用于軌座磨損的傾斜校正系統(tǒng)和方法

專利名稱：用于軌座磨損的傾斜校正系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于檢查鐵路表面的系統(tǒng)和方法，并且更具體地說，涉及用于經(jīng)由傾斜校正算法的使用來確定軌座(rail seat)磨損的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
鐵路通常構(gòu)筑在由壓實的碎石材料構(gòu)成的基礎(chǔ)層上。由礫石道碴構(gòu)成的層置于該石層的頂部上。枕木鋪設(shè)在該道碴層中以及該道碴層之上，并且利用扣件將兩條平行鋼軌附接至這些枕木。使用中的大多數(shù)枕木由木材制成。在制造枕木時，使用各種其它材料，諸如混凝土、鋼鐵以及復(fù)合或再生材料。這些軌枕通常被設(shè)置在軌道道碴的頂部上。其余構(gòu)造根據(jù)所使用的軌枕材料的類型而稍微不同。如果使用木質(zhì)軌枕，則將墊板設(shè)置在軌枕的頂部上。接著將鐵軌設(shè)置在墊板的頂部上。接著，通過使用穿過墊板中的孔傳動的道釘或螺栓(bilts)將鐵軌扣牢至軌枕。當(dāng)使用混凝土軌枕時，將鐵軌設(shè)置在軌枕的頂部上，并且具有防止鋼與混凝土之間的直接接觸的薄聚合物護(hù)墊。通常使用鋼夾來將鐵軌扣牢至軌枕。接著使用附加的軌道道碴來填充軌枕之間以及軌枕周圍的空間，以有助于錨定。正常的鐵路交通造成軌枕與鐵軌、以及鐵軌與道釘、螺栓、螺絲釘或扣夾以及軌枕下面的表面之間的摩擦。特別值得關(guān)注的是鐵軌與軌枕接合(seat against)的點處的摩擦。該點處的耗損(還已知為軌枕磨損)因為造成軌枕從鐵軌松開而直接影響到軌枕的壽命。盡管在鐵軌與混凝土軌枕之間使用了護(hù)墊，但是軌座磨損仍然是混凝土軌枕所具有的持續(xù)的問題。當(dāng)軌座耗損時，影響到扣件上的張力的量，使得達(dá)不到為將鐵軌牢固地固定至軌枕所需的鐵軌安裝力。一旦發(fā)生這種情況，鐵軌可能相對于軌枕滑動，這增加了磨損的速率。鐵軌滑動還可以造成鐵軌焊縫因應(yīng)力(stress)或者因溫度失準(zhǔn) (temperaturemisalignment)而被撕開。針對軌座磨損的另一個要關(guān)注的是，增加了軌枕表面對環(huán)境狀況的暴露，進(jìn)一步加速了軌座磨損和軌枕劣化。針對軌座磨損的附加原因或起作用的因素可以包括制造缺陷、溫度變化模式、鐵路設(shè)置(諸如曲率、坡度和提防)以及在鐵軌與軌枕之間使用的護(hù)墊的狀態(tài)。已經(jīng)通過直接人工測量或者通過使用安裝在單獨的鐵路軌枕下面的電子裝置進(jìn)行測量來監(jiān)測混凝土軌枕的耗損。所有先前的方法已經(jīng)被證明為不可靠、危險、需要大量人力、需要大規(guī)模的設(shè)備安裝，或者對鐵路對于列車運(yùn)行的可用性有重大影響。鑒于上文，本發(fā)明致力于解決或者至少減小以上闡述的多個問題中的一個或更多個問題的影響，由此提供了一種能夠預(yù)測鐵軌軌道磨損的情況而不需要危險且不可靠的人工測量或者昂貴的電子測量裝置的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種用于確定鐵路軌道的軌座磨損的示例性系統(tǒng)和方法。所公開的系統(tǒng)的實施方式包括一種檢查系統(tǒng)，該檢查系統(tǒng)包括激光器、照相機(jī)以及被設(shè)置為確定沿軌道是否存在軌座磨損的處理器。該處理器采用一種基于數(shù)學(xué)的算法，該算法對該檢查系統(tǒng)沿軌道移動時遇到的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明的示例性方法包括以下步驟沿所述軌道移動所述檢查系統(tǒng)；接收與所述軌道相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)；確定針對所述軌道的各個部分的所述軌座磨損的測量結(jié)果，其中， 針對所述檢查系統(tǒng)沿所述軌道移動時遇到的傾斜來調(diào)節(jié)所述測量結(jié)果。通過將測量裝置安裝在橫跨軌道的檢查車上，對鐵軌和軌枕的高度進(jìn)行精確的測量，以及針對所遇到的任何預(yù)期的傾斜來調(diào)節(jié)測量結(jié)果，可以預(yù)測鐵軌軌道磨損的情況，而不需要為不可靠且耗時的人工測量而危險地使鐵軌升高或者在單獨的軌枕下面高費用且耗費大量人力地安裝電子測量裝置。前述摘要并不旨在概括本公開的主旨的每一個潛在實施方式或每一個方面。


