本發(fā)明涉及一種用于在交通工具中監(jiān)測(cè)輪軸或軸承單元的狀況監(jiān)測(cè)傳感器以及一種監(jiān)測(cè)軸承或輪軸的狀況的方法。本發(fā)明尤其涉及列車輪軸和/或軸承的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的另一方面涉及鐵軌質(zhì)量的監(jiān)測(cè)。

背景技術(shù)：

已知可將狀況監(jiān)測(cè)單元附著到列車輪軸或附著到其軸承以便監(jiān)測(cè)諸如振動(dòng)、溫度和聲發(fā)射等的參數(shù)。

在汽車行業(yè)中，存在有大量的有線傳感器，其中的許多傳感器與ecu(發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)和obd(車載診斷)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。這些傳感器完全集成到交通工具的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中，使得在交通工具的運(yùn)行期間，它們具有連續(xù)的電能供給。數(shù)據(jù)通信由can(控制器局域網(wǎng))總線支持。這些傳感器系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行以監(jiān)測(cè)其目標(biāo)參數(shù)。

車頭和乘客車廂還有一系列完全集成的傳感器系統(tǒng)，但這些通常與安全關(guān)鍵功能相關(guān)。

現(xiàn)有的具有永久電源的狀況監(jiān)測(cè)解決方案被配置成連續(xù)地捕獲數(shù)據(jù)。然而，所捕獲的數(shù)據(jù)通常包含有大量的假象(artefacts)，而測(cè)量的曲線反映軌道的彎曲、軌道的缺陷和其它外部影響。因此，有必要使用復(fù)雜的算法來(lái)過(guò)濾數(shù)據(jù)以消除假象，并從大量數(shù)據(jù)中提取與軸承狀況相關(guān)的有價(jià)值且可靠的信息。

為了省電并確保良好的數(shù)據(jù)質(zhì)量，已經(jīng)提出將測(cè)量限制到軌道的具有預(yù)期低背景噪聲和外部因素的特定段。為此，已經(jīng)提出基于gps數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)定觸發(fā)測(cè)量的預(yù)定路點(diǎn)(waypoint)。如果沿著軌道到達(dá)特定路點(diǎn)，則控制單元觸發(fā)啟動(dòng)狀況監(jiān)測(cè)單元的信號(hào)以測(cè)量待監(jiān)測(cè)的軸承或其它部件的運(yùn)行參數(shù)，同樣地，如果交通工具離開(kāi)軌道，則停止監(jiān)測(cè)。

為了確保一致和可靠的數(shù)據(jù)讀數(shù)，狀況監(jiān)測(cè)單元應(yīng)在軌道已知的良好質(zhì)量的段上捕獲數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，軌道或路線應(yīng)該是直的、水平的并允許列車達(dá)到和維持恒定的速度。另外，這些路點(diǎn)是軌道觸發(fā)坐標(biāo)，并用作數(shù)據(jù)趨勢(shì)的參考點(diǎn)，因此所有測(cè)量將參考軌道或路線上的這些相同的點(diǎn)。

當(dāng)滿足正確的條件時(shí)，能夠通過(guò)短時(shí)間通電和記錄數(shù)據(jù)顯著地減少能量消耗。在已知軌道塊上觸發(fā)測(cè)量減少了數(shù)據(jù)收集誤差或異常并優(yōu)化了電能的使用。減少的能量消耗可以使得能夠使用具有較低額定功率的發(fā)電機(jī)或電能獲取裝置或增加電池的壽命。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，要預(yù)先手動(dòng)設(shè)定觸發(fā)傳感器單元或狀況監(jiān)測(cè)單元的激活或解除激活的這些gps路點(diǎn)。這是繁重和復(fù)雜的，并且需要具有軌道的地理和技術(shù)細(xì)節(jié)以及所監(jiān)測(cè)的技術(shù)的兩方面知識(shí)的熟練工程師的參與。

在不存在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者狀況監(jiān)測(cè)單元必須附著到轉(zhuǎn)動(dòng)組件的應(yīng)用中，已經(jīng)提出使用無(wú)線節(jié)點(diǎn)。在無(wú)線傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的考慮是維護(hù)之間的時(shí)間，其通常由該無(wú)線傳感器系統(tǒng)的電池的壽命決定。因此，電能管理是無(wú)線傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中的重要因素，這是因?yàn)槠鋵?duì)維護(hù)間隔具有直接影響。

