JP2018527577A - 軌条車両の速度を決定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、軌条車両の速度を決定する方法に関し、本方法は、基準要素（２）を検知するステップであって、基準要素（２）が第１の検知装置（３ａ）を通過したときに、第１の検知装置（３ａ）が第１の検知信号（４ａ）を生成するステップと、基準要素（２）を検知するステップであって、基準要素（２）が第２の検知装置（３ｂ）を通過したときに、第２の検知装置（３ｂ）が第２の検知信号（４ｂ）を生成するステップと、検知信号（４ａ、４ｂ）をデジタル検知パルス（７ａ、７ｂ）へ変換するステップと、２つの検知パルス（７ａ、７ｂ）の間の時間差を決定するステップと、を含み、ＸＯＲ論理を用いて第１および第２の検知パルス（７ａ、７ｂ）を関連付けることにより、ＸＯＲ信号（８）がＸＯＲゲート（１２）で生成され、ＸＯＲ信号（８）の持続時間が決定され、２つの検知パルス（７ａ、７ｂ）の間の時間差が、ＸＯＲ信号（８）の持続時間を半分にすることにより決定されることを特徴とする。このようにして、追加の組立作業をせずに、既存の基盤設備を用いて高精度で速度を計測することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、軌条車両の速度を決定する方法に関し、本方法は、
第１の検知装置を用いて車両の基準要素を検知するステップであって、基準要素が第１の検知装置を通過したときに、第１の検知装置が第１の検知信号を生成するステップと、
第１の検知装置から進行方向にある距離を置いて配置された第２の検知装置を用いて基準要素を検知するステップであって、基準要素が第２の検知装置を通過したときに、第２の検知が第２の検知信号を生成するステップと、
各検知信号をデジタル検知パルスへ変換するステップと、
２つの検知パルスの間の時間差を決定するステップと、を含む。

この種の方法は、例えばＴｈａｌｅｓ Ｒａｉｌ Ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ．社の連動装置依存の速度制御装置ＡＩＴｒａｃ ６４２０ ＳＳＵ（ｓｐｅｅｄ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｕｎｉｔ）で使われている。

速度を決定するための既知の方法では、複数対の検知装置が軌道に沿って取り付けられている。鉄道車両が検知装置を通過するとき、検知装置で信号が誘起され、当該信号はデジタルパルスに変換される。通過中の車両の速度は、一対の検知装置の２つのパルス信号の立ち上がりエッジの間の時間差および２つの検知装置の間の既知の距離から決定することができる。速度測定の十分な精度を保証するために、検知装置は少なくとも２０００ｍｍの距離を置いて取り付ける必要がある。この理由から、速度を決定するために、検知装置は好適な距離を置いて取り付ける必要がある。

本発明の目的は、高い精度で、特に最小限の組立作業で速度測定を可能にする、軌条車両の速度を測定する方法を提案することである。

この目的は、請求項１に係る方法によって本発明に従い実現される。

本発明によれば、ＸＯＲ論理を用いて第１および第２の検知パルスを関連付けることにより、ＸＯＲ信号がＸＯＲゲートで生成され、ＸＯＲ信号の持続時間が決定される。２つの検知パルスの間の時間差が、ＸＯＲ信号の持続時間を半分にすることにより決定される。

先行技術とは対照的に、時間差を決定するためには、検知パルスの立ち上がり斜面の間の距離ではなく、検知パルスの中央の間の距離が決定される。この理由から、本発明の方法を用いると、例えば２つの検知ユニットの公差または異なる調整のゆえに、２つの検知パルスが異なる長さを有していても、パルス長の変動は一般に常にパルス中央付近で起こるため、正確な速度を決定することが可能となる。

ＸＯＲ演算を行うことで、検知パルスがオーバーラップしていても、検知パルスの各々を出力し且つ検知パルスの対応する位置を互いに対して評価することなく、検知パルスの中央を決定することができる。この理由から、本発明の方法によると、検知装置が互いに近接して配置され、検知パルスがオーバーラップする危険がある場合でも、軌条車両の速度を高精度で検知することが可能となる。

本発明による方法の好ましい変形形態
２進計数装置の計数器が、好ましくはＸＯＲ論理が「真」を出力する限りは、所定のクロック周波数で計数信号を生成させる。次に、計数信号の数からＸＯＲ信号の持続時間が決定される。従って、クロック入力での印加信号（ＸＯＲ信号）によって２進計数装置の計数器をインクリメントすることにより、計数信号の検知が実現される。クロック周波数および検知された計数信号の数Ｎが分かっていればＸＯＲ信号の持続時間を決定することができる（Ｎ＊１／ｆ）。

