Apparatus and method for measuring speed of aerial cable, in particular traction cable of chair lift or cable car

本発明は、空中ケーブル、詳細にはチェアーリフトまたはケーブルカーの牽引ケーブルの速度の計測に関する。

現在、チェアーリフトのリフトやケーブルカー型空中ケーブルの頭上ケーブルは、駆動モータによって作動される駆動プーリによって駆動される。 ケーブルの速度を計測するため、エンコーダやタコメータ等の速度センサによって駆動プーリやケーブル案内用ローラーの速度を計測する。 しかしながら、この計測は、ケーブルがプーリ上でスリップする場合があるため、精度が十分でない。 更に、これらのセンサは、磨耗や熱膨張の影響を受け易い。 ケーブルの速度が不正確であると、多くの被牽引車輛のケーブルの速度がばらつき、停止してしまう。

鋼製ケーブル上の磁化した領域によって形成されたマークを検出するための装置が仏国特許発明第１５４９１７０号明細書に記載されている。 しかしながら、この装置は、ケーブルの速度を計算することは不可能であり、この速度は既知であるか、または一定であると推定される。

ケーブル表面上に静電荷を誘導する、ケーブルの速度を計測するための装置が欧州特許出願第０３５５９９４号明細書に記載されている。 この装置は、第１及び第２の静電荷センサを含み、これらのセンサの各々が電気信号を発生するようになっている。 電気信号の振幅が表面上の静電荷の量を表す。 しかし、非金属コーティングでコーティングされたケーブルの速度を計測するようにはなっていない。

本発明の目的は、これらの欠点を解決することであり、更に詳細には、特に、人々を高い安全性及び信頼性で輸送するため、空中ケーブルの牽引ケーブルの速度を十分な精度で、簡単に使用されるように、計測するための装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、空中ケーブル、詳細にはチェアーリフト又はケーブルカーの牽引ケーブルの速度を計測するための装置であって、牽引ケーブルはマークを含み、装置は、マークの存在に関する第１及び第２の情報信号を夫々伝送するように構成された第１及び第２のセンサを含み、第２センサは、第１センサから基準距離のところに配置されており、装置は、第１及び第２の情報信号間の位相シフトを決定するように構成された第１決定手段と、決定された位相シフト及び基準距離から、牽引ケーブルの速度情報を決定するための第２決定手段とを含む、装置において、第１及び第２のセンサは、容量型距離センサであり、これらのセンサの各々は、牽引ケーブル上のマークとセンサとの間の距離に関する情報信号を伝送することを特徴とする、装置が提案される。

かくして、ケーブルの速度とできるだけ近い速度を良好な精度で計測する。 このような計測装置は使用が容易であり、調節をほとんど必要とせず、較正工程の数が少ない。

容量型センサには、金属及び非金属を感知するため、任意の種類の対象物の存在を検出できるという利点がある。 このようなセンサは、非金属コーティングを持つ金属製ケーブルに特に適している。

基準距離は、牽引ケーブル上の二つのマークの最小離間距離よりも厳密に小さい。

かくして、ケーブルに加わる牽引力や温度による効果によって生じる場合があるケーブルの伸びによって速度計測が妨げられることがない。 このような牽引力や温度による効果は、ケーブル上の二つのマーク間の距離を延ばしてしまう場合がある。

牽引ケーブルは、幾つかのストランドを形成するように組み立てられた幾つかのワイヤを含んでいてもよく、ストランドは螺旋状に縒り合わせられ、牽引ケーブル上のマークと対応する、牽引ケーブルの二つの連続したストランド間に配置された溝を形成する。

