EA044833B1 - DEVICE FOR DETECTING WHEEL ON RAILWAY TRACK - Google Patents
DEVICE FOR DETECTING WHEEL ON RAILWAY TRACK Download PDFInfo
- Publication number
- EA044833B1 EA044833B1 EA202290233 EA044833B1 EA 044833 B1 EA044833 B1 EA 044833B1 EA 202290233 EA202290233 EA 202290233 EA 044833 B1 EA044833 B1 EA 044833B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- magnetic field
- wheel
- value
- magnet
- sensor
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 391
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 27
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 25
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 16
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 description 5
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 230000005399 magnetomechanical effect Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N chloralodol Chemical compound CC(O)(C)CC(C)OC(O)C(Cl)(Cl)Cl QVFWZNCVPCJQOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Description
Настоящее изобретение относится к устройству для обнаружения колеса на железнодорожном пути, к способу для обнаружения колеса железнодорожного состава и к компьютерному программному продукту для обнаружения колеса железнодорожного состава.The present invention relates to an apparatus for detecting a wheel on a railway track, a method for detecting a wheel of a railway train and a computer program product for detecting a wheel of a railway train.
Во множестве вариантов применения, относящихся к железнодорожным путям, к примеру, в железнодорожном транспорте с железнодорожными составами, преимущественно получать информацию относительно местонахождения вагонов железнодорожного состава. Многие сортировочные станции, в частности, сортировочные станции без электризованных систем, не имеют систем защиты.In many applications related to railway tracks, for example in railway transport with trains, it is advantageous to obtain information regarding the location of the cars of the train. Many marshalling yards, particularly marshalling yards without electrified systems, do not have protection systems.
Обнаружение колес на железнодорожном пути с использованием, например, устройства на эффекте Холла показывается, например, в US 4524932 А. Здесь устройство на эффекте Холла должно размещаться в межполюсном отверстии, просверленном через постоянный магнит, чтобы создавать нуль магнитного потока для того, чтобы не допускать насыщения элемента Холла. Детектор выполнен с возможностью обнаруживать прохождение колес железнодорожных вагонов по колее посредством изменения уровня потока из постоянного магнита. С помощью этого одного оборудования, невозможно обнаруживать то, в каком направлении проходит проходящий железнодорожный состав.Detection of wheels on a railway track using, for example, a Hall effect device is shown, for example, in US 4524932 A. Here, the Hall effect device must be placed in a pole hole drilled through a permanent magnet to create a magnetic flux null in order to prevent Hall element saturation. The detector is configured to detect the passage of wheels of railway cars along a track by changing the level of flux from a permanent magnet. With this one piece of equipment, it is impossible to detect in which direction a passing train is passing.
Патентные документы US 2007/0001059 A1 и WO 2017/045888 A1 представляют собой примеры, в которых несколько датчиков используются для того, чтобы определять направление и скорость вагонов железнодорожного состава.Patent documents US 2007/0001059 A1 and WO 2017/045888 A1 are examples in which multiple sensors are used to determine the direction and speed of railroad cars.
Патентный документ EP 1 362 759 A1 описывает датчик колеса железнодорожного состава, содержащий первую катушку, которая формирует переменное магнитное поле, и вторую катушку одинаковой площади, которая аксиально совмещается с первой катушкой, чтобы производить два переменных магнитных поля в противоположном направлении, чтобы оценивать присутствие и направление перемещения колеса железнодорожного состава.Patent document EP 1 362 759 A1 describes a railway wheel sensor comprising a first coil which generates an alternating magnetic field and a second coil of equal area which is axially aligned with the first coil to produce two alternating magnetic fields in opposite directions to evaluate the presence and direction of movement of a train wheel.
Патентный документ US 2010/235123 A1 относится к примеру способа определения местоположения колеса железнодорожного вагона.Patent document US 2010/235123 A1 relates to an example of a method for determining the location of a wheel of a railroad car.
Цель, из числа целей настоящего изобретения, заключается в этом, чтобы улучшать обнаружение колес на железнодорожном пути.It is one of the objects of the present invention to improve the detection of wheels on a railway track.
Согласно первому аспекту, предусмотрено устройство для обнаружения направления движения колеса на железнодорожном пути, причем устройство выполнено с возможностью размещаться на или около боковой стороны железнодорожного пути, причем устройство содержит:According to a first aspect, a device is provided for detecting the direction of movement of a wheel on a railway track, the device being configured to be located on or near a side of the railway track, the device comprising:
по меньшей мере, один магнит для предоставления магнитного поля;at least one magnet for providing a magnetic field;
датчик магнитного поля для считывания значения магнитного поля, указывающего плотность потока или изменение плотности потока предоставленного магнитного поля;a magnetic field sensor for reading a magnetic field value indicating a flux density or flux density change of the provided magnetic field;
по меньшей мере, один процессор, поддерживающий связь с датчиком магнитного поля, при этом, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью:at least one processor that communicates with the magnetic field sensor, wherein the at least one processor is configured to:
получать множество значений магнитного поля для соответствующих моментов времени из датчика магнитного поля; и анализировать полученное множество значений магнитного поля таким образом, что направление движения колеса, проходящего мимо устройства, получается.obtain a plurality of magnetic field values for corresponding times from the magnetic field sensor; and analyze the resulting set of magnetic field values in such a way that the direction of movement of the wheel passing by the device is obtained.
За счет этого способа, можно получать направление движения колеса, проходящего мимо устройства. Таким образом, появляется возможность отслеживать вагоны в системе. Например, когда большее число устройств размещается в нескольких местоположениях сортировочной станции, появляется возможность поддерживать базу данных прибывающих и отходящих железнодорожных составов.Using this method, it is possible to obtain the direction of movement of a wheel passing by the device. Thus, it becomes possible to track cars in the system. For example, when more devices are placed at multiple yard locations, it becomes possible to maintain a database of incoming and outgoing trains.
Когда колесо проходит рядом, по меньшей мере, с одним магнитом, колесо выступает в качестве магнитного шунта либо элемента блокирования или изменения магнитного поля. Другими словами, силовые линии магнитного поля, сформированные, по меньшей мере, посредством одного магнита, замыкаются накоротко. По мере того, как колесо проходит, компонент магнитного поля сначала должен уменьшаться или увеличиваться (в зависимости от позиции датчика и от того, с какой стороны колесо приближается относительно датчика), а затем, соответственно, увеличиваться или уменьшаться. Эти две различных возможности, соответственно, указывают соответствующие направления движения колеса.When the wheel passes adjacent to at least one magnet, the wheel acts as a magnetic shunt or a magnetic field blocking or altering element. In other words, the magnetic field lines formed by at least one magnet are short-circuited. As the wheel passes, the magnetic field component must first decrease or increase (depending on the position of the sensor and which side the wheel is approaching from relative to the sensor), and then increase or decrease accordingly. These two different possibilities respectively indicate the respective directions of movement of the wheel.
Помимо этого, вследствие присутствия магнита около датчика и устройства, размещаемого около местоположения прохождения колес вдоль рельса, устройство предоставляет неравномерное магнитное поле в/вокруг устройства, таким образом, что даже направление движения симметричных (в направлении движения) объектов, таких как колесо, может обнаруживаться. Для этих вторых объектов, их направления движения сложнее обнаруживать, либо они даже не могут обнаруживаться в однородном магнитном поле, таком как магнитное поле Земли на поверхности Земли.In addition, due to the presence of a magnet near the sensor and the device placed near the location of the wheels along the rail, the device provides a non-uniform magnetic field in/around the device such that even the direction of movement of symmetrical (in the direction of travel) objects such as a wheel can be detected . For these second objects, their directions of motion are more difficult to detect, or they may not even be detectable in a uniform magnetic field, such as the Earth's magnetic field at the surface of the Earth.
В общем, специалисты в данной области техники должны понимать, после прочтения настоящего изобретения, что вышеприведенный аспект, варианты осуществления и идеи этого изобретения могут применяться к другим областям техники за рамками железнодорожных вагонов, в которых колесо вместо этого должно представлять собой любой объект, который оказывает влияние на магнитное поле, по меньшей мере, одного магнита, и в которых датчик магнитного поля считывает эффект в отношении локального магнитного поля.In general, those skilled in the art will understand, after reading the present invention, that the above aspect, embodiments and teachings of this invention may be applied to other fields of technology outside of railroad cars, in which a wheel would instead be any object that exerts influencing the magnetic field of the at least one magnet, and wherein the magnetic field sensor senses the effect with respect to the local magnetic field.
- 1 044833- 1 044833
В варианте осуществления, процессор выполнен с возможностью анализировать полученное множество значений магнитного поля таким образом, что направление движения колеса, проходящего мимо устройства, получается посредством сравнения множества значений магнитного поля с базовым значением магнитного поля, считываемым посредством датчика магнитного поля, когда колесо не присутствует, чтобы обнаруживать относительное увеличение и последующее уменьшение или относительное уменьшение и последующее увеличение множества значений магнитного поля по сравнению с базовым значением магнитного поля. Относительное увеличение и уменьшение предпочтительно является существенным, при этом существенное, например, может указывать то, что относительное увеличение и уменьшение, по меньшей мере, в два раза превышает уровень шума значений магнитного поля. То, что относительное увеличение и уменьшение является существенным, дополнительно или альтернативно может указывать то, что относительное увеличение и уменьшение, по меньшей мере, в два раза превышает комбинированное значение шума датчиков и других магнитных влияний, таких как магнитомеханические эффекты (см. ниже), остаточные магнитные поля проходящего вагона/колес и возмущение магнитного поля Земли.In an embodiment, the processor is configured to analyze the acquired plurality of magnetic field values such that the direction of motion of a wheel passing the device is obtained by comparing the plurality of magnetic field values to a base magnetic field value read by the magnetic field sensor when the wheel is not present, to detect a relative increase and subsequent decrease or a relative decrease and subsequent increase of a plurality of magnetic field values compared to a base magnetic field value. The relative increases and decreases are preferably significant, where significant, for example, may indicate that the relative increases and decreases are at least twice the noise level of the magnetic field values. That the relative increase and decrease is significant may additionally or alternatively be indicated by the fact that the relative increase and decrease is at least twice the combined value of sensor noise and other magnetic influences, such as magnetomechanical effects (see below), residual magnetic fields of a passing car/wheels and disturbance of the Earth's magnetic field.
В другом варианте осуществления, сравнение содержит обнаружение того, в первый момент времени, больше или нет одно из множества значений магнитного поля базового значения магнитного поля, и во второй момент времени после первого момента времени, меньше или нет другое из множества значений магнитного поля базового значения магнитного поля, с тем чтобы определять то, что колесо, проходящее мимо устройства, имеет первое направление движения; и обнаружение того, в первый момент времени, меньше или нет одно из множества значений магнитного поля базового значения магнитного поля, и во второй момент времени после первого момента времени, больше или нет другое из множества значений магнитного поля базового значения магнитного поля, с тем чтобы определять то, что колесо, проходящее мимо устройства, имеет второе направление движения, отличающегося от первого направления движения. Это предоставляет надежный способ определения направления движения.In another embodiment, the comparison comprises detecting whether, at a first time, one of a plurality of magnetic field values is greater or less than a base magnetic field value, and, at a second time after the first time, whether another of a plurality of magnetic field values is less than or not a base value. a magnetic field so as to determine that a wheel passing by the device has a first direction of motion; and detecting whether, at a first time, one of the plurality of magnetic field values is smaller or less than the base magnetic field value, and at a second time after the first time, whether or not another of the plurality of magnetic field values is larger than the base magnetic field value, so as to determine that the wheel passing by the device has a second direction of movement that is different from the first direction of movement. This provides a reliable way to determine the direction of movement.
В еще одном другом варианте осуществления, в котором сравнение содержит обнаружение того, больше или нет первая разность между первым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля первого порогового значения, выше базового значения магнитного поля, либо меньше или нет второго порогового значения, ниже базового значения магнитного поля; когда первая разность больше первого порогового значения, обнаружение того, меньше или нет вторая разность между вторым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля третьего порогового значения, причем второе значение соответствует более позднему моменту времени, чем первое значение, чтобы определять то, что колесо, проходящее мимо устройства, имеет первое направление движения; и когда первая разность меньше второго порогового значения, обнаружение того, больше или нет вторая разность между вторым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля четвертого порогового значения, причем второе значение соответствует более позднему моменту времени, чем первое значение, чтобы определять то, что колесо, проходящее мимо устройства, имеет второе направление движения, отличающегося от первого направления движения. Этот вариант осуществления предоставляет, в частности, надежный способ определения направления движения колеса, проходящего мимо устройства.In yet another embodiment, in which the comparison comprises detecting whether a first difference between a first value of a plurality of magnetic field values and a base magnetic field value of a first threshold value is greater than or not greater than the base magnetic field value, or less than or not a second threshold value, below the base magnetic field value; when the first difference is greater than the first threshold value, detecting whether or not the second difference between the second value of the plurality of magnetic field values and the base magnetic field value of the third threshold value, the second value corresponding to a later time point than the first value, to determine whether that the wheel passing by the device has the first direction of movement; and when the first difference is less than the second threshold value, detecting whether or not the second difference between the second value of the plurality of magnetic field values and the base magnetic field value of the fourth threshold value, the second value corresponding to a later time point than the first value, to determine whether that the wheel passing by the device has a second direction of movement that is different from the first direction of movement. This embodiment provides in particular a reliable method for determining the direction of movement of a wheel passing by the device.
Датчик магнитного поля предпочтительно выполнен с возможностью считывать значение магнитного поля в направлении считывания, которое существенно отличается от направления магнитного поля, присутствующего в позиции датчика в состоянии покоя, т.е. в состоянии, в котором колесо не оказывает влияние на магнитное поле, предоставленное, по меньшей мере, посредством одного магнита. Направление считывания может быть перпендикулярным направлению магнитного поля, присутствующего в позиции датчика в состоянии покоя. В этом перпендикулярном направлении считывания, когда колесо проходит рядом, по меньшей мере, с одним магнитом, колесо, выступающее в качестве магнитного шунта, имеет наибольший эффект на магнитное поле.The magnetic field sensor is preferably configured to read a magnetic field value in a reading direction that is substantially different from the direction of the magnetic field present at the sensor's resting position, i.e. in a state in which the wheel does not influence the magnetic field provided by the at least one magnet. The reading direction may be perpendicular to the direction of the magnetic field present at the sensor's resting position. In this perpendicular reading direction, when the wheel passes adjacent to at least one magnet, the wheel acting as a magnetic shunt has the greatest effect on the magnetic field.
