专利名称：列车车轮轴承温度检测的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及轨道运输领域，更具体地说，本发明涉及对列车底盘(undercarriage)部件状态的测定。
背景技术：
铁路系统的安全与可靠运转取决于在轨道上行进的车辆的滚动机构的完整性。例如，监控列车车轮轴承的状态是重要的，用以测定是否在轴承上的磨损程度指示了轴承需要进行检查和修理或者进行替换。用旧的或损坏的轴承增加了轴的滚动摩擦，从而增加牵引列车所需的动力。另外，用旧的或损坏的轴承可以对列车车轴造成过多的磨损，并且在轴承故障的情况下，甚至可以使得轴锁定，防止了车轮的旋转，导致由热量聚集引起的潜在火灾和由沿着轨道刮擦的锁定的车轮的摩擦造成的潜在的火花。
轴承温度可以使用安装在轨道车辆上的温度传感器(诸如靠近轴承设置的热电偶)直接进行监控。然而，这种技术的运转和维持已被证实是不可靠的和/或较高代价的。间接监控列车车轮轴承状态的一个方式是间接通过环绕列车的轨道车上的车轮轴承的轴承箱而检测车轮轴承的温度。例如，红外辐射(IR)传感器已沿着轨道进行安装，用以当轨道车经过IR传感器时检测外车轮轴承发射的并且反映车轮轴承温度的IR能量。然而，这种系统可能受限于允许从传感器到轴承箱的没受到阻碍的检测路径的某些轨道车的车轮构造，这可能不是对所有轨道车车轮构造都能实现的。此外，用在一些轨道车和列车头上的内车轮轴承已被证实是难以监控的，这是由于被悬挂部件阻塞的检测路径和内车轮轴承配置中的差异。另外，靠近被监控的内轴承的IR源的存在(诸如变速箱或悬挂弹簧)和使其它IR源进入检测路径的轴横向移动的作用(诸如在车轮摇摆期间)可以导致对轴承错误的IR读取。可能干扰列车车轮轴承温度测量的其它IR源可包括热润滑剂泄漏、阳光反射、在列车不同侧的不同受热、来自滑动车轮的火花以及诸如刹底盘的刹车硬件。因此，用于检测列车车轮轴承温度的改进的系统和方法是所希望的。
附图简介
图1是示范性的列车车轮轴承温度检测系统的截面图，系统的一部分嵌在金属轨道枕木或轨枕内。
图2显示了关于由图1的检测系统从列车车轮轴承接收的IR辐射分布曲线的温度对IR采样点随时间变化(over time)的示范性的曲线图。
图3显示了关于由图1的检测系统从列车车轮轴承接收的IR辐射分布曲线的温度对IR采样点随时间变化的另一示范性的曲线图，并且显示了能量峰值。
图4显示了关于由图1的检测系统从列车车轮轴承接收的IR辐射分布曲线的温度对IR采样点随时间变化的另一示范性的曲线图，并且显示了从除列车车轮轴承之外的部件接收的IR能量贡献。
图5显示了图1的轨枕沿着线5-5的截面图，并且显示了用于将系统安装在轨枕内的悬挂装置。
图6显示了图5的悬挂装置沿着线6-6的局部截面图。
图7至图10显示了列车车轮的示范性的状态和可以从列车车轮轴承测量系统的实施例获得的相应IR信号廓线。
图11是示范性的列车车轮轴承温度检测系统的示意性表示。
图12显示了用于扫描在列车头的牵引马达和载架支架之间的内轴承的示范性的IR扫描路径。
图13A是显示在对应于被检测轴承的检测窗口内的示范性的IR扫描路径的覆盖范围的示意图。
图13B显示了对应于图13A的示范性IR扫描路径的覆盖范围的测得的温度分布曲线的示范性曲线图。
图14显示了用于扫描外轴承的内座圈部分的示范性IR扫描路径。
图15显示了附加在由图1的检测系统从列车车轮轴承接收的示范性IR辐射分布曲线上的轨道车轮部件。
图16A显示了反映车轮呈现报警阈值以下的温度的测得的温度分布曲线的示范性曲线图。
图16B显示了反映车轮呈现报警阈值以上的温度的测得的温度分布曲线的示范性的曲线图。
