FI124058B

FI124058B - Method and apparatus for observing a fixed obstacle in the track network

Info

Publication number: FI124058B
Application number: FI20125731A
Authority: FI
Inventors: Markku Pesonen; Jarkko Levo
Original assignee: Vr Yhtymae Oy
Priority date: 2012-05-21
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-02-28
Also published as: FI20125731A

Description

Menetelmä ja laitteisto kiinteän esteen havaitsemiseksi raide-liikenneverkostossaMethod and apparatus for detecting a fixed obstacle in a rail transport network

Keksinnön taustaBackground of the Invention

Keksinnön kohteena on menetelmä kiinteän esteen havaitsemiseksi 5 raideliikenneverkostossa.The invention relates to a method for detecting a fixed obstacle in a rail traffic network.

Edelleen keksinnön kohteena on laitteisto kiinteän esteen havaitsemiseksi raideliikenneverkostossa.The invention further relates to an apparatus for detecting a fixed obstacle in a rail transport network.

Voimakas lumentulo aiheuttaa haittaa raideliikenteelle, kuten rautatieliikenteelle. Eräs merkittävimmistä ongelmista on riittämätön lumen ja jään 10 poistaminen raiteilta, mikä voi aiheuttaa laitevaurioita liikkuvan kaluston alusta-rakenteisiin. Edelleen muut kiinteät esteet kuten sepelikasat tai maakasat tai muut vastaavat esteet voivat aiheuttaa laitevaurioita kaluston liikkuessa niiden yli. Raideliikenteessä raiteen aukean tilan ulottuman tulisikin olla vapaa lumesta, jäästä ja muista kiinteistä esteistä kaikissa tilanteissa.Heavy snowfall is detrimental to rail transport, such as rail transport. One of the major problems is the inadequate removal of snow and ice 10 from the rails, which can cause equipment damage to the rolling stock platform structures. Further, other fixed obstructions, such as crushed stone or earth piles or other such obstructions, can cause damage to equipment as equipment moves over them. In rail transport, the gauge should be free from snow, ice and other fixed obstacles in all circumstances.

15 Käytännössä esimerkiksi lumen ja jään kertymistä raiteille ja niiden läheisyyteen mitataan ja havainnoidaan ainoastaan manuaalisesti. Havainnointi voi olla silmämääräistä tai sitten käytetään mittatikkuja ja vastaavia manuaalisia mittalaitteita. Toisaalta yksittäisten kiinteiden esteiden havaitseminen on vaikeaa asemien ulkopuolelta, missä ne ohitetaan varsin nopealla liiken-20 nöintinopeudella.15 In practice, for example, snow and ice accumulation on and near the tracks is only measured and observed manually. The observation may be visual or the use of dipsticks and similar manual measuring devices. On the other hand, it is difficult to detect individual fixed obstructions from outside the stations, where they are overtaken at a relatively fast movement speed.

Keksinnön lyhyt selostus Tässä esitetyssä ratkaisussa havainnoidaan kiinteää estettä raideliikenneverkostossa, mikä kiinteä este on raiteen yhteydessä ei sallitulla alueella. Kiinteää estettä havainnoidaan käyttäen etäisyysmittalaitetta. Edelleen mi- ^ 25 tataan etäisyys tunnettuun referenssikohtaan. Estettä havainnoiva mittalaite ja o ™ referenssimittalaite sovitetaan liikkuvaan ajoneuvoon ja mittaus suoritetaan o ajoneuvon liikkuessa. Etäisyysmittalaitteen lukemaa verrataan sallittuun aluee- ^ seen ja toisaalta mittaustulos kalibroidaan referenssimittauksella. Kun mittalait- ^ teella havaitaan ei sallitulla alueella kiinteä este, paikoitetaan sen sijainti raide- 30 verkostossa.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present solution, a fixed obstacle in the rail network is detected, which fixed obstacle is in the unauthorized area of the track. A solid obstacle is detected using a rangefinder. Further, the distance to a known reference point is measured. The obstacle detection instrument and the o ™ reference instrument are fitted to the moving vehicle and the measurement is made while the vehicle is in motion. The range meter reading is compared to the allowable range and, on the other hand, the measurement result is calibrated with a reference measurement. When a fixed obstacle is detected by a measuring device in an unauthorized area, its location is located in the rail network.

