用于检测车轮状况的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开一般涉及检测系统和方法，并且更具体地涉及用于检测车轮状况的系统和方法。
【背景技术】
[0002]用于铁路工业的监测系统提供用于自动确定包括在过往火车上的车轮和车轮轴承的部件的温度的方法和装置，从沿着火车轨道行进的火车的车轮或车轮轴承放射的红外(IR)辐射指示车轮或车轮轴承的温度或温度范围。用于检测过热车轮或车轮轴承的IR扫描器和相关电路在商业上是可用的。一些系统使用靠近铁路轨道放置的IR检测器。IR检测器确定在预定波长范围内的辐射IR波的存在。IR检测器还产生输出信号，指示在所感测的预定范围内IR辐射的功率或强度。
[0003]与用于检测铁路火车车轮或车轮轴承的温度范围或温度的这些类型系统相关的一个问题涉及在不同状况下会产生的不精确度。例如，在所检测IR波的范围由诸如飞雪、风、雨或其它天气状况的外部源减弱或过滤的情况下，结果是热的车轮或热的轴承状况的不精确检测。诸如车轮或车轮轴承的过热部件的精确检测允许在过热部件损坏或故障之前采取正确的动作。
[0004]避免在恶劣环境中车轮和轴承温度的不精确检测的问题的一种尝试公开在2005年3月29日授予Bartonek的美国专利N0.6,872,945(专利’945)中。专利’945公开了一种装置，包括用于感测从火车车轮或轴承放射的在两个或更多个IR波长范围内的IR辐射的传感器，其中每个波长范围基本上不与任何其它波长范围叠加。传感器产生指示在每个波长范围中的所感测IR辐射的信号。处理器从所产生的信号确定车轮或车轮轴承的温度范围或温度。专利’ 945的温度检测系统可以确定驶过铁路轨道的火车的车轮或车轮轴承的温度。此夕卜，专利’945的温度检测系统可能不容易受到所检测IR辐射在幅度、强度或功率方面的变化的影响。
[0005]虽然专利’945的温度检测系统可以胜任一些应用，但是它可能仍然不是最优的。特别是，专利’945的温度检测系统可以检测与火车的车轮或车轮轴承的凸出位置相关的温度。虽然该过程在一些应用中可能是精确的，但是它没有考虑车轮或车轮轴承的精确位置和尺寸，并且因此可能提供这些部件的较不精确的温度读数。专利’945的温度检测系统同样没有考虑限制到火车的车轮或车轮轴承的气流的障碍物。气流的限制会导致车轮或车轮轴承比正常变得更热，其会导致减慢运行和降低火车效率的错误的热轴承检测。另外，专利’945的温度检测系统一般仅考虑火车的车轮和/或车轮轴承的温度，没有考虑其它车轮或车轮轴承状况，诸如例如车轮相对于火车轨道的运动。
[0006]本公开的系统和方法解决上述一个或多个问题和/或本领域的其它问题。
【发明内容】
[0007]在一方面，本公开涉及一种检测与在火车车厢上的车轮相关的状况的方法。该方法可以包括检测车轮的位置。该方法还可以包括检测车轮在其上行进的铁轨的位置。该方法还可以包括将车轮的位置相对于铁轨的位置进行比较，并且基于该比较确定车轮状况。
[0008]在另一方面，本公开涉及一种用于检测与在火车车厢上的车轮相关的状况的系统。该系统包括至少一个被配置为产生至少一个热图像的传感器，以及处理器。该处理器可被配置为基于至少一个热图像检测车轮的位置。该处理器还可以被配置为基于至少一个热图像检测车轮在其上行进的铁轨的位置。该处理器还可以被配置为将车轮的位置相对于铁轨的位置进行比较，并且基于该比较确定车轮状况。
[0009]在又一方面，本公开涉及一种用于检测与在火车车厢上的车轮相关的状况的方法。该方法可以包括从至少一个传感器接收至少一个热图像。该方法还可以包括基于该至少一个热图像检测车轮的凸缘的位置，并且基于该至少一个热图像检测车轮在其上行进的铁轨的位置。该方法可进一步包括在预定时间周期上将凸缘的位置相对于铁轨的位置进行比较，并且基于该比较确定车轮状况。该方法可以进一步包括基于所确定车轮状况执行控制动作。
【附图说明】
[0010]图1为示例性公开的火车的示意图；
[00?1 ]图2为图1的火车的不例性底盘部分的不意图；
[0012]图3为可以与图1的火车一起使用的示例性公开的检测系统的示意图；
[0013]图4为描述可以由图2的系统实施的示例性公开的方法的流程图；以及