В другом варианте осуществления, датчик магнитного поля предпочтительно выполнен с возможностью считывать значение магнитного поля в направлении считывания с наибольшим изменением значения магнитного поля, когда, по меньшей мере, один магнит шунтируется посредством присутствия колеса.In another embodiment, the magnetic field sensor is preferably configured to read a magnetic field value in the reading direction with the largest change in the magnetic field value when at least one magnet is shunted by the presence of the wheel.
По меньшей мере, один магнит предпочтительно представляет собой постоянный магнит, поскольку это требует меньшей величины мощности и обеспечивает возможность устройству работать в беспроводном режиме в течение длительных периодов времени, порядка, по меньшей мере, от одного года вплоть даже до шести или более лет.The at least one magnet is preferably a permanent magnet because it requires less power and allows the device to operate wirelessly for long periods of time, ranging from at least one year to even six years or more.
Колесо предпочтительно частично или полностью состоит из материала, который оказывает влияние на магнитное поле, предоставленное, по меньшей мере, посредством одного магнита, к примеру, из ферромагнитных материалов, таких как различные стали или литое железо. Большинство колес железнодорожного состава изготовлены из стали. Большинство колес железнодорожного состава содержат фланец на одной стороне, чтобы поддерживать движение колес и в силу этого железнодорожного состава по рельсам. Устройство предпочтительно выполнено с возможностью и, вThe wheel is preferably partly or wholly composed of a material which influences the magnetic field provided by at least one magnet, for example ferromagnetic materials such as various steels or cast iron. Most train wheels are made of steel. Most train wheels contain a flange on one side to support the movement of the wheels and therefore the train along the rails. The device is preferably configured to and, in
- 2 044833 частности, является подходящим для обнаружения фланца, проходящего около устройства, например, в пределах 10 см, предпочтительно в 5 пределах см или 2 см.- 2 044833 is particularly suitable for detecting a flange passing near the device, for example within 10 cm, preferably within 5 cm or 2 cm.
Датчик предпочтительно размещается дистанцированным от внешней поверхности, по меньшей мере, одного магнита, более предпочтительно в боковой стороне или ниже, по меньшей мере, одного магнита. В варианте осуществления, датчик магнитного поля позиционируется таким образом, что он находится за пределами точки симметрии, по меньшей мере, одного магнита и продольного направления железнодорожного пути, когда устройство размещается на или около боковой стороны железнодорожного пути. Предпочтительно, когда, по меньшей мере, один магнит позиционируется таким образом, что его ось магнитного полюса является перпендикулярной продольному направлению железнодорожного пути, когда устройство размещается на или около железнодорожного пути, датчик магнитного поля размещается смежно с осью магнитного полюса. Это не допускает размещения датчика в позиции, которая является симметричной по сравнению с магнитным полем, предоставленным, по меньшей мере, посредством одного магнита и тракта движения колеса (то есть вдоль продольного направления рельса). Поперечная позиция датчика по сравнению с магнитом представляет собой одну примерную позицию, обеспечивающую возможность обнаружения направления движения колеса с использованием одного магнита и одного датчика магнитного поля.The sensor is preferably positioned spaced from the outer surface of the at least one magnet, more preferably at the side of or below the at least one magnet. In an embodiment, the magnetic field sensor is positioned such that it is located outside the point of symmetry of the at least one magnet and the longitudinal direction of the railroad track when the device is placed on or near the side of the railroad track. Preferably, when at least one magnet is positioned such that its magnetic pole axis is perpendicular to the longitudinal direction of the railway track, when the device is placed on or near the railway track, the magnetic field sensor is placed adjacent to the magnetic pole axis. This does not allow the sensor to be placed in a position that is symmetrical with respect to the magnetic field provided by at least one magnet and the wheel path (ie, along the longitudinal direction of the rail). The transverse position of the sensor compared to the magnet is one exemplary position that allows detection of the direction of wheel motion using one magnet and one magnetic field sensor.
В варианте осуществления, по меньшей мере, один процессор дополнительно выполнен с возможностью обнаруживать то, удовлетворяет или нет, по меньшей мере, одно из полученного множества значений магнитного поля условию, указывающему присутствие колеса на железнодорожном пути, при этом, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью получать направление колеса только тогда, когда полученное значение магнитного поля удовлетворяет условию, указывающему присутствие колеса на железнодорожном пути. Эта реализация экономит требуемую мощность для работы устройства.In an embodiment, the at least one processor is further configured to detect whether or not at least one of the obtained plurality of magnetic field values satisfies a condition indicating the presence of a wheel on a railroad track, wherein the at least one processor configured to obtain the direction of the wheel only when the obtained magnetic field value satisfies a condition indicating the presence of a wheel on the railway track. This implementation saves the required power to operate the device.
Предпочтительно, условие, указывающее присутствие колеса на железнодорожном пути, представляет собой условие превышения предварительно определенного пятого порогового значения для абсолютного значения разности, по меньшей мере, между одним значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля, считываемым посредством датчика магнитного поля, когда колесо не присутствует.Preferably, the condition indicating the presence of a wheel on the railway track is a condition of exceeding a predetermined fifth threshold value for the absolute value of the difference between at least one value of the plurality of magnetic field values and the base magnetic field value read by the magnetic field sensor when the wheel is not present.
В другом варианте осуществления, устройство содержит первый и второй магнит для предоставления магнитного поля, при этом первый и второй магниты дистанцируются друг от друга на первое расстояние, при этом датчик магнитного поля позиционируется таким образом, что он допускает считывание магнитного поля, возникающего из первого и второго магнита. Когда два магнита используются, что является предпочтительным, датчик предпочтительно размещается между двумя магнитами относительно продольного направления рельса, на стороне которого может размещаться устройство.In another embodiment, the device includes a first and a second magnet for providing a magnetic field, wherein the first and second magnets are spaced apart from each other by a first distance, and wherein the magnetic field sensor is positioned such that it allows the magnetic field generated from the first and second magnets to be sensed. second magnet. When two magnets are used, which is preferred, the sensor is preferably positioned between the two magnets relative to the longitudinal direction of the rail on the side of which the device may be located.
Предпочтительно, датчик магнитного поля позиционируется в позиции, в которой первое направление магнитного поля для компонента или вектора магнитного поля первого магнита отличается от второго направления магнитного поля для компонента или вектора магнитного поля второго магнита. Таким образом, когда колесо приближается и затем блокирует магнитное поле, сформированное, по меньшей мере, посредством одного из двух магнитов, датчик должен измерять значительное увеличение и последующее падение (или наоборот) плотности потока магнитного поля, обеспечивая возможность более точного определения направления движения. Следует понимать, что колесо, блокирующее магнитное поле, представляет собой пример изменения магнитного поля.Preferably, the magnetic field sensor is positioned at a position in which the first magnetic field direction for the magnetic field component or vector of the first magnet is different from the second magnetic field direction for the magnetic field component or vector of the second magnet. Thus, when the wheel approaches and then blocks the magnetic field generated by at least one of the two magnets, the sensor must measure a significant increase and subsequent decrease (or vice versa) in the magnetic field flux density, allowing a more accurate determination of the direction of movement. It should be understood that a wheel blocking a magnetic field is an example of a change in magnetic field.
Вариант осуществления устройства, имеющего первый и второй магнит, также является подходящим для того, чтобы, если обобщать, обнаруживать присутствие колеса с большей точностью, чем в предшествующем уровне техники. Не требуется также измерять направление движения проходящего колеса. Таким образом, согласно другому аспекту, вместо анализа полученного множества значений магнитного поля таким образом, что направление движения колеса, проходящего мимо устройства, получается, устройство, имеющее, по меньшей мере, два магнита, вместо этого, по меньшей мере, выполнено с возможностью анализировать полученное множество значений магнитного поля таким образом, что, по меньшей мере, присутствие колеса, проходящего мимо устройства, получается. В общем, также можно измерять, с увеличенной точностью, скорость проходящего колеса посредством анализа множества значений магнитного поля. Следует понимать, что вышеописанные и нижеописанные (предпочтительные) варианты осуществления относятся к вариантам осуществления по любому из возможных аспектов, описанных в данном документе.An embodiment of the device having a first and a second magnet is also suitable for, generally speaking, detecting the presence of a wheel with greater accuracy than in the prior art. There is also no need to measure the direction of movement of the passing wheel. Thus, according to another aspect, instead of analyzing the resulting plurality of magnetic field values such that the direction of motion of a wheel passing by the device is obtained, the device having at least two magnets is instead at least configured to analyze a resulting set of magnetic field values such that at least the presence of a wheel passing by the device is obtained. In general, it is also possible to measure, with increased accuracy, the speed of a passing wheel by analyzing multiple magnetic field values. It should be understood that the above and below described (preferred) embodiments refer to embodiments of any of the possible aspects described herein.
Предпочтительно, первый и второй магниты позиционируются таким образом, что направления магнитного полюса первого и второго магнитов являются по существу антипараллельными. Когда датчик размещается одинаково дистанцированным между первым и вторым магнитами, и первый и второй магниты имеют приблизительно или по существу идентичную интенсивность, предпочтительное направление считывания является по существу или приблизительно параллельным направлениям полюса первого и второго магнитов.Preferably, the first and second magnets are positioned such that the magnetic pole directions of the first and second magnets are substantially antiparallel. When the sensor is positioned equally spaced between the first and second magnets, and the first and second magnets have approximately or substantially identical intensities, the preferred sensing direction is substantially or approximately parallel to the pole directions of the first and second magnets.
- 3 044833- 3 044833
Альтернативно, первый и второй магниты позиционируются таким образом, что направления магнитного полюса первого и второго магнитов являются по существу параллельными. Когда датчик размещается одинаково дистанцированным между первым и вторым магнитами, и первый и второй магниты имеют приблизительно или по существу идентичную интенсивность, предпочтительное направление считывания является по существу или приблизительно перпендикулярным направлениям полюса первого и второго магнитов.Alternatively, the first and second magnets are positioned such that the magnetic pole directions of the first and second magnets are substantially parallel. When the sensor is positioned equally spaced between the first and second magnets, and the first and second magnets have approximately or substantially identical intensities, the preferred sensing direction is substantially or approximately perpendicular to the pole directions of the first and second magnets.
Антипараллельно является предпочтительным, поскольку это приводит к большему эффекту в отношении магнитного поля в направлении считывания, увеличивая точность и/или прецизионность устройства.Antiparallel is preferred because it results in a greater effect on the magnetic field in the read direction, increasing the accuracy and/or precision of the device.
В варианте осуществления, устройство содержит основание и верхнюю сторону, расположенную напротив основания, при этом первый и второй магниты позиционируются по существу параллельно верхней стороне, при этом направления магнитного полюса первого и второго магнитов являются по существу перпендикулярными верхней стороне. Таким образом, колесо, при прохождении верхней стороны на расстоянии, например, 5 см, имеет наибольшее влияние на силовые линии магнитного поля, сформированные посредством магнитов.In an embodiment, the device includes a base and a top side opposite the base, wherein the first and second magnets are positioned substantially parallel to the top side, with the magnetic pole directions of the first and second magnets being substantially perpendicular to the top side. Thus, the wheel, when passing the upper side at a distance of, for example, 5 cm, has the greatest influence on the magnetic field lines formed by the magnets.
В варианте осуществления, первое расстояние находится в диапазоне в 20-200 мм, при этом датчик магнитного поля предпочтительно позиционируется на по существу равных соответствующих расстояниях от первого и второго магнитов.In an embodiment, the first distance is in the range of 20-200 mm, with the magnetic field sensor preferably positioned at substantially equal corresponding distances from the first and second magnets.
В варианте осуществления, датчик магнитного поля выполнен с возможностью считывать плотность потока или изменение плотности потока в диапазоне от -50 до +50 гауссов. Магнитная чувствительность датчика магнитного поля предпочтительно меньше 10 мгауссов, более предпочтительно меньше 5 мгауссов, например, 1, 1,5 или 2 мгаусса.In an embodiment, the magnetic field sensor is configured to sense a flux density or change in flux density in the range of -50 to +50 gauss. The magnetic sensitivity of the magnetic field sensor is preferably less than 10 mgauss, more preferably less than 5 mgauss, such as 1, 1.5 or 2 mgauss.
В варианте осуществления, магнитное поле, предоставленное, по меньшей мере, посредством одного магнита, является существенно большим (например, по меньшей мере, в 2 раза или, по меньшей мере, в 10 раз большим), чем среднее магнитное поле Земли. Предпочтительно, в позиции датчика магнитного поля, по меньшей мере, один магнит предоставляет плотность потока, по меньшей мере, в 1,5 гаусса. Предпочтительно, если, по меньшей мере, один магнит имеет реманентность, по меньшей мере, в 5000 гауссов, предпочтительно, по меньшей мере, в 8000 гауссов, более предпочтительно, по меньшей мере, в 12000 гауссов. С помощью этих магнитов, в частности, преимущественно измерять колесо на расстоянии приблизительно в 10-50 мм от магнитов в устройстве. Более конкретно, комбинация вышеуказанных предпочтительных датчиков магнитного поля в комбинации с этими магнитами предоставляет, в частности, подходящее устройство для точного измерения присутствия, скорости, темпа и/или направления движения колес, проходящих мимо устройства.In an embodiment, the magnetic field provided by at least one magnet is substantially greater (eg, at least 2 times or at least 10 times greater) than the average magnetic field of the Earth. Preferably, at the magnetic field sensor position, at least one magnet provides a flux density of at least 1.5 gauss. Preferably, the at least one magnet has a remanence of at least 5000 gauss, preferably at least 8000 gauss, more preferably at least 12000 gauss. With these magnets in particular, it is advantageous to measure the wheel at a distance of approximately 10-50 mm from the magnets in the device. More specifically, the combination of the above preferred magnetic field sensors in combination with these magnets provides, in particular, a suitable device for accurately measuring the presence, speed, pace and/or direction of movement of wheels passing by the device.