£2 Esitetyllä ratkaisulla pystytään saamaan aikaan raideliikenteen kun-£ 2 The solution presented is capable of providing rail

LOLO

c\j nossapidon valvontatyökalu, joka on reaaliaikaisesti tai korkeintaan kohtuulli- ° sella viiveellä vallitsevan tilanteen tasalla. Erään suoritusmuodon mukaan mit tauslaitteisto liitetään suoraan kaupallisessa liikenteessä olevaan liikkuvaan 35 kalustoon. Tämän ratkaisun etuina ovat kustannustehokkuus ja liikenteen su- 2 juvuus kun voidaan välttää erillisten huoltovetureiden käyttö muun liikenteen seassa. Huoltovetureiden nopeudet ovat matalia ja niitä on usein rajoitettu määrä. Reittiliikenne liikkuu laaja-alaisesti jatkuvassa kierrossa, jolloin mittaustulokset antavat kattavan ja realistisemman kuvan kuin yksittäiseen kohtee-5 seen suunnattu huoltoajo. Laitteisto voidaan kytkeä kokonaisjärjestelmään siten, että saadaan tietoa alueista, joille suurimmat ongelmat jakautuvat. Tietoa voidaan käyttää ohjaamaan tehokkaammin auraustoimintaa sekä näin estää liikenteen häiriöitä ja kaluston rikkoontumisia.a maintenance monitoring tool that is up to date with real-time or at most reasonable latency. According to one embodiment, the measuring apparatus is directly connected to the rolling stock 35 in commercial traffic. The advantages of this solution are cost-effectiveness and smooth traffic, avoiding the use of separate service locomotives in other traffic. Service locomotives have low and often limited speeds. Scheduled traffic travels extensively in a continuous cycle, whereby the measurement results provide a more comprehensive and realistic view than a single target maintenance run. The hardware can be integrated into the overall system to provide information on the areas where the major problems occur. The information can be used to more efficiently control plowing operations and thus prevent traffic disruption and equipment breakdown.

Kuvioiden lyhyt selostus 10 Keksintöä selitetään nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joissa:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be further described in connection with preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which:

Kuvio 1 esittää mittausperiaatetta,Figure 1 shows the measurement principle,

Kuvio 2 esittää mittauksen kulmageometriaa,Figure 2 shows the angular geometry of the measurement,

Kuvio 3 esittää järjestelmän lohkokaaviota ja 15 Kuvio 4 esittää antureiden kohdistusta.Figure 3 shows a block diagram of the system and Figure 4 shows the alignment of the sensors.

Keksinnön yksityiskohtainen selostusDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Kuviossa 1 on esitetty reittiliikenteessä käytettävä veturi 1. Veturi 1 liikkuu kiskoja 2 pitkin. Kuviossa 1 on myös havainnollistettu sepelipeti 3, jonka päälle kiskot 2 on sovitettu. Kiskot 2 muodostavat raideliikenneverkoston. Rai-20 deliikenneverkosto voi olla esimerkiksi juna-, metro-, tai raitioliikenteen verkosto.Figure 1 shows a locomotive 1 for use in scheduled traffic. Locomotive 1 moves along rails 2. Figure 1 also illustrates a crushed bed 3 on which rails 2 are arranged. The rails 2 form the rail network. The Rai-20 deli network may be, for example, a train, metro, or tram network.

Kuviossa 1 on esitetty kiinteä este 4 raiteen yhteydessä ei sallitulla alueella. Kiinteä este pyritään havaitsemaan veturin 1 kulkusuunnassa A sen keulaan sovitetulla mittalaitteistolla. Mittalaitteisto on sovitettu veturin 1 keu- ^ 25 laan asennettuun mittalaitekoteloon 5. Kiinteä este 4 voi olla lunta tai jäätä tai o ™ sepelikasa tai maakasa tai muu vastaava kiinteä este, joka on siis elotonta ja o liikkumatonta ainesta. Havainnoitava kiinteä este 4 voi siis olla myös esimer- ^ kiksi kuollut eläin.Figure 1 shows a fixed barrier 4 in connection with a track in an unauthorized area. A fixed obstacle is sought to be detected in the travel direction A of the locomotive 1 by means of a measuring device fitted to its bow. The measuring apparatus is arranged in a measuring instrument housing 5 mounted on the bow of the locomotive 1. The solid barrier 4 may be snow or ice or o ™ crushed earth or other similar solid barrier, which is thus inanimate and o immovable material. Thus, the detectable solid barrier 4 may also be, for example, a dead animal.

g Kiinteä este 4 havainnoidaan käyttäen etäisyysmittalaitetta. Etäi-g Fixed obstacle 4 is detected using a rangefinder. the distance

