WO2018065204A1 - Safety device and method for determining a movement - Google Patents

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Definitions

  • the invention also relates to a method for determining a movement of a vehicle, in which the movement is determined by means of at least one fiber-optic sensor.
  • the method achieves the object mentioned at the outset Invention ⁇ according to the fact that the fiber optic sensor with light from at least two light sources is powered and the light of at least two light sources is evaluated independently.
  • the solution according to the invention has the advantage that only two light sources must be used and only one optical waveguide is necessary to build a multi-channel and given ⁇ if signal technically secure measuring device.
  • the at least two light sources can be formed independently of each other. This has the advantage that any malfunctions caused the not the other light source be hits a light source ⁇ and is thereby specified when the evaluation of the sensor ⁇ represents. There are thus at least two independent measured value channels available.
  • the analysis of the light signals in a particularly simple extracts ⁇ Stalten the light sources for generating light of mutually different frequencies or different wavelengths may be formed.
  • the evaluation device detects the light of the predetermined at least two different frequencies or wavelengths in order to obtain two independent measurement signals.
  • the evaluation device can be designed for a multi-channel signal evaluation for the different light of the light sources. With at least two measurement channels can be carried out continuously surveil ⁇ deviation of the measured values.
  • an alarm signal can be output if different values are determined from the light of the at least two light sources.
  • the values can be a Drehgeschwin ⁇ speed and / or a rotation rate.
  • Figure 1 is a schematic representation of an exemplary inventive measuring device
  • FIG. 2 shows a schematic representation of part of the measuring device according to the invention from FIG. 1.
  • the measuring device according to the invention is described below with reference to the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2.
  • the measuring device 1 according to the invention comprises a maschineop ⁇ tables gyro sensor 2.
  • the gyro sensor 2 comprises a fiber coil 3, two light sources 4 and an evaluation unit 5 on.
  • the two light sources 4 can independently from each other, light that is ⁇ passes in the fiber coil.
  • the fiber coil 3 consists of a wound ⁇ th optical waveguide, which is for example several kilometers long.
  • the two ends 6 of the optical waveguide are brought together at a Y-piece 7.
  • the light is split by the Y-piece into two light beams or leads together two light rays ⁇ .
  • the light of the light sources 4 is introduced via a coupler 8 and a polarizer 9 via the Y-piece 7 into both ends 6 of the fiber coil 3. After the light has flowed through the entire optical fiber of the fiber coil 3 in both directions 10, it passes through the Y-piece 7, the
  • the evaluation device 5 consists of a detector 11 and a transmitter 12.
  • the detector 11 detects a resulting according to the Sagnac effect by rotation of the fiber coil 3 phase shift between the coming out of the fiber coil 3 light rays ,
  • the transmitter 12 determines from the phase shift of the detector 11 has gistriert re-, a rate of rotation 13.
  • the rotation rate 13 is passed output from the measuring device 1 and, for example, to an inventive safety device for a rail-bunde ⁇ nes vehicle.
  • the light sources 4 are according to the invention for the production of

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Abstract

The invention relates to a safety device having at least one fiber-optic sensor. In order to provide a safety device which is technically secure with respect to signalling and nevertheless cost-effective, it is proposed according to the invention that the sensor comprises at least two light sources (4) and at least one evaluation device (5) which is configured for independent signal evaluation of light of the at least two light sources (4). The invention also relates to a method for determining a movement.

Description

Beschreibung description
Sicherungseinrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Bewegung Safety device and method for determining a movement
Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein schienengebundenes Fahrzeug, wobei die Sicherungseinrichtung wenigstens eine Messeinrichtung mit wenigstens einem faseroptischen Sensor umfasst. The invention relates to a securing device for a vehicle, in particular a rail-bound vehicle, wherein the securing device comprises at least one measuring device with at least one fiber-optic sensor.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Ermittlung einer Bewegung eines Fahrzeugs, bei dem die Bewegung mit Hilfe von wenigstens einem faseroptischen Sensor bestimmt wird . Furthermore, the invention also relates to a method for determining a movement of a vehicle, in which the movement is determined by means of at least one fiber-optic sensor.
