JP6719480B2 - 車軸計数方法及び車軸計数装置 - Google Patents
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Description
・せん断応力差信号を生成する。
・前記せん断応力差信号が所定の上限値を超える場合や所定の下限値を下回る場合に、信号処理装置内でホイール信号を生成する。
本発明による車軸計数方法(OECコンセプト)の特に有利な変型例は、並べて(in a row)配置され、異なるブラッグ波長を有する2つのファイバー・ブラッグ・グレーティングをそれぞれ有するセンサーファイバーを、前記レールの方向において互いに離間した2つのセンサー位置で使用し、前記せん断応力差信号は、前記センサーファイバーで反射された光出力の時間的強度プロファイルが光電子部品によって検出され、前記光電子部品の波長フィルターの2つのフィルターエッジでフィルターにかけられることによって、信号処理装置内で前記光電子部品によって光学的に生成され、前記フィルターエッジは、それぞれ前記ファイバー・ブラッグ・グレーティングのブラッグ波長のうちの1つの範囲にあり、異なる算術符号を有する勾配を有し、前記フィルターにかけられた強度プロファイルを前記差信号として検出することを特徴とする。前記差信号を前記信号処理装置内で処理することによって、(デジタル)ホイール信号が生成される。
F 波長フィルター
FBG1、FBG2 ファイバー・ブラッグ・グレーティング
FK ファイバー結合器
FW 周波数分離フィルター
FWHM 半値全幅
G 制限値
K、K1、K2 フィルターエッジ
L 光源
MC マイクロコントローラ
NF ニュートラルファイバー
OEC 光電子部品
P1、P2 反射ピーク
PD、PD1、PD2 フォトダイオード
RI1、RI2 ホイールパルス
SK1、SK2 レール接触部
S レール
SF センサーファイバー
SS1、SS2 センサー位置
ST ビームスプリッタ
SV 信号処理装置
SD 差信号
SR、SR1、SR2 基準信号
S1、S2 せん断応力信号
T ブラケット
V、V1、V2 トランスインピーダンス増幅器
ZP 計数部
λ1、λ2 ブラッグ波長
Claims (22)
- 車軸を有するホイールを検出するためのレール結合車両の車軸計数方法であって、
・少なくとも1つのセンサーファイバー(SF、SF1、SF2)であって、それぞれがレール(T)に取り付けられた少なくとも2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)を備えるセンサーファイバー(SF、SF1、SF2)に、又は、少なくとも2つのセンサーファイバー(SF、SF1、SF2)であって、それぞれがレール(T)に取り付けられた少なくとも1つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)を備えるセンサーファイバー(SF、SF1、SF2)に、光を導入する工程であって、各ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)は、ブラッグ波長(λ1、λ2)にあって半値全幅(FWHM)を有する反射ピーク(P1、P2)を有する反射スペクトルを有する、工程と、
・互いに離間した2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)によって反射された前記光を検出することによって、前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)それぞれについて、前記レールの2つのせん断応力信号を生成する工程と、
・せん断応力差信号を前記レールの2つのせん断応力信号から生成する工程と、
・前記せん断応力差信号が所定の上限値(G)を超える場合や所定の下限値(G)を下回る場合に、信号処理装置内でホイール検出信号を生成することによって、ホイールを検出する工程と
を含むレール結合車両の車軸計数方法。 - 並べて配置され、異なるブラッグ波長(λ1、λ2)を有する2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)をそれぞれ有するセンサーファイバー(SF)を、前記レールの方向において互いに離間した2つのセンサー位置(SS1、SS2)で使用し、
前記せん断応力差信号は、前記センサーファイバー(SF)で反射された光出力の時間的強度プロファイルを、光電子部品(OEC)を用いて、前記光電子部品(OEC)の波長フィルターの2つのフィルターエッジ(K1、K2)でフィルターにかけることによって、信号処理装置(SV)内で前記光電子部品(OEC)によって光学的に生成され、前記フィルターエッジ(K1、K2)は、それぞれ前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)のブラッグ波長(λ1、λ2)のうちの1つの範囲にあり、異なる算術符号を有する勾配を有し、
前記フィルターにかけられた強度プロファイルを差信号として検出し、
信号処理装置内で前記差信号を処理することによって、ホイール検出信号を生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の車軸計数方法。 - 前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)の反射ピーク(P1、P2)の半値全幅の差が0.5nmよりも小さく、前記グレーティングの反射率(R)の差が20%よりも小さいことを特徴とする請求項2に記載の車軸計数方法。
- 前記センサーファイバー(SF)において反射された前記光出力の時間的強度プロファイルから基準信号を検出し、前記基準信号は前記光電子部品(OEC)によってフィルターにかけられず、前記差信号は前記基準信号と比較されることを特徴とする請求項2に記載の車軸計数方法。
- 異なるブラッグ波長(λ1、λ2)を有する並べて配置された2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)を有するセンサーファイバー(SF)を、前記レールの方向において互いに離間した2つのセンサー位置(SS1、SS2)で使用し、
無負荷状態から負荷状態への移行中における前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)の反射ピーク(P1、P2)のスペクトルの重なりによって、前記せん断応力差信号を光学的に生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の車軸計数方法。 - 前記反射ピークは前記負荷状態で重なることを特徴とする請求項5に記載の車軸計数方法。
- 1つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)をそれぞれ有する2つのセンサーファイバー(SF1、SF2)を使用し、異なるセンサーファイバー(SF1、SF2)の前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)は、前記レールの方向において互いに離間したセンサー位置(SS1、SS2)に配置され、
各センサーファイバー(SF1、SF2)に関し、前記センサーファイバー(SF1、SF2)において前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)によって反射された光出力の時間的強度プロファイルについてのフィルターにかけられた信号を、光電子部品(OEC)の波長フィルターの各フィルターエッジ(K1、K2)でフィルターにかけることによって、信号処理装置(SV)内でせん断応力差信号として生成し、
前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)の前記せん断応力差信号を、マイクロコントローラ(MC)を用いて電子的に生成する
