TWI635978B - 用於偵測軌道載具之輪的輪偵測器 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用於偵測一軌道載具之一輪的輪偵測器,該輪偵測器包含兩個偵測器通道,其中 a) 各通道包含與該各別通道之一量測及饋送模組連接的一線圈單元,該量測及饋送模組用於為該線圈單元饋送該量測及饋送模組之一輸出信號,其中該各別通道之一決策模組雙向地連接至該量測及饋送模組, b) 各通道之該量測及饋送模組包含與該通道之一決策模組之一輸入端/數個輸入端連接的一溫度量測模組及/或用於量測機械振動的一模組, c) 該等決策模組係經由一雙向數位介面彼此連接, d) 該等通道中之一者之該決策模組係經由一雙向數位介面與一資料傳輸模組連接,以用於經由一資料傳輸線在該輪偵測器與一監督系統之間通訊。
Description
發明領域 本發明係關於一種用於偵測一軌道載具之一輪的輪偵測器,該輪偵測器特別可在鐵路車站及鐵路線使用,用於偵測鐵道路段未被佔用(亦即,鐵道路段中無車輛),以便管理軌道載具交通。
發明背景 根據先前技術,軌道電路、輪偵測器及感應迴路用於系統中,用於偵測鐵道路段未被佔用。
一個先前技術類型之輪偵測器基於使用道旁電子單元分析由輪偵測器之接收器頭傳輸之信號而工作,接收器頭由輪偵測器之傳輸器頭產生之磁場內,其中該等頭安裝於軌道之相對側上,輪可在軌道上運行且通過偵測器。
波蘭專利文獻PL 199810 B揭示用於偵測軌道載具輪之偵測器的整合式雙通道頭,該頭具有一傳輸頭及四個線圈接收頭,該傳輸頭具有呈並聯(電流)諧振電路形式之兩個諧振電容電感集合。接收頭之線圈對相關於傳輸頭之線圈以不對稱方式定位。接收頭中之線圈之此配置確保信號之包絡在不同類型之輪(例如,小型輪、非典型輪或遠離軌頭移動之輪)通過時適當地成形。
其他波蘭專利文獻PL 209435 B揭示用於偵測軌道載具之輪的偵測器之路旁電子電路,該偵測器包含包括傳輸頭的傳輸零件、包括接收頭的接收零件及微處理器電路。
傳輸零件及接收零件皆具有受傳輸自微處理器電路之信號控制的調變器,然而,接收零件中之調變器與前置放大器連接,且前置放大器之放大率之變化自微處理器電路進行控制。前置放大器又與使來自接收頭之輸入信號乘以來自微處理器電路之控制信號(命令信號)的電路連接。乘法電路與使來自接收頭之輸入信號乘以饋入傳輸頭、在自微處理器電路進行控制之移相器中進行修改之信號的另一乘法電路連接。來自其他乘法電路之信號經傳輸至來自接收頭之輸入信號加法器之電路及來自微處理器電路之信號。
由緊固至軌道且能夠偵測輪凸緣之通過之僅一個頭組成的設計為實施於根據先前技術之輪偵測器中之另一設計解決方案。單側輪偵測器之最常見的工作原理為,在電導體(此處為輪)存在之情況下,電路(例如,輪偵測器內部之諧振電路)之電參數改變。使用一個頭工作之輪偵測器的上文所提及之原理亦廣泛實施於許多不同行業中之金屬偵測器之設計中。此技術解決方案之實例含於EP 1479587 A2中,根據EP 1479587 A2,兩個獨立的電感式感測器一個接著一個地沿軌道縱向定位於共同外殼中。偵測器之該等電路中之每一者包含可以或可不具有鋼芯的偵測器之線圈,且包含振盪器電路。偵測器之線圈與電容器一起形成振盪電路,該振盪電路在其周圍產生可變磁場。當輪凸緣達到偵測器之線圈之操作區域時,由於歸因於輪內所感應之渦流的能量由鋼輪凸緣奪去,振盪電路之振盪將衰減。因此,振盪器電路之電壓振幅將改變及/或振盪器電路之諧振頻率將改變,且在大部分偵測器中,此情形導致用於操作振盪器電路的偵測器之功率消耗之改變。對應的電流信號經由雙線鏈路傳輸至安全設施中之裝置。此處,信號係(例如)使用比較器電路轉換成控制信號(命令信號),且考慮到安全設施內之不同任務而傳輸該信號以供進一步處理。