发明详细说明列车底盘部件温度检测系统可以用来获得反映当车辆滚动经过系统的检测装置时被检测的轨道车车轮或车轮轴承温度的数据(诸如IR发射数据)。系统可以包括定向成可接收来自轨道车底盘部件的不受阻的IR发射的检测装置。在一个方面，传感器可以包括分别检测部件(诸如车轴的内轴承和外轴承)的目标区的相邻部位的传感元件阵列。然后处理从检测装置接收的数据，用以提取反映相应的被检测部件的完好(health)状态的信息。数据可以进行处理以识别对应于已知部件类型的特征波形分布曲线，并且减少从被检测部件附近的IR源接收的假IR发射。还提供了用于将系统安装在轨道枕木或轨枕内的悬挂装置，以便减少系统可能经受的冲击和振动的影响。波形分析方法可以用在数据上以便识别部件的类型，并且然后基于被扫描部件的类型而识别可以反映异常完好状态的被扫描部件的状态。
图1显示了用于检测车轮轴承温度的示范性列车底盘部件温度检测系统10。图11是这种系统10的示意性表示。可以将一个或多个传感器(诸如外轴承传感器12和内轴承传感器14)设在沿着导轨16的位置，以便当列车车轴22经过传感器12、14时从轴22的车轮轴承(诸如内轴承20和外轴承18)获得数据。传感器12、14可以定位在导轨16的铁轨底座内(诸如在适于包含传感器12、14的横向枕木或轨枕24内)，并且用以接收来自轴承18、20的IR发射。在本发明的一个方面，各传感器12、14均可以包括反射器26，该反射器26用以改变IR发射的方向使之进入传感器12、14的接收机28内，从而允许接收机28水平地定向在轨枕24内。传感器12、14可以沿着平行于列车车轴22的轴线34定位，用以接收从轴承18、20底部32发射的沿着垂直于轴22的路径30的IR发射。发射可以被反射器26改变方向，例如，以相对于路径3成直角地进入接收机28。
如图11中所示，车轮IR传感器13可以放置在沿着导轨16的位置内，以便当车轴经过传感器13时从车轮23(诸如车轮23的内表面25)获得IR发射数据。在图14中所示的本发明的另一方面，列车车轴22的一部分(诸如靠近内轴承20的轴部分111)可以作为传感器113的目标，以便从轴部分111获得IR发射数据。
回到图1，各传感器12、14均可以进一步包括多个红外传感元件29(诸如IR辐射敏感二极管检测器或具有可单独分辨的像素的IR敏感平面阵列)，红外传感元件29例如垂直地设置在接收机28内以便接收由各自的轴承18、20发射的各自的IR发射部分33。因此，各红外传感元件29均接收来自目标区(诸如轴承18、20的底部32或末端38)的各自的一部分IR能量，该IR能量是与由传感器的其它IR传感元件29接收的IR发射部分相隔开的。在本发明的一个方面，传感器12、14可以包括五个元件29(诸如汞/镉/碲(HgCdTe)元件)，元件29以阵列式定位在传感器12、14内。四个元件可以用于进行扫描，而第五个元件47可以用于校准其它元件29。校准元件47可以定位成可观察维持在所希望温度(诸如-40摄氏度)的标准珀尔帖效应半导体冷却器49，以便为测得的热量特征(signature)提供直流耦合测试标准。这种设计可以允许+/-0.1摄氏度的绝对温度测量精度。传感器12、14可以通过硒化锌透镜发送，并且通过安装在仪表化轨枕上的外部光闸观察轨道车，观察路径中具有前表面反射器26。反射器26可以包括防止生锈或与其它材料结合的金质前表面。反射器26可以旋转(诸如以10,000转/分钟)以甩掉可能留在反射器26上的污染物。
尽管路径30的垂直定向可以允许传感器12、14接收未被其它部件(诸如靠近轴承12、14定位的悬挂部件)阻塞的IR辐射，但是在一些情况下可能不会实现从轴承18、20到反射器26的没受到阻碍的路径。例如，列车头外轴承18的底部32可以因掩蔽物(未示出)而变暗，从而使其难以维持用于接收IR发射的往外轴承18底部32的清晰路径。在本发明的一个方面，外轴承传感器12可以以角度36从轴线34倾斜，使得外轴承成像路径31可以以相应的角度36离开垂直方向相对于轴22倾斜。例如，轴承成像路径31可以相对于外车轮轴承18的表面38成锐角地定位。从而，从外轴承18的未被遮蔽的那部分(诸如外轴承18的表面38)发射的IR发射可以由传感器12检测到，传感器12定位在列车以下的铁轨底座内而不会受到靠近轴承18定位的部件的干扰。