ケーブルは、螺旋状構造によりケーブル上にマーク（溝）を自然に形成し、ケーブルに追加のマークを付ける必要がない。

本発明の別の態様によれば、空中ケーブル、詳細にはチェアーリフト又はケーブルカーの牽引ケーブルの速度を計測するための方法であって、牽引ケーブルはマークを含み、方法は、マークの存在を示す信号を発生するための第１及び第２の信号発生工程を含み、第２信号発生工程は、第１信号発生工程から基準距離のところで行われ、方法は、第１及び第２の信号発生工程間の位相シフトを決定する位相シフト決定工程と、決定された位相シフト及び基準距離から、牽引ケーブルの速度情報を決定する速度情報決定工程とを含む方法において、第１及び第２の信号発生工程は、夫々、第１及び第２の容量型距離センサを含み、これらのセンサの各々は、牽引ケーブル上のマークとセンサとの間の距離に関する情報信号を伝送するように構成されている、ことを特徴とする、方法が提案される。

この他の利点及び特徴は、非限定的例として与えられた、添付図面に示す本発明の特定の実施形態の以下の説明から更に明瞭に理解されるであろう。

図１は、空中ケーブルの牽引ケーブルの速度を計測するための本発明による装置を示す概略図である。

図２は、空中ケーブルの牽引ケーブルの速度を計測するための本発明による方法の主要工程を示す概略図である。

図１には、空中ケーブルの牽引ケーブル２の速度情報Ｖを計測するための装置１が示してある。

従来の方法で、リフト設備において、乗客を輸送する車輛（ゴンドラ、シート、鋼索鉄道）が取り付けられたケーブル２は、駆動プーリによって駆動される。 駆動プーリは、駅に配置され、電動型の駆動モータによって作動される。 明瞭化を図るため、駆動モータは図１には示してない。 詳細には、ケーブル２は金属製であり、強い引張強度を有する。 ケーブル２は、非金属材料製の、例えばプラスチック製の保護コーティングで部分的に又はその全体が覆われていてもよい。

ケーブル２は、全体として、螺旋状に縒り合わせた幾つかのワイヤで形成されている。 螺旋状に縒り合わせた一組のワイヤがストランド３を形成する。 ケーブル２は、更に、良好な引張強度を得るために螺旋状に縒り合わせた幾つかのストランド３を含んでいてもよい。 図１には、例えば６本のストランド３を螺旋状に縒り合わせたケーブル２が示してある。 螺旋状に縒り合わせたストランドは溝４を形成する。 各溝４は、ケーブル２の二つの連続したストランド３間に配置される。 螺旋状構成では、ストランド３及び溝４はケーブル２に沿って交互に配置され、ケーブル２の表面にマーク５を形成するということに着目されたい。 更に、ケーブル２は、ケーブルの二つの連続したマーク５間の距離、例えば二つの連続した溝４間の距離、又は二つの連続したストランド３間の距離と対応するピッチＰを有する。 図には、更に、長さ方向軸線６が示してある。 ケーブル２は、この長さ方向軸線に沿って前方又は後方に移動する。

更に、計測装置１は、第１及び第２のセンサ７、８及び計測ブロック９を含む。 計測ブロック９は、二つの信号間の位相シフトｄｔを決定するための第１決定手段１０、及びケーブル２の速度情報Ｖを決定するための第２決定手段１１を含む。 計測ブロック９は、例えば、コンピュータと一体化したマイクロプロセッサ又はプログラム可能オートマット(automat)であってもよい。