當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，參照以下具體實施方式
的詳細(xì)描述，將最佳地理解本公開的主旨的前述摘要、優(yōu)選實施方式以及其它方面，附圖中圖1示意性地例示了所公開的檢查系統(tǒng)的實施方式。圖2例示了根據(jù)本公開的特定教導(dǎo)的用于檢查鐵路軌道的系統(tǒng)的實施方式的一部分。圖3例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的一部分鐵路軌道的示例幀。圖4A-4C例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的、用于確定枕木之間的間距的鐵路軌道的示例幀。圖5例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的、用于確定枕木相對于鐵軌的角的鐵路軌道的示例幀。圖6A-6C例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的、用于確定鐵軌中的斷裂或脫離的鐵路軌道的示例幀。圖7A-7B例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的、用于確定鐵軌的磨損的鐵路軌道的示例幀。圖8例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的、用于確定枕木缺陷、鐵軌間距、枕木尺寸以及相對于枕木的道碴高度的鐵路軌道的示例幀。圖9例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的、用于確定凸起的道釘?shù)蔫F路軌道的示例幀。圖10例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的、用于確定缺失的墊板的鐵路軌道的示例幀。圖11和圖12例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的三維編制的圖像數(shù)據(jù)。圖13和圖14例示了本發(fā)明的另選的示例性實施方式。圖15例示了根據(jù)本發(fā)明的照相機(jī)的示例性實施方式。圖16例示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的繪制了太陽在特定波長處的太陽輻射能量的曲線圖。圖17例示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的傾斜的鐵路軌道的外形(profile) 圖像。圖18是例示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的確定軌座磨損的方法的流程圖。雖然所公開的檢查系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)方法容許各種修改和另選形式，但其具體實施方式
已經(jīng)通過附圖中的示例示出，并且在此進(jìn)行了詳細(xì)描述。附圖和書面描述并不旨在按任何方式來限制所公開的發(fā)明概念的范圍。相反，提供這些附圖和書面描述，以如35U. S. C. § 112所要求的參照特定實施方式向本領(lǐng)域技術(shù)人員例示所公開的發(fā)明概念。
具體實施例方式參照圖1和圖2，例示了根據(jù)本公開的特定教導(dǎo)的用于檢查鐵路軌道的系統(tǒng)30的示例性實施方式。在圖1中，相對于鐵路軌道示意性地例示了所公開的檢查系統(tǒng)30。在圖 2中，相對于鐵路軌道按照立體圖例示了所公開的檢查系統(tǒng)30的一部分。如圖1中最佳地示出，該示例性公開的檢查系統(tǒng)30包括諸如激光器40的光發(fā)生器、諸如照相機(jī)50的用于接收從要檢查的區(qū)域反射的光的裝置以及處理裝置60。在圖1所示的實現(xiàn)中，所公開的檢查系統(tǒng)30被用于測量鐵路軌道的道床。盡管所公開的檢查系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)方法被描述成用于檢查鐵路軌道，但是利用本公開的益處將理解，所公開的系統(tǒng)和方法可以用于表面或組件需要檢查的其它領(lǐng)域和行業(yè)。