В варианте осуществления, по меньшей мере, один магнит имеет такую конфигурацию, в которой на предоставленное магнитное поле, по меньшей мере, частично оказывает влияние колесо, когда колесо проходит мимо устройства на расстоянии самое большее в 10 см, при этом датчик магнитного поля позиционируется таким образом, что он считывает изменение магнитного поля, вызываемое посредством колеса. Точная позиция датчика магнитного поля может изменяться, в зависимости от используемых магнитов, расстояния от колеса (фланца), позиции датчика магнитного поля относительно магнитов и т.д., как должны понимать специалисты данной области техники.In an embodiment, the at least one magnet is configured such that the provided magnetic field is at least partially influenced by the wheel when the wheel passes the device at a distance of at most 10 cm, wherein the magnetic field sensor is positioned so in such a way that it reads the change in the magnetic field caused by the wheel. The exact position of the magnetic field sensor may vary depending on the magnets used, distance from the wheel (flange), position of the magnetic field sensor relative to the magnets, etc., as will be appreciated by those skilled in the art.
Предпочтительно, датчик магнитного поля дистанцируется, по меньшей мере, от одного магнита на второе расстояние, которое имеет аналогичный или идентичный порядок величины с третьим расстоянием, по меньшей мере, между одним магнитом и ближайшей позицией колеса, когда колесо проходит мимо устройства при позиционировании на или около железнодорожного пути. За счет этой схемы позиционирования, различные магниты различных размеров, а также датчик магнитного поля, могут размещаться надлежащим образом в устройстве для получения точных измерений.Preferably, the magnetic field sensor is spaced from the at least one magnet by a second distance that is of a similar or identical order of magnitude to the third distance between the at least one magnet and the nearest wheel position as the wheel passes the device while being positioned on or near the railway track. Due to this positioning scheme, various magnets of different sizes, as well as a magnetic field sensor, can be properly positioned in the device to obtain accurate measurements.
В дополнительном варианте осуществления, датчик магнитного поля представляет собой двумерный датчик магнитного поля, который считывает два компонента магнитного поля в первом и втором перпендикулярных направлениях считывания, при этом процессор выполнен с возможностью:In a further embodiment, the magnetic field sensor is a two-dimensional magnetic field sensor that senses two magnetic field components in first and second perpendicular sense directions, wherein the processor is configured to:
получать соответствующие первое и второе множества значений магнитного поля для соответствующих моментов времени из датчика магнитного поля для каждого соответствующего первого и второго направления считывания;obtain corresponding first and second sets of magnetic field values for corresponding times from the magnetic field sensor for each respective first and second sensing direction;
анализировать полученное первое множество значений магнитного поля посредством обнаружения того, значения магнитного поля опускаются ниже порогового значения (шестого порогового значения) или превышают пороговое значение (седьмое пороговое значение), что указывает присутствие колеса на железнодорожном пути, проходящего мимо устройства;analyzing the obtained first set of magnetic field values by detecting whether the magnetic field values fall below a threshold value (sixth threshold value) or exceed a threshold value (seventh threshold value), which indicates the presence of a wheel on the railway track passing by the device;
когда присутствие колеса обнаруживается, анализировать второе множество значений магнитного поля, с тем чтобы определять направление движения колеса.when the presence of the wheel is detected, analyze the second set of magnetic field values so as to determine the direction of movement of the wheel.
Этот вариант осуществления является, в частности, преимущественным, поскольку изменение одного из направлений считывания типично больше другого, в то время как другое направление считывания является чувствительным к направлению, из которого колесо приближается к устройству (и после этого дистанцируется от устройства).This embodiment is particularly advantageous since the change in one of the sensing directions is typically greater than the other, while the other sensing direction is sensitive to the direction from which the wheel approaches the device (and thereafter distances itself from the device).
- 4 044833- 4 044833
Предпочтительно, если, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью анализировать второе множество значений магнитного поля, с тем чтобы определять направление движения колеса посредством оценки позиции пика в первом множестве значений магнитного поля, причем позиция пика указывает момент времени, когда колесо располагается существенно выше устройства; определять знак первой производной второго множества значений магнитного поля около оцененной позиции пика; когда определенный знак первой производной является положительным, определяя направление движения колеса как первое направление вдоль железнодорожного пути; и когда определенный знак первой производной является отрицательным, определять направление движения колеса как второе направление вдоль железнодорожного пути. С учетом всего этого изобретения, следует понимать, что эта позиция пика здесь может указывать позицию падения.Preferably, the at least one processor is configured to analyze the second set of magnetic field values to determine the direction of motion of the wheel by estimating the position of a peak in the first set of magnetic field values, wherein the peak position indicates a point in time when the wheel is located substantially higher devices; determine the sign of the first derivative of the second set of magnetic field values around the estimated peak position; when the certain sign of the first derivative is positive, defining the direction of movement of the wheel as the first direction along the railway track; and when the certain sign of the first derivative is negative, determine the direction of movement of the wheel as the second direction along the railway track. In view of this entire invention, it should be understood that this peak position here may indicate a falling position.
Этот предпочтительный вариант осуществления обеспечивает возможность определения направления движения колеса с низкими потребностями в отношении объема обработки. В частности, поскольку устройство предпочтительно представляет собой беспроводное устройство с портативным источником мощности, меньший объем обработки означает то, что аккумулятора или другого средства подачи мощности хватает на большее время.This preferred embodiment provides the ability to determine the direction of movement of the wheel with low processing volume requirements. In particular, since the device is preferably a wireless device with a portable power source, less processing means that the battery or other means of delivering power lasts longer.
В варианте осуществления, когда предусмотрено два магнита с соответствующими полюсами, позиционированными антипараллельно между собой, первое направление считывания является по существу параллельным верхней стороне устройства, причем верхняя сторона располагается напротив основания устройства и выполнена с возможностью позиционироваться, по меньшей мере, частично ниже колеса, когда устройство размещается на или около железнодорожного пути, при этом первое направление считывания дополнительно является по существу параллельным монтажной стороне устройства, причем монтажная сторона выполнена с возможностью размещения устройства на боковой стороне рельса.In an embodiment where two magnets are provided with respective poles positioned antiparallel to each other, the first read direction is substantially parallel to the top side of the device, the top side being opposed to the base of the device and configured to be positioned at least partially below the wheel when the device is placed on or near the railroad track, wherein the first sensing direction is further substantially parallel to a mounting side of the device, wherein the mounting side is configured to place the device on a side of the rail.
В варианте осуществления, когда предусмотрено два магнита с соответствующими полюсами, позиционированными параллельно между собой, второе направление считывания является по существу параллельным верхней стороне устройства, причем верхняя сторона располагается напротив основания устройства и выполнена с возможностью позиционироваться, по меньшей мере, частично ниже колеса, когда устройство размещается на или около железнодорожного пути, при этом второе направление считывания дополнительно является по существу параллельным монтажной стороне устройства, причем монтажная сторона выполнена с возможностью размещения устройства на боковой стороне рельса.In an embodiment where two magnets are provided with respective poles positioned parallel to each other, the second read direction is substantially parallel to the top side of the device, the top side being opposed to the base of the device and configured to be positioned at least partially below the wheel when the device is placed on or near the railroad track, wherein the second reading direction is further substantially parallel to the mounting side of the device, the mounting side being configured to place the device on the side of the rail.
В другом варианте осуществления, устройство содержит, по меньшей мере, один дополнительный магнит для подавления магнитных полей, вызываемых в рельсе посредством железнодорожных вагонов, проходящих мимо рельса около устройства. Дополнительный магнит(ы) прикладывает магнитное поле к рельсу, вследствие чего устройство может более точно измерять эффект колеса на магнитное поле, измеренное посредством датчика магнитного поля. Без этого магнитного поля дополнительных магнитов, прикладываемого к рельсу, когда железнодорожный состав или другой типично тяжелый железнодорожный вагон проходит мимо, магнитное поле вызывается посредством силы, вводимой в рельсе. Этот эффект известен как эффект Виллари или обратная магнитострикция. Этот эффект может описываться как изменение магнитной восприимчивости материала при подвергании механическому напряжению. Если обобщать, по меньшей мере, с одним дополнительным магнитом, эффект силы, прилагаемой посредством вагона, по меньшей мере, уменьшается или даже исключается, поскольку большинство, если не все, магнитные домены в рельсе должны фактически совмещаться с магнитным полем, вызываемым посредством дополнительных магнитов.In another embodiment, the device includes at least one additional magnet for suppressing magnetic fields induced in the rail by railroad cars passing the rail near the device. The additional magnet(s) apply a magnetic field to the rail so that the device can more accurately measure the effect of the wheel on the magnetic field measured by the magnetic field sensor. Without this magnetic field of additional magnets applied to the rail, when a train or other typically heavy railroad car passes by, a magnetic field is caused by a force introduced into the rail. This effect is known as the Villari effect or reverse magnetostriction. This effect can be described as a change in the magnetic susceptibility of a material when subjected to mechanical stress. Generally speaking, with at least one additional magnet, the effect of the force applied by the car is at least reduced or even eliminated since most, if not all, of the magnetic domains in the rail must actually align with the magnetic field caused by the additional magnets .
Предпочтительно, устройство содержит верхнюю сторону, расположенную напротив основания устройства и выполненную с возможностью позиционироваться, по меньшей мере, частично ниже колеса, когда устройство размещается на или около железнодорожного пути, причем монтажная сторона выполнена с возможностью размещения устройства на боковой стороне рельса, по меньшей мере, одного монтажного магнита для монтажа устройства на железнодорожный путь, причем, по меньшей мере, один монтажный магнит позиционируется с направлением полюса, по существу перпендикулярным монтажной стороне.Preferably, the device includes an upper side opposed to the base of the device and configured to be positioned at least partially below the wheel when the device is placed on or near a railway track, wherein the mounting side is configured to place the device on a side of the rail at least , one mounting magnet for mounting the device on a railroad track, wherein the at least one mounting magnet is positioned with a pole direction substantially perpendicular to the mounting side.
Монтажные магниты предоставляют практическое средство для присоединения и отсоединения устройства в рельс, без потребностей в гайках и болтах, соответствующих отверстиях в рельсе и/или специализированных зажимах.Mounting magnets provide a practical means for attaching and detaching a device to a rail, without the need for nuts and bolts, corresponding holes in the rail, and/or specialized clamps.
Другой аспект настоящего изобретения в силу этого представляет собой устройство, по меньшей мере, с одним магнитом и любым типом датчика магнитного поля, по меньшей мере, для обнаружения колеса, проходящего мимо устройства, при этом один или более магнитов (предпочтительно постоянных) позиционируются в или рядом с устройством на или близко к рельсу, чтобы уменьшать или даже исключать применимые магнитомеханические эффекты. Эти магниты могут представлять собой монтажные магниты, но это не важно для получения улучшенных измерений, по меньшей мере, обнаружения колеса или любого другого параметра, такого как темп, направление движения и т.д.Another aspect of the present invention is therefore a device with at least one magnet and any type of magnetic field sensor for at least detecting a wheel passing by the device, wherein one or more magnets (preferably permanent) are positioned in or near the device on or close to the rail to reduce or even eliminate applicable magneto-mechanical effects. These magnets may be mounting magnets, but this is not important for obtaining improved measurements, at least wheel detection or any other parameter such as pace, direction of movement, etc.
В варианте осуществления по любому из вышеприведенных аспектов/вариантов осуществления, монтажный магнит представляет собой постоянный магнит, имеющий реманентность, по меньшей мере,In an embodiment according to any of the above aspects/embodiments, the mounting magnet is a permanent magnet having a remanence of at least
- 5 044833 в 5000 гауссов, предпочтительно, по меньшей мере, в 8000 гауссов, более предпочтительно, по меньшей мере, в 12000 гауссов.- 5 044833 at 5000 gauss, preferably at least 8000 gauss, more preferably at least 12000 gauss.
В варианте осуществления по любому из вышеприведенных аспектов/вариантов осуществления, устройство содержит один датчик магнитного поля. В частности, в комбинации с двумя, предпочтительно постоянными, магнитами, как описано выше, использование одного датчика магнитного поля является преимущественным, поскольку оно уменьшает число электронных компонентов и потребление мощности устройства, продлевая время работы от аккумулятора.In an embodiment according to any of the above aspects/embodiments, the device includes one magnetic field sensor. In particular, in combination with two, preferably permanent, magnets as described above, the use of a single magnetic field sensor is advantageous since it reduces the number of electronic components and the power consumption of the device, extending battery life.
В варианте осуществления по любому из вышеприведенных аспектов/вариантов осуществления, устройство содержит сетевой интерфейс для передачи полученного направления движения колеса, при этом, предпочтительно, сетевой интерфейс представляет собой беспроводной сетевой интерфейс. Использование беспроводного интерфейса является, в частности, преимущественным, поскольку во многих частях железнодорожной сети, зачастую слишком затратно предоставлять сеть из линий подачи мощности и связи. Предпочтительно, если беспроводной интерфейс выполнен с возможностью использовать сеть дальней связи с низким уровнем мощности, такую как LoRa-сеть или GSM-сеть. Дополнительное преимущество устройства заключается в том, что необработанные данные не должны отправляться по сети; устройство выполняет анализ данных внутренне с помощью процессора. Это обеспечивает возможность передачи ограниченного объема данных, что также увеличивает время работы от аккумулятора.In an embodiment according to any of the above aspects/embodiments, the device comprises a network interface for transmitting the received wheel motion direction, wherein preferably the network interface is a wireless network interface. The use of a wireless interface is particularly advantageous since, in many parts of a railway network, it is often too costly to provide a network of power and communication lines. Preferably, the wireless interface is configured to use a low-power long-distance network, such as a LoRa network or a GSM network. An additional benefit of the device is that raw data does not have to be sent over the network; The device performs data analysis internally using a processor. This allows a limited amount of data to be transferred, which also increases battery life.
