專利名稱：有軌車和有軌車傳動機構(gòu)的聲監(jiān)控的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實施例通常關(guān)于檢測有軌車傳動機構(gòu)的缺陷，尤其關(guān)于使用安裝在聯(lián)合的 移動有軌車上或者車?yán)锏膫鞲衅鬟M行有軌車傳動機構(gòu)的聲音或振動監(jiān)控。
背景技術(shù)：
在鐵路車輛和有軌車的維護和運轉(zhuǎn)安全以及正確維修中，最大的挑戰(zhàn)之一是有軌 車上的磨損的或故障的傳動機構(gòu)的檢測和修理能力。這些故障包括未完全釋放的或被鎖上 的剎車或車輪上的磨損的或平的點。當(dāng)有軌車沿著鐵路軌道運動下去時，這些磨損的或故 障的部分代表性地具有與其關(guān)聯(lián)的區(qū)別性聲音。 為了檢測這些事件，鐵路具有沿著軌道配置的監(jiān)聽裝置以監(jiān)聽這些故障，因此這 些問題能夠被發(fā)現(xiàn)并改正。例如美國專利號為4，843，885、名稱為"軸承缺陷的聲監(jiān)控 (Acoustic Detection of Bearing Defects)"的美國專利提供了在鐵路軌道旁邊放置擴音 器以監(jiān)控從經(jīng)過的鐵路火車的車輪和軸承發(fā)出的聲音，從而盡力檢測有缺陷的軸承。這種 擴音器可以放置在軌道的兩側(cè)以監(jiān)控通過兩道鐵軌的車輪的軸承。 但是，這些裝置的局限在于，其不能在沿著軌道的每個位置或甚至大部分位置監(jiān) 控有軌車；為了能夠沿著數(shù)英里的鐵路軌道處處監(jiān)控有軌車而以最小限度的間距設(shè)置這些
監(jiān)聽裝置是不切實際的和昂貴的。由于沿著軌道設(shè)置的傳統(tǒng)的監(jiān)聽裝置之間的間距，有軌 車在被一個監(jiān)聽裝置感知到之前可以使用磨損的或故障的零件行進數(shù)英里，從而潛在地導(dǎo) 致不安全的運轉(zhuǎn)狀態(tài)以及對特定零件和周圍部分造成不必要的磨損或破壞。這種監(jiān)聽裝置 的另一個不足之處是其不能確切地識別具有磨損的或故障的傳動機構(gòu)的個別的有軌車。這 樣，在發(fā)現(xiàn)具有需要修理或更換的零件的特定有軌車之前，需要機修工或修理技師來檢查 數(shù)列有軌車的傳動機構(gòu)。 據(jù)此，為了聲監(jiān)控和檢測有軌車的傳動機構(gòu)中的缺陷，需要改進的技術(shù)和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例通常關(guān)于檢測有軌車傳動機構(gòu)的缺陷，尤其關(guān)于采用安裝在聯(lián)合的 移動有軌車?yán)锘蛘哕嚿系膫鞲衅鬟M行有軌車傳動機構(gòu)的聲音或振動監(jiān)控。 本發(fā)明實施例提供用于聲音或振動監(jiān)控并檢測有軌車的傳動機構(gòu)中的缺陷的方 法和裝置。 本發(fā)明的一個實施例提供一種設(shè)置在具有傳動機構(gòu)的有軌車?yán)锘蛘哂熊壾嚿喜?配置為當(dāng)有軌車在運動中時，對其傳動機構(gòu)進行聲監(jiān)控的裝置。 本發(fā)明另一實施例提供一種設(shè)置在具有傳動機構(gòu)的有軌車上或者有軌車?yán)锊⑴渲脼楫?dāng)有軌車在運動中時，監(jiān)控傳動機構(gòu)的振動的裝置。 本發(fā)明另一實施例是一種用于使用傳動機構(gòu)的聲學(xué)特征判斷有軌車傳動機構(gòu)中 的缺陷的方法。該方法通常包括用設(shè)置在與傳動機構(gòu)關(guān)聯(lián)的有軌車?yán)锘蛴熊壾嚿系难b置采 集來自于傳動機構(gòu)的聲數(shù)據(jù)，將該聲數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為聲學(xué)特征，將該聲學(xué)特征與數(shù)個已知的有 缺陷的聲學(xué)特征比較。 本發(fā)明另一實施例是一種使用傳動機構(gòu)的運動或振動判斷有軌車傳動機構(gòu)中的 缺陷的方法。該方法通常將包括通過設(shè)置在與傳動機構(gòu)關(guān)聯(lián)的有軌車?yán)锘蛴熊壾嚿系难b置 采集來自于傳動機構(gòu)的加速計數(shù)據(jù)，將該加速計數(shù)據(jù)的頻率與已知的代表非缺陷的傳動機 構(gòu)的頻率比較。加速計數(shù)據(jù)頻率不屬于與正常運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的頻率窗口能夠被用于識別磨損的 或有缺陷的傳動機構(gòu)或設(shè)備。 本發(fā)明另一實施例是用于有軌車傳動機構(gòu)的聲監(jiān)控的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常包括至少 一個有軌車，設(shè)置在該至少一個有軌車上或車?yán)锏谋O(jiān)控裝置，以及與該監(jiān)控裝置耦合的播 送工具。 本發(fā)明另一實施例提供一種監(jiān)控軌道狀態(tài)的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多列有軌 車，各有軌車具有監(jiān)控裝置和安裝在其上的全球定位裝置。通過監(jiān)控來自于沿著軌道的經(jīng)
過任意給定位置的多列有軌車的傳感器數(shù)據(jù)，能夠估計軌道的狀態(tài)。 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。雖然本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以做許多的變化，這種變化仍在本發(fā)明的精神之內(nèi)。


