[发明专利]用于提取和处理轨道相关数据的系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于提取和处理轨数据的系统和方法。公开了测量第一传感器数据的第一传感器、对第一传感器数据预处理的本地处理部件、分析经预处理的数据的中央服务器、存储经预处理的和/或经分析的数据的存储器部件、以及与中央服务器通信的接口。

技术领域

本发明涉及提取和处理与列车和铁路(railroad)运营有关的数据。本发明还涉及用于轨道(railway)监视的系统和方法。本发明还涉及分布式系统中的通信，该分布式系统包括轨道相关的传感器、处理部件和服务器。

背景技术

铁路、轨道或有轨运输已经被开发，以用于在轨——也称为轨道(track)——上转移轮式车辆上的货物和乘客。与车辆在预先准备好的平坦表面上行驶的公路运输相比，有轨车辆(轨道车辆(rolling stock))被其行驶的轨道定向引导。轨道通常包括安装在轨枕或枕木和道砟上的钢轨，通常装备有金属轮的轨道车辆在所述钢轨上移动。其他变化也是可行的，诸如板式轨道，在板式轨道中，轨被紧固在被搁置在地下的混凝土地基上。

有轨运输系统中的轨道车辆通常比公路车辆遇到的摩擦阻力更低，因此客运和货运车厢(客车厢和货车厢)能够耦接到更长的列车上。电力由机车提供，所述机车从轨道电气化系统中汲取电功率或者通常通过柴油机产生其自己的电力。大部分轨道都配有传信系统。在与其他形式的运输相比时，轨道是安全的陆地运输系统，并且能够具有高水平的乘客和货物利用率以及能源效率，但是在考虑较低的交通水平时，轨道与公路运输相比常常不太灵活且投资更密集。

轨道设备的检查对于列车的安全行驶是必不可少的。如今，许多类型的缺陷检测器正在使用中。这些装置利用从过于简单化的桨叶和道岔到红外和激光扫描、甚至超声音频分析的各种技术。在过去的几十年中，这些技术的使用避免了许多铁轨事故。

轨道必须保持定期检查和维护，以便使可能破坏货运收入运营和乘客服务的基础设施故障的影响最小化。因为乘客被认为是最重要的货物，并且通常以更高的速度、更陡的坡度和更高的容量/频率运行，所以他们的线路尤为重要。检查实践包括汽车检查或步行检查。尤其是用于运输服务的弯道维护包括轨距测定、对紧固件的紧固和轨更换。

由于大量的轻型车轴、车轮通过导致车轮/轨交界面的打磨，所以轨波磨是运输系统中的常见问题。由于维护可能与运营交叠，因此必须严格遵守维护窗口(夜间时间、非高峰时间、更改列车时间表或路线)。此外，维护工作期间的乘客安全(轨道间围栏、适当的材料储存、轨道工作通知、州附近设备的危险)必须始终考虑。此外，由于隧道、高架结构和拥挤的城市风貌，可能出现维护进入问题。在此，使用专用设备或常规维护装备的较小版本。

与其中容量被分解成各个路线段上的无链接的行程的高速公路或公路网络不同，轨道容量从根本上被视为网络系统。因此，许多组成部分都能够导致系统中断。维护必须确认大量的路线性能(列车服务的类型、始发/目的地、季节性影响)、线路的容量(长度、地形、轨道的数目、列车控制的类型)、列车吞吐量(最大速度、加速/减速率)以及共享的客运-货运轨道的服务特征(侧线、端钮容量、切换路线和设计类型)。

轨道检查用于检测有轨轨道的可能导致灾难性故障的缺陷。根据美国联邦铁路管理局办公室的安全分析，在美国，轨道缺陷是轨道上的事故的第二主要原因。轨道事故的主要原因是由于人为错误。每年，北美铁路部门花费数百万美元来检查轨的内部和外部缺陷。非破坏性测试(NDT)方法被用作针对轨道故障和可能的脱轨的预防措施。

随着当今更高速度下的有轨交通的增加以及更重的车轴负荷，临界裂纹尺寸正在缩小，并且轨检查变得更重要。1927年，磁感应被引入用于首批轨检查车。这是通过使大量磁场穿过轨并使用搜索线圈检测磁通泄漏来实现的。从那以后，许多其他的检查车穿过轨以搜索缺陷。

存在许多影响轨缺陷和轨故障的影响。这些影响包括弯曲应力和剪应力、车轮/轨接触应力、热应力、残余应力和动态效应。由于接触应力或滚动接触疲劳(RCF)而导致的缺陷可能是道岔尖轨翘起、轨头开裂(轨距角破裂)以及下坠(其从小的表面断裂裂纹开始)。