JP2000502635A - 軌道転轍器の枢動部品の位置探知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は転轍器の枢動部品、例えばトングレール１、２、の位置を探知する装置に関する。前記装置は連続距離センサの形式にされた少なくとも１つのセンサ４、５、６、７を有する。センサ出力が、２つの独立した評価を行うための回路装置１０に接続される。第１の評価は距離評価の形式にされそして第２の評価はセンサの動作点検の形式にされる。本発明はまた信号評価の方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】 軌道転轍器の枢動部品の位置探知装置 本発明は、少なくとも１個のセンサによって軌道転轍器の枢動部品、例えばト ングレール、の位置を探知する装置および軌道転轍器の枢動部品の位置を決定す るためにセンサ信号を評価する方法に関するものである。 鉄道用の高速線路の益々増進する延長によって、特に軌道転轍器の点検要求が 増大しつつある。鉄道の安全な運転を保証するため、軌道転轍器の切換えは、最 高度の安全性をもって行われなくてはならない。このため、転轍器トングは、適 切な作動用駆動手段によって枢動された後、それらの最終位置を正確に取り、か つそれを維持することが絶対に必要である。これまでは、機械的エンドスイッチ （end switch）を有するトング位置デテクタがこれら最終位置を点検するために 使用された。しかし、そのような機械的装置は比較的複雑でありかつ高価である 。しばしばそれらは容易に破損する傾向があり従って頻繁な保守と再調整とを必 要とするロッド集成体から構成されているからである。そのような機械的に働く 位置デテクタに加えて、誘導作用で働く非接触式近接スイッチから構成されたい くつかの装置も知られるに至った。 ＤＥ３５１１８９１Ａ１からは、電動機で駆動される単レール転轍器アクチュ エータ、固定できる調整スライドおよび、選択的に、同様に固定できる監視スラ イド、ならびにスライドの最終位置および安全保護状態を認識するためのセンサ 機構から構成される装置が知られるに至った。そのような装置に組込まれた複数 のセンサによって、該最終位置が監視され、そして調整スライドおよび選択的に 監視スライドのロッキング位置が認識される。次いで点検結果が制御・監視論理 および／または制御連動装置へと伝達されるとともに該軌道転轍器の実動可能性 が決定される。トングレールと基本レールとの間の距離の測定は行われない。 ＤＥ２６３６３５９Ａ１からは、軌道転轍器の枢動可能レールの最終位置を監 視する装置が知られるに至り、該装置においては複数の誘導スイッチが規定制御 ポイントに設置されていて、枢動可能レールに配置された強磁性体から成る対応 開閉器（counterparts）によって監視される。前記スイッチの誘導的に惹起され る動作によって、枢動可能レールがその最終位置を取ったか否かが決定され得る 。 ＥＰ０５１４３６５Ｂ１からは、軌道転轍器の状態を監視しそして軌道転轍器 のトングレールの領域における時期尚早の摩耗を探知する方法が既に明らかであ る。該方法は実質的にトングレールの領域における時期尚早の摩耗をセンサによ って探知し以て切換え間に探知されたトングレールと基本レールとの間の距離の 最小値を記憶するとともに、各場合における距離値と限度値とを決定してそれら を比較しそして規定限度値を超えると同時に整備信号を発射させることを目的と する。誘導形または容量形アナログセンサがポテンシャル近接センサとして設置 される。 そのような誘導作用で動作する近接スイッチは極めて信頼できる摩耗しない制 御要素であるが、それらは軌道転轍器の可動部品の正確な位置を連続的に探知す るためには使用され得ず、単に軌道転轍器のトングがそれぞれの最終位置に達し ているか否かを信号で示すに過ぎない。誘導作用で動作する近接スイッチは共振 回路に挿入されるから、測定の正確度は共振回路の特性に左右され、該共振回路 自体は外からの影響と構成部品の精度とに強く依存する。従って、そのような測 定装置の冗長度と精度とを増進するため費用のかかる手段を採用することが必要 である。 本発明は、レールの可動部品の位置を連続的に測定するとともにそれらの機能 的可能性を常に監視するための測定装置を提供することを目的とする。この問題 を解決するため、本発明に基づく装置は、センサが連続距離センサとして設計さ れそしてセンサ出力が２つの独立した評価、すなわち距離評価として構成される 第１の評価およびセンサの機能制御（function control）として構成される第２ の評価、を行うための回路装置に接続される。