例如，所公開的檢查系統(tǒng)和方法可以用于檢查道路、電氣線路、管道或其它網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)。道床包括枕木10、鐵軌12、墊板14、道釘16以及道碴18。簡言之，激光器40將激光的光束42投射在道床處。該光束42在道床上生成如圖2所示的遵循該道床的表面和組件的輪廓的投射線L。光接收器(照相機(jī)50)拍攝投射在道床上的激光42的線L的圖像。 照相機(jī)50將所拍攝的圖像發(fā)送至處理裝置60，以進(jìn)行如下更詳細(xì)地描述的處理和分析。如圖2的示例性實施方式中最佳地示出，將成對的激光器40和照相機(jī)50定位在軌道的每一條鐵軌12的上方。激光器40和照相機(jī)50可以被裝配到剛性框架32上，該剛性框架32可以安裝在檢查車(未示出)或沿軌道移動的其它裝置上，以將檢查系統(tǒng)30保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。為簡單起見，圖2中僅示出了框架32的一部分。然而，應(yīng)當(dāng)明白，可能需要用于框架32的其它已知組件來將激光器40和照相機(jī)50安裝在檢查車上。通常，檢查車可以是用于沿鐵路軌道行進(jìn)的任何合適車輛。例如，本領(lǐng)域常見的實踐是配備具有安裝至車輛的框架的“高軌(hi-rail) ”齒輪的諸如輕型運(yùn)貨車的普通公路車輛。高軌齒輪通常包括一組小尺寸的鐵路車輛輪(stock wheel)，這些鐵路車輛輪允許公路車輛沿鐵軌行駛。在一個實施方式中，接著，所公開的檢查系統(tǒng)30的框架32可以安裝在具有“高軌”齒輪的輕型運(yùn)貨車的底盤中。另選的是，檢查車可以是線路養(yǎng)護(hù)(MoW)設(shè)備，其被具體設(shè)計為用于沿鐵路軌道工作。另外，所公開的檢查系統(tǒng)30可以安裝在由車輛拖行的機(jī)架上，或者可以安裝在機(jī)車或貨車上。如圖2中最佳地示出，激光器40投射具有預(yù)定角展度β的光束42。兩個激光器 40的角展度β大致覆蓋道床的整個表面。按照這種方式，激光器40生成大致筆直并且大致在整個道床上延伸的投射線L。各個激光器40優(yōu)選地生成具有大約60度的角展度的光束42，并且覆蓋大約道床的一半。優(yōu)選的是，激光器40投射大致垂直于軌道表面的光束42。 另選的是，可以使用被定位為在整個道床上生成投射線L的單個激光器。另外，激光器40優(yōu)選地是具有4瓦特的光輸出并且生成在大約SlOnm的紅外波長處的光的紅外激光器。激光器40的相對高的光輸出有助于減小環(huán)境光的影響，以使得不需要進(jìn)行屏蔽。用于所公開的檢查系統(tǒng)30的合適的激光器包括Mocker ^le所制造的 Magnum激光器。針對激光器40的上述參數(shù)被優(yōu)選地用于檢查鐵路軌道的表面。然而，具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到本發(fā)明可以被用于檢查各種其它表面。所公開的檢查系統(tǒng)30的其它實現(xiàn)可以使用另選數(shù)量的光源以及不同的波長、光輸出和角展度。如圖2中最佳地示出，照相機(jī)50被定位在激光器40附近。如圖1中最佳地示出， 按照相對于從激光器40投射的光束42成角θ安裝照相機(jī)50。在一個實施方式中，按照大約60度的角θ定位這些照相機(jī)。隨著所公開的檢查系統(tǒng)30沿軌道移動，照相機(jī)50按照較小的規(guī)則增量拍攝道床的圖像或幀。優(yōu)選的是，照相機(jī)50能夠有相當(dāng)高的幀速率，如大約每秒鐘討05幀。接著對由照相機(jī)50拍攝的每一個靜止圖像或幀進(jìn)行濾波和處理，以隔離投射在道床上的輪廓激光線L。照相機(jī)50裝配有帶通濾波器52，該帶通濾波器52僅允許大致在激光器40的優(yōu)選紅外波長處的輻射能量通過。因為激光器40的波長是大約810nm，所以照相機(jī)50的帶通濾波器52可以大致消除全部環(huán)境光，以使得照相機(jī)50獲取來自激光器40 的光的投射線L的相當(dāng)清晰的靜止圖像。兩個照相機(jī)50中的每一個經(jīng)由有線或無線傳輸線路將圖像數(shù)據(jù)直接發(fā)送至處理裝置或計算機(jī)60。優(yōu)選的是，照相機(jī)50包括處理器M，該處理器M能夠?qū)⑼渡渚€L的拍攝圖像轉(zhuǎn)換成或格式化成直接發(fā)送至處理裝置或計算機(jī)60的尺寸(dimensional)外形。