可以通過參考與結(jié)合附圖的下面的描述，獲得對本公開和其優(yōu)勢的更完全的理 解，其中 圖1是依照本發(fā)明實施例的用于有軌車的傳動機構(gòu)的聲監(jiān)控的裝置的框圖；
圖2說明安裝在數(shù)列有軌車上的聲監(jiān)控裝置的網(wǎng)絡(luò)的示意圖。 雖然本發(fā)明可以進行各種修改和替換形式，其具體的代表性的實施例已經(jīng)通過附 圖中的實例說明，并在此詳細地描述?？梢岳斫獾氖?，本文中具體實施例的說明不是意欲限 制本發(fā)明到公開的特定形式，相反，本發(fā)明將包括屬于本發(fā)明的精神和范圍的向附加的權(quán) 利要求所定義的那樣的所有修改、等同以及替換。
具體實施例方式
本發(fā)明實施例通常關(guān)于檢測有軌車傳動機構(gòu)缺陷，尤其關(guān)于采用安裝在組合的移 動有軌車上或車?yán)锏膫鞲衅鬟M行有軌車傳動機構(gòu)的聲監(jiān)控或振動監(jiān)控。 本發(fā)明實施例提供用于當(dāng)在途中時從有軌車內(nèi)部或在運動的有軌車上對有軌車 的傳動機構(gòu)的狀態(tài)進行聲監(jiān)控的方法和設(shè)備。對于一些實施例，傳動機構(gòu)中的缺陷可以被 檢測出來，該信息可以用于警告操作者有缺陷的狀態(tài)。 磨損的或故障的車輪或圓錐滾柱軸承，比如在有軌車傳動機構(gòu)中使用的那些部 件，在運轉(zhuǎn)中在特有頻率下產(chǎn)生相對大的、區(qū)別性聲音。這些頻率可以取決于缺陷的類型或 位置(例如在軸承外圈、內(nèi)圈或滾柱)、車輪的尺寸和載量的組合(例如具有70噸載量和 33英寸車輪或具有100噸載量和36英寸車輪)以及火車的速度(對于給定的車輪直徑，其與車輪的轉(zhuǎn)動頻率成比例)。此外，車輪圓周的不規(guī)則，通常所說的"扁"，引起依賴于車輪 的旋轉(zhuǎn)頻率的特征頻率。這些特征頻率組成了聲學(xué)特征，該聲學(xué)特征可以用于檢測有軌車 的相應(yīng)的傳動機構(gòu)中的缺陷。換句話說，由于不同特征頻率的聲音是有區(qū)別的，所以一個給 定的聲音可以與該聲音的特定的成因相關(guān)聯(lián)。 為了便于更好地理解本發(fā)明，下面給出幾個具體實例。下面的實例決不能理解為 限制或定義本發(fā)明的范圍。 用于監(jiān)控傳動機構(gòu)(如車輪、軸承和剎車)的狀態(tài)的裝置可以設(shè)置在具有傳動機 構(gòu)的關(guān)聯(lián)的有軌車?yán)锘蛴熊壾嚿?。該裝置可以使用一個或多個適當(dāng)?shù)谋O(jiān)聽裝置例如擴音器 或聲換能器對傳動機構(gòu)進行聲學(xué)監(jiān)控，該監(jiān)聽裝置能夠安裝或以其他方式設(shè)置在有軌車上 或有軌車?yán)?。在本文中使用的術(shù)語"擴音器"指的是適于將聲波轉(zhuǎn)化為電能的任意裝置，包 括但不限于任意聲電換能器(例如聲學(xué)傳感器)。適當(dāng)?shù)臄U音器的實例包括能夠感應(yīng)從約 1kHz到約20kHz的聲頻率的擴音器，還可以包括能夠感應(yīng)達到約50kHz的超聲頻率的擴音 器。其他合適的范圍包括但不限于低聲頻率(例如約3kHz到約7kHz)、中聲頻率(例如約 7kHz到約14kHz)和高聲頻率(例如約14kHz到約22kHz)以及超聲頻率(例如約20-22kHz 到約50kHz)。 對于一些實施例，聲監(jiān)控裝置可以安裝在有軌車的底側(cè)靠近車輪的位置上，或任 何位于有軌車傳動機構(gòu)聲環(huán)境之中或臨近的位置。。這種適當(dāng)?shù)谋O(jiān)聽裝置可以最大可能 地擁有包括關(guān)注的頻率范圍的帶寬。對于與磨損的或故障的零件對應(yīng)的聲音，可以接受約 5kHz到20kHz的代表性的聲頻帶寬。 現(xiàn)在參見圖1的框圖，裝置IOO可以包括如同前述的監(jiān)聽裝置的模擬擴音器102 或聲換能器以接收來自于傳動機構(gòu)的聲波并將該聲波轉(zhuǎn)化為模擬電信號。擴音器102可以 通過有線或無線連接104耦合到前端電路106，其可以包括保護、偏置、前置放大、濾波或其 它所需的信號調(diào)節(jié)電路。調(diào)節(jié)后的電信號可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)108被數(shù)字化，以 便后續(xù)的數(shù)字信號處理和存儲。 對于一些實施例，數(shù)字?jǐn)U音器110可以代替模擬擴音器，或在模擬擴音器的基礎(chǔ) 上增加數(shù)字?jǐn)U音器110，以接收來自于有軌車傳動機構(gòu)的聲波并將聲波直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信 號。數(shù)字?jǐn)U音器110可以通過有線或無線連接112耦合到數(shù)字接口 114(例如I2C、SPI、USB 等)。數(shù)字接口 114可以為串行或并行。 本文中描述的擴音器傳感器的另一好處是擴音器能夠通過遠程信號被選擇性地
激活以為了監(jiān)控有軌車和有軌車的環(huán)境而打開擴音器。例如，聲監(jiān)控可在被偷竊、或倘若有
軌車已經(jīng)毀壞或正在燃燒、或未經(jīng)許可的個體登上有軌車的情況下被激活。 ADC108(或?qū)τ谝恍嵤├臄?shù)字接口 114)可以耦合到微型計算機116，其可以
包含用于控制、定時和處理函數(shù)的微處理器以及用于數(shù)據(jù)存儲的存儲器。該存儲器可以用
