用于檢測車輪狀況的系統和方法
【技術領域】
[0001]本公開一般涉及檢測系統和方法，并且更具體地涉及用于檢測車輪狀況的系統和方法。
【背景技術】
[0002]用于鐵路工業的監測系統提供用于自動確定包括在過往火車上的車輪和車輪軸承的部件的溫度的方法和裝置，從沿著火車軌道行進的火車的車輪或車輪軸承放射的紅外(IR)輻射指示車輪或車輪軸承的溫度或溫度范圍。用于檢測過熱車輪或車輪軸承的IR掃描器和相關電路在商業上是可用的。一些系統使用靠近鐵路軌道放置的IR檢測器。IR檢測器確定在預定波長范圍內的輻射IR波的存在。IR檢測器還產生輸出信號，指示在所感測的預定范圍內IR輻射的功率或強度。
[0003]與用于檢測鐵路火車車輪或車輪軸承的溫度范圍或溫度的這些類型系統相關的一個問題涉及在不同狀況下會產生的不精確度。例如，在所檢測IR波的范圍由諸如飛雪、風、雨或其它天氣狀況的外部源減弱或過濾的情況下，結果是熱的車輪或熱的軸承狀況的不精確檢測。諸如車輪或車輪軸承的過熱部件的精確檢測允許在過熱部件損壞或故障之前采取正確的動作。
[0004]避免在惡劣環境中車輪和軸承溫度的不精確檢測的問題的一種嘗試公開在2005年3月29日授予Bartonek的美國專利N0.6,872,945(專利’945)中。專利’945公開了一種裝置，包括用于感測從火車車輪或軸承放射的在兩個或更多個IR波長范圍內的IR輻射的傳感器，其中每個波長范圍基本上不與任何其它波長范圍疊加。傳感器產生指示在每個波長范圍中的所感測IR輻射的信號。處理器從所產生的信號確定車輪或車輪軸承的溫度范圍或溫度。專利’ 945的溫度檢測系統可以確定駛過鐵路軌道的火車的車輪或車輪軸承的溫度。此夕卜，專利’945的溫度檢測系統可能不容易受到所檢測IR輻射在幅度、強度或功率方面的變化的影響。
[0005]雖然專利’945的溫度檢測系統可以勝任一些應用，但是它可能仍然不是最優的。特別是，專利’945的溫度檢測系統可以檢測與火車的車輪或車輪軸承的凸出位置相關的溫度。雖然該過程在一些應用中可能是精確的，但是它沒有考慮車輪或車輪軸承的精確位置和尺寸，并且因此可能提供這些部件的較不精確的溫度讀數。專利’945的溫度檢測系統同樣沒有考慮限制到火車的車輪或車輪軸承的氣流的障礙物。氣流的限制會導致車輪或車輪軸承比正常變得更熱，其會導致減慢運行和降低火車效率的錯誤的熱軸承檢測。另外，專利’945的溫度檢測系統一般僅考慮火車的車輪和/或車輪軸承的溫度，沒有考慮其它車輪或車輪軸承狀況，諸如例如車輪相對于火車軌道的運動。
[0006]本公開的系統和方法解決上述一個或多個問題和/或本領域的其它問題。
【發明內容】
[0007]在一方面，本公開涉及一種檢測與在火車車廂上的車輪相關的狀況的方法。該方法可以包括檢測車輪的位置。該方法還可以包括檢測車輪在其上行進的鐵軌的位置。該方法還可以包括將車輪的位置相對于鐵軌的位置進行比較，并且基于該比較確定車輪狀況。
[0008]在另一方面，本公開涉及一種用于檢測與在火車車廂上的車輪相關的狀況的系統。該系統包括至少一個被配置為產生至少一個熱圖像的傳感器，以及處理器。該處理器可被配置為基于至少一個熱圖像檢測車輪的位置。該處理器還可以被配置為基于至少一個熱圖像檢測車輪在其上行進的鐵軌的位置。該處理器還可以被配置為將車輪的位置相對于鐵軌的位置進行比較，并且基于該比較確定車輪狀況。
[0009]在又一方面，本公開涉及一種用于檢測與在火車車廂上的車輪相關的狀況的方法。該方法可以包括從至少一個傳感器接收至少一個熱圖像。該方法還可以包括基于該至少一個熱圖像檢測車輪的凸緣的位置，并且基于該至少一個熱圖像檢測車輪在其上行進的鐵軌的位置。該方法可進一步包括在預定時間周期上將凸緣的位置相對于鐵軌的位置進行比較，并且基于該比較確定車輪狀況。該方法可以進一步包括基于所確定車輪狀況執行控制動作。
【附圖說明】
[0010]圖1為示例性公開的火車的示意圖；
[00?1 ]圖2為圖1的火車的不例性底盤部分的不意圖；
[0012]圖3為可以與圖1的火車一起使用的示例性公開的檢測系統的示意圖；
[0013]圖4為描述可以由圖2的系統實施的示例性公開的方法的流程圖；以及
