确定在所保护的区域的边缘的故障的位置。
根据本发明的装置的主要的优点在于，利用其借助光波导线路上的两个彼此独立的监视过程，以简单的方式借助用于监视过程的输出参数的求和构件，通过形成和信号，来对线性结构化设备的与安全相关的性能进行确定，因为分别使用指示与事件的地点的距离的距离信号作为输出参数。此外，于是还仅简单地需要一个验证设备，以便将和信号与参考信号进行比较，并且在需要时由此产生故障通知。于是，故障通知指示，根据本发明的装置在确定线性结构化设备的与安全相关的性能时确定了一个故障。
关于参考信号的提供，根据本发明的装置可以被不同地构造。在一个有利的构造中，验证设备具有存储部件，其中存储有与光波导线路的总长度相对应的参考距离信号作为参考信号。其前提是，光波导线路的总长度是已知的或者已确定的。
就此而言，根据本发明的装置的如下实施方式就足够了，其中，验证设备具有存储单元，其中存储有当前的和信号作为参考信号，用于与随后形成的和信号进行比较。这里不需要光波导线路的长度确定，因为将在时间上连续进行的监视过程的测量结果彼此进行比较。
在根据本发明的装置中，光波导线路可以具有两个光波导，并且可以存在以相同的频率工作的光发送和光接收设备。这具有可以使用相同类型的光发送和光接收设备的优点。
但是，当光波导线路具有一个光波导，并且存在具有不同的工作频率的光发送和光接收设备时，也显现是有利的。在这种情况下，有利的是，仅需要单个光波导。
在根据本发明的装置中，线性结构化设备可以是完全不同的类型的；例如，其可以是管道。
在根据本发明的装置的一个特别优选的实施方式中，线性结构化设备是铁路路轨。也就是说，这例如开辟了使用光波导线路可靠地产生并且还连续执行路轨空闲通知的可能性。在传统技术中，仅能够逐段地进行路轨空闲通知。因此，也可以以相对小的开销检测列车脱钩(Zugtrennung)。
在此，当求和构件和验证设备安全地实现时是特别有利的。因此，在不可靠和可靠的装置部件之间进行分离，由此改善了整个装置的允许运行能力、长期维护、还有可维修性。可以看到另一个优点是根据本发明的装置在铁路系统中的使用是独立于相应的轨道车辆的类型的，并且也不需要附加的车辆侧装备。此外，有利的是，根据本发明的装置可在目前和未来的列车安全系统的范围内使用，并且具有相对小的相对于环境和运行影响的易受干扰性。
此外，当线性结构化设备是输电线时可能是有利的。在这种情况下，例如可以可靠地定位短路位置。
本发明还涉及一种用于运行线性结构化设备的方法，线性结构化设备具有沿着线性结构化设备延伸的光波导线路，光波导线路在其两端分别设置有具有评估设备的光发送和光接收设备，其中，在线性结构化设备中发生事件时，评估设备在其输出端输出事件信号。这种方法可引用开头已经提及的公布的美国专利申请US 2011/0242525 A1。
为了构造这种方法，使得利用其能够对具有光波导线路的线性结构化设备上的与安全相关的性能的确定进行可靠的监视，根据本发明，产生指示事件的地点的距离信号作为事件信号，并且将距离信号相加以获得和信号；将和信号与参考信号进行比较，并且在和信号与参考距离信号之间存在差别时，产生故障通知。
利用根据本发明的方法，相应地得到与上面关于根据本发明的装置所列举的优点相同的优点。
关于参考信号的形成，在根据本发明的方法中可以以不同的方式进行。因此，当使用与光波导线路的总长度相对应的参考距离信号作为参考信号时，视为是有利的。该信号仅必须针对预先给定的光波导线路的长度确定一次，之后可以一直用于关于故障通知的出现的监视。
但是，显得特别有利的是存储和信号，并且作为得出的参考信号，用于随后形成的和信号。
由于光发送和光接收设备的开销小，因此可以对线性结构化设备设置具有两个光波导的光波导线路；在这种情况下，有利的是，使用以相同的频率工作的光发送和光接收设备。
为了能够使用成本相对低的光波导线路工作，使用具有一个光波导的光波导线路，于是使用具有不同的工作频率的光发送和光接收设备。