作存儲聲學(xué)特征或已記錄的聲音的記錄器。該存儲器或單獨的存儲器也可以包含代表性的
缺陷的聲學(xué)特征的庫，用于與來自于有軌車運行期間的傳動機構(gòu)的當(dāng)前抽樣的聲學(xué)特征比
較。在某些實施例中，該存儲器可以是適于存儲瞬態(tài)數(shù)據(jù)或非瞬態(tài)數(shù)據(jù)的存儲器。適當(dāng)類
型的存儲器的實例包括但不限于包括閃存的非易失性存儲器。 對于一些實施例，微型計算機116可以對從ADC108或數(shù)字接口 114(例如將信號 與存儲的特征進行比較以判斷是否產(chǎn)生或發(fā)送警報)直接接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行任意想要的數(shù)字信號處理。對于另一些實施例，ADC108(或數(shù)字接口 114)可以耦合于數(shù)字信號處理硬件 118，比如數(shù)字信號處理器(DSP)。可選的包含多個可編程數(shù)字濾波器的軟件或硬件170，比 如QuickfilterTM，對于一些實施例可以在微型計算機116或DSP118上運行。
對于一些實施例，運動/振動傳感器120，例如加速度計、渦流探頭或類似的運動/ 振動傳感器可以與ADC118耦合、與前端調(diào)節(jié)電路106耦合、或直接與微型計算機116耦合 以致力于測量有軌車經(jīng)過的g壓力。為了描述，傳感器120被認(rèn)為是加速度計。加速度計 120能夠在一個或多個軸上測量運動，即加速度，從加速度計120處理的數(shù)據(jù)可以存儲在 存儲器中。在一優(yōu)選實施例中，加速度計120是三軸加速度計。加速度計120可以位于在 有軌車上或有軌車?yán)锏母鞣N位置。對于一些實施例，加速度計120可以放在適用于裝置100 的外殼內(nèi)(圖未示)，該外殼被設(shè)置在有軌車?yán)?。對于另一些實施例，加速度?02可以安 裝在有軌車的底側(cè)靠近車輪的位置，或者加速度計102可以安裝在靠近有軌車的頂部的位 置，以提高信噪比(SNR)，至少是在有軌車的從一側(cè)到另一側(cè)的運動。 加速度計120可以代替上述擴音器傳感器使用，或在上述擴音器傳感器的基礎(chǔ)上 增加加速度計120使用。勝于檢測聲波并將聲波轉(zhuǎn)化為能夠被比較的數(shù)字信號以識別運 轉(zhuǎn)在正常狀態(tài)下的傳動機構(gòu)的聲波數(shù)字信號，加速度計120能夠監(jiān)控有軌車和其傳動機構(gòu) 的運動/振動頻率。例如，已知了運轉(zhuǎn)在正常狀態(tài)下，即沒有破壞并在正常磨損范圍內(nèi)，的 傳動機構(gòu)的振動頻率，對于不屬于這些已知頻率的頻率，振動頻率能夠被監(jiān)控。在本發(fā)明 的一個實施例中，單元100能夠被編程，以在當(dāng)系統(tǒng)檢測到頻率不屬于可接受的運轉(zhuǎn)窗口 (window)時產(chǎn)生警報信號。同樣地，加速度計能夠用于檢測軌道缺陷，比如軌道中的隆起、 有軌車的側(cè)向運動(其可以表現(xiàn)出有軌車自身的問題或有軌車運載的負荷的問題)，甚至 預(yù)測有軌車是否是空的或滿的(基于起于有軌車的運動引起的運動/振動頻率)。
加速度計或本文中描述的其他 感器120的一個優(yōu)勢是能夠?qū)崟r地產(chǎn)生并發(fā)射 數(shù)據(jù)，以便馬上用信號通知關(guān)注的狀態(tài)。 如果運動/振動傳感器120是渦流探頭，該探頭可以鄰近目標(biāo)表面放置以測量目 標(biāo)表面的振動。例如，目標(biāo)表面可以是旋轉(zhuǎn)的輪軸、旋轉(zhuǎn)的車輪或任意其他擺動或旋轉(zhuǎn)的零 件。此外，這種設(shè)備能夠被特征化為具有正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的振動信號窗口 (window)。當(dāng)被 監(jiān)控的振動不屬于已知的窗口 (window)時，振動可以表現(xiàn)出關(guān)于目標(biāo)表面的不能接受的 磨損或破壞。能夠產(chǎn)生警報信號并檢查被監(jiān)控的設(shè)備。 微型計算機116可以與播送接口 122耦合，比如便攜式電話或衛(wèi)星收發(fā)器。播送 接口 122可以與天線124耦合，天線124用于將裝置IOO采集的想要的數(shù)據(jù)發(fā)射給遠程計 算機(未表示)以便操作者進行另外的處理、存儲和解釋。天線124可以設(shè)置在靠近有軌 車的頂部并在有軌車的外表面上。 運轉(zhuǎn)裝置100的電源可以通過與電源調(diào)節(jié)電路128耦合的電池126生產(chǎn)。對于一 些實施例，可選的太陽能電池板130可以與電源調(diào)節(jié)電路128耦合，其也可以包含為電池 126再充電的充電電路。在這些情況下，電池126應(yīng)該為可再充電電池。太陽能電池板130 可以設(shè)置在有軌車的頂部(例如安裝在車頂外表面)以盡力捕捉太陽的能量并將太陽的能 量轉(zhuǎn)化為電能。對于一些實施例，太陽能電池板130可以是活動的，例如，太陽能電池板可 以被傾斜以面對太陽。 裝置100可以連續(xù)地監(jiān)控傳動機構(gòu)的聲音和/或運動/振動特征。但是，這種連續(xù)的監(jiān)控可能產(chǎn)生無關(guān)的數(shù)據(jù)，占用有限的存儲器和電源。因此，對于一些實施例，裝置100 可以編程為周期性地"醒來"，以測量監(jiān)控的信號，然后回復(fù)到睡眠模式。