在近來(lái)的布局方案中，位于軸箱上的無(wú)線傳感器使用用于采集傳感器數(shù)據(jù)并遠(yuǎn)程傳送傳感器數(shù)據(jù)的本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與車載系統(tǒng)通信。在列車上安裝本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可能是復(fù)雜的，并且系統(tǒng)容易出故障。這些系統(tǒng)中的每一個(gè)所具有的缺點(diǎn)在于，具有單個(gè)故障點(diǎn)：車載系統(tǒng)。

文獻(xiàn)de202005005278u1公開(kāi)了一種用于監(jiān)測(cè)軌道交通工具的軸箱軸承的溫度的傳感器單元。文獻(xiàn)de102010027490a1公開(kāi)了用于軌道交通工具的另一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括基于gsm或umts標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)電信設(shè)備。

當(dāng)使用無(wú)線通信設(shè)備永久地交換數(shù)據(jù)時(shí)，存在減少電池壽命的顯著的永久能量消耗。在傳感器單元包括電能獲取電路的情況下，這些必須在尺寸上適配成即使對(duì)于列車靜止的間隔也能夠產(chǎn)生足夠的能量。然而，對(duì)于傳感器單元的制造商而言，列車靜止的間隔是難以預(yù)測(cè)和/或控制的，并且這些間隔的任何限制將對(duì)軌道交通工具的用戶施加額外的負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在通過(guò)提供一種具有降低能耗且能夠以不復(fù)雜的方式安裝的軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備、軌道軸箱和軌道軸承的監(jiān)測(cè)方法來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題。

本發(fā)明涉及一種軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備，其被配置成附著到軌道交通工具的軌道軸承，所述設(shè)備包括：至少一個(gè)振動(dòng)傳感器；用于檢測(cè)軌道交通工具的移動(dòng)的部件；控制單元和無(wú)線通信設(shè)備，用于將健康參數(shù)通信到監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器。

控制單元通過(guò)軟件和硬件配置成至少處理由振動(dòng)傳感器獲得的信號(hào)以確定指示軸承的健康狀態(tài)的健康參數(shù)。此外，控制單元被配置成基于至少一個(gè)預(yù)定條件來(lái)觸發(fā)測(cè)量。

提出控制單元還被配置成以節(jié)能休眠模式和以至少一個(gè)活動(dòng)模式運(yùn)行，控制單元被配置成在檢測(cè)到滿足預(yù)定的條件集合時(shí)由休眠模式切換成活動(dòng)模式，所述預(yù)定的條件集合包括用于檢測(cè)移動(dòng)的部件檢測(cè)到軌道交通工具正在移動(dòng)的條件。

在本發(fā)明的上下文中，應(yīng)當(dāng)在廣義上理解“附著到軌道軸承”。該設(shè)備無(wú)需直接附著到軸承，而是充分地直接機(jī)械和熱接觸，以確?？煽康販y(cè)量軸承的狀態(tài)，以檢測(cè)軸承缺陷，諸如在軸承的滾道中的一個(gè)中、在軸承的滾動(dòng)體中的一個(gè)中或在軸承保持架中的缺陷和/或由于潤(rùn)滑不足或污染而造成的過(guò)熱。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備的組件被容納在單個(gè)緊湊的殼體中，該殼體足夠堅(jiān)固以在軌道輪軸的惡劣環(huán)境下運(yùn)行。在本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方式中，該設(shè)備被構(gòu)造成用單個(gè)螺栓附著到軸箱或者輪軸的端板。然而，可以使用包括不同的設(shè)備的部件的兩個(gè)或更多個(gè)模塊，例如，以便能夠?qū)⑼ㄐ旁O(shè)備放置在能夠被適當(dāng)放置以避免無(wú)線電信號(hào)的屏蔽的模塊中。

