DE3107144A1

DE3107144A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufteilen der zeit, in welcher ein bewegliches objekt eine abtaststrecke durchlaeuft, in eine vorbestimmte anzahl von gleichen zeitintervallen

Info

Publication number: DE3107144A1
Application number: DE19813107144
Authority: DE
Inventors: W. Woodward 11717 Brentwood N.Y. Sanville
Original assignee: Servo Corp of America
Current assignee: Servo Corp of America
Priority date: 1980-02-28
Filing date: 1981-02-26
Publication date: 1982-01-07
Also published as: JPS56137184A; SE8101088L; AU6791281A; CA1161515A; AU542543B2; IN154103B; US4441196A; GB2070777A; BR8101068A; GB2070777B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erhalten einer vorbestimmten Anzahl von Daten-Abtastwerten von einem sich bewegenden Objekt, während dieses eine bestimmte Abtaststrecke durchläuft.

Eisenbahnen werden üblicherweise mit verschiedenen Arten von Abtastsystemen entlang der Schienen versehen, um Informationen von vorbeifahrenden Eisenbahnwagen zu erhalten. Eine derartige Abtasteinrichtung kann beispielsweise ein Heißläuferdetektor entsprechend US-PS 3 545 005 sein. Bei Eintritt der einzelnen Räder des Zuges in die Abtaststrecke erzeugt ein Infrarot-Scanner eine Wellenform, die für die Temperatur des Lagers des betreffenden Rades kennzeichnend ist. Aus der Wellenform können Informationen hinsichtlich des Zustandes des Lagers entnommen werden. Derartige Abtastsysteme sind bisher Echtzeit-Analogsysteme gewesen. Mit der zunehmenden Verwendung von Mikroprozessoren ist es jedoch wünschenswert, derartige Informationen als diskrete Werte für die nachfolgende Verarbeitung zu erhalten. Daher ist es" nötig, von dem Scanner diskrete Information zu erhalten, während das Rad die Abtaststrecke durchläuft. Das Problem beim Erhalten derartiger diskreter Information besteht darin, daß es für die Einrichtung keinen Weg gibt, zu wissen, mit welcher Geschwindigkeit der Zug die Abtaststrecke durchläuft, und demzufolge muß die Abfragefrequenz, mit welcher Daten von dem Scanner abgenommen werden, absolut unabhängig von der Zuggeschwindigkeit sein.

Demzufolge ist es das Hauptziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der eine vorbestimmte Anzahl von Abtastwerten von einem Scanner erhalten werden, der ein eine Abtaststrecke durchlaufendes Objekt beobachtet, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher'das Objekt diese Abtaststrecke durchläuft, und vorzugsweise auch unabhängig von dessen Bewegungsrichtung.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Die Zeit, die der Wagen benötigt, um die Bezugsstrecke zu durchlaufen, wird dazu verwendet, einen ersten Zähler ein- und auszuschalten, der von einem Taktgeber erzeugte Impulse zählt. Wenn der erste Zähler anhält, d.h. wenn der Wagen die Bezugsstrecke durchlaufen hat und die Abtaststrecke erreicht, wird ein zweiter Zähler, der als Ringzähler ausgebildet ist, von dem ersten Zähler auf die Zahl eingestellt, die von dem ersten Zähler erreicht wurde, dividiert durch das Produkt aus dem bekannten Faktor und der Anzahl der benötigten Abtastwerte. Jedesmal, we*n aer zweite Zähler den Wert Null erreicht hat, wird ein Impuls ausgelöst, und der zweite Zähler wird automatisch in die ursprüngliche Einstellung zurückgeführt und beginnt wieder rückwärts zu zählen. Dadurch wird während des Durchlaufens der Abtaststrecke durch den Wagen die Zeit, die benötigt wird, um die Abtaststrecke zu durchlaufen, durch die benötigte Anzahl von Abtastwerten geteilt, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit des Wagens. Allerdings wird vorausgesetzt, daß die Geschwindigkeit des Wagens während des Durchlaufens der Bezuysstrecke und der Abtaststrecke konstant bleibt.