照相機(jī)50的按照這種方式處理或格式化所拍攝的圖像的能力可以消除針對昂貴的后處理器或高速取幀器(frame grabber)的需要。具有這些處理能力的、用于所公開的檢查系統(tǒng)30 的合適照相機(jī)包括由IVP Integrated Vision Products公司制造的Ranger M50。在其它普通組件當(dāng)中，處理裝置或計算機(jī)60包括微處理器、輸入、輸出以及數(shù)據(jù)存儲裝置62。該數(shù)據(jù)存儲裝置62可以包括硬盤驅(qū)動器、非易失性存儲介質(zhì)、閃速存儲器、磁帶或⑶-ROM。該處理裝置60還可以包括用于軌道檢查器的輸入/顯示器68，以輸入和查看數(shù)據(jù)以及操作所公開的檢查系統(tǒng)30。處理裝置60利用合適的軟件程序進(jìn)行操作，以存儲和分析利用所公開的檢查系統(tǒng)30獲取的各種數(shù)據(jù)。例如，處理裝置60可以具有任何合適的圖像處理軟件，如 Matrox MIL、Common VisionBlox、Labview、eVision、Halcon 以及 IVP Ranger.例如，處理裝置60可以具有本領(lǐng)域已知的用于分析來自照相機(jī)50的圖像數(shù)據(jù)的圖像處理工具，如關(guān)注區(qū)域(ROI =Regionof Interest)工具、濾波工具、特征分析工具、邊緣探測器、直方圖工具等。為了有效處理利用所公開的檢查系統(tǒng)30獲取的所有數(shù)據(jù)，優(yōu)選實施方式中的處理裝置60包括具有快速處理器的計算機(jī)，如能夠以2. 8GHz運(yùn)行的htel Pentium 4處理器。為了有效存儲利用所公開的檢查系統(tǒng)30獲取的所有數(shù)據(jù)，存儲裝置62優(yōu)選地包括被設(shè)置成作為一個驅(qū)動器同時使用讀取/寫入機(jī)制這兩者的兩個大容量硬盤驅(qū)動器，存儲裝置62還被公知為獨立磁盤冗余陣列(RAID)系統(tǒng)。處理裝置60的快速處理器和存儲裝置 62的雙硬盤驅(qū)動器允許對利用所公開的檢查系統(tǒng)30獲取的數(shù)據(jù)的持續(xù)的實時存儲。在優(yōu)選實施方式中，用于所公開的檢查系統(tǒng)30的電力可以由來自在檢查車的發(fā)動機(jī)之外直接運(yùn)行的皮帶驅(qū)動發(fā)電機(jī)的IlOV的AC電源來提供。隨著光束42投射到軌道的不規(guī)則表面上并且按一角度觀察，圖2所示的投射線L 遵循道床的表面和組件的輪廓。圖3示出了示出道床的投射線L的示例圖像或幀。該圖像數(shù)據(jù)或幀包括給出X-Y坐標(biāo)的多個像素，并且示出了由照相機(jī)50拍攝的道床的輪廓。由于本領(lǐng)域已知的濾波和其它圖像處理技術(shù)，該圖像包括兩個像素值，其中，暗像素表示道床的輪廓。所給出的圖像數(shù)據(jù)的每一個像素被賦予相同的Z坐標(biāo)，該Z坐標(biāo)表示沿軌道長度的、 拍攝圖像數(shù)據(jù)的特定位置。按照這種方式，多個拍攝圖像生成道床的三維掃描，其中，該掃描的各個圖像具有示出道床的輪廓的X-Y坐標(biāo)，并且具有表示該輪廓的、沿鐵軌長度的特定位置的Z坐標(biāo)。應(yīng)當(dāng)明白，拍攝圖像的速度受限于所掃描區(qū)域的寬度和高度、離散靜止圖像之間的距離、靜止圖像的分辨率、照相機(jī)50的最大幀速率、計算機(jī)60的處理速度以及數(shù)據(jù)存儲裝置62的寫入速度。針對所公開的檢查系統(tǒng)30的鐵路應(yīng)用，一個優(yōu)選示例是由照相機(jī)50 拍攝的靜止圖像或幀之間的間隔為大約0. 1英寸，檢查車的優(yōu)選速度為大約30mph，所掃描的區(qū)域的優(yōu)選高度為大約10英寸，并且所掃描區(qū)域的在整個道床寬度上的優(yōu)選寬度為大約10英尺。為了滿足這些優(yōu)選參數(shù)，能夠具有大約每秒鐘M05幀的照相機(jī)系統(tǒng)和能夠以大約8. 3MPS來進(jìn)行處理和記錄的計算機(jī)系統(tǒng)是優(yōu)選的。如圖3所示的各個幀或圖像可能需要大約1536字節(jié)來存儲。隨著沿軌道長度按照大約每0. 1英寸拍攝幀，針對一英里軌道， 拍攝大約633，600幀，并且需要0. 973千兆字節(jié)的存