發明概要 本發明係關於緊靠軌頭安設的用於偵測軌道載具之輪的輪偵測器。輪偵測器之目的係偵測軌道載具之輪之凸緣的通過及將關於輪之通過的資料傳輸至監督系統,例如互鎖系統、平交道系統或線路堵塞系統。為確保輪偵測器之正確且安全的工作,需要維持出現於軌道附近的環境條件之整個範圍內的輪偵測器效能之穩定參數。溫度改變及振動係對安裝於軌道上之輪偵測器之效能有影響的環境條件。輪偵測器對存在於路旁區域中之電磁干擾的抗擾性係輪偵測器的顯著特徵。
歸因於輪偵測器可安裝所在的軌道之大量變形及軌道的不同程度之耗損,調整輪偵測器之適當安裝位置中之輪偵測器效能之參數係有利的。輪偵測器之調整應保證在製造商所指定之數個類型之軌道上工作的輪偵測器之製造商所聲明的參數將達到。
根據本發明之輪偵測器單元之電路為雙通道電路,且在輪偵測器之各通道中存在一線圈單元,且該線圈單元(詳言之,單向地)與各別通道之一量測及饋送模組連接,該量測及饋送模組用於為該線圈單元饋送該量測及饋送模組之一輸出信號,其中各別通道之一決策模組雙向地(相對於資料及/或信號之傳輸)連接至該量測及饋送模組。
各通道之該量測及饋送模組包含一溫度量測模組(例如,在各狀況下包含至少一個溫度感測器),及一機械振動量測模組(例如,在各狀況下包含至少一個加速度感測器),其中該溫度量測模組及/或該振動量測模組與一決策模組之一輸入端/數個輸入端連接。該至少一個加速度感測器允許量測加速度,亦即特性化機械振動之量。所量測之加速度可自輪偵測器傳輸至輪偵測器系統之另一部分(例如,所謂的上層),詳言之以便告知使用者振動是否在可接受範圍內。
兩個通道之決策模組經由雙向數位介面而彼此連接,且此外,第一通道之決策模組係經由雙向數位介面與資料傳輸模組連接,以便保證輪偵測器與監督系統之間的經由資料傳輸線的通訊。
詳言之,第一通道之線圈單元中存在兩個電路,且該等電路經由沿軌頭定位之線圈而彼此影響。第二通道中之線圈單元中之相關線圈之連接及幾何配置與關於第一通道所描述之連接及幾何配置相同。
至輪偵測器之兩個通道之電力供應可(例如)由與電力供應線連接之獨立電力供應塊提供。
通道中之至少一者之量測及饋送模組可包含一放大器,該放大器之輸出端可與通道之線圈單元連接,且該放大器之輸入端可與通道之決策模組之輸出端連接。
在輪偵測器之第一通道中之線圈單元中,電路中僅一者可與放大器輸出端連接且可由來自放大器輸出端之信號饋送。放大器之輸入信號又可自決策模組之輸出獲取。關於放大器經由電力供應路徑汲取之電力的資訊係經由功率量測模組傳輸至決策模組。
關於來自放大器之輸出信號之參數的資訊係使用參數量測模組傳輸至決策模組。然而,在輪偵測器之第二通道中之線圈單元中,電路中僅一者與此通道中之放大器之輸出端連接且由來自此放大器之輸出信號饋送。放大器之輸入信號係自此通道之決策模組之輸出獲取。關於放大器經由電力供應路徑汲取之電力的資訊係經由此通道之功率量測模組傳輸至決策模組。關於來自此通道之放大器之輸出信號之參數的資訊係經由參數量測模組傳輸至輪偵測器之此通道之決策模組。
