CN117871659A - 用于缆索轨道的检查和监测系统以及操作缆索轨道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于缆索轨道的检查和监测系统以及操作缆索轨道的方法。根据本发明的检查和监测系统包括固定地安装在缆索轨道中的测量单元（1）、操作性地连接到缆索轨道、用于测量数据的存储和通信的存储和传输单元（2）、以及经由以太网或一些可比较的网络连接到缆索轨道的评价单元（3），从而评价和可视化远离缆索轨道的远程监测站（4）中的测量数据，检查过程根据设定程序自动地启动。远程监测站（4）中的检查结果的评价也借助于预先确定的程序自动地进行。该站能够昼夜不停地运行并且与此同时还能够监测远离的许多缆索轨道。其可靠地运行而不需要人员交互并且能够以最优使用寿命角度实现缆索的精确管理。

Description

用于缆索轨道的检查和监测系统以及操作缆索轨道的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于缆索轨道的检查和监测系统，并涉及操作该缆索轨道的方法。

背景技术

缆索轨道越来越频繁地被用作地上或地下城市铁路的替代方式，特别是在城市中。它们提供了以下的优点：其能够相对独立于地形地被融合到城镇、已经存在的建筑物和基础设施中，并且因此能够作为独立的交通系统来快速地运送人员和货物。它们在相应的最短可能路线（航空线）上连接两个或更多个点。这样的缆索轨道通常链接到公共运输网络并且每天不间断地运行多达20小时。由于大量缆索旋转导致的缆索轨道系统的缆索和部件受到的所产生的高应力导致同等地加速的材料疲劳和磨损增加，因此在城市系统中，对比于例如山区铁路，弃用缆索的标准相当早地得到满足，常常仅仅在运行数年之后。

然而，运行失效是很不期望的，此外是昂贵的，特别是在城市系统中，他们通常导致公共运输系统的中断。在缆索上的工作（例如缆索剪短、接续重修、修复工作或者还包括缆索的更换）是耗时的并且因此必须计划好时间从而最小化对缆索轨道正常运行的中断。此外，通常存在问题：当安装新的缆索时，存在太小的自由空间用于通过接续结合旋转的缆索，并且在城镇中，这甚至能够导致道路或广场必须被隔离从而能够执行接续工作。

为了识别出缆索的弃用状态或使用寿命的终止，应用标准化的弃用标准。这些标准（其常常是国家所特有的）还规定检查间隔，缆索必须由授权的测试中心在该检查间隔内检查，例如通过磁性测试方法。取决于在特定时间段内缆索的状态和弯曲循环的预期数量，检查间隔由专家减少，并且由此确保在临界状态发生之前将执行后续的检查。

对于常规山区铁路（其具有相对较短的日常运行时间和/或具有受制于季节的运行以及因此带来的每年较少数量的弯曲循环）而言，如果缆索状态良好，检查间隔能够被延长至最大值。取决于工作条件，这样的系统中的运行的缆索（旋转的缆索或者反向运行（reversing operation）中的缆索）能够实现量级为超过20年的使用寿命。

在城市缆索轨道系统中，检查间隔必须在长得多的日常运行时段和全年的运行以及由此带来的大量的弯曲循环的基础上被大量减短。在城市系统中，运行中的缆索的使用时段（即直到达到弃用状态的时间）甚至能够比最大检查间隔更短。取决于缆索的状态，检查循环还必须被设定为小于一年，从而确保能够识别出弃用状态。

除了由专家检查缆索，规定了目视检查，其必须由操作者自己来执行。这种类型的目视检查用肉眼执行或者可以用技术系统来加以支持。

发明内容

相比之下，构成本发明基础的目标是设计一种用于缆索轨道的检查和监测系统和用于操作缆索轨道的方法，借助于此，可以实现这种缆索轨道及还特别是缆索的最优设计以及系统总体的安全性的增加。在本文中，缆索检查应该在运行的缆索上在短的间隔内执行，并且通过这种方式，缆索的当前状态的快速评价成为可能。

根据本发明，这一目标是由权利要求1的特征和权利要求6的方法特征来实现的。

高度受力的缆索轨道系统（特别是例如城市系统和/或具有极其大量的弯曲循环的系统）应该通过定期的较短间隔内的检查获得更大的安全水平。此外，对缆索状态的差不多持续的监测和检测能够实现对缆索上必要的工作的提前计划，并且通过这种方式，运行中断被最小化并且对于运行而言最优的安排是可能的。通过基于多种测量的对使用寿命的预测，应当尽可能地防止缆索的意料之外的失效。

