DE112019004667B4

DE112019004667B4 - Schienenzustand-überwachungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019004667B4
Application number: DE112019004667.5T
Authority: DE
Inventors: Wataru Tsujita; Kenzo Makino; Atsushi Takami; Bingnan Wang
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2039-07-13
Also published as: US20200130717A1; US11001282B2; JP2021501075A; WO2020084849A1; JP6824468B2; DE112019004667T5

Abstract

Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung, die Folgendes aufweist:- eine Sendeantenne (101, 102), die an einem Fahrzeug angebracht ist, und die konfiguriert ist zum Senden von zumindest einem von einem ersten elektrischen Signal, das an eine erste Schiene (5) eines Schienenpaars gesendet werden soll, und einem zweiten elektrischen Signal, das an eine zweite Schiene (6) des Schienenpaars gesendet werden soll;- eine Empfangsantenne (201, 202), die am Fahrzeug angebracht ist, und die dazu konfiguriert ist, Folgendes zu empfangen:mindestens eines von dem ersten elektrischen Signal, das sich durch die erste Schiene (5) ausgebreitet hat, und dem zweiten elektrischen Signal, das sich durch die zweite Schiene (6) ausgebreitet hat; undmindestens eines von dem ersten elektrischen Signal, das sich durch eine ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat, so dass die erste Schiene (5) und die zweite Schiene (6) eingeschlossen sind, und dem zweiten elektrischen Signal, das sich durch die ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat; und- eine Analyseeinheit (501), die für Folgendes konfiguriert ist:Vorgeben eines ersten Schwellenwerts und eines zweiten Schwellenwerts, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, und zwar im Voraus;Berechnen von Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der Empfangsantenne (201, 202) empfangen werden;Klassifizieren von jeder der Empfangsleistungen als einen von drei Pegeln von „hoch“, „mittel“ und „niedrig“, verglichen mit dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert, so dass ein Empfangsleistungsmuster erzeugt wird;Bestimmen von jedem der Schienenzustände der ersten Schiene (5) und der zweiten Schiene (6) als zumindest einen Zustand aus „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder „Schienenoberflächen-Anomalie“ auf der Basis des erzeugten Empfangsleistungsmusters, und Ausgeben des Ergebnisses der Bestimmung als Schienenzustand-Information;Speichern einer Bestimmungstabelle, in welcher ein Empfangsleistungsmuster für jeden Zustand aus dem Schienenzustand von „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ und „Schienenoberflächen-Anomalie“ in einem Speicher im Voraus gespeichert ist; undDurchsuchen der Bestimmungstabelle für ein Empfangsleistungsmuster, das mit dem erzeugten Empfangsleistungsmuster übereinstimmt, so dass dadurch jeder der Schienenzustände der ersten Schiene (5) und der zweiten Schiene (6) als zumindest ein Zustand aus „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder „Schienenoberflächen-Anomalie‟ bestimmt wird‟; unddie ferner eine Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit (701) aufweist, zum Bestimmen, ob eine Anomalie in der Sendeantenne (101, 102) und der Empfangsantenne (201, 202) aufgetreten ist, wobei die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit (701) für Folgendes konfiguriert ist:Vorgeben eines dritten Schwellenwerts im Voraus;Klassifizieren von jeder der Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der Empfangsantenne (201, 202) empfangen werden, als einen von zwei Pegeln von „hoch“ und „niedrig“, verglichen mit dem dritten Schwellenwert, so dass ein zweites Empfangsleistungsmuster erzeugt wird; undBestimmen, ob eine Anomalie in der Sendeantenne (101, 102) und der Empfangsantenne (201, 202) aufgetreten ist, auf der Basis des zweiten Empfangsleistungsmusters, und wenn eine Anomalie aufgetreten ist, Ausgeben von Vorrichtungs-Fehlerinformationen zum Informieren, dass die Anomalie aufgetreten ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung zum Detektieren des Zustands einer Schiene
Stand der Technik
Eine Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, beschrieben in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2002-294609 A , weist einen Signalgeber, einen Prozessor und einen Signalempfänger auf. Ein elektrisches Signal, das vom Signalgeber gesendet wird, wird einer ersten Achse zugeführt, die auf der Vorderseite eines Fahrzeugs angebracht ist. Das elektrische Signal, das der ersten Achse zugeführt wird, breitet sich zu einer zweiten Achse aus, die auf der Rückseite des Fahrzeugs angebracht ist, und zwar durch die linke und rechte Schiene.
Das elektrische Signal, das sich zur zweiten Achse ausgebreitet hat, wird vom Signalempfänger empfangen. Der Prozessor akkumuliert konstant die Empfangsleistung des elektrischen Signals, die vom Signalempfänger empfangen wird. Der Prozessor bestimmt, dass ein Schienenbruch aufgetreten ist, wenn die Empfangsleistung abfällt bzw. sinkt.
Bei der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2002-294609 A beschrieben ist, bestimmt der Prozessor, ob ein Schienenbruch aufgetreten ist, und zwar auf der Basis der Empfangsleistung des elektrischen Signals, das sich durch die Schienen ausgebreitet hat. Wenn jedoch Rost auf einer Schiene vorhanden ist, oder eine andere Schienenoberflächen-Anomalie aufgetreten ist, besteht die Gefahr, dass ein elektrisches Kontakt-Fehlverhalten zwischen der Schiene und dem Rad auftreten kann. Sogar in einem solchen Fall breitet sich ein elektrisches Signal nicht aus, was zu dem Problem führt, dass der Prozessor nicht zwischen einer Schienenoberflächen-Anomalie und einem Schienenbruch unterscheiden kann, so dass er fehlerhaft bestimmt, dass ein Schienenbruch aufgetreten ist.
Die EP 3 095 667 A1 betrifft ein herkömmliches Strecken-Untersuchungssystem zum Untersuchen einer Strecke. Dazu weist das System einen ersten leitenden Körper, der dazu ausgebildet ist, ein erstes elektrisches Untersuchungssignal in eine leitende Strecke einzuleiten, und zwar von einem sich an Bord eines sich entlang der Strecke bewegenden Fahrzeugs, einen zweiten leitenden Körper, der dazu ausgebildet ist, eine erste elektrische Charakteristik der Strecke basierend auf dem ersten elektrischen Untersuchungssignal zu detektieren, und einen oder mehrere Prozessoren auf, die dazu ausgebildet sind, eine Unterbrechung der Leitfähigkeit der Strecke zu detektieren, und zwar in Antwort darauf, ob die die erste elektrische Charakteristik der Strecke um mehr als einen vorbestimmten Abfall-Grenzwert in einem Zeitraum innerhalb einer vorbestimmten Abfallzeitdauer abnimmt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um das oben beschriebene Problem zu lösen. Sie hat die Aufgabe, eine Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung anzugeben, die eine fehlerhafte Bestimmung als Schienenbruch vermeidet.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.
Mit der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine fehlerhafte Bestimmung als Schienenbruch zu vermeiden.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Veranschaulichen einer Konfiguration einer Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß einem ersten Beispiels hilfreich zum Verständnis der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Veranschaulichen der Konfiguration der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel.
3 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
4 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
5 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
6 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
7 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
8 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
9 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
10 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel zeigt.
11 ist eine Tabelle zum Angeben einer Bestimmungstabelle für die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel.
12 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Hardwarekonfiguration der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel.
13 ist ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen des Verlaufs der Verarbeitung, die von der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel durchgeführt wird.
14 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Veranschaulichen einer Konfiguration einer Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist eine Tabelle zum Angeben einer Bestimmungstabelle für die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein Graph zum Angeben von Zeitseriendaten, die sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, und zwar zum Zeitpunkt eines Fehlers in einer Antenne und zum Zeitpunkt eines Schienenbruchs.
19 ist eine Tabelle zum Angeben einer Bestimmungstabelle für die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
20 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
21 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Veranschaulichen einer Konfiguration einer Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
22 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ablaufs der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
23 ist ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen des Verlaufs der Verarbeitung, die von der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
24 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Blocks, der durch Segmentieren eines Eisenbahngleises definiert wird, bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
25 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ablaufs der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
26 ist ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen des Verlaufs der Verarbeitung, die von der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
27 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Blocks, der durch Segmentieren eines Eisenbahngleises definiert wird, bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
28 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Veranschaulichen einer Konfiguration einer Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
29 ist ein Graph zum Angeben von Zeitseriendaten, die sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, und zwar zum Zeitpunkt eines guten Zustands, zum Zeitpunkt eines Schienenrisses und zum Zeitpunkt eines Schienenbruchs.
30 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in einer Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
31 ist eine Tabelle zum Angeben einer Bestimmungstabelle für die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
32 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, das sich in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
33 ist eine Tabelle zum Angeben einer Bestimmungstabelle für die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsformen
In der folgenden Beschreibung sind gleichartige Bestandteile mit gleichen Bezugszeichen bzw. Symbolen bezeichnet.
Erstes Beispiel, hilfreich zum Verständnis der vorliegenden Erfindung
1 und 2 sind Diagramme zum schematischen Veranschaulichen einer Konfiguration einer Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Beispiel hilfreich zum Verständnis der vorliegenden Erfindung. 1 ist eine Draufsicht, und 2 ist eine Seitenansicht.
Wie in 1 und 2 veranschaulicht, ist die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 an einem Fahrzeug 2 montiert, beispielsweise einem Schienenfahrzeug. Das Fahrzeug 2 weist ein Paar Vorderräder 3 und ein Paar Hinterräder 4 auf. Das Fahrzeug 2 verwendet die Vorderräder 3 und die Hinterräder 4 zum Fahren auf zwei Schienen 5 und 6. Die Schiene 5 und die Schiene 6 liegen parallel zueinander mit einem im Voraus vorgegebenen Zwischenraum. Das Paar Vorderräder 3 sind miteinander über eine Radachse 7 gekoppelt, so dass sie zum Zwischenraum zwischen der Schiene 5 und der Schiene 6 passen. Auf die gleiche Weise sind das Paar Hinterräder 4 miteinander über eine Radachse 8 gekoppelt, so dass sie zum Zwischenraum zwischen der Schiene 5 und der Schiene 6 passen. Das Fahrzeug 2 ist mit mindestens einem anderen Fahrzeug 2 gekoppelt, so dass es als ein Zug fährt.
Die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 weist Folgendes auf: eine erste Sendeantenne 101, eine zweite Sendeantenne 102, eine erste Empfangsantenne 201, eine zweite Empfangsantenne 202, eine Sendeeinheit 301, eine Empfangseinheit 401, eine Analyseeinheit 501 und eine Informations-Sendeeinheit 601.
Die erste Sendeantenne 101, die zweite Sendeantenne 102, die erste Empfangsantenne 201 und die zweite Empfangsantenne 202 sind unter dem Boden des Fahrzeugs 2 montiert, so dass sie sich zwischen den Vorderrädern 3 und den Hinterrädern 4 befinden.
Die erste Sendeantenne 101 und die erste Empfangsantenne 201 sind oberhalb der Schiene 5 entlang der Längsrichtung der Schiene 5 montiert, und zwar mit einem im Voraus vorgegebenen Abstand. Auf die gleiche Weise sind die zweite Sendeantenne 102 und die zweite Empfangsantenne 202 oberhalb der Schiene 6 entlang der Längsrichtung der Schiene 6 montiert, und zwar mit einem im Voraus vorgegebenen Abstand.
Die erste Sendeantenne 101 sendet ein elektrisches Signal an die Schiene 5. Die zweite Sendeantenne 102 sendet ein elektrisches Signal an die Schiene 6. Indessen empfängt die erste Empfangsantenne 201 das elektrische Signal, das sich durch die Schiene 5 ausgebreitet hat, oder das elektrische Signal, das sich durch eine ringförmige Übertragungsleitung ausgebreitet hat, die so ausgebildet ist, dass sie die Schiene 5 und die Schiene 6 einschließt. Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt das elektrische Signal, das sich durch die Schiene 6 ausgebreitet hat, oder das elektrische Signal, das sich durch die ringförmige Übertragungsleitung ausgebreitet hat, die so ausgebildet ist, dass sie die Schiene 5 und die Schiene 6 einschließt.
Die Sendeeinheit 301 ist mit der ersten Sendeantenne 101 und der zweiten Sendeantenne 102 verbunden. Die Sendeeinheit 301 erzeugt ein erstes elektrisches Signal zum Ausgeben des ersten elektrischen Signals an die erste Sendeantenne 101, und sie erzeugt ein zweites elektrisches Signal zum Ausgeben des zweiten elektrischen Signals an die zweite Sendeantenne 102.
Die Empfangseinheit 401 ist mit der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 verbunden. Die Empfangsantenne 401 berechnet Empfangsleistungen und Phasen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden. Die Empfangseinheit 401 kann auch nur die Empfangsleistungen berechnen, oder sie kann auch nur die Phasen berechnen.
Die Analyseeinheit 501 ist mit der Empfangseinheit 401 verbunden. Die Analyseeinheit 501 vergleicht die Empfangsleistungen, die von der Empfangseinheit 401 berechnet werden, mit zwei Schwellenwerten, so dass sie dadurch die Empfangsleistungen in drei Pegel klassifiziert, nämlich „hoch“, „mittel“ und „niedrig“, und so ein Empfangsleistungsmuster erzeugt. Die Analyseeinheit 501 bestimmt die Zustände der Schiene 5 und der Schiene 6 auf der Basis des erzeugten Empfangsleistungsmusters. Die Analyseeinheit 501 gibt den bestimmten Schienenzustand als Schienenzustand-Information aus.
Die Informations-Sendeeinheit 601 ist mit der Analyseeinheit 501 verbunden. Die Informations-Sendeeinheit 601 sendet die Schienenzustand-Information, die von der Analyseeinheit 501 empfangen worden ist, an eine Bodenvorrichtung, die außerhalb angebracht ist. Die Bodenvorrichtung wird später noch bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Montagepositionen der Sendeeinheit 301, der Empfangseinheit 401, der Analyseeinheit 501 und der Informations-Sendeeinheit 601 können freigewählte Positionen sein, die sich im Fahrzeug 2 befinden, und sie sind nicht besonders beschränkt.
Als Nächstes wird der Betrieb der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel beschrieben.
Die Sendeeinheit 301 erzeugt ein erstes elektrisches Signal einer ersten Frequenz und einer ersten Amplitude, die im Voraus vorgegeben werden, und sie gibt das erste elektrische Signal an die erste Sendeantenne 101 aus. Die Sendeeinheit 301 erzeugt indessen ein zweites elektrisches Signal einer zweiten Frequenz und einer zweiten Amplitude, die im Voraus vorgegeben werden, und sie gibt das zweite elektrische Signal an die zweite Sendeantenne 102 aus.
Zu diesem Zeitpunkt verwendet die Sendeeinheit 301 eine Multiplex-Technologie für das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal, so dass verhindert wird, dass das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal einander beeinflussen. Genauer gesagt: Die erste Frequenz des ersten elektrischen Signals und die zweite Frequenz des zweiten elektrischen Signals sind so vorgegeben, dass sie voneinander verschiedene Frequenzwerte haben.
In einem anderen Fall unterzieht die Sendeeinheit 301 das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal einer Codemodulation oder einer Frequenzmodulation unter Verwendung von voneinander verschiedenen Codes. In noch einem anderen Fall steuert die Sendeeinheit 301 die erste Sendeantenne 101 und die zweite Sendeantenne 102 so, dass sie das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal in Zeitteilung bzw. Zeitmultiplex senden. Die Multiplextechnologie ist nicht auf diese Technologien beschränkt, und es kann auch eine andere Multiplextechnologie verwendet werden.
Wenn sie die Eingabe des ersten elektrischen Signals von der Sendeeinheit 301 empfangen hat, gibt die erste Sendeantenne 101 das erste elektrische Signal an die Schiene 5 aus. Wenn sie die Eingabe des zweiten elektrischen Signals von der Sendeeinheit 301 empfängt, gibt die zweite Sendeantenne 102 das zweite elektrische Signal an die Schiene 6 aus. Im Ergebnis breitet sich das erste elektrische Signal durch die Schiene 5 aus, und das zweite elektrische Signal breitet sich durch die Schiene 6 aus. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich der Ausbreitungspfad zwischen dem Fall, in welchem die Schiene 5 und die Schiene 6 in einem guten Zustand sind, und dem Fall, in welchem eine irgendwie geartete Anomalie in der Schiene 5 oder der Schiene 6 aufgetreten ist. Einzelheiten davon sind nachstehend beschrieben.
Zunächst erfolgt eine Beschreibung der Ausbreitungspfade des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die sich zeigen, wenn die Schiene 5 und die Schiene 6 in einem guten Zustand sind. 3 und 4 sind jeweils ein erläuterndes Diagramm eines Ausbreitungspfades eines elektrischen Signals, der sich zeigt, wenn die Schienen in einem guten Zustand sind. Das Ausbreitungsverhalten des ersten elektrischen Signals und das Ausbreitungsverhalten des zweiten elektrischen Signals sind im Wesentlichen gleich, und demzufolge erfolgt die folgende Beschreibung hauptsächlich für das erste elektrische Signal.
Wenn sie die Eingabe des ersten elektrischen Signals von der Sendeeinheit 301 empfängt, gibt die erste Sendeantenne 101 das erste elektrische Signal an die Schiene 5 aus. Zu diesem Zeitpunkt breiten sich Wellen in zwei unterschiedlichen Ausbreitungsmoden durch die Schiene 5 aus. Die Welle in der einen Ausbreitungsmode ist in 3 veranschaulicht. Die Welle in der anderen Ausbreitungsmode ist in 4 veranschaulicht.
Wie in 3 veranschaulicht, ist die Welle in der einen Ausbreitungsmode eine Oberflächenwelle 21, die sich auf der Schiene 5 ausbreitet. In der folgenden Beschreibung wird die Oberflächenwelle 21, die sich auf der Schiene 5 ausbreitet, als „erste Oberflächenwelle 21“ bezeichnet, und die Oberflächenwelle, die sich auf der Schiene 6 ausbreitet, wird als „zweite Oberflächenwelle 22“ bezeichnet. Die erste Oberflächenwelle 21 ist eine Oberflächenwelle, die dem ersten elektrischen Signal entspricht, und sie breitet sich auf der Schiene 5 aus, ohne dass sie sich auf der Schiene 6 ausbreitet. Die zweite Oberflächenwelle 22 ist eine Oberflächenwelle, die dem zweiten elektrischen Signal entspricht, und sie breitet sich auf der Schiene 6 aus, ohne dass sie sich auf der Schiene 5 ausbreitet.
Wie in 4 veranschaulicht, ist die Welle in der anderen Ausbreitungsmode eine geführte Welle, die sich durch eine Ring-Spule 10 ausbreitet. Die Ring-Spule 10 ist eine ringförmige Übertragungsleitung, die die Schiene 5, die Schiene 6, die Radachse 7 und die Radachse 8 einschließt. In der folgenden Beschreibung wird die geführte Welle, die dem ersten elektrischen Signal entspricht, das aus der ersten Sendeantenne 101 ausgegeben wird, als „erste geführte Welle 31“ bezeichnet, und die geführte Welle, die dem zweiten elektrischen Signal entspricht, das aus der zweiten Sendeantenne 102 ausgegeben wird, wird als „zweite geführte Welle 32“ bezeichnet.
Wenn ein Schienenbruch, Rost oder eine andere solche Schienenoberflächen-Anomalie in der Schiene 5 oder der Schiene 6 aufgetreten ist, tritt ein Kontakt-Fehlverhalten zwischen den Rädern 3 und 4 und den Schienen 5 oder 6 auf. Im Ergebnis wird die Ring-Spule 10 getrennt, oder die Impedanz der Ring-Spule 10 ändert sich. Daher ändern sich die Ausbreitungszustände der Oberflächenwelle 21 und der Oberflächenwelle 22 und die Ausbreitungszustände der geführten Welle 31 und der geführten Welle 32. Bei dem ersten Beispiel detektiert die Analyseeinheit 501 die Änderungen der Ausbreitungszustände zum Bestimmen der Zustände der Schiene 5 und der Schiene 6.
Das erste elektrische Signal breitet sich auf der Schiene 5 als die erste Oberflächenwelle 21 aus, wie in 3 gezeigt, und breitet sich durch die Ring-Spule 10 als die erste geführte Welle 31 aus, wie in 4 gezeigt.
Die erste Oberflächenwelle 21 breitet sich auf der Schiene 5 aus und erreicht einen Ort, an welchem die erste Empfangsantenne 201 montiert ist. Indessen breitet sich die erste geführte Welle 31 durch die Ring-Spule 10 aus und erreicht nicht nur den Ort, an welchem die erste Empfangsantenne 201 montiert ist, sondern auch den Ort, an welchem die zweite Empfangsantenne 202 montiert ist.
Auf die gleiche Weise breitet sich das zweite elektrische Signal, das aus der zweiten Sendeantenne 102 ausgegeben wird, auf der Schiene 6 als die zweite Oberflächenwelle 22 aus, wie in 3 veranschaulicht, und breitet sich durch die Ring-Spule 10 als die zweite geführte Welle 32 aus, wie in 4 veranschaulicht.
Die zweite Oberflächenwelle 22 breitet sich auf der Schiene 6 aus und erreicht einen Ort, an welchem die zweite Empfangsantenne 201 montiert ist. Indessen breitet sich die zweite geführte Welle 32 durch die Ring-Spule 10 aus und erreicht nicht nur den Ort, an welchem die zweite Empfangsantenne 202 montiert ist, sondern auch den Ort, an welchem die erste Empfangsantenne 201 montiert ist.
Die erste Empfangsantenne 201 ist so montiert, dass sie das elektrische Signal empfängt, das sich durch die Schiene 5 ausgebreitet hat. Daher empfängt die erste Empfangsantenne 201 das erste elektrische Signal, das sich als die erste Oberflächenwelle 21 und die erste geführte Welle 31 ausgebreitet hat, und das zweite elektrische Signal, das sich als die zweite geführte Welle 32 ausgebreitet hat, und sie gibt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.
Die zweite Empfangsantenne 202 ist so montiert, dass sie das elektrische Signal empfängt, das sich durch die Schiene 6 ausgebreitet hat. Daher empfängt die zweite Empfangsantenne 202 das zweite elektrische Signal, das sich als die zweite Oberflächenwelle 22 und die zweite geführte Welle 32 ausgebreitet hat, und das erste elektrische Signal, das sich als die erste geführte Welle 31 ausgebreitet hat, und sie gibt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.
Die Empfangsantenne 401 berechnet die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 empfangen werden, sowie die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden.
Die Analyseeinheit 501 vergleicht die Empfangsleistungen, die von der Empfangseinheit 401 berechnet werden, mit zwei Schwellenwerten, so dass sie dadurch die Empfangsleistungen in die drei Pegel klassifiziert, nämlich „hoch“, „mittel“ und „niedrig“, und so ein Empfangsleistungsmuster erzeugt.