从各自的部分33接收并且转变为表示所接收的IR能量的强度的各自的信号的IR发射可以提供给处理器40，以进一步处理所接收的信号，以便例如测定轴承异常发热的迹象。在本发明的实施例中，处理器40可以远离轨枕24地设置，并且可以通过各自的电缆15、45连接于传感器12、14。处理器40可进一步接收由一个或多个诸如感应传感器的车轮传感器48提供的车轮经过信息，感应传感器例如是沿着轨道17纵向隔开的。例如，处理器40可以与存储器42通信以从存储器42接收分析上和/或实验上推导的辐射图样信息，以便根据本发明的方面来执行图样识别分析。被处理信息(诸如识别被检测车轮轴承的轴承状态的信息)可以通过发射机44发送至中心监控器46，用于报告和/或通知需要维修的退化的轴承状态。
处理器40还与列车数据库43通信，该数据库43具有对于在该列车范围内的相对车轴计数和在该列车范围内的相对车辆位置的、用于各个经过的车辆的参考信息。例如，参考信息可以通过发射机44从远端的源下载，发射机44构造成用于接收和发送信息的收发器。在另一方面，来自外部系统(诸如AEI标签读出器系统)的明确登记的车号数据可以输入至数据库43以标记具有唯一车辆登记号的车辆数据。
在本发明的一个方面，系统10可构造成用于获取每个轴承的每个元件29的120个样本，以从约1.86英里/时(mph)到310英里/时的速度对轴承进行检测。采样率可以相对于列车速度进行换算，使得与列车速度无关，可以收集每个轴承的每个元件29测量的120个样本以及待测的每个车轮的每个元件29测量240个样本。可以用系统10测量高达356华氏度的轴承温度和高达1,112华氏度的车轮温度。
在某些情况下，用于检测由列车车轮轴承发射的IR能量而检测具有高于正常运转温度的温度的车轮轴承的现有技术产生了不可靠的指标，从而导致错误的热轴承迹象或应已经进行检查的漏失的热轴承，该迹象引起列车的不必要的中断，以检查轴承。申请人已发现，以本发明阐述的技术处理IR能量测量数据可以提供更可靠和精确的热轴承测定。当试图执行列车车轮轴承的远端IR能量测量时所经受的一些问题包括假的IR干扰、邻近轴承的IR源(诸如弹簧或变速箱)、列车车轮轴承和相关悬挂装置和车轮部件的不同构造，以及列车车轴和相关部件进入IR传感器检测路径的移动(像在车轮摇摆状态期间可以经受的这类的移动)。尤其是，列车车轴22的内轴承20可以定位成邻近变速箱39(以虚线指示的)，变速箱39还可能是可以干扰轴承20发射的IR发射的IR能量源。从而，变速箱39的一部分或发射IR能量的诸如悬挂弹簧(未示出)的其它部件可能给传感器14提供IR发射的一个或多个部分33，诸如当轴在摇摆期间横向移动时，这产生了错误地包括来自内轴承20和一个或多个其它IR源(诸如变速箱39)的IR能量成份的IR能量电平。在图12所示的另一构造中，内轴承可能是可通过在列车头的牵引马达106和载架支架108之间的较窄隙缝观察的，使其由于牵引马达106和载架支架108的干扰而难以获得内轴承的精确温度读取。
此外，在列车车轴、车轮和悬挂部件的构造之中的几何差异可以导致错误的读取。例如，如果测量系统10构造成检测列车车轴、车轮和悬挂部件的相应几何构造的某些检测目标区，但遇到了不同构造(诸如，例如针对不同直径的车轮而构造的进入检查范围的较大变速箱，或比系统具有在铁轨底座上的不同高度的外轴承)，那么测量系统10可能测得错误的IR读数。下面将指出，本发明的各方面可以用于区别可以进入表示部件故障的较热状态的一个或多个不同部件。例如，测定轴承或变速箱是否为具有热状态的部件可能是所希望的。因此，本发明的技术不限于检测轴承状态，因为这种技术还可应用于检测在其它机械部件(诸如变速箱、刹底盘和/或刹车衬垫等)中的故障状态。
能够识别多种列车车轮轴承、车轴、车轮和悬挂部件构造的升高的轴承温度，以及识别这些列车部件状态的改进的检测系统包括对接收的IR能量执行一个或多个革新的处理，以便测定轴承的温度，由此可以推断轴承的完好状态。图2显示了从列车车轮轴承接收的IR发射的温度对温度采样点随时间变化的示范性的曲线图。图2显示了当列车车轮23经过检测器48(如图1所示的)时例如由感应车轮检测器48产生的车轮检测脉冲54、56。IR发射数据可以由处理器40连续收集，处理器40例如相对于当车轮23最初进行检测时的时间而监控从IR传感器12、14接收的数据，如由第一脉冲56的上升沿62指示的。数据收集可以与车轮检测脉冲的下降沿(诸如第二脉冲54的下降沿60)相关地一次性完成。因此，IR发射收集的定时可以与车轮23的到达相互关联，以便确保收集对应于经过的车轮23的车轮轴承的IR发射。通过使用两个车轮传感器并且测量在车轮检测脉冲之间的时间，列车速度可以被测定并且用来相对于车轮检测脉冲动态调整收集时间，以确保当车轮经过传感器12、14时收集车轮轴承发射。
在本发明的一个方面，采样技术可以用来隔离被接收的IR温度分布曲线50的窗口部分(windowed portion)58，IR温度分布曲线50由图1的传感器12、14的相应传感元件29提供给处理器40。开窗口技术可以用来消除已经被收集的窗口部分58外的假的IR信号。窗口51的宽度52可以预先确定或动态调整以得到分布曲线50的所希望的窗口部分58的收集，以便消除在窗口部分58外的波形的不希望的部分63、64。这种不希望有的部分可以包括表示在车轮轴承附近的发射IR能量的其它部件(诸如弹簧、排气管或刹车部件)的IR发射分布曲线。例如，超出报警阈值66(诸如温度报警阈值)的部分63可以忽略，这是因为部分63是在所希望的窗口部分58外的并且可能表示从不同于轴承的列车的另一零件发射的IR能量。在本发明的一个方面，窗口51的位置可以调整以补偿在轨道车和/或轨道车部件之中的变化，以便确保至少一个元件29观察到作为目标的部件的温度峰值部分。
图15显示了附加在由检测系统10从列车车轮23接收的示范性IR辐射分布曲线50上的贡献了可识别的热量分布曲线的轨道车轮部件。如图所示，应用于轮缘112的刹车片116产生可辨认的刹车片温度峰值118和轮缘温度峰值120，而车轮23的冷却器轮板114显示了分布曲线50中的冷却器温度谷值122。当对分布曲线50进行分析以测定热车轮状态时，可以忽略刹车片温度峰值118和轮缘温度峰值120，因为轮板114温度122是所关心的温度。例如，图16A显示了测得的温度分布曲线50的示范性的曲线图，其表示刹住的车轮呈现刹车片温度峰值118和轮缘温度峰值120但是具有在报警阈值66以下的车轮温度122。图16B显示了测得的温度分布曲线50示范性的曲线图，其表示刹住的车轮呈现刹车片温度峰值118和轮缘温度峰值120并且还呈现热的车轮状态，因为轮板的温度122在预定的阈值66以上。
窗口51相对于IR分布曲线50的位置可以对应于车轮23的检测进行选择(如车轮检测脉冲54、56指示的)，使得窗口51相对地以窗口部分58为中心。在另一实施例中，可以选择窗口部分58，以便隔离待分析的且所关心的被接收IR能量的某部分。在本发明的一个方面，窗口51可以在尺寸上设置成对应于预期遇到的最大直径轴承轮廓，而窗口51的中心位置53可以选择成处在表示被检测轴承的中心线的分布曲线50的中部。图13A是显示了在对应于检测轴承的检测窗口51内的示范性的IR扫描束的各自的覆盖区35的图示，其中4分之2的扫描束落在窗口51内。通过利用4个扫描束的覆盖并且基于检测的热量特征而动态选择具有最好覆盖的扫描束，轴承温度分布曲线可以由与货车定位变化无关的扫描束中的至少一个进行收集。例如，当扫描图12的内轴承20时，扫描束中的至少一些横向于内轴承20，而扫描束中未横向于轴承20的其它扫描束可以忽略。图13B显示了对应于在图13A中扫描的覆盖区35的测得的温度分布曲线的示范性曲线图。
在图3中所显示的本发明的另一方面，相对于整体检测温度分布曲线50的锐锋形分布曲线68(例如在窗口内)可以因为是潜在错误的读数而消除。这种峰形分布曲线68可反映寄生辐射或反射并且可能需要滤除以允许轴承温度的精确测定。例如，较为锐锋形的分布曲线68可以通过为预定时间间隔内许多样本的数值变化设定阈值以及消除表示峰形分布曲线68的任何数据来进行识别，该峰形分布曲线68相比于整体检测的温度分布曲线50是不希望有的锐形。