Faseroptische Sensoren, wie beispielsweise Gyrosensoren, die auch mit FOG (Fiber Optischer Gyrosensor) abgekürzt werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Faseroptische Gyro¬ sensoren basieren auf dem Sagnac-Effekt . In einem faseropti- sehen Gyrosensor wird eine Spule aus aufgewickelten Glasfasern in zwei Richtungen von Lichtstrahlen durchströmt. Je nach dem in welche Richtung sich die Faserspule dreht, ergibt sich eine Phasenverschiebung in die eine oder andere Richtung zwischen den beiden Lichtstrahlen. Aus der Phasenverschiebung kann die Drehbewegung ermittelt und die Drehrichtung, die Drehgeschwindigkeit und/oder die Drehrate bestimmt werden. Fiber optic sensors, such as gyro sensors, also abbreviated to FOG (Fiber Optic Gyrosensor), are known in the art. Fiber optic gyro ¬ sensors are based on the Sagnac effect. In a fiber-optic gyrosensor, a coil of wound glass fibers is traversed in two directions by light rays. Depending on the direction in which the fiber coil rotates, there is a phase shift in one or the other direction between the two light beams. From the phase shift, the rotational movement can be determined and the direction of rotation, the rotational speed and / or the rate of rotation can be determined.
Anlagen mit einem hohen Gefährdungspotential, wie beispiels¬ weise Zugsicherungseinrichtungen, müssen signaltechnisch si- eher ausgebildet sein, damit ein Fehler sofort erkannt wird und eine Gefährdung, beispielsweise von Fahrgästen, vermieden werden kann. Die signaltechnisch sichere Ausführung ist allerdings häufig aufwendig und daher kostenintensiv. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherungseinrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, die signaltechnisch sicher und trotzdem kostengünstig sind. Die Aufgabe wird für die eingangs genannte Sicherungseinrich¬ tung dadurch gelöst, dass der Sensor wenigstens zwei Licht¬ quellen und wenigstens eine zur unabhängigen Signalauswertung von Licht der wenigstens zwei Lichtquellen ausgebildete Aus¬ werteeinrichtung aufweist. Installations with a high hazard potential as example ¬ as train protection systems need to be more trained safety-signal technology, so that an error is detected immediately and a hazard, for example, passengers can be avoided. However, the fail-safe design is often expensive and therefore expensive. It is therefore an object of the present invention to provide a safety device and a method of the type mentioned, which are safe in terms of signal technology and yet inexpensive. The object is achieved for the above-mentioned Sicherungsseinrich ¬ tion in that the sensor has at least two light ¬ sources and at least one designed for independent signal evaluation of light of at least two light sources from ¬ evaluation device.
Das eingangs genannte Verfahren löst die Aufgabe erfindungs¬ gemäß dadurch, dass der faseroptische Sensor mit Licht von wenigstens zwei Lichtquellen gespeist wird und das Licht der wenigstens zwei Lichtquellen unabhängig voneinander ausgewertet wird. The method achieves the object mentioned at the outset Invention ¬ according to the fact that the fiber optic sensor with light from at least two light sources is powered and the light of at least two light sources is evaluated independently.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass lediglich zwei Lichtquellen eingesetzt werden müssen und nur ein Lichtwellenleiter nötig ist, um eine mehrkanalige und gegebenen¬ falls signaltechnisch sichere Messeinrichtung aufzubauen. The solution according to the invention has the advantage that only two light sources must be used and only one optical waveguide is necessary to build a multi-channel and given ¬ if signal technically secure measuring device.
Die erfindungsgemäße Lösung kann durch vorteilhafte Ausge- staltungen weiterentwickelt werden, die im Folgenden beschrieben sind. The solution according to the invention can be further developed by advantageous embodiments, which are described below.