一般的には、センサ７、８は、ケーブル２上のマーク５の存在を検出するための存在センサである。 第１センサ７は、ケーブル２上のマーク５の存在に対する第１情報信号Ｓ１を接続部１２を通して第１決定手段１０に伝達する。 第２センサ８は、ケーブル２上のマーク５の存在に対する第２情報信号Ｓ２を接続部１３を通して第１決定手段１０に伝達する。 ケーブル２が移動するとき、マーク５がセンサ７、８を通過して移動する。 かくして、センサ７、８が発した各信号Ｓ１、Ｓ２の振幅は、センサによってマーク５が検出されたかどうかに従って変化する。 例えば、信号の振幅は、マーク５が検出されたときに最大であり、検出されていない場合には最小である。 更に、第２センサ８は、第１センサ７から基準距離ｄｘのところに配置されている。 第１決定手段１０は、二つの信号Ｓ１及びＳ２を受け取り、これらの信号の位相シフトｄｔを計算し、これを接続部１４を通して第２決定手段１１に伝達する。 第２決定手段１１は、次いで、ケーブル２の速度Ｖ、好ましくはケーブル２の長さ方向変位速度Ｖを、位相シフトｄｔ及び基準距離ｄｘから決定する。 更に、基準距離ｄｘは、ケーブル２上の分離された二つのマーク５の最小離間距離よりも厳密に小さい。 かくして、ケーブル２の速度Ｖを計測するためのケーブルマークがケーブル２上で規則的に離間されている必要はない。 図１に示す実施形態によれば、ケーブル２上の二つのマーク５の最小離間距離はケーブル２のピッチＰに等しい。 更に、基準距離ｄｘは、ケーブル２が伸びた場合でも、ピッチＰよりも小さい。

位相シフトｄｔは、ケーブル２のマーク５、例えば溝４又はストランド３が基準距離ｄｘ間を移動する時間と対応する。 第２決定手段１１はケーブル２の長さ方向速度Ｖを以下の方程式に従って決定する。
Ｖ＝ｄｘ／ｄｔ
ここで、
Ｖ：ケーブル２の速度 ｄｘ：第１及び第２のセンサ７、８間の基準距離 ｄｔ：第１及び第２の信号Ｓ１、Ｓ２間の位相シフト 更に、第２演算処理手段１１は、位相シフトｄｔの符号に従って、ケーブルの変位方向、即ち前方又は後方、を決定する。

ケーブル上のマーク５の通過を検出するため、様々な種類のセンサを使用できる。 例えば、センサは、デジタルセンサであってもよいし、アナログセンサであってもよい。 デジタルセンサは、デジタル信号Ｓ１、Ｓ２を第１決定手段１０に向かって伝送する。 この場合、第１決定手段は、信号Ｓ１、Ｓ２の信号の位相シフトｄｔを計算する前にこれらの信号の周波数が同じであるようにこれらの信号を同期するための同期手段を含む。 かくして、信号Ｓ１、Ｓ２間の位相シフトについての計算精度を向上する。

センサ７、８は、アナログ信号Ｓ１、Ｓ２を第１決定手段１０に向かって伝送するアナログセンサであってもよい。 この場合、第１決定手段１０は、第１及び第２のアナログ信号を二つのデジタル信号ＳＮ１及びＳＮ２に変換し、これらの二つのデジタル信号ＳＮ１、ＳＮ２間の位相シフトｄｔを計算するためのＡ／Ｄコンバータを含む。 Ａ／Ｄコンバータは、好ましくは、デジタル信号ＳＮ１、ＳＮ２を同期するように、クロック信号発振器に連結されている。 詳細には、デジタル信号ＳＮ１、ＳＮ２を同期することにより、同じ周波数の二つの信号ＳＮ１、ＳＮ２を発生できる。 図１には、これらのデジタル信号ＳＮ１、ＳＮ２の振幅Ａが時間Ｔに従って示してある。 各デジタル信号ＳＮ１、ＳＮ２は、関連するセンサに対向しているマークが存在する場合には高レベルであり、そうでない場合には低レベルであるということに着目されたい。

好ましい実施形態によれば、センサ７、８は、誘導型アナログ距離センサ(inductive analog distance sensor)である。 例えば、ケーブル２は金属製であり、センサ７、８が渦電流型の誘導型アナログ距離センサである。 この場合、センサ７、８は、振動する電磁場を発生し、この電磁場はケーブル２の金属表面が入ってきたときに減衰される。 センサ７、８によって送出される存在情報信号は、センサに関するマーク５の相対位置に従って、即ちセンサ７、８からのマーク５の表面の距離に従って変化する電圧であってもよい。 更に、振動する電磁場を介してケーブルとセンサとが相互作用するため、これらのセンサ７、８は無接触センサである。 アナログセンサは、ケーブルがセンサに近い場合に高いレベルをもち、そうでない場合には低レベルをもつ信号を送信する。 有利には、このようなセンサ７、８は、金属製の物体の存在を検出でき、ストランド３を螺旋状に縒り合わせた空中ケーブルの牽引ケーブル２に特に適している。 変形例では、溝４やストランド３と異なる追加の金属マークをケーブル２の表面に配置してもよい。