在本发明的又一方面，靠近被检测的良好轴承的热源(诸如排气管、发电机和悬挂部件)可能干扰轴承的温度测量，也许导致当实际上轴承温度在所希望的范围内时，检测为轴承的在范围之外的温度数值。改进的列车车轮轴承检测系统包括IR辐射分布曲线识别过程，用以识别用于温度测量的所关心的部件。IR辐射分布曲线识别过程使接收的IR能量与已知的轴承构造相互关联，并且例如滤出假的或其它不是由被检测轴承构造产生的IR能量。例如，在图1中，存储器42可以构造成用于存储多个已知的辐射分布曲线或表示预期由系统10检测的各自的轴承或轴轮廓的辐射分布曲线的参数。处理器40可以构造成用于比较从传感器12、14接收的IR数据并且访问存储器42，以便使接收的IR数据与已知的分布曲线或反映已知分布曲线的参数相互关联，以便测定接收的IR分布曲线是否与已知分布曲线匹配。例如，处理器40可以使用曲线匹配技术，以便在已知分布曲线的曲线部分与接收的曲线的部分之间进行比较，以便测定接收的曲线是否匹配已知分布曲线。在另一方面，可以在对接收的信号执行数字信号处理技术(诸如快速付里叶变换)，以比较变换的参数与已知的参数。
图4显示了″W″型轴承热量特征的示范性IR分布曲线。可以将存储在存储器42内的已知轴承轮廓与接收的分布曲线50相比，以检验接收的分布曲线50是用于进行轴承温度测量的认可的分布曲线。一旦识别了有效的分布曲线类型，即可以检验分布曲线50以测定其是否超过了报警阈值66。在窗口51外且潜在表示除轴承外的其它IR源的接收的分布曲线的部分63、64在进行比较前可以忽略。如果接收的分布曲线不与已知分布曲线匹配，那么测量可以忽略或进行标记以进一步研究。
在本发明的另一方面，从用于相同轴承的多个传感元件29中的每一个所接收的发射数据可以相互比较，以评估由各自的传感元件29提供的IR分布曲线中的每一个的有效性。例如，如果从传感器的传感元件29接收的一个或多个IR分布曲线包括除来自检测的轴承的IR能量外的IR能量成份(诸如由相邻的被检测轴承的变速箱发射的IR能量)，那么包括非轴承部件的IR分布曲线可以使用图样识别技术滤出。
在本发明的又一方面，可以测量分布曲线50的斜率70、72以测定IR辐射测量是否包括来自另一个源的IR部件。例如，已知靠近车轮轴承定位的刹底盘是用于使已知IR分布曲线50在测定窗口51的边缘74、76处的斜率70、72不同于所期待的已知分布曲线。如果一个或多个斜率70、72可以认为不同于所期待的某些曲线，那么可以将接收的曲线进行标准化，以消除其它IR部件的影响并且与已知分布曲线匹配，以便进行轴承温度测定。
图7至图10显示了列车车轮的示范性状态以及可以从列车车轮轴承测量系统的一个实施例获得的相应IR信号廓线。例如，车轮轴承的一部分和/或热管与润滑剂泄漏封锁状态可以导致如图7的IR输出信号图中所示的IR分布曲线，其中各曲线均代表了来自相应传感元件的输出。阳光反射和/或过热的外部盘刹车可以导致如图8的IR输出信号图中所示IR分布曲线。来自滑行车轮的飞散火花可以导致如图9的IR输出信号图中所示的IR分布曲线。对于内轴承而言，变速箱和止动零件可以干扰产生了如图10的IR输出信号图中所示的IR分布曲线的内轴承测量。使用前面介绍的技术(诸如开窗口、峰值检测、斜率检测和图样识别)可以从IR信号廓线中提取实际轴承温度。
在图14中显示的本发明的另一方面，可以检测轴承的特定部分以便分析轴承的热量特征。例如，如图14中所示，特定轴承座圈(诸如外轴承18的内座圈110)可以作为目标，使得对应于这种部件的IR发射的部分33由用于分析的传感器接收。用于测得的部分的热量分布曲线信息可以用来查明用于检查或修理的轴承的那一部分。在本发明的又一方面，使用例如接收的分布曲线50的图样识别技术，可以分析通过IR检测收集的信息以便实现冲击和负载检测。
