CN114340971A - 用于检测轨道上的车轮的装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于检测车轮在轨道上的运动方向的方法和装置，该装置包括：用于提供磁场的至少一个磁体；磁场传感器，其用于感测指示所提供磁场的磁通密度或磁通密度中的变化的磁场值；与所述磁场传感器通信的至少一个处理器，其中所述至少一个处理器被配置成：从所述磁场传感器获得针对相应时间的多个所述磁场值；以及分析所获得的多个磁场值，从而获得通过装置的车轮的运动方向。
Description
技术领域
本专利公开涉及用于检测轨道上的车轮的装置、用于检测列车车轮的方法、以及用于检测列车车轮的计算机程序产品。
背景技术
在与轨道有关的许多应用中，例如在利用列车的轨道运输中，获得关于列车车辆行踪的信息是有益的。许多铁路调车场，特别是没有电系统的铁路调车场，缺乏安全系统。
例如在US4,524,932A中示出了使用例如霍尔效应装置检测轨道上的车轮。这里，霍尔效应装置将被放置在钻孔通过永磁体的极到极的孔中，以产生零磁通从而避免使霍尔元件饱和。这种检测器被配置成通过来自永磁体的磁通水平的变化来检测沿轨道通过的轨道车轮。利用这种单一的设备，并不能检测通过的列车在哪个方向上行进。
专利文献US2007/0001059A1和WO2017/045888A1是使用多个传感器来确定列车车辆的方向和速度的示例。
发明内容
本专利公开的目的中的一个目的是改进轨道上的车轮的检测。
根据第一方面，提供了一种用于检测轨道上的车轮的运动方向的装置，所述装置被配置成放置在所述轨道的横向侧上或附近，所述装置包括：
至少一个永磁体，其用于提供磁场；
磁场传感器，其用于感测指示所提供磁场的磁通密度或所述磁通密度中的变化的磁场值；
至少一个处理器，其与所述磁场传感器通信，其中，所述至少一个处理器被配置成：
从所述磁场传感器获得针对相应时间的多个磁场值；以及
分析所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。
通过该方法，可以获得通过装置的车轮的运动方向。以这种方式，可以在轨道系统上保持对车辆的跟踪。例如，当在铁路调车场的几个位置放置更多个装置时，可以保持进站和出站列车的数据库。
当车轮经过至少一个磁体附近时，车轮作为磁分路或磁场阻挡或改变元件。换句话说，由至少一个磁体产生的磁场线被短路。当车轮经过时，磁场分量将首先减小或增大(者取决于传感器的位置以及车轮相对于传感器从哪一侧接近)，然后相应地增大或减小。这两种不同的可能性分别表示车轮的对应的运动方向。
此外，由于在传感器附近存在磁体，并且该装置可放置在车轮沿着轨道通过位置附近，该装置在该装置内和周围提供不均匀的磁场，从而可以检测诸如车轮的对称物体的运动方向。对于这些后一类物体，它们的运动方向在均匀磁场(例如地球表面的地球磁场)中很难被检测到，甚至不能被检测。
总体上，本领域技术人员将理解，在阅读本公开之后，本公开的上述方面、实施例和教导可应用于轨道车辆外部的其他场，其中轮将替代地是影响至少一个磁体的磁场的任何对象，并且其中磁场传感器感测对局部磁场的影响。
在一个实施例中，所述处理器被配置成：通过将所述多个磁场值与不存在车轮时由所述磁场传感器感测到的基线磁场值进行比较，以检测与所述基线磁场值比较的所述多个磁场值的相对的增加和随后的减少或相对的减少和随后的增加，以分析所述所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。所述相对的增加和减少优选是实质上的，其中实质上可以例如指示相对增加和减少是磁场值的噪声水平的至少两倍。相对增加和减少是实质的可以另外地或可替代地指示相对增加和减少是传感器噪声和其他磁性影响的组合值的至少两倍，所述其他磁性影响例如为磁机械效应(见下文)、通过的车辆/车轮的剩余磁场、和地球磁场的干扰。
在另一实施例中，所述比较包括：检测在第一时间点处所述多个磁场值中的一个磁场值是否大于所述基线磁场值，以及在所述第一时间点之后的第二时间点处所述多个磁场值中的另一个磁场值是否小于所述基线磁场值，以确定通过所述装置的车轮是否具有第一运动方向；以及检测在第一时间点处所述多个磁场值中的一个磁场值是否小于所述基线磁场值，以及在所述第一时间点之后的第二时间点处所述多个磁场值中的另一个磁场值是否大于所述基线磁场值，以确定通过所述装置的所述车轮具有不同于所述第一运动方向的第二运动方向。这提供了确定运动方向的稳健方式。
在又一实施例中，其中，所述比较包括：检测所述多个磁场值中的第一值与所述基线磁场值之间的第一差值是否大于所述基线磁场值之上的第一阈值或小于所述基线磁场值之下的第二阈值；当所述第一差值大于所述第一阈值时，检测所述多个磁场值中的第二值与所述基线磁场值之间的第二差值是否小于第三阈值，以确定通过所述装置的所述车轮具有第一运动方向；与所述第一值相比，所述第二值对应于较晚的时间点；当所述第一差值小于所述第二阈值时，检测所述多个磁场值中的第二值与所述基线磁场值之间的第二差值是否大于第四阈值，以确定通过所述装置的车轮具有不同于所述第一运动方向的第二运动方向；与所述第一值相比，所述第二值对应于较晚的时间点。该实施例提供了确定通过装置的车轮的运动方向的特别稳健的方式。
磁场传感器优选地被配置成在静止状态下(即没有车轮影响由至少一个磁体提供的磁场的状态下)，在与存在于传感器位置处的磁场的方向基本不同的感测方向上感测磁场值。该感测方向可以垂直于在静止状态下存在于传感器位置处的磁场的方向。在该垂直感测方向上，当车轮经过该至少一个磁体附近时，充当磁分路的车轮对磁场具有最大的影响。
在另一实施例中，磁场传感器优选地被配置成，当至少一个磁体被存在的车轮分路时在具有最大磁场值变化的感测方向上感测磁场值。
所述至少一个磁体优选为永磁体，因为这需要更少的电力，并且允许所述装置以至少一年甚至到六年长时间无线地操作。
优选地，车轮部分地或完全地是影响由至少一个磁体提供的磁场的材料，例如铁磁材料，如各种钢或铸铁。大多数列车车轮是由钢制成的。大多数列车车轮包括在一侧上的凸缘，以保持车轮和列车在轨道上行驶。该装置优选地配置成并且特别适合于检测在该装置附近(例如在10cm(厘米)内，优选地在5cm或2cm内)通过的凸缘。
传感器优选地设置成远离至少一个磁体的外表面，更优选地位于至少一个磁体的横向侧或其下方。在一个实施例中，所述磁场传感器被定位成使得当所述装置被放置在所述轨道的横向侧上或其附近时，所述磁场传感器位于所述至少一个磁体的对称点和所述轨道的纵向方向之外。优选地，当所述至少一个磁体被定位成使得当所述装置被放置在所述轨道上或靠近所述轨道时其磁极轴线垂直于所述轨道的纵向方向时，所述磁场传感器设置成邻近所述磁极轴线。这避免了将传感器放置在与由至少一个磁体提供的磁场和车轮的运动路径(即沿着轨道的纵向)相比对称的位置处。与磁体相比，传感器的横向位置是允许使用单个磁体和单个磁场传感器检测车轮运动方向的一个示例性位置。