Um das Verfahren und die Einrichtung von der Bewegungsrichtung des Objektes unabhängig zu machen, kann ein weiterer Sensor in Fahrtrichtung hinter der Abtaststrecke angeordnet werden. Da entweder der dritte oder der vierte Sensor den ersten Zähler triggert, kann durch Erkennen, ob der dritte oder der vierte Sensor tatsächlich getriggert wurde, die Bewegungsrichtung des Wagens festgestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Abschnittes eines

Eisenbahn-Gleises mit Radsensoren, und Fig. 2 ein Blockschaltbild.

In Fig. 1 ist ein Abschnitt 10 eines Eisenbahn-Gleises dargestellt. Entlang diesem Abschnitt sind zwei Radsensoren 12 und 14 vorgesehen, die eine Abtaststrecke definieren, deren Länge gleich einem Abstand χ ist. Ein Infrarot-Heißläuferdetektor oder Scanner 16 beispielsweise entsprechend dem vorgenannten US-Patent 3 545 005 ist entlang der Schiene angeordnet, um jedes Lager eines Eisenbahnwagens abzutasten, wenn dieser die Abtaststrecke durchfährt. Die Radsensoren sind handelsüblich und erzeugen jedesmal, wenn ein Rad eines Eisenbahnwagens passiert, ein Signal.

Erfindungsgemäß ist ein dritter Radsensor 18 in Fahrtrichtung vor aer Abtaststrecke angeordnet. Der Abstand zwischen den Radsensor 13 und dem Radsensor 12, dem näheren der beiden Sensoren 12 und 14, bildet eine Bezugsstrecke, die als y-faches der Distanz "x" zwischen den Sensoren "12 und 14 gewählt ist, d.h. die Länge der Bezugsdistanz beträgt χ . y.

Ein vierter Radsensor 20 ist im gleichen Abstand von dem RaCsensor 14, jedoch in Fahrtrichtung hinter der Abtaststrecke, angeordnet. Wenn also ein Zug in Richtung des Pfeiles vorbeifährt, lost der Radsensor 18 ein erstes Signal aus, welches von Signalen gefolgt wird, die von den Radsensoren 12, 14 und 20 in' dieser Reihenfolge ausgelöst werden. Während der Zeit zwischen dem Auslösen des Zählers 32 durch den Radsensor 12 und dem Auslesen eines Signals durch den Radsensor 14 durch ein bestimmtes Rad wird das Lager dieses Rades von dem Scanner 16 abgetastet.

Wie eingangs erwähnt, besteht die Hauptaufgabe der Erfindung darin, es dem Scanner 16 zu ermöglichen, jedes Radlager eine festgesetzte Anzahl von Malen abzutasten, wenn es sich von dem Sensor 12 zum Sensor 14 bewegt, und zwar unabhängig von der Zuc-Geschwindigkeit. Zu diesem Zweck wird die in Fig. 2 dargestellte Schaltung verwendet.