在本发明的另一方面，使用系统10获得的信息可以结合来自其它的源的信息，以检验和提高轨道底盘部件完好状态分析。例如，由其它传感器(诸如轨道偏移传感器41)收集的信息可以与由系统10收集的相应IR发射信息相关联，该IR发射信息表示热轴承状态，可以用来检验对所述状态的检测。所述关联可以在处理器41内或在远端位置处执行，诸如在监控器46内。
基于前述说明，所介绍的方法可以使用包括计算机软件、固件、硬件或它们的任何组合或子集的计算机编程或工程技术实现，其中技术的作用在于测定轨道车辆底盘部件的状态，该底盘部件响应于被传感器扫描而呈现对应于部件的类型的扫描波形特征。具有计算机可读代码的机构/部件的任何这种所得程序可以被包括包括或者设置在一个或多个计算机可读媒体内，从而制作计算机程序产品，就是根据本发明的制成品。例如，计算机可读媒体可以包含用于计算机程序代码的程序指令，该计算机程序代码用于当获得特征时处理表示在列车头附近获得的特征的接收的成像数据。计算机可读媒体还可以包括用于处理接收的位置数据的计算机程序代码，该接收的位置数据反映列车头的地理位置。另外，计算机可读媒体可包括用于访问轨道地标数据库的计算机程序代码，该轨道地标数据库包括多个轨道地标联合构成地标标记的各自的地理位置，以使地标标记与成像数据和位置数据相互关联用以产生地标相关的特征数据。
例如，计算机可读媒体可以为固定(硬)驱动机、软盘、光盘、磁带、诸如只读存储器(ROM)等的半导体存储器，或任何发送/接收媒体诸如因特网或其它通信网络或链路。包含计算机代码的制成品可以通过直接从一个媒体执行代码，通过从一个媒体到另一媒体复制代码或通过在网络上发送代码而制造和/或使用。
计算机科学领域的技术人员将能够将依据介绍产生的软件与适当的通用或专用计算机硬件(诸如微处理器)相结合，以便产生体现了本发明的方法的计算机系统或计算机子系统。用于制造、使用或销售本发明的装置可以是一个或多个处理系统，其包括(但不限于)中心处理器(CPU)、存储器、存储装置、通信链路和装置、服务器、I/O设备，或体现本发明的包括软件、固件、硬件或它们的任何组合或子集的一个或多个处理系统的任何子部件。
当安装在图1的轨枕24中时，系统10可以在列车越过轨枕24时遭受振动和机械应力。图5显示了沿着线5-5的轨枕24的截面图，并且显示了部分地剖开的用于安装在轨枕24内的系统10的改进的悬挂装置88。轨枕24可以包括具有安装空腔84的空心外壳部分80和例如连接在外壳80上边缘86周围的盖子82。悬挂装置88悬挂载架90，诸如传感器12、14(未示出)的系统10部件可以连接于该载架90，并且将载架90和与之连接的任何系统部件与振动和冲击相隔离。
在本发明的一个方面，悬挂装置88包括连接于盖子82的盖子连接部分92，连接于载架90的载架连接部分94和可变形元件96，可变形元件96设置在盖子连接部分92和载架连接部分94之间以允许在部分92和94之间的相对移动。可变形元件96元件可以连接于部分92和94中的任一个或两个。
在图6显示的实施例中，可变形元件96包括管状元件(诸如弹簧)，其例如在通过盖子连接部分92施加的力的偏压下是可以在从圆形截面98到椭圆形截面100(以实线椭圆指示)的截面变形的。悬挂装置88可以包括限制变形构件104，例如，部分地包围可变形元件96以限制可变形元件96经历的变形量。在实施例中，限制变形构件104可以包括″C″形截面的成形构件，其具有选择成可将可变形元件96的变形限制到所希望量的尺寸。可变形元件96可以连接至盖子连接部分92载架部分94或两个部分92、94，以便允许部分92、94彼此相对地移动。
尽管已经就当前所认为的优选的实施例了介绍本发明，但是许多变型和改变对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明不应限于具体的说明性实施例，而应在所附权利要求的全部精神和范围内进行解释。
权利要求