此外，当使用铁路路轨作为线性结构化设备时是特别有利的。相应地对于根据本发明的方法的实施方式适用，其中求和构件和验证设备安全地实现。关于由此可实现的具体优点，这里为了避免重复，请参考上面关于根据本发明的装置的相应构造的描述。
此外，当使用输电线作为线性结构化设备时是有利的。
附图说明
为了进一步说明本发明，
在图1中示出了根据本发明的具有线性结构化设备的装置的实施例，所述线性结构化设备带有具有两个光波导的光波导线路，并且
在图2中示出了带有具有单个光波导的光波导线路的实施例。
具体实施方式
图1示出了铁路路轨1作为线性结构化设备，在其旁边铺设有光波导线路2。光波导线路2由第一光波导3构成，其连接到第一光发送和光接收设备4。光波导线路2的第二光波导5在第一光波导3旁边延伸，并且连接到第二光发送和光接收设备6。也可以将光波导3和5铺设在铁路路轨1中。
每一个光发送和光接收设备4或6与评估设备7或8相关联，其分别被构造为其在其输出端9和10分别输出电距离信号Se1和Se2。此外，光发送和光接收设备4或6和评估设备7或8以这里将不进行描述的方式被构造为，使得能够利用它们监视线性结构化设备或在铁路路轨上的运行的性能。
例如，如果未示出的轨道车辆位于铁路路轨1上的位置11，则其与第一光发送和光接收设备4的地点具有距离L1，并且与第二光发送和光接收设备6的地点具有距离L2。因此，由第一和第二光发送和光接收设备4或6发出的光在地点11分别被反射，因为在地点11处的轨道车辆通过由其产生的声压波在光波导3和5中引起不均匀性。被反射的光经由两个光波导3和5分别单独由光发送和光接收设备4和6采集，并且在相关联的评估设备7和8中以这里感兴趣的方式转换为距离信号Se1和Se2。距离信号Se1和Se2的大小对应于两个距离L1和L2。
求和构件12连接到两个评估设备7和8的输出端9和10，在求和构件12中由两个距离信号Se1和Se2形成和信号Ss；该和信号Ss在输出端13处等待处理，并且被传输到验证设备14。
在验证设备14中，将和信号Ss与参考信号进行比较，参考信号作为参考距离信号Sbe存储在验证设备14的未示出的存储部件中，并且其大小对应于光波导线路2的总长度。在仅示意性地示出的比较器15中，将参考距离信号Sbe与和信号Ss进行比较。如果超过了例如由于光波导3和5的不精确平行的延伸而设置的预先给定的比较公差，则在验证设备14的输出端处产生故障通知Sf，由此通知在时间上并行地执行的对线性结构化设备的性能的监视有故障，因此不能对在路轨1上的铁路运行进行可靠的控制。
在根据本发明的装置或根据本发明的方法的另一个实施方式中，使用由和信号Ss以如下方式得出的参考信号Sba(在图2中放置在括号中)作为参考信号：如果在根据本发明的装置运行时形成和信号Ss，则将该和信号存储在验证设备14的未示出的存储单元中。如果在随后的监视周期中出现通常与铁路路轨1上的轨道车辆的地点改变有关的另一个和信号，则将该另一个和信号与所得出的参考信号Sba进行比较，并且在有偏差时产生故障通知。
首先，根据图1的实施例与按照图2的实施例的不同之处在于，在铁路路轨1旁边延伸的光波导线路由单个光波导20构成，在光波导20的两端21和22分别设置有分别具有相关联的评估设备25和26的光发送和光接收设备23和24。这里，光发送和光接收设备23和24具有不同的工作频率。在其它方面，该实施例的结构和工作方式与按照图1的实施例相同，因此对于按照图2的实施例的其余部件使用与按照图1的实施例相同的附图标记。

Claims (15)

1.一种具有线性结构化设备(1)的装置，所述线性结构化设备具有沿着线性结构化设备(1)延伸的光波导线路(2)，所述光波导线路在其两端分别设置有具有相关联的评估设备(7，8)的光发送和光接收设备(4，6)，其中，在所述线性结构化设备(1)上发生事件时，所述评估设备(7，8)输出事件信号，
其特征在于，
·所述评估设备(7，8)被构造为其在其输出端(9，10)输出指示与事件的地点的距离的距离信号(Se1，Se2)作为事件信号，
·所述评估设备(7，8)的输出端(9，10)连接到公用的求和构件(12)，在所述求和构件中，将所述距离信号(Se1，Se2)相加以获得和信号(Ss)，以及