２進計数装置の計数器は、好ましくはＸＯＲ論理が「真」を出力するや否や開始される。計数器の読み取りは、好ましくは第２の検知パルスの終了後に実行される。

特に好ましい一変形形態では、２進計数装置は計数ポイント、特に車軸計数ポイントの一部である。

その上、検知装置として車軸計数ポイントのセンサを使用することが有益である。この場合、車両の車軸が車両の基準要素として使用される。このようにして、線路に沿って既に存在する基盤設備（特に車軸計数ポイント）を使用することにより、すなわち追加の組立作業を行うことなく、より正確な速度の決定が可能となる。

本発明の方法によると、パルスがオーバーラップしていてもＸＯＲ演算を用いてパルスの中央を決定し、ひいては車両の速度を高精度で決定することが可能であるため、本発明による方法の特に好ましい変形形態では、検知パルスが時間上オーバーラップするように、第１および第２の検知装置の間の距離が十分に短くなるように選択される。

特に好ましい方法では、２つの検知装置の間の距離が１４８ｍｍ以下、好ましくは１４０ｍｍ以下に選択される。この距離は、従来の車軸計数ポイントにおける検知装置の間の距離におよそ相当する。

第１および第２のデジタル検知パルスが、好ましくは同一車両の異なる基準点に対して生成される。車両の平均速度を決定するために、全ての基準点に対するＸＯＲ信号の持続時間が合計され、ＸＯＲ信号の平均値の持続時間を半分にすることにより、２つのデジタル検知パルスの間の時間差が決定される。

本発明の更なる利点が本明細書の記載と図面から抽出可能である。上記および下記の特徴は、個別にまたは任意の組み合わせで一括して使用することができる。図示及び記載された実施形態は、網羅的に列挙されたものとして理解すべきではなく、本発明を説明するための例示的性質を有する。

本方法の各ステップの略図を示す。 本発明の方法に好適な配置構造を示す。 アナログの第１の検知信号を示す。 アナログの第２の検知信号を示す。 デジタルの第１の検知パルスを示す。 デジタルの第２の検知パルスを示す。 検知装置によって出力された、図２ｃおよび図２ｄからの第１および第２の検知パルスのＸＯＲ信号を示す。

図１に示す本発明の方法のステップについて以下に説明する。

最初に、軌条車両１に取り付けられた基準要素２が２つの検知装置３ａ、３ｂで検知され、検知装置は互いにある距離を置いて配置され、基準要素の通過中に、アナログ検知信号４ａ、４ｂが検知装置３ａ、３ｂにおいて、例えば誘導でまたは光学的に検知される。基準要素２は、例えば車軸またはＲＦＩＤタグであってもよい。この場合、検知装置３ａ、３ｂは、それぞれ、車軸計数ポイントのセンサとして、またはＲＦＩＤ読取り機として設計される。図示した例では、計数ポイント５のセンサが検知装置３ａ、３ｂとして使用され、計数ポイントは評価ユニット６に接続されている。この計数ポイント５は、車軸計数器の車軸計数ポイント、またはトランスポンダ信号（使用された基準要素２による）を検知して計数する計数ポイントであってもよい。センサ３ａ、３ｂによって検知されたアナログ検知信号４ａ、４ｂは、計数ポイント５の計数ユニット１１により、図３ｃ、図３ｄに示すようなデジタル検知パルス７ａ、７ｂに変換される。

図示した例では、アナログ検知信号４ａ、４ｂは各々、異なる傾斜の斜面を有する立ち下がりカーブを含んでおり、これは例えば、２つの検知装置３ａ、３ｂの構成部品の調整が異なったために公差に差異が生じて、検知装置３ａ、３ｂのマッチングが異なったことが原因であり得る。従って、デジタル検知パルス７ａ、７ｂは異なる幅（第１の検知パルス７ａのパルス幅Ａ、第２の検知パルス７ｂのパルス幅Ｂ）を有する。加えて、検知装置３ａ、３ｂが使われた図示した例では、検知装置の間の距離ｄは比較的短く、それにより、２つの検知信号４ａ、４ｂまたは検知パルス７ａ、７ｂはオーバーラップ幅ＯＬだけ時間上オーバーラップする。

評価ユニット６はＸＯＲゲート１２および２進計数装置１０を備える。ＸＯＲ信号８はＸＯＲ演算によりＸＯＲゲート１２で生成され、このＸＯＲ信号は、基準要素２が、２つの検知装置３ａ、３ｂの内の一つずつで検知される各場合に対する時間間隔を示す。検知信号４ａ、４ｂまたは検知パルス７ａ、７ｂの中央（検知信号４ａ、４ｂの中央＝検知パルス７ａ、７ｂの中央）の間の時間差（時間間隔）Ｄは、次いでＸＯＲ信号８の持続時間（全体の幅）Ｌから決定される。

ＸＯＲ信号８の全体の幅Ｌは、第１の検知パルス７ａのパルス幅Ａおよび第２の検知パルス７ｂのパルス幅Ｂの和からオーバーラップ幅ＯＬを引いて、
Ｌ＝Ａ＋Ｂ−２ＯＬ
と計算される。