So können die wenigstens zwei Lichtquellen voneinander unabhängig ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass eine Stö- rung der einen Lichtquelle nicht die andere Lichtquelle be¬ trifft und dadurch bei der Auswertung des Sensors festge¬ stellt wird. Es stehen damit mindestens zwei unabhängige Messwertkanäle zur Verfügung. Um die Auswertung der Lichtsignale besonders einfach auszuge¬ stalten, können die Lichtquellen zur Erzeugung von Licht mit zueinander unterschiedlichen Frequenzen oder unterschiedlichen Wellenlängen ausgebildet sein. Die Auswerteeinrichtung detektiert dafür das Licht der vorbestimmten wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzen oder Wellenlängen, um zwei unabhängige Messsignale zu erhalten. Dafür kann die Auswerteeinrichtung für eine mehrkanalige Signalauswertung für das unterschiedliche Licht der Lichtquellen ausgebildet sein. Mit mindestens zwei Messkanälen kann eine kontinuierliche Überwa¬ chung der Messwerte vorgenommen werden. So können Einzelfehler erkannt werden und es kann eine entsprechende Fehlerreak¬ tion erfolgen, wie z. B. ein Alarmsignal und/oder eine Mes- sung mit ungenauerem Fehlermodell. Durch den mehrkanaligen Ansatz mit unabhängigen Messkanälen kann der Sensor signaltechnisch sicher aufgebaut werden. Thus, the at least two light sources can be formed independently of each other. This has the advantage that any malfunctions caused the not the other light source be hits a light source ¬ and is thereby specified when the evaluation of the sensor ¬ represents. There are thus at least two independent measured value channels available. The analysis of the light signals in a particularly simple extracts ¬ Stalten, the light sources for generating light of mutually different frequencies or different wavelengths may be formed. For this purpose, the evaluation device detects the light of the predetermined at least two different frequencies or wavelengths in order to obtain two independent measurement signals. For this purpose, the evaluation device can be designed for a multi-channel signal evaluation for the different light of the light sources. With at least two measurement channels can be carried out continuously surveil ¬ deviation of the measured values. Thus, individual errors can be detected and it can take place a corresponding Fehlerreak ¬ tion, such. For example, an alarm signal and / or a measurement with imprecise error model. Thanks to the multi-channel approach with independent measuring channels, the sensor can be safely set up in terms of signal technology.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann der Sen- sor als ein Gyrosensor ausgebildet sein. Da bei einem Gyros- ensor ein sehr langer Lichtwellenleiter in Form einer Faserspule verwendet wird, ist die Materialeinsparung besonders hoch und daher vorteilhaft. Die Erfindung betrifft eine Sicherungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein schienengebundenes Fahrzeug. Um die erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung signaltechnisch sicher und trotzdem kostengünstig auszugestalten, umfasst sie erfindungsgemäß eine Messeinrichtung nach einer der zuvor be- schriebenen Ausführungsform. In a particularly advantageous embodiment, the sensor can be designed as a gyrosensor. Since a very long optical waveguide in the form of a fiber coil is used in a gyroscope, the material saving is particularly high and therefore advantageous. The invention relates to a securing device for a vehicle, in particular a rail-bound vehicle. In order to configure the safety device according to the invention in a safe and yet cost-effective manner, according to the invention it comprises a measuring device according to one of the previously described embodiments.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Alarmsignal ausgegeben werden, wenn aus dem Licht der wenigstens zwei Lichtquellen unterschiedliche Werte ermittelt werden. Die Werte können eine Drehgeschwin¬ digkeit und/oder eine Drehrate sein. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, an alarm signal can be output if different values are determined from the light of the at least two light sources. The values can be a Drehgeschwin ¬ speed and / or a rotation rate.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In the following the invention will be explained with reference to the attached drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Messeinrichtung; Figure 1 is a schematic representation of an exemplary inventive measuring device;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines Teils der er¬ findungsgemäßen Messeinrichtung aus Figur 1. Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Messeinrichtung mit Bezug auf die beispielhafte Ausführungsform in den Figuren 1 und 2 beschrieben. Die erfindungsgemäße Messeinrichtung 1 umfasst einen faserop¬ tischen Gyrosensor 2. Der Gyrosensor 2 weist eine Faserspule 3, zwei Lichtquellen 4 und eine Auswerteeinrichtung 5 auf. FIG. 2 shows a schematic representation of part of the measuring device according to the invention from FIG. 1. The measuring device according to the invention is described below with reference to the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2. The measuring device 1 according to the invention comprises a faserop ¬ tables gyro sensor 2. The gyro sensor 2 comprises a fiber coil 3, two light sources 4 and an evaluation unit 5 on.