軸承可以是具有任何種類的滾動(dòng)體的軸承，特別地包括一列或兩列的圓柱、圓錐或環(huán)形滾子。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述無(wú)線通信設(shè)備是移動(dòng)電信模塊。在本發(fā)明的上下文中，“移動(dòng)電信模塊”意味著該模塊與基于地面或基于衛(wèi)星的通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信，并且可以是根據(jù)任何合適標(biāo)準(zhǔn)的模塊。通過(guò)將移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)(gprs/edge/hspa)和gnss定位功能集成到傳感器設(shè)備中，不需要電線或車載系統(tǒng)，并且一個(gè)傳感器故障不會(huì)禁止任何其它傳感器的功能。這使得系統(tǒng)更快地構(gòu)建、測(cè)試、安裝和調(diào)試。由于去除了車載部件，因此還顯著地減少了系統(tǒng)的成本。此外，由于可以使用諸如因特網(wǎng)協(xié)議等的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議來(lái)傳送數(shù)據(jù)，因此傳感器可以被配置為直接向中央控制服務(wù)器或外部系統(tǒng)報(bào)告。

發(fā)明人還提出，控制單元被配置成通過(guò)將健康參數(shù)與至少一個(gè)閾值進(jìn)行比較來(lái)將所述健康參數(shù)分類，以及被配置成僅當(dāng)所述健康參數(shù)等于或大于該至少一個(gè)閾值時(shí)才將健康參數(shù)立即通信至監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器。優(yōu)點(diǎn)是能量消耗通信活動(dòng)被限制到要傳送相關(guān)信息的情況，即軸承被損壞或開(kāi)始劣化的情況。結(jié)果，能夠進(jìn)一步減少能量消耗。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，控制單元被配置成通過(guò)將健康參數(shù)至少與下閾值和上閾值進(jìn)行比較來(lái)將所述健康參數(shù)分類成至少三個(gè)嚴(yán)重程度級(jí)別。在該情況下，控制單元可以被配置成執(zhí)行紅色-琥珀色-綠色(rag)類型的分類，并且當(dāng)健康參數(shù)的值等于或小于下閾值時(shí)(綠色)切換成休眠模式；如果健康參數(shù)的值在下閾值與上閾值之間(琥珀色)，則繼續(xù)收集數(shù)據(jù)和確定健康參數(shù)；以及，當(dāng)健康參數(shù)等于或大于上閾值時(shí)，將健康參數(shù)立即通信至監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器。

在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，用于檢測(cè)軌道交通工具的移動(dòng)的部件為三軸加速度計(jì)。三軸加速度計(jì)用于移動(dòng)電話中，因此是能夠以市場(chǎng)上合理的價(jià)格高質(zhì)量地得到的批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。加速度計(jì)可以以具有非常低的能耗的休眠模式運(yùn)行。

可選擇地，用于檢測(cè)軌道交通工具的移動(dòng)的部件為用于檢測(cè)軸承狀況的振動(dòng)傳感器，例如，直接或非常緊密接觸地附著到軸承圈的壓電傳感器或基于纖維的布拉格傳感器(braggsensor)。

還提出，該設(shè)備包括用于檢測(cè)地理位置的gnss模塊，控制單元被配置成如果地理位置在預(yù)定范圍內(nèi)則確定所述健康參數(shù)。通過(guò)在傳感器內(nèi)使用gnss接收器，主處理器可以采集位置信息并且確定交通工具位置和速度并進(jìn)而確定轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承和車輪的速度。如果速度恒定，則可以進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)傳感器設(shè)備被喚醒并且需要知道其全球位置以確定其是否應(yīng)該捕獲數(shù)據(jù)時(shí)，其可以檢查其存儲(chǔ)器以查看路點(diǎn)是否在附近并且在到達(dá)路點(diǎn)時(shí)觸發(fā)測(cè)量。gnss模塊可以在有限的時(shí)間使用以節(jié)省能量。如果半徑內(nèi)沒(méi)有路點(diǎn)，則傳感器可以使用來(lái)自gnss的速度和來(lái)自三軸加速度計(jì)的讀數(shù)來(lái)觸發(fā)其確定以恒定速度行進(jìn)且背景振動(dòng)噪聲適當(dāng)?shù)卦跇O限內(nèi)的位置。

為了使捕獲具有最小外部噪聲的數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)進(jìn)一步最大化，本發(fā)明人提出傳感器設(shè)備配備有車載非易失性存儲(chǔ)器，例如flash，其可存儲(chǔ)預(yù)編程的坐標(biāo)或軌道的長(zhǎng)直且平滑段的“路點(diǎn)”。