[0014]圖5為描述可以由圖2的系統實施的另一示例性公開的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]圖1圖示包括一個和多個車廂110、120的火車100的一部分。每個車廂，諸如對于車廂110所示出的，可以包括諸如轉向架(truck)122和124的多個轉向架。盡管更通常的是每個車廂的轉向架數量為2個，但是車廂可以具有多達10個和更多個轉向架。每個轉向架122和124可以包括兩個和多個軸，其中車輪軸承150、152在轉向架122的每個軸的一端處示出，而車輪軸承154、156在轉向架124的每個軸的一端處示出。
[0016]此外，火車100可以包括氣動制動系統，其可以包括來自機車(未示出)的主氣體管道，受壓氣體從主氣體管道供應到諸如在圖1中示出的制動閥160的各種制動閥。制動閥160可以控制一個和多個制動氣缸(未示出)的操作，制動氣缸可以控制一個和多個制動器140、142、144、146的致動。每個制動器140、142、144、146可以包括被配置為抵靠接觸相應車輪130、132、134、136的摩擦材料。本領域普通技術人員將認識到其它替代制動系統可以包括盤式制動系統或液壓制動系統。
[0017]在各種實施例中，車輪130、132、134、136可以與在它們的相應軸的相對端處的匹配車輪配對。例如如圖2所示，車輪130可以經由相關軸133連接到匹配車輪130。相似地，車輪軸承150可以與在軸133的相對端處的匹配車輪軸承150配對。可以預期，雖然在圖2中僅示出外車輪軸承，但是本領域普通技術人員將認識到根據需要也可以使用內車輪軸承。
[0018]如圖2所示，車輪130可以包括凸緣131，其被配置為沿著火車軌道的鐵軌170引導車輪130。雖然在圖2中未示出，但是匹配車輪、匹配車輪軸承以及與每個車輪相關的凸緣可以與火車100的其它車輪132、134、136以及車輪軸承152、154、156相關聯。此外，在一些實施例中，火車車廂110可以包括向下延伸以覆蓋車輪軸承150的至少一部分的一個或多個部分111，使得在火車100外部的位置處停靠的同時車輪軸承150不可見。
[0019]在火車運行期間，各種部件可能磨損而不能繼續使用，并且磨損的部件會導致過度熱量的產生，其繼而可導致部件的故障或潛在的不安全狀況。因此，本公開的各種實施例可以監測車輪溫度和車輪軸承溫度，如在下文將更詳細討論的。此外，本公開的各種實施例還可以監測一個或多個車輪狀況(例如，相對于鐵軌的車輪運動)和/或一個或多個車輪軸承狀況以防止其它潛在的不安全狀況(例如，火車從鐵軌出軌)，如在下文中將更詳細討論的。
[0020]圖3圖示涉及檢測系統200的本公開的示例性實現，該檢測系統用于檢測在沿著火車軌道的鐵軌170移動的火車車廂110、120的車輪130、132、134、136的一個或多個狀況和車輪軸承150、152、154、156的一個或多個狀況(如圖1所示)。路旁檢測器211、212、213可以沿著鐵軌170放置以自動感測過往火車的車輪130、132、134、136的狀況或車輪軸承150、152、154、156的狀況。可以處理從檢測器211、212、213輸出的信號以在車輪或車輪軸承狀況對于繼續運行不再安全時實現報警。替代地或附加地，從檢測器211、212、213輸出的信號可以幫助確定何時計劃預防性維護以便避免可能的故障或不安全狀況。例如，在車輪或車輪軸承溫度對于繼續安全運行變得太高時，或者在所感測溫度可能正呈現出以可以有助于確定何時計劃預防性維護的幅度的幅度或趨勢時，可實現報警。在檢測到一個或多個車輪130、132、134、136相對于鐵軌170的移動對于繼續運行而言不安全時，或者正呈現出以可以幫助確定何時計劃預防性維護的幅度的幅度或趨勢時，也可以實現報警。
[0021]可以將圖3中的檢測器211、212、213定位和配置為檢測車輪、車輪軸承或過往火車的其它部件的狀況。檢測器211、212和213可以包括溫度傳感器222-227，其可以被配置為將由諸如過往火車車輪或車輪軸承的部件所產生的所感測紅外(IR)輻射能量轉化成與由車輪或車輪軸承相對于環境溫度輸出的熱量成正比的電信號。溫度傳感器222-227還可以檢測從正在被測量的物體發出的光子。溫度傳感器222-227可以包括但不限于，IR非成像傳感器，IR成像傳感器，光伏傳感器，壓電傳感器，熱電傳感器以及熱電堆傳感器。在一個實施例中，溫度傳感器222-2