通过这种方式，本领域技术人员主要确定缆索的接续点，这已知为在结构上更加多样和/或比缆索线（cable line）更加强大。接续点的定位使得通过缆索线执行的对旋转进行计数成为可能，并且因此使得确定在两个连续的测量循环之间所覆盖的缆索路径成为可能。然而，这还使得关于之前定位的接续点而精确地定位受损的缆索的任何部分成为可能。

就缆索的最优使用寿命而言，对于缆索的管理，本发明使得检查结果在考虑某些参数的情况下加以评价，这些参数描述并影响系统的工作状态，诸如弯曲循环的次数和缆索路径所覆盖的长度。这些参数还能够任选地包括缆索的捻距和/或对缆索进行重新张紧的张紧架的位置的改变，以及环境温度、系统的例如由增加的振动所导致的噪音排放（该振动是由于系统部件的磨损引起的）和/或系统中的空气属性。

缆索的在线检查能够实现根据之前确定的监测程序的检查和评价的自动实施，该程序考虑了前述参数和任何其它输入，诸如接续的数量和/或总体缆索长度。

由于系统的频繁检查对于高度受力的缆索轨道系统的缆索的管理而言是必须的，本发明使得检查过程由监测程序自动启动，该程序具有预先确定的短的频率，例如每周和/或在预先确定的日期。

根据本发明，可以从远程监测站自动地或者在原地借助于附接至设备的致动按钮来激活测试设备。

根据本发明的通常独立于缆索轨道操作而运行的检查和监测系统包括安装在缆索轨道中的测量单元、在此处邻近后者的存储和传输单元，以及安装在远程监测站中的评价单元，该评价单元具有评价和分析软件，用于评价和可视化从存储和传输单元经由以太网或者其他网络通信的测量数据。该检查和监测系统还可以加装到已经存在的系统。

检查系统还能够被用于与其它检查方法结合。因此可以例如借助于视觉测试设备在借助于永久安装的检查系统进行磁测试的同时执行目视检查。执行这行测试所需的时间被最小化，因为两种测试都能够在同一循环中发生。

测量单元包括磁化单元和覆盖缆索的传感器系统。

磁化单元借助于永磁体或电磁体使缆索磁化。由磁化单元磁化的缆索发出杂散磁场，该杂散磁场由传感器系统检测。

传感器系统包括被布置在缆索周围的一个或多个线圈或Hall传感器。因此存在至少两种还能够组合使用的测量原理。使用线圈的测量基于由线圈和被磁化的缆索之间相对运动引起的磁感应电压。电压在（一个或多个）线圈中由被磁化的缆索的杂散磁场感应。使用Hall传感器的测量是基于所谓的Hall效应。Hall传感器上的电压取决于被磁化的缆索的磁场强度而改变。

缆索的杂散磁场因此可由传感器系统检测。缆索中的缺陷（例如导线破损）还导致杂散磁场，该杂散磁场重叠缆索的杂散磁场并由传感器系统检测。取决于缆索和缺陷的属性，产生典型的测量信号。测量信号最终可用于评价。

测量系统能够记录已经行进的缆索米数并使其能够用于评价。可以进行弯曲循环的数量的自动计算。行进的缆索米数能够通过传感器系统或使用更多的外部传感器来检测。

在本发明的框架内，还可以将安装在缆索轨道中的系统的部件（即测量单元及存储和运输单元）整合到设备中。

附图说明

本发明将借助于示例性实施例并参考附图在以下更详细地进行描述。附图如下：

图1示出了具有根据本发明的试验和监测系统的部件的缆索轨道的端部的示意图；并且

图2示出了根据图1的缆索轨道的检查和监测系统的框图。

具体实施方式

图1图解性地显示了城市缆索轨道10的端部，在本示例性实施例中其形式为空中缆索轨道。特别地，这个类型的空中的缆索轨道安装在城市区域。因此，其使得人员和货物的快速且独立于公路的运输成为可能，并且因此还仅引起少量的噪音。然而，人们还能够在还主要地安装在城镇中的导轨上安装缆索轨道。

这个缆索轨道10的循环辊子9在端部处可旋转地安装在支座21上，并且用于缆索8的引导辊子22被图示。这个循环辊子9还能够以驱动轮的形式被制成。缆索8在此处从缆索轨道10的一端到另一端被引导并且使舱室前进，该舱室在车站处从缆索8被释放并且因此没有被图示。