Das Empfangsleistungsmuster zum Zeitpunkt des guten Zustands ist wie folgt.

Erste Empfangsantenne 201:	erstes elektrisches Signal: hoch
Erste Empfangsantenne 201:	zweites elektrisches Signal: hoch
Zweite Empfangsantenne 202:	erstes elektrisches Signal: hoch
Zweite Empfangsantenne 202:	zweites elektrisches Signal: hoch

Die Analyseeinheit 501 erzeugt ein Empfangsleistungsmuster von „hoch, hoch, hoch und hoch“, indem sie die Pegel der Empfangsleistungen dieser vier elektrischen Signale in der Reihenfolge anordnet, und sie bestimmt, dass die Schienenzustände der Schiene 5 und der Schiene 6 gut sind, und zwar auf der Basis des Empfangsleistungsmusters.
Unter Bezugnahme auf 5 erfolgt als Nächstes die Beschreibung des Ausbreitungspfads eines elektrischen Signals, der sich zeigt, wenn ein Bruch in der Schiene 5 aufgetreten ist. 5 ist ein erläuterndes Diagramm des Ausbreitungspfads eines elektrischen Signals, der sich zeigt, wenn ein Bruch in der Schiene 5 aufgetreten ist.
Wie in 5 veranschaulicht, gilt Folgendes: Wenn sie die Eingabe des ersten elektrischen Signals empfängt, gibt die erste Sendeantenne 101 das erste elektrische Signal an die Schiene 5 aus. Das erste elektrische Signal breitet sich durch die Schiene 5 als die erste Oberflächenwelle 21 aus. Es ist jedoch ein Bruch in der Schiene 5 aufgetreten, der verhindert, dass die erste Oberflächenwelle 21 den Ort erreicht, an welchem die erste Empfangsantenne 201 montiert ist. Die Ring-Spule 10 wird auch in der Mitte getrennt, und zwar infolge des Bruchs der Schiene 5, was auch verhindert, dass sich die erste geführte Welle 31 so ausbreitet, dass sie den Ort erreicht, an welchem die zweite Empfangsantenne 202 montiert ist.
Wenn sie die Eingabe des zweiten elektrischen Signals empfängt, gibt die zweite Sendeantenne 102 das zweite elektrische Signal an die Schiene 6 aus. Das zweite elektrische Signal breitet sich durch die Schiene 6 als die zweite Oberflächenwelle 22 aus und erreicht den Ort, an welchem die zweite Empfangsantenne 202 montiert ist. Die Ring-Spule 10 wird jedoch auch in der Mitte getrennt, und zwar infolge des Bruchs der Schiene 5, was auch verhindert, dass sich die zweite geführte Welle 32 so ausbreitet, dass sie den Ort erreicht, an welchem die erste Empfangsantenne 201 montiert ist.
Daher empfängt die erste Empfangsantenne 201 weder das erste elektrische Signal, noch das zweite elektrische Signal, und demzufolge gibt sie ein Signal zum Informieren über einen Nichtempfangszustand an die Empfangseinheit 401 aus.
Außerdem empfängt die zweite Empfangsantenne 202 nur das zweite elektrische Signal, das sich als die zweite Oberflächenwelle 22 ausgebreitet hat, und sie gibt nur das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.