В варианте осуществления, устройство дополнительно содержит датчик для обнаружения движения, такой как датчик ускорения, при этом, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью получать значение движения, указывающее движение устройства; и обеспечивать возможность датчику магнитного поля считывать значения магнитного поля только тогда, когда значение движения превышает предварительно заданное пороговое значение, указывающее то, что вагон, содержащий колесо для железнодорожного пути, приближается, чтобы после этого выполнять этапы получения и анализа. В частности, обнаруженное движение может представлять собой вибрацию устройства/рельса. Датчик обнаружения движения и датчик магнитного поля могут предоставляться интегрированным способом. Когда датчик ускорения используется для того, чтобы сначала получать индикатор для приближающегося вагона/колеса, мощность экономится, поскольку датчики магнитного поля типично требуют большей величины мощности, чем датчики обнаружения движения, такие как датчики ускорения. В общем, возможно то, что MEMS-датчики используются в устройстве.In an embodiment, the device further comprises a sensor for detecting motion, such as an acceleration sensor, wherein the at least one processor is configured to receive a motion value indicative of motion of the device; and allowing the magnetic field sensor to read the magnetic field values only when the motion value exceeds a predetermined threshold value indicating that the car containing the track wheel is approaching, to then perform the acquisition and analysis steps. In particular, the detected motion may be vibration of the device/rail. The motion detection sensor and the magnetic field sensor may be provided in an integrated manner. When an acceleration sensor is used to first obtain an indicator for an approaching car/wheel, power is saved since magnetic field sensors typically require a higher amount of power than motion detection sensors such as acceleration sensors. In general, it is possible that MEMS sensors are used in the device.
В дополнительном варианте осуществления, устройство содержит средство накопления энергии для предоставления электрической мощности в устройство. Кроме того, может предоставляться портативное средство предоставления энергии, такое как солнечный элемент.In a further embodiment, the device includes energy storage means for providing electrical power to the device. In addition, a portable power supply means such as a solar cell may be provided.
Согласно дополнительному аспекту, предусмотрен способ, осуществляемый в устройстве, содержащем, по меньшей мере, один магнит для предоставления магнитного поля; датчик магнитного поля для считывания значения магнитного поля, указывающего плотность потока или изменение плотности потока предоставленного магнитного поля; и, по меньшей мере, один процессор, поддерживающий связь с датчиком магнитного поля, при этом способ содержит этапы, выполняемые, по меньшей мере, посредством одного процессора для получения множества значений магнитного поля для соответствующих моментов времени из датчика магнитного поля; и анализа полученного множества значений магнитного поля таким образом, что направление движения колеса, проходящего мимо устройства, получается.According to a further aspect, there is provided a method carried out in a device comprising at least one magnet for providing a magnetic field; a magnetic field sensor for reading a magnetic field value indicative of a flux density or flux density change of the provided magnetic field; and at least one processor in communication with the magnetic field sensor, the method comprising steps performed by the at least one processor to obtain a plurality of magnetic field values for corresponding times from the magnetic field sensor; and analyzing the resulting plurality of magnetic field values such that the direction of motion of a wheel passing by the device is obtained.
Как должно быть очевидным, устройство согласно первому аспекту, в частности, выполнено с возможностью применения любого одного или более этапов способа, описанных выше и/или ниже. Помимо этого, должно быть очевидным то, что любые из преимуществ, упомянутых для способа(ов) и этапов способа, описанных в данном документе, применяются к устройству, и преимущества, упомянутые для устройства, применяются к соответствующему способу(ам) и этапам способа.As should be obvious, the device according to the first aspect is in particular configured to apply any one or more of the method steps described above and/or below. In addition, it should be apparent that any of the advantages mentioned for the method(s) and method steps described herein apply to the device, and the advantages mentioned for the device apply to the corresponding method(s) and method steps.
Согласно дополнительному аспекту, предусмотрен компьютерный программный продукт, содержащий компьютерно-исполняемые инструкции для осуществления любого способа согласно любому из этапов по любому из вариантов осуществления, описанных выше и/или ниже, когда программа выполняется на устройстве согласно первому аспекту.According to a further aspect, there is provided a computer program product comprising computer-executable instructions for implementing any method according to any of the steps of any of the embodiments described above and/or below when the program is executed on the device according to the first aspect.
Согласно дополнительному аспекту, предусмотрена компьютерная программа, содержащая компьютерно-исполняемые инструкции, чтобы осуществлять способ согласно любому из этапов по любому из вариантов осуществления, описанных выше и/или ниже, когда программа выполняется на устройстве согласно первому аспекту.According to a further aspect, a computer program is provided containing computer-executable instructions to carry out a method according to any of the steps of any of the embodiments described above and/or below when the program is executed on the device according to the first aspect.
Согласно другому аспекту, предусмотрено устройство хранения данных, кодирующее программу в компьютерно-читаемой и компьютерно-исполняемой форме, чтобы выполнять один или более этапов по любому из вариантов осуществления способа, описанных выше и/или ниже.According to another aspect, a data storage device is provided that encodes a program in computer-readable and computer-executable form to perform one or more steps of any of the method embodiments described above and/or below.
Прилагаемые чертежи используются для того, чтобы иллюстрировать настоящие предпочтительные неограничивающие примерные варианты осуществления устройств настоящего изобретения. Вышеуказанные и другие преимущества признаков и целей изобретения должны становиться болееThe accompanying drawings are used to illustrate the present preferred non-limiting exemplary embodiments of the devices of the present invention. The above and other advantages of the features and objectives of the invention should become more
- 6 044833 очевидными, и аспекты и варианты осуществления должны лучше пониматься из нижеприведенного подробного описания при прочтении в сочетании с прилагаемыми чертежами, на которых:- 6 044833 obvious, and aspects and embodiments will be better understood from the following detailed description when read in conjunction with the accompanying drawings, in which:
фиг. 1 является схематичным видом сбоку варианта осуществления устройства согласно настоящему изобретению, позиционированного на боковой стороне рельса, переносящего железнодорожный вагон;fig. 1 is a schematic side view of an embodiment of a device according to the present invention positioned on the side of a rail carrying a railway car;
фиг. 2 является схематичным видом в перспективе варианта осуществления устройства согласно настоящему изобретению;fig. 2 is a schematic perspective view of an embodiment of an apparatus according to the present invention;
фиг. 3 является видом сбоку и в частичном сечении в продольном направлении рельса, как указано на фиг. 1;fig. 3 is a side view and partial section in the longitudinal direction of the rail, as indicated in FIG. 1;
фиг. 4 является схематичным видом боковой стороны рельса, показывающим устройство по фиг. 1 3 и показывающим колесо железнодорожного вагона в нескольких позициях по сравнению с устройством;fig. 4 is a schematic view of a side of a rail showing the device of FIG. 1 3 and showing a railway car wheel in several positions compared to the device;
фиг. 5 является матрицей графиков, показывающих направление магнитного поля и плотность потока в нескольких позициях вдоль варианта осуществления устройства настоящего изобретения для различных долей в магнитном поле двух магнитов устройства, причем два магнита имеют антипараллельные направления полюса;fig. 5 is a matrix of graphs showing magnetic field direction and flux density at several positions along an embodiment of a device of the present invention for various magnetic field contributions of two magnets of the device, the two magnets having antiparallel pole directions;
фиг. 6 является матрицей графиков, показывающих направление магнитного поля и плотность потока в нескольких позициях вдоль варианта осуществления устройства настоящего изобретения для различных долей в магнитном поле двух магнитов устройства, причем два магнита имеют параллельные направления полюса;fig. 6 is a matrix of graphs showing magnetic field direction and flux density at several positions along an embodiment of a device of the present invention for various magnetic field contributions of two magnets of the device, the two magnets having parallel pole directions;
фиг. 7 является матрицей графиков, показывающих направление магнитного поля и плотность потока в нескольких позициях вдоль варианта осуществления устройства настоящего изобретения для различных долей в магнитном поле двух магнитов устройства, причем два магнита имеют антипараллельные направления полюса с соответствующими северными полюсами, указывающими друг на друга;fig. 7 is a matrix of graphs showing magnetic field direction and flux density at several positions along an embodiment of a device of the present invention for various magnetic field proportions of two magnets of the device, the two magnets having antiparallel pole directions with corresponding north poles pointing towards each other;
Фиг. 8A является графиком измеренной плотности потока магнитного поля в качестве функции от времени и в трех направлениях посредством варианта осуществления устройства по фиг. 5 для колеса, проходящего в прямом направлении;Fig. 8A is a plot of measured magnetic field flux density as a function of time and in three directions through the embodiment of the device of FIG. 5 for a wheel running in a forward direction;
фиг. 8B является графиком измеренной плотности потока магнитного поля в качестве функции от времени и в трех направлениях посредством варианта осуществления устройства по фиг. 5 для колеса, проходящего в обратном направлении;fig. 8B is a plot of measured magnetic field flux density as a function of time and in three directions through the embodiment of the device of FIG. 5 for a wheel passing in the opposite direction;
фиг. 9 является схемой части устройства, размещающего электронные схемы согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и фиг. 10 является блок-схемой последовательности операций способа согласно варианту осуществления настоящего изобретения.fig. 9 is a diagram of a portion of an electronic circuit accommodating device according to an embodiment of the present invention; and fig. 10 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention.
Как показано на фиг. 1, устройство 1 для обнаружения направления движения колеса на железнодорожном пути размещается на внутренней боковой стороне рельса 2, по которому проходит локомотив 3. Локомотив 3 представляет собой пример железнодорожного вагона. Направление движения локомотива 3 (и в силу этого его колеса) на этих чертежах указывается как прямое, когда локомотив перемещается справа влево, и обратное, когда локомотив 3 перемещается вправо.As shown in FIG. 1, a device 1 for detecting the direction of movement of a wheel on a railway track is placed on the inner side of the rail 2 on which the locomotive 3 runs. The locomotive 3 is an example of a railway car. The direction of movement of locomotive 3 (and therefore its wheels) in these drawings is indicated as forward when the locomotive moves from right to left, and reverse when locomotive 3 moves to the right.
Устройство 1 в силу этого выполнено с возможностью размещаться на или около боковой стороны железнодорожного пути 2. Устройство 1 содержит в этом варианте осуществления первый магнит 12 и второй магнит 14 (см. фиг. 2). Эти магниты 12 и 14 служат для предоставления магнитного поля. Устройство 1 дополнительно содержит датчик 18 магнитного поля (см. фиг. 3) для считывания значения магнитного поля, указывающего плотность потока или изменение плотности потока предоставленного магнитного поля. Датчик 18 размещается в корпусе 16, который содержит электронные компоненты устройства 1, предпочтительно водонепроницаемым способом. Устройство 1 дополнительно содержит, по меньшей мере, один процессор 40, поддерживающий связь с датчиком 18 магнитного поля (см. фиг. 9). Помимо этого, устройство 1 может содержать аккумулятор 44, который представляет собой пример средства накопления мощности, датчик 42 ускорения, который представляет собой пример датчика движения, и беспроводной интерфейс 48. Хотя устройство 1 альтернативно или дополнительно может содержать проводной интерфейс, беспроводной интерфейс является предпочтительным вследствие простоты реализации. Беспроводной интерфейс 48 предпочтительно соединяется через LoRa-сеть или GSM-сеть. Устройство 1 помимо этого содержит блок 46 хранения данных, выполненный с возможностью сохранять инструкции для выполнения посредством процессора 40. Эти инструкции могут принимать форму микропрограммного обеспечения.The device 1 is therefore configured to be placed on or near the side of the railway track 2. The device 1 includes in this embodiment a first magnet 12 and a second magnet 14 (see FIG. 2). These magnets 12 and 14 serve to provide a magnetic field. The device 1 further includes a magnetic field sensor 18 (see FIG. 3) for reading a magnetic field value indicative of the flux density or flux density change of the provided magnetic field. The sensor 18 is housed in a housing 16 which contains the electronic components of the device 1, preferably in a waterproof manner. Device 1 further includes at least one processor 40 in communication with magnetic field sensor 18 (see FIG. 9). In addition, device 1 may include a battery 44, which is an example of a power storage means, an acceleration sensor 42, which is an example of a motion sensor, and a wireless interface 48. Although device 1 may alternatively or additionally include a wired interface, a wireless interface is preferred due to ease of implementation. The wireless interface 48 preferably connects via a LoRa network or a GSM network. The device 1 further includes a data storage unit 46 configured to store instructions for execution by the processor 40. These instructions may take the form of firmware.
В устройстве 1, первый магнит 12 и второй магнит 14 дистанцируются друг от друга на первое расстояние b+c (см. фиг. 4), при этом датчик 18 магнитного поля позиционируется таким образом, что он допускает считывание магнитного поля, возникающего из первого 12 и второго 14 магнита.In device 1, the first magnet 12 and the second magnet 14 are distanced from each other by a first distance b+c (see Fig. 4), while the magnetic field sensor 18 is positioned in such a way that it allows reading the magnetic field arising from the first 12 and a second 14 magnet.
Как показано на фиг. 3 и 4, устройство 1 содержит основание 24 и верхнюю сторону 26, расположенную напротив основания 24. Устройство 1 дополнительно содержит монтажную сторону 28 для монтажа устройства на боковую сторону рельса 2. На фиг. 3, устройство монтируется на боковойAs shown in FIG. 3 and 4, the device 1 includes a base 24 and a top side 26 located opposite the base 24. The device 1 further includes a mounting side 28 for mounting the device on the side of the rail 2. In FIG. 3, the device is mounted on the side
- 7 044833 стороне рельса 2, расположенной напротив боковой стороны 30. Напротив монтажной стороны 28 устройство 1 содержит вторую боковую сторону 29. На этой боковой стороне 29, монтируется корпус 16. Первый 12 и второй 14 магниты ориентируются по существу параллельно верхней стороне 26, при этом направления магнитного полюса первого 12 и второго 14 магнитов являются по существу перпендикулярными верхней стороне 26. Как должно быть очевидным и как также пояснено ниже, ориентация первого 12 и второго 14 магнитов также может отличаться.- 7 044833 to the side of the rail 2 located opposite the side 30. Opposite the mounting side 28, the device 1 includes a second side 29. On this side 29, the housing 16 is mounted. The first 12 and second 14 magnets are oriented substantially parallel to the top side 26, with In this case, the magnetic pole directions of the first 12 and second 14 magnets are substantially perpendicular to the top side 26. As should be obvious and as also explained below, the orientation of the first 12 and second 14 magnets may also differ.