別の実施形態によれば、ケーブル２は強磁性体であり、センサ７、８はリラクタンス（磁気抵抗）が可変の誘導型アナログ距離センサである。 センサ７、８、及びケーブル２によって形成されたユニットは磁気回路を形成し、ケーブル２の表面とセンサ７、８との間の距離が磁気回路のリラクタンスを決定する。 この場合、送出された信号のレベルもまた、ケーブル２の強磁性体マーク５の表面とセンサ７、８との間の距離に従って変化する。

別の実施形態によれば、センサ７、８は、容量型アナログ距離センサ(capacitive analog distance sensor) である。 このようなセンサの計測ヘッドは、円筒形の導体及び金属製のエンベロープで形成されており、基準容量のコンデンサを形成する。 ケーブル２のマーク５がセンサ７、８のヘッドの端部に近付くと、基準容量が変化し、センサによって送出される信号が減少する。 このようなセンサは、非金属材料製コーティング、例えばプラスチックコーティングを施したケーブルの速度を計測するのに特に適している。 この実施形態では、マークは、コーティングの表面に配置されたピンであってもよい。 ケーブル２の表面上のマーク間の間隔を等しくする必要はない。

更に別の実施形態によれば、センサ７、８は、ケーブル２の表面の画像を捕捉するように形成された画像獲得システム、例えば小型デジタルカメラであってもよい。 この実施形態では、計測装置１は、二つのセンサ７、８と関連した少なくとも一つの照明システム１５、１６を含み、即ちセンサ毎に一つの照明システムが設けられている。 照明システム１５、１６は、制御手段１７によって制御される。 制御手段１７は、好ましくは、計測ブロック９に含まれる。 各照明システム１５、１６は、センサ７、８が表面の画像を獲得し、これらの画像を第１及び第２のデジタル信号又はアナログ信号で第１決定手段１０に伝送できるようにするため、ケーブル２の表面を照明するための一つ又はそれ以上の発光ダイオードを含んでいてもよい。 更に、第１決定手段１０は、デジタル画像用の演算処理手段、例えば画像内の対象物を認識するためのソフトウェアツールを持つデジタル信号プロセッサを含む。 画像演算処理手段は、画像内のマーク５の有無を認識し、画像中にマークが認識された場合の高レベル信号ＳＮ１及びそうでない場合の低レベル信号ＳＮ２の二つのデジタル信号を発生する。 この実施形態では、マークが、ケーブル２の表面上に配置したマーク、例えば反射塗料によって形成したマークであってもよい。

有利には、計測精度を向上するため、同じ種類の二つのセンサ７、８を使用してもよい。 更に、種類が異なるセンサの組み合わせを使用してもよい。

図２には、空中ケーブルの牽引ケーブルの速度を計測するための方法の主要工程が示してある。 この方法は、上文中に説明した計測装置１によって実施できる。 ケーブルには、マーク、例えばケーブルの連続した二つのストランドを離間する溝等が設けられている。 方法は、ケーブルの第１通過点でケーブル上のマークの存在を示す信号を発生するための第１信号発生工程が行われる第１工程Ｅ１を含む。 次いで、第１通過点から基準距離ｄｘだけ離間したケーブルの第２通過点でケーブル上のマークの存在を示す信号を発生するための第２信号発生工程が行われる第２工程Ｅ２を含む。 次いで、第３工程Ｅ３で、これらの二つの信号発生工程間の位相シフトを決定し、第４工程Ｅ４で、決定された位相シフト及び基準距離から、ケーブルの速度Ｖに関する情報を決定する。