探测铁路轨道的变化或障碍的系统和方法技术方案

通过感测轨道周围的环境变化以确定铁路轨道安全承载轨道上的铁路车辆的能力的系统，该系统包括：传感器，其用于探测铁路轨道周围的磁场并产生磁场指示数据；处理器，其用于处理来自所述传感器的数据以识别轨道周围磁场的变化；和与所述处理器通信的通信设备，其用于传输影响轨道安全承载铁路车辆的能力的轨道周围环境变化的指示标记。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铁路运输，更具体而言，涉及感测铁轨沖毁、铁轨偏移、轨枕振动(pumping tie)和/或铁路道口上的车辆停留。技术背景铁路轨道通常具有一对钢轨，所述一对钢轨由置于道碴材料上的多根 垂直放置的轨枕支撑。许多铁路轨道地处偏远地区，在这些地区，如果没 有发生可能对轨道造成破坏的已知事故，则可能不容易获知轨道的状况。 例如，铁路轨道或铁轨可能由于暴风雪或其它自然事件如地震(在这种情况 下轨道可能移位)而遭到破坏。轨枕的移动和/或道碴材料的移位可造成偏 移。在其它情况下，例如在轨道邻近水体的情况下，道碴可能移动或冲毁， 从而造成轨枕移位并因此导致轨道移位。轨道还可能由于人为事故例如船 只碰撞支撑桥梁的 一根或多根支柱而移位。类似地，在过度振动轨枕的情况下，特别是水泥轨枕由于对道碴的拍 打而可能被破坏。轨枕振动是铁路轨枕下面的缺乏养护的道碴材料(基石) 造成的一种状况。当列车车轮经过轨枕上方时，驱使轨枕向下进入基石中。 一旦车轮在轨枕上方滚过，则轨枕即从基石中升起。轨枕的下沉和随后的 上升可为几英寸的位移。木轨枕允许较大的移动。然而，当使用混凝土轨 枕时，振入基石导致水泥轨枕在轨枕底部慢慢碎裂，从而最终导致混凝土 轨枕提前失效。车辆(轿车、卡车、客车等)停在铁路道口上是导致列车出轨和/或死亡 的另 一种事件。虽然机车司机能够在触碰车辆之前目视看到车辆处于铁路 轨道上，但在一些情况下列车没有足够的时间减速和/或停下。当车辆被道 口挡杆拦截时，这种情形使得车辆可解救自身的唯一方法是撞向并破坏道 口挡杆。然而，大多数司机通常没有采取这种行动。如果列车带有拖车车厢，在由于铁轨移位导致车厢车轮出现故障或车 轮出轨的情况下，这种事故不一定被立即发现。未能注意到这种事故可能这种对铁路的破坏、铁路的阻断和/或车厢的故障可能导致列车出轨。 对于铁路的损坏，目前识别铁路变化的最佳方案是通过目视检查。即使进 行目视检查，根据已出现的损坏和/或检查的频率，也可能错过或不能足够 及时地识别已有的或形成中的铁路移位。
技术实现思路
本专利技术涉及感测铁路冲毁、铁路移位、轨枕振动和/或铁路道口上的车 辆停留的系统和方法。当发生所述事件时，有关这些事件的信息被报告至 一位置，以避免列车遭遇这些地段的铁路轨道。对此，纟皮露通过感测轨道周围的环境变化以确定铁^4九道安全承载轨道上的铁路车辆的能力的系统。该系统包括探测铁路轨道周围磁场并产生 磁场指示数据的传感器。处理来自传感器的数据以识别铁轨周围磁场变化 的处理器也是该系统的一部分。该系统的另一部分为与处理器通信的通信 设备，用于传输影响铁轨安全承载铁路车辆的能力的铁轨周围环境变化的指示才示i己。还披露通过感测轨道周围的环境变化以确定铁路轨道安全承载轨道上 的铁路车辆的能力的方法。该方法包括探测铁路轨道周围磁场的步骤。该 方法还包括产生磁场指示数据的步骤和识别轨道周围磁场变化的步骤。该 方法还包括传输影响轨道安全承载铁路车辆能力的轨道周围环境变化的指 示才示t己。附图说明结合附图，通过随后的专利技术详述，本专利技术的特征和优势将显而易见， 其中图1为本专利技术示范性实施方案的示意图。 图2为本专利技术示范性实施方案结合服务设施和列车的示意图。 图3为在铁路沿线不同位置用于多种用途的本专利技术示范性实施方案的 示意图。具体实施方式图1为本专利技术示范性实施方案的示意图。如图所示，传感器组件10包括传感器12和嵌入式处理器14。传感器12为三轴磁性传感器12，例如 Honeywell HMC2003三轴磁力计。传感器12测量沿X轴、Y轴和Z轴的低 磁场强度，其中可探测到传感器周围磁场超出给定范围的变化。在优选实 施方案中，传感器提供模拟信号，并采用地面或地球作为磁场参照物。