本發(fā)明的另一方面涉及一種軌道軸箱，其包括如上所述的狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備。

本發(fā)明的還一方面涉及一種軌道狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)如上所述的軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備和監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器，監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器被配置成接收和處理從無(wú)線通信設(shè)備接收的包括軸承的健康參數(shù)的消息，其中監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器被配置成基于健康參數(shù)來(lái)生成與所述軸承有關(guān)的維護(hù)信息。

最后，發(fā)明人提出一種使用如上所述的軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備對(duì)軌道軸承和/或軌道的狀況的監(jiān)測(cè)方法，其中控制單元以節(jié)能休眠模式和以至少一個(gè)活動(dòng)模式運(yùn)行，控制單元在檢測(cè)到滿足預(yù)定的條件集合時(shí)由休眠模式切換成活動(dòng)模式，所述預(yù)定的條件集合包括軌道交通工具正在移動(dòng)的條件。

本發(fā)明通過(guò)顯著地降低在機(jī)車車輛(rollingstock)上的軸承狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本和安裝時(shí)間來(lái)解決問(wèn)題。在大多數(shù)布局中，軸承狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要接線以向車載數(shù)據(jù)收集器和外部傳感器供電和通信。安裝這樣的系統(tǒng)需要大量的時(shí)間。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不需要車載部件，即沒(méi)有安裝在距軸箱一定距離處(例如，在列車的車頭)的部件。

本發(fā)明的上述實(shí)施方式以及所附權(quán)利要求和附圖以特定組合示出了本發(fā)明的多個(gè)特色特征。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠容易地想到這些特征的進(jìn)一步組合或子組合，以便使如權(quán)利要求中限定的本發(fā)明適合于其具體需求。

附圖說(shuō)明

圖1是配備有模塊狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的列車的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備的框圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的狀況監(jiān)測(cè)方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

圖1是配備有根據(jù)本發(fā)明的交通工具軸承單元用模塊狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的列車的示意圖。該系統(tǒng)包括多個(gè)軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備10(列車的各車輪均有一個(gè))，以用于測(cè)量列車軸箱的一個(gè)軸承單元的至少一個(gè)運(yùn)行參數(shù)。軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備10形成為附著到或嵌入于輪轂(未示出)的雙列滾子軸承單元的端板或附著到或嵌入于軸箱殼體的傳感器節(jié)點(diǎn)。測(cè)量的運(yùn)行參數(shù)包括振動(dòng)、聲發(fā)射和軸承的溫度，軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備10分別包括相應(yīng)的傳感器12。

圖2顯示出單個(gè)傳感器設(shè)備10的系統(tǒng)架構(gòu)。傳感器設(shè)備中的每一者均包括用于操作被嵌入于該在考慮中的傳感器設(shè)備10內(nèi)的外圍設(shè)備的控制單元18。這些外圍設(shè)備特別包括：振動(dòng)傳感器12，其以與軸承圈中的一者緊密機(jī)械接觸的方式安裝；移動(dòng)電信模塊17，其用于使用例如gsm、gprs、umts或hsdpa標(biāo)準(zhǔn)在作為移動(dòng)通信接口的陸地移動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)中接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包；三軸加速度計(jì)ic19，諸如能從freescale(飛思卡爾)得到的名稱為mma8451q的加速度計(jì)；和外部實(shí)時(shí)時(shí)鐘ic21，諸如nxppcf2123。在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，可以沒(méi)有實(shí)時(shí)時(shí)鐘ic，可以使用用于確定系統(tǒng)時(shí)間的其它部件。一個(gè)示例是使用32位計(jì)數(shù)器來(lái)進(jìn)行測(cè)量。這些設(shè)備中的任一者均能夠產(chǎn)生控制單元18的喚醒信號(hào)。

電信網(wǎng)絡(luò)包括設(shè)置在軌道的范圍內(nèi)的基站32。電信模塊17能夠使得系統(tǒng)的遠(yuǎn)程固定的監(jiān)測(cè)與控制服務(wù)器40進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備10還包括為傳感器12供電的電池或電能獲取系統(tǒng)(powerharvestsystem)、控制單元18、電信模塊17和剩下的外圍設(shè)備(如果有的話)。

模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以集成在傳感器12內(nèi)或者設(shè)置在傳感器12與控制單元18之間。

最后但并非最不重要的是，控制單元18包括作為用于檢測(cè)地理位置的部件從衛(wèi)星系統(tǒng)30(圖1)接收定位信號(hào)的gps接收器23。該系統(tǒng)被配置成使得軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備10能夠以休眠模式或活動(dòng)模式運(yùn)行。在活動(dòng)模式中，測(cè)量和數(shù)據(jù)記錄可以根據(jù)如下進(jìn)一步解釋的檢測(cè)的地理位置而被激活/解除激活。

當(dāng)交通工具移動(dòng)時(shí)，因此軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器必須決定何時(shí)進(jìn)行測(cè)量。該過(guò)程是關(guān)鍵的，這是因?yàn)閼?yīng)當(dāng)理解：在軌道的粗糙段、在低速度、在非常高的速度、在圓角處或者當(dāng)交通工具加速或減速時(shí)進(jìn)行的測(cè)量產(chǎn)生噪音，無(wú)法確定軸承或車輪狀況。進(jìn)行多次測(cè)量并選取最低噪音是一個(gè)選擇，然而，由于需要在不適當(dāng)?shù)臓顩r下進(jìn)行所有測(cè)量，因此這浪費(fèi)能量。進(jìn)一步地，為了執(zhí)行狀況監(jiān)測(cè)，需要軸承的準(zhǔn)確速度。由于這些傳感器用螺栓連接于軸箱外部，因此它們必須從交通工具的全球位置采集速度。

控制單元18配備有用于存儲(chǔ)交通工具的路線數(shù)據(jù)和包括由傳感器12捕獲的傳感器數(shù)據(jù)的其它數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器20。在交通工具為列車的實(shí)施方式中，路線數(shù)據(jù)為軌道網(wǎng)絡(luò)的地圖。在其它實(shí)施方式中，路線數(shù)據(jù)可以是路點(diǎn)或由節(jié)點(diǎn)和鏈路組成的網(wǎng)絡(luò)的集合或數(shù)據(jù)庫(kù)。軌道網(wǎng)絡(luò)包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器20中的數(shù)據(jù)庫(kù)中的多個(gè)段或鏈路與所描述段的屬性的參數(shù)(諸如傾斜度、平均曲率和最大允許行駛速度)組合。存儲(chǔ)器20中的數(shù)據(jù)庫(kù)包括交通工具能夠沿著行駛的多個(gè)可能的路線段。

控制單元18的路點(diǎn)設(shè)定部件22被配置成在軌道的適當(dāng)段設(shè)定用于激活具有傳感器12的軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備10的路點(diǎn)。解除激活路點(diǎn)也可以由路點(diǎn)設(shè)定部件22設(shè)定。

路點(diǎn)設(shè)定部件22可以是控制單元18的一部分或使用移動(dòng)通信接口向控制單元18發(fā)送路點(diǎn)的遠(yuǎn)程服務(wù)器的一部分。

每個(gè)路點(diǎn)是不僅包括gps坐標(biāo)而且包括指示將觸發(fā)監(jiān)測(cè)的列車的行駛方向的另外的可選字段(field)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。此外，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以包括用于速度上下限的字段，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，用于半徑(即，觸發(fā)路點(diǎn)報(bào)警所需的距gps坐標(biāo)的最小距離)的字段。因此，系統(tǒng)可以被配置成使得：不是在列車每次經(jīng)過(guò)路點(diǎn)時(shí)都觸發(fā)報(bào)警、而是僅當(dāng)列車沿兩個(gè)可能方向中的一者在軌道上經(jīng)過(guò)且當(dāng)速度在適于獲得高質(zhì)量測(cè)量的期望范圍時(shí)才觸發(fā)報(bào)警。

在附圖的實(shí)施方式中，路點(diǎn)設(shè)定部件22是用于規(guī)劃列車的路線上的數(shù)據(jù)收集路點(diǎn)的應(yīng)用。特別地，這些可以包括在已知速度恒定的直線路徑上的實(shí)際坐標(biāo)。在本實(shí)施方式中，路點(diǎn)設(shè)定部件22提供kml(keyhole標(biāo)記語(yǔ)言)文件或作為各地圖提供商使用的gis數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)的其它種類的標(biāo)準(zhǔn)文件格式(例如，gml)。該通用文件可以由狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的服務(wù)器使用以下載和使用路點(diǎn)或路點(diǎn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器20中的路點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

路點(diǎn)是作為由軌道狀況監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備10獲取的數(shù)據(jù)應(yīng)被激活的預(yù)定的路線段的集合的一部分的路線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)的候選。

圖3顯示了通過(guò)控制單元18觸發(fā)傳感器測(cè)量。僅在如下情況下才開(kāi)始測(cè)量：逐漸積累地滿足第一框的基于時(shí)間和移動(dòng)的觸發(fā)條件和第二框的基于路點(diǎn)觸發(fā)或加速度計(jì)的觸發(fā)條件。

在開(kāi)始時(shí)，控制單元以僅監(jiān)測(cè)由外部實(shí)時(shí)時(shí)鐘ic21提供的系統(tǒng)時(shí)間的低能量休眠模式運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間指示已經(jīng)經(jīng)過(guò)預(yù)定間隔時(shí)，控制單元18讀取加速度計(jì)19的信號(hào)以檢測(cè)列車是否正在移動(dòng)。通過(guò)對(duì)加速度計(jì)19的峰值保持包絡(luò)信號(hào)(peakholdenvelopesignal)施加閾值來(lái)檢測(cè)移動(dòng)。因此，加速度計(jì)19用作用于檢測(cè)軌道交通工具的移動(dòng)的部件。

設(shè)定用于讀取加速度計(jì)19的系統(tǒng)時(shí)間不一定是等間隔，而是可以以其它方式設(shè)定，例如以匹配列車的每日時(shí)刻表。

如果控制單元18發(fā)現(xiàn)列車正在運(yùn)行，則通過(guò)向其外圍設(shè)備發(fā)送喚醒信號(hào)來(lái)切換到活動(dòng)測(cè)量模式，并開(kāi)始評(píng)價(jià)基于路點(diǎn)的觸發(fā)條件。

在接收到激活信號(hào)時(shí)，gps接收器23監(jiān)聽(tīng)并解釋根據(jù)由nmea(國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì))設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)而編碼的位置、速度和方向的消息。然后，使用從路點(diǎn)設(shè)定部件22接收的數(shù)據(jù)來(lái)更新內(nèi)存中的具有存儲(chǔ)器20中的路點(diǎn)集的路點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)?；谠撐恢茫琯ps系統(tǒng)確定所提供的各路點(diǎn)中將要到達(dá)的路點(diǎn)并通知控制單元18何時(shí)到達(dá)路點(diǎn)。

如果在搜索半徑內(nèi)存在有任何路點(diǎn)，則檢查關(guān)于各自存儲(chǔ)的方向變量與交通工具的方向的匹配。如果方向匹配，則在隨后的步驟中檢查速度。當(dāng)速度大于或等于預(yù)設(shè)值(最小速度)時(shí)，觸發(fā)測(cè)量。

在設(shè)定了路點(diǎn)的具體半徑的實(shí)施方式中，后者應(yīng)當(dāng)被設(shè)定為小于搜索半徑，并且僅當(dāng)距路點(diǎn)的距離在搜索半徑和路點(diǎn)的具體半徑兩者內(nèi)時(shí)才應(yīng)觸發(fā)路點(diǎn)報(bào)警。一旦測(cè)量被觸發(fā)，則路點(diǎn)被在路點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中標(biāo)記為已處理。

如果在搜索半徑內(nèi)沒(méi)有路點(diǎn)，則將加速度計(jì)19的信號(hào)中的噪聲與閾值進(jìn)行比較。如果噪聲低到足以預(yù)期得到高質(zhì)量測(cè)量，則檢查速度。當(dāng)速度大于或等于預(yù)設(shè)值時(shí)，同樣觸發(fā)測(cè)量。

通過(guò)為測(cè)量開(kāi)始時(shí)間指定精確網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的系統(tǒng)來(lái)方便地得到可選擇的觸發(fā)測(cè)量的方法。系統(tǒng)應(yīng)用軟件監(jiān)測(cè)由gps模塊23不斷提供的位置數(shù)據(jù)，并估計(jì)到達(dá)路點(diǎn)位置將花費(fèi)的時(shí)間。在到達(dá)路點(diǎn)之前的時(shí)間，系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)定用于在將來(lái)進(jìn)行測(cè)量的系統(tǒng)時(shí)間。當(dāng)達(dá)到該時(shí)間時(shí)，通過(guò)如上述讀取加速度計(jì)進(jìn)行圖3的過(guò)程。