在一个实施例中，所述至少一个处理器还被配置成，检测所获得的多个磁场值中的至少一者是否满足指示在所述轨道上存在车轮的条件，其中，所述至少一个处理器被配置成，仅当所获得的磁场值满足指示在所述轨道上存在车轮的条件时才获得所述车轮的方向。这种实施方式节省了运行装置所需的电力。
优选地，指示在轨道上存在车轮的条件是超出预定的第五阈值的条件，所述预定的第五阈值是所述多个磁场值中的至少一个值与当不存在车轮时由所述磁场传感器感测的基线磁场值之间的差值的绝对值。
在另一实施例中，所述装置包括用于提供所述磁场的第一磁体和第二磁体，其中，所述第一磁体和所述第二磁体以第一距离彼此间隔开，其中，所述磁场传感器被定位成使其能够感测所述第一磁体和所述第二磁体两者产生的磁场。当使用两个磁体时，这是优选的，传感器优选地相对于轨道(该装置可放置其一侧上)的纵向方向放置在两个磁体之间。
优选地，磁场传感器定位在第一磁体的磁场分量或矢量的第一磁场方向与第二磁体的磁场分量或矢量的第二磁场方向不同的位置处。以这种方式，当车轮接近并随后阻挡由两个磁体中的至少一个磁体产生的磁场时，传感器将测量磁场磁通密度的显著增加和后续下降(活着反之亦然)，从而允许更精确地确定运动方向。应当理解，车轮阻挡磁场是改变磁场的一个示例。
具有第一和第二磁体的装置的实施例还适于以比现有技术更高的精度更一般性地检测车轮的存在性。其不需要测量通过的车轮的运动方向。因此，根据另一方面，代替分析所获得的多个磁场值以获得通过装置的车轮的运动方向，而是具有至少两个磁体的装置被至少配置成分析所获得的多个磁场值以获得至少通过装置的车轮的存在性。总体上，也可以通过分析多个磁场值以提高的精度来测量通过车轮的速度。应当理解，以上和以下描述的(优选的)实施例涉及本文描述的任何可能方面的实施例。
优选地，第一磁体和第二磁体被定位成使得第一磁体的磁极方向和第二磁体的磁极方向是大致反向平行的。当传感器被放置在距第一磁体和第二磁体之间相等的距离处并且第一磁体和第二磁体具有近似或大致相同的强度时，优选的感测方向是大致或近似平行于第一磁体和第二磁体的磁极方向的。
可替代地，第一磁体和第二磁体被定位成使得第一磁体的磁极方向和第二磁体的磁极方向是大致平行的。当传感器被放置在距第一磁体和第二磁体之间相等的距离处并且第一磁体和第二磁体具有近似或大致相同的强度时，优选的感测方向是大致或近似垂直于第一磁体和第二磁体的磁极方向的。
反向平行是优选的，因为这在感应方向上对磁场产生更大的影响，从而提高了装置的准确度和/或精确度。
在一个实施例中，所述装置包括基部和与所述基部相对的顶侧，其中，所述第一磁体和所述第二磁体定位成大致平行于所述顶侧，其中，所述第一磁体的磁极方向和所述第二磁体的磁极方向大致垂直于所述顶侧。这样，当车轮以例如5cm的距离通过顶侧时，对由磁体产生的磁场线具有最大影响。
在一个实施例中，所述第一距离在20mm至200mm的范围内，其中优选地，磁场传感器定位在距离第一磁体和第二磁体大致相等的相应距离处。
在一个实施例中，磁场传感器被配置成感测-50gauss至+50gauss范围内的磁通密度或磁通密度的变化。磁场传感器的磁灵敏度优选小于10mgauss，更优选小于5mgauss，例如1mgauss、1.5mgauss或2mgauss。
在一个实施例中，由至少一个磁体提供的磁场基本上大于(例如，至少2倍或至少10倍大)地球的平均磁场。优选地，在磁场传感器的位置处，至少一个磁体提供至少1.5gauss的磁通密度。优选地，所述至少一个磁体具有至少5000gauss的剩磁、优选地具有至少8000gauss的剩磁、更优选地具有至少12000gauss的剩磁。利用这些磁体，特别有利的是在距装置中的磁体约10mm至50mm的距离处来测量车轮。更具体地，上述优选的磁场传感器与这些磁体的组合提供了用于精确地测量通过该装置的车轮的存在性、速度、速度和/或运动方向的特别合适的装置。
在一个实施例中，所述至少一个磁体被配置成，当所述车轮以至多10cm的距离通过所述装置时，使得所提供的磁场至少部分地受到所述车轮的影响，其中，所述磁场传感器被定位成使得其感测由所述车轮引起的磁场中的变化。磁场传感器的精确位置可根据所使用的磁体、到车轮(凸缘)的距离、磁场传感器相对于磁体的位置等方面而改变，如本领域技术人员将理解的。
优选地，所述磁场传感器与所述至少一个磁体相距第二距离，所述第二距离具有与第三距离类似或相同的数量级，所述第三距离是所述至少一个磁体与当所述装置定位在所述轨道上或附近时所述车轮通过所述装置时的所述车轮的最近位置之间的距离。利用该定位方案，可以将不同尺寸的不同磁体以及磁场传感器适当地放置装置中，以获得精确的测量。
在另一实施例中，所述磁场传感器是在垂直的第一感测方向和第二感测方向上感测所述磁场的两个分量的二维磁场传感器，其中，所述处理器被配置成：
对于每个相应的第一感测方向和第二感测方向，从所述磁场传感器获得针对相应时间的相应的第一多个磁场值和第二多个磁场值；
通过检测磁场值是否下降到阈值(第六阈值)以下或上升到阈值(第七阈值)以上来分析所获得的第一多个磁场值，所述阈值指示存在轨道上的车轮通过装置；
当检测到存在车轮时，分析第二多个磁场值，以确定车轮的运动方向。
该实施例是特别有利的，因为一个检测方向的变化通常大于另一个检测方向的变化，而另一个检测方向对车轮接近装置(以及此后远离该装置)的方向是敏感的。
优选地，所述至少一个处理器被配置成：通过估计所述第一多个磁场值中的峰值位置来分析所述第二多个磁场值以确定所述车轮的运动方向，所述峰值位置指示当所述车轮大致在所述装置上方时的时刻；确定所述估计的峰值位置附近的所述第二多个磁场值的一阶导数的符号；当所确定的一阶导数的符号为正时，确定车轮的运动方向为沿着轨道的第一方向；当所确定的一阶导数的符号为负时，确定车轮的运动方向为沿着轨道的第二方向。将理解的是，鉴于整个公开内容，所述峰值位置在这里可以指示下沉位置。
该优选实施例允许利用少量的处理需求来确定车轮的运动方向。特别是由于该装置优选地是具有便携式电源的无线装置，所以较少的处理意味着电池或其他电力供应装置维持较长时间。
在一个实施例中，当存在两个各自的磁极定位成彼此反向平行的磁体时，第一感测方向大致平行于装置的顶侧，所述顶侧与装置的基部相对并且配置成当装置放置在轨道上或轨道附近时被至少部分地定位在车轮下方，其中，第一感测方向还大致平行于装置的安装侧，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的横向侧上。
在一个实施例中，当存在两个各自的磁极定位成彼此平行的磁体时，所述第二感测方向大致平行于所述装置的顶侧，所述顶侧与所述装置的基部相对并且被配置成当所述装置被放置在所述轨道上或附近时被至少部分地定位在所述车轮下方，其中所述第二感测方向还大致平行于所述装置的安装侧，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的横向侧上。