對于另一些實施 例，裝置IOO可以編程為基于觸發(fā)事件或條件而開啟，例如當(dāng)有軌車達到特定速度。觸發(fā)事 件可以包括但不限于速度閾值、振動閾值、位置點或任意其他基于傳感器或其它輸入到處 理器116的閾值。從這點開始，裝置100可以連續(xù)地或周期性地監(jiān)控傳動機構(gòu)的聲音/運 動/振動信號，例如直到不再遇到該狀態(tài)或在已經(jīng)發(fā)生超時后。 裝置100可以電子地尋找與每個個別事件關(guān)聯(lián)的區(qū)別性特征聲音/運動/振動， 以便當(dāng)區(qū)別性事件發(fā)生時對其進行識別。對于一些實施例，該信息然后被記錄在微型計算 機116的存儲器中作為警報。對于另一些實施例，該裝置可以記錄聲音以便重放，而不是記 錄與該聲音關(guān)聯(lián)的電信號，或在與該聲音關(guān)聯(lián)的電信號外增加聲音。聲音/運動/振動信 號、警報或記錄的聲音可以通過例如蜂窩技術(shù)或與有軌車的擁有者的衛(wèi)星連接或監(jiān)控有軌 車的操作者廣播。廣播也可以格外包括區(qū)別性的有軌車識別(ID)標(biāo)記、事件發(fā)生時的時間 標(biāo)記、加速計測量的g壓力、速度計測量的速度和/或全球定位系統(tǒng)(GPS)定位以便知道事 件發(fā)生的地方(例如通過來自于GPS裝置150確定的位置數(shù)據(jù))。 沿著類似的路線，該裝置可以用于采集當(dāng)兩列有軌車連接在一起時發(fā)生破壞的證 據(jù)。在有效的有軌車連接期間，采集監(jiān)控的特征、警報和/或連同GPS定位一起的有區(qū)別性 的大的聲音、g壓力、時間標(biāo)記和ID標(biāo)記可以使得操作者知道對特定的有軌車的破壞在什 么時間和什么地方發(fā)生。 在特定實施例中，時間標(biāo)記從時鐘140的時間信號中產(chǎn)生，而在另一些實施例中， GPS裝置150產(chǎn)生時間標(biāo)記。 某些實施例可以包括可選的附加傳感器160。傳感器160可以是適于測量有軌車 傳動機構(gòu)的狀態(tài)的任意傳感器，包括但不限于，附加的擴音器、非破壞性評價傳感器或其任 意組合。合適的非破壞性評價傳感器包括但不限于電磁聲換能器(EMAT)(例如非接觸式)、 放射線傳感器、超聲波傳感器、渦流探頭或其任意組合。到這些傳感器能夠測量傳動機構(gòu)的 動態(tài)的程度，比如渦流探頭，然后這些傳感器能夠按照上述關(guān)于運動/振動傳感器120的方 式使用。 圖2說明安裝在數(shù)個有軌車上的聲音/運動/振動監(jiān)控裝置的網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
多個有軌車201A-C被表示放置在軌道260上，各有軌車具有傳動機構(gòu)250A、250B、 250C、251A、251B和251C。挑選的有軌車201B和201C被表示出來，分別具有一個有軌車監(jiān) 控裝置210B和210C。各監(jiān)控裝置210B和210C具有關(guān)聯(lián)的聲音/運動/振動感應(yīng)器211B 和211C，分別安裝在接近有軌車傳動機構(gòu)250B和250C的位置。各監(jiān)控裝置210B和210C 通過天線212B和212C發(fā)射與聲音/振動/運動信號相應(yīng)的數(shù)據(jù)。為了傳送來自于監(jiān)控裝 置210B和210C的信號，本發(fā)明的監(jiān)控裝置可以使用任意適當(dāng)?shù)耐ㄐ艆f(xié)議，包括但不限于 WAP、 CDMA、 TDMA、 GSM、 SMS、匪S或其任意組合。 無線接收系統(tǒng)205接收從監(jiān)控裝置210B和210C發(fā)送的數(shù)據(jù)，可以將數(shù)據(jù)或部分 數(shù)據(jù)存儲在無線接收系統(tǒng)205中，通過聽得見的和/或看得見的報警器產(chǎn)生警報或產(chǎn)生基 于接收的數(shù)據(jù)的警報，和/或經(jīng)由天線206通過蜂窩或衛(wèi)星發(fā)射將數(shù)據(jù)或部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)射到 遠程服務(wù)器(未表示)。在某些實施例中，為形成網(wǎng)絡(luò)布置的各監(jiān)控裝置可以分別與唯一識 別標(biāo)記或碼關(guān)聯(lián)，以便允許對從各裝置接收的數(shù)據(jù)進行識別和/或分離。此外，唯一 ID碼使得警報可被追蹤到具體的有軌車，節(jié)省時間和精力。 在本發(fā)明的另一實施例中，多個有軌車201A-C能夠用于監(jiān)控軌道260的狀態(tài)。如上所述，每個傳動機構(gòu)250A、250B、250C、251A、251B和251C將具有與其在正常狀態(tài)下的運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的特征聲音/振動/運動信號。但是，當(dāng)傳動機構(gòu)250經(jīng)過軌道260的被破壞的部分時，例如在262，傳動機構(gòu)250的正常的運轉(zhuǎn)信號將被中斷。反而，經(jīng)過點262的各傳動機構(gòu)250的運轉(zhuǎn)信號將不屬于在那點的正常范圍，例如，在正常數(shù)據(jù)中引起峰值或類似的失常。該峰值數(shù)據(jù)，與峰值被檢測和記錄時有軌車201所在位置的GPS坐標(biāo)一道，被傳回中央監(jiān)控站。對于給定的GPS被識別的定位，從數(shù)個其它情況下正常運轉(zhuǎn)的有軌車201接收的峰值數(shù)據(jù)能夠用于識別被破壞的或磨損的軌道。 