1.一种用于检测轨道车辆底盘部件状态的系统，包括包括红外传感元件阵列的传感器，所述元件中的每个都对准轨道车辆底盘部件的目标区的不同部位，用以产生对应于各个不同部位的各自的扫描波形特征数据，所述传感器如此定向，使得所述元件中的至少一个接收来自经过所述传感器的轨道车辆的所述底盘部件的不受阻的红外发射；存储器，所述存储器用于存储对应于已知底盘部件的特征波形特征数据；以及与所述传感器和所述存储器通信的处理器，所述处理器用于处理关于存储在存储器内的所述特征波形特征数据的所述扫描波形特征数据，用以识别所述被扫描的轨道车辆底盘部件的类型并且提取表示所述被识别的轨道车辆底盘部件的完好状态的信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括车轮传感器，所述车轮传感器产生由所述处理器使用以便使车轮位置与所述扫描波形特征数据相互关联的车轮经过数据。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括轨道偏移传感器，所述轨道偏移传感器产生由所述处理器使用以便使检测的轨道偏移与所述扫描波形特征数据相互关联的轨道偏移数据。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括发射机，所述发射机用于发送完好状态信息给远离所述处理器的装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述发射机包括接收机，所述接收机用于接收来自所述远程装置的信息。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括数据库，所述数据库与所述处理器通信，用于为被所述系统扫描的列车提供列车参考信息。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器配置成相对于所述轨道车辆底盘的所述部件的定向成锐角地对准所述元件。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述部件包括轨道车轮轴的外车轮轴承。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述部件包括轨道车轮的轮面。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器进一步包括校准元件，所述校准元件接收来源于温度标准的红外辐射，用于校准所述传感器的其它元件。
11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述不同部位至少部分地互相重叠。
12.一种用于测定轨道车辆底盘部件的状态的方法，所述部件响应于被传感器扫描而呈现对应于所述部件类型的扫描波形特征，所述方法包括获取对应于被传感器扫描的轨道车辆底盘部件的扫描波形特征数据；基于所述接收的扫描波形特征数据识别所述轨道车辆底盘部件的类型；以及处理所述获得的扫描波形特征数据，以基于识别的部件类型测定所述部件的状态。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，识别所述轨道车辆底盘部件的类型包括，将所述获得的扫描波形特征数据与多个已知的特征波形特征中的至少一个进行比较。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，处理所述获得的扫描波形特征数据包括，对所述数据进行滤波，以消除非所述识别类型的特征的信息。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，处理所述获得的扫描波形特征数据包括，当所述数据的一部分超过预置阈值时进行测定。
