用于提取和处理轨道相关数据的系统和方法技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提取和处理轨道相关数据的系统和方法
本专利技术涉及提取和处理与列车和铁路(railroad)运营有关的数据。本专利技术还涉及用于轨道(railway)监视的系统和方法。本专利技术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。
技术介绍
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(rollingstock))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)。其他形式的表面和内部缺陷可以是腐蚀、夹杂物、接缝、脱壳、横向裂缝和/或车轮灼伤。能够导致裂纹扩展的一个影响是水和其他液体的存在。当液体填充小裂纹并且列车不注意时，水被困在空隙中并且能够扩展裂纹尖端。同样，被困的液体能够冻结和扩展或引发腐蚀过程。能够发现缺陷的轨的部分是轨头、腹板支脚、辙岔尖(switchblade)、焊缝、螺栓孔等。轨中发现的大多数缺陷位于轨头，但是在腹板和支脚中也发现了缺陷。这意味着需要检查整个轨。当前用于检测轨中的缺陷的方法是超声、涡流检查、磁粉检查、射线照相、磁感应、磁通量泄漏和电声换能器。以上提到的技术以少数不同的方式被利用。探针和换能器能够在“手杖”上、手推车上或手持设置中使用。当要检查轨道的小部分时或者当需要精确位置时，使用这些装置。这些面向细节的检查装置多次跟踪由轨检查车或轨卡车作出的指示。因为手持式检查装置能够被相对容易地移除，所以当轨道被大量地使用时，手持式检查装置对跟踪指示非常有用。但是，当有数千英里的轨道需要检查时，这些装置被认为非常缓慢且枯燥。此外，缺陷的最初指示仅能够在相当晚的时候被检测。存在公路/轨检查卡车的很多方法。这些方法几乎都是专门的全超声波测试，但是存在一些具有执行多项测试的能力的方法。这些卡车被装载有使用先进程序的高速计算机，所述先进程序识别模式并且包含分类信息。卡车还配备了存储空间、工具柜和工作台。GPS单元经常与计算机一起使用，以标记新的缺陷并定位先前标记的缺陷。GPS系统允许跟踪车辆精确地找到引导车辆检测到缺陷的位置。这样的卡车的一个优点是：这些卡车能够在不关闭或减慢整个轨道的延绵的情况下围绕常规的轨交通工作。然后，由于铁路管理部门频繁地命令使用这些卡车以超过50mph(80km/h)的速度来检查轨道，因此报告为已经被检查的轨道实际上并没有被检查。参照根据关键词“轨运输(Railtransport)”和“轨检查(Railinspection)”的2018年3月的维基百科。随着以更高的速度承载更重的负荷的轨交通的增加，需要更快、更有效的检查轨道的方法。除此之外，对列车-轨相互作用的控制也将是有益的，即检查负荷、不适当的负荷、由于高负荷而增加铁路磨损的铁路上的列车的负荷相关费用、列车的维护或其未来的故障的监督等。轨道运营需要仔细的监视和维护，以确保乘客安全和可靠的服务。许多传感器用于监视轨道结构完整性、列车车轮、列车或列车车厢的裂纹以及其他可能的故障源。这样的传感器允许数据收集和分析，并确保轨道的安全运营。各种传感器可以被直接放置在列车上、在轨道上或在附近、在列车站处和/或在平台上、以及通常在轨道的整个附近。例如，美国专利8,560,151B2公开了移动式轨道车监视系统。该移动式轨道车监视系统包括：多个传感器节点，其耦合至轨道车的底架部分；以及控制节点，其耦合至轨道车。多个传感器节点中的每一个被配置成监视在运动时的轨道车的底架部分，并且将关于底架部分的信息发送到控制节点。控制节点被配置成接收关于底架部分的信息、处理该信息以确定底架部分的故障状况并且将故障状况无线地报告给收集系统。铁路传感器通常分布在广泛的区域中。这样的传感器优选地具有与远程服务器通信的装置，该远程服务器可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提取和处理轨数据的系统，所述系统包括/n至少一个第一传感器(10)，其被配置成测量第一传感器数据(20)；/n至少一个本地处理部件(50)，其被配置成接收第一传感器数据(20)并对所述第一传感器数据进行预处理以获得经预处理的传感器数据(52)；/n中央服务器(100)，其被配置成接收经预处理的传感器数据(52)并对所述经预处理的传感器数据进行分析以产生经分析的传感器数据(110)；/n存储器部件(200)，其被配置成存储所述经预处理的传感器数据(52)和所述经分析的传感器数据(110)中至少之一；/n接口(300)，其被配置成与所述中央服务器(100)通信。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180329 EP 1816507711.一种用于提取和处理轨数据的系统，所述系统包括
至少一个第一传感器(10)，其被配置成测量第一传感器数据(20)；
至少一个本地处理部件(50)，其被配置成接收第一传感器数据(20)并对所述第一传感器数据进行预处理以获得经预处理的传感器数据(52)；
中央服务器(100)，其被配置成接收经预处理的传感器数据(52)并对所述经预处理的传感器数据进行分析以产生经分析的传感器数据(110)；
存储器部件(200)，其被配置成存储所述经预处理的传感器数据(52)和所述经分析的传感器数据(110)中至少之一；
接口(300)，其被配置成与所述中央服务器(100)通信。


2.根据前一权利要求所述的系统，其中，所述接口(300)被配置成向所述中央服务器(100)发送查询(310)，并且其中，所述中央服务器(100)被配置成分析所述经预处理的传感器数据(52)以提供与所述查询(310)对应的所述经分析的传感器数据(110)。


3.根据前述系统权利要求中任一项所述的系统，还包括被配置成测量第二传感器数据(22)的至少一个第二传感器(12)。


4.根据前述系统权利要求中任一项所述的系统，其中，所述第一传感器(10)被配置成休眠直到检测到特定数据模式。


5.根据前述权利要求中任一项所述并且具有权利要求3的特征的系统，其中，所述第二传感器(12)被配置成休眠直到接收到来自所述第一传感器(10)的通信。


6.根据前述系统权利要求中任一项所述并且具有权利要求3的特征的系统，其中，所述第二传感器(12)被配置成向所述第一传感器(10)发送第二传感器数据(22)，并且所述第一传感器(10)被配置成将所述第一传感器数据(20)和所述第二传感器数据(22)两者发送到所述本地处理部件。


7.根据前述系统权利要求中任一项所述的系统，其中，所述本地处理部件(50)和所述第一传感器(10)包括分开的装置并且经由无线短程通信协议进行通信。


8.根据前一权利要求所述的系统，其中，所述本地处理部件(50)被集成在中继站(60)中，所述中继站被配置成对第一传感器数据(20)预处理并将所述第一传感器数据转发到所述中央服务器(100)，并且其中，所述中继站(60)被配置成从多个传感器(10、12、14)接收传感器数据(20、22、24)...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉德·拉塔，克里斯蒂安·勃兰杜伯，托马斯·伯姆，
申请(专利权)人：科路实有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE