用于识别路线的破损段的系统和方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用 本申请要求2013年9月18日提交的美国临时申请No. 61 /879183的优先权，通过引用将 其完整地结合到本文中。
技术领域
[0002] 本文所述主题的实施例涉及检查车辆所行驶的路线，以识别和/或定位路线的破 损段。
【背景技术】
[0003] 通过延长的使用，由车辆行驶的路线可随时间而被损坏。例如，轨道车辆所行驶的 轨道可被损坏和/或断裂。多种已知系统用来检查铁路轨道，以识别轨道的破损和/或断裂 部分所在的位置。例如，一些系统使用照相装置、激光器等，以光学方式检测轨道的断裂和 损坏。照相装置和激光器可安装在轨道车辆上，但是照相装置和激光器的精度可受到在路 线的检查期间的轨道车辆移动的速度所限制。因此，照相装置和激光器可能无法在营运的 轨道车辆的常规操作(例如行驶)期间使用。
[0004]其他系统使用超声换能器，其放置在轨道处或附近，以便以超声方式检查轨道。这 些系统可要求换能器相对于轨道的极缓慢移动，以检测对轨道的损坏。在通过超声检查发 现可疑位置时，可要求后续人工检查，以用于使用换能器来确认潜在缺陷，其中换能器沿轨 道手动定位和移动，并且通过较慢的移动检查车辆沿轨道移动。轨道的检查能够花费相当 大的时间量，在此期间，路线的被检查段可能是常规路线交通不可用的。
[0005] 其他系统使用路边装置，其通过轨道发送电信号。如果信号未被其他路边装置接 收，则将包括轨道的回路识别为断开，并且认为轨道断裂。这些系统的限制至少在于路边装 置是固定的。因此，系统可能无法检查轨道的大跨度，和/或必须安装大量装置，以检查轨道 的大跨度。
[0006] 其他系统使用人类检查员，其沿轨道移动，以检查轨道的断裂和/或破损段。这种 人工检查能够是缓慢的并且易于出错。
【发明内容】
[0007] 在发明主题的一实施例中，提供一种识别路线的破损段的方法。该方法包括当车 辆沿路线行驶时监测车辆的多个车轮的车轮蠕滑(creep)，检查车轮蠕滑以确定车轮蠕滑 超过所指定的非零阈值的时间，当车轮驶过沿路线的常见位置(common place)时确定车轮 蠕滑是否超过阈值，以及当对应车轮驶过常见位置时车轮蠕滑超过阈值的时候，识别在常 见位置的路线的破损段。
[0008] 在一实施例中，一种系统(例如，其识别路线的破损段)包括监测装置，其配置成确 定沿路线行驶的车辆的移动速度与沿路线行驶的车辆的第一车轮的第一旋转速度之间的 第一速度差。该系统还包括路线检查装置，其配置成至少部分基于第一车轮的第一速度差 来识别路线的破损段。
[0009] 在一实施例中，一种方法(用于使用移动车辆来识别路线的破损段)包括确定沿路 线行驶的车辆的移动速度与沿路线行驶的车辆的第一车轮的第一旋转速度之间的第一速 度差。该方法还包括至少部分基于第一车轮的第一速度差来识别路线的破损段。
【附图说明】
[0010] 通过阅读以下参照附图的非限制性实施例的描述，将会更好地了解本文所述的主 题，附图包括： 图1是车辆系统的一实施例的示意图； 图2示出用于使用图1所示车辆系统的车轮蠕滑测量来识别路线的破损段的方法的流 程图； 图3是来自沿路线行驶的图1所示车辆系统的若干车轮的车轮蠕滑测量的图形表示； 图4是来自沿路线行驶的图1所示车辆系统的若干车轮的车轮蠕滑测量的图形表示； 图5是来自图1所示车辆系统中的车轮的车轮蠕滑测量以及当车辆系统沿路线行驶时 来自车辆系统的加速计传感器的垂直位移测量的图形表示； 图6是一实施例的运输网络的示意图；以及 图7是按照一实施例的车外位置的控制系统的一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0011] 本文所述的发明主题的实施例涉及通过监测一个或多个车轮的旋转速度与车辆 系统沿路线的移动速度之间的差来识别路线的破损段。在一个方面，破损段可通过监测车 辆系统的若干车轮之间的车辆系统的车轮蠕滑的变化来识别。术语"车辆系统"能够表示单 个车辆(例如机车、汽车、不是设计或准许在公路上行驶的越野车等)或者两个或更多车辆 的组合，其在机械上相互耦合，以便沿路线行驶（例如，车辆编组、例如轨道车辆编组或列 车)。
[0012] 车轮的车轮蠕滑包括车轮的角速度与车辆系统沿路线的移动速度之间的差。车轮 蠕滑能够在车轮与路线之间的摩擦力或牵引力的减小发生时形成。摩擦力或牵引力的减小 能够因许多原因而发生，例如当路线具有碎片或者路线上的其他材料(例如雨水、冰、油、腐 烂树叶等)时、当路线被损坏(例如，铁轨的截面整体断裂的铁轨、破裂的铁轨、机车擦伤等） 时等。
[0013] 与路线表面的牵引力损失的其他原因不同，当不同的车轮驶过路线中被损坏的位 置时，通过对路线的损坏而引起的牵引力的减小能够影响若干车轮。例如，路线损坏能够造 成车轮蠕滑的突然尖峰或陡然增加。车轮中的角速度当各种车轮驶过破损段时能够突然 和/或暂时增加，而车辆系统沿路线的移动速度(例如线性速度)没有改变或者改变较小。因 此，当车轮驶过路线的破损段时，车轮的车轮蠕滑能够突然和/或暂时增加。车辆系统能够 配置成监测车辆系统的若干车轮的车轮蠕滑，以确定破损路线位置。
[0014] 一旦识别轨道的破损段的位置，则车辆系统可向远程系统(例如车辆系统外）、向 车辆系统中的预定位置、向一个或多个其他车辆系统等发送一个或多个消息和/或指令。在 至少一个实施例中，一旦一个或多个消息由远程系统接收，则远程系统可向车辆系统或其 他车辆系统传送指令、例如接近所识别轨道的损坏段的慢行指令、向接近所识别轨道的破 损段的其他车辆系统进行传递等。可选地，由远程系统所发送的指令的类型可基于车辆系 统的类型和/或优先级。
[0015] 本文所述的各个实施例的至少一个技术效果可包括与一个或多个车辆系统同时 沿路线行驶的单独轨道检查设备的减少。
[0016] 图1是车辆系统100的一实施例的示意图。车辆系统100可表示一种推进力生成车 辆，其能够生成牵引力以便沿路线101推进车辆系统1〇〇。例如，车辆系统1〇〇可表示轨道车 辆(例如机车）、另一种越野车(例如不是设计或准许在公共道路上行驶的车辆）、汽车或另 一种类型的车辆。可选地，车辆系统1 〇〇可表示机械上连接在一起的多个车辆。例如，车辆系 统100可包括图1所示与一个或多个其他推进力生成车辆和/或一个或多个非推进力生成车 辆(例如轨道车厢)所耦合以用于例如在车辆编组、轨道车辆编组等中沿路线101共同行驶 的车辆。
[0017] 车辆系统100包括若干组件，其进行操作以监测车辆系统100的速度和车辆系统 100的车轮，和/或监测车辆的车轮蠕滑，以便当车辆系统100沿路线101移动或行驶时识别 和/或确认路线101的破损段。这些组件可经由有线和/或无线连接相互通信。应当注意，图1 所示和所述的组件可遍及车辆系统100中的多个车辆被复制和/或包含。例如，组件的每个 可处于一个或多个推进力生成车辆(其机械上连接在一起以形成车辆系统100)中。在另一 个示例中，组件的每个和/或组件的子集可处于一个或多个推进力生成或者非推进力生成 车辆(其机械上相互连接以形成车辆系统100)中。
[0018] 车辆系统1〇〇包括控制系统109。控制系统109控制车辆系统100的操作，并且可包 括或表示硬件电路或电路系统，其包括和/或连接到一个或多个基于逻辑的装置，例如一个 或多个处理器、微处理器、控制器、微控制器或者其他基于逻辑的装置(和/或关联硬件、电 路系统和/或有形和非暂时计算机可读介质或存储器上存储的软件）。