CLCL

30 syysmittalaite on sovitettu liikkuvaan ajoneuvoon, kuten siis veturiin 1, jolloin £2 mittauslaitteiston korkeus suhteessa raiteeseen ja näin ollen myös mittausalu- m c\j een raja-arvoihin voi vaihdella johtuen liikkuvan veturin tärinästä ja telien jousi- ° tuksesta. Heiluntaa kompensoidaan käyttämällä differentiaalista mittausta eli tuntemalla jatkuvasti etäisyys tunnettuun kohteeseen ja hyödyntämällä tätä re-35 ferenssitietoa radalla olevien esteiden selvittämiseksi. Kuviossa 1 onkin ha- 3 vainnollistettu merkinnällä 6a referenssianturin mittaussädettä tai mittauskeilaa ja merkinnällä 6b mittausanturin mittaussädettä tai mittauskeilaa. Vertaamalla referenssianturilla mitattavaa etäisyyttä kiskon pinnassa ja etäisyyttä kiinteään esteeseen 4, voidaan selvittää onko kiinteän esteen tuottama mittauspisteen 5 korkeus sopivalla tasolla.The autumn measuring device is adapted to a moving vehicle, such as a locomotive 1, whereby the height of the measuring device £ 2 relative to the track, and thus also the limits of the measuring range, may vary due to vibration of the moving locomotive and suspension of bogies. The oscillation is compensated by the use of differential measurement, that is, by continuously sensing the distance to a known target and utilizing this re-35 ferry information to overcome obstacles on the track. In Figure 1, therefore, 3a is illustrated by the marking radius or measuring beam of the reference sensor and 6b by the measuring radius or measuring beam of the measuring sensor. By comparing the distance measured on the rail surface with the reference sensor and the distance to the fixed barrier 4, it can be determined whether the height of the measuring point 5 produced by the fixed barrier is at a suitable level.

Raiteiden todellisen kunnon havainnoimiseksi mittaukset on tehtävä ennen kuin veturin mahdollinen kontakti esteiden kanssa on poistanut esteet havaintoalueelta. Mittauksen merkitys varsinaisesti korostuu tilanteessa, mikäli esimerkiksi jääkimpaleella on ollut kontaktia kaluston kanssa. Tämän vuoksi 10 mittaukset on hyvä siis tehdä menosuuntaan eteenpäin liikkuvan veturin 1 keulasta.To determine the true condition of the track, measurements must be taken before any contact of the locomotive with obstacles has removed the obstacles from the detection area. The significance of the measurement is particularly emphasized in situations where, for example, a piece of ice has been in contact with the equipment. Therefore, it is useful to make the measurements 10 from the bow of the locomotive moving forward.

Mittaamalla jatkuvasti etäisyyttä kiskon 2 pintaan ja vertaamalla tulosta tunnettuun arvoon veturin ollessa paikoillaan, voidaan anturin korkeuden ja kulman perustella laskea veturin pystysuuntainen poikkeama. Mittaamalla 15 etäisyydet ei sallitun alueen sisällä sijaitseviin pisteisiin ja laskemalla näiden korkeussuuntaiset komponentit saadaan selville ylittääkö pinnan korkeus näillä alueilla tason, joka ei sallitulle alueelle on määritetty.By continuously measuring the distance to the surface of the rail 2 and comparing the result with a known value when the locomotive is stationary, the vertical deviation of the locomotive can be calculated based on the height and angle of the sensor. By measuring distances 15 to points within an unauthorized area and calculating their height components, it is determined whether the surface height in these areas exceeds a level that is not defined for the unauthorized area.

Referenssimittaus metallisen kiskon 2 pinnasta on varsin haastava mittauskohde heijastuskertoimen suhteen, mikä korostaa optimaalisen mitta-20 usgeometrian merkitystä. Optimaalisessa tilanteessa mittaus tapahtuu mahdollisimman pystysuoraan alaspäin. Tyypillisesti suoraan alaspäin mittaaminen ei veturin 1 viiston keulan muotojen puolesta ole mahdollista. Pyrkimyksenä on saada kohdistettua referenssianturi 7a mahdollisimman suoraan alaspäin ja muut mittausanturit 7b - 7f puolestaan hieman pidemmälle etäisyydelle. Tällöin 25 saadaan laajennettua mittauskeilaa 6b - 6f leveämmäksi ja kartoitettua laa-jempia alueita.The reference measurement of the surface of the metal rail 2 is a rather challenging measurement object with respect to the reflection coefficient, which emphasizes the importance of optimum measurement 20 usgeometry. In the optimum situation, the measurement is as downward as possible. Typically, straight down measurement is not possible due to the oblique bow shape of the locomotive 1. The aim is to position the reference sensor 7a as straight as possible downwards and the other measuring sensors 7b to 7f to be slightly further apart. In this way, an expanded measuring beam 6b to 6f is obtained and larger areas are mapped.

o Kuviossa 1 esitetyn mittausperiaatteen mukaisesti antureiden vas-o According to the measurement principle shown in Fig. 1,

CvJCVJ

^ taanottamat etäisyydet muunnetaan korkeuskomponenteiksi. Lisäksi on huo- ° mioitava kuviossa 2 olevan geometeriakuvan mukaisesti, mikäli anturit ovat 00 30 asennettu vinottain suhteessa veturin 1 kulkusuuntaan A. Tällöin sivuttaiskom- | ponentin merkitys on poistettava anturin vastaanottamasta etäisyydestä. Li- säksi on huomioitava erot eri antureiden kiinnityspisteiden välillä. Korkeuspa [J5 komponenttien erotus Ah voidaan laskea seuraavien kaavojen 1 ja 2 perusti teella: oThe distances taken are converted to altitude components. Note also the geometry shown in Fig. 2, if the sensors 00 00 are mounted obliquely with respect to the running direction A. of the locomotive 1. the meaning of the component must be removed from the distance received by the sensor. In addition, the differences between the mounting points of the different sensors must be taken into account. Height difference [J5 component difference Ah can be calculated from the following formulas 1 and 2:

C\JC \ J

-1 7-c2+a2+ö2^ /<IN-1 7-c2 + a2 + ö2 ^ / <IN

35 y = cos —— - (1) • V 2ah J v ' 435 y = cos —— - (1) • V 2ah J v '4

Korkeusero: Δ h = a* cos K —h * cosy * cosfi (2)Height difference: Δ h = a * cos K —h * cozy * cosfi (2)

Kuviossa 3 on esitetty mittausjärjestelmän periaatekaavio. Mittaus-anturit on siis tietynlaisella kiinnityksellä kiinnitetty veturiin. Näistä kiinnityksistä 5 johdetaan tieto eli antureiden tunnettu geometria eli korkeus ja kulma mittaustulosta laskevaan ohjelmistoon. Ohjelmisto sijaitsee tietojenkäsittely-yksikössä, jota kuviossa 3 on merkitty merkinnällä PC. Tietojenkäsittely-yksikkö voi olla tietokone tai vastaava. Tietojenkäsittely-yksikkö voi käsittää esimerkiksi prosessorin ja ohjelmoitavan logiikan. Tietojenkäsittely-yksikköön syötetään 10 myöskin tiedot referenssianturilla 7a mitatusta referenssietäisyydestä ja antureilla 7b - 7e mitatuista etäisyyksistä. Lisäksi tietojenkäsittely-yksikköön syötetään paikkatieto, joka on määritetty esimerkiksi GPS-vastaanottimella. Ohjelmisto suorittaa dataprosessoinnin eli signaalien käsittelyn ja tallennuksen. Ohjelmisto voidaan toteuttaa käyttäen graafista ohjelmointiympäristöä kuten Lab-15 VIEW.Figure 3 is a schematic diagram of a measuring system. The measuring sensors are thus attached to the locomotive by means of a certain attachment. From these mounts 5 information, known as the sensor geometry, i.e. height and angle, is derived from the measurement result software. The software is located in a data processing unit, designated PC in Figure 3. The data processing unit may be a computer or the like. The data processing unit may comprise, for example, a processor and programmable logic. The data processing unit 10 is also provided with information on the reference distance measured by the reference sensor 7a and the distances measured by the sensors 7b to 7e. In addition, the data processing unit is provided with position information determined, for example, by a GPS receiver. The software performs data processing, that is, signal processing and recording. The software can be implemented using a graphical programming environment such as Lab-15 VIEW.

Kuviossa 3 esitetyn lisäksi voi mittausjärjestelmään kuulua rajapinnat IT-järjestelmiin ja esimerkiksi langattomat tiedonsiirtoyhteydet.In addition to that shown in Figure 3, the measurement system may include interfaces to IT systems and, for example, wireless data links.

Kuviossa 4 on havainnollistettu mittauslaitteiden 7a - 7f sovittamista veturin 1 keulaan. Mittauslaitteet on kuvion 4 suoritusmuodossa sovitettu kah-20 teen erilliseen mittalaitekoteloon 5. Sovittamalla referenssianturi 7a sivusuunnassa kiskon 2 kohdalle saadaan yksinkertaisella tavalla varmistettua refe-renssianturin mittauskeilan 6a pysyminen kiskon 2 päällä. Veturin 1 mahdollisen sivuttaisheilunnan takia tai toisaalta mittauskeilan osoittaessa viistosti eteenpäin voi radalla olevissa kaarteissa käydä niin, että mittauspiste putoaisi 25 pois kiskon 2 päältä referenssipistettä mitattaessa. Tämän vuoksi on hyvä, jos ? mittaus referenssianturin mittauskeilalla 6a on riittävä leveys, jolloin toleranssi o ™ saadaan riittäväksi. Toisaalta myöskin mittausantureiden mittauskeilojen 6b - o 6f tulee olla sopivan laajat riittävän laajan alueen seurannan vuoksi. Kukin an- ^ turi palauttaa mittaustuloksen keilan alueelta lähimpänä mittausanturia olevas- jc 30 ta pisteestä eli ensimmäisestä pisteestä, josta saadaan riittävä heijastus. Toi saalta mittauskeila ei saa olla liian leveä, jotta varmistetaan riittävän pitkälle £2 ulottuva mittausetäisyys. Niinpä eräässä suoritusmuodossa mittauskeilan leve-Fig. 4 illustrates the fitting of the measuring devices 7a-7f to the bow of the locomotive 1. In the embodiment of Fig. 4, the measuring devices are arranged in two separate measuring device cases 5. By aligning the reference transducer 7a laterally with the rail 2, the retention of the reference transducer measuring beam 6a is simply ensured. Due to the possible lateral oscillation of the locomotive 1, or on the other hand, when the measuring beam is pointed obliquely forward, it is possible to make curves on the track so that the measuring point would fall off the rail 2 when measuring the reference point. Therefore, it is good if? measurement The measuring transducer 6a of the reference sensor has a sufficient width so that the tolerance o ™ is sufficient. On the other hand, the measuring beams 6b-o 6f of the measuring transducers must also be suitably wide for monitoring a sufficiently wide area. Each sensor returns the measurement result from the point 30 of the beam closest to the measuring sensor, i.e. the first point that provides adequate reflection. On the other hand, the measuring beam must not be too wide to ensure a sufficient measuring distance of £ 2. Thus, in one embodiment, the width of the measuring beam

LOLO

c\j ys eli keilan hajaantuminen on vähintään 10 mrad. Eräässä toisessa suoritus- ° muodossa taas mittauskeilan hajaantuminen on vähemmän kuin 50 mrad.c \ y ys, i.e., a beam spread of at least 10 mrad. In another embodiment, the measuring beam has a dispersion of less than 50 mrad.

35 Eräässä kolmannessa suoritusmuodossa mittauskelan hajaantuminen on 20 mrad, mikä tarkoittaa n. 20 cm leveyttä 10 m mittausetäisyydellä. Kun keilan 5 hajaantuminen on pieni, varmistetaan mittaus riittävän laajalta alueelta käyttämällä useita mittausantureita. Niinpä erään suoritusmuodon mukaisesti mittausantureita on vähintään kolme ja erään toisen suoritusmuodon mukaisesti mittausantureita on vähintään viisi.In a third embodiment, the dispersion of the measuring coil is 20 mrad, which means a width of about 20 cm at a measuring distance of 10 m. When the scattering of the beam 5 is small, the measurement is ensured over a sufficiently wide area by using several measuring sensors. Thus, according to one embodiment, there are at least three measuring sensors and in another embodiment, at least five measuring sensors.

5 Eräässä sovellutusmuodossa mittauslaitteena voidaan käyttää tuo temerkillä Noptel CPM 5 myytävää mittausanturia. Erään suoritusmuodon mukaan järjestelmän näytteenottotaajuus on vähintään sellainen, että pystytään havaitsemaan 10 cm x 10 cm suuruisia kappaleita sekä tunnistamaan kappaleita lumeksi, jääksi tai vastaavaksi. Tähän tarkoitukseen on hyvä, mikäli lait-10 teiston yksittäismittatarkkuus on suuruusluokkaa ±2 cm. Erään suoritusmuodon mukaan näytteenottotaajuus on 1000 Hz tai enemmän. Erään toisen suoritusmuodon mukaan näytteenotto taajuus on 2000 Hz, jolloin 160 km/h nopeudessa näytteitä saadaan seuraavasti: 160 km/h ——;-jr- = 44,44 m/s 15 60 mm* 60 s 44,44 τη f s = 0,02222 m 2000Hz 20 Tällöin 2,22 cm välein saadaan n. 4 eri näytettä 10 cm pituisesta kappaleesta.5 In one embodiment, a measuring probe sold under the trademark Noptel CPM 5 can be used as a measuring device. According to one embodiment, the system has a sampling rate at least that is capable of detecting 10 cm x 10 cm pieces and identifying the pieces as snow, ice or the like. For this purpose it is good if the unit-10 equipment has a single-dimensional accuracy of the order of ± 2 cm. In one embodiment, the sampling rate is 1000 Hz or more. According to another embodiment, the sampling frequency is 2000 Hz, whereby at 160 km / h the samples are obtained as follows: 160 km / h ——; - jr- = 44.44 m / s 15 60 mm * 60 s 44.44 τη fs = 0 , 02222 m 2000Hz 20 In this case, approximately 2 different samples of a 10 cm length are obtained at 2.22 cm intervals.

Kuviossa 4 on merkinnällä 8 havainnollistettu aukean tilan ulottuman alareunaa. Aukean tilan ulottuma tarvitaan määrittämään raideliikenteen pitkin raidetta ulottuva tila, jonka sisäpuolella ei saa olla kiinteitä rakenteita eikä 25 laitteita. Aukean tilan ulottuman mitat ovat minimimittoja, joiden tulee olla voi-o massa kaikissa olosuhteissa ottaen huomioon rakentamisen kunnossapitotole- ^ ranssit. Aukean tilan ulottuma alueella olevat kiinteät esteet on siis tarkoitus o ' havaita tässä esitetyllä ratkaisulla.In Fig. 4, the notation 8 illustrates the lower edge of the open space gauge. The open space gauge is required to define the rail space along the track, with no fixed structures or equipment inside. The dimensions of the open space gauge are minimum dimensions which must be valid under all circumstances, taking into account the maintenance tolerances of the construction. The fixed obstacles in the open space are thus intended to be detected by the solution presented herein.