在另一实施例中，该装置包括至少一个附加磁体，其用于抑制凭借所述装置附近的通过所述轨道的轨道车辆引入到所述轨道中的磁场。一个或多个附加磁体向轨道施加磁场，由此装置可以更准确地测量车轮对由磁场传感器测量的磁场的影响。在没有施加到轨道的附加磁体的磁场的情况下，当列车或其他典型的重型轨道车辆经过时，磁场由引入到轨道上的力感应。这种效应称为维拉里(Villari)效应或反磁致伸缩效应。这种效应可以描述为当受到机械应力时材料的磁化率的变化。更具体地，对于至少一个附加磁体，由车辆施加的力的影响至少是减少的或甚至被消除，因为轨道中的大多数(如果不是全部的话)磁畴将大致与由附加磁体诱发的磁场对准。
优选地，所述装置包括顶侧和安装侧，所述顶侧与所述装置的基部相对并且被配置成当所述装置放置在所述轨道上时被至少部分地定位在所述车轮下方，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的所述横向侧上，其中，至少一个附加磁体用于将所述装置安装到所述轨道上，所述至少一个安装磁体被定位成具有与所述安装侧大致垂直的磁极方向。
安装磁体提供了用于将装置附接到轨道以及从轨道上拆卸的实用方式，而不需要螺母和螺栓、轨道中的相应孔和/或专用夹具。
因此，本公开的另一方面是具有至少一个磁体和用于至少检测通过该装置的轮的任何类型的磁场传感器的装置，其中一个或多个磁体(优选地是永久磁体)定位在轨道上或其附近的装置中或该装置附近，以减小或甚至消除可应用的磁机械效应。这些磁体可以是安装磁体，但是这对于获得至少车轮的检测的改进的测量或任何其它参数(例如速度、运动方向等)来说并不是必需的。
在上述任何方面/实施例中的一个实施例中，安装磁体是具有至少5000gauss剩磁、优选地至少8000gauss剩磁、更优选地至少12000gauss剩磁的永磁体。
在上述任何方面/实施例中的一个实施例中，该装置包括单个磁场传感器。特别是与如上所述的两个优选为永久的磁体结合，使用单个磁场传感器是有利的，因为其减少了电子部件的数量和装置的功耗，延长了电池寿命。
在上述任一方面/实施例的一个实施例中，所述装置包括用于传输所获得的所述车轮的运动方向的网络接口，其中优选地，所述网络接口是无线网络接口。使用无线接口是特别有利的，因为在轨道网络的许多部件处提供电力和通信线路的网络通常太昂贵。优选地，无线接口被配置成使用诸如LoRa网络或GSM网络的低功率、远程网络。该装置的进一步优势是不需要通过网络发送原始数据；该装置利用处理器在内部执行数据分析。其允许传输有限数量的数据，这也增加了电池寿命。
在一个实施例中，所述装置还包括用于检测运动的传感器，例如加速度传感器，其中所述至少一个处理器被配置成：获得指示所述装置运动的运动值；以及仅当运动值超出预定义的阈值才启用用于感测磁场值的所述磁场传感器，以便随后执行获得步骤和分析步骤，所述预定义的阈值指示包括用于轨道的车轮的车辆正在接近。特别地，检测到的运动可以是装置/轨道的振动。可以以集成的方式提供运动检测传感器和磁场传感器。当加速度传感器用于首先获得车辆/车轮接近的指示时，由于磁场传感器通常需要比运动检测传感器(例如加速度传感器)更多的电力，所以节省了电力。通常，可以将MEMS型传感器用于该装置中。
在另一实施例中，该装置包括用于向该装置提供电力的能量存储装置。此外，可以提供诸如太阳能电池的便携式能量提供装置。
根据另一方面，提供了一种在包括至少一个永磁体、磁场传感器和至少一个处理器的装置中执行的方法，所述至少一个永磁体用于提供磁场；所述磁场传感器用于感测指示所提供磁场的磁通密度或所述磁通密度中的变化的磁场值；所述至少一个处理器与所述磁场传感器通信，所述方法包括由所述至少一个处理器执行的步骤：从所述磁场传感器获得针对相应时间的多个所述磁场值；以及分析所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。
将明了的是，根据第一方面的装置特别地被配置用于应用上述和/或以下描述的方法步骤中的任何一个或多个步骤。另外，将明了的是，本文中描述的一种或多种方法和方法步骤所提及的任何优点适用于于装置，并且装置所提及的优点适用于相应的一种或多种方法和方法步骤。
根据另一个方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于在根据第一方面的装置上运行程序时，执行根据上述和/或以下描述的任一实施例中的任一步骤的任一方法。
根据另一方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括计算机可执行指令，以在根据第一方面的装置上执行该程序时执行根据上述和/或以下描述的任一实施例的任一步骤的方法。
根据另一方面，提供了一种数据存储装置，该数据存储装置对以机器可读和机器可执行形式的程序进行编码，以执行上述和/或以下描述的方法的任一实施例中的一个或多个步骤。
附图说明
附图用于例示本公开装置的当前优选的非限制性示例性的实施例。在结合附图阅读以下详细描述时，根据以下详细描述本公开的特征和目的的上述和其他优点将变得更加明了，并且各方面和实施例将被更好地理解，在附图中：
图1是位于承载轨道车辆的轨道的横向侧上的根据本公开的装置的实施例的示意性侧视图；
图2是根据本公开的装置的实施例的透视示意图；
图3是在图1中所示的轨道的纵向方向上的侧视和局部剖视图；
图4是示出了图1至图3的装置并且示出了与所述装置相比处于几个位置的轨道车辆车轮的轨道的横向侧示意图；
图5是示出了根据本公开的装置的实施例的几个位置处的磁场方向和磁通密度对于该装置的两个磁体的磁场的不同贡献的一列图，所述两个磁体具有反向平行的磁极方向；
图6是示出了根据本公开的装置的实施例的几个位置处的磁场方向和磁通密度对于该装置的两个磁体的磁场的不同贡献的一列图，所述两个磁体具有平行的磁极方向；
图7是示出了根据本公开的装置的实施例的几个位置处的磁场方向和磁通密度对于该装置的两个磁体的磁场的不同贡献的一列图，所述两个磁体具有反向平行的磁极方向并且各个北磁极指向彼此；
图8A是根据图5的装置的实施例的针对在向前方向上通过的车轮的随时间变化以及在三个方向上的所测量的磁场通量密度的曲线图；
图8B是根据图5的装置的实施例的针对在向后方向上通过的车轮的随时间变化以及在三个方向上的所测量的磁场通量密度的曲线图；
图9是根据本公开的实施例的封装电子设备的装置的一部分的方案；以及
图10是根据本公开的实施例的方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，用于检测轨道上的车轮的运动方向的装置1设置在机车3所经过的轨道2的内横向侧上。机车3是轨道车辆的示例。在这些图中，在机车3从右向左运动时机车3(及其车轮)的运动方向表示为向前，而在机车3向右运动时该运动方向表示为向后。