Первое расстояние b+c находится в диапазоне в 20-200 мм, при этом датчик 18 магнитного поля предпочтительно позиционируется на по существу равных соответствующих расстояниях b и c (в направлении по оси Х) от первого и второго магнитов. Тем не менее, в показанном варианте осуществления, датчик 18 не находится непосредственно в середине между двумя магнитами 12, 14, а позиционируется на расстоянии d в направлении по оси Y ниже магнитов 12, 14. Это выполняется, в частности, когда, в этой позиции, компонент или вектор магнитного поля в одном направлении измерения является идентичным для обоих магнитов, как подробнее поясняется ниже.The first distance b+c is in the range of 20-200 mm, with the magnetic field sensor 18 preferably positioned at substantially equal corresponding distances b and c (in the X-axis direction) from the first and second magnets. However, in the embodiment shown, the sensor 18 is not located directly in the middle between the two magnets 12, 14, but is positioned at a distance d in the Y-direction below the magnets 12, 14. This is done in particular when, at this position , the component or vector of the magnetic field in one measurement direction is identical for both magnets, as explained in more detail below.
Процессор 40 получает множество значений магнитного поля для соответствующих моментов времени из датчика 18 магнитного поля. После этого, полученное множество значений магнитного поля анализируется таким образом, что направление движения колеса 4 либо его кромки или фланца 5, проходящего мимо устройства 1, получается.The processor 40 receives a plurality of magnetic field values for corresponding times from the magnetic field sensor 18 . After this, the resulting set of magnetic field values is analyzed in such a way that the direction of movement of the wheel 4 or its edge or flange 5 passing by the device 1 is obtained.
Примерный набор данных показывается на фиг. 8A. Что касается самых верхних данных By на фиг. 8A, имеется базовая линия 71, указываемая с пунктирной линией. Анализ полученного множества значений магнитного поля таким образом, что направление движения колеса 4, проходящего мимо устройства 1, получается, может выполняться посредством сравнения множества значений магнитного поля со значением базового 71 магнитного поля, считываемым посредством датчика 18 магнитного поля, когда колесо 4 (или другой объект) не присутствует, чтобы обнаруживать относительное увеличение 70 и последующее уменьшение 72 (фиг. 8A) или относительное уменьшение 80 и последующее увеличение 82 (фиг. 8B) множества значений магнитного поля по сравнению с значением базового 71 (или базового 81) магнитного поля.An example data set is shown in FIG. 8A. Regarding the topmost By data in FIG. 8A, there is a baseline 71 indicated with a dotted line. Analysis of the resulting set of magnetic field values such that the direction of motion of the wheel 4 passing by the device 1 is obtained can be performed by comparing the set of magnetic field values with the value of the base magnetic field 71 read by the magnetic field sensor 18 when the wheel 4 (or other object) is not present to detect a relative increase 70 and subsequent decrease 72 (FIG. 8A) or a relative decrease 80 and subsequent increase 82 (FIG. 8B) of a plurality of magnetic field values compared to the value of the base 71 (or base 81) magnetic field.
Дополнительно или альтернативно, сравнение может проводиться посредством обнаружения того, в первый момент 78 времени, больше или нет одно из множества значений магнитного поля значения базового 71, 81 магнитного поля, и во второй момент 79 времени после первого момента времени, меньше или нет другое из множества значений магнитного поля значения базового 71 магнитного поля, с тем чтобы определять то, что колесо 4, проходящее мимо устройства 1, перемещается вперед (фиг. 8A), в силу этого влево на фиг. 1.Additionally or alternatively, the comparison may be made by detecting whether, at a first time 78, one of the plurality of magnetic field values is greater or less than the base magnetic field value 71, 81, and at a second time 79 after the first time, whether another of a set of magnetic field values of the base magnetic field value 71 so as to determine that the wheel 4 passing by the device 1 moves forward (FIG. 8A), thereby to the left in FIG. 1.
Чтобы определять то, что колесо 4 приближается в другом, обратном направлении, затем обнаруживается то, что в первый момент 88 времени, одно из множества значений магнитного поля меньше базового 81 значения магнитного поля, и во второй момент 89 времени после первого момента 88 времени, другое из множества значений магнитного поля больше базового значения 81 магнитного поля, с тем чтобы определять то, что колесо 4, проходящее мимо устройства 1, перемещается в обратном направлении (фиг. 8B), в силу этого вправо на фиг. 1To determine that the wheel 4 is approaching in a different, opposite direction, it is then detected that at a first time 88, one of the plurality of magnetic field values is less than the base 81 magnetic field value, and at a second time 89 after the first time 88, another of a plurality of magnetic field values is greater than the base magnetic field value 81 so as to determine that the wheel 4 passing by the device 1 moves in the opposite direction (FIG. 8B), thereby to the right in FIG. 1
Альтернативно или дополнительно, сравнение содержит обнаружение того, больше или нет первая разность между первым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля первого порогового значения, выше базового значения магнитного поля, либо меньше или нет второго порогового значения, ниже базового значения магнитного поля. Когда первая разность больше первого порогового значения, обнаруживается то, меньше или нет вторая разность между вторым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля третьего порогового значения, причем второе значение соответствует более позднему моменту времени, чем первое значение, чтобы определять то, что колесо 4, проходящее мимо устройства 1, имеет первое направление движения (прямое). Когда первая разность меньше второго порогового значения, обнаруживается то, больше или нет вторая разность между вторым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля четвертого порогового значения, причем второе значение соответствует более позднему моменту времени, чем первое значение, чтобы определять то, что колесо 4, проходящее мимо устройства 1, имеет второе направление движения (обратное).Alternatively or additionally, the comparison comprises detecting whether a first difference between a first value of the plurality of magnetic field values and a base magnetic field value of a first threshold value, above the base magnetic field value, is greater or less than or less than a second threshold value, below the base magnetic field value . When the first difference is larger than the first threshold value, it is detected whether or not the second difference between the second value of the plurality of magnetic field values and the base magnetic field value of the third threshold value is smaller or smaller, the second value corresponding to a later time point than the first value to determine whether that the wheel 4 passing by the device 1 has the first direction of movement (direct). When the first difference is smaller than the second threshold value, it is detected whether or not the second difference between the second value of the plurality of magnetic field values and the base magnetic field value of the fourth threshold value is greater, the second value corresponding to a later time point than the first value to determine whether that the wheel 4 passing by the device 1 has a second direction of movement (reverse).
Устройство 1 может быть выполнено с возможностью обнаруживать то, удовлетворяет или нет, по меньшей мере, одно из полученного множества значений магнитного поля условию, указывающему присутствие колеса 4 на железнодорожном пути 2, при этом процессор 40 выполнен с возможностью получать направление колеса 4 только тогда, когда полученное значение магнитного поля удовлетворяет условию, указывающему присутствие колеса на железнодорожном пути. Условие, указывающее присутствие колеса на железнодорожном пути 2, может представлять собой условие превышения предварительно определенного пятого порогового значения для абсолютного значения разности, по меньшей мере, между одним значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля, считываемым посредством датчика магнитного поля, когда колесо не присутствует. Когда устройство 1 имеет датчик 18, который допускает возможность считывать в двух перпендикулярных направлениях, к примеру, в направлениях по оси X и Y, показанных на фиг. 2-4,The device 1 may be configured to detect whether or not at least one of the obtained plurality of magnetic field values satisfies a condition indicating the presence of the wheel 4 on the railway track 2, wherein the processor 40 is configured to obtain the direction of the wheel 4 only if when the resulting magnetic field value satisfies the condition indicating the presence of a wheel on the railway track. The condition indicating the presence of a wheel on the railway track 2 may be a condition of exceeding a predetermined fifth threshold value for an absolute value of a difference between at least one value of a plurality of magnetic field values and a base magnetic field value read by the magnetic field sensor when the wheel is not present. When device 1 has a sensor 18 that is capable of reading in two perpendicular directions, for example, the X and Y directions shown in FIG. 2-4,
- 8 044833 можно проверять условие в одном из двух направлений. Например, на фиг. 8A, Bx-сигнал соответствует потоку магнитного поля в направлении по оси Х, в то время как By-сигнал соответствует потоку магнитного поля в направлении по оси Y. Bx-сигнал может использоваться для целей обнаружения того, удовлетворяется или нет условие, поскольку показывается большое падение в сигнале, когда колесо проходит.- 8 044833 you can check the condition in one of two directions. For example, in FIG. 8A, the Bx signal corresponds to the magnetic field flux in the X-axis direction, while the By signal corresponds to the magnetic field flux in the Y-axis direction. The Bx signal can be used for the purpose of detecting whether a condition is satisfied or not, since a large drop in signal when the wheel passes.
Аналогично варианту осуществления, показанному на фиг. 4, предпочтительно, если датчик 18 магнитного поля позиционируется в позиции, в которой первое направление магнитного поля для компонента магнитного поля первого магнита отличается от второго направления магнитного поля для компонента магнитного поля второго магнита. Это видно на фиг. 5-7. На фиг. 5, относительно варианта осуществления, в котором магниты 12, 14 имеют магнитные поля, совмещенные антипараллельным способом, датчик 18 позиционируется не точно между двумя магнитами, поскольку компонент магнитного поля первого магнита и второго магнита имеют идентичный компонент по оси X B, а именно, нулевой. Тем не менее, по-прежнему должно быть возможным измерять увеличение/уменьшение или уменьшение/увеличение компонента по оси Y, эквивалентное данным, показанным на фиг. 8A и 8B.Similar to the embodiment shown in FIG. 4, it is preferable if the magnetic field sensor 18 is positioned at a position in which the first magnetic field direction for the magnetic field component of the first magnet is different from the second magnetic field direction for the magnetic field component of the second magnet. This can be seen in Fig. 5-7. In fig. 5, with respect to the embodiment in which the magnets 12, 14 have magnetic fields aligned in an anti-parallel manner, the sensor 18 is not positioned exactly between the two magnets because the magnetic field component of the first magnet and the second magnet have an identical X-axis B component, namely zero. However, it should still be possible to measure the increase/decrease or decrease/enlargement of a Y-axis component equivalent to the data shown in FIG. 8A and 8B.
На фиг. 6, относительно варианта осуществления, в котором магниты 12, 14 имеют магнитное поле, совмещенное параллельным способом, позиция в середине между магнитами имеет идентичный компонент в направлении по оси Х (нуль) и в направлении по оси Y (поле, указывающее вниз, как показано посредством стрелки). Следовательно, датчик 18 позиционируется в некоторой степени ниже этой средней позиции. В данном случае, компонент в направлении по оси Х магнита 12 ориентируется влево на графике 120, при этом доля магнита 14 игнорируется. На графике 128, на котором доля магнита 12 игнорируется, компонент в направлении по оси Х магнита 14 ориентируется вправо. Когда доля обоих магнитов учитывается (график 124), чистое поле в направлении по оси Х является нулевым.In fig. 6, with respect to the embodiment in which the magnets 12, 14 have a magnetic field combined in a parallel manner, the position in the middle between the magnets has an identical component in the X-axis direction (zero) and in the Y-axis direction (downward-pointing field, as shown via arrow). Consequently, sensor 18 is positioned somewhat below this average position. In this case, the X-direction component of magnet 12 is oriented to the left on plot 120, and the portion of magnet 14 is ignored. In plot 128, in which the contribution of magnet 12 is ignored, the X-direction component of magnet 14 is oriented to the right. When the contribution of both magnets is taken into account (plot 124), the net field in the X direction is zero.
Альтернативно можно вращать один из двух магнитов таким образом, что средняя позиция попрежнему может использоваться посредством датчика 18.Alternatively, one of the two magnets can be rotated such that the middle position can still be used by means of the sensor 18.
На фиг. 5-7, Ba указывает максимальное поле, сформированное посредством магнита 12, и Bb указывает максимальное поле, сформированное посредством магнита 14. Соответствующие графики 104, 124 и 144 показывают ситуацию, в которой колесо 4 или другой объект не присутствует, и датчик 18 измеряет магнитное поле, сформированное посредством обоих магнитов 12, 14. Когда колесо приближается справа (например, позиция 4' на фиг. 4), оно блокирует часть магнитного поля, сформированного посредством магнита 14. В качестве примера, графики 102, 122 и 124 показывают ситуацию, в которой магнит 14 формирует половину магнитного поля, которое он может производить в ситуации на графиках 104, 124 и 144.In fig. 5-7, Ba indicates the maximum field generated by the magnet 12, and Bb indicates the maximum field generated by the magnet 14. The corresponding graphs 104, 124 and 144 show a situation in which the wheel 4 or other object is not present and the sensor 18 measures the magnetic field generated by both magnets 12, 14. When the wheel approaches from the right (for example, position 4' in FIG. 4), it blocks part of the magnetic field generated by magnet 14. As an example, graphs 102, 122 and 124 show the situation in which magnet 14 produces half the magnetic field that it could produce in the situation in graphs 104, 124 and 144.
Что касается графика 102, можно видеть, что компонент магнитного поля в направлении по оси Y в позиции датчика 18 увеличивается. Когда магнитное поле магнита 14 полностью блокируется, как показано на графике 100, компонент магнитного поля в направлении по оси Y в позиции датчика 18 увеличен еще больше. Это соответствует ситуации по фиг. 8A, на котором увеличение 70 наблюдается в By-сигнале.With respect to graph 102, it can be seen that the magnetic field component in the Y-axis direction at the position of the sensor 18 increases. When the magnetic field of the magnet 14 is completely blocked, as shown in graph 100, the magnetic field component in the Y-axis direction at the position of the sensor 18 is further increased. This corresponds to the situation in FIG. 8A, in which an increase of 70 is observed in the By signal.
Когда колесо 4 перемещается дополнительно влево (прямо), снова возникает ситуация графика 102, и By-сигнал снова уменьшается, согласно ситуации, показанной на графике 104, хотя только для направления по оси Y. Когда колесо 4 перемещается дополнительно влево, магнитное поле, сформированное посредством магнита 12, частично блокируется, и возникает ситуация, аналогичная ситуации графика 106, в которой компонент по оси Y магнитного поля, измеренного посредством датчика, начинает указывать вниз, приводя к уменьшению сигнала, как показано на фиг. 8A посредством начала уменьшения 72. Минимум в уменьшении 72 должен получаться, когда магнит 12 вообще не имеет доли, как показано на графике 108. Тем не менее, на практике, эта ситуация с большой вероятностью не должна достигаться. Фиг. 5-7 используются для того, чтобы показывать принцип работы устройства 1. Когда колесо перемещается дополнительно влево, снова должна возникать ситуация, аналогичная графику 106, поскольку колесо 4 должно частично блокировать поле магнита 12 (например, позиция 4'', показанная на фиг. 4). Компонент по оси Y по-прежнему направляется вниз, но теперь снова немного меньше. После того как колесо 4 находится на достаточно большом расстоянии, снова оба магнита 12 и 14 имеют долю, как показано на графике 104.When wheel 4 is moved further to the left (straight), the situation of graph 102 again arises, and the By-signal is again reduced, according to the situation shown in graph 104, although only for the Y-axis direction. When wheel 4 is moved further to the left, the magnetic field generated by magnet 12 is partially blocked, and a situation similar to that of graph 106 occurs in which the Y-axis component of the magnetic field measured by the sensor begins to point downward, causing the signal to decrease, as shown in FIG. 8A by starting reduction 72. The minimum in reduction 72 should be obtained when magnet 12 has no share at all, as shown in graph 108. However, in practice, this situation is not likely to be achieved. Fig. 5-7 are used to show the principle of operation of the device 1. When the wheel is moved further to the left, a situation similar to graph 106 should again arise, since the wheel 4 should partially block the field of the magnet 12 (for example, position 4'' shown in FIG. 4). The Y axis component is still pointing downwards, but now slightly smaller again. Once wheel 4 is at a sufficiently large distance, again both magnets 12 and 14 have a share as shown in graph 104.
