用于識(shí)別路線的破損段的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本申請(qǐng)要求2013年9月18日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No. 61 /879183的優(yōu)先權(quán)，通過(guò)引用將 其完整地結(jié)合到本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本文所述主題的實(shí)施例涉及檢查車輛所行駛的路線，以識(shí)別和/或定位路線的破 損段。
【背景技術(shù)】
[0003] 通過(guò)延長(zhǎng)的使用，由車輛行駛的路線可隨時(shí)間而被損壞。例如，軌道車輛所行駛的 軌道可被損壞和/或斷裂。多種已知系統(tǒng)用來(lái)檢查鐵路軌道，以識(shí)別軌道的破損和/或斷裂 部分所在的位置。例如，一些系統(tǒng)使用照相裝置、激光器等，以光學(xué)方式檢測(cè)軌道的斷裂和 損壞。照相裝置和激光器可安裝在軌道車輛上，但是照相裝置和激光器的精度可受到在路 線的檢查期間的軌道車輛移動(dòng)的速度所限制。因此，照相裝置和激光器可能無(wú)法在營(yíng)運(yùn)的 軌道車輛的常規(guī)操作(例如行駛)期間使用。
[0004]其他系統(tǒng)使用超聲換能器，其放置在軌道處或附近，以便以超聲方式檢查軌道。這 些系統(tǒng)可要求換能器相對(duì)于軌道的極緩慢移動(dòng)，以檢測(cè)對(duì)軌道的損壞。在通過(guò)超聲檢查發(fā) 現(xiàn)可疑位置時(shí)，可要求后續(xù)人工檢查，以用于使用換能器來(lái)確認(rèn)潛在缺陷，其中換能器沿軌 道手動(dòng)定位和移動(dòng)，并且通過(guò)較慢的移動(dòng)檢查車輛沿軌道移動(dòng)。軌道的檢查能夠花費(fèi)相當(dāng) 大的時(shí)間量，在此期間，路線的被檢查段可能是常規(guī)路線交通不可用的。
[0005] 其他系統(tǒng)使用路邊裝置，其通過(guò)軌道發(fā)送電信號(hào)。如果信號(hào)未被其他路邊裝置接 收，則將包括軌道的回路識(shí)別為斷開，并且認(rèn)為軌道斷裂。這些系統(tǒng)的限制至少在于路邊裝 置是固定的。因此，系統(tǒng)可能無(wú)法檢查軌道的大跨度，和/或必須安裝大量裝置，以檢查軌道 的大跨度。
[0006] 其他系統(tǒng)使用人類檢查員，其沿軌道移動(dòng)，以檢查軌道的斷裂和/或破損段。這種 人工檢查能夠是緩慢的并且易于出錯(cuò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 在發(fā)明主題的一實(shí)施例中，提供一種識(shí)別路線的破損段的方法。該方法包括當(dāng)車 輛沿路線行駛時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的多個(gè)車輪的車輪蠕滑(creep)，檢查車輪蠕滑以確定車輪蠕滑 超過(guò)所指定的非零閾值的時(shí)間，當(dāng)車輪駛過(guò)沿路線的常見位置(common place)時(shí)確定車輪 蠕滑是否超過(guò)閾值，以及當(dāng)對(duì)應(yīng)車輪駛過(guò)常見位置時(shí)車輪蠕滑超過(guò)閾值的時(shí)候，識(shí)別在常 見位置的路線的破損段。
[0008] 在一實(shí)施例中，一種系統(tǒng)(例如，其識(shí)別路線的破損段)包括監(jiān)測(cè)裝置，其配置成確 定沿路線行駛的車輛的移動(dòng)速度與沿路線行駛的車輛的第一車輪的第一旋轉(zhuǎn)速度之間的 第一速度差。該系統(tǒng)還包括路線檢查裝置，其配置成至少部分基于第一車輪的第一速度差 來(lái)識(shí)別路線的破損段。