兩個通道之模組可位於共同外殼內,該等模組(詳言之)包括電力供應模組、資料傳輸模組、量測及饋送模組、用於分析所量測溫度及/或所量測機械振動之改變的量測模組及/或決策模組。該等模組可沿軌道一個接一個地定位。
較佳實施例之詳細說明 如圖式中所展示,輪偵測器塊(亦即,CK)之電路為雙通道電路。圖式之圖1中展示了CK輪偵測器分為兩個通道A及B。CK輪偵測器之各通道中分別存在線圈單元MC_A及MC_B,該等線圈單元分別與量測及饋送模組MP_A及MP_B單向連接,決策模組MD_A及MD_B又分別雙向連接至該等量測及饋送模組。各別溫度量測單元PT_A及PT_B及各別用於量測機械振動的模組PP_A及PP_B均連接至決策電路MD_A及MD_B中之輸入端,且同時,通道A及B分別由與電力供應線P連接之電力供應塊MZ_A及MZ_B供電。決策模組MD_A及MD_B借助於一雙向數位介面IMD彼此連接,而此外,MD_A決策模組經由雙向數位介面與資料傳輸模組MT連接,從而確保經由傳輸鏈路D的輪偵測器與監督系統之間的通訊。輪偵測器之通道A中存在線圈單元MC_A,而通道B中存在線圈單元MC_B。線圈單元之方塊圖展示於圖式之圖2中。
第一通道中之線圈單元MC_A中存在兩個電路,亦即O1_A及O2_A。如圖式中之圖3及圖4中所展示,電路O1_A及O2_A經由沿軌頭SZ及沿輪之凸緣K而定位的線圈L1A及L2A彼此影響。此位置確保由軌道及鐵路車輛中流動之電流產生之磁場之影響得到補償。
在線圈單元MC_B中,相關電路O1_B及O2_B之連接及相關線圈L1B及L2B之幾何配置與MC_A模組中相同。根據圖式之圖2中所展示之方塊圖,在線圈單元MC_A中,電路O1_A中之僅一者連接至放大器WM_A之輸出端且由來自放大器WM_A之輸出信號SWM_A饋送。
放大器WM_A之輸入信號SMM_A係自決策模組MD_A之輸出獲取,且此程序以簡化形式呈現於圖式之圖2中。關於放大器WM_A經由電力供應路徑ZWM_A汲取之功率之值的資料WPM_A係經由功率量測模組PM_A傳輸至決策模組MD_A且此情況在圖式之圖2中展示。關於來自放大器WM_A之輸出信號SWM_A之至少一個參數(例如,電壓及/或電流之振幅)的資料WAM_A係由參數量測模組PAM_A產生且自參數量測模組PAM_A傳輸至決策模組MD_A。此以示意性形式展示於圖式之圖2中。
根據圖式之圖2中之方塊圖,在線圈單元MC_B中,電路O1_B中之僅一者連接至放大器WM_B之輸出端且由信號SWM_B饋送。放大器WM_B之輸入信號SMM_B係自決策模組MD_B之輸出獲取且此情況以示意性形式展示於圖式之圖2中。關於放大器WM_B經由電力供應路徑ZWM_B汲取之功率之值的資料WPM_B係經由功率量測模組PM_B傳輸至決策模組MD_B,如此情況在圖式之圖2中展示。關於來自放大器WM_B之輸出信號SWM_B之至少一個參數(例如,電壓及/或電流之振幅)的資料WAM_B係由參數量測模組PAM_B產生且自參數量測模組PAM_B傳輸至決策模組MD_B。此以示意性方式展示於圖式之圖2中。
如圖式之圖3及圖4中所展示,在第一通道之線圈單元MC_A中存在變換器L1A至L2A。變換器L1A至L2A係借助於在共同支架上捲繞線圈L1A及L2A而形成。類似地,在第二通道之線圈單元MC_B中存在變換器L1B至L2B且此情況亦在圖式之圖3及圖4中展示。變換器L1B至L2B係借助於在共同支架上捲繞線圈L1B及L2B而形成。