^ Aukean tilan ulottuman alueella olevat kiinteät esteet on siis havain-So the fixed obstacles in the open space gauge are

XX

£ 30 noitava ja myös niiden paikkatieto on syytä saada talteen. Paikkatiedon tallensi tamiseen voidaan käyttää esimerkiksi GPS-laitteistoa. Järjestelmän paikansi nuksessa on otettava huomioon veturin 1 nopeuden aiheuttama epätarkkuus.£ 30 witchcraft and also their location should be recovered. For example, GPS may be used to store the position information. The positioning of the system shall take into account the inaccuracy caused by the speed of the locomotive 1.

CVJCVJ

g Erään suoritusmuodon mukaan mittaus tapahtuu ainakin jossain vaiheessa jo- ™ pa nopeudella 100 km/h tai nopeamminkin liikuttaessa, erään toisen sovellu- 35 tusmuodon mukaan ainakin jossain vaiheessa jopa nopeudella 160 km/h tai 6 jopa nopeamminkin liikuttaessa. Näin suurilla nopeuksilla esimerkiksi GPS-vastaanottimen näytteenottotaajuuden tulee olla riittävä. Erään suoritusmuodon mukaan näytteenottotaajuus on vähintään 5 Hz ja erään toisen suoritusmuodon mukaan näytteenottotaajuus on vähintään 10 Hz.g According to one embodiment, the measurement is made at least at some point when moving at 100 km / h or faster, in another embodiment at least at some point even at 160 km / h or 6 at even faster movement. For example, at such high speeds, the sampling frequency of the GPS receiver should be sufficient. In one embodiment, the sampling rate is at least 5 Hz and in another embodiment the sampling frequency is at least 10 Hz.

5 Esimerkiksi GPS-paikkatieto voidaan integroida esimerkiksi digitaa liseen karttajärjestelmään. Paikkatieto voidaan yhdistää esimerkiksi raidever-kostojärjestelmään eli saadaan helposti havainnollistettua missä kohdassa rai-deverkostoa kiinteä este on ei sallitulla alueella. Tähän voidaan käyttää esimerkiksi niin sanottua avustettua GPS-järjestelmää, joka kohdistaa paikkatieto don raideverkostoon. Esimerkiksi kun kiinteä este on lunta niin saadaan helposti havainnollistettua se alue, missä raideverkostossa lunta on ei sallitulla alueella.5 For example, GPS position information can be integrated, for example, into a digital map system. For example, the position information can be combined with a trackever retrieval system, i.e., it is easy to illustrate where a fixed obstacle is in the unauthorized area. This can be done, for example, by the so-called Assisted GPS system, which targets the position to the rail network. For example, when the fixed obstacle is snow, it is easy to illustrate the area where the snow network is in the unauthorized area.

Mittausanturit 7a - 7f voidaan siis sovittaa mittalaitekoteloon 5. Laitteiston on syytä toimia myös talvella, jolloin on huomioitava toiminta erittäin al-15 haisissa lämpötiloissa esimerkiksi -40 °C saakka. Edelleen tulee huomioida, että laitteiston toimintapiste voi olla reittiliikenteessä oleva veturi, jolloin mittauksia on saatava esimerkiksi nopeudessa 160 km/h tai jopa nopeammissa nopeuksissa. Kotelo voidaan varustaa ikkunalla, joka voidaan tehdä esimerkiksi karkaistusta lasista tai polykarbonaatista tai muusta sopivasta materiaalista. 20 Kotelo voidaan varustaa myös esimerkiksi lämmitysvastuksella, jolla anturit saadaan pysymään toimintakuntoisina kovissakin pakkasissa ja kotelon ikkuna sulana ja kuivana.The measuring sensors 7a to 7f can thus be fitted in the measuring device housing 5. The equipment should also operate in the winter, whereby operation at extremely low to 15 ° C temperatures, for example up to -40 ° C, should be taken into account. Furthermore, it should be noted that the operating point of the equipment may be a locomotive in scheduled traffic, in which case measurements shall be made at speeds of, for example, 160 km / h or even faster. The housing may be provided with a window made of, for example, tempered glass or polycarbonate or other suitable material. 20 The housing may also be provided with, for example, a heating resistor to keep the sensors functional even in extreme frost and the housing window to be smooth and dry.