In der erfindungsgemäßen Messeinrichtung 1 mit dem erfin- dungsgemäßen Gyrosensor 2 erzeugen die beiden Lichtquellen 4 unabhängig voneinander Licht, das in die Faserspule 3 einge¬ leitet wird. Die Faserspule 3 besteht aus einem aufgewickel¬ ten Lichtwellenleiter, der beispielsweise mehrere Kilometer lang ist. Die beiden Enden 6 des Lichtwellenleiters sind an einem Y-Stück 7 zusammengeführt. Das Licht wird durch das Y- Stück in zwei Lichtstrahlen aufgeteilt oder führt zwei Licht¬ strahlen zusammen. Das Licht der Lichtquellen 4 wird in der beispielhaften Ausführungsform in Figur 1 über einen Koppler 8 und einen Polarysator 9 über das Y-Stück 7 in beide Enden 6 der Faserspule 3 eingeleitet. Nachdem das Licht den gesamten Lichtwellenleiter der Faserspule 3 in beide Richtungen 10 durchflössen hat, gelangt es über das Y-Stück 7, den In the inventive measuring device 1 according to the invention with the gyro 2, the two light sources 4 can independently from each other, light that is ¬ passes in the fiber coil. 3 The fiber coil 3 consists of a wound ¬ th optical waveguide, which is for example several kilometers long. The two ends 6 of the optical waveguide are brought together at a Y-piece 7. The light is split by the Y-piece into two light beams or leads together two light rays ¬ . In the exemplary embodiment in FIG. 1, the light of the light sources 4 is introduced via a coupler 8 and a polarizer 9 via the Y-piece 7 into both ends 6 of the fiber coil 3. After the light has flowed through the entire optical fiber of the fiber coil 3 in both directions 10, it passes through the Y-piece 7, the
Polarysator 9, den Koppler 8 zu der Auswerteeinrichtung 5. Die Auswerteeinrichtung 5 besteht aus einem Detektor 11 und einer Auswerteelektronik 12. Der Detektor 11 ermittelt eine gemäß dem Sagnac-Effekt durch eine Drehung der Faserspule 3 entstehende Phasenverschiebung zwischen den aus der Faserspule 3 kommenden Lichtstrahlen. Die Auswerteelektronik 12 ermittelt aus der Phasenverschiebung, die der Detektor 11 re- gistriert hat, eine Drehrate 13. Die Drehrate 13 wird von der Messeinrichtung 1 ausgegeben und beispielsweise an eine erfindungsgemäße Sicherungseinrichtung für ein schienengebunde¬ nes Fahrzeug weitergegeben. Die Lichtquellen 4 sind erfindungsgemäß zur Erzeugung vonPolarysator 9, the coupler 8 to the evaluation 5. The evaluation device 5 consists of a detector 11 and a transmitter 12. The detector 11 detects a resulting according to the Sagnac effect by rotation of the fiber coil 3 phase shift between the coming out of the fiber coil 3 light rays , The transmitter 12 determines from the phase shift of the detector 11 has gistriert re-, a rate of rotation 13. The rotation rate 13 is passed output from the measuring device 1 and, for example, to an inventive safety device for a rail-bunde ¬ nes vehicle. The light sources 4 are according to the invention for the production of
Licht mit zueinander unterschiedlichen Frequenzen oder Wellenlängen ausgebildet. Dadurch erreicht die Auswerteeinrichtung 5 ebenfalls Licht mit unterschiedlichen Frequenzen oder Wellenlängen, das in einer mehrkanaligen Signalauswertung verarbeitet werden kann. Durch die mehrkanalige Signalauswertung des unterschiedlichen Lichts können zwei unabhängig ermittelte Drehraten 13 bestimmt werden. Durch die unterschied- lieh ermittelten Drehraten 13 liegt ein redundantes System vor, das signaltechnisch sicher ausgebildet ist. Falls eine Störung bei einer der Lichtquellen 4 vorliegt, würde sich das Licht dieser Lichtquelle 4 ändern, was zu einer veränderten Drehrate 13 führen würde. Durch die redundante Auslegung der erfindungsgemäßen Sicherungseinrichtung 1 würde dieser Fehler aber durch den Vergleich der unabhängig voneinander ermittelten Drehraten 13 erkannt werden. Light formed with mutually different frequencies or wavelengths. As a result, the evaluation device 5 likewise reaches light with different frequencies or Wavelengths that can be processed in a multi-channel signal evaluation. Due to the multi-channel signal evaluation of the different light two independently determined rotation rate 13 can be determined. As a result of the differently determined rotation rates 13, there is a redundant system which is designed to be safe in terms of signaling. If there is a fault in one of the light sources 4, the light of this light source 4 would change, which would lead to an altered rate of rotation 13. Due to the redundant design of the safety device 1 according to the invention, however, this error would be detected by comparing the rotation rates 13 determined independently of each other.