[0009] 在一實(shí)施例中，一種方法(用于使用移動(dòng)車輛來(lái)識(shí)別路線的破損段)包括確定沿路 線行駛的車輛的移動(dòng)速度與沿路線行駛的車輛的第一車輪的第一旋轉(zhuǎn)速度之間的第一速 度差。該方法還包括至少部分基于第一車輪的第一速度差來(lái)識(shí)別路線的破損段。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 通過(guò)閱讀以下參照附圖的非限制性實(shí)施例的描述，將會(huì)更好地了解本文所述的主 題，附圖包括： 圖1是車輛系統(tǒng)的一實(shí)施例的示意圖； 圖2示出用于使用圖1所示車輛系統(tǒng)的車輪蠕滑測(cè)量來(lái)識(shí)別路線的破損段的方法的流 程圖； 圖3是來(lái)自沿路線行駛的圖1所示車輛系統(tǒng)的若干車輪的車輪蠕滑測(cè)量的圖形表示； 圖4是來(lái)自沿路線行駛的圖1所示車輛系統(tǒng)的若干車輪的車輪蠕滑測(cè)量的圖形表示； 圖5是來(lái)自圖1所示車輛系統(tǒng)中的車輪的車輪蠕滑測(cè)量以及當(dāng)車輛系統(tǒng)沿路線行駛時(shí) 來(lái)自車輛系統(tǒng)的加速計(jì)傳感器的垂直位移測(cè)量的圖形表示； 圖6是一實(shí)施例的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的示意圖；以及 圖7是按照一實(shí)施例的車外位置的控制系統(tǒng)的一實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 本文所述的發(fā)明主題的實(shí)施例涉及通過(guò)監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)車輪的旋轉(zhuǎn)速度與車輛 系統(tǒng)沿路線的移動(dòng)速度之間的差來(lái)識(shí)別路線的破損段。在一個(gè)方面，破損段可通過(guò)監(jiān)測(cè)車 輛系統(tǒng)的若干車輪之間的車輛系統(tǒng)的車輪蠕滑的變化來(lái)識(shí)別。術(shù)語(yǔ)"車輛系統(tǒng)"能夠表示單 個(gè)車輛(例如機(jī)車、汽車、不是設(shè)計(jì)或準(zhǔn)許在公路上行駛的越野車等)或者兩個(gè)或更多車輛 的組合，其在機(jī)械上相互耦合，以便沿路線行駛（例如，車輛編組、例如軌道車輛編組或列 車)。
[0012] 車輪的車輪蠕滑包括車輪的角速度與車輛系統(tǒng)沿路線的移動(dòng)速度之間的差。車輪 蠕滑能夠在車輪與路線之間的摩擦力或牽引力的減小發(fā)生時(shí)形成。摩擦力或牽引力的減小 能夠因許多原因而發(fā)生，例如當(dāng)路線具有碎片或者路線上的其他材料(例如雨水、冰、油、腐 爛樹葉等)時(shí)、當(dāng)路線被損壞(例如，鐵軌的截面整體斷裂的鐵軌、破裂的鐵軌、機(jī)車擦傷等） 時(shí)等。
[0013] 與路線表面的牽引力損失的其他原因不同，當(dāng)不同的車輪駛過(guò)路線中被損壞的位 置時(shí)，通過(guò)對(duì)路線的損壞而引起的牽引力的減小能夠影響若干車輪。例如，路線損壞能夠造 成車輪蠕滑的突然尖峰或陡然增加。車輪中的角速度當(dāng)各種車輪駛過(guò)破損段時(shí)能夠突然 和/或暫時(shí)增加，而車輛系統(tǒng)沿路線的移動(dòng)速度(例如線性速度)沒有改變或者改變較小。因 此，當(dāng)車輪駛過(guò)路線的破損段時(shí)，車輪的車輪蠕滑能夠突然和/或暫時(shí)增加。車輛系統(tǒng)能夠 配置成監(jiān)測(cè)車輛系統(tǒng)的若干車輪的車輪蠕滑，以確定破損路線位置。
[0014] 一旦識(shí)別軌道的破損段的位置，則車輛系統(tǒng)可向遠(yuǎn)程系統(tǒng)(例如車輛系統(tǒng)外）、向 車輛系統(tǒng)中的預(yù)定位置、向一個(gè)或多個(gè)其他車輛系統(tǒng)等發(fā)送一個(gè)或多個(gè)消息和/或指令。在 至少一個(gè)實(shí)施例中，一旦一個(gè)或多個(gè)消息由遠(yuǎn)程系統(tǒng)接收，則遠(yuǎn)程系統(tǒng)可向車輛系統(tǒng)或其 他車輛系統(tǒng)傳送指令、例如接近所識(shí)別軌道的損壞段的慢行指令、向接近所識(shí)別軌道的破 損段的其他車輛系統(tǒng)進(jìn)行傳遞等。可選地，由遠(yuǎn)程系統(tǒng)所發(fā)送的指令的類型可基于車輛系 統(tǒng)的類型和/或優(yōu)先級(jí)。
[0015] 本文所述的各個(gè)實(shí)施例的至少一個(gè)技術(shù)效果可包括與一個(gè)或多個(gè)車輛系統(tǒng)同時(shí) 沿路線行駛的單獨(dú)軌道檢查設(shè)備的減少。