Etäisyysmittalaite voi siis olla esimerkiksi edellä mainittu lasermit-tauslaite. Lasermittauslaite voi perustua pulssin kulkuajan mittaamiseen (time-25 of-flight, TOF). TOF-tekniikassa etäisyystulos saadaan lähetetyn laserpulssin kulkuajasta kohteeseen ja takaisin. TOF-tekniikkaan perustuva laseretäisyys-5 mittari koostuu pulssin generoivasta lähetinlaserista, valon ilmaisimesta, vas-Thus, the distance measuring device may be, for example, the aforementioned laser measuring device. The laser measuring device may be based on time-25 of-flight (TOF) measurement of the pulse. In TOF, the distance result is obtained from the travel time of the transmitted laser pulse to the destination and back. Based on TOF technology, the laser distance-5 meter consists of a pulse generating transmitter laser, a light detector,

C\JC \ J

^ taanotinkanavasta sekä aikavälimittauslohkosta. Mittariin saattaa myös kuulua^ the receiver channel and the time slot block. The meter may also include

° laskennan ja tietoliikenteen ulkoisiin laitteisiin hoitava mikrokontrolleri. TOF° A microcontroller for external computing and communication. TOF

00 30 tekniikan etuna on, että lähetin ja vastaanotin ovat koaksiaalisia eikä mittaus- | tarkkuus ole riippuvainen mittausetäisyydestä.The advantage of the technique is that the transmitter and the receiver are coaxial and not measuring accuracy is not dependent on the measurement distance.

Etäisyystuloksen lisäksi laser-anturit palauttavat mittauksen intension teettiarvon paluusignaalin voimakkuuden pohjalta. Intensiteettiarvon perusteel- 1 la TOidaan ,ehda päätelmiä mitattavasta kappaleesta. Tätä tietoa voidaan hyö- 00 35 dyntää esimerkiksi tunnistettaessa havaittu kiinteä este esimerkiksi jääkimpa- leeksi tai lumipatjaksi.In addition to the distance result, the laser sensors return a measure of the intensity of the measurement based on the strength of the return signal. Based on the intensity value, I would like to make conclusions about the measure to be measured. This information can be used, for example, to identify a fixed barrier, for example, as an iceberg or as a snow mattress.

77

Laseretäisyysmittarin sijaan voidaan etäisyysmittalaitteena käyttää jotain muutakin etäisyysmittaukseen soveltuvaa laitetta.Instead of a laser rangefinder, another rangefinder can be used as a rangefinder.

Etäisyysmittalaite antaa mittaustuloksia erittäin nopealla taajuudella. Mittauksen tarkkuutta voidaan parantaa käyttämällä esimerkiksi kolmen perät-5 täisen näytteen keskiarvoistaniista. Tämä vähentää anturin dynaamisen alueen ylityksestä johtuvien virheellisten mittauspiikkien merkitystä. Selkeästi virheelliset yksittäismittaukset voidaan suodattaa etäisyyden sekä amplituditason perusteella.The distance meter provides measurement results at a very fast frequency. The accuracy of the measurement can be improved by using, for example, three stern samples from average samples. This reduces the importance of incorrect measuring peaks due to transducer dynamic range. Clearly erroneous individual measurements can be filtered based on distance and amplitude level.

Järjestelmä voi laskea mittaustulosten liukuvaa keskiarvoa. Liuku-10 van keskiarvon perusteella voidaan tietää millainen tilanne on ollut mittausjak-solla ennen uusintamittausta, minkä alueella ei sallitun alueen ylitykset voidaan luokitella yksittäisiin lohkareisiin tai pidempiin auraamattomin alueisiin. Toisaalta myös järjestelmään saadun sijaintitiedon avulla voidaan päätellä ylittyneen alueen laajuus. Suuresta datamäärästä johtuen sekä raideverkoston kiinteästä 15 infrastruktuurista johtuen on kapasiteetin säästämisen kannalta hyödyllistä tallentaa ainoastaan arvot, jotka ylittävät ei sallitun alueen.The system can calculate a moving average of the measurement results. The average of the sliding 10 can be used to know what the situation was during the measurement period before the repeat measurement, in which area the exceedances of the unauthorized area can be classified into single blocks or longer unpaved areas. On the other hand, the location information received in the system can also be used to determine the extent of the exceedance. Due to the large amount of data and the fixed infrastructure of the track network, it is useful to save only values that exceed the unauthorized area in order to save capacity.

Järjestelmä voidaan kytkeä langattomasti ulkoiseen järjestelmään tai sitten kerätyn datan siirto voi tapahtua manuaalisesti esimerkiksi muistitikun avulla. Kun järjestelmä kytketään langattomasti esimerkiksi 3G modeemin 20 avulla saadaan tieto raideverkoston kunnosta siirrettyä erittäin nopeasti, lähes reaaliaikaisesti. Tällöin tieto on esimerkiksi raideverkoston operaatiokeskuksen tiedossa ja tietoa pystytään hyödyntämään tehokkaasti.The system can be wirelessly connected to an external system, or the collected data can be transferred manually, for example by means of a memory stick. When the system is wirelessly connected, for example, with a 3G modem 20, the state of the rail network can be transmitted very quickly, almost in real time. In this case, the information is known, for example, to the operational center of the rail network and can be effectively utilized.