輪偵測器之正確緊固及在輪偵測器之標準工作期間維持其位置不變係此設備之正確及安全工作的前提條件。輪偵測器之標準工作應在製造商所規定之輪偵測器之調整程序完成之後開始。
輪偵測器外殼及將輪偵測器緊固至軌道之設計保證變換器L1A至L2A及L1B至L2B平行於軌道而定位,且因此可能有效地補償由軌道中流動之電流產生之磁場產生的干擾,其以示意性方式呈現於圖式之圖3及圖4中。外殼及輪偵測器至軌道之緊固之設計使得變換器L1A至L2A及L1B至L2B能夠在輪凸緣通過的一側緊靠軌頭而置放,如圖式之圖3及圖4中所展示。變換器與軌頭之間的距離由製造商來定義。
此外,外殼及輪偵測器至軌道之緊固之設計使得將輪偵測器的外殼定位於由製造商定義的距軌頭頂部之最小距離內成為可能,藉此保證輪偵測器在輪通過期間的無衝突工作。
將輪偵測器在製造商所定義之位置中安裝於軌道上(在於將變換器L1A至L2A及L1B至L2B置放於距軌頭之定義距離內)使得產生線圈單元MC_A及MC_B中之電路之參數之值及產生所汲取之功率之值的指示WPM_A、WPM_B。歸功於由於使用輪偵測器緊固之穩定設計而實現的維持輪偵測器之不變位置,確保線圈單元MC_A及MC_B中之電路之電參數之恆定值得以維持及在系統之調整與定期檢測之間的時間段期間汲取之電力之值的恆定指示WPM_A、WPM_B。有可能經由在輪偵測器效能之演算法中對所汲取之電力之值WPM_A、WPM_B進行循環檢驗來應用對輪偵測器之位置之正確性進行循環檢驗的方法。
雙向數位介面IMD被用於所汲取之電力之值WPM_A、WPM_B的循環檢驗法中。雙向介面IMD連接決策模組MD_A及MD_B且使得能夠將值WPM_A傳輸至決策模組MD_B及將值WPM_B傳輸至決策模組MD_A。歸功於在決策模組之間傳輸值WPM_A及WPM_B,各決策模組循環地檢驗來自兩個通道的所汲取電力WPM_A、WPM_B之值,從而有可能減小無法偵測輪偵測器之位置之不可接受改變的機率。
用於將輪偵測器安裝於軌道上的上述條件確保輪之凸緣經過線圈單元MC_A、MC_B的無阻礙移動。當輪凸緣形式之電導體出現在線圈單元MC_A上方時,此情況導致此線圈單元中之電路之電參數之值的改變及所汲取電力之值WPM_A的改變。
當輪凸緣形式之電導體出現線圈單元MC_B上方時,此情況導致此線圈單元中之電路之電參數之值的改變及所汲取電力之值WPM_B的改變。輪通過線圈單元MC_A及MC_B導致產生信號WPM_A及WPM_B之值的一系列改變。經由資料傳輸鏈路D傳輸來自輪偵測器的關於輪通過之資料的條件中之一者為決策模組MD_A及MD_B中之每一者偵測到輪通過。
記錄於決策模組MD_A及MD_B之效能之演算法中的偵測輪通過之方法係基於如製造商所定義的藉由決策模組中之每一者偵測信號WPM_A及WPM_B之序列的原理。
雙向數位介面IMD同樣被用於偵測信號WPM_A、WPM_B之序列的方法中。雙向介面IMD連接決策模組MD_A及MD_B且使得能夠將值WPM_A傳輸至決策模組MD_B及將值WPM_B傳輸至決策模組MD_A。歸功於在決策模組之間傳輸WPM_A及WPM_B值,各決策模組循環地檢驗自兩個通道汲取之電力之值WPM_A及WPM_B,從而有可能減小WPM_A、WPM_B之改變之序列的分析結果錯誤的機率,且藉此減小藉由輪偵測器不恰當地偵測輪之通過的機率,藉此如軌道交通控制系統所需地降低將關於輪通過之錯誤資訊發送至監督系統的機率。