如同本文中使用的，術(shù)語"適合于"和"配置為"指的是元件間機械的或結(jié)構(gòu)的連接以使得元件合作提供描述的效果，這些術(shù)語也指電元件，比如模擬或數(shù)字計算機或應(yīng)用專用裝置(比如專用集成電路(ASIC))，其被編程以完成一結(jié)果來提供響應(yīng)于給定輸入信號的輸出。此外，可以明顯的看出，本文中任意實施例的任意特征和元件可以與本文中其他任意實施例的任意特征和元件組合并聯(lián)合使用。 雖然前述貫注于本發(fā)明的實施例，但是在不脫離本發(fā)明的基本范圍內(nèi)，可以做出本發(fā)明其他更多的實施例，其范圍由權(quán)利要求確定。 因此，本發(fā)明適合達到提及的和固有的那些目標(biāo)和優(yōu)勢。由于本發(fā)明可以被修改并以不同但等同的、對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的、具有本文中教導(dǎo)的好處的方式實行，上述公開的詳細的實施例只是說明性的。此外，本文中顯示的設(shè)計或構(gòu)架的詳情不意味著除權(quán)利要求描述的內(nèi)容以外的限制。因此顯然的，上述公開的詳細的說明性的實施例可以被改變或修改，所有這樣的變化被認(rèn)為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。而且，除非由專利權(quán)人另有明確、清楚地定義外，權(quán)利要求中的術(shù)語具有它們的清楚的、普通的含義。
權(quán)利要求
一種監(jiān)控有軌車的方法，包括提供多個有軌車聲監(jiān)控裝置，其中，每個有軌車聲監(jiān)控裝置包括擴音器，其中該擴音器配置為基于其所在的聲環(huán)境產(chǎn)生聲信號，與該擴音器通信耦合并配置為用于接收該聲信號的處理器，與該處理器電耦合的電源，以及與該處理器通信耦合的無線發(fā)射機，其中，該無線發(fā)射機配置為用于發(fā)射部分該聲信號；在接近有軌車傳動機構(gòu)之處安裝每個有軌車聲監(jiān)控裝置；通過無線發(fā)射機發(fā)射來自于每個聲監(jiān)控裝置的與聲信號對應(yīng)的數(shù)據(jù)；以及用無線接收機系統(tǒng)接收該數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該數(shù)據(jù)是對應(yīng)于與傳動機構(gòu)缺陷關(guān)聯(lián)的聲學(xué)特征 的警報信號。
3. —種有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，包括 有軌車傳動機構(gòu)；擴音器，在接近該有軌車傳動機構(gòu)之處布置，該擴音器配置為用于產(chǎn)生與該傳動機構(gòu) 相關(guān)的聲信號；處理器，與該擴音器通信耦合，配置為用于接收該聲信號，其中該處理器與一存儲器通 信耦合，該存儲器配置為用于將至少部分該聲信號存儲在其中； 電源，與該處理器電耦合；以及無線發(fā)射機，與該處理器通信耦合，該無線發(fā)射機配置為用于發(fā)射部分該聲信號。
4. 一種在有軌車在運動中時對其進行監(jiān)控的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，包括 有軌車傳動機構(gòu)；擴音器，在接近該有軌車傳動機構(gòu)之處布置，該擴音器配置為基于該傳動機構(gòu)的運動 產(chǎn)生聲信號；處理器，與該擴音器通信耦合，配置為用于接收該聲信號；存儲器，與該處理器通信耦合，其中該存儲器配置為用于將與傳動機構(gòu)缺陷關(guān)聯(lián)的一 個或多個聲學(xué)特征存儲在該存儲器中； 電源，與該處理器電耦合；其中該處理器配置為基于該聲信號與所述一個或多個聲學(xué)特征的比較來判斷有缺陷 的狀態(tài)是否存在；以及發(fā)射機，與該處理器通信耦合，該發(fā)射機配置為發(fā)射基于被檢測到的缺陷情況的缺陷 警報信號。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，還包括附加傳感器，其中該附加傳感器 是與該處理器通信耦合的加速度計，其中該加速度計配置為將加速度計測量信號發(fā)送給該 處理器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，還包括附加傳感器，其中該附加傳感器 是速度傳感器，其中該速度傳感器與該傳動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)零件相鄰安置，并且其中該速度傳 感器與該處理器通信耦合，其中該加速計配置為將速度測量信號發(fā)送給該處理器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該處理器配置為接收到超過預(yù)定最 大極限值的加速計測量信號后，將脈沖警報信號發(fā)送給發(fā)射機。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該處理器配置為接收到超過預(yù)定最大極限值的加速度計測量信號后，將脈沖警報信號發(fā)送給發(fā)射機，其中該預(yù)設(shè)最大極限值 隨著速度測量信號而變化。