前記センサが連続距離センサとし て設計されている事によって、転轍器トングの全最終位置は、単に状態を探知す るのに適した測定センサとは対照的に、全調整範囲にわたって精密に探知され得 る。信号を評価するための回路装置が設置され、そこにおいて、センサが完全で あって正しい測定結果を生むかどうか、機能制御によって、例えば、基準信号を 提供することによって実行できる。位置の連続的決定は、距離評価において、位 置の計算に固有の位置を探知する可能的方法によって、遂行される。通常、高ク ロック速度を有する高性能マイクロコントローラが、離散形式で入手される測定 データを、アナログ−ディジタル変換によって、急速処理するために使用される 。トングレールの位置は、原則的に、センサ信号に一次的に従属しないから、特 に有利な様態における距離評価は、特性曲線問合せ（characteristic curveinte rrogation）と協働するように構成される。そのような特性曲線問合せによって トングレールの位置の正確な決定は、たとい測定信号が線形距離法則に基づいて いなくても実行できる。 前記測定装置の特に好ましいさらなる発展型は、静信号（static signal）を 測定するための少なくとも一つのさらなるセンサの出力が、機能制御と接続され ることによって構成される。本来の距離センサに対して特別に較正されるかまた はそれと全く同じであるもう一つセンサが、前記さらなる発展型において使用さ れることによって、前記静信号の測定精度、したがってまた前記機能制御の信頼 性が向上せしめられる。 軌道転轍器の枢動部品の位置の決定における精度を増進させるため、特に好適 な構成は、少なくとも２つの距離センサが、軌道上において枢動部品の開いた位 置と閉じた位置とにそれぞれ配置されるように工夫される。数個の距離センサを 適切に配列することによって、制動最終位置（damped end position）でのさら なる機能制御が、制動解除状態（undamped state）での機能制御に追加して実行 され得る。異なる部位に設置された少なくとも２つの距離センサの使用は、さら に、機能制御の信頼性と距離測定の精度とを、被測定データを比較することによ ってそして／または平均化によって向上させる機会を提供する。かつまた、その ような構成は、軌道転轍器の全長にわたってトングレールを形状変化に関し観測 するのに役立ち、測定は通過間ですら可能である。このようにして、軌道転轍器 の位置の全状態が確認されそして長期間における変化が予測され得る。 好ましいもう１つの発展型においては、特性曲線は枢動部品の開いた位置と閉 じた位置とに関し許容機能範囲に対してそれぞれ公差範囲を有するように、そし て機能制御が前記開いた位置と閉じた位置とのため実行されるように設計される 。公差限度が設定されている事によって、機能制御は、最終位置からの僅少の逸 脱 で早くも警報を発しかくして実際上非危険範囲において過早に動作を停止させる ことを防止される。提供される前記構成は、さらに最終位置の変化の連続的制御 と、公差限度内のデータ測定において早期に生じる修理および調整作業の遂行を 考慮に入れている。それにより、材料と費用とを共に節減するように公差限度内 での摩耗の進行を観測することが可能である。 特に好ましい一実施例においては、静信号が、前記特性曲線に対する較正量と して特性曲線問合せと協働することが規定される。静信号の値を開いた位置にお ける機能値と同等にするように特性曲線自体を変位させるために静信号を使用す ることによって、一群の特性が形成される。一群の特性を形成する間における特 性曲線のそのような自己調整によって、評価に対する環境と老化との影響を十分 に排除しかつ歪曲されていない位置データを獲得することが可能になる。 線路損の形式でのさらなる妨害変数、例えば固有抵抗電圧降下、を防止するた めに、センサ出力は電力出力として設計されることが有利である。センサ出力を 電力出力として設計することによって、センサ信号は容易に処理できる電流の形 式で存在する。 長時間にわたる期間の軌道転轍器の作動態様の傾向を決定するため、すなわち 、早期摩耗を確認しそして軌道転轍器の残存有効寿命を推定するため、評価回路 がメモリと接続されることが好ましい。 ロックの安全機能を監視しそして最狭通路を点検するため、有利な他の一構成 に基づく距離センサは数個の測定面に配列される。 