Daher ist das Empfangsleistungsmuster, das von der Analyseeinheit 501 erzeugt wird, wie folgt.

Erste Empfangsantenne 201:	erstes elektrisches Signal: niedrig
Erste Empfangsantenne 201:	zweites elektrisches Signal: niedrig
Zweite Empfangsantenne 202:	erstes elektrisches Signal: niedrig
Zweite Empfangsantenne 202:	zweites elektrisches Signal: hoch

Die Analyseeinheit 501 bestimmt, dass ein Bruch in der Schiene 5 aufgetreten ist, während die Schiene 6 gut ist, auf der Basis des Empfangsleistungsmusters „niedrig, niedrig, niedrig und hoch“.
Unter Bezugnahme auf 6 erfolgt als Nächstes die Beschreibung des Ausbreitungspfads eines elektrischen Signals, der erhalten wird, wenn ein Bruch in der Schiene 6 aufgetreten ist. 6 ist ein erläuterndes Diagramm des Ausbreitungspfads eines elektrischen Signals, der sich zeigt, wenn ein Bruch in der Schiene 6 aufgetreten ist. Wenn ein Bruch in der Schiene 6 aufgetreten ist, breitet sich das elektrische Signal unter der gleichen Regel aus wie dann, wenn ein Bruch in der Schiene 5 aufgetreten ist.
Demzufolge empfängt die erste Empfangsantenne 201 nur das erste elektrische Signal, das sich als die erste Oberflächenwelle 21 ausgebreitet hat, und gibt nur das erste elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.
Außerdem empfängt die zweite Empfangsantenne 202 weder das erste elektrische Signal, noch das zweite elektrische Signal, und demzufolge gibt sie ein Signal zum Informieren über einen Nichtempfangszustand an die Empfangseinheit 401 aus.

Erste Empfangsantenne 201:	erstes elektrisches Signal: hoch
Erste Empfangsantenne 201:	zweites elektrisches Signal: niedrig
Zweite Empfangsantenne 202:	erstes elektrisches Signal: niedrig
Zweite Empfangsantenne 202:	zweites elektrisches Signal: niedrig

Die Analyseeinheit 501 bestimmt, dass ein Bruch in der Schiene 6 aufgetreten ist, während die Schiene 5 gut ist, auf der Basis des Empfangsleistungsmusters „hoch, niedrig, niedrig und niedrig“.
Unter Bezugnahme auf 7 erfolgt als Nächstes die Beschreibung des Ausbreitungspfads eines elektrischen Signals, der erhalten wird, wenn ein Bruch sowohl in der Schiene 5, als auch in der Schiene 6 aufgetreten ist. Zu diesem Zeitpunkt breitet sich keine von der ersten Oberflächenwelle 21, der zweiten Oberflächenwelle 22, der ersten geführten Welle 31 und der zweiten geführten Welle 32 so aus, dass sie die erste Empfangsantenne 201 und die zweite Empfangsantenne 202 erreichen.
Daher empfängt die erste Empfangsantenne 201 weder das erste elektrische Signal, noch das zweite elektrische Signal, und demzufolge gibt sie ein Signal zum Informieren über einen Nichtempfangszustand an die Empfangseinheit 401 aus.
Auf ähnliche Weise empfängt die zweite Empfangsantenne 202 weder das erste elektrische Signal, noch das zweite elektrische Signal, und demzufolge gibt sie ein Signal zum Informieren über einen Nichtempfangszustand an die Empfangseinheit 401 aus.

Demzufolge ist das Empfangsleistungsmuster, das von der Analyseeinheit 501 erzeugt wird, wie folgt.

Erste Empfangsantenne 201:	erstes elektrisches Signal: niedrig
Erste Empfangsantenne 201:	zweites elektrisches Signal: niedrig
Zweite Empfangsantenne 202:	erstes elektrisches Signal: niedrig
Zweite Empfangsantenne 202:	zweites elektrisches Signal: niedrig

Die Analyseeinheit 501 bestimmt, dass ein Bruch in der Schiene 5 und in der Schiene 6 aufgetreten ist, auf der Basis des Empfangsleistungsmusters „niedrig, niedrig, niedrig und niedrig“.
Unter Bezugnahme auf 8 erfolgt als Nächstes die Beschreibung des Ausbreitungspfads eines elektrischen Signals, der sich zeigt, wenn ein Riss in der Schiene 5 aufgetreten ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Widerstandswert der Schiene 5 höher als im guten Zustand, und zwar infolge des Auftretens eines Risses in der Schiene 5. Die erste Oberflächenwelle 21, die sich durch die Schiene 5 ausgebreitet hat, weist Ausbreitungsverluste auf, die größer sind als im guten Schienenzustand, und zwar infolge der Zunahme des Widerstandswerts und eines Streuens am Riss-Ort. Der Widerstandswert der Ring-Spule 10 wird ebenfalls größer, wenn die Schiene gut ist, und zwar infolge des Risses in der Schiene 5. Daher werden die Ausbreitungsverluste jeder der ersten geführten Welle 31 und der zweiten geführten Welle 32 größer als im guten Schienenzustand.
Die erste Empfangsantenne 201 empfängt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal, und sie gibt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus. Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal, und sie gibt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Empfangsleistung des zweiten elektrischen Signals, das sich als die zweite Oberflächenwelle 22 ausgebreitet hat, so dass es die zweite Empfangsantenne 202 erreicht, die gleiche wie zum Zeitpunkt des guten Zustands. Die Empfangsleistung der anderen elektrischen Signale wird jedoch kleiner als dann, wenn die Schiene gut ist, und zwar infolge des Einflusses des Risses in der Schiene 5, aber sie ist größer als die Empfangsleistung, die sich zeigt, wenn ein Bruch in der Schiene 5 aufgetreten ist.

Erste Empfangsantenne 201:	erstes elektrisches Signal: mittel
Erste Empfangsantenne 201:	zweites elektrisches Signal: mittel
Zweite Empfangsantenne 202:	erstes elektrisches Signal: mittel
Zweite Empfangsantenne 202:	zweites elektrisches Signal: hoch

Die Analyseeinheit 501 bestimmt, dass ein Riss in der Schiene 5 aufgetreten ist, während die Schiene 6 gut ist, auf der Basis des Empfangsleistungsmusters „mittel, mittel, mittel und hoch“.
Unter Bezugnahme auf 9 erfolgt als Nächstes die Beschreibung des Ausbreitungspfads eines elektrischen Signals, der sich zeigt, wenn ein Riss in der Schiene 6 aufgetreten ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Widerstandswert der Schiene 6 höher als im guten Zustand. Die zweite Oberflächenwelle 22, die sich durch die Schiene 6 ausgebreitet hat, weist Ausbreitungsverluste auf, die größer sind als im guten Schienenzustand, und zwar infolge der Zunahme des Widerstandswerts und eines Streuens am Riss-Ort. Der Widerstandswert der Ring-Spule 10 wird ebenfalls größer, wenn die Schiene gut ist, und zwar infolge des Risses in der Schiene 6. Daher werden die Ausbreitungsverluste jeder der ersten geführten Welle 31 und der zweiten geführten Welle 32 größer als im guten Schienenzustand.
Die erste Empfangsantenne 201 empfängt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal, und sie gibt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus. Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal, und sie gibt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Empfangsleistung des ersten elektrischen Signals, das sich als die erste Oberflächenwelle 21 ausgebreitet hat, so dass es die erste Empfangsantenne 201 erreicht, die gleiche wie zum Zeitpunkt des guten Zustands. Die Empfangsleistung der anderen elektrischen Signale wird jedoch kleiner als dann, wenn die Schiene gut ist, und zwar infolge des Einflusses des Risses in der Schiene 6, aber sie ist größer als die Empfangsleistung, die sich zeigt, wenn ein Bruch in der Schiene 6 aufgetreten ist.

Erste Empfangsantenne 201:	erstes elektrisches Signal: hoch
Erste Empfangsantenne 201:	zweites elektrisches Signal: mittel
Zweite Empfangsantenne 202:	erstes elektrisches Signal: mittel
Zweite Empfangsantenne 202:	zweites elektrisches Signal: mittel

Die Analyseeinheit 501 bestimmt, dass ein Riss in der Schiene 6 aufgetreten ist, während die Schiene 5 gut ist, auf der Basis des Empfangsleistungsmusters „hoch, mittel, mittel und mittel“.
Unter Bezugnahme auf 10 erfolgt als Nächstes die Beschreibung für den Fall, dass sich Rost oder Fremdpartikel auf der Schienenoberfläche von einer oder beiden der Schiene 5 und der Schiene 6 festgesetzt haben. 10 ist ein erläuterndes Diagramm des Ausbreitungspfads eines elektrischen Signals, der sich zeigt, wenn sich Rost oder Fremdpartikel auf der Oberfläche der Schiene 5 festgesetzt haben. In der folgenden Beschreibung wird das Anhaften oder Festsetzen von Rost oder Fremdpartikeln als „Schienenoberflächen-Anomalie“ bezeichnet, und der Ort, an welchem die Schienenoberflächen-Anomalie aufgetreten ist, wird als „Anomalie-Ort“ bezeichnet.
In 10 gilt Folgendes: Wenn das Rad 3 den Anomalie-Ort auf der Schiene 5 passiert, tritt ein elektrisches Kontakt-Fehlverhalten zwischen den Rädern 3 und der Schiene 5 auf. Infolge des Auftretens eines elektrischen Kontakt-Fehlverhaltens wird die Ring-Spule 10 getrennt, oder die Impedanz der Ring-Spule 10 ändert sich, und demzufolge breiten sich die erste geführte Welle 31 und die zweite geführte Welle 32 nicht aus, oder die Ausbreitungsenergie wird kleiner als dann, wenn die Schiene gut ist. Die Schiene 5 ist jedoch nicht gebrochen, und demzufolge breitet sich die erste Oberflächenwelle 21 so aus, dass sie die erste Empfangsantenne 201 erreicht, während sich die zweite Oberflächenwelle 22 so ausbreitet, dass sie die zweite Empfangsantenne 202 erreicht.
Die erste Empfangsantenne 201 empfängt das erste elektrische Signal, das sich als die erste Oberflächenwelle 21 ausgebreitet hat, und sie gibt das erste elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.
Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt das zweite elektrische Signal, das sich als die zweite Oberflächenwelle 22 ausgebreitet hat, und sie gibt das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.