因此装置1被配置成放置在轨道2的横向侧上或附近。在该实施例中，装置1包括第一磁体12和第二磁体14(参见图2)。这些磁体12和磁体14用于提供磁场。装置1还包括磁场传感器18(参见图3)，磁场传感器18用于感测指示所提供磁场的磁通密度或所述磁通密度中的变化的磁场值。传感器18放置在包含装置1的电子部件的壳体16中，优选地以防水的方式。装置1还包括与磁场传感器18通信的至少一个处理器40(参见图9)。此外，装置1可以包括电池44、加速度传感器42和无线接口48，电池44是电力存储装置的示例，加速度传感器42是运动传感器的示例。虽然装置1可以替代地或额外地包括有线接口，但是由于易于实现，装置1优选地包括无线接口。优选地，凭借LoRa网络或GSM网络连接无线接口。此外，装置1还包括存储单元46，该存储单元46配置成存储用于处理器40执行的指令。这些指令可以采取固件的形式。
在装置1中，第一磁体12和第二磁体14以第一距离b+c彼此间隔开(参见图4)，其中磁场传感器18被定位成使其能够感测第一磁体12和第二磁体14两者产生的磁场。
如图3和图4所示，装置1包括基部24和与基部24相对的顶侧26。装置1还包括安装侧28，该安装侧28用于将装置安装到轨道2的横向侧上。在图3中，该装置安装在轨道2的与横向侧30相对的横向侧处。与安装侧28相对，装置1包括第二横向侧29。在该横向侧29上安装有壳体16。第一磁体12和第二磁体14被定向成大致上平行于顶侧26，其中第一磁体12和第二磁体14的磁极方向大致垂直于顶侧26。将清楚的是，并且也如下面所解释的，第一磁体12和第二磁体14的定向也可以是不同的。
所述第一距离b+c在20mm至200mm的范围内，其中优选地，磁场传感器18定位在距离第一磁体和第二磁体大致相等的距离b和距离c处。然而，在所示实施例中，传感器18不直接位于两个磁体12、14之间的中间，而是位于磁体12、14下方的y方向上的距离d处。特别地，当在该位置处，对于两个磁体，在一个测量方向上磁场的分量或矢量是相同的，如下面进一步详细解释的。
处理器40从磁场传感器18获得针对相应时间的多个磁场值。此后，对所获得的多个磁场值进行分析，从而获得通过装置1的车轮4或其轮缘或凸缘5的运动方向。
图8A中示出了示例性数据集。参考图8A中最上面的数据“By”，存在用虚线表示的基线71。通过将多个磁场值与不存在车轮4(或其它物体)时由磁场传感器18感测的基线71磁场值进行比较，以检测与基线71(或基线81)磁场值比较的多个磁场值的相对的增加70和随后的减少72(图8A)或相对的减少80和随后的增加82(图8B)，从而可以对所获得的多个磁场值进行分析以获得车轮4通过装置1的运动方向。
额外地或可替代地，可以通过检测在第一时间点78处多个磁场值中的一个磁场值是否大于基线71、81磁场值以及在第一时间点之后的第二时间点79处多个磁场值中的另一个磁场值是否小于基线71磁场值来进行比较，以便确定通过装置1的车轮4正在向前运动(图8A)，并因此在图1中的左边。
为了确定车轮4在其他(向后)方向上的运动，检测在第一时间点88处多个磁场值中的一个磁场值小于基线81磁场值以及在第一时间点88之后的第二时间点89处多个磁场值中的另一个磁场值大于基线磁场值81，以便确定通过装置1的车轮4正在向后方向上运动(图8B)，并因此在图1中的右边。
额外地或可替代地，所述比较包括检测所述多个磁场值中的第一值与所述基线磁场值之间的第一差值是否大于所述基线磁场值之上的第一阈值或小于所述基线磁场值之下的第二阈值。当第一差值大于第一阈值时，检测多个磁场值中的第二值与基线磁场值之间的第二差值是否小于第三阈值，以便确定通过装置1的车轮4具有第一运动方向(向前)；与所述第一值相比，所述第二值对应于较晚的时间点。当第一差值小于第二阈值时，检测多个磁场值中的第二值与基线磁场值之间的第二差值是否大于第四阈值，以便确定通过装置1的车轮4具有第二运动方向(向后)；与所述第一值相比，所述第二值对应于较晚的时间点。
装置1可以被配置成检测所获得的多个磁场值中的至少一者是否满足指示在轨道2上存在车轮4的条件，其中处理器40被配置成仅当所获得的磁场值满足指示在轨道2上存在车轮的条件时才获得车轮4的方向。指示在轨道2上存在车轮的所述条件可以是超出预定的第五阈值的条件，所述预定的第五阈值是多个磁场值中的至少一个值与当不存在车轮时由磁场传感器感测的基线磁场值之间的差值的绝对值。当装置1具有能够在两个垂直方向(例如在图2至图4中所示的x方向和y方向)上进行感测的传感器18时，可以检查在两个方向中的一个方向上的条件。例如，在图8A中，“Bx”信号对应于x方向上的磁场通量，而“By”信号对应于y方向上的磁场通量。“Bx”信号可用于找到条件是否满足的目的，因为该信号示出了当车轮经过时该信号中的大的凹陷。
如图4所示的实施例，优选地，磁场传感器18定位在第一磁体的磁场分量的第一磁场方向与第二磁体的磁场分量的第二磁场方向不同的位置。这可以在图5至图7中看到。在图5中，关于磁体12、14具有以反向平行方式对准的磁场的实施例，传感器18并不精确地位于两个磁体之间，因为在该位置第一磁体和第二磁体的磁场分量具有相同的X分量B，即零。然而，仍然可以测量y分量的增加/减少或减少/增加，这等同于图8A和图8B中所示的数据。
在图6中，关于磁体12、14具有以平行方式对准的磁场的实施例，在磁体之间的中间位置在x方向(零)和y方向(如箭头所示的向下的场)上具有相同的分量。因此，传感器18位于稍微低于该中间位置的位置。在图120中，磁体12的X方向上的分量朝向左侧，其中磁体的贡献被忽略。在图128中，其中磁体的贡献被忽略，磁体14的X方向上的分量朝向右侧。当考虑两个磁体的贡献时(图124)，X方向上的净场为零。
可替代地，可以旋转两个磁体中的一个磁体，使得传感器18仍然可以使用中间位置。
在图5至图7中，“Ba”表示由磁体12产生的最大场，而“Bb”表示由磁体14产生的最大场。相应的图104、图124和图144示出了没有轮4或其它物体存在的情况，并且传感器测量由两个磁体12、14产生的磁场。当车轮从右边接近时(例如，图4中的位置4’)，其阻挡由磁体14产生的磁场的一部分。作为示例，图102、图122和图124示出了磁体产生磁场的一半的情况，该磁场是在图104、图124和图144的情况下磁体可以产生的磁场。
参考图102，可以看到在传感器18的位置处磁场分量沿y方向增加。当磁体14的磁场被完全阻挡时，如图100所示，在传感器18的位置处磁场分量沿y方向的增加得更多。这对应于图8A的情况，其中可以在By信号中看到增加70。
当车轮4进一步向左(向前)运动时，发生图102的情况，并且与图104中所示的情况对应的“By”信号再次减小，尽管仅针对y方向。当车轮4进一步向左运动时，由磁体12产生的磁场被部分阻挡，并且发生与图106类似的情况，其中由传感器测量的磁场的y分量开始向下指，导致如图8A所示的通过减少72的开始的信号的减小。如图108所示，当磁体没有任何贡献时，将获得减少72中的最小值。然而，在实践中，可能不会实现这种情况。图5至图7用于示出装置1的工作原理。当车轮进一步向左运动时，由于车轮4将部分地阻挡磁体12的磁场(例如，图4中所示的位置4”)，将再次出现与图106类似的情况。y分量仍然向下指，但现在稍微少一些。一旦车轮足够远离，两个磁体12、14将再次如图104所示做出贡献。
对于从左侧(例如从图4中的位置4”)接近的向后运动的车轮，类似的原理是成立的。，其信号如图8B所示，并且应当理解的是，在y方向上的信号首先减小，然后增加。在装置1中使用该差值来确定如上所述的运动方向。
图6示出了装置的最终场方向和幅度，其中磁体12、14的磁轴的几何形状是平行的。图120至图128等同于图100至图108。在这种情况下，x方向上的磁场将显示与图8A和图8B中的“By”信号类似的信号。y方向上的磁场将显示与图8A和图8B中的“Bx”信号类似的信号。
图7示出了磁体12和磁体14的另一实施例，其中磁体12和14被定向成其磁轴指向彼此，这表示许多定向也是可能的。图140至图148等同于图100至图108和图120至图128。这里，x方向的磁场也将显示与图8A和图8B中的“By”信号类似的信号。
尽管在图5至图7中示出了对称位置，磁体12和磁体14的磁轴的其它非对称定向也是可能的。
优选地，磁体12和磁体14是永磁体。一种合适的磁体是由Webcraft GmbH生产的具有N45磁化等级的NbFeB(钕铁硼)磁体，在这种情况下这意味着13200gauss(高斯)至13700gauss的剩磁(Br)。该磁体具有直径为10mm和高度为10mm的圆柱体形状。极轴是沿着圆柱体的纵向方向的。
装置1被配置成当车轮以最多10cm的距离a(参见图3和图4)通过装置时，使得至少一个磁体12、14提供的磁场至少部分地受到车轮4的影响。优选的是，该装置设置在距离车轮4的凸缘5 1.5cm至5cm的范围内。磁场传感器18被定位成使得其感测如上所述由车轮引起的磁场中的变化。
所示实施例中的磁场传感器18是二维磁场传感器，其在垂直的第一感测方向和第二感测方向(例如图2至图4中所示的x方向和y方向)上感测磁场的两个分量。
优选地，对于每个相应的第一感测方向和第二感测方向，每次从磁场传感器18获得相应的第一多个磁场值和第二多个磁场值。此后，通过检测磁场值是否下降到阈值(其指示存在轨道上的车轮通过装置)以下来分析获得的第一多个磁场值。例如，第一多个磁场值是图8A和8B中的“Bx”信号。
当检测到存在车轮时，分析第二多个磁场值，以确定车轮的运动方向。
可以通过估计第一多个磁场值(Bx)中的峰值位置76、86来进行对第二多个磁场值的分析以确定车轮的运动方向，峰值位置76、86指示当车轮4大致在装置1上方的时刻。此后，确定在估计峰值位置76、86附近的第二多个磁场值(By)的一阶导数的符号。当所确定的一阶导数的符号为正时(如在减少80和增加82之间的信号By中看到的图8B的情况)，则确定车轮的运动方向是沿轨道的反向方向。当确定一阶导数的符号为负时(如在增加70和减少72之间的信号By中看到的图8A的情况)，则确定车轮的运动方向是沿轨道2的反向方向。
虽然这是确定运动方向的资源高效且实用的方法，但是对于本领域技术人员清楚的是，还存在确定测量信号的增加/减少或减少/增加的各种其他方法。
装置1还可以包括附加磁体20至22，用于抑制通过装置1附近的轨道2的机车3在轨道2中感应的磁场。磁体20至22位于安装侧28附近，以实现最大有利效应w.r.t.(如上述的磁机械效应)。
附加磁体20至22还可以起到用于将装置安装到轨道2上的安装磁体的作用。优选地，附加磁体20至22具有与安装侧28大致垂直的磁极方向。
优选地，磁体20至22是永磁体。一种合适的磁体是由Webcraft GmbH生产的具有N42磁化等级的NbFeB磁体，在这种情况下这意味着12900gauss至13200gauss的剩磁(Br)。该磁体具有直径为20mm和高度为10mm的圆柱体形状。极轴是沿着圆柱体的纵向方向的。
有利地，所描述的装置1仅需要单个磁场传感器18以准确地检测车轮4，并且可选地还获得车轮4的运动方向，如关于优选实施例所描述的。应当理解，还可以基于例如图8A和图8B的信号获得车辆3的速度。当在较短的时间跨度上发生增加或减少时，与在较长的时间跨度上发生增加或减少相比，车辆3运动得更快。然后，装置1的校准允许确定车辆3的速度。
装置1可以包括用于检测运动的传感器，例如加速度传感器42。然后，可以获得指示装置运动的运动值，并且仅当该运动值超出预定义的阈值(其指示包括用于轨道的车轮的车辆正在接近)时才启用用于感测磁场值的磁场传感器，以便此后执行获得步骤和分析步骤。例如，该运动值可以是从运动传感器(例如加速度传感器)获得的多个数据点的方差，并且可以确定数据点的方差以获得振动水平的指示。然后可以确定方差是否超出指示阈值振动水平的预定义方差。
如图10所示，一种检测轨道上的车轮的方法，包括：从磁场传感器获得50针对相应时间的多个磁场值；以及分析52所获得的多个磁场值，从而获得通过装置的车轮的运动方向。在上述关于装置1的描述中描述了其它步骤，或者能够从该描述中容易推导其它步骤。
本领域技术人员将容易认识到，各种上述方法中的步骤可由编程的计算机执行。这里，一些实施例还旨在覆盖程序存储装置(例如数字化数据存储介质)，所述程序存储装置是机器或计算机可读的并且对指令的机器可执行程序或计算机可执行程序进行编码的计算机，其中所述指令执行上述方法中的一些或所有步骤。所述程序存储装置可以是例如数字化存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器、或光学可读数字化数据存储介质。这些实施例还旨在覆盖被编程以执行上述方法中的所述步骤的计算机。
附图中所示的各种元件的功能，包括被标记为“单元”、“处理器”或“模块”的任何功能块，可以通过使用专用硬件以及能够执行软件的硬件(例如与适当软件相关联的固件)来提供。当由处理器提供时，这些功能可由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器(其中一些处理器可以被共享)提供。此外，明确使用的术语“单元”、“处理器”或“控制器”不应被解释为仅指能够执行软件的硬件，其可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、和非易失性存储器。还可以包括其他(传统的和/或定制的)硬件。类似地，附图中所示的任何切换仅是概念性的。它们的功能可以通过程序逻辑的操作、通过专用逻辑、通过程序控制和专用逻辑的交互、或者甚至是手动地执行，如从上下文更具体地理解的，具体技术可由实施者选择。
本领域技术人员应当理解，本文的任何框图表示实例化本发明原理的说明性电路的概念图。类似地，将理解的是，任何工艺流程图、流程图、状态转换图、伪代码等表示可大致在计算机可读介质中表示并由计算机或处理器执行的各种处理过程，无论是否明确示出了所述计算机或处理器。
本公开还包括以下实施例。
1.一种用于检测轨道上的车轮的运动方向的装置，所述装置被配置成放置在所述轨道的横向侧上或附近，所述装置包括：