[0016] 圖1是車輛系統(tǒng)100的一實(shí)施例的示意圖。車輛系統(tǒng)100可表示一種推進(jìn)力生成車 輛，其能夠生成牽引力以便沿路線101推進(jìn)車輛系統(tǒng)1〇〇。例如，車輛系統(tǒng)1〇〇可表示軌道車 輛(例如機(jī)車）、另一種越野車(例如不是設(shè)計(jì)或準(zhǔn)許在公共道路上行駛的車輛）、汽車或另 一種類型的車輛。可選地，車輛系統(tǒng)1 〇〇可表示機(jī)械上連接在一起的多個(gè)車輛。例如，車輛系 統(tǒng)100可包括圖1所示與一個(gè)或多個(gè)其他推進(jìn)力生成車輛和/或一個(gè)或多個(gè)非推進(jìn)力生成車 輛(例如軌道車廂)所耦合以用于例如在車輛編組、軌道車輛編組等中沿路線101共同行駛 的車輛。
[0017] 車輛系統(tǒng)100包括若干組件，其進(jìn)行操作以監(jiān)測(cè)車輛系統(tǒng)100的速度和車輛系統(tǒng) 100的車輪，和/或監(jiān)測(cè)車輛的車輪蠕滑，以便當(dāng)車輛系統(tǒng)100沿路線101移動(dòng)或行駛時(shí)識(shí)別 和/或確認(rèn)路線101的破損段。這些組件可經(jīng)由有線和/或無(wú)線連接相互通信。應(yīng)當(dāng)注意，圖1 所示和所述的組件可遍及車輛系統(tǒng)100中的多個(gè)車輛被復(fù)制和/或包含。例如，組件的每個(gè) 可處于一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)力生成車輛(其機(jī)械上連接在一起以形成車輛系統(tǒng)100)中。在另一 個(gè)示例中，組件的每個(gè)和/或組件的子集可處于一個(gè)或多個(gè)推進(jìn)力生成或者非推進(jìn)力生成 車輛(其機(jī)械上相互連接以形成車輛系統(tǒng)100)中。
[0018] 車輛系統(tǒng)1〇〇包括控制系統(tǒng)109?？刂葡到y(tǒng)109控制車輛系統(tǒng)100的操作，并且可包 括或表示硬件電路或電路系統(tǒng)，其包括和/或連接到一個(gè)或多個(gè)基于邏輯的裝置，例如一個(gè) 或多個(gè)處理器、微處理器、控制器、微控制器或者其他基于邏輯的裝置(和/或關(guān)聯(lián)硬件、電 路系統(tǒng)和/或有形和非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的軟件）。
[0019] 控制系統(tǒng)109可與系統(tǒng)接口 111進(jìn)行通信。系統(tǒng)接口 111可包括一個(gè)或多個(gè)監(jiān)視器、 顯示器、鍵盤、觸摸屏、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、覆蓋于顯示器的圖形用戶界面等?？刂葡到y(tǒng)109可接 收來(lái)自系統(tǒng)接口 111的所輸入命令，以控制提供給車輛系統(tǒng)100的一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)104 (例如 牽引馬達(dá))的電流。一個(gè)或多個(gè)馬達(dá)104各與車輛系統(tǒng)100的車軸和/或車輪102耦合。被驅(qū)動(dòng) 的馬達(dá)104使車軸和/或車輪102旋轉(zhuǎn)，以便沿路線101推進(jìn)車輛系統(tǒng)100。
[0020] 系統(tǒng)接口 111可由操作員用來(lái)監(jiān)測(cè)車輛系統(tǒng)100的操作，和/或用于由路線檢查裝 置120報(bào)告路線101的破損段的檢測(cè)。在一實(shí)施例中，系統(tǒng)接口 111可由操作員用來(lái)接收車外 系統(tǒng)關(guān)于路線101的破損段的告警或通知。
[0021] 位置確定裝置130進(jìn)行操作以接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)車外源的信號(hào)，其表示車輛系 統(tǒng)100的位置、移動(dòng)速度和/或行駛方向。例如，位置確定裝置130可包括接收器、天線106以 及用于接收表示車輛系統(tǒng)100的位置、速度和/或行駛方向的無(wú)線信號(hào)的關(guān)聯(lián)電路系統(tǒng)?？?從衛(wèi)星(例如從全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星所傳送的GPS信號(hào)）、從路邊裝置、從其他車輛系統(tǒng)、 從蜂窩塔或站、從沿路線101旁所設(shè)置的轉(zhuǎn)發(fā)器、從沿路線101旁所設(shè)置的RFID標(biāo)簽等，來(lái)接 收信號(hào)。位置確定裝置130和/或控制系統(tǒng)109可基于所接收信號(hào)來(lái)確定車輛系統(tǒng)100的位 置?？蛇x地，位置確定裝置130可連接到存儲(chǔ)器裝置105或者與其進(jìn)行通信，以存儲(chǔ)車輛系統(tǒng) 100的位置信息。