本発明に基づく装置を使用して軌道転轍器の枢動部品の位置を決定する目的で センサの信号を評価する方法は、本質的に、センサ信号が特性曲線コンピュータ で評価され、位置が信号データの関数として決定され、該方法において、信号が センサの静信号と比較されそしてセンサの機能可能性が評価されそして、もし必 要とされるならば、特性曲線で許容された公差範囲を越えて位置付けされた信号 データがエラーメッセージのために使用され、さらに該方法において、特性曲線 が、許容公差内の静電流信号との比較によってそれぞれの環境条件に対し適応さ せられそして短期エラーメッセージが抑制されることをその特徴として構成され る。距離を決定しそしてセンサの機能可能性を点検すると同時に特性曲線を適応 させる目的でセンサによって探知されたデータの分析を実行することによって、 妨害変数によって測定装置に影響を及ぼす歪曲が著しく排除され、それにより測 定精度を高度に増す。エラーメッセージは、特性曲線で許容される公差範囲を越 えて位置付けされた信号データによってのみ発せられるから、動作範囲は前記公 差内に限定され、それにより動作の中断が最終位置からのトングレールの僅かな 偏移によって早々と生起されないことを保証し、いかなるリスクをも伴うことな く欠陥の無い動作が依然として実行可能である。その結果として、そのような測 定技術に基づいた方法は、全体として、軌道転轍器のトングレールの使用期間を 延長させる。しかし、もし、信号が公差範囲から離脱するならば、切換トングが 移動したかまたはセンサが欠陥状態になっている。鉄道法規によって規定された 安全ガイドラインに照らして、前記障害の両方の同時発生は排除され得る。もし 実際のエラー源を探知しようとするなら、センサをその遊び時間に点検しなくて はならない。エラーメッセージの時刻ですら記憶装置を介して探知される事によ って、例えば、人または動物による距離センサの偶然の制動によって発生される 、従って短期性であるにすぎない、可能的な気まぐれ値から生じるエラーメッセ ージが抑制され得る。該場合における軌道転轍器の動作可能性は中断されないで あろう。また、前記機構と評価方法とによって、欠陥センサまたはセンサの故障 が動作の中断を生じることも保証される。 特に好ましいとされる一動作段階においては、切換アクチュエータの動作性が さらに監視され、従って転轍器設定装置のより高い信頼性が得られる。切換アク チュエータを監視することによって、切換アクチュエータに帰せられるがトング レールの経年摩耗またはその他の外的撹乱作用には帰せられない故障を適時確認 することが保証される。かくして、軌道転轍器の運転停止そして修理に直接帰着 するあらゆる主要なエラー源を連続的にかつ個別的に監視することが実行可能で ある。 ロックの安全機能を監視するとともに最狭通路を点検するためのもう１つの有 利な過程は、いくつかの異なる測定面から到来する信号が相互に比較されること から構成される。 以下において、本発明は図面によってより詳細に図解されそして説明されるで あろう。図１は軌道転轍器における本発明に基づく装置の構成を図解し、図２は 軌道転轍器の枢動可能部品の位置を探知する装置の回路構成を描き、そして図３ はエレクトロニクス基板の回路図の細部によって回路構成をより詳細に説明する のに役立つ。図４からは、特性曲線問合せの基礎を構成する特性曲線が明らかで ある。 図１は軌道転轍器の２つのトングレール１および２を示す。トングレール１お よび２をそれらのそれぞれの位置に配置する切換アクチュエータが３によって示 される。前記トングレールの位置を探知するため必要とされる測定面の連続距離 センサが、４、５、６および７によって示される。前記概略図によれば、基本レ ール８に対して閉じた関係にあるトングレール１に位置する１個のセンサ５、お よび基本レール８に対して開いた関係にあるトングレール２の領域に位置する１ 個のセンサ４は、各軌道切換位置においておのおの制動（damped）される。他の ２つのセンサ６および７は、軌道転轍器の前記位置において制動解除（undamped ）される。レール腹部に指向されたセンサによって前記閉じたトングレールの位 置を、そしてレール足部に指向されたセンサによって前記開いたトングレールの 位置を探知するように構成され得る。経験上、開いたトングレールは、閉じたト ングレールとは対照的に、著しくより大きい位置公差を有するから、閉じたトン グレールの場合よりも大きい測定範囲が、開いたトングレールの位置を測定する ために提供され得る。閉じたトングレールのより小さい測定範囲に対して提供さ れるセンサのより高い分解能は、該場合において必要なより高い測定精度を考慮 に入れる。