A、B‧‧‧通道
CK‧‧‧輪偵測器
D‧‧‧資料傳輸鏈路
IMD‧‧‧雙向數位介面
K‧‧‧輪凸緣
L1A、L2A、L1B、L2B‧‧‧線圈/變換器
MT‧‧‧資料傳輸模組
MC_A、MC_B‧‧‧線圈單元
MD_A、MD_B‧‧‧決策模組
MP_A、MP_B‧‧‧量測及饋送模組
MZ_A、MZ_B‧‧‧電力供應塊
O1_A、O2_A、O1_B、O2_B‧‧‧電路
P‧‧‧電力供應線
PT_A、PT_B‧‧‧溫度量測單元
PP_A、PP_B‧‧‧用於量測機械振動的模組
PM_A、PM_B‧‧‧功率量測模組
PAM_A、PAM_B‧‧‧參數量測模組
SZ‧‧‧軌頭
SMM_A、SMM_B‧‧‧輸入信號
SWM_A、SWM_B‧‧‧輸出信號
WM_A、WM_B‧‧‧放大器
WAM_A、WAM_B、WPM_A、WPM_B‧‧‧資料
ZWM_A、ZWM_B‧‧‧電力供應路徑
本發明之實例將在圖式中加以說明,在圖式中,諸圖展示: 圖1 用於偵測軌道載具之輪的輪偵測器之模組的方塊圖, 圖2 輪偵測器之各通道中的線圈單元之方塊圖以及量測及饋送模組之方塊圖, 圖3 線圈單元及電感式物件相對於軌道之配置的側視圖,以及 圖4 圖3之配置的俯視圖。
Claims (6)
- 一種用於偵測一軌道載具之一輪的輪偵測器,該輪偵測器包含兩個偵測器通道,其特徵在於a)各通道包含與該各別通道之一量測及饋送模組連接的一線圈單元,該量測及饋送模組用於為該線圈單元饋送該量測及饋送模組之一輸出信號,其中該各別通道之一決策模組雙向地連接至該量測及饋送模組,b)各通道之該量測及饋送模組包含與該通道之一決策模組之一輸入端/數個輸入端連接的一溫度量測模組及/或用於量測機械振動的一模組,c)該等決策模組係經由一雙向數位介面彼此連接,d)該等通道中之一者之該決策模組係經由一雙向數位介面與一資料傳輸模組連接,以用於經由一資料傳輸線在該輪偵測器與一監督系統之間通訊。
- 如請求項1之輪偵測器,其中各通道在操作期間係由可與一電力供應線連接之一電力供應塊供電。
- 如請求項1或2之輪偵測器,其中該等通道中之至少一者之該量測及饋送模組包含一放大器,其中該放大器之一輸出端與該通道之該線圈單元連接,且其中該放大器之一輸入端與該通道之該決策模組之一輸出端連接。
- 如請求項3之輪偵測器,其中˙該通道之該決策模組之一第一輸入端與一功率信號模組連接,該功率信號模組用於將關於該放大器經由一電力供應路徑汲取之電力之一值的一信號傳輸至該通道之該決策模組,及/或,˙該通道之該決策模組之一第二輸入端與一參數量測模組連接,該參數量測模組用於將關於自該放大器至該線圈單元之一輸出信號之一電壓及/或一電流之一振幅之值的一信號傳輸至該通道之該決策模組。
- 如請求項4之輪偵測器,其中該等通道中之至少一者之該線圈單元包含一對電路,且該等電路中之一者由來自該放大器之該輸出信號饋送,而另一電路由藉由由線圈組成之至少一個變換器產生之一場供電。
- 如請求項3之輪偵測器,其中該等通道中之至少一者之該線圈單元包含一對電路,且該等電路中之一者由來自該放大器之該輸出信號饋送,而另一電路由藉由由線圈組成之至少一個變換器產生之一場供電。
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