Аналогичное обоснование является применимым для перемещаемого назад колеса, приближающегося слева (например, из позиции 4'' на фиг. 4), сигнал которого показывается на фиг. 8B, и следует понимать, что сигнал в направлении по оси Y в таком случае сначала уменьшается, а после этого увеличивается. Эта разность используется в устройстве 1 для того, чтобы определять направление движения, как описано выше.A similar rationale applies to a rearward wheel approaching from the left (eg, from position 4'' in FIG. 4), the signal of which is shown in FIG. 8B, and it should be understood that the signal in the Y-axis direction in such a case first decreases and then increases. This difference is used in the device 1 to determine the direction of movement, as described above.
Фиг. 6 показывает результирующие направления поля и абсолютные величины устройства, в котором геометрия магнитных осей магнитов 12 и 14 является параллельной. Графики 120-128 являются эквивалентными графикам 100-108. В этом случае, магнитное поле в направлении по оси Х должно показывать сигнал, аналогичный By-сигналу на фиг. 8A и B. Магнитное поле в направлении по оси Y должно показывать сигнал, аналогичный Bx-сигналу на фиг. 8A и 8B.Fig. 6 shows the resulting field directions and absolute values of a device in which the geometry of the magnetic axes of magnets 12 and 14 is parallel. Charts 120-128 are equivalent to charts 100-108. In this case, the magnetic field in the X-axis direction should show a signal similar to the By signal in FIG. 8A and B. The magnetic field in the Y direction should show a signal similar to the Bx signal in FIG. 8A and 8B.
- 9 044833- 9 044833
Фиг. 7 показывает другой пример магнитов 12 и 14, ориентированных с магнитными осями, указывающими друг на друга, что показывает то, что возможны множество ориентаций. Графики 140148 являются эквивалентными графикам 100-108 и 120-128. Здесь также магнитное поле направления по оси Х должно показывать сигнал, аналогичный By-сигналу на фиг. 8A и 8B.Fig. 7 shows another example of magnets 12 and 14 oriented with the magnetic axes pointing towards each other, which shows that multiple orientations are possible. Charts 140148 are equivalent to charts 100-108 and 120-128. Here too, the magnetic field in the X-axis direction should show a signal similar to the By signal in FIG. 8A and 8B.
Хотя симметричные позиции показаны на фиг. 5-7, другие несимметричные ориентации магнитных осей магнитов 12 и 14 по-прежнему возможны.Although symmetrical positions are shown in FIG. 5-7, other asymmetric orientations of the magnetic axes of magnets 12 and 14 are still possible.
Предпочтительно, если магниты 12 и 14 представляют собой постоянные магниты. Один подходящий магнит представляет собой NbFeB-магнит, производимый компанией Webcraft GmbH, класса намагничивания N45, что в этом случае означает реманентность (Br) в 13200-13700 гауссов. Этот магнит имеет форму цилиндра, имеющего диаметр в 10 мм и высоту в 10 мм. Ось полюса направлена вдоль продольного направления цилиндра.Preferably, the magnets 12 and 14 are permanent magnets. One suitable magnet is an NbFeB magnet manufactured by Webcraft GmbH, magnetization class N45, which in this case means a remanence (Br) of 13200-13700 gauss. This magnet has the shape of a cylinder having a diameter of 10 mm and a height of 10 mm. The pole axis is directed along the longitudinal direction of the cylinder.
Устройство 1 имеет такую конфигурацию, в которой, по меньшей мере, один магнит 12, 14 предоставляет магнитное поле, на которое, по меньшей мере, частично оказывает влияние колесо 4, когда колесо проходит мимо устройства на расстоянии (см. фиг. 3 и 4) самое большее в 10 см. Предпочтительно, если устройство изготавливается таким образом, что оно размещается на расстоянии в диапазоне в 1,5-5 см от фланца 5 колеса 4. Датчик 18 магнитного поля позиционируется таким образом, что он считывает изменение магнитного поля, вызываемое посредством колеса, как описано выше.The device 1 is configured such that at least one magnet 12, 14 provides a magnetic field that is at least partially influenced by the wheel 4 as the wheel passes the device at a distance (see FIGS. 3 and 4 ) at most 10 cm. Preferably, the device is manufactured in such a way that it is placed at a distance in the range of 1.5-5 cm from the flange 5 of the wheel 4. The magnetic field sensor 18 is positioned in such a way that it senses the change in the magnetic field, caused by the wheel as described above.
Датчик 18 магнитного поля в показанных вариантах осуществления представляет собой двумерный датчик магнитного поля, который считывает два компонента магнитного поля в первом и втором перпендикулярных направлениях считывания, к примеру, в направлении по оси Х и в направлении по оси Y, показанных на фиг. 2-4.The magnetic field sensor 18 in the illustrated embodiments is a two-dimensional magnetic field sensor that senses two magnetic field components in the first and second perpendicular sensing directions, for example, the X-axis direction and the Y-axis direction shown in FIG. 2-4.
Предпочтительно, если соответствующие первое и второе множества значений магнитного поля получаются в течение соответствующих времен из датчика 18 магнитного поля для каждого соответствующего первого и второго направления считывания. После этого, полученное первое множество значений магнитного поля анализируется посредством обнаружения того, опускаются или нет значения магнитного поля ниже порогового значения, указывающего присутствие колеса на железнодорожном пути, проходящего мимо устройства. Например, первое множество значений магнитного поля представляет собой Bx-сигнал на фиг. 8A и 8B.Preferably, the respective first and second sets of magnetic field values are obtained at respective times from the magnetic field sensor 18 for each respective first and second sensing direction. Thereafter, the obtained first set of magnetic field values is analyzed by detecting whether or not the magnetic field values fall below a threshold value indicating the presence of a wheel on a railway track passing by the device. For example, the first set of magnetic field values represents the Bx signal in FIG. 8A and 8B.
Когда присутствие колеса обнаруживается, второе множество значений магнитного поля анализируется, с тем чтобы определять направление движения колеса.When the presence of the wheel is detected, a second set of magnetic field values is analyzed to determine the direction of movement of the wheel.
Этот анализ второго множества значений магнитного поля, с тем чтобы определять направление движения колеса, может выполняться посредством оценки позиции 76, 86 пика в первом множестве значений (Bx) магнитного поля, причем позиция 76, 86 пика указывает момент времени, когда колесо 4 располагается существенно выше устройства 1. После этого, знак первой производной второго множества значений (By) магнитного поля около оцененной позиции 76, 86 пика определяется. Когда определенный знак первой производной является положительным (ситуация по фиг. 8B, наблюдаемая в By-сигнале между уменьшением 80 и увеличением 82), направление движения колеса определяется как обратное направление вдоль железнодорожного пути. Когда определенный знак первой производной является отрицательным (ситуация по фиг. 8A, наблюдаемая в By-сигнале между увеличением 70 и уменьшением 72), направление движения колеса определяется как обратное направление вдоль железнодорожного пути 2.This analysis of the second set of magnetic field values, in order to determine the direction of movement of the wheel, can be performed by estimating the position 76, 86 of a peak in the first set of magnetic field values (Bx), the position of the peak 76, 86 indicating the point in time when the wheel 4 is positioned significantly above device 1. Thereafter, the sign of the first derivative of the second set of magnetic field values (By) around the estimated peak position 76, 86 is determined. When the determined sign of the first derivative is positive (the situation in FIG. 8B observed in the By signal between decrease 80 and increase 82), the direction of movement of the wheel is determined to be the reverse direction along the railway track. When the determined sign of the first derivative is negative (the situation in FIG. 8A observed in the By signal between increase 70 and decrease 72), the direction of movement of the wheel is determined to be the reverse direction along the railway track 2.
Хотя это представляет собой ресурсоэффективный и практический способ определения направления движения, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что предусмотрены различные другие способы определения увеличения/уменьшения или уменьшения/увеличения измеренного сигнала.Although this represents a resource-efficient and practical method for determining the direction of motion, it will be apparent to those skilled in the art that various other methods are contemplated for determining the increase/decrease or decrease/increase of a measured signal.
Устройство 1 дополнительно может содержать дополнительные магниты 20-22 для подавления магнитных полей, вызываемых в рельсе 2 посредством железнодорожных вагонов 3, проходящих мимо рельса 2 около устройства 1. Магниты 20-22 позиционируются около монтажной стороны 28, чтобы достигать наибольшего преимущества относительно магнитомеханических эффектов, как описано выше.The device 1 may further include additional magnets 20-22 for suppressing magnetic fields induced in the rail 2 by railway cars 3 passing by the rail 2 near the device 1. The magnets 20-22 are positioned near the mounting side 28 to achieve the greatest advantage regarding magnetomechanical effects, as described above.
Дополнительные магниты 20-22 также могут функционировать монтажный магнит для монтажа устройства на рельс 2. Предпочтительно, дополнительные магниты 20-22 с направлением полюса, по существу перпендикулярным монтажной стороне 28.The additional magnets 20-22 may also function as a mounting magnet for mounting the device onto the rail 2. Preferably, the additional magnets 20-22 have a pole direction substantially perpendicular to the mounting side 28.
Предпочтительно, если магниты 20-22 представляют собой постоянные магниты. Один подходящий магнит представляет собой NbFeB-магнит, производимый компанией Webcraft GmbH, класса намагничивания N42, что в этом случае означает реманентность (Br) в 12900-13200 гауссов. Этот магнит имеет форму цилиндра, имеющего диаметр в 20 мм и высоту в 10 мм. Ось полюса направлена вдоль продольного направления цилиндра.Preferably, the magnets 20-22 are permanent magnets. One suitable magnet is an NbFeB magnet manufactured by Webcraft GmbH, magnetization class N42, which in this case means a remanence (Br) of 12900-13200 gauss. This magnet has the shape of a cylinder with a diameter of 20 mm and a height of 10 mm. The pole axis is directed along the longitudinal direction of the cylinder.
Описанное устройство 1 преимущественно только требует одного датчика 18 магнитного поля, с тем чтобы точно обнаруживать колесо 4 и необязательно также получать направление колеса 4 движения, как описано относительно предпочтительных вариантов осуществления. Следует понимать, что также скорость вагона 3 может получаться, на основе сигналов, например, по фиг. 8A и 8B. Когда увеличение и уменьшение возникает за меньший временной отрезок, вагон 3 перемещается быстрее, чемThe described device 1 advantageously only requires one magnetic field sensor 18 in order to accurately detect the wheel 4 and optionally also obtain the direction of movement of the wheel 4, as described with respect to the preferred embodiments. It should be understood that also the speed of the car 3 can be obtained based on the signals, for example, according to FIG. 8A and 8B. When the increase and decrease occurs in a shorter period of time, car 3 moves faster than
- 10 044833 тогда, когда увеличение и уменьшение возникает в течение большего временного отрезка. Калибровка устройства 1 затем обеспечивает возможность определять скорость вагона 3.- 10 044833 when increases and decreases occur over a longer period of time. Calibration of device 1 then enables the speed of car 3 to be determined.
Устройство 1 может содержать датчик для обнаружения движения, такой как датчик 42 ускорения. Затем значение движения, указывающее движение устройства, может получаться, и датчик магнитного поля, с тем чтобы считывать значения магнитного поля, активируется только тогда, когда значение движения превышает предварительно заданное пороговое значение, указывающее то, что вагон, содержащий колесо для железнодорожного пути, приближается, чтобы после этого выполнять этапы получения и анализа. Например, значение движения может представлять собой дисперсию множества точек данных, полученных из датчика движения (например, из датчика ускорения), и дисперсия точек данных может определяться для того, чтобы получать индикатор уровня вибрации. После этого, может определяться то, превышает или нет дисперсия предварительно заданную дисперсию, указывающую пороговый уровень вибрации.The device 1 may include a sensor for detecting motion, such as an acceleration sensor 42 . Then, a motion value indicating the movement of the device can be obtained, and a magnetic field sensor so as to read the magnetic field values is activated only when the motion value exceeds a predetermined threshold value indicating that the car containing the track wheel is approaching to then perform the acquisition and analysis steps. For example, the motion value may be the variance of a plurality of data points obtained from a motion sensor (eg, an acceleration sensor), and the variance of the data points may be determined to obtain a vibration level indicator. Thereafter, it can be determined whether or not the dispersion exceeds a predetermined dispersion indicating a vibration threshold level.
Как показано на фиг. 10, способ обнаружения колеса на железнодорожном пути содержит получение 50 множества значений магнитного поля для соответствующих моментов времени из датчика магнитного поля; и анализ 52 полученного множества значений магнитного поля таким образом, что направление движения колеса, проходящего мимо устройства, получается. Другие этапы описываются в вышеприведенном описании относительно устройства 1 либо могут легко извлекаться из него.As shown in FIG. 10, a method for detecting a wheel on a railway track comprises obtaining 50 a plurality of magnetic field values for corresponding times from a magnetic field sensor; and analyzing 52 the resulting plurality of magnetic field values such that the direction of motion of a wheel passing by the device is obtained. Other steps are described in the above description with respect to the device 1 or can be easily extracted from it.