位置探知に加えて、スイッチング回路は、電気機械的にまたは電気流 体式に働く軌道切換アクチュエータの動作性点検を行う。 図２は、基本レール８に対しそれぞれ閉じた関係と開いた関係とにある前記ト ングレール１、２、並びにトングレールの位置に従ってそれぞれ制動されるまた は制動解除される連続距離センサ４、５および６、７を図示している。略図で示 すように、距離センサは２線式技法で構成されており、センサ信号はそれに対し て比例した電流に変換され従って抵抗率によって歪曲されない。回路・検査論理 １０において、センサの信号がさらに処理されそしてトングレールの位置が決定 される。セーフティリレー１１は回路・検査論理１０の出力１６によって動作せ しめられる。 図３は、連続的に測定する距離センサ４、５、６および７であってそれの信号 がエレクトロニクス基板１２においてさらに処理されるものを再び図示する。該 エレクトロニクス基板１２において、センサ信号は、間に配置される入力保護回 線１３と周波数フィルタ１４とを有しかつ独立して動作する２つのマイクロコン トローラ１５、１６へと送られる。前記２つのマイクロコントローラは、相互制 御と前記センサの機能可能性との検査のために相互接続されている。以下におい ては詳細に説明されない回路論理を通じて、前記基板の出力１６が前記セーフテ ィリレー１１を制御する。前記マイクロコントローラはセンサ信号の本来のデー ター技術的処理を行う。記憶された特性曲線によってトングレールの距離を決定 する特性線図コンピュータもまた前記に組込まれているが、詳細には図解されな い。 図４は、電流の形式で存在するセンサ信号に対するトングレール位置の従属関 係を図解する。図解された関数は動作原理に基づいており、一方、該原理は静電 流に基づいている。静電流は、最高電流吸収が、制動を生じることなしに生起し 、それが図４に示される特性曲線の最高座標値に相当することを意味する。特性 曲線１は、前記センサの初期曲線の電流に対する従属性を示す。対照的に、特性 曲線２は、センサの老化に伴って生じて矢印の向きへの移動によって表される関 数を示す。測定技術に関して適切な手段を採用することによって、例えば該セン サの独立して測定された静電流と比較することによって、前記特性曲線は老化過 程によって生じる変化の関数として矢印１８の向きに適応して調整され得る。制 動解除状態における前記センサの静電流を検知することによる機能点検に加えて 、閉じた状態１９と開いた状態２０とにおける最終位置付近の領域に対する特性 曲線線図内に２つの公差範囲が限定されるという事実によって、センサの機能可 能性が、制動状態と制動解除状態とにおいて連続的に監視され得る。誤作動が全 く無いようにリセット時に軌道転轍器を調整する電流信号は、電流範囲に存在し なくてはならない。もし信号がこれら公差範囲内に存在するに至らないならばば 、エラーは、切換トングレールの許容しがたい位置のせいであるか、またはセン サに欠陥があるかである。前記故障の発生は共に、鉄道法規によって規定された 安 全ガイドラインに照らして、同時的に排除される。 もう一つの他の測定面に配置されたさらなるセンサ２１と２２が、図１から明 らかに認められる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年３月５日（１９９８．３．５） 【補正内容】 請求の範囲 １． 軌道転轍器の例えばトングレール（１、２）のごとき枢動部品の位置を 少なくとも１つのセンサによって探知する装置であって、前記センサが距離を連 続的に測定する距離センサとして設計されそしてセンサ出力が、２つの独立した 評価を行うための回路装置（１０）に接続され、第１の評価は距離評価として構 成されそして第２の評価はセンサの機能制御として構成されることを特徴とする 装置。 ２． 前記距離評価が、センサ信号に対するトングレール位置の従属関係を決 定する特性曲線問合せと協働することを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３． ２つの最終位置の１つにおいて静信号を測定するための少なくとも１つ のさらなるセンサの出力が、前記回路装置と接続されそして機能制御と協働する ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。 ４． 少なくとも２つの距離センサが、おのおの軌道上の共通測定面において 前記枢動部品の開いた位置と閉じた位置とに配置されることを特徴とする請求項 １、２または３に記載の装置。 ５． 特性曲線問合せのため記憶された特性曲線が、おのおの枢動部品の前記 開いた位置と閉じた位置のための許容機能範囲に対する公差範囲を有することと 、機能制御が前記開いた位置と閉じた位置とに対して実行されることを特徴とす る請求項１から４までの何れか１つの項に記載の装置。 ６． 静信号が特性曲線に対する較正量として特性曲線問合せと協働すること を特徴とする請求項１から５までの何れか１つの項に記載の装置。 ７． センサ出力が電力出力として設計されることを特徴とする請求項１から ６までの何れか１つの項に記載の装置。 ８． 評価回路（１０）がメモリと接続されることを特徴とする請求項１から ７までの何れか１つの項に記載の装置。 ９． 距離センサが数個の測定面に配置されることを特徴とする請求項１から ８までの何れか１つの項に記載の装置。 １０． 軌道転轍器の枢動部品の位置を決定する目的でセンサの信号を評価す る方法であって、センサ信号が特性曲線コンピュータで評価され、位置が信号デ ータの関数として決定され、該方法において、信号がセンサの静信号と比較され そしてセンサの機能可能性が評価されそして、もし必要とされるならば、特性曲 線によって予め決定された公差範囲外に位置付けされる信号値がエラーメッセー ジのために使用され、該方法において、特性曲線が、許容公差内のセンサの静信 号との比較によってそれぞれの環境条件に対して適応させられそして短期エラー メッセージが抑制されることを特徴とする方法。 １１． トングレールを位置決めするための切換アクチュエータ（３）の動作 性が追加的に監視されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２． 数個の異なる測定面から到来する信号が互いに比較されることを特徴 とする請求項１０または１１に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 軌道転轍器の例えばトングレール（１、２）のごとき枢動部品の位置を 少なくとも１つのセンサによって探知する装置であって、前記センサが連続距離 センサとして設計されそしてセンサ出力が、２つの独立した評価を行うための回 路装置（１０）に接続され、第１の評価は距離評価として構成されそして第２の 評価はセンサの機能制御として構成されることを特徴とする装置。 ２． 距離評価が特性曲線問合せと協働することを特徴とする請求項１に記載 の装置。 ３． 静信号を測定するための少なくとも１つのさらなるセンサの出力が機能 制御と接続されることを特徴とする請求項１また２に記載の装置。 ４． 少なくとも２つの距離センサが、おのおの軌道上の共通測定面において 前記枢動部品の開いた位置と閉じた位置とに配置されることを特徴とする請求項 １、２または３に記載の装置。 ５． 特性曲線がおのおの枢動部品の前記開いた位置と閉じた位置のための許 容機能範囲に対する公差範囲を有することと、機能制御が前記開いた位置と閉じ た位置に対して実行されることとを特徴とする請求項１から４までの何れか１つ の項に記載の装置。 ６． 静信号が特性曲線に対する較正量として特性曲線問合せと協働すること を特徴とする請求項１から５までの何れか１つの項に記載の装置。 ７． センサ出力が電力出力として設計されることを特徴とする請求項１から ６までの何れか１つの項に記載の装置。 ８． 評価回路（１０）がメモリと接続されることを特徴とする請求項１から ７までの何れか１つの項に記載の装置。 ９． 距離センサが数個の測定面に配置されることを特徴とする請求項１から ８までの何れか１つの項に記載の装置。 １０． 軌道転轍器の枢動部品の位置を決定する目的でセンサの信号を評価す る方法であって、センサ信号が特徴曲線コンピュータで評価され、位置が信号デ ータの関数として決定され、該方法において、信号がセンサの静信号と比較され そしてセンサの機能可能性が評価されそして、もし必要とされるならば、特性曲 線で許容された公差範囲を越えて位置付けされた信号データがエラーメッセージ のために使用され、該方法において、特性曲線が、許容公差内の静電流信号との 比較によってそれぞれの環境条件に対し適応させられそして短期エラーメッセー ジが抑制されることを特徴とする方法。 １１． さらに切換アクチュエータ（３）の動作性が監視されることを特徴と する請求項１０に記載の方法。 １２． いくつかの異なる測定面から到来する信号が互いに比較されることを 特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。