Erste Empfangsantenne 201:	erstes elektrisches Signal: hoch
Erste Empfangsantenne 201:	zweites elektrisches Signal: niedrig
Zweite Empfangsantenne 202:	erstes elektrisches Signal: niedrig
Zweite Empfangsantenne 202:	zweites elektrisches Signal: hoch

Die Analyseeinheit 501 bestimmt, dass eine Oberflächenanomalie in zumindest einer von der Schiene 5 und der Schiene 6 aufgetreten ist, und zwar auf der Basis des Empfangsleistungsmusters „hoch, niedrig, niedrig und hoch“.
Auf diese Weise unterzieht die Analyseeinheit 501 die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals der Bestimmung unter Verwendung von Schwellenwerten. Die Analyseeinheit 501 bestimmt die Schienenzustände auf der Basis von Ergebnissen der Bestimmung unter Verwendung der Schwellenwerte. Mit dieser Bestimmung bestimmt die Analyseeinheit 501 das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines Schienenbruchs irgendeiner von der Schiene 5 und der Schiene 6, von Schienenbrüchen beider Schienen 5 und 6, eines Schienenrisses und einer Schienenoberflächen-Anomalie, und sie gibt das Bestimmungsergebnis an die Informations-Sendeeinheit 601 als die Schienenzustand-Information aus.
Die oben erfolgte Beschreibung ist ein Beispiel zur Bestimmung des Schienenzustands durch Verwendung der Empfangsleistung mittels der Analyseeinheit 501. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es können auch die Phasen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals zum Bestimmen der Schienenzustände verwendet werden. Außerdem können auch sowohl die Empfangsleistungen, als auch die Phasen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals zum Bestimmen der Schienenzustände verwendet werden.
11 ist eine Tabelle zum Angeben einer Bestimmungstabelle, die erhalten wird, wenn die Empfangsleistungen zur Bestimmung verwendet werden. In der Bestimmungstabelle werden die Empfangsleistungsmuster für die Schienenzustände auf einer Eins-zu-Eins-Basis gespeichert.
Wie oben beschrieben, verwendet die Analyseeinheit 501 zwei Schwellenwerte zum Klassifizieren der Empfangsleistungen in die drei Pegel aus „hoch“, „mittel“ und „niedrig“. Das heißt, der erste Schwellenwert Th1 und der zweite Schwellenwert Th2, der kleiner ist als der erste Schwellenwert Th1, sind im Voraus vorgegeben. In diesem Fall ist eine Empfangsleistung, die gleich groß oder größer ist als der erste Schwellenwert Th1, als „hoch“ vorgegeben, eine Empfangsleistung, die gleich groß wie oder größer ist als der zweite Schwellenwert Th2, aber kleiner ist als der erste Schwellenwert Th1 ist als „mittel“ vorgegeben, und eine Empfangsleistung, die kleiner ist, als der zweite Schwellenwert Th2, ist als „niedrig“ vorgegeben.
Wie in der Bestimmungstabelle gemäß 11 veranschaulicht, sind zum Zeitpunkt eines guten Zustands die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals sämtlich „hoch“, und zwar sowohl an der ersten Empfangsantenne 201, als auch an der zweiten Empfangsantenne 202, und demzufolge ist das Empfangsleistungsmuster, das sich zu dieser Zeit zeigt, „hoch, hoch, hoch und hoch“.
Wenn die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals sämtlich „hoch“ sind, und zwar sowohl an der ersten Empfangsantenne 201, als auch an der zweiten Empfangsantenne 202, erzeugt daher die Analyseeinheit 501 ein Empfangsleistungsmuster „hoch, hoch, hoch und hoch“. Dann durchsucht die Analyseeinheit 501 die Tabelle gemäß 11 nach einem Empfangsleistungsmuster, das mit dem erzeugten Empfangsleistungsmuster übereinstimmt, und bestimmt so, dass der Schienenzustand „gut“ ist.
Wenn indessen die Schiene 5 gebrochen ist, dann ist die Empfangsleistung des zweiten elektrischen Signals, das von der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen wird, „hoch“, aber die übrigen Empfangsleistungen sind sämtlich „niedrig“. Daher durchsucht die Analyseeinheit 501 die Tabelle gemäß 11 nach einem Empfangsleistungsmuster, das mit dem Empfangsleistungsmuster „niedrig, niedrig, niedrig und hoch“ übereinstimmt, und bestimmt so, dass der Schienenzustand „Schiene 5 gebrochen“ ist.
Wenn ferner die Schiene 5 gerissen ist, dann ist die Empfangsleistung des zweiten elektrischen Signals, das von der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen wird, „hoch“, aber die übrigen Empfangsleistungen sind sämtlich „mittel“. Daher durchsucht die Analyseeinheit 501 die Tabelle gemäß 11 nach einem Empfangsleistungsmuster, das mit dem Empfangsleistungsmuster „mittel, mittel, mittel und hoch“ übereinstimmt, und bestimmt so, dass der Schienenzustand „Schiene 5 mit Riss“ ist.
Auf diese Weise wird ein Empfangsleistungsmuster erhalten, das spezifisch für jeden Schienenzustand ist, und demzufolge wird das Empfangsleistungsmuster für jeden Schienenzustand in der Bestimmungstabelle gemäß 11 gespeichert. Die Analyseeinheit 501 durchsucht die Bestimmungstabelle gemäß 11 nach einem übereinstimmenden Empfangsleistungsmuster und bestimmt so den gegenwärtigen Schienenzustand und erzeugt die Schienenzustand-Information.
Die Analyseeinheit 501 sendet die Schienenzustand-Information an die Informations-Sendeeinheit 601. Die Informations-Sendeeinheit 601 sendet die Schienenzustands-Information, die von der Analyseeinheit 501 empfangen worden ist, an die Bodenvorrichtung, die sich außerhalb befindet. Die Bodenvorrichtung befindet sich am Boden bzw. auf der Erde außerhalb des Fahrzeugs 2.
Jede der oben erwähnten Funktionen der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel ist in einer Verarbeitungsschaltung implementiert. Die Verarbeitungsschaltung, die zum Implementieren der jeweiligen Funktionen konfiguriert ist, kann eine spezifische Hardware sein, oder sie kann ein Prozessor sein, der zum Ausführen eines in einem Speicher gespeicherten Programmes konfiguriert ist. 12 ist ein Konfigurationsdiagramm zum Veranschaulichen eines Falles, in welchem jede der Funktionen der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel mittels einer Verarbeitungsschaltung implementiert ist, die einen Prozessor und einen Speicher aufweist.
Wie in 12 veranschaulicht, weist die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 Folgendes auf: eine Antenne 1001, 1008, eine Analogschaltung 1002, 1009, einen Analog-Digital-Umsetzer (ADC) 1003, einen Digital-Analog-Umsetzer (DAC) 1004, zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 1005, eine Schnittstelle (I/F) 1006 und eine Drahtlosvorrichtung 1007.
Die CPU 1005 erzeugt ein elektrisches Signal und gibt das elektrische Signal an die Analogschaltung 1002 über den DAC 1004 aus. Die Analogschaltung 1002 verstärkt das elektrische Signal und gibt das elektrische Signal an die Antenne 1001 aus. Die Antenne 1001 sendet das elektrische Signal. Indessen wird das elektrische Signal, das von der Antenne 1008 empfangen wird, an die Analogschaltung 1009 ausgegeben. Die Analogschaltung 1009 verstärkt das elektrische Signal, während sie Störungen bzw. Rauschen beseitigt, und sie überträgt das elektrische Signal an die CPU 1005, und zwar über den ADC 1003.
Die CPU 1005 misst die Empfangsleistung des elektrischen Signals und bestimmt den Schienenzustand. Die CPU 1005 gibt das Ergebnis der Bestimmung an die Drahtlosvorrichtung 1007 über die Schnittstelle 1006 aus. Die Drahtlosvorrichtung 1007 sendet das Ergebnis der Bestimmung an eine externe Vorrichtung oder ein benachbartes Fahrzeug aus.
Auf diese Weise werden die erste Sendeantenne 101 und die zweite Sendeantenne 102 jeweils aus der Antenne 1001 gebildet. Auf ähnliche Weise werden die erste Empfangsantenne 201 und die zweite Empfangsantenne 202 jeweils aus der Antenne 1008 gebildet. Wenn die Verarbeitungsschaltung ein Prozessor ist, sind die Funktionen der jeweiligen Komponenten, d. h. der Sendeeinheit 301, der Empfangseinheit 401, der Analyseeinheit 501 und der Informations-Sendeeinheit 601, in Software, Firmware oder einer Kombination aus Software und Firmware implementiert. Die Software und die Firmware sind als Programme beschrieben, und sie sind im Speicher gespeichert.
Der Prozessor implementiert die Funktionen der jeweiligen Komponenten, indem er die im Speicher gespeicherten Programme liest und die Programme ausführt. Das heißt, die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 weist einen Speicher zum Speichern von Programmen auf, die von der Verarbeitungsschaltung ausgeführt werden sollen, so dass im Ergebnis Folgendes ausgeführt wird: ein Sendeschritt, ein Empfangsschritt, ein Analyseschritt und ein Informations-Sendeschritt.
Es versteht sich, dass diese Programme einen Computer dazu veranlassen, eine Prozedur oder ein Verfahren für die jeweiligen oben beschriebenen Komponenten auszuführen. In diesem Fall entspricht der Speicher beispielsweise einem Speicher mit wahlweisem Zugriff (RAM), einem Nur-Lese-Speicher (ROM), einem Flash-Speicher, einem löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einem elektrischen löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM) oder einem anderen derartigen nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher. Der Speicher entspricht auch einer magnetischen Scheibe, einer flexiblen Scheibe, einer optischen Scheibe, einer Compact Disc, einer MiniDisc, einer DVD oder einem anderen derartigen Medium.
Die Funktionen der jeweiligen oben beschriebenen Komponenten können auch teilweise durch spezifische Hardware und teilweise durch Software oder Firmware implementiert sein.
Auf diese Weise kann die Verarbeitungsschaltung die Funktionen der jeweiligen oben beschriebenen Komponenten mittels Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination daraus implementieren.
13 ist ein Ablaufdiagramm zum Veranschaulichen des Verlaufs der Verarbeitung der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel. Die Verarbeitung in 13 wird wiederholt ausgeführt, und zwar mit einer Periode, die im Voraus vorgegeben ist.
In 13 erzeugt zunächst im Schritt S1 die Sendeeinheit 301 ein erstes elektrisches Signal und gibt das erste elektrische Signal an die erste Sendeantenne 101 aus. Außerdem erzeugt die Sendeeinheit 301 ein zweites elektrisches Signal und gibt das zweite elektrische Signal an die zweite Sendeantenne 102 aus.
Im Schritt S2 gibt die erste Sendeantenne 101 das erste elektrische Signal an die Schiene 5 aus. Indessen gibt die zweite Sendeantenne 102 das zweite elektrische Signal an die Schiene 6 aus.
Im Schritt S3 empfangen die erste Empfangsantenne 201 und die zweite Empfangsantenne 202 das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal.
Im Schritt S4 berechnet die Empfangseinheit 401 die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden, und gibt die Empfangsleistungen an die Analyseeinheit 501 aus.
Im Schritt S5 unterzieht die Analyseeinheit 501 die Empfangsleistungen, die von der Empfangseinheit 401 berechnet werden, der Bestimmung unter Verwendung der Schwellenwerte, klassifiziert die Empfangsleistungen in drei Pegel aus „hoch“, „mittel“ und „niedrig“ und erzeugt ein Empfangsleistungsmuster. Die Analyseeinheit 501 durchsucht die Bestimmungstabelle, die in 11 gezeigt ist, nach einem Empfangsleistungsmuster, das mit dem erzeugten Empfangsleistungsmuster übereinstimmt, und bestimmt so die Schienenzustände der Schiene 5 und der Schiene 6, und sie gibt die Schienenzustände als die Schienenzustand-Information aus.
Im Schritt S6 überträgt die Informations-Sendeeinheit 601 die Schienenzustand-Information, die aus der Analyseeinheit 501 ausgegeben wird, an die Bodenvorrichtung, die außerhalb angeordnet ist.
Im Schritt S7 bestimmt die Analyseeinheit 501, ob die Schienenzustand-Überwachungsverarbeitung für die Schiene 5 und die Schiene 6 abgeschlossen sind. Wenn die Schienenzustand-Überwachungsverarbeitung noch nicht abgeschlossen ist, springt die Verarbeitung zum Schritt S1 zurück, und wenn die Schienenzustand-Überwachungsverarbeitung abgeschlossen ist, wird die Verarbeitung der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel beendet.
Wie oben beschrieben, gilt gemäß dem ersten Beispiel Folgendes: Die Analyseeinheit 501 analysiert zwei Arten von Wellenausbreitungen, nämlich eine Oberflächenwelle und eine geführte Welle. Dadurch ist sie dazu imstande, den Schienenzustand als mindestens einen aus vier Zuständen zu bestimmen, nämlich „normal“, „Bruch“, „Riss“ und „Oberflächenanomalie“.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, die in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2002-294609 A offenbart ist, Folgendes: Ein elektrisches Signal breitet sich selbst dann nicht aus, wenn ein Kontakt-Fehlverhalten zwischen der Schiene und dem Rad auftritt. Dies führt zu dem Problem, dass ein Schienenbruch und ein Kontakt-Fehlverhalten voneinander nicht unterschieden werden können. Dadurch wird eine fehlerhafte Bestimmung hervorgerufen.