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Wenn ein Rad eines Zuges jeden der Sensoren 18, 12, 14 und 20 passiert, wird jedesmal ein Signal erzeugt. Die Signale der Sensoren werden einem Schwellen- und Halte-Schaltkreis 22 zugeführt, der zunächst dazu dient, sicherzustellen, ob jedes Sensor-Signal einen festgelegten Schwellenwert übersteigt, der so gewählt ist, daß äußerliche Rauschquellen und Fehlablesungen, die durch die Schiene passierende Tiere, absichtliche Störungen oder dgl. erzeugt werden, eliminiert werden. Der Schaltkreis 22 hält auch die Signale für die notwendige Zeit. Das Ausgangssignal des Schaltkreises 22 wird zusammen mit den Ausgangsimpulsen eines IMHz-Impulsgenerators einem Tor 24 zugeführt. Der Schaltkreis 22 hält das Tor 24 in einem "ein"-Zustand von dem Zeitpunkt, zu dem das Rad den Sensor 18 passiert, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem es den Sensor 12 erreicht, worauf das Tor in den "aus"-Zustand gebracht wird. Das Ausgangssignal des Tores 24 wird einem Zählwerk 28 zugeführt, welches die Anzahl vo~ Taktimpulsen vom Zeitpunkt des Passierens des Sensors 18 bis zum Passieren des Sensors 12 zählt. Der Ausgang des Zählwerk 28 wird einem Teiler 30 zugeführt, dessen Divisor von dem Produkt N . y gebildet wird, also dem Produkt aus der Anzahl (N) der benötigten Abtastungen und dem Vielfachen (y) der Abtaststrecke, um welches die Bezugsdistanz langer ist als die Abtaststrecke. Der Ausgang des Teilers 30, der ein einziges Zeitintervall aufweist, wird dazu verwendet, einen Ring-Abwärtszähler 32 (ring-around down counter) in Gang zu setzen. Der Ring-Abwärtszähler 32 dient dazu, von der von dem Teiler 30 eingestellten Zahl mit jeden Vorimpuls vom Taktimpulsgeierator 26 bis Null zurückzuzählen. Jedesmal, wenn der Abwärtszähler 32 Null erreicht hat, ist also ein weiteres Zeitintervall vergangen. Der Abwärtszähler 32 wird eingeschaltet, wenn der Sensor 12 ausgelöst wird, und er wird ausgeschaltet, wenn der Sensor 14 ausgelöst wird, so daß er die Taktimpulse abwärts zählt, solange ein unter Beobachtung stehendes Rad sich innerhalb der Abtaststrecke befindet. Jedesmal, wenn der Ad-

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wärtszähler 32 Null erreicht hat, wird er automatisch auf den Wert zurückgestellt, der durch den geteilten Ausgang des Zählwerks 28 bestimmt ist.

Der Ausgang des Abwärtszählers 32 wird durch das Tor 24 mit dem Taktimpulsgenerator 26 verbunden, so daß jedesmal, wenn der Abwärtszähler 32 Null erreicht hat, ein Abtast-Steuerimpuls erzeugt wird. Während der Zeit, die das Rad benötigt, um vo~ Sensor 12 zum Sensor 14 zu gelangen, werden N Steuerimpulse in gleichen Zeitabständen erzeugt. Dies ergibt sich aus folgendem Ausgangssignal des Abwärtszählers 32 = Ausgangssignal des

Zählwerks 28 - ^t

darin ist

t = Zeit, die benötigt wird, um den Absta~;

7TÜ" zurückzulegen

D = Divisor des Teilers 30 = y . N

N = Anzahl der benötigten Abtastungen -

y = Vielfaches des Abstandes 7Π3", um den

Abstand "AT zu erhalten.

Jedoch ist

ν die Geschwindigkeit des Rades und TZ = TS . y ist.

Daraus ergibt sich

¹TC _ "AT _ "A"F „ y
D ~ ν. D ~ ν . y . N

jedoch ist

t = Zeitraum zur Überwindung des Abstandes "AT- ~v~" 7ΓΒ"

und daraus ergibt sich als Ausgang für den Abwärtszähler 32

t
TS

der somit unabhängig von dem Wert v, also von der Geschwindig ^{kelt ist}· 130061/0523

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Aus Vorstehendem ergibt sich, daß der Ausgang des Abwärtszahlers 32 gleich der Zeit ist, die benötigt wird, um den Abstand zwischen den Sensoren 12 und 14 zu durchlaufen, dividiert durch die benötigte Anzahl von Abtastungen unabhängig von der Geschwindigkeit des Zuges, solange die Geschwindigkeit des Rades während des Durchlaufens der Bezugsstrecke und der Abtaststrecke konstant bleibt. %

Die vorstehende Beschreibung gilt für einen Zug, der in Richtung des Pfeils in Fig. 1 fährt. Wenn der Zug in der entgegengesetzten Richtung fährt, würde der Sensor 18 durch den Sensor ersetzt und die Sensoren 12 und 14 würden miteinander vertauscht werden.

In einer praktischen Ausführungsform der Erfindung waren die Sensoren 12 und 14 in einem Abstand von ca. 70 cm voneinander angeordnet, während der Sensor 18 und der Sensor 20 jeweils 22,40 m vom Sensor 12 bzw. vom Sensor 14 angeordnet wur'den. Das Vielfache y war also gleich 32. Die benötigte Anzahl vo~ Abtastungen war ebenfalls 32, so daß der Teiler 30 auf einen Divisor von 32 . 32 oder 1024 eingestellt wurde.