[0022] 車輛系統(tǒng)100的存儲(chǔ)器裝置105可包括或者表示一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器(例如，有形和 非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器，例如計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器、EEPR0M、R0M、RAM等），其具有用來(lái)存儲(chǔ) 結(jié)合執(zhí)行本文所述方法的一個(gè)或多個(gè)所使用的信息的表、列表、數(shù)據(jù)庫(kù)或者其他存儲(chǔ)器結(jié) 構(gòu)。
[0023] 車輛系統(tǒng)100可包括通信裝置140。通信裝置140可與車輛系統(tǒng)100外的一個(gè)或多個(gè) 其他車輛系統(tǒng)和/或其他遠(yuǎn)程位置進(jìn)行通信。通信裝置140可包括或表示用于與其他車輛系 統(tǒng)和/或遠(yuǎn)程位置無(wú)線通信的天線1〇7(連同關(guān)聯(lián)收發(fā)器硬件電路系統(tǒng)和/或軟件應(yīng)用）?？?選地，通信裝置140可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)有線連接(例如多單元(MU)電纜、列車線路、電控氣動(dòng) (ECP)制動(dòng)線路等)進(jìn)行通信。
[0024] 車輛系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)角速度裝置103(例如轉(zhuǎn)速計(jì)、霍耳效應(yīng)傳感器系 統(tǒng)、光學(xué)傳感器等）。角速度裝置103配置成當(dāng)車輛系統(tǒng)100沿路線101行駛時(shí)測(cè)量車軸和/或 車輪102的角速度。角速度裝置103可向監(jiān)測(cè)裝置110傳送車軸和/或車輪102的角速度。可選 地，角速度裝置103可向系統(tǒng)接口 111傳遞車軸和/或車輪102的角速度，以向操作員顯示或 通知關(guān)于角速度測(cè)量。在一實(shí)施例中，角速度裝置103可使用通信裝置140向車外系統(tǒng)傳遞 車軸和/或車輪102的角速度。車外系統(tǒng)可以是中心調(diào)派設(shè)施、自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)、交換服務(wù)器 等。
[0025] 車輛系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)速度傳感器、例如速度計(jì)112 (例如速度表、轉(zhuǎn)速計(jì) 等）。速度計(jì)112配置成當(dāng)車輛系統(tǒng)100沿路線101行駛時(shí)測(cè)量車輛系統(tǒng)100的移動(dòng)速度。速度 計(jì)112可向監(jiān)測(cè)裝置110傳遞車輛系統(tǒng)100的移動(dòng)速度。
[0026] 在至少一個(gè)實(shí)施例中，速度計(jì)112從位置確定裝置130(例如GPS)接收位置測(cè)量?；?于對(duì)預(yù)定時(shí)間周期的位置測(cè)量的變化，速度計(jì)112可確定車輛系統(tǒng)100的移動(dòng)速度。可選地， 速度計(jì)112和位置裝置130可以是同一裝置。
[0027] 作為補(bǔ)充或替代，速度計(jì)112可從傳感器150(例如光學(xué)傳感器)接收與外部對(duì)應(yīng)的 光學(xué)數(shù)據(jù)。
[0028] 車輛系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器150。傳感器150可配置成測(cè)量車輛系統(tǒng)100 的外部環(huán)境(例如光學(xué)傳感器、熱傳感器、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器、接近傳感器等）、車輛系統(tǒng)1〇〇的物理 特性(例如加速計(jì)、高度計(jì)、熱電偶、陀螺儀等)或者路線101的物理特性(例如光學(xué)監(jiān)測(cè)傳感 器、麥克風(fēng)、聲檢測(cè)器、信號(hào)發(fā)生器等）。
[0029] 車輛系統(tǒng)100包括監(jiān)