[0019] 控制系统109可与系统接口 111进行通信。系统接口 111可包括一个或多个监视器、 显示器、键盘、触摸屏、扬声器、麦克风、覆盖于显示器的图形用户界面等。控制系统109可接 收来自系统接口 111的所输入命令，以控制提供给车辆系统100的一个或多个马达104 (例如 牵引马达)的电流。一个或多个马达104各与车辆系统100的车轴和/或车轮102耦合。被驱动 的马达104使车轴和/或车轮102旋转，以便沿路线101推进车辆系统100。
[0020] 系统接口 111可由操作员用来监测车辆系统100的操作，和/或用于由路线检查装 置120报告路线101的破损段的检测。在一实施例中，系统接口 111可由操作员用来接收车外 系统关于路线101的破损段的告警或通知。
[0021] 位置确定装置130进行操作以接收来自一个或多个车外源的信号，其表示车辆系 统100的位置、移动速度和/或行驶方向。例如，位置确定装置130可包括接收器、天线106以 及用于接收表示车辆系统100的位置、速度和/或行驶方向的无线信号的关联电路系统。可 从卫星(例如从全球定位系统(GPS)卫星所传送的GPS信号）、从路边装置、从其他车辆系统、 从蜂窝塔或站、从沿路线101旁所设置的转发器、从沿路线101旁所设置的RFID标签等，来接 收信号。位置确定装置130和/或控制系统109可基于所接收信号来确定车辆系统100的位 置。可选地，位置确定装置130可连接到存储器装置105或者与其进行通信，以存储车辆系统 100的位置信息。
[0022] 车辆系统100的存储器装置105可包括或者表示一个或多个存储器(例如，有形和 非暂时计算机可读存储器，例如计算机硬盘驱动器、EEPR0M、R0M、RAM等），其具有用来存储 结合执行本文所述方法的一个或多个所使用的信息的表、列表、数据库或者其他存储器结 构。
[0023] 车辆系统100可包括通信装置140。通信装置140可与车辆系统100外的一个或多个 其他车辆系统和/或其他远程位置进行通信。通信装置140可包括或表示用于与其他车辆系 统和/或远程位置无线通信的天线1〇7(连同关联收发器硬件电路系统和/或软件应用）。可 选地，通信装置140可经由一个或多个有线连接(例如多单元(MU)电缆、列车线路、电控气动 (ECP)制动线路等)进行通信。
[0024] 车辆系统100可包括一个或多个角速度装置103(例如转速计、霍耳效应传感器系 统、光学传感器等）。角速度装置103配置成当车辆系统100沿路线101行驶时测量车轴和/或 车轮102的角速度。角速度装置103可向监测装置110传送车轴和/或车轮102的角速度。可选 地，角速度装置103可向系统接口 111传递车轴和/或车轮102的角速度，以向操作员显示或 通知关于角速度测量。在一实施例中，角速度装置103可使用通信装置140向车外系统传递 车轴和/或车轮102的角速度。车外系统可以是中心调派设施、自动化调度系统、交换服务器 等。
[0025] 车辆系统100可包括一个或多个速度传感器、例如速度计112 (例如速度表、转速计 等）。速度计112配置成当车辆系统100沿路线101行驶时测量车辆系统100的移动速度。速度 计112可向监测装置110传递车辆系统100的移动速度。
[0026] 在至少一个实施例中，速度计112从位置确定装置130(例如GPS)接收位置测量。基 于对预定时间周期的位置测量的变化，速度计112可确定车辆系统100的移动速度。可选地， 速度计112和位置装置130可以是同一装置。
[0027] 作为补充或替代，速度计112可从传感器150(例如光学传感器)接收与外部对应的 光学数据。
[0028] 车辆系统100可包括一个或多个传感器150。传感器150可配置成测量车辆系统100 的外部环境(例如光学传感器、热传感器、运动检测器、接近传感器等）、车辆系统1〇〇的物理 特性(例如加速计、高度计、热电偶、陀螺仪等)或者路线101的物理特性(例如光学监测传感 器、麦克风、声检测器、信号发生器等）。
[0029] 车辆系统100包括监