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，還包括與該處理器通信耦合的時鐘，其 中該時鐘配置為產(chǎn)生時間信號，并且其中該處理器配置為將聲信號的樣本和關(guān)聯(lián)的時間標(biāo) 記存儲在該存儲器中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，還包括全球定位系統(tǒng)，其配置為將位置 數(shù)據(jù)傳送給該處理器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該全球定位系統(tǒng)配置為將時間信 號發(fā)送給處理器，其中該處理器配置為將該聲音信號的樣本和關(guān)聯(lián)的時間標(biāo)記存儲在該存 儲器中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，還包括天線，其中該發(fā)射機是無線發(fā) 射機并且與該天線可操作地耦合，其中該無線發(fā)射機配置為發(fā)射該樣本和該關(guān)聯(lián)的時間標(biāo) 記。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該處理器配置為將該位置數(shù)據(jù)存 儲到存儲器中，并且其中該發(fā)射機配置為發(fā)射該位置數(shù)據(jù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該發(fā)射機配置為發(fā)射伴隨任意發(fā) 射數(shù)據(jù)的唯一標(biāo)識碼，其中該唯一標(biāo)識碼與該有軌車聲監(jiān)控裝置關(guān)聯(lián)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，還包括與該處理器通信耦合的加速度 計，其中該加速的計配置為將加速度計測量信號發(fā)送給該處理器，其中該發(fā)射機是無線發(fā) 射機。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該處理器配置為將從該位置數(shù)據(jù) 中確定的速度數(shù)據(jù)存儲在該存儲器中，并且其中該存儲器是非易失性存儲器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該擴音器是與數(shù)據(jù)接口通信耦合 的數(shù)字?jǐn)U音器，該數(shù)據(jù)接口與該處理器通信耦合。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該處理器包括微處理器和用于分析該聲信號并將該聲信號與該一個或多個聲學(xué)特征比較的數(shù)字信號處理器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該擴音器是與調(diào)整電路通信耦合 的模擬擴音器，其中該調(diào)整電路配置為偏置、前置放大、調(diào)節(jié)、過濾、幅度截斷、頻率截斷或 將閾函數(shù)應(yīng)用到聲信號，并且該調(diào)整電路與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通信耦合，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 還與該處理器通信耦合。
20. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該擴音器是與調(diào)整電路通信耦合 的模擬擴音器，其中該調(diào)整電路配置為偏置、前置放大、調(diào)節(jié)、過濾、幅度截斷、頻率截斷或 將閾函數(shù)應(yīng)用到聲信號，其中該調(diào)整電路與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器通信耦合，該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 還與一可編程數(shù)字濾波器通信耦合，該可編程數(shù)字濾波器進一步與該處理器通信耦合。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該無線發(fā)射機使用通信協(xié)議，其 中該通信協(xié)議是WAP、 CDMA、 TDMA、 GSM、 SMS、匪S或其任意組合。
22. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該處理器配置為當(dāng)觸發(fā)事件發(fā)生 后，通過該無線發(fā)射機傳播該聲信號。
23. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的有軌車聲監(jiān)控系統(tǒng)，其中該電源是與該有軌車傳動機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)零件耦合的發(fā)電機、電池、可再充電電池、太陽能電池板或其任意組合，并且其中該處 理器配置為通過進入睡眠模式和接收到喚醒控制信號后運行來節(jié)省電能。
24. —種用于有軌車的聲監(jiān)控的聲監(jiān)控裝置的網(wǎng)絡(luò)，包括多個有軌車，每個有軌車具有至少一個傳動機構(gòu)；多個聲監(jiān)控裝置，每個聲監(jiān)控裝置布置在與每個有軌車的該至少一個傳動機構(gòu)接近的位置，其中每個聲監(jiān)控裝置包括擴音器，配置為產(chǎn)生該傳動機構(gòu)的聲信號動作； 處理器，與該擴音器通信耦合，配置為接收該聲信號； 電源，與該處理器電耦合；以及無線發(fā)射機，與該處理器通信耦合，該無線發(fā)射機配置為發(fā)射部分該聲信號。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的聲監(jiān)控裝置的網(wǎng)絡(luò)，還包括無線接收機系統(tǒng)，由該有軌車 中的一個攜帶，配置為接收來自于每個聲監(jiān)控裝置的無線發(fā)射機的部分該聲信號。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的聲監(jiān)控裝置的網(wǎng)絡(luò)，其中該無線接收機系統(tǒng)還包括存儲器，并且其中該無線接收機系統(tǒng)還配置為將數(shù)據(jù)存儲在該存儲器中，其中該數(shù)據(jù)包括來自 于每個聲監(jiān)控裝置的無線發(fā)射機的部分該聲信號。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的聲監(jiān)控裝置的網(wǎng)絡(luò)，其中該無線接收機系統(tǒng)還配置為傳輸 數(shù)據(jù)，其中該數(shù)據(jù)包括來自于每個聲監(jiān)控裝置的無線發(fā)射機的部分該聲信號。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的聲監(jiān)控裝置的網(wǎng)絡(luò)，其中該無線接收機系統(tǒng)還配置為接收 到表征傳動機構(gòu)缺陷的聲信號后，產(chǎn)生警報。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的聲監(jiān)控裝置的網(wǎng)絡(luò)，其中該無線接收機系統(tǒng)還配置為接收 到在運轉(zhuǎn)窗口之外的聲信號后產(chǎn)生警報，該運轉(zhuǎn)窗口已知與正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應(yīng)。
30. —種有軌車監(jiān)控系統(tǒng)，包括 有軌車，具有兩套有軌車傳動機構(gòu)；運動裝置，布置在與該有軌車傳動機構(gòu)接近的位置，加速度計配置為產(chǎn)生基于有軌車 的運動的信號；處理器，與該運動傳感器通信耦合，配置為接收來自于該運動傳感器的信號，其中該處 理器與一存儲器通信耦合，該存儲器配置為將至少部分該信號存儲在其中； 電源，與該處理器電耦合；以及無線發(fā)射機，與該處理器通信耦合，該無線發(fā)射機配置為發(fā)射至少部分該運動傳感器 信號。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中該運動傳感器是加速度計。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中該運動傳感器是渦流探頭。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，還包括與該運動傳感器關(guān)聯(lián)的電子識別。
34. —種配置為在有軌車運動時對其監(jiān)控的有軌車監(jiān)控系統(tǒng)，包括 有軌車，具有兩套有軌車傳動機構(gòu)；加速度計，在接近該有軌車傳動機構(gòu)之處布置，該加速度計配置為產(chǎn)生基于該有軌車 的運動的信號；處理器，與該加速度計通信耦合，配置為接收來自于該加速度計的該信號； 存儲器，與該處理通信耦合，其中該處理器配置為將與該傳動機構(gòu)的運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的一個或多個預(yù)定特征存儲在該存儲器中； 電源，與該處理器電耦合；其中，該處理器配置為基于來自于該加速度計的該信號與存儲在存儲器中的該一個或 多個特征的比較確定該傳動機構(gòu)的狀態(tài)；以及發(fā)射機，與該處理器通信耦合，該發(fā)射機配置為發(fā)射基于該傳動機構(gòu)的確定的狀態(tài)的 信號。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中該預(yù)定特征是與該傳動機構(gòu)的有缺陷的運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中該預(yù)定特征是與該傳動機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)。
37. —種用于監(jiān)控鐵路軌道的狀態(tài)的系統(tǒng)，包括 中心監(jiān)控站；多個有軌車，布置在所述軌道上，其中每個有軌車包括至少一套傳動機構(gòu)； 加速度計，能夠產(chǎn)生加速度數(shù)據(jù)信號；處理器，與該加速度計通信耦合，配置為接收來自于其的該信號； 全球定位衛(wèi)星裝置；存儲器，與該處理器通信耦合，所述存儲器具有在其上編程的加速信號范圍，該范圍與 所述傳動機構(gòu)的正常狀態(tài)相稱； 電源，與該處理器電耦合；其中該處理器配置為判斷來自于該加速度計的加速度數(shù)據(jù)信號是否落入存儲在所述 存儲器中的該正常范圍內(nèi)；以及發(fā)射機，與該處理器通信耦合，該發(fā)射機配置為當(dāng)該加速數(shù)據(jù)信號落入該正常范圍之 外時，將軌道缺陷警報發(fā)送到該中心監(jiān)控站。