In Anbetracht dessen hat man eine andere Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik so konfiguriert, dass sie Detektionsergebnisse vergleicht, die durch jeweilige Schienenzustand-Überwachungsvorrichtungen erhalten werden, die an verschiedenen Fahrzeugen montiert sind, um die Rate der fehlerhaften Detektion infolge der fehlerhaften Bestimmung zu verringern. Selbst mit dieser Konfiguration gilt jedoch Folgendes: Wenn es eine Zustandsänderung gibt, beispielsweise wenn die Schiene nach dem Passieren eines der Fahrzeuge bricht, dann stimmen die Detektionsergebnisse zwischen den Fahrzeugen nicht miteinander überein. Demzufolge wird die akkurate Bestimmung schwierig.
Im Gegensatz dazu ist es mit der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel möglich, einen Schienenbruch und eine Schienenoberflächen-Anomalie so zu detektieren, dass sie voneinander unterschieden werden können. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass das Vorhandensein eines Schienenbruchs fehlerhaft bestimmt wird. Die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung gemäß dem ersten Beispiel kann auch die Bestimmung mit einem höheren Zuverlässigkeitsgrad durchführen, und zwar unter Verwendung einer einzigen Vorrichtungskonfiguration.
Bei dem ersten Beispiel ist es auch möglich, die Schienenzustand-Information, die von der Analyseeinheit 501 erhalten wird, im Speicher zu speichern, und zwar an jedem Ort, so dass Veränderungen der Schienenzustand-Information im Zeitverlauf detektiert werden. Das heißt, es ist möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Verschlechterung des Schienenzustand auf der Basis des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Verringerung der Empfangsleistung zu detektieren. Außerdem ermöglicht die Detektion eines Startpunkts, an welchem die Verschlechterung der Schiene begonnen hat, dass der Schienenzustand mit hoher Genauigkeit überwacht wird.
Außerdem variieren die elektrischen Eigenschaften der Schiene in Abhängigkeit von den Wetterbedingungen, aber bei dem ersten Beispiel ist es möglich, indem die Veränderungen im Zeitverlauf statistisch verarbeitet werden, den Schienenzustand mit einem hohen Zuverlässigkeitsgrad zu überwachen, ohne dass er beispielsweise von den Wetterbedingungen beeinflusst wird.
Außerdem ist bei dem ersten Beispiel die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 als eine am Fahrzeug 2 montierte Vorrichtung konstruiert, und demzufolge ist es möglich, die Kosten der anfänglichen Installation und das Wartungs-Management zu unterbinden, und zwar verglichen mit dem Fall, in welchem die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 als eine Bodenvorrichtung konstruiert ist.
Erste Ausführungsform
14 ist ein Diagramm zum schematischen Veranschaulichen einer Schienenzustands-Überwachungsvorrichtung 1A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 14 veranschaulicht, ist bei der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1A gemäß der ersten Ausführungsform die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 zu den Komponenten der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß dem in 2 veranschaulichten ersten Beispiel hinzugefügt. Bei der ersten Ausführungsform ist die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 angeordnet, und demzufolge ist es möglich, eine Schienenzustand-Überwachungsvor-richtung mit höherer Zuverlässigkeit bereitzustellen. Die übrigen Komponenten und Vorgänge sind die gleichen wie diejenigen bei dem ersten Beispiel.
Die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 empfängt die Eingabe des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals von der Sendeeinheit 301. Die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 empfängt auch die Eingabe der Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden, von der Empfangseinheit 401. Die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 unterzieht die Empfangsleistung des ersten elektrischen Signals und die Empfangsleistung des zweiten elektrischen Signals einer Bestimmung unter Verwendung von Schwellenwerten.
Zu diesem Zeitpunkt genügt es, dass die Anzahl von Schwellenwerten Eins beträgt. In der folgenden Beschreibung wird ein solcher Schwellenwert als „Schwellenwert Th3“ bezeichnet. In der folgenden Beschreibung wird das Empfangsleistungsmuster, das von der Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 erzeugt wird, als „zweites Empfangsleistungsmuster“ bezeichnet. Das zweite Empfangsleistungsmuster weist die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals auf, die von der ersten Empfangsantenne 201 empfangen werden, sowie die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden.
Wenn die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden, beide kleiner sind als der Schwellenwert Th3, erzeugt die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 ein zweites Empfangsleistungsmuster „niedrig, hoch, niedrig und hoch“ und bestimmt, dass ein Fehlverhalten in der ersten Sendeantenne 101 aufgetreten ist.
Wenn die Empfangsleistungen des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden, beide kleiner sind als der Schwellenwert Th3, erzeugt die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 ein zweites Empfangsleistungsmuster „hoch, niedrig, hoch und niedrig“ und bestimmt, dass ein Fehlverhalten in der zweiten Sendeantenne 102 aufgetreten ist.
Wenn die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 empfangen werden, beide kleiner sind als der Schwellenwert Th3, erzeugt die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 ein zweites Empfangsleistungsmuster „niedrig, niedrig, hoch und hoch“ und bestimmt, dass ein Fehlverhalten in der ersten Empfangsantenne 201 aufgetreten ist.
Wenn die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden, beide kleiner sind als der Schwellenwert Th3, erzeugt die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 ein zweites Empfangsleistungsmuster „hoch, hoch, niedrig und niedrig“ und bestimmt, dass ein Fehlverhalten in der zweiten Empfangsantenne 202 aufgetreten ist.
Auf diese Weise kann eine Anomalie durch die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 detektiert werden. Auch in einem solchen Fall gilt Folgendes: Indem das Analyseergebnis, das von der Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 erhalten wird, mit dem Analyseergebnis kombiniert wird, das von der Analyseeinheit 501 erhalten wird, ist es möglich, einige Zustände der Schiene 5 und der Schiene 6 zu detektieren, selbst wenn ein Fehlverhalten in der Vorrichtung aufgetreten ist.
Unter Bezugnahme auf 15 erfolgt eine Beschreibung des Falles, in welchem ein Fehlverhalten bzw. eine Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 101 aufgetreten ist.
Wenn ein Fehlverhalten in der ersten Sendeantenne 101 aufgetreten ist, wird das erste elektrische Signal nicht gesendet. Daher empfängt die erste Empfangsantenne 201 das zweite elektrische Signal, das sich als die zweite geführte Welle 32 ausgebreitet hat, und gibt das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus. Indessen empfängt die zweite Empfangsantenne 202 das zweite elektrische Signal, das sich als die zweite Oberflächenwelle 22 und die zweite geführte Welle 32 ausgebreitet hat, und sie gibt das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.
Mit dieser Verarbeitung bestimmt die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701, dass eine Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 101 aufgetreten ist, und zwar auf der Basis der Empfangsleistung des elektrischen Signals von der Empfangseinheit 401.
Es erfolgt die Beschreibung eines Falls, in welchem ein Schienenbruch zusätzlich zu der Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 101 zu diesem Zeitpunkt aufgetreten ist. In diesem Fall wird die Ring-Spule 10 getrennt, und demzufolge breiten sich die geführte Welle 31 und die geführte Welle 32 nicht aus. Dies bringt die erste Empfangsantenne 201 in einen Nichtempfangszustand. Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt die zweite Oberflächenwelle 22, wenn die Schiene 5 gebrochen ist, und sie wird in einen Nichtempfangszustand gebracht, wenn die Schiene 6 gebrochen ist.
Es erfolgt als Nächstes die Beschreibung des Falls, in welchem eine Schienenoberflächen-Anomalie in der Schiene 5 zusätzlich zu der Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 101 aufgetreten ist. In diesem Fall tritt ein elektrisches Kontakt-Fehlverhalten zwischen den Rädern 3 und der Schiene 5 auf, wenn das Rad 3 den Anomalie-Ort auf der Schiene 5 passiert. Daher wird die Ring-Spule 10 getrennt, und die geführte Welle 31 und die geführte Welle 32 breiten sich nicht aus. Dies bringt die erste Empfangsantenne 201 in einen Nichtempfangszustand. Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt nur die zweite Oberflächenwelle 22.
Auf diese Weise kann selbst dann, wenn eine Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 101 aufgetreten ist, die Analyseeinheit 501 zumindest einen Schienenbruch oder eine Schienenoberflächen-Anomalie detektieren.
Wenn eine Vorrichtungs-Fehlerinformation zum Informieren, dass eine Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 101 aufgetreten ist, von der Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 empfangen wird, verwendet daher die Analyseeinheit 501 nur die Empfangsleistung des zweiten elektrischen Signals, um den Schienenzustand zu bestimmen. Wenn Vorrichtungs-Fehlerinformationen zum Informieren, dass eine Fehlfunktion in der zweiten Sendeantenne 102 aufgetreten ist, von der Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 empfangen werden, verwendet auf die gleiche Weise die Analyseeinheit 501 nur die Empfangsleistung des ersten elektrischen Signals, um den Schienenzustand zu bestimmen.
Unter Bezugnahme auf 16 erfolgt als Nächstes die Beschreibung eines elektrischen Signals, das von jeder von der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen wird, wenn eine Fehlfunktion in der ersten Empfangsantenne 201 aufgetreten ist.
Selbst wenn sich die erste Oberflächenwelle 21, die erste geführte Welle 31 und die zweite geführte Welle 32 zur ersten Empfangsantenne 201 ausbreiten, versagt infolge der Fehlfunktion die erste Empfangsantenne 201 beim Empfangen der ersten Oberflächenwelle 21, der ersten geführten Welle 31 und der zweiten geführten Welle 32, und sie gibt den Nichtempfangszustand aus.
Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt die erste geführte Welle 31, die zweite Oberflächenwelle 22 und die zweite geführte Welle 32, und sie gibt das erste elektrische Signal und das zweite elektrische Signal aus.
Mit dieser Verarbeitung bestimmt die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701, dass eine Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 201 aufgetreten ist, und zwar auf der Basis der Empfangsleistung des elektrischen Signals von der Empfangseinheit 401.
Es erfolgt die Beschreibung des Falls, in welchem ein Schienenbruch zusätzlich zu der Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 201 zu diesem Zeitpunkt aufgetreten ist.
Wenn die Schiene 5 gebrochen ist, empfängt die zweite Empfangsantenne 202 die zweite Oberflächenwelle 22. Wenn die Schiene 6 gebrochen ist, wird die zweite Empfangsantenne 202 in einen Nichtempfangszustand gebracht.
Es erfolgt auch die Beschreibung des Falls, in welchem eine Schienenoberflächen-Anomalie zusätzlich zu der Fehlfunktion in der ersten Empfangsantenne 201 aufgetreten ist.
Wenn eine Schienenoberflächen-Anomalie aufgetreten ist, breiten sich die geführte Welle 31 und die geführte Welle 32 nicht aus. Daher empfängt die zweite Empfangsantenne 202 die zweite Oberflächenwelle 22.
Auf diese Weise kann selbst dann, wenn eine Fehlfunktion in der ersten Empfangsantenne 201 aufgetreten ist, die Analyseeinheit 501 zumindest einen Schienenbruch oder eine Schienenoberflächen-Anomalie detektieren.
Wenn eine Vorrichtungs-Fehlerinformation zum Informieren, dass eine Fehlfunktion in der ersten Empfangsantenne 201 aufgetreten ist, von der Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 empfangen wird, verwendet daher die Analyseeinheit 501 nur die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden, um den Schienenzustand zu bestimmen.
Wenn Vorrichtungs-Fehlerinformationen zum Informieren, dass eine Fehlfunktion in der zweiten Empfangsantenne 202 aufgetreten ist, von der Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 empfangen werden, verwendet auf die gleiche Weise die Analyseeinheit 501 nur die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 empfangen werden, um den Schienenzustand zu bestimmen.
Unter Bezugnahme auf 18 erfolgt als Nächstes die Beschreibung eines Bestimmungsverfahrens zum Unterscheiden zwischen dem Fall einer Vorrichtungs-Fehlfunktion, bei welcher ein Fehlverhalten in einer Sendeantenne oder einer Empfangsantenne aufgetreten ist, einem Fall, in welchem ein Schienenbruch aufgetreten ist, und einem Fall, in welchem eine Schienenoberflächen-Anomalie aufgetreten ist. In 18 gibt die Horizontalachse die Zugposition an, und die Vertikalachse gibt die Empfangsleistung an.