[0014]图5为描述可以由图2的系统实施的另一示例性公开的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0015]图1图示包括一个和多个车厢110、120的火车100的一部分。每个车厢，诸如对于车厢110所示出的，可以包括诸如转向架(truck)122和124的多个转向架。尽管更通常的是每个车厢的转向架数量为2个，但是车厢可以具有多达10个和更多个转向架。每个转向架122和124可以包括两个和多个轴，其中车轮轴承150、152在转向架122的每个轴的一端处示出，而车轮轴承154、156在转向架124的每个轴的一端处示出。
[0016]此外，火车100可以包括气动制动系统，其可以包括来自机车(未示出)的主气体管道，受压气体从主气体管道供应到诸如在图1中示出的制动阀160的各种制动阀。制动阀160可以控制一个和多个制动气缸(未示出)的操作，制动气缸可以控制一个和多个制动器140、142、144、146的致动。每个制动器140、142、144、146可以包括被配置为抵靠接触相应车轮130、132、134、136的摩擦材料。本领域普通技术人员将认识到其它替代制动系统可以包括盘式制动系统或液压制动系统。
[0017]在各种实施例中，车轮130、132、134、136可以与在它们的相应轴的相对端处的匹配车轮配对。例如如图2所示，车轮130可以经由相关轴133连接到匹配车轮130。相似地，车轮轴承150可以与在轴133的相对端处的匹配车轮轴承150配对。可以预期，虽然在图2中仅示出外车轮轴承，但是本领域普通技术人员将认识到根据需要也可以使用内车轮轴承。
[0018]如图2所示，车轮130可以包括凸缘131，其被配置为沿着火车轨道的铁轨170引导车轮130。虽然在图2中未示出，但是匹配车轮、匹配车轮轴承以及与每个车轮相关的凸缘可以与火车100的其它车轮132、134、136以及车轮轴承152、154、156相关联。此外，在一些实施例中，火车车厢110可以包括向下延伸以覆盖车轮轴承150的至少一部分的一个或多个部分111，使得在火车100外部的位置处停靠的同时车轮轴承150不可见。
[0019]在火车运行期间，各种部件可能磨损而不能继续使用，并且磨损的部件会导致过度热量的产生，其继而可导致部件的故障或潜在的不安全状况。因此，本公开的各种实施例可以监测车轮温度和车轮轴承温度，如在下文将更详细讨论的。此外，本公开的各种实施例还可以监测一个或多个车轮状况(例如，相对于铁轨的车轮运动)和/或一个或多个车轮轴承状况以防止其它潜在的不安全状况(例如，火车从铁轨出轨)，如在下文中将更详细讨论的。
[0020]图3图示涉及检测系统200的本公开的示例性实现，该检测系统用于检测在沿着火车轨道的铁轨170移动的火车车厢110、120的车轮130、132、134、136的一个或多个状况和车轮轴承150、152、154、156的一个或多个状况(如图1所示)。路旁检测器211、212、213可以沿着铁轨170放置以自动感测过往火车的车轮130、132、134、136的状况或车轮轴承150、152、154、156的状况。可以处理从检测器211、212、213输出的信号以在车轮或车轮轴承状况对于继续运行不再安全时实现报警。替代地或附加地，从检测器211、212、213输出的信号可以帮助确定何时计划预防性维护以便避免可能的故障或不安全状况。例如，在车轮或车轮轴承温度对于继续安全运行变得太高时，或者在所感测温度可能正呈现出以可以有助于确定何时计划预防性维护的幅度的幅度或趋势时，可实现报警。在检测到一个或多个车轮130、132、134、136相对于铁轨170的移动对于继续运行而言不安全时，或者正呈现出以可以帮助确定何时计划预防性维护的幅度的幅度或趋势时，也可以实现报警。
[0021]可以将图3中的检测器211、212、213定位和配置为检测车轮、车轮轴承或过往火车的其它部件的状况。检测器211、212和213可以包括温度传感器222-227，其可以被配置为将由诸如过往火车车轮或车轮轴承的部件所产生的所感测红外(IR)辐射能量转化成与由车轮或车轮轴承相对于环境温度输出的热量成正比的电信号。温度传感器222-227还可以检测从正在被测量的物体发出的光子。温度传感器222-227可以包括但不限于，IR非成像传感器，IR成像传感器，光伏传感器，压电传感器，热电传感器以及热电堆传感器。在一个实施例中，温度传感器222-2