根据本发明，检查和监测系统1、2被优选地在缆索轨道10的端部处被整合，其连接到评价单元3并且实现了至少缆索8的监测和检查。

有利地，在缆索导向器的端部处的检查和监测系统的测量单元1被紧固到车站支承5并且其测试设备7包围该缆索或紧邻该缆索直接地放置。经由数据线路19有利地连接到这个测量单元1的存储和传输单元2经由以太网或类似数据网络以及经由网络被连接到评价单元3。测试设备7被安装至的缆索的自由段有利地位于靠近循环辊子9并且理想地没有悬挂舱室的位置，从而避免不可靠的测量。

利用根据本发明的这个缆索轨道，能够实现关于系统的操作可靠性以及在尽可能长的操作周期的系统操作的经济效率的改进。

测量单元1被设置成带有固定地安装的测试设备7以及作用在缆索8上的磁场，使得电流通过放置在缆索周围而没有任何接触的线圈输送，该电流的电压取决于根据所谓的Hall效应的磁场的强度，并且因此产生取决于缆索的强度和/或属性的偏差的信号。

测量单元1包括引起缆索8的磁化的磁化单元。缆索的杂散磁场由也被整合至该测量单元中的测量单元的传感器系统检测。传感器系统由包围缆索而没有任何接触的一个或多个线圈或许多Hall传感器或（一个或多个）线圈和Hall传感器的组合构成。缆索的杂散磁场由传感器系统检测。典型的测量信号取决于缆索和缺陷的属性产生，并且可用于评价。

存储和传输单元2被安装在靠近测量单元1并且借助于这个数据线路19操作性地连接到测量单元1。其包括存储部分11和数据传输部分12、电源连接13和以太网连接14，借助于电源连接13和以太网连接14实现到监测站3的连接。存储部分11还能够被设置成带有用于USB记忆棒的端口15。其必须能够存储缆索的许多完整的测量，并且在断电的情况下所存储的数据还必须被保留。

代替电缆限制的网络连接，网络的无电缆连接还能够被整合至存储和传输单元2，该连接能够实现网络的无线电连接或移动无线电连接，并且因此联系至评价单元3。

测量单元1被固定地安装在缆索轨道的支承5中并且包括弯曲循环计数器6和带有相关联硬件的测试设备7，其磁场作用在缆索上使得电流在没有任何接触地放置在缆索周围的线圈内传输，电流的电压取决于由缆索的横截面和属性导致的磁场的强度。所导致的电磁信号被存储在存储和传输单元2中并且在此处被传输到评价单元3。

根据图2，这个检查和监测系统包括这个测量单元1、用于测量数据的存储和通信的存储和传输单元2、以及用于评价和可视化测量数据的这个评价单元3。评价单元3在其部分上远离缆索轨道地容纳在监测中心4中。此处，经由网络通信的测量数据的处理和评价能够持续地或以某些时间间隔执行。

用于测量的起始点总是在缆索的相同点处，这个点由测试设备7自动地识别。这个起始点优选地用作缆索的接续点，与此同时被用作用于其他测试点的定位的参考点。

为了确定弯曲循环的数量，在测量操作期间缆索沿其轴线移动的由缆索轨道覆盖的路径被加以测量。这个缆索路径例如以昼夜节律被存储，并且应该有利地在用于缆索的最优使用寿命所需求的数值的范围内。

在所描述的示例性实施例中，单元1和2是系统的关于设备彼此分离的两个部件。然而，在本发明的框架内他们能够简单地被包装在单件设备内。

评价单元3位于远离远程监测站4中的缆索轨道处，该远程监测站4还包含用于标准设置的装置16并且被设置成带有借助于PC系统18用于评价、分析和可视化的软件程序17。被输入的基础设定包括接头的数量和相应的缆索长度。这些基础设置能够在每次有远程接入时经由以太网改变。评价单元3还借助于所计的弯曲循环针对自由缆索长度或针对接头的使用寿命关于缆索的使用寿命做预测。

评价单元3还具有用于测量数据的光学显示的可视化软件，该测量数据包括结果的图形处理以及特别地发生的任何导线破损。

在监测站4中的检查一般地根据设定程序在每次有远程接入时自动地被启动，根据该设定程序测量的频率、星期和时间被规定。然而，在特殊情况下，检查还能够被通过致动置于测试设备8上的致动按钮在原地启动。测试设备8的更多的远程接入使读取存储器成为可能。

测量数据的随后的评价还借助于考虑许多参数的程序（诸如弯曲循环数量、接头的数量和缆索的总长度、以及系统中的环境温度、缆索的捻距和对缆索再张紧的张紧架的位置）在监测站4的单元17、18中自动地进行，使从而增加测试结果的信息值。有利的是将这个类型的张紧架整合到支座21中，但没有详述。这个张紧架引起在辊子9周围引导的缆索8利用克服其纵向延伸的预先确定的力被张紧。