16.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，处理所述获得的扫描波形特征数据包括，使检测的轨道车轮位置与相应的波形特征数据相互关联，所述相应的波形特征数据是为与所述车轮相关联的底盘部件获得的。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，进一步包括，基于所述检测的轨道车轮位置与所述相应的扫描波形特征数据的相关性，产生所希望的波形特征数据的窗口。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括，忽略在所述扫描波形特征数据在所述窗口外的各部分。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述被扫描的轨道车辆底盘部件包括车轮、车轮轴承或车轴。
20.一种包含用于测定轨道车辆底盘部件的状态的程序指令的计算机可读媒体，所述部件响应于被传感器扫描而呈现对应于所述部件类型的扫描波形特征，所述计算机可读媒体包括计算机程序代码，其用于获取对应于被传感器扫描的轨道车辆底盘部件的扫描波形特征数据；计算机程序代码，其用于基于所述接收的扫描波形特征数据而识别所述轨道车辆底盘部件的类型；以及计算机程序代码，其用于处理所述获得的扫描波形特征数据，以基于识别的部件类型测定所述部件的状态。
21.一种用于测定轨道车辆底盘部件的状态的方法，包括利用传感器阵列来扫描轨道车辆底盘部件，每个传感器均对准所述部件的被扫描目标区的不同部位，用以产生对应于各个不同部位的各自的扫描波形特征数据；处理所述数据以识别所述被扫描的轨道车辆底盘部件的类型；以及对与识别的所述部件的类型相对应的所述数据进行滤波，以消除非所述识别类型的特征的信息。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，滤波布置包括截断对应于所述目标区的非所需部位的信息。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述不同部位至少部分地互相重叠。
24.一种用于容纳轨道车轮底盘检测设备的空心轨枕的悬挂装置，所述轨枕具有限定了设备悬挂空腔的外壳；封闭所述设备悬挂空腔的盖子；和设置在所述空腔内的设备载架，所述悬挂装置包括盖子连接部分，其用于连接在所述盖子上；设备载架连接部分，其与所述盖子连接部分隔开，用于连接在所述设备载架上；以及可变形元件，其设置在所述盖子连接部分和所述设备载架连接部分之间，用于允许在所述盖子和所述设备载架之间的相对移动，使得所述设备载架与传递至所述轨枕的振动和冲击相隔离。
25.根据权利要求24所述的悬挂装置，其特征在于，所述可变形元件包括纵向设置在所述盖子连接部分和所述设备载架连接部分之间的可径向变形的管状元件。
26.根据权利要求25所述的悬挂装置，其特征在于，所述可径向变形的管状元件包括弹簧。
27.根据权利要求24所述的悬挂装置，其特征在于，进一步包括限制所述可变形元件的变形的限制构件。
28.根据权利要求24所述的悬挂装置，其特征在于，所述限制构件包括具有″C″形截面的管状构件，所述管状构件纵向设置在所述可变形元件的部分周围。
全文摘要
一种用于检测轨道车辆底盘部件(例如18)状态的系统(10)包括传感器(例如12)，该传感器包括红外传感元件(29)阵列。其中每个元件可以对准轨道车辆底盘部件的目标区(例如32)的不同部位用以产生对应于各个不同部位的各自的扫描波形特征数据。该传感器可以如此定向，使得该元件中的至少一个接收来自经过该传感器的轨道车辆的该底盘部件的不受阻的红外发射(例如33)。该系统还包括用于存储对应于已知底盘部件的特征波形特征数据的存储器(42)。另外，该系统包括用于处理关于存储在存储器内的特征波形特征数据的扫描波形特征数据的处理器(40)，用以识别被扫描的轨道车辆底盘部件的类型并且提取表示被识别的轨道车辆底盘部件的完好状态的信息。
文档编号B61K9/06GK101072985SQ200580041727
公开日2007年11月14日 申请日期2005年12月5日 优先权日2004年12月6日
发明者M·梅特施克, T·沙纳汉, D·K·斯蒂芬斯, P·赫泽, T·施特勒克, M·哈特曼 申请人:通用电气公司