ことを特徴とする請求項1に記載の車軸計数方法。 - 前記センサーファイバー(SF)において反射された前記光出力の時間的強度プロファイルから基準信号を検出し、前記基準信号は前記光電子部品(OEC)によってフィルターにかけられず、前記せん断応力信号は、フィルターにかけられた信号の基準信号に対する比率から求められることを特徴とする請求項7に記載の車軸計数方法。
- 前記基準信号が所定の第3制限値を下回ると、故障であると特定されることを特徴とする請求項8に記載の車軸計数方法。
- 光源(L)と、
少なくとも1つの計数部(ZP)とを備え、各計数部(ZP)はレール(T)に取り付ける2つのレール接触部(SK1、SK2)を備え、各レール接触部(SK1、SK2)は、
−第1ブラッグ波長(λ1)を有する第1ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1)と、第2ブラッグ波長(λ2)を有する第2ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG2)とを備えたセンサーファイバー(SF)であって、前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)はニュートラルファイバー(NF)に対して斜めに前記レール(T)に取り付けられるように設計された、センサーファイバー(SF)と、
−センサーファイバー(SF)の前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)によって反射された前記光出力の光学サブトラクションを実行する光電子部品(OEC)を有する信号処理装置(SV)であって、前記光電子部品(OEC)は、2つのフィルターエッジ(K1、K2)を有する波長依存フィルター(F)を備え、前記フィルターエッジ(K1、K2)はそれぞれ、前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)のブラッグ波長(λ1、λ2)のうちの1つの範囲にあって異なる算術符号を有する勾配を有する、信号処理装置(SV)と
を備える請求項2に記載の方法を実行するための車軸計数装置。 - 前記フィルターエッジ(K1、K2)の勾配の絶対値は同じであることを特徴とする請求項10に記載の車軸計数装置。
- 計数部(ZP)の前記2つのレール接触部(SK1、SK2)の前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)は、共通のセンサーファイバー(SF)内に配置されることを特徴とする請求項10又は11に記載の車軸計数装置。
- 光源(L)と、
少なくとも1つの計数部(ZP)とを備え、各計数部(ZP)はレール(T)に取り付ける2つのレール接触部(SK1、SK2)を備え、各レール接触部(SK1、SK2)は、
・互いに離間した2つのセンサー位置(SS1、SS2)において、並べて配置された2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)を備えるセンサーファイバー(SF)であって、
前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)はニュートラルファイバー(NF)に対して斜めに前記レール(T)に取り付けられるように設計され、前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)のブラッグ波長(λ1、λ2)と、前記2つのセンサー位置(SS1、SS2)間の距離とは、前記レール(T)が前記2つのセンサー位置(SS1、SS2)間において所定の負荷を受けた時に前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)の反射ピーク(P1、P2)が重なるように選択される、センサーファイバー(SF)と、
・前記ファイバー・ブラッグ・グレーティングによって反射された前記光を検出し、次いで処理する信号処理装置(SV)とを備える
請求項4に記載の方法を実行するための車軸計数装置。 - 前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)の反射ピーク(P1、P2)の半値全幅(FWHM)は1〜2桁異なることを特徴とする請求項13に記載の車軸計数装置。
- 前記2つのファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)のブラッグ波長(λ1、λ2)の差が5nm以下であり、一方のファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1)の半値全幅(FWHM)が少なくとも0.05nmであり、他方のファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG2)の半値全幅が最大でも5nmであることを特徴とする請求項13又は14に記載の車軸計数装置。
- 光源(L)を備え、
各計数部(ZP)はレール(T)に取り付ける2つのレール接触部(SK1、SK2)を備え、各レール接触部(SK1、SK2)は、
−ブラッグ波長(λ1、λ2)を有するファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)を備えたセンサーファイバー(SF1、SF2)であって、前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)はニュートラルファイバー(NF)に対して斜めに前記レール(T)に取り付けられるように設計された、センサーファイバー(SF1、SF2)と、
−せん断応力信号を生成する信号処理装置(SV)であって、フィルターエッジ(K)を有する光電子部品(OEC)を備える信号処理装置(SV)とを備え、
前記信号処理装置(SV)が発した前記せん断応力信号の差信号を生成するマイクロコントローラ(MC)を備える請求項7に記載の方法を実行するための車軸計数装置。 - 前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)は、前記ニュートラルファイバー(NF)に対して±30°から±60°、特に±45°の角度で互いに平行に前記レール(T)に取り付けられることを特徴とする請求項10乃至16のいずれか1項に記載の車軸計数装置。
- 前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)は前記レール(T)の前記ニュートラルファイバー(NF)と交差することを特徴とする請求項10乃至17のいずれか1項に記載の車軸計数装置。
- 前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)は、前記レール(T)の熱膨張を補償するためのコンバータ構造を備えることを特徴とする請求項10乃至18のいずれか1項に記載の車軸計数装置。
- 前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)は、予め張力が加わった状態で前記レール(T)に固定されることを特徴とする請求項10乃至19のいずれか1項に記載の車軸計数装置。
- 前記ファイバー・ブラッグ・グレーティング(FBG1、FBG2)を前記レール(T)に取り付ける際に予め加える張力を調節するために、トリミング装置を設けることを特徴とする請求項20に記載の車軸計数装置。
- 前記信号処理装置は光ファイバー・ビーム・スプリッタ(ST)を備えることを特徴とする請求項10乃至21のいずれか1項に記載の車軸計数装置。
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