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-AO-

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Aufteilen der Zeit, in welcher ein bewegliches Objekt eine Abtaststrecke durchläuft, in eine vorbestimmte Anzahl von gleichen Zeitintervallen unabhängig von der Geschwindigkeit des Objektes, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Anordnung einer ersten Bezugsstrecke in der Bewegungsrichtung des Objektes vor der Abtaststrecke, wobei die Länge der Bezugsstrecke ein bekanntes Vielfaches der Länge der Abtaststrecke ist,

b) Messen der Zeit, die das Objekt zum Durchlaufen der Bezugsstrecke benötigt,

c) Teilen dieser Zeit durch einen Divisor, der das Produkt aus dem genannten Vielfachen und der vorbestimmten Anzahl ist, um ein einziges Intervall zu erhalten, und

d) aufeinanderfolgendes Rückwärtszählen der Intervalle während der Zeit, in der das Objekt die Abtaststrecke durchläuft.

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Bankverbindung: Hypobank Gauting Konto Nr. 3750123448 (BLZ 70026001)
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Bezugsstrecke in der Bewegungsrichtung hinter der Abtaststrecke angeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bezugsstrecke unmittelbar vor der Abtaststrecke und dieser benachbart angeordnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bezugsstrecke gleich der ersten Bezugsstrecke ist.
5. Einrichtung zum Aufteilen der Zeit, in welcher ein bewegliches Objekt eine Abtaststrecke durchläuft, in eine vorbestimmte Anzahl von gleichen Zeitintervallen, gekennzeichnet durch

- erste und zweite Sensoren (12,14) entlang des Weges des Objektes, welche den Anfang und das Ende der Abtaststrecke (x) bestimmen,

- einen weiteren Sensor (18) in der Bewegungsrichtung des Objektes vor der Abtaststrecke (x) zur Bestimmung einer Bezugsstrecke entlang des Weges des Objektes, wobei die Länge der Bezugsstrecke ein bekanntes Vielfaches der Länge der Abtaststrecke ist,

- einen ersten, mit dem weiteren Sensor (18) verbundenen Zeitnehmer (28) zur Bestimmung der Zeit, die das Objekt zum Durchlaufen der Bezugsstrecke benötigt, und zur Erzeugung eines digitalen Ausgangssignals, das für diese Zeit kennzeichnend ist,

- einen Teiler (30), der mit dem ersten Zeitnehmer (28) verbunden ist und den Zahlenwert des Ausgangssignals durch das Produkt aus der vorbestimmten Anzahl von Zeitintervallen und dem bekannten Vielfachen der Länge der Abtaststrecke dividiert, um einen Zeitintervallwert zu erhalten, und

- einen zweiten Zeitnehmer (32), der mit den ersten und zweiten Sensoren (12,14) und mit dem Ausgang des Teilers (30)

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verbunden ist, um ein Signal für jedes verflossene Zeitintervall zu erzeugen, wenn das Objekt die Abtaststrecke durchläuft.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren, welche die Bezugsdistanz definieren, von dem ersten Sensor (1£) und einem dritten Sensor (18) gebildet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Taktimpulsgenerator (26), dessen Impulse von einem Zählwerk im ersten Zeitnehmer (28) gezählt werden.
8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zeitnehmer (32) einen zweiten Zähler zum Zählen der Impulse des Taktimpulsgenerators (26) aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zusätzliche Sensoreinrichtungen in der Bewegungsrichtung des Objektes hinter der Abtaststrecke zwecks Bestimmung einer zweiten Bezugsstrecke in dem Weg des Objektes, wobei die Länge dieser Bezugsstrecke wiederum das bekannte Vielfache der Länge der Abtaststrecke ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Sensoreinrichtungen von dem zweiten Sensor (14) und einem vierten Sensor (20) gebildet sind.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Überwachung eines Eisenbahnrades verwendet wird und daß die Sensoren Radsensoren sind.

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