次いで、検知信号４ａ、４ｂまたは検知パルス７ａ、７ｂの中央において必要な時間差Ｄは、
Ｄ＝（１／２）Ａ−ＯＬ＋（１／２）Ｂ
または、
２Ｄ＝Ａ−２ＯＬ＋Ｂ
と計算され、従って
Ｄ＝（１／２）Ｌ
または、
ｖ＝ｄ／Ｄ＝２ｄ／Ｌ
となり、ここでｄ＝検知装置の間の距離、およびｖ＝決定すべき速度（速度が一定ならば）である。

従って、検知信号４ａ、４ｂまたは検知パルス７ａ、７ｂの中央の間の時間差Ｄは、ＸＯＲ信号８の合計幅Ｌの半分に等しい。従って決定すべき速度ｖは２ｄ／Ｌとなる。

デジタル検知パルス７ａ、７ｂは評価装置６に伝送され、そこでＸＯＲゲート１２を用いてＸＯＲ演算が実行される。基準要素２が２つの検知装置３ａ、３ｂの一方だけで検知され次第、ＸＯＲ信号８がクロック入力９（ＸＯＲゲートの「ハイ」出力）に与えられた時に、ＸＯＲ信号８が評価ユニット６の２進計数装置１０のクロック入力９に与えられ、所定のクロック周波数（好ましくは１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ）の計数信号が生成される。計数信号の数がＸＯＲ信号８の合計幅Ｌの尺度となる。アナログ信号の検知、検知信号のデジタル化、ＸＯＲ演算および計数信号の生成が同時に実行される。これは、更なるデータ処理が開始されるまでに、基準要素２が検知装置３ａ、３ｂの両方によって検知されて全ての検知信号４ａ、４ｂが存在するまで待つ必要がないことを意味する。２進計数装置１０の計数信号は、例えば常に２つのＸＯＲパルスの後に読み取ることができる。

２ 基準要素
３ａ、３ｂ 検知装置
４ａ、４ｂ 検知信号
５ 計数ポイント
６ 評価ユニット
７ａ、７ｂ 検知パルス
８ ＸＯＲ信号
９ クロック入力
１０ 評価ユニットの２進計数装置
１１ 計数ポイントの計数ユニット
１２ ＸＯＲゲート

Claims (9)

1. 軌条車両の速度を決定する方法であって、前記方法は、
   第１の検知装置（３ａ）を用いて前記車両の基準要素（２）を検知するステップであって、前記基準要素（２）が前記第１の検知装置（３ａ）を通過したときに、前記第１の検知装置（３ａ）が第１の検知信号（４ａ）を生成するステップと、
   前記第１の検知装置（３ａ）から進行方向にある距離を置いて配置された第２の検知装置（３ｂ）を用いて前記基準要素（２）を検知するステップであって、前記基準要素（２）が前記第２の検知装置（３ｂ）を通過したときに、前記第２の検知装置（３ｂ）が第２の検知信号（４ｂ）を生成するステップと、
   前記検知信号（４ａ、４ｂ）をデジタル検知パルス（７ａ、７ｂ）へ変換するステップと、
   前記２つの検知パルス（７ａ、７ｂ）の間の時間差を決定するステップと、を含み、
   前記第１および前記第２の検知パルス（７ａ、７ｂ）をＸＯＲ論理を用いて関連付けることにより、ＸＯＲ信号（８）がＸＯＲゲート（１２）で生成され、前記ＸＯＲ信号（８）の持続時間が決定され、
   前記２つの検知パルス（７ａ、７ｂ）の間の時間差が、前記ＸＯＲ信号（８）の前記持続時間を半分にすることにより決定されることを特徴とする方法。
2. 前記ＸＯＲ論理が「真」を出力する間は、２進計数装置（１０）の計数器が所定のクロック周波数で計数信号を生成し、
   前記ＸＯＲ信号（８）の前記持続時間は計数信号の数から決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ＸＯＲ論理が「真」を出力するや否や、前記２進計数装置（１０）の前記計数器が開始されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記２進計数装置（１０）は、計数ポイント（５）、特に車軸計数ポイントの一部であることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
5. 車軸計数ポイントのセンサが検知装置（３ａ、３ｂ）として用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記検知パルス（７ａ、７ｂ）が時間上オーバーラップするように、前記第１および前記第２の検知装置（３ａ、３ｂ）の間の距離が十分に小さくなるように選択されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記２つの検知装置（３ａ、３ｂ）の間の距離は、１４８ｍｍ以下、好ましくは１４０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 第１および第２のデジタル検知パルス（７ａ、７ｂ）は、同一車両の異なる基準点（２）に対して生成され、
   前記車両の平均速度を決定するために、全ての基準点（２）に対して前記ＸＯＲ信号（８）の持続時間が合計され、前記ＸＯＲ信号（８）の平均値の持続時間を半分にすることにより、前記２つのデジタル検知パルス（７ａ、７ｂ）の間の時間差が決定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法を用いた、軌条車両の速度を決定するための車軸計数ポイントの使用法。