设置处理器14以允许在与该处理器相连的传感器12或多个传感器12 与路旁装置或通讯设备16和/或机车18之间就磁场读数进行通信。可通过 工业标准网络例如但不限于控制器局域网(Controller Area Network, "CAN") 进行通信。CAN为嵌入式处理器之间的通信所采用的电子工业标准重要协 议。如图2所示，通信还可在路旁装置16、列车20和服务设施或基站 (depot)22之间进行。尽管未示出，但通信还可在路旁装置16和可工作来避 免列车驶向已探测出磁场变化的铁路的铁路设备之间进行。对于各传感器/处理器组合或组件10，处理器14还将对传感器12提供 的模拟信号进行数字化。如以下更为详细地讨论的，根据传感器/处理器组 件10被用于的应用类型，处理器14将对信号运用专门的软件滤波算法24 (software filter algorithm)以进一步降低噪声。此外，根据从路旁装置16接到 的指令，处理器14还将运作来测量传感器12的输出并保存测量结果作为 零基准值以用作所探测到的任何i兹场变化的基准。图3为传感器/处理器组件10如何用于铁路30的示范性实施方案的示 意图。根据设想的用途，将传感器/处理器组件10放在道碴材料32内、附 着到铁路枕轨33、和/或放在铁路道口区域34内。对于任意应用在优选实 施方案中，以固定的间隔放置组件10，该间隔决定了所需的作用范围。如图所示，路旁装置16通过通信网络40、 41经由各传感器各自的处 理器14与传感器12交接。传感器/处理器组件10与路旁装置16之间的通 信可通过无线网络40、有线网络41和/或它们的组合进行。可操作路旁装 置16，向传感器12下达零基准输出指令，以及经由无线电和/或其它通讯 协议与列车20和/或基站22进行通信45。检出分辨率(detection resolution) 的类型由传感器/处理器组件的安装数量决定。虽然本专利技术的应用众多，但几种应用易于想到。通过将本专利技术的网络 放在铁路轨道的车辆道口区域34或铁路道口内，当列车20驶近道口区域 34时，可以纟罙测到道口区域34中存在的车辆。这可以是因为传感器12探测到道口区域34内的^f兹场变化。在这种应用中，对于单个传感器/处理器组 合10，处理器14将低通滤波器47应用于传感器输出以清除任何噪声干扰。 低通滤波器截止频率足够高，从而能够探测经过道口区域34的物体，特别 是在任意物体停留在道口区域34内的情况下。在这种应用中，路旁装置16接收来自道口传感器(未示出)的信号，以 表明列车20正在驶近以及道口防护装置正在起动。如果道口没有车辆，则 路旁装置16利用传感器/处理器组件10告知道口系统，还将该信息传达给 机车20。在另一种优选实施方案中，路旁装置16配置来不断向道口探测器 提供道口状况。如果车辆处于轨道30上，则经由路旁装置16向驶近的列 车20发出警告。在另一种优选实施方案中，传感器/处理器组件10附着在 道口防护挡杆上。当列车20驶近，挡杆51降落到适当位置时，如果它周 围的磁场不同，或者换言之如果探测到车辆正处于轨道上，挡杆则自动抬 起，允许车辆离开道口区域而不必破坏道口挡杆51。本专利技术的另 一应用是用于探测偏移铁轨，以及此外的应用是用于探测 轨枕振动。使用本专利技术并以地球磁场作为参照，可探测轨枕33沿三个方向 的移动。同样，偏移铁轨还可在列车驶近该段轨道之前被探测。在这种应 用中，路旁装置16以足够本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过感测轨道周围的环境变化以确定铁路轨道安全承载轨道上的铁路车辆的能力的系统，该系统包括：ａ）传感器，其用于探测铁路轨道周围的磁场并产生磁场指示数据；ｂ）处理器，其用于处理来自所述传感器的数据以识别轨道周围磁场的变化；和ｃ）与所述处理器通信的通信设备，其用于传输影响轨道安全承载铁路车辆的能力的轨道周围环境变化的指示标记。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克巴托尼克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]