In 18 ist die durchgezogene Linie 50 der Graph der Empfangsleistung, die sich in dem Fall eines Schienenbruchs zeigt, die durchgezogene Linie 51 ist der Graph der Empfangsleistung, die sich in dem Fall einer Vorrichtungs-Fehlfunktion zeigt, und die durchgezogene Linie 52 ist der Graph der Empfangsleistung, die sich in dem Fall einer Schienenoberflächen-Anomalie zeigt. Der Abstand zwischen der ersten Sendeantenne 101 und der ersten Empfangsantenne 201 ist mit L1 bezeichnet, und der Abstand zwischen dem Vorderrad 3 und dem Hinterrad 4 ist mit L2 bezeichnet.
Wie mit der durchgezogenen Linie 50 angezeigt, hat in 18 ein Absinken der Empfangsleistung infolge eines Schienenbruchs einen Abstand, der gleich groß wie oder kürzer ist als der Abstand L1. Wie mit der durchgezogenen Linie 51 angezeigt, hat ein Absinken der Empfangsleistung infolge einer Vorrichtungs-Fehlfunktion einen Abstand, der länger ist als der Abstand L1. Im Fall der Schienenoberflächen-Anomalie fällt die Leistung des Signals ab, wenn das Rad 3 oder 4 in Kontakt mit dem Anomalie-Ort gebracht wird. Wie mit der durchgezogenen Linie 52 angezeigt, erscheint daher das Absinken der Signalleistung doppelt, und zwar im Abstand L2.
Um die Genauigkeit der Bestimmung zu erhöhen, kann daher die Analyseeinheit 501 den Laufabstand erfassen, in welchem die Empfangsleistung abfällt, und zwar auf der Basis von Daten der Empfangsleistung von der Empfangseinheit 401, und sie kann den Schienenzustand auf der Basis des Empfangsleistungsmusters und des Laufabstands bestimmen. In diesem Fall wird eine Bestimmungstabelle verwendet, wie sie in 19 gezeigt ist. In der Bestimmungstabelle sind das Empfangsleistungsmuster und die Bedingung für den Laufabstand für jeden Schienenzustand gespeichert. Die Analyseeinheit 501 erzeugt ein Empfangsleistungsmuster auf der Basis der Empfangsleistung, die von der Empfangseinheit 401 berechnet wird, und berechnet den Laufabstand, in welchem die Empfangsleistung abfällt.
Dann durchsucht die Analyseeinheit 501 die Bestimmungstabelle gemäß 19 nach einem Empfangsleistungsmuster, das mit dem erzeugten Empfangsleistungsmuster übereinstimmt. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, bestimmt sie, ob der berechnete Laufabstand die Bedingung für den Laufabstand in der Bestimmungstabelle gemäß 19 erfüllt. Indem so der Schienenzustand durch die Verwendung der Informationen über den Laufabstand, in welchem die Empfangsleistung abfällt, und die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals bestimmt wird, ist es möglich, die Zustände der Schiene 5 und der Schiene 6 mit höherer Genauigkeit zu bestimmen.
Unter Bezugnahme auf 20 erfolgt als Nächstes die Beschreibung eines elektrischen Signals, das von jeder der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden soll, wenn eine Anomalie im Rad 3 oder im Rad 4 auftritt.
Wenn eine Anomalie im Rad 3 oder im Rad 4 auftritt, wird die Ring-Spule 10 getrennt, oder die Impedanz der Ring-Spule 10 ändert sich, und demzufolge ändern sich die Ausbreitungszustände der geführten Wellen 31 und 32. Die erste Empfangsantenne 201 empfängt die erste Oberflächenwelle 21 und gibt das erste elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus. Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt die zweite Oberflächenwelle 22 und gibt das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401 aus.
Daher wird das Empfangsleistungsmuster, das von der Analyseeinheit 501 erzeugt wird, „hoch, niedrig, niedrig und hoch“. Dieses Empfangsleistungsmuster ist das gleiche wie in dem Fall, in welchem eine Oberflächenanomalie in der Schiene 5 und der Schiene 6 aufgetreten ist. In Anbetracht dessen wird ein Bestimmungsverfahren zum Unterscheiden zwischen dem Fall, in welchem eine Anomalie im Rad 3 oder im Rad 4 aufgetreten ist, und dem Fall, in welchem eine Schienenoberflächen-Anomalie aufgetreten ist, nachstehend beschrieben.
Zunächst erfolgt die Beschreibung des Unterschieds zwischen dem Fall, in welchem eine Anomalie im Rad 3 oder im Rad 4 aufgetreten ist, und dem Fall, in welchem eine Schienenoberflächen-Anomalie aufgetreten ist. Für den Fall, dass eine Schienenoberflächen-Anomalie aufgetreten ist, wird die Ring-Spule 10 nur in dem Moment getrennt, in welchem das Rad den Anomalie-Ort passiert. Der Anomalie-Ort wird vom Vorderrad 3 und vom Hinterrad 4 aufeinanderfolgend passiert, und demzufolge wird die Ring-Spule 10 zweimal in einem zeitlichen Abstand getrennt, der auf der Basis der Geschwindigkeit des Zuges und des Abstands zwischen den Vorderrädern und Hinterrädern berechnet wird. Daher tritt das Absinken der Empfangsleistung zweimal im Abstand L2 auf.
Wenn indessen eine Anomalie im Rad 3 oder im Rad 4 auftritt, ist die Ring-Spule 10 stets getrennt, und demzufolge wird der Laufabstand, in welchem die Empfangsleistung absinkt, länger als der Abstand L1. Daher durchsucht die Analyseeinheit 501 die Bestimmungstabelle gemäß 19 nach einem Empfangsleistungsmuster, das mit dem erzeugten Empfangsleistungsmuster übereinstimmt. Wenn es eine Übereinstimmung gibt, bestimmt sie, ob der berechnete Laufabstand die Bedingung für den Laufabstand in der Bestimmungstabelle gemäß 19 erfüllt. Dies erlaubt es der Analyseeinheit 501, korrekt voneinander unterscheidbar Folgendes zu bestimmen: den Fall bestimmen, in welchem eine Anomalie im Rad 3 oder im Rad 4 aufgetreten ist, und den Fall, in welchem eine Schienenoberflächen-Anomalie aufgetreten ist.
Unter Berücksichtigung der obigen Beschreibung gilt Folgendes: Da die Analyseeinheit 501 und die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 so konfiguriert sind, dass sie die Bestimmung durch Verwendung der Informationen über den Laufabstand, in welchem die Empfangsleistung absinkt, und über die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals auf der Basis der in 19 gezeigten Bestimmungstabelle durchführen, ist es möglich, die Zustände der Schiene 5, der Schiene 6 und der Vorrichtung mit hoher Genauigkeit zu bestimmen. In der Bestimmungstabelle gemäß 19 sind alle Empfangsleistungsmuster voneinander verschieden, und zwar ohne eine Überlappung zwischen jeglichen Bedingungspaaren. Demzufolge ist es möglich, den Schienenzustand als zumindest einen Zustand zu identifizieren.
Wie oben beschrieben, analysiert gemäß der ersten Ausführungsform auf die gleiche Weise wie bei dem ersten Beispiel die Analyseeinheit 501 zwei Arten von Wellenausbreitungen, nämlich die Oberflächenwellen 21 und 22 und die geführten Wellen 31 und 32. Dadurch ist sie imstande, den Schienenzustand als einen Zustand aus „gut“, „Bruch“, „Riss“ und „Schienenoberflächen-Anomalie“ zu bestimmen. Außerdem ist bei der ersten Ausführungsform die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 enthalten, und demzufolge ist es möglich, gleichzeitig eine Fehlfunktion der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1A zu bestimmen.
Gemäß der ersten Ausführungsform können daher eine Vorrichtungs-Fehlfunktion in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1A und eine Anomalie im Schienenzustand voneinander unterscheidbar bestimmt werden. Auf diese Weise kann gemäß der ersten Ausführungsform eine Fehlfunktion in der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1A detektiert werden, und demzufolge ist es möglich, ein ausfallsicheres System zu erhalten.
Zweite Ausführungsform
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beschrieben, wobei der Fall betrachtet wird, in welchem die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 mit einer Bodenvorrichtung 40 zusammenarbeitet. In diesem Fall erfolgt die Beschreibung, indem ein Verfahren zum sicheren Zugbetriebsmanagement betrachtet wird, das durchgeführt wird, wenn ein abnormaler Zustand in der Schiene aufgetreten ist.
Wie in 21 veranschaulicht, weist die Bodenvorrichtung 40 eine Informations-Sendeeinheit 801 und eine Betriebs-Managementeinheit 901 auf. Die Konfiguration der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 ist die gleiche wie diejenige der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1, die bei dem ersten Beispiel beschrieben ist, und demzufolge wird deren Beschreibung nachstehend weggelassen.
In der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 sendet die Informations-Sendeeinheit 601 die Schienenzustand-Information, die von der Analyseeinheit 501 empfangen wird, an die Bodenvorrichtung 40. Die Schienenzustand-Information weist Folgendes auf: die Fahrzeugposition des Fahrzeugs 2, den Schienenzustand, der von der Analyseeinheit 501 bestimmt wird, und die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von jeder von der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden.
Als ein Verfahren zum Erfassen der Fahrzeugposition des Fahrzeugs 2 kann z.B. eine Fahrzeugposition erfasst werden, die auf der Basis einer Karte und von Satellitenpositionierung gemessen wird, oder es kann eine Laufleistungsposition bzw. Fahrstrecken-Position des Zugs erfasst werden, die von einer bereits bestehenden Zugsteuerungsvorrichtung verwaltet wird. In diesem Fall bezieht sich die Zugsteuerungsvorrichtung auf eine Vorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Abläufe sämtlicher Züge steuert.
Wenn sie die Schienenzustand-Information von der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 empfängt, gibt die Informations-Sendeeinheit 801 der Bodenvorrichtung 40 die Schienenzustand-Information an die Betriebs-Managementeinheit 901 aus.
Die Betriebs-Managementeinheit 901 liest die Schienenzustand-Information, die von der Informations-Sendeeinheit 801 eingegeben wird. Im Ergebnis gilt Folgendes: Wenn die Schienenzustand-Information Informationen gemäß „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder eine andere derartige Anomalie enthält, dann sendet die Betriebs-Managementeinheit 901 die Informationen über die Anomalie an einen anderen Zug, und zwar über die Informations-Sendeeinheit 801. Außerdem erzeugt die Betriebs-Managementeinheit 901 ein Anweisungssignal, um zu veranlassen, dass andere Züge die Fahrt unterbrechen oder langsamer werden, falls nötig, und sendet das Anweisungssignal an andere Züge, und zwar über die Informations-Sendeeinheit 801.
Die zweite Ausführungsform ist insbesondere in einem beweglichen Blocksystem wirksam. Das heißt, wenn die Schiene gebrochen ist, wird ein Betrieb durchgeführt, auf welchen virtuell das Konzept des festen Blocksystems angewendet wird, so dass dadurch die Sicherheit verbessert wird. Das bewegliche Blocksystem bezieht sich auf ein Blocksystem zum Steuern des Zugintervalls bzw. des Zugabstands unter Berücksichtigung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeug und der Geschwindigkeiten beider Züge.
Im Gegensatz dazu bezieht sich das feste Blocksystem auf ein Blocksystem, in welchem die Blocksektion festgelegt ist. Im festen Blocksystem ist die Blocksektion in einer Sektion zwischen benachbarten Stationen oder einer Sektion zwischen benachbarten Signalen vorgegeben.
22 bis 24 sind ein spezifisches Beispiel für den Fall, in welchem die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 einen Schienenbruch an einem Mittelpunkt zwischen einer Station und der nächsten Station detektiert hat. Wie in 24 veranschaulicht, ist die Schiene in eine Mehrzahl von Sektionen geteilt, so dass eine Mehrzahl von Blöcken gebildet wird. In dem Beispiel in 24 werden fünf Blöcke gebildet, nämlich die Blöcke B1001, B 1002, B1003, B1004 und B1005. Eine Zugsteuerungsvorrichtung (nicht dargestellt) und die Bodenvorrichtung 40 halten jeweils die Blockinformation über diese Blöcke im Speicher. Die Zugsteuerungsvorrichtung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Vorgänge sämtlicher Züge steuert.
Wie in 22 und 23 veranschaulicht, detektiert zunächst im Schritt S11 die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1, die am Fahrzeug 2 montiert ist, einen Schienenbruch.
Anschließend informiert im Schritt S12 die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 die Bodenvorrichtung 40 über Informationen über die Schienenbruch-Position, die hier die Schienenzustand-Information darstellt.
Anschließend empfängt im Schritt S13 die Bodenvorrichtung 40 die Information über die Schienenbruch-Position über eine Drahtlosvorrichtung 41. Die Bodenvorrichtung 40 identifiziert den Block, der die Schienenbruch-Position enthält, und gibt den Block als die Sektion mit Einfahrverbot vor.
Anschließend sendet im Schritt S14 die Bodenvorrichtung 40 Informationen über den Block, der als die Sektion mit Einfahrverbot vorgegeben ist, an alle Züge, und zwar über die Drahtlosvorrichtung 41, so dass verhindert wird, dass jeder Zug durch den Block fährt, der als die Sektion mit Einfahrverbot vorgegeben ist.
25 bis 27 sind ein spezifisches Beispiel für den Fall, in welchem ein Schienenbruch auf dem Stationsgelände detektiert worden ist. Wie oben unter Bezugnahme auf 24 beschrieben, ist die Schiene in eine Mehrzahl von Sektionen unterteilt, so dass eine Mehrzahl von Blöcken gebildet wird. In dem Beispiel in 24 werden fünf Blöcke gebildet, nämlich die Blöcke B1001, B1002, B 1003, B1004 und B1005. Die Zugsteuerungsvorrichtung und die Bodenvorrichtung 40 halten jeweils die Blockinformation und virtuelle Gleisinformation im Speicher.