Figur 2 zeigt die Faserspule 3 der Messeinrichtung 1 aus Fi- gur 1 in einer schematischen Darstellung. Der Lichtwellenleiter 14 ist in einem Radius R aufgewickelt. FIG. 2 shows the fiber coil 3 of the measuring device 1 from FIG. 1 in a schematic representation. The optical waveguide 14 is wound in a radius R.

Claims

Patentansprüche claims
1. Sicherungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein schienengebundenes Fahrzeug, wobei die Sicherungseinrichtung wenigstens eine Messeinrichtung (1) mit wenigstens einem fa¬ seroptischen Sensor umfasst, wobei der Sensor wenigstens zwei Lichtquellen (4) und wenigstens eine zur unabhängigen Signalauswertung von Licht der wenigstens zwei Lichtquellen (4) ausgebildete Auswerteeinrichtung (5) aufweist. 1. Safety device for a vehicle, in particular a rail-bound vehicle, wherein the safety device comprises at least one measuring device (1) with at least one fa ¬ seroptischen sensor, wherein the sensor at least two light sources (4) and at least one for independent signal evaluation of light of at least two Having light sources (4) formed evaluation device (5).
2. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1, 2. Safety device according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die wenigstens zwei Lichtquellen (4) voneinander unabhängig ausgebildet sind. the at least two light sources (4) are formed independently of each other.
3. Sicherungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Safety device according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Lichtquellen (4) zur Erzeugung von Licht mit zueinander unterschiedlichen Frequenzen oder unterschiedlichen Wellen- längen ausgebildet sind. the light sources (4) are designed to generate light with mutually different frequencies or different wavelengths.
4. Sicherungseinrichtung (1) nach Anspruch 3, 4. securing device (1) according to claim 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
die Auswerteeinrichtung (5) für eine mehrkanalige Signalaus- wertung für das unterschiedliche Licht der Lichtquellen (4) ausgebildet ist. the evaluation device (5) is designed for a multi-channel signal evaluation for the different light of the light sources (4).
5. Sicherungseinrichtung nach einem der oben genannten Ansprüche, 5. Safety device according to one of the above claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
der Sensor als ein Gyrosensor (2) ausgebildet ist. the sensor is designed as a gyrosensor (2).
6. Verfahren zur Messung einer Bewegung eines Fahrzeugs, bei dem die Bewegung mit Hilfe von wenigstens einem faseropti- sehen Sensor (2) bestimmt wird, wobeider faseroptische Sensor (2) mit Licht von wenigstens zwei Lichtquellen (4) gespeist wird und das Licht der wenigstens zwei Lichtquellen (4) unab¬ hängig voneinander ausgewertet wird. 6. A method for measuring a movement of a vehicle, wherein the movement by means of at least one fiber optic see sensor (2) is determined, the fiber optic sensor (2) with light from at least two light sources (4) is fed and the light of at least two light sources (4) is inde pendent ¬ evaluated from each other.
7. Verfahren nach Anspruch 6 7. The method according to claim 6
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass d a d u r c h e c e n c i n e s that
ein Alarmsignal ausgegeben wird, wenn aus dem Licht der we- nigstens zwei Lichtquellen (4) unterschiedliche Werte ermit¬ telt werden. an alarm signal is output when the light from the GR nigstens two light sources (4) different values ermit ¬ telt.
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