Mittaustapahtuman päätyttyä voidaan ohjelmistolla tehdä yhteenveto mittaustapahtumasta. Yhteenvedossa voidaan esimerkiksi yhtenäiset alueet, 25 joissa mittaustaso on ollut jatkuvasti ei sallitun alueen sisäpuolella, tiivistää yk-sittäiseksi raportin osaksi. Yhteenvetoraportissa voidaan kuvata kunkin mitta-5 usanturin suurin arvo kyseiseltä alueelta sekä suurin liukuva keskiarvo kysei-At the end of the measurement event, the software can summarize the measurement event. In the summary, for example, homogeneous areas 25 where the measurement level has been continuously within the unauthorized area may be summarized as a single section of the report. The summary report can describe the maximum value of each of the 5 probes in that range, as well as the highest moving average in that range.

C\JC \ J

^ seltä alueelta. Alkupiste voi alkaa siitä, kun jonkin mittausanturin arvo ylittää ei ° sallitun alueen rajan ja jatkua siihen kunnes rajan ylittäviä mittauksia ei ole ta- 00 30 pahtunut millään anturilla toleranssiajan sisällä. Pisteiden välinen matka voi- | daan laskea esimerkiksi paikannuksesta saatavien alku- ja loppupistekordi- naattien erotuksena.^ from that area. The starting point may start when the value of a measuring sensor exceeds the limit of the allowed range and continue until the measurement above the limit has not occurred with any sensor within the tolerance time. The distance between points can be | can be calculated, for example, as the difference between the start and end coordinates of positioning.

COC/O

Mittalaitteisto voidaan siis sovittaa normaalia reittiliikennettä ajavaan ™ veturiin, kuten on esitetty kuvioiden yhteydessä, tai sitten mittalaitteisto voi- 00 35 daan sovittaa erilliseen huolto- tai mittausveturiin tai muuhun huolto tai mitta- usajoneuvoon.Thus, the measuring equipment may be fitted to a conventional locomotive-driven ™ locomotive as shown in the figures, or the measuring equipment may be fitted to a separate maintenance or measurement locomotive or other maintenance or measurement vehicle.

88

Referenssianturilla 7a voidaan mitata referenssitietoa jatkuvasti. Tällöin mittaustulosta saadaan jatkuvasti tarkennettua. On myös mahdollista mitata referenssitieto vain ajoittain.With reference sensor 7a, reference data can be continuously measured. This allows the measurement result to be continuously refined. It is also possible to measure reference data only from time to time.

Havainnoitava alue voi olla raideliikenteelle määritetty aukean tilan 5 ulottuma. Sen sijaan tai sen lisäksi voidaan kiinteitä esteitä havainnoida esimerkiksi asemien laiturialueilla tai muualla radan sivussa tai muussa halutussa kohdassa.The area to be observed may be the gauge of open space 5 for rail traffic. Instead, or in addition, fixed obstacles can be observed, for example, in station quays or elsewhere on the side of the track or at other desired locations.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-10 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.It will be obvious to a person skilled in the art that as technology advances, the basic idea of the invention can be implemented in many different ways. The invention and its embodiments are thus not limited to the examples described above, but may vary within the scope of the claims.

't δ c\j δ δ't δ c \ j δ δ

XX

cccc

CLCL

δ h'.δ h '.

LOLO

C\JC \ J

δ c\jδ c \ j

Claims

1. A method for detecting a fixed obstacle in a rail network, the method of determining an unauthorized area for a fixed obstacle (4), fitting measuring devices to a scheduled traffic locomotive (1), and measuring a locomotive 5 (1); wherein the reference measurement measures the distance from the rail track (2) and when a fixed obstacle (4) is detected by the distance measuring device, the location of the obstacle (4) in the rail network is located based on the instant of the measurement.

Method according to Claim 1, characterized in that the rangefinder is a laser rangefinder.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that there are at least three distance measuring devices detecting the unauthorized area.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the beam divider of the rangefinder is less than 50 mrad.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reference measurement is continuously measured with the detection of an obstacle.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the detectable solid barrier (4) is snow and / or ice.

7. An apparatus for detecting a fixed obstacle in a rail network, the apparatus comprising a scheduled traffic locomotive (1) to which measuring devices are fitted, at least one distance measuring device for detecting a fixed obstacle (4), a measuring device for measuring reference information. o provide distance from the rail track (2) and means for locating the fixed obstacle (4) detected by the measuring device on the rail network. o

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the distance measuring device is a laser rangefinder.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the apparatus comprises at least three remote sensing devices for detecting unauthorized areas.

Apparatus according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the beam scattering device of the distal measuring device is less than 50 mrad.

Apparatus according to one of Claims 7 to 10, characterized in that the detectable solid barrier (4) is snow and / or ice. 't δ c \ j δ δ X cc CL δ m c \ j δ c \ j