38. —種監(jiān)控有軌車的方法，包括提供具有監(jiān)控裝置的有軌車，其中所述監(jiān)控裝置包括配置為基于該有軌車的運動產(chǎn) 生信號的傳感器，與該傳感器通信耦合并配置為接收該信號的處理器，與該處理器電耦合 的電源，以及與該處理器通信耦合的無線發(fā)射機，其中該無線發(fā)射機配置為發(fā)射基于該傳 感器信號的監(jiān)控信號；在接近有軌車傳動機構(gòu)之處安裝所述監(jiān)控裝置；通過該無線發(fā)射機發(fā)射該監(jiān)控信號；以及采用無線接收機系統(tǒng)接收該數(shù)據(jù)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述被發(fā)射的監(jiān)控信號包括基于傳動機構(gòu)的運 轉(zhuǎn)產(chǎn)生的警報。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述被發(fā)射的監(jiān)控信號包括來自于所述傳感器 的數(shù)據(jù)。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述傳感器是加速度計。
42. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括以下的步驟將與傳動機構(gòu)的運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的一個或多個預(yù)定特征存儲在該處理器的該存儲器中； 基于來自于該傳感器的該信號與存儲在存儲器中的一個或多個特征的比較來判定該 傳動機構(gòu)的該狀態(tài)；發(fā)射基于判定的該傳動機構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控信號。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中與該傳動機構(gòu)的運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的該一個或多個預(yù)定 特征與該傳動機構(gòu)的有缺陷的狀態(tài)關(guān)聯(lián)。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中與該傳動機構(gòu)的運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的該一個或多個預(yù)定 特征與該傳動機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)關(guān)聯(lián)。
45. 根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中該一個或多個預(yù)定特征為頻率。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中該一個或多個預(yù)定特征為頻率范圍。
47. —種監(jiān)控鐵路軌道的狀態(tài)的方法，包括提供多個有軌車，每個有軌車具有安裝在其上的監(jiān)控裝置，其中所述監(jiān)控裝置包括配 置為基于該有軌車的運動產(chǎn)生信號的傳感器，與該傳感器通信耦合并配置為接收該信號的 處理器，一全球定位裝置，一與該處理器電性耦合的電源，以及與該處理器通信耦合的無線發(fā)射機，其中該無線發(fā)射機配置為發(fā)射基于該傳感器信號的監(jiān)控信號；將與有軌車的運轉(zhuǎn)關(guān)聯(lián)的一個或多個預(yù)定特征存儲在該處理器的存儲器中；沿著軌道的長度移動所述有軌車；將來自于該傳感器的信號與存儲在存儲器中的該一個或多個特征進行比較以識別該 傳感器信號中的峰值；使用該全球定位裝置在該峰值時刻識別該有軌車在軌道上的位置，以及 識別該傳感器信號中的峰值后，將監(jiān)控信號發(fā)射到中心監(jiān)控站。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述監(jiān)控信號包括在該峰值發(fā)生時該有軌車的 位置。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，還包括基于該監(jiān)控信號識別該軌道上的特定位置的 軌道狀態(tài)的步驟。
50. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中所述傳感器是加速度計。
51. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中與該有軌車的狀態(tài)關(guān)聯(lián)的該一個或多個預(yù)定特 征與該有軌車在該軌道上運行時的正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)關(guān)聯(lián)。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中該一個或多個預(yù)定特征是頻率范圍。
全文摘要
提供用于當(dāng)有軌車在行進中時使用安裝在有軌車上的聲音/運動/振動傳感器的監(jiān)控有軌車的傳動機構(gòu)的狀態(tài)的方法和裝置。對于一些實施例，使用這種傳感器數(shù)據(jù)，可以檢測到傳動機構(gòu)中的缺陷，該信息可以用于警告操作者有缺陷的狀態(tài)。與GPS和類似定位監(jiān)測裝置聯(lián)合進行運轉(zhuǎn)，安裝在多列有軌車上的數(shù)個傳感器也可以用于識別被破壞的或用壞的軌道部分。
文檔編號G01N29/04GK101743159SQ200880022479
公開日2010年6月16日 申請日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者哈爾·B.·海古德 申請人:阿姆斯特德鐵路公司