激活和解除激活還可以取決于其它參數(shù)，例如行駛速度、外部溫度和自上次激活經(jīng)過(guò)的時(shí)間。作為可選的特征，由gps模塊23不斷地報(bào)告速度變化，如果速度變化事件被處理，則相應(yīng)地更新數(shù)據(jù)庫(kù)。

如已經(jīng)提到的，如上述的用于在狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用的狀況監(jiān)測(cè)單元10包括被配置成在節(jié)能休眠模式和活動(dòng)模式下運(yùn)行的控制單元18?？刂茊卧?8被配置成基于控制單元18經(jīng)由傳送器16從控制單元18接收的信號(hào)來(lái)將狀況監(jiān)測(cè)單元10從休眠模式切換到活動(dòng)模式以及從活動(dòng)模式切換到休眠模式。更具體地，控制單元18被配置成在從控制單元18接收到喚醒信號(hào)時(shí)將狀況監(jiān)測(cè)單元10從休眠模式切換到活動(dòng)模式和在從控制單元18接收到休眠信號(hào)時(shí)將狀況監(jiān)測(cè)單元10從活動(dòng)模式切換到休眠模式。休眠信號(hào)通常在完成測(cè)量時(shí)產(chǎn)生。

在本發(fā)明的另外的實(shí)施方式中，狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以包括ins(慣性導(dǎo)航系統(tǒng))。

一旦數(shù)據(jù)被捕獲，控制單元18可以執(zhí)行內(nèi)部算法以確定軸承的軸承損傷嚴(yán)重程度的健康參數(shù)作為指示其正在監(jiān)測(cè)的部件的狀況的參數(shù)。如果嚴(yán)重程度被認(rèn)為是低的(綠色)，則傳感器設(shè)備10可以返回到休眠，如果嚴(yán)重程度是中等的(琥珀色)，則可以決定在進(jìn)一步的測(cè)量被采集或者傳送狀態(tài)之前存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。如果嚴(yán)重程度為嚴(yán)重(紅色)，則假設(shè)在存在蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接的情況下傳感器設(shè)備10可以立即傳送嚴(yán)重程度參數(shù)或健康參數(shù)的數(shù)據(jù)。使用該數(shù)據(jù)分流(offload)方法，傳感器設(shè)備10不頻繁地傳送數(shù)據(jù)，這節(jié)省了電能和數(shù)據(jù)成本。節(jié)省電能可以等價(jià)于節(jié)省成本，這是因?yàn)閭鞲衅餍枰浅Ｉ俚木S護(hù)并且可以在多年的時(shí)間內(nèi)由內(nèi)部電池電源來(lái)運(yùn)行。

在從無(wú)線通信設(shè)備接收到傳感器設(shè)備測(cè)量的數(shù)據(jù)時(shí)，監(jiān)測(cè)和控制服務(wù)器40處理包括軸承的健康參數(shù)的消息，并基于健康參數(shù)生成或適配諸如與所述軸承有關(guān)的維護(hù)計(jì)劃的維護(hù)信息。如果檢測(cè)到損壞，則可以提前安排下一個(gè)維護(hù)服務(wù)，或者可以注意到，需要根據(jù)嚴(yán)重程度在維護(hù)計(jì)劃中更換軸承。由控制服務(wù)器40接收的數(shù)據(jù)包至少包括軸承標(biāo)識(shí)符、嚴(yán)重程度參數(shù)和指示已經(jīng)檢測(cè)到問(wèn)題處的地理信息。

通過(guò)將車載(on-board)系統(tǒng)的特征結(jié)合到傳感器中，降低了系統(tǒng)的成本，使得其對(duì)潛在客戶更具吸引力。

由于包括傳感器和昂貴的車載組件(例如網(wǎng)關(guān)和pc)的系統(tǒng)現(xiàn)在可以被縮減到單個(gè)智能傳感器設(shè)備10中，因此降低了制造時(shí)間和成本。