至少一个磁体，其用于提供磁场；
磁场传感器，其用于感测指示所提供磁场的磁通密度或所述磁通密度中的变化的磁场值；
至少一个处理器，其与所述磁场传感器通信，其中，所述至少一个处理器被配置成：
从所述磁场传感器获得针对相应时间的多个磁场值；以及
分析所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。
2.根据实施例1的装置，其中，所述处理器被配置成：通过将所述多个磁场值与不存在车轮时由所述磁场传感器感测到的基线磁场值进行比较，以检测与所述基线磁场值比较的所述多个磁场值的相对的增加和随后的减少或相对的减少和随后的增加，以分析所述所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。
3.根据实施例2的装置，其中，所述比较包括：
检测在第一时间点处所述多个磁场值中的一个磁场值是否大于所述基线磁场值，以及在所述第一时间点之后的第二时间点处所述多个磁场值中的另一个磁场值是否小于所述基线磁场值，以确定通过所述装置的所述车轮具有第一运动方向；以及
检测在第一时间点处所述多个磁场值中的一个磁场值是否小于所述基线磁场值，以及在所述第一时间点之后的第二时间点处所述多个磁场值中的另一个磁场值是否大于所述基线磁场值，以确定通过所述装置的所述车轮具有不同于所述第一运动方向的第二运动方向。
4.根据实施例2或3的装置，其中，所述比较包括：
检测所述多个磁场值中的第一值与所述基线磁场值之间的第一差值是否大于所述基线磁场值之上的第一阈值或小于所述基线磁场值之下的第二阈值；
当所述第一差值大于所述第一阈值时，检测所述多个磁场值中的第二值与所述基线磁场值之间的第二差值是否小于第三阈值，以确定通过所述装置的所述车轮具有第一运动方向；与所述第一值相比，所述第二值对应于较晚的时间点；以及
当所述第一差值小于所述第二阈值时，检测所述多个磁场值中的第二值与所述基线磁场值之间的第二差值是否大于第四阈值，以确定通过所述装置的所述车轮具有不同于所述第一运动方向的第二运动方向；与所述第一值相比，所述第二值对应于较晚的时间点。
5.根据前述实施例中任何一者的装置，所述至少一个处理器进一步被配置成：检测所获得的多个磁场值中的至少一者是否满足指示在所述轨道上存在车轮的条件，其中，所述至少一个处理器被配置成：仅当所述所获得的磁场值满足指示在所述轨道上存在车轮的所述条件时才获得所述车轮的方向。
6.根据实施例5的装置，其中，指示在所述轨道上存在车轮的所述条件是超出预定的第五阈值的条件，所述预定的第五阈值是所述多个磁场值中的至少一个值与当不存在车轮时由所述磁场传感器感测的基线磁场值之间的差值的绝对值。
7.根据前述实施例中任何一者的装置，其中，当所述装置放置在所述轨道的横向侧上或附近时，所述磁场传感器被定位成使得其位于所述至少一个磁体的对称点和所述轨道的纵向方向之外，其中优选地，当所述装置放置在所述轨道上或附近时所述至少一个磁体被定位成使得其磁极轴线垂直于所述轨道的纵向方向时，所述磁场传感器邻近于所述磁极轴线放置。
8.根据前述实施例中任何一者的装置，所述装置包括用于提供所述磁场的第一磁体和第二磁体，其中，所述第一磁体和所述第二磁体以第一距离彼此间隔开，其中，所述磁场传感器被定位成使其能够感测所述第一磁体和所述第二磁体两者产生的磁场。
9.根据实施例8所述的装置，其中，所述磁场传感器定位在所述第一磁体的磁场分量的第一磁场方向与所述第二磁体的磁场分量的第二磁场方向不同的位置处。
10.根据实施例8或9的装置，其中，所述第一磁体和第二磁体被定位成使得第一磁体和第二磁体的磁极方向是大致反向平行的。
11.根据实施例8或9的装置，其中，所述第一磁体和第二磁体被定位成使得第一磁体的磁极方向和第二磁体的磁极方向是大致平行的。
12.根据实施例8至11中任一实施例的装置，其中，所述装置包括基部和与所述基部相对的顶侧，其中，所述第一磁体和所述第二磁体被定位成大致平行于所述顶侧，其中，所述第一磁体和所述第二磁体的磁极方向大致垂直于所述顶侧。
13.根据实施例8至12中任一实施例的装置，其中，所述第一距离在20mm至200mm的范围内，其中优选地，所述磁场传感器定位在距离所述第一磁体和所述第二磁体大致相等的相应距离处。
14.根据前述实施例中任一实施例的装置，其中，所述至少一个磁体是永磁体。
15.根据实施例14的装置，其中，所述至少一个磁体具有至少5000gauss的剩磁、优选地具有至少8000gauss的剩磁、更优选地具有至少12000gauss的剩磁。
16.根据前述实施例中任一实施例的装置，其中，所述至少一个磁体被配置成：当所述车轮以至多10cm的距离通过所述装置时，使得所提供的磁场至少部分地受到所述车轮的影响，其中，所述磁场传感器被定位成使得其感测由所述车轮引起的磁场中的变化。
17.根据实施例16的装置，其中，所述磁场传感器与所述至少一个磁体相距第二距离，所述第二距离具有与第三距离类似或相同的数量级，所述第三距离是所述至少一个磁体与当所述装置定位在所述轨道上或附近时所述车轮通过所述装置时的所述车轮的最近位置之间的距离。
18.根据前述实施例中任一实施例的装置，其中，所述磁场传感器是在垂直的第一感测方向和第二感测方向上感测所述磁场的两个分量的二维磁场传感器，其中，所述处理器被配置成：
对于每个相应的第一感测方向和第二感测方向，从磁场传感器获得针对相应时间的相应的第一多个磁场值和第二多个磁场值；
通过检测所述磁场值是否下降到指示存在所述轨道上的车轮通过所述装置的阈值以下来分析所获得的第一多个磁场值；
当检测到存在车轮时，分析第二多个磁场值，以确定车轮的运动方向。
19.根据从属于实施例8的实施例18，其中，所述至少一个处理器被配置成：
通过估计所述第一多个磁场值中的峰值位置来分析所述第二多个磁场值，以确定所述车轮的运动方向，所述峰值位置指示当所述车轮大致在所述装置上方的时刻；
确定所估计的峰值位置附近的所述第二多个磁场值的一阶导数的符号；
当所确定的一阶导数的符号为正时，确定车轮的运动方向是沿着轨道的第一方向；以及
当所确定的一阶导数的符号为负时，确定车轮的运动方向是沿着轨道的第二方向。
20.根据从属于实施例10的实施例18或19的装置，其中，所述第一感测方向大致平行于所述装置的顶侧，所述顶侧与所述装置的基部相对并且被配置成当所述装置放置在所述轨道上或附近时被至少部分地定位在所述车轮下方，其中，所述第一感测方向还大致平行于所述装置的安装侧，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的所述横向侧上。
21.根据从属于实施例11的实施例11或12的装置，其中，所述第二感测方向大致平行于所述装置的顶侧，所述顶侧与所述装置的基部相对并且被配置成当所述装置被放置在所述轨道上或附近时被至少部分地定位在所述车轮下方，其中，所述第二感测方向还大致平行于所述装置的安装侧，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的横向侧上。
22.根据前述实施例中任一实施例的装置，还包括至少一个附加磁体，所述至少一个附加磁体用于抑制凭借所述装置附近的通过所述轨道的轨道车辆引入到所述轨道中的磁场。
23.根据前述实施例中任一实施例的装置，包括顶侧和安装侧，所述顶侧与所述装置的基部相对并且被配置成当所述装置放置在所述轨道上时被至少部分地定位在所述车轮下方，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的所述横向侧上，其中，至少一个附加磁体起到用于将所述装置安装到所述轨道上的至少一个安装磁体的作用，所述至少一个安装磁体被定位成具有与所述安装侧大致垂直的磁极方向。
24.根据实施例22或23的装置，其中，所述至少一个附加磁体是具有至少5000gauss的剩磁、优选地具有至少8000gauss的剩磁、更优选地具有至少12000gauss的剩磁的永磁体。
25.根据前述实施例中任一实施例的装置，其中，所述装置包括单个磁场传感器。
26.根据前述实施例中任何一者的装置，还包括用于传输所获得的车轮的运动方向的网络接口，其中优选地，所述网络接口是无线网络接口。
27.根据前述实施例中任一实施例的装置，还包括用于检测运动的传感器，例如加速度传感器，其中，所述至少一个处理器被配置成：
获得指示所述装置运动的运动值；以及
仅当所述运动值超出预定义的阈值时，才启用用于感测磁场值的所述磁场传感器，以便随后执行获得步骤和分析步骤，所述预定义的阈值指示包括用于轨道的车轮的车辆正在接近。
28.根据前述实施例中任一实施例的装置，还包括用于向所述装置提供电力的能量存储装置。
29.一种检测轨道上的车轮的方法，所述方法在包括至少一个永磁体、磁场传感器和至少一个处理器的装置中执行，所述至少一个永磁体用于提供磁场；所述磁场传感器用于感测指示所提供磁场的磁通密度或所述磁通密度中的变化的磁场值；所述至少一个处理器与所述磁场传感器通信，所述方法包括由所述至少一个处理器执行的步骤：
从所述磁场传感器获得针对相应时间的多个所述磁场值；以及
分析所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。
30.根据实施例29的方法，其中，使用根据实施例1至28中任一实施例的装置。
31.一种计算机程序产品，包括用于在根据实施例1至28中任一实施例的装置上运行程序时用于执行实施例29或30的方法的计算机可执行指令。
虽然以上结合具体实施例阐述了所描述的方法和装置的原理，但是应当理解，该描述仅作为示例而不是作为对由所附权利要求所确定的保护范围的限制。
Claims (30)
1.一种用于检测轨道上的车轮的运动方向的装置，所述装置被配置成放置在所述轨道的横向侧上或附近，所述装置包括：
至少一个永磁体，其用于提供磁场；
磁场传感器，其用于感测指示所提供磁场的磁通密度或所述磁通密度中的变化的磁场值；
至少一个处理器，其与所述磁场传感器通信，其中，所述至少一个处理器被配置成：
从所述磁场传感器获得针对相应时间的多个磁场值；以及
分析所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述处理器被配置成：通过将所述多个磁场值与不存在车轮时由所述磁场传感器感测到的基线磁场值进行比较，以检测与所述基线磁场值比较的所述多个磁场值的相对的增加和随后的减少或相对的减少和随后的增加，以分析所述所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述比较包括：
检测在第一时间点处所述多个磁场值中的一个磁场值是否大于所述基线磁场值，以及在所述第一时间点之后的第二时间点处所述多个磁场值中的另一个磁场值是否小于所述基线磁场值，以确定通过所述装置的所述车轮具有第一运动方向；以及
检测在第一时间点处所述多个磁场值中的一个磁场值是否小于所述基线磁场值，以及在所述第一时间点之后的第二时间点处所述多个磁场值中的另一个磁场值是否大于所述基线磁场值，以确定通过所述装置的所述车轮具有不同于所述第一运动方向的第二运动方向。
4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述比较包括：
检测所述多个磁场值中的第一值与所述基线磁场值之间的第一差值是否大于所述基线磁场值之上的第一阈值或小于所述基线磁场值之下的第二阈值；
当所述第一差值大于所述第一阈值时，检测所述多个磁场值中的第二值与所述基线磁场值之间的第二差值是否小于第三阈值，以确定通过所述装置的所述车轮具有第一运动方向；与所述第一值相比，所述第二值对应于较晚的时间点；以及
当所述第一差值小于所述第二阈值时，检测所述多个磁场值中的第二值与所述基线磁场值之间的第二差值是否大于第四阈值，以确定通过所述装置的所述车轮具有不同于所述第一运动方向的第二运动方向；与所述第一值相比，所述第二值对应于较晚的时间点。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述至少一个处理器还被配置成：检测所述所获得的多个磁场值中的至少一者是否满足指示在所述轨道上存在车轮的条件，其中，所述至少一个处理器被配置成：仅当所述所获得的磁场值满足指示在所述轨道上存在车轮的所述条件时才获得所述车轮的方向。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，指示在所述轨道上存在车轮的所述条件是超出预定的第五阈值的条件，所述预定的第五阈值是所述多个磁场值中的至少一个值与当不存在车轮时由所述磁场传感器感测的基线磁场值之间的差值的绝对值。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，当所述装置放置在所述轨道的横向侧上或附近时，所述磁场传感器被定位成使得其位于至少一个磁体的对称点和所述轨道的纵向方向之外，其中优选地，当所述装置放置在所述轨道上或附近时所述至少一个磁体被定位成使得其磁极轴线垂直于所述轨道的纵向方向时，所述磁场传感器邻近于所述磁极轴线放置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述装置包括用于提供所述磁场的第一磁体和第二磁体，其中，所述第一磁体和所述第二磁体以第一距离彼此间隔开，其中，所述磁场传感器被定位成使其能够感测所述第一磁体和所述第二磁体两者产生的磁场。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述磁场传感器定位在所述第一磁体的磁场分量的第一磁场方向与所述第二磁体的磁场分量的第二磁场方向不同的位置处。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述第一磁体和所述第二磁体被定位成使得所述第一磁体的磁极方向和所述第二磁体的磁极方向是大致反向平行的。