Специалисты в данной области техники должны легко признавать, что этапы различных вышеописанных способов могут выполняться посредством программируемых компьютеров. В данном документе, некоторые варианты осуществления также имеют намерение охватывать устройства хранения программ, например, цифровые носители хранения данных, которые являются машино- или компьютерно-читаемыми и кодируют машино-исполняемые или компьютерно-исполняемые программы с инструкциями, при этом упомянутые инструкции выполняют часть или все этапы упомянутых вышеописанных способов. Устройства хранения программ, например, могут представлять собой цифровые запоминающие устройства, магнитные носители хранения данных, такие как магнитные диски и магнитные ленты, жесткие диски, либо оптически-читаемые носители хранения цифровых данных. Варианты осуществления также имеют намерение охватывать компьютеры, программируемые с возможностью осуществлять упомянутые этапы вышеописанных способов.Those skilled in the art will readily recognize that steps of the various methods described above can be performed by programmable computers. As used herein, certain embodiments are also intended to encompass program storage devices, such as digital storage media, that are machine- or computer-readable and encode machine-executable or computer-executable programs with instructions, wherein said instructions execute part or all steps of the above mentioned methods. Program storage devices, for example, may be digital storage devices, magnetic storage media such as magnetic disks and magnetic tapes, hard disks, or optically readable digital storage media. The embodiments are also intended to include computers programmable to perform said steps of the methods described above.
Функции различных элементов, показанных на чертежах, включающих в себя все функциональные блоки, помеченные как блоки, процессоры или модули, могут предоставляться с помощью специализированных аппаратных средств, а также аппаратных средств, допускающих выполнение программного обеспечения, таких как микропрограммное обеспечение, в ассоциации с надлежащим программным обеспечением. При предоставлении посредством процессора, функции могут предоставляться посредством одного специализированного процессора, посредством одного совместно используемого процессора или посредством множества отдельных процессоров, некоторые из которых могут совместно использоваться. Кроме того, явное использование термина блок, процессор или контроллер не должно истолковываться как означающее исключительно аппаратные средства, допускающие выполнение программного обеспечения, и может неявно включать в себя, без ограничений, аппаратные средства процессора цифровых сигналов (DSP), сетевой процессор, специализированную интегральную схему (ASIC), программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA), постоянное запоминающее устройство (ROM) для сохранения программного обеспечения, оперативное запоминающее устройство (RAM) и энергонезависимое устройство хранения. Также могут быть включены другие аппаратные средства, традиционные и/или специализированные. Аналогично, все переключатели, показанные на чертежах, являются только концептуальными. Их функция может выполняться посредством операций программной логики, посредством специализированной логики, посредством взаимодействия программного управления и специализированной логики или даже вручную, при этом конкретная технология выбирается разработчиком, как становится понятнее из контекста.The functions of the various elements shown in the drawings, which include all functional blocks labeled as blocks, processors or modules, may be provided by dedicated hardware as well as hardware capable of executing software, such as firmware, in association with appropriate software. When provided by a processor, the functions may be provided by a single dedicated processor, by a single shared processor, or by a plurality of separate processors, some of which may be shared. In addition, explicit use of the term unit, processor, or controller should not be construed to mean solely hardware capable of executing software, and may implicitly include, without limitation, digital signal processor (DSP) hardware, network processor, application specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate array (FPGA), read-only memory (ROM) for storing software, random access memory (RAM), and non-volatile storage device. Other hardware, traditional and/or custom, may also be included. Likewise, all switches shown in the drawings are conceptual only. Their function may be performed through software logic operations, through application-specific logic, through the interaction of program control and application-specific logic, or even manually, with the specific technology selected by the designer as the context makes clear.
Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что блок-схемы в данном документе представляют концептуальные виды иллюстративной схемы, осуществляющей принципы изобретения. Аналогично, следует принимать во внимание, что все блок-схемы последовательности операций, блок-схемы, схемы переходов состояния, псевдокод и т.п. представляют различные процессы, которые могут представляться большей частью на компьютерно-читаемом носителе и в силу этого выполняться посредством компьютера или процессора, независимо от того, показан или нет в явной форме такой компьютер или процессор.Those skilled in the art will appreciate that the block diagrams herein represent conceptual views of an illustrative circuit implementing the principles of the invention. Likewise, it should be appreciated that all flowcharts, block diagrams, state transition diagrams, pseudocode, etc. represent various processes that may be represented substantially on a computer-readable medium and thereby executed by a computer or processor, whether or not such computer or processor is explicitly shown.
Изобретение дополнительно содержит нижеприведенные варианты осуществления.The invention further includes the following embodiments.
1. Устройство для обнаружения направления движения колеса на железнодорожном пути, причем устройство выполнено с возможностью размещаться на или около боковой стороны железнодорожного пути, причем устройство содержит:1. A device for detecting the direction of movement of a wheel on a railway track, the device being configured to be placed on or near the side of a railway track, the device comprising:
по меньшей мере, один магнит для предоставления магнитного поля;at least one magnet for providing a magnetic field;
датчик магнитного поля для считывания значения магнитного поля, указывающего плотность потока или изменение плотности потока предоставленного магнитного поля;a magnetic field sensor for reading a magnetic field value indicating a flux density or flux density change of the provided magnetic field;
- 11 044833 по меньшей мере, один процессор, поддерживающий связь с датчиком магнитного поля, при этом, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью:- 11 044833 at least one processor that supports communication with the magnetic field sensor, wherein at least one processor is configured to:
получать множество значений магнитного поля для соответствующих моментов времени из датчика магнитного поля; и в анализировать полученное множество значений магнитного поля таким образом, что получается направление движения колеса, проходящего мимо устройства.obtain a plurality of magnetic field values for corresponding times from the magnetic field sensor; and analyze the resulting set of magnetic field values in such a way that the direction of movement of the wheel passing by the device is obtained.
2. Устройство согласно варианту 1 осуществления, в котором процессор выполнен с возможностью анализировать полученное множество значений магнитного поля таким образом, что направление движения колеса, проходящего мимо устройства, получается посредством сравнения множества значений магнитного поля с базовым значением магнитного поля, считываемым посредством датчика магнитного поля, когда колесо не присутствует, чтобы обнаруживать относительное увеличение и последующее уменьшение или относительное уменьшение и последующее увеличение множества значений магнитного поля по сравнению с базовым значением магнитного поля.2. The apparatus of Embodiment 1, wherein the processor is configured to analyze the acquired plurality of magnetic field values such that the direction of motion of a wheel passing the apparatus is obtained by comparing the plurality of magnetic field values with a base magnetic field value read by the magnetic field sensor when the wheel is not present, to detect a relative increase and subsequent decrease or a relative decrease and subsequent increase of a plurality of magnetic field values compared to a base magnetic field value.
3. Устройство согласно варианту 2 осуществления, в котором сравнение содержит:3. The device according to embodiment 2, wherein the comparison contains:
обнаружение того, в первый момент времени, больше или нет одно из множества значений магнитного поля базового значения магнитного поля, и во второй момент времени после первого момента времени, меньше или нет другое из множества значений магнитного поля базового значения магнитного поля, с тем чтобы определять то, что колесо, проходящее мимо устройства, имеет первое направление движения; и обнаружение того, в первый момент времени, меньше или нет одно из множества значений магнитного поля базового значения магнитного поля, и во второй момент времени после первого момента времени, больше или нет другое из множества значений магнитного поля базового значения магнитного поля, с тем чтобы определять то, что колесо, проходящее мимо устройства, имеет второе направление движения, отличающегося от первого направления движения.detecting whether, at a first time, one of a plurality of magnetic field values is greater or less than a base magnetic field value, and, at a second time after the first time, whether another of a plurality of magnetic field values is less than or not a base magnetic field value, so as to determine that the wheel passing by the device has the first direction of movement; and detecting whether, at a first time, one of the plurality of magnetic field values is smaller or less than the base magnetic field value, and at a second time after the first time, whether or not another of the plurality of magnetic field values is larger than the base magnetic field value, so as to determine that the wheel passing by the device has a second direction of movement that is different from the first direction of movement.
4. Устройство согласно варианту 2 или 3 осуществления, в котором сравнение содержит:4. The device according to embodiment 2 or 3, in which the comparison contains:
обнаружение того, больше или нет первая разность между первым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля первого порогового значения, выше базового значения магнитного поля, либо меньше или нет второго порогового значения, ниже базового значения магнитного поля;detecting whether or not a first difference between a first value of the plurality of magnetic field values and a base magnetic field value of a first threshold value is greater than the base magnetic field value, or less than or not a second threshold value, below the base magnetic field value;
когда первая разность больше первого порогового значения, обнаружение того, меньше или нет вторая разность между вторым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля третьего порогового значения, причем второе значение соответствует более позднему моменту времени, чем первое значение, чтобы определять то, что колесо, проходящее мимо устройства, имеет первое направление движения; и когда первая разность меньше второго порогового значения, обнаружение того, больше или нет вторая разность между вторым значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля четвертого порогового значения, причем второе значение соответствует более позднему моменту времени, чем первое значение, чтобы определять то, что колесо, проходящее мимо устройства, имеет второе направление движения, отличающееся от первого направления движения.when the first difference is greater than the first threshold value, detecting whether or not the second difference between the second value of the plurality of magnetic field values and the base magnetic field value of the third threshold value, the second value corresponding to a later time point than the first value, to determine whether that the wheel passing by the device has the first direction of movement; and when the first difference is less than a second threshold value, detecting whether or not the second difference between a second value of the plurality of magnetic field values and a base magnetic field value of the fourth threshold value, the second value corresponding to a later time point than the first value, to determine whether that the wheel passing by the device has a second direction of movement that is different from the first direction of movement.
5. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, в котором, по меньшей мере, один процессор дополнительно выполнен с возможностью обнаруживать то, удовлетворяет или нет, по меньшей мере, одно из полученного множества значений магнитного поля условию, указывающему присутствие колеса на железнодорожном пути, при этом, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью получать направление колеса только тогда, когда полученное значение магнитного поля удовлетворяет условию, указывающему присутствие колеса на железнодорожном пути.5. The apparatus according to any of the preceding embodiments, wherein the at least one processor is further configured to detect whether at least one of the obtained plurality of magnetic field values satisfies a condition indicating the presence of a wheel on a railroad track, wherein the at least one processor is configured to obtain the direction of the wheel only when the obtained magnetic field value satisfies a condition indicating the presence of the wheel on the railway track.
6. Устройство согласно варианту 5 осуществления, в котором условие, указывающее присутствие колеса на железнодорожном пути, представляет собой условие превышения предварительно определенного пятого порогового значения для абсолютного значения разности между, по меньшей мере, одним значением из множества значений магнитного поля и базовым значением магнитного поля, считываемым посредством датчика магнитного поля, когда колесо не присутствует.6. The apparatus according to embodiment 5, wherein the condition indicating the presence of a wheel on the railway track is a condition of exceeding a predetermined fifth threshold value for the absolute value of a difference between at least one value of a plurality of magnetic field values and a base magnetic field value , read by the magnetic field sensor when the wheel is not present.
7. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, в котором датчик магнитного поля позиционируется таким образом, что он находится за пределами точки симметрии, по меньшей мере, одного магнита и продольного направления железнодорожного пути, когда устройство размещается на или около боковой стороны железнодорожного пути, при этом, предпочтительно, когда, по меньшей мере, один магнит позиционируется таким образом, что его ось магнитного полюса является перпендикулярной продольному направлению железнодорожного пути, когда устройство размещается на или около железнодорожного пути, датчик магнитного поля размещается смежно с осью магнитного полюса.7. The device according to any of the previous embodiments, wherein the magnetic field sensor is positioned such that it is located outside the point of symmetry of the at least one magnet and the longitudinal direction of the railway track when the device is placed on or near the side of the railway track, wherein, preferably, when at least one magnet is positioned such that its magnetic pole axis is perpendicular to the longitudinal direction of the railway track, when the device is placed on or near the railway track, the magnetic field sensor is placed adjacent to the magnetic pole axis.
8. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, причем устройство содержит первый и второй магнит для предоставления магнитного поля, при этом первый и второй магниты дистанцируются друг от друга на первое расстояние, при этом датчик магнитного поля8. An apparatus according to any of the preceding embodiments, wherein the apparatus comprises a first and a second magnet for providing a magnetic field, wherein the first and second magnets are spaced apart by a first distance, wherein the magnetic field sensor
- 12 044833 позиционируется таким образом, что он допускает считывание магнитного поля, возникающего из первого и второго магнита.- 12 044833 is positioned in such a way that it allows the magnetic field arising from the first and second magnets to be read.
9. Устройство согласно варианту 8 осуществления, в котором датчик магнитного поля позиционируется в позиции, в которой первое направление магнитного поля для компонента магнитного поля первого магнита отличается от второго направления магнитного поля для компонента магнитного поля второго магнита.9. The apparatus according to Embodiment 8, wherein the magnetic field sensor is positioned at a position in which the first magnetic field direction for the magnetic field component of the first magnet is different from the second magnetic field direction for the magnetic field component of the second magnet.
10. Устройство согласно варианту 8 или 9 осуществления, в котором первый и второй магниты позиционируются таким образом, что направления магнитного полюса первого и второго магнитов являются по существу антипараллельными.10. The apparatus according to embodiment 8 or 9, wherein the first and second magnets are positioned such that the magnetic pole directions of the first and second magnets are substantially antiparallel.
11. Устройство согласно варианту 8 или 9 осуществления, в котором первый и второй магниты позиционируются таким образом, что направления магнитного полюса первого и второго магнитов являются по существу параллельными.11. The device according to embodiment 8 or 9, wherein the first and second magnets are positioned such that the magnetic pole directions of the first and second magnets are substantially parallel.
12. Устройство согласно любому из вариантов 8-11 осуществления, при этом устройство содержит основание и верхнюю сторону, расположенную напротив основания, при этом первый и второй магниты позиционируются по существу параллельно верхней стороне, при этом направления магнитного полюса первого и второго магнитов являются по существу перпендикулярными верхней стороне.12. The device according to any one of embodiments 8 to 11, wherein the device includes a base and an upper side opposite the base, wherein the first and second magnets are positioned substantially parallel to the upper side, wherein the magnetic pole directions of the first and second magnets are substantially perpendicular to the top side.
13. Устройство согласно любому из вариантов 8-12 осуществления, в котором первое расстояние находится в диапазоне в 20-200 мм, при этом датчик магнитного поля предпочтительно позиционируется на по существу равных соответствующих расстояниях от первого и второго магнитов.13. The apparatus according to any one of embodiments 8 to 12, wherein the first distance is in the range of 20-200 mm, wherein the magnetic field sensor is preferably positioned at substantially equal respective distances from the first and second magnets.
14. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, в котором, по меньшей мере, один магнит представляет собой постоянный магнит.14. The device according to any of the previous embodiments, wherein at least one magnet is a permanent magnet.
15. Устройство согласно варианту 14 осуществления, в котором, по меньшей мере, один магнит имеет реманентность, по меньшей мере, в 5000 гауссов, предпочтительно, по меньшей мере, в 8000 гауссов, более предпочтительно, по меньшей мере, в 12000 гауссов.15. The device according to embodiment 14, wherein the at least one magnet has a remanence of at least 5000 gauss, preferably at least 8000 gauss, more preferably at least 12000 gauss.
16. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, в котором, по меньшей мере, один магнит имеет такую конфигурацию, в которой на предоставленное магнитное поле, по меньшей мере, частично оказывает влияние колесо, когда колесо проходит мимо устройства на расстоянии самое большее в 10 см, при этом датчик магнитного поля позиционируется таким образом, что он считывает изменение магнитного поля, вызываемое посредством колеса.16. The device according to any of the preceding embodiments, wherein the at least one magnet is configured such that the provided magnetic field is at least partially influenced by a wheel when the wheel passes the device at a distance of at most 10 cm, whereby the magnetic field sensor is positioned in such a way that it senses the change in the magnetic field caused by the wheel.
17. Устройство согласно варианту 16 осуществления, в котором датчик магнитного поля дистанцируется от, по меньшей мере, одного магнита на второе расстояние, которое имеет аналогичный или идентичный порядок величины с третьим расстоянием между, по меньшей мере, одним магнитом и ближайшей позицией колеса, когда колесо проходит мимо устройства при позиционировании на или около железнодорожного пути.17. The apparatus of embodiment 16, wherein the magnetic field sensor is spaced from the at least one magnet by a second distance that is of a similar or identical order of magnitude to the third distance between the at least one magnet and the nearest wheel position when the wheel passes by the device when positioned on or near the railway track.
18. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, в котором датчик магнитного поля представляет собой двумерный датчик магнитного поля, который считывает два компонента магнитного поля в первом и втором перпендикулярных направлениях считывания, при этом процессор выполнен с возможностью:18. The apparatus according to any of the preceding embodiments, wherein the magnetic field sensor is a two-dimensional magnetic field sensor that senses two magnetic field components in first and second perpendicular sense directions, wherein the processor is configured to:
получать соответствующие первое и второе множества значений магнитного поля для соответствующих моментов времени из датчика магнитного поля для каждого соответствующего первого и второго направления считывания;obtain corresponding first and second sets of magnetic field values for corresponding times from the magnetic field sensor for each respective first and second sensing direction;
анализировать полученное первое множество значений магнитного поля посредством обнаружения того, опускаются или нет значения магнитного поля ниже порогового значения, указывающего присутствие колеса на железнодорожном пути, проходящего мимо устройства;analyze the obtained first set of magnetic field values by detecting whether or not the magnetic field values fall below a threshold value indicating the presence of a wheel on a railway track passing by the device;
когда присутствие колеса обнаруживается, анализировать второе множество значений магнитного поля, с тем чтобы определять направление движения колеса.when the presence of the wheel is detected, analyze the second set of magnetic field values so as to determine the direction of movement of the wheel.
19. Устройство согласно варианту 18 осуществления, в зависимости от варианта 8 осуществления, в котором, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью:19. The device according to embodiment 18, depending on embodiment 8, wherein the at least one processor is configured to:
анализировать второе множество значений магнитного поля, с тем чтобы определять направление движения колеса посредством оценки позиции пика в первом множестве значений магнитного поля, причем позиция пика указывает момент времени, когда колесо располагается по существу над устройством;analyze a second set of magnetic field values to determine the direction of movement of the wheel by estimating the position of a peak in the first set of magnetic field values, the peak position indicating a point in time when the wheel is positioned substantially above the device;
определять знак первой производной второго множества значений магнитного поля около оцененной позиции пика;determine the sign of the first derivative of the second set of magnetic field values around the estimated peak position;
когда упомянутый определенный знак первой производной является положительным, определять направление движения колеса как первое направление вдоль железнодорожного пути; и когда упомянутый определенный знак первой производной является отрицательным, определять направление движения колеса как второе направление вдоль железнодорожного пути.when said specific sign of the first derivative is positive, determine the direction of movement of the wheel as the first direction along the railway track; and when said specific sign of the first derivative is negative, define the direction of movement of the wheel as the second direction along the railway track.
20. Устройство согласно варианту 18 или 19 осуществления, в зависимости от варианта 10 осуществления, в котором первое направление считывания является по существу параллельным верхней стороне устройства, причем верхняя сторона располагается напротив основания устройства и выполнена с возможностью позиционироваться, по меньшей мере, частично ниже колеса, когда устройство20. The device according to embodiment 18 or 19, depending on embodiment 10, wherein the first read direction is substantially parallel to the top side of the device, the top side being opposed to the base of the device and configured to be positioned at least partially below the wheel when the device
- 13 044833 размещается на или около железнодорожного пути, при этом первое направление считывания дополнительно является по существу параллельным монтажной стороне устройства, причем монтажная сторона выполнена с возможностью размещения устройства на боковой стороне рельса.- 13 044833 is placed on or near a railway track, wherein the first reading direction is further substantially parallel to the mounting side of the device, the mounting side being configured to place the device on the side of the rail.
21. Устройство согласно варианту 11 или 12 осуществления, в зависимости от варианта 11 осуществления, в котором второе направление считывания является по существу параллельным верхней стороне устройства, причем верхняя сторона располагается напротив основания устройства и выполнена с возможностью позиционироваться, по меньшей мере, частично ниже колеса, когда устройство размещается на или около железнодорожного пути, при этом второе направление считывания дополнительно является по существу параллельным монтажной стороне устройства, причем монтажная сторона выполнена с возможностью размещения устройства на боковой стороне рельса.21. The device according to embodiment 11 or 12, depending on embodiment 11, wherein the second read direction is substantially parallel to the top side of the device, the top side being opposite the base of the device and configured to be positioned at least partially below the wheel wherein the device is placed on or near a railroad track, wherein the second sensing direction is further substantially parallel to a mounting side of the device, wherein the mounting side is configured to place the device on a side of the rail.
22. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, дополнительно содержащее, по меньшей мере, один дополнительный магнит для подавления магнитных полей, вызываемых в рельсе посредством железнодорожных вагонов, проходящих мимо рельса около устройства.22. The device according to any of the previous embodiments, further comprising at least one additional magnet for suppressing magnetic fields induced in the rail by railway cars passing the rail near the device.
23. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, содержащее верхнюю сторону, расположенную напротив основания устройства и выполненную с возможностью позиционироваться, по меньшей мере, частично ниже колеса, когда устройство размещается на железнодорожном пути, причем монтажная сторона выполнена с возможностью размещения устройства на боковой стороне рельса, при этом, по меньшей мере, один дополнительный магнит функционирует в качестве, по меньшей мере, одного монтажного магнита для монтажа устройства на железнодорожный путь, причем, по меньшей мере, один монтажный магнит позиционируется с направлением полюса, по существу перпендикулярным монтажной стороне.23. The device according to any of the previous embodiments, comprising an upper side located opposite the base of the device and configured to be positioned at least partially below the wheel when the device is placed on a railway track, and the mounting side is configured to place the device on the side rail, wherein the at least one additional magnet functions as at least one mounting magnet for mounting the device onto the railroad track, wherein the at least one mounting magnet is positioned with a pole direction substantially perpendicular to the mounting side.
24. Устройство согласно варианту 22 или 23 осуществления, в котором, по меньшей мере, один дополнительный магнит представляет собой постоянный магнит, имеющий реманентность, по меньшей мере, в 5000 гауссов, предпочтительно, по меньшей мере, в 8000 гауссов, более предпочтительно, по меньшей мере, в 12000 гауссов.24. The device according to embodiment 22 or 23, wherein the at least one additional magnet is a permanent magnet having a remanence of at least 5000 gauss, preferably at least 8000 gauss, more preferably at least 12,000 gauss.
25. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, при этом устройство содержит один датчик магнитного поля.25. An apparatus according to any of the preceding embodiments, wherein the apparatus comprises one magnetic field sensor.
26. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, дополнительно содержащее сетевой интерфейс для передачи полученного направления движения колеса, при этом, предпочтительно, сетевой интерфейс представляет собой беспроводной сетевой интерфейс.26. The apparatus according to any of the previous embodiments, further comprising a network interface for transmitting the received direction of motion of the wheel, wherein preferably the network interface is a wireless network interface.
27. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, дополнительно содержащее датчик для обнаружения движения, такой как датчик ускорения, при этом, по меньшей мере, один процессор выполнен с возможностью:27. The device according to any of the previous embodiments, further comprising a sensor for detecting motion, such as an acceleration sensor, wherein the at least one processor is configured to:
получать значение движения, указывающее движение устройства; и обеспечивать возможность датчику магнитного поля считывать значения магнитного поля только тогда, когда значение движения превышает предварительно заданное пороговое значение, указывающее то, что транспортное средство, содержащее колесо для железнодорожного пути, приближается, чтобы после этого выполнять этапы получения и анализа.obtain a motion value indicating the motion of the device; and allowing the magnetic field sensor to read the magnetic field values only when the motion value exceeds a predetermined threshold value indicating that the vehicle comprising the track wheel is approaching, to then perform the acquisition and analysis steps.
28. Устройство согласно любому из предыдущих вариантов осуществления, дополнительно содержащее средство накопления энергии для предоставления электрической мощности в устройство.28. The device according to any of the previous embodiments, further comprising energy storage means for providing electrical power to the device.
29. Способ обнаружения колеса на железнодорожном пути, причем способ осуществляется в устройстве, содержащем, по меньшей мере, один магнит для предоставления магнитного поля; датчик магнитного поля для считывания значения магнитного поля, указывающего плотность потока или изменение плотности потока предоставленного магнитного поля; и, по меньшей мере, один процессор, поддерживающий связь с датчиком магнитного поля, при этом способ содержит этапы, выполняемые, по меньшей мере, посредством одного процессора, для:29. A method for detecting a wheel on a railway track, the method being carried out in a device containing at least one magnet for providing a magnetic field; a magnetic field sensor for reading a magnetic field value indicative of a flux density or flux density change of the provided magnetic field; and at least one processor in communication with the magnetic field sensor, the method comprising the steps performed by the at least one processor to:
получения множества значений магнитного поля для соответствующих моментов времени из датчика магнитного поля; и анализа полученного множества значений магнитного поля таким образом, что направление движения колеса, проходящего мимо устройства, получается.obtaining a plurality of magnetic field values for corresponding times from the magnetic field sensor; and analyzing the resulting plurality of magnetic field values such that the direction of motion of a wheel passing by the device is obtained.
30. Способ согласно варианту 29 осуществления, в котором используется устройство согласно любому из вариантов 1-28 осуществления.30. The method according to embodiment 29, which uses the device according to any of embodiments 1-28.
31. Компьютерный программный продукт, содержащий компьютерно-исполняемые инструкции для осуществления способа по варианту 29 или 30 осуществления, когда программа выполняется на устройстве согласно любому из вариантов 1-28 осуществления.31. A computer program product comprising computer-executable instructions for implementing the method of embodiment 29 or 30 when the program is executed on a device according to any of embodiments 1 to 28.
Хотя принципы описанных способов и устройств изложены выше в связи с конкретными вариантами осуществления, следует понимать, что это описание приводится просто в качестве примера, а не в качестве ограничения объема охраны, который определяется посредством прилагаемой формулы изобретения.Although the principles of the described methods and devices have been set forth above in connection with specific embodiments, it should be understood that this description is provided merely by way of example and not as a limitation on the scope of protection as defined by the appended claims.
--
Claims (30)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL2023451 | 2019-07-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA044833B1 true EA044833B1 (en) | 2023-10-04 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5127440B2 (en) | Magnetic pattern detector | |
| ATE488754T1 (en) | DEVICE FOR MAGNETIZING A MAGNETIZABLE ELEMENT AND SENSOR DEVICE | |
| CA2633691A1 (en) | Corrosion evaluation device and corrosion evaluation method | |
| CA2996849C (en) | A method and system for detecting a material discontinuity in a magnetisable article | |
| JP2018165856A (en) | Marker detection system and marker detection method | |
| JP6149542B2 (en) | Magnetic inspection apparatus and magnetic inspection method | |
| EP3994045B1 (en) | Device for detecting a wheel on a rail track | |
| DE50103849D1 (en) | Method and arrangement for capturing traffic data by means of detection and classification of moving or stationary vehicles | |
| JP6328139B2 (en) | Measuring device for measuring the magnetic properties of its surroundings | |
| EA044833B1 (en) | DEVICE FOR DETECTING WHEEL ON RAILWAY TRACK | |
| ES2718054T3 (en) | Pre magnetizing magnet and measuring device for measuring the magnetic properties of the environment of the measuring device, as well as a procedure for the prior magnetization of magnetic materials on a measuring object | |
| KR20150102403A (en) | Position detecting apparatus for magnetic levitation train using of a magnetic bar and rfid tag | |
| CN208938119U (en) | Iron ladle identifying system based on planar bar code technology | |
| US10777031B2 (en) | Coin detection system | |
| EP4151495A1 (en) | Method and device for determining a direction of motion of a wheel of a passing train on a rail track | |
| EP3081932B1 (en) | Apparatus and method of inspecting defect of steel plate | |
| CN108662969A (en) | Predicted position device and position detecting device | |
| JP4263988B2 (en) | Vehicle detection device | |
| KR101631307B1 (en) | Vehicle Detector Using Geo Magnetic Sensor and Detecting Method thereof | |
| JP7274658B1 (en) | Position detection system and moving object | |
| RU2490591C1 (en) | Device to measure the length of long ferromagnetic objects | |
| KR20120016345A (en) | System for signal detection of specimen using magnetic resistance sensor and detecting method of the same | |
| RU108639U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE COERCITIVE FORCE OF FERROMAGNETIC PRODUCTS | |
| JP3820133B2 (en) | Vehicle detection device | |
| RU121597U1 (en) | SUPPLIED MAGNETIZING DEVICE |