测量数据还可以包括来自还可以从监测站4监测的其他可比较的缆索轨道的测量结果。控制程序能够被分情况地单独设定。

根据本发明的检查和监测系统使利用设备合格的装置定期地检查缆索轨道成为可能，该设备合格的装置瞬间地且可靠地运行而没有任何人员交互。其还能够实现彼此位置远离的许多缆索轨道的中心远程监测。

系统提供关于设备、人员和成本有效性的显著的优点，并且能够从最优使用寿命的角度实现缆索的精确管理。技术人员还能够实现关于系统的操作可靠性和在尽可能长的操作周期中的系统操作的成本有效性的改进。

此外，接续点的非常可靠的位置和检测还能够通过测量运行的导线缆索的声学值和/或振动实现。借助于非详述的测量设备，这些声学值能够由安装在系统上的某处的麦克风或振动传感器确定，并且被对应地评价。

检查系统和所描述的方法能够被普遍地用于运行缆索并且因此还能够改造现有系统。

此外，测试方法能够与其他缆索检查方法结合使用，诸如电子支持的可视缆索检查。

Claims (15)

1.一种用于缆索轨道的检查和监测系统，所述检查和监测系统包括从所述缆索轨道（10）的一端引导到另一端并且使一个或多个舱室或列车前进的缆索（8），所述缆索具有至少一个接续点和缆索长度，

其特征在于

所述检查和监测系统被连接到评价单元（3）并且能够实现至少所述缆索（8）的监测和检查，所述检查和监测系统计数弯曲循环的次数，并基于弯曲循环的次数、所述至少一个接续点的数量和定位、以及所覆盖的缆索路径的长度提供缆索的使用寿命的预测。

2.根据权利要求1所述的检查和监测系统，

其特征在于

用于评价由所述检查和监测系统提供的测量数据的所述评价单元（3）被设置于定位在远离所述缆索轨道（10）的监测中心（4）中，并且所述评价单元（3）通过包括以太网和/或更多网络的数据网络连接到所述检查和监测系统，这个评价单元（3）具有用于评价、分析和可视化的软件程序。

3.根据权利要求1所述的检查和监测系统，

其特征在于

所述检查和监测系统具有安装在所述缆索轨道（10）中且带有对应硬件的测量单元（1）、连接到所述缆索轨道（10）且用于测量数据的存储和通信的存储和传输单元（2）以及安装在监测中心（4）中且带有用于所述测量数据的人工和/或自动评价和可视化的对应软件的评价和可视化单元。

4.根据权利要求3所述的检查和监测系统，

其特征在于

所述测量单元（1）包括引起所述缆索（8）磁化的磁化单元。

5.根据权利要求1或2所述的检查和监测系统，

其特征在于

所述缆索（8）的接续点由测量运行中的导线缆索的声学值和/或振动来定位或检测。

6.一种操作缆索轨道的方法，所述方法包括根据前述权利要求1至5的任一项所述的检查和监测系统，其特征在于

所述缆索（8）的操作状态由带有电磁信号的所述缆索的在线测试来确定。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于

考虑影响所述检查和监测系统的所述操作状态的参数来评价检查结果，所述参数包括弯曲循环数量以及覆盖的所述缆索路径的长度。

8.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于

所述测试结果的所述评价额外地考虑环境条件，包括检查和监测系统中的所述环境温度、所述缆索的捻距、所述检查和监测系统的噪音排放和/或对所述缆索重新张紧的张紧架的位置的变化。

9.根据前述权利要求6至8的任一项所述的方法，

其特征在于

检查和评价过程根据之前确定的监测程序被自动地执行。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于

检查过程由带有预先确定的频率和/或在预先确定的日期的监测程序自动地启动。

11.根据前述权利要求6至8的任一项所述的方法，

其特征在于

在测试设备触碰所述缆索或所述测试设备被损坏的情况下，所述缆索轨道的紧急停止成为可能。

12.根据前述权利要求6至8的任一项所述的方法，

其特征在于

测量能够在测试设备上被人工启动，或在每次经由数据连接/网络连接存在远程接入时借助于所述评价单元人工启动。

13.根据前述权利要求6至8的任一项所述的方法，

其特征在于

所述评价单元能够实现所述缆索的所述状态的自动或半自动的评价，并且从后者产生使用寿命预测。

14.根据前述权利要求6至8的任一项所述的方法，

其特征在于

所述检查和监测系统的远程接入能够在所述评价单元（3）的辅助下实现，并且所述检查和监测系统能够以这种方式配置和更新。

15.根据前述权利要求6至8的任一项所述的方法，

其特征在于

测试方法还能够检测所述缆索（8）的捻距。