·在所述求和构件(12)的下游布置有验证设备(14)，其将所述和信号(Ss)与参考信号(Sbe；Sba)进行比较，在和信号(Ss)与参考信号(Sbe；Sba)之间存在差别时，输出故障通知(Sf)。
2.根据权利要求1所述的装置，
其特征在于，
·所述验证设备(14)具有存储部件，其中存储有与所述光波导线路(2)的总长度相对应的参考距离信号(Sbe)作为参考信号。
3.根据权利要求1所述的装置，
其特征在于，
·所述验证设备(14)具有存储单元，其中分别存储有当前的和信号(Ss)作为参考信号(Sba)，用于与随后形成的和信号(Ss)进行比较。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，
其特征在于，
·所述光波导线路(2)具有两个光波导(3，5)，以及
·存在以相同的频率工作的光发送和光接收设备(4，6)。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，
其特征在于，
·所述光波导线路具有一个光波导(20)，以及
·存在具有不同的频率的光发送和光接收设备(23，24)。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，
其特征在于，
·所述线性结构化设备是铁路路轨(1)。
7.根据权利要求6所述的装置，
其特征在于，
·所述求和构件(12)和所述验证设备(14)安全地实现。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置，
其特征在于，
·所述线性结构化设备是输电线。
9.一种用于运行线性结构化设备(1)的方法，所述线性结构化设备具有沿着线性结构化设备(1)延伸的光波导线路(2)，所述光波导线路在其两端分别设置有具有相关联的评估设备(7，8)的光发送和光接收设备(4，6)，其中，在所述线性结构化设备(1)中发生事件时，所述评估设备(7，8)在其输出端(9，10)输出事件信号，
其特征在于，
·产生指示事件的地点的距离信号(Se1，Se2)作为事件信号，
·将所述距离信号(Se1，Se2)相加以获得和信号(Ss)，
·将所述和信号(Ss)与参考信号(Sbe；Sba)进行比较，以及
·在和信号(Ss)与参考信号(Sbe；Sba)之间存在差别时，产生故障通知(Sf)。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
·使用与所述光波导线路(2)的总长度相对应的参考距离信号(Sbe)作为参考信号。
11.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
·将所述和信号(Ss)进行存储，以及
·作为得出的对于随后形成的和信号(Ss)的参考信号(Sba)进行使用。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，
其特征在于，
·使用具有两个光波导(3，5)的光波导线路(2)，以及
·使用以相同的频率工作的光发送和光接收设备(4，6)。
13.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，
其特征在于，
·使用具有一个光波导(20)的光波导线路，以及
·使用具有不同的频率的光发送和光接收设备(23，24)。
14.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，
其特征在于，
·使用铁路路轨(1)作为线性结构化设备。
15.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，
其特征在于，
·使用输电线作为线性结构化设备。
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