Zu diesem Zeitpunkt werden im Schritt S21 zunächst - wie in 27 veranschaulicht - virtuelle Gleisstromkreise den Blöcken B 1001, B1002, B1003, B 1004 und B1005 zugeordnet, und Informationen auf der Schiene werden in den virtuellen Gleisstromkreis umgewandelt. Der virtuelle Gleisstromkreis dient als ein Gleisstromkreis, der im Zugbetriebsmanagement gemäß dem Stand der Technik verwendet wird. Als ein Verfahren zum Zuordnen des virtuellen Gleisstromkreises kann ein einziger virtueller Gleisstromkreis einem einzigen Block zugeordnet werden, oder es kann ein einziger virtueller Gleisstromkreis einer Mehrzahl von Blöcken zugeordnet werden.
Anschließend sendet im Schritt S22 die Bodenvorrichtung 40 Informationen über den virtuellen Gleisstromkreis an eine elektronische Verblockungsvorrichtung 42. Mit diesem Vorgehen als Trigger bzw. Auslöser startet die elektronische Verblockungsvorrichtung 42 den Betrieb im virtuellen Gleisstromkreis. Die elektronische Verblockungsvorrichtung 42 ist eine Vorrichtung, die zum Antreiben und Steuern von Signalausrüstung konfiguriert ist.
Anschließend detektiert im Schritt S23 die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1, die am Fahrzeug 2 montiert ist, einen Schienenbruch.
Anschließend informiert im Schritt S24 die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 die Bodenvorrichtung 40 über Informationen über die Schienenbruch-Position, die hier die Schienenzustand-Information darstellt.
Anschließend empfängt im Schritt S25 die Bodenvorrichtung 40 die Information über die Schienenbruch-Position über die Drahtlosvorrichtung 41. Die Bodenvorrichtung 40 identifiziert den Block, der die Schienenbruch-Position enthält, und unterbricht den virtuellen Gleisstromkreis, der dem Block entspricht.
Anschließend verblockt bzw. verriegelt im Schritt S26 die elektronische Verblockungsvorrichtung 42 die Signalausrüstung, die sich auf den virtuellen Gleisstromkreis bezieht, und zwar infolge der Unterbrechung des virtuellen Gleisstromkreises.
Wie oben beschrieben, ist gemäß der zweiten Ausführungsform die Schienenzustands-Überwachungsvorrichtung 1 so konfiguriert, dass sie mit der Bodenvorrichtung 40 zusammenarbeitet, und demzufolge ist es möglich, einen sicheren Zugbetrieb aufrechtzuerhalten, indem Informationen zwischen den Zügen gemeinsam genutzt werden, die entlang derselben Betriebslinie fahren.
Die obige Beschreibung der zweiten Ausführungsform erfolgt unter Betrachtung des Falls, wo die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel und die Bodenvorrichtung 40 miteinander zusammenarbeiten, aber es können auch die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1A gemäß der ersten Ausführungsform und die Bodenvorrichtung 40 miteinander zusammenarbeiten. Auch in diesem Fall können die gleichen Wirkungen erzielt werden.
Dritte Ausführungsform
28 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 und einer Bodenvorrichtung 40A bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei der dritten Ausführungsform erfolgt - auf die gleiche Weise wie bei der zweiten Ausführungsform - eine Beschreibung für den Fall, in welchem die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 mit der Bodenvorrichtung 40A zusammenarbeitet. Die Konfiguration der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform ist die gleiche wie diejenige der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1, die bei dem ersten Beispiel beschrieben ist, und demzufolge wird deren Beschreibung nachstehend weggelassen.
Wie in 28 veranschaulicht, weist die Bodenvorrichtung 40A die Informations-Sendeeinheit 801, die Betriebs-Managementeinheit 901 und eine Analyseeinheit 1101 auf. Der Betrieb der Informations-Sendeeinheit 801 und der Betriebs-Managementeinheit 901 sind im Wesentlichen die gleichen wie diejenigen der zweiten Ausführungsform. Die folgende Beschreibung erfolgt für den Betrieb der Bodenvorrichtung 40A, und zwar hauptsächlich bezüglich der Unterschiede von demjenigen der Bodenvorrichtung 40 gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die Analyseeinheit 1101 akkumuliert gemeinsam im Speicher die Schienenzustands-Information, die von der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 empfangen wird, die an jedem Fahrzeug 2 montiert ist, sowie die Überwachungsposition, die aus der Zugposition des Fahrzeugs 2 berechnet wird. Die Analyseeinheit 1101 verarbeitet statistisch eine Mehrzahl von Elementen der Schienenzustand-Information, und sie verwaltet kollektiv den Schienenzustand der gesamten Schiene. Dies ermöglicht es, dass der Schienenzustand mit einem höheren Zuverlässigkeitsgrad überwacht wird.
Es erfolgt nun die Beschreibung des Betriebs der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform.
Die Informations-Sendeeinheit 601 der Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 sendet die Schienenzustand-Information inklusive der Zugposition, des Schienenzustand und der Empfangsleistungen und Phasen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne und der zweiten Empfangsantenne empfangen werden, an die Bodenvorrichtung 40A.
Die Informations-Sendeeinheit 601 der Bodenvorrichtung 40A gibt die Schienenzustand-Information an die Betriebs-Managementeinheit 901 und die Analyseeinheit 1101 aus. Die Analyseeinheit 1101 speichert die Empfangsleistungen und die Phasen der Oberflächenwellen 21 und 22 und die Empfangsleistungen und die Phasen der geführten Wellen 31 und 32 für jede Zugposition, und sie analysiert Zeitseriendaten der Empfangsleistungen und der Phasen der Oberflächenwellen 21 und 22 und Zeitseriendaten der Empfangsleistungen und der Phasen der geführten Wellen 31 und 32 an jeder Zugposition.
29 ist ein Graph zum Angeben der Zeitseriendaten der Empfangsleistung einer Oberflächenwelle oder einer geführten Welle an einem gegebenen Ort. In 29 gibt die Horizontalachse die Zeit an, und die Vertikalachse gibt die empfangene Signalleistung an.
Wenn ein Riss in der Schiene 5 oder 6 aufgetreten ist, ändert sich der Ausbreitungszustand der Oberflächenwelle 21 oder 22, beispielsweise wird die Oberflächenwelle 21 oder 22 am Riss-Ort zurückgestrahlt. Daher nimmt die Empfangsleistung der Oberflächenwelle 21 oder 22 infolge des Auftretens eines Risses ab. Die Analyseeinheit 1101 überwacht die Empfangsleistung der Oberflächenwelle 21 oder 22 am gleichen Ort und unterzieht die Empfangsleistung der Bestimmung unter Verwendung der Schwellenwerte Th1 und Th2, so dass sie dadurch einen Riss-Zustand detektiert.
Wenn ein Riss in der Schiene 5 oder 6 aufgetreten ist, ändert sich außerdem die Impedanz der Ring-Spule 10, und demzufolge ändern sich die Empfangsleistung und die Phase der geführten Welle 31 oder 32. Wie in 29 gezeigt, werden daher die Zeitseriendaten der Empfangsleistung überwacht, und Änderungen der Empfangsleistung und der Phase der geführten Welle infolge eines Risses werden detektiert, so dass dadurch ein Riss-Zustand detektiert wird. Nicht bloß ein Riss, sondern auch eine Schienenoberflächen-Anomalie inklusive Korrosion infolge von Rost, die eine Zunahme des Schienen-Widerstandswerts hervorrufen, können auf die gleiche Weise detektiert werden.
Die Analyseeinheit 1101 gibt das Bestimmungsergebnis, ob der Schienenzustand „gut“ oder „Riss“ ist, an die Betriebs-Managementeinheit 901 als zweite Schienenzustand-Information aus.
Wenn die zweite Schienenzustand-Information eine Information enthält, die angibt, dass der Schienenzustand „Riss“ ist, gibt die Betriebs-Managementeinheit 901 eine Schienen-Riss-Information und eine Anweisungsinformation zum Anweisen, dass ein Zug verlangsamt werden soll, an die Informations-Sendeeinheit 801 aus.
Die Informations-Sendeeinheit 801 sendet die Anweisungsinformation an einen weiteren Zug.
Wie oben beschrieben, analysiert gemäß der dritten Ausführungsform die Analyseeinheit 1101 der Bodenvorrichtung 40A zeitliche Variationen der Ausbreitungszustände der Oberflächenwellen 21 und 22 und der geführten Wellen 31 und 32 an jedem Ort, so dass sie dadurch imstande ist, den Riss-Zustand zu detektieren, bevor die Schiene bricht. Auf diese Weise kann gemäß der dritten Ausführungsform ein Riss-Ort detektiert werden, bevor die Schiene bricht, und demzufolge ist es möglich, einen sichereren Zugbetrieb aufrechtzuerhalten.
Die obige Beschreibung erfolgt unter Betrachtung des Falls, in welchem die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Beispiel mit der Bodenvorrichtung 40A zusammenarbeitet, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt, und es kann auch die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1A gemäß der ersten Ausführungsform mit der Bodenvorrichtung 40A zusammenarbeiten.
Vierte Ausführungsform
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Beschreibung für eine andere Mode der Sendeantenne und der Empfangsantenne.
Bei der vierten Ausführungsform ist - wie in 30 veranschaulicht - die zweite Sendeantenne 102, die in 1 dargestellt ist, weggelassen. Wie in 30 veranschaulicht, weist daher eine Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1B gemäß der vierten Ausführungsform die erste Sendeantenne 101, die erste Empfangsantenne 201 und die zweite Empfangsantenne 202 auf. Obwohl in 30 nicht dargestellt, weist die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1B auch die Sendeeinheit 301, die Empfangseinheit 401, die Analyseeinheit 501 und die Informations-Sendeeinheit 601 auf, die in 1 veranschaulicht sind.
Die erste Empfangsantenne 201 empfängt das erste elektrische Signal, das sich als die erste Oberflächenwelle 21 und die erste geführte Welle 31 ausbreitet, und sendet das erste elektrische Signal an die Empfangseinheit 401.
Die zweite Empfangsantenne 202 empfängt das erste elektrische Signal, das sich als die erste Oberflächenwelle 31 ausgebreitet hat, und sie sendet das erste elektrische Signal an die Empfangseinheit 401.
Die Empfangseinheit 401 berechnet die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 und der zweiten Empfangsantenne 202 empfangen werden.
Die Analyseeinheit 501 verwendet eine Bestimmungstabelle, die in 31 gezeigt ist, auf der Basis der Empfangsleistung, die von der Empfangseinheit 401 berechnet wird, um die Schienenzustände der Schiene 5 und der Schiene 6 zu bestimmen.
Die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1B weist ferner die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 auf, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist. In diesem Fall verwendet die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 die Bestimmungstabelle, die in 31 gezeigt ist, auf der Basis der Empfangsleistung, die von der Empfangseinheit 401 berechnet wird, um das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 101, der ersten Empfangsantenne 201, der zweiten Empfangsantenne 202 und der Räder 3 und 4 zu bestimmen.
Auf diese Weise ist es - sogar mit der in 30 veranschaulichten Konfiguration - möglich, die Zustände der Schienen 5 und 6 aus den Zuständen „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenoberflächen-Anomalie“ und „Schienenriss“ zu bestimmen.
Die obige Beschreibung erfolgt unter Betrachtung des Falls, in welchem die Anzahl von Sendeantennen Eins beträgt, aber es kann auch die Anzahl von Empfangsantennen Eins betragen. Das heißt, die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1B weist die erste Sendeantenne 101, die zweite Sendeantenne 102 und die erste Empfangsantenne 201 auf.
Die erste Empfangsantenne 201 empfängt in diesem Fall das erste elektrische Signal, das sich als die erste Oberflächenwelle 21 und die erste geführte Welle 31 ausbreitet, und sendet das erste elektrische Signal an die Empfangseinheit 401. Die erste Empfangsantenne 201 empfängt indessen das zweite elektrische Signal, das sich als die zweite Oberflächenwelle 22 und die zweite geführte Welle 32 ausgebreitet hat, und sendet das zweite elektrische Signal an die Empfangseinheit 401.
Die Empfangseinheit 401 berechnet die Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der ersten Empfangsantenne 201 empfangen werden.
Die Analyseeinheit 501 verwendet eine Bestimmungstabelle, die in 31 oder 33 gezeigt ist, auf der Basis der Empfangsleistung, die von der Empfangseinheit 401 berechnet wird, um die Schienenzustände der Schiene 5 und der Schiene 6 zu bestimmen.
Die Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung 1B weist auch in diesem Fall die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 auf, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben ist. In diesem Fall verwendet die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit 701 die Bestimmungstabelle, die in 31 oder 33 gezeigt ist, auf der Basis der Empfangsleistung, die von der Empfangseinheit 401 berechnet wird, um das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein einer Fehlfunktion in der ersten Sendeantenne 101, der zweiten Sendeantenne 102, der ersten Empfangsantenne 201 und der Räder 3 und 4 zu bestimmen.
Wie oben beschrieben, gilt gemäß der vierten Ausführungsform Folgendes:

Selbst wenn die Anzahl von Sendeantennen Eins beträgt oder die Anzahl von Empfangsantennen Eins beträgt, kann die Analyseeinheit 501 die Schienenzustände der Schienen 5 und 6 aus den Zuständen „gut“, „Bruch“, „Riss“ und „Schienenoberflächen-Anomalie“ bestimmen, und zwar durch Verwendung der in 31 oder 33 gezeigten Bestimmungstabelle.

Claims

Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung, die Folgendes aufweist: - eine Sendeantenne (101, 102), die an einem Fahrzeug angebracht ist, und die konfiguriert ist zum Senden von zumindest einem von einem ersten elektrischen Signal, das an eine erste Schiene (5) eines Schienenpaars gesendet werden soll, und einem zweiten elektrischen Signal, das an eine zweite Schiene (6) des Schienenpaars gesendet werden soll; - eine Empfangsantenne (201, 202), die am Fahrzeug angebracht ist, und die dazu konfiguriert ist, Folgendes zu empfangen: mindestens eines von dem ersten elektrischen Signal, das sich durch die erste Schiene (5) ausgebreitet hat, und dem zweiten elektrischen Signal, das sich durch die zweite Schiene (6) ausgebreitet hat; und mindestens eines von dem ersten elektrischen Signal, das sich durch eine ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat, so dass die erste Schiene (5) und die zweite Schiene (6) eingeschlossen sind, und dem zweiten elektrischen Signal, das sich durch die ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat; und - eine Analyseeinheit (501), die für Folgendes konfiguriert ist: Vorgeben eines ersten Schwellenwerts und eines zweiten Schwellenwerts, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, und zwar im Voraus; Berechnen von Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der Empfangsantenne (201, 202) empfangen werden; Klassifizieren von jeder der Empfangsleistungen als einen von drei Pegeln von „hoch“, „mittel“ und „niedrig“, verglichen mit dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert, so dass ein Empfangsleistungsmuster erzeugt wird; Bestimmen von jedem der Schienenzustände der ersten Schiene (5) und der zweiten Schiene (6) als zumindest einen Zustand aus „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder „Schienenoberflächen-Anomalie“ auf der Basis des erzeugten Empfangsleistungsmusters, und Ausgeben des Ergebnisses der Bestimmung als Schienenzustand-Information; Speichern einer Bestimmungstabelle, in welcher ein Empfangsleistungsmuster für jeden Zustand aus dem Schienenzustand von „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ und „Schienenoberflächen-Anomalie“ in einem Speicher im Voraus gespeichert ist; und Durchsuchen der Bestimmungstabelle für ein Empfangsleistungsmuster, das mit dem erzeugten Empfangsleistungsmuster übereinstimmt, so dass dadurch jeder der Schienenzustände der ersten Schiene (5) und der zweiten Schiene (6) als zumindest ein Zustand aus „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder „Schienenoberflächen-Anomalie‟ bestimmt wird‟; und die ferner eine Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit (701) aufweist, zum Bestimmen, ob eine Anomalie in der Sendeantenne (101, 102) und der Empfangsantenne (201, 202) aufgetreten ist, wobei die Vorrichtungsdefekt-Detektionseinheit (701) für Folgendes konfiguriert ist: Vorgeben eines dritten Schwellenwerts im Voraus; Klassifizieren von jeder der Empfangsleistungen des ersten elektrischen Signals und des zweiten elektrischen Signals, die von der Empfangsantenne (201, 202) empfangen werden, als einen von zwei Pegeln von „hoch“ und „niedrig“, verglichen mit dem dritten Schwellenwert, so dass ein zweites Empfangsleistungsmuster erzeugt wird; und Bestimmen, ob eine Anomalie in der Sendeantenne (101, 102) und der Empfangsantenne (201, 202) aufgetreten ist, auf der Basis des zweiten Empfangsleistungsmusters, und wenn eine Anomalie aufgetreten ist, Ausgeben von Vorrichtungs-Fehlerinformationen zum Informieren, dass die Anomalie aufgetreten ist.
Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sendeantenne (101, 102) Folgendes aufweist: eine erste Sendeantenne (101), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Senden des ersten elektrischen Signals an die erste Schiene (5); und eine zweite Sendeantenne (102), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Senden des zweiten elektrischen Signals an die zweite Schiene (6), wobei die Empfangsantenne (201, 202) Folgendes aufweist: eine erste Empfangsantenne (201), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Empfangen des ersten elektrischen Signals, das sich durch die erste Schiene (5) ausgebreitet hat, und des zweiten elektrischen Signals, das sich durch die ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat; und eine zweite Empfangsantenne (202), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Empfangen des zweiten elektrischen Signals, das sich durch die zweite Schiene (6) ausgebreitet hat, und des ersten elektrischen Signals, das sich durch die ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat, und wobei die Analyseeinheit (501) für Folgendes konfiguriert ist: Berechnen der Empfangsleistung des ersten elektrischen Signals, das von der ersten Empfangsantenne (201) empfangen wird, und der Empfangsleistung des zweiten elektrischen Signals, das von der ersten Empfangsantenne (201) empfangen wird, und Ausgeben der Empfangsleistungen als eine erste Empfangsleistung bzw. eine zweite Empfangsleistung; Berechnen der Empfangsleistung des ersten elektrischen Signals, das von der zweiten Empfangsantenne (202) empfangen wird, und der Empfangsleistung des zweiten elektrischen Signals, das von der zweiten Empfangsantenne (202) empfangen wird, und Ausgeben der Empfangsleistungen als eine dritte Empfangsleistung bzw. eine vierte Empfangsleistung; Klassifizieren von jeder der ersten Empfangsleistung, der zweiten Empfangsleistung, der dritten Empfangsleistung und der vierten Empfangsleistung als einen von drei Pegeln von „hoch“, „mittel“ und „niedrig“, verglichen mit dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert, so dass ein Empfangsleistungsmuster erzeugt wird; und Bestimmen von jedem der Schienenzustände der ersten Schiene (5) und der zweiten Schiene (6) als zumindest einen Zustand aus „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder „Schienenoberflächen-Anomalie“ auf der Basis des Empfangsleistungsmusters, und Ausgeben des Ergebnisses der Bestimmung als die Schienenzustand-Information.
Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sendeantenne (101, 102) Folgendes aufweist: eine erste Sendeantenne (101), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Senden des ersten elektrischen Signals an die erste Schiene (5), wobei die Empfangsantenne (201, 202) Folgendes aufweist: eine erste Empfangsantenne (201), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Empfangen des ersten elektrischen Signals, das sich durch die erste Schiene (5) ausgebreitet hat; und eine zweite Empfangsantenne (202), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Empfangen des ersten elektrischen Signals, das sich durch die ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat, und wobei die Analyseeinheit (501) für Folgendes konfiguriert ist: Berechnen der Empfangsleistung des ersten elektrischen Signals, das von der ersten Empfangsantenne (201) empfangen wird, und Ausgeben der Empfangsleistung als eine erste Empfangsleistung; Berechnen der Empfangsleistung des ersten elektrischen Signals, das von der zweiten Empfangsantenne (202) empfangen wird, und Ausgeben der Empfangsleistung als eine zweite Empfangsleistung; Klassifizieren von jeder der ersten Empfangsleistung und der zweiten Empfangsleistung als einen von drei Pegeln von „hoch“, „mittel“ und „niedrig“, verglichen mit dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert, so dass ein Empfangsleistungsmuster erzeugt wird; und Bestimmen von jedem der Schienenzustände der ersten Schiene (5) und der zweiten Schiene (6) als zumindest einen Zustand aus „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder „Schienenoberflächen-Anomalie“ auf der Basis des Empfangsleistungsmusters, und Ausgeben des Ergebnisses der Bestimmung als die Schienenzustand-Information.
Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sendeantenne (101, 102) Folgendes aufweist: eine erste Sendeantenne (101), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Senden des ersten elektrischen Signals an die erste Schiene (5); und eine zweite Sendeantenne (102), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Senden des zweiten elektrischen Signals an die zweite Schiene (6), wobei die Empfangsantenne (201, 202) Folgendes aufweist: eine erste Empfangsantenne (201), die am Fahrzeug angebracht ist und konfiguriert ist zum Empfangen des ersten elektrischen Signals, das sich durch die erste Schiene (5) ausgebreitet hat, und des zweiten elektrischen Signals, das sich durch die ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat, und wobei die Analyseeinheit (501) für Folgendes konfiguriert ist: Berechnen der Empfangsleistung des ersten elektrischen Signals, das von der ersten Empfangsantenne (201) empfangen wird, und der Empfangsleistung des zweiten elektrischen Signals, das von der ersten Empfangsantenne (201) empfangen wird, und Ausgeben der Empfangsleistungen als eine erste Empfangsleistung bzw. eine zweite Empfangsleistung; Klassifizieren von jeder der ersten Empfangsleistung und der zweiten Empfangsleistung als einen von drei Pegeln von „hoch“, „mittel“ und „niedrig“, verglichen mit dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert, so dass ein Empfangsleistungsmuster erzeugt wird; und Bestimmen von jedem der Schienenzustände der ersten Schiene (5) und der zweiten Schiene (6) als zumindest einen Zustand aus „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder „Schienenoberflächen-Anomalie“ auf der Basis des Empfangsleistungsmusters, und Ausgeben des Ergebnisses der Bestimmung als die Schienenzustand-Information.
Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Analyseeinheit (501) konfiguriert ist zum Speichern von Zeitseriendaten der Schienenzustand-Information in einem Speicher für jeden Ort auf der Schiene.
Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Analyseeinheit (501) für Folgendes konfiguriert ist: - Erfassen eines Laufabstands, in welchem die Empfangsleistung „niedrig“ ist; und - Bestimmen von jedem der Schienenzustände der ersten Schiene (5) und der zweiten Schiene (6) als zumindest einen Zustand aus „gut“, „Schienenbruch“, „Schienenriss“ oder „Schienenoberflächen-Anomalie“ auf der Basis des Laufabstands und des erzeugten Empfangsleistungsmusters, und Ausgeben des Ergebnisses der Bestimmung als die Schienenzustand-Information.
Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Informations-Sendeeinheit aufweist (601), die konfiguriert ist zum Senden der Schienenzustand-Information an eine Bodenvorrichtung, die auf der Erde angebracht ist, und zwar auf drahtlose Weise.
Schienenzustand-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste elektrische Signal, das von der Empfangsantenne (201, 202) empfangen wird, Folgendes aufweist: eine Oberflächenwelle des ersten elektrischen Signals, die sich durch die erste Schiene (5) ausgebreitet hat; und eine geführte Welle des ersten elektrischen Signals, die sich durch die ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat, und wobei das zweite elektrische Signal, das von der Empfangsantenne (201, 202) empfangen wird, Folgendes aufweist: eine Oberflächenwelle des zweiten elektrischen Signals, die sich durch die zweite Schiene (6) ausgebreitet hat; und eine geführte Welle des zweiten elektrischen Signals, die sich durch die ringförmige Übertragungsleitung (10) ausgebreitet hat.