11.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述第一磁体和所述第二磁体被定位成使得所述第一磁体和所述第二磁体的磁极方向是大致平行的。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其中，所述装置包括基部和与所述基部相对的顶侧，其中，所述第一磁体和所述第二磁体被定位成大致平行于所述顶侧，其中，所述第一磁体的磁极方向和所述第二磁体的磁极方向大致垂直于所述顶侧。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的装置，其中，所述第一距离在20mm至200mm的范围内，其中优选地，所述磁场传感器定位在距离所述第一磁体和所述第二磁体大致相等的相应距离处。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个磁体具有至少5000gauss的剩磁、优选地具有至少8000gauss的剩磁、更优选地具有至少12000gauss的剩磁。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述至少一个磁体被配置成：当所述车轮以至多10cm的距离通过所述装置时，使得所提供的磁场至少部分地受到所述车轮的影响，其中，所述磁场传感器被定位成使得其感测由所述车轮引起的磁场中的变化。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述磁场传感器与所述至少一个磁体相距第二距离，所述第二距离具有与第三距离类似或相同的数量级，所述第三距离是所述至少一个磁体与当所述装置定位在所述轨道上或附近时所述车轮通过所述装置时的所述车轮的最近位置之间的距离。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述磁场传感器是在垂直的第一感测方向和第二感测方向上感测所述磁场的两个分量的二维磁场传感器，其中，所述处理器被配置成：
对于每个相应的第一感测方向和第二感测方向，从所述磁场传感器获得针对相应时间的相应的第一多个磁场值和第二多个磁场值；
通过检测所述磁场值是否下降到第六阈值以下或上升到第七阈值以上来分析所获得的第一多个磁场值，所述第六阈值和所述第七阈值指示存在所述轨道上的车轮通过所述装置；
当检测到存在所述车轮时，分析所述第二多个磁场值，以确定所述车轮的运动方向。
18.根据从属于权利要求8的权利要求17所述的装置，其中，所述至少一个处理器被配置成：
通过估计所述第一多个磁场值中的峰值位置来分析所述第二多个磁场值，以确定所述车轮的运动方向，所述峰值位置指示当所述车轮大致在所述装置上方的时刻；
确定所估计的峰值位置附近的所述第二多个磁场值的一阶导数的符号；
当所确定的一阶导数的符号为正时，确定所述车轮的运动方向是沿着所述轨道的第一方向；以及
当所确定的一阶导数的符号为负时，确定所述车轮的运动方向是沿着所述轨道的第二方向。
19.根据从属于权利要求10的权利要求17或18所述的装置，其中，所述第一感测方向大致平行于所述装置的顶侧，所述顶侧与所述装置的基部相对并且被配置成当所述装置放置在所述轨道上或附近时被至少部分地定位在所述车轮下方，其中，所述第一感测方向还大致平行于所述装置的安装侧，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的所述横向侧上。
20.根据从属于权利要求11的权利要求11或12所述的装置，其中，所述第二感测方向大致平行于所述装置的顶侧，所述顶侧与所述装置的基部相对并且被配置成当所述装置放置在所述轨道上或附近时被至少部分地定位在所述车轮下方，其中，所述第二感测方向还大致平行于所述装置的安装侧，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的所述横向侧上。
21.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括至少一个附加磁体，所述至少一个附加磁体用于抑制凭借所述装置附近的通过所述轨道的轨道车辆引入到所述轨道中的磁场。
22.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括顶侧和安装侧，所述顶侧与所述装置的基部相对并且被配置成当所述装置放置在所述轨道上时被至少部分地定位在所述车轮下方，所述安装侧被配置用于将所述装置放置在所述轨道的所述横向侧上，其中，至少一个附加磁体起到用于将所述装置安装到所述轨道上的至少一个安装磁体的作用，所述至少一个安装磁体被定位成具有与所述安装侧大致垂直的磁极方向。
23.根据权利要求21或22所述的装置，其中，所述至少一个附加磁体是具有至少5000gauss的剩磁、优选地具有至少8000gauss的剩磁、更优选地具有至少12000gauss的剩磁的永磁体。
24.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置包括单个磁场传感器。
25.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括用于传输所获得的所述车轮的运动方向的网络接口，其中优选地，所述网络接口是无线网络接口。
26.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括用于检测运动的传感器，例如加速度传感器，其中，所述至少一个处理器被配置成：
获得指示所述装置运动的运动值；以及
仅当所述运动值超出预定义的阈值时，才启用用于感测磁场值的所述磁场传感器，以便随后执行获得步骤和分析步骤，所述预定义的阈值指示包括用于轨道的车轮的车辆正在接近。
27.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括用于向所述装置提供电力的能量存储装置。
28.一种检测轨道上的车轮的方法，所述方法在包括至少一个永磁体、磁场传感器和至少一个处理器的装置中执行，所述至少一个永磁体用于提供磁场；所述磁场传感器用于感测指示所提供磁场的磁通密度或所述磁通密度中的变化的磁场值；所述至少一个处理器与所述磁场传感器通信，所述方法包括由所述至少一个处理器执行的步骤：
从所述磁场传感器获得针对相应时间的多个所述磁场值；以及
分析所获得的多个磁场值，从而获得通过所述装置的车轮的运动方向。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，使用根据权利要求1至27中任一项所述的装置。
30.一种计算机程序产品，包括用于在根据权利要求1至27中任一项所述的装置上运行所述程序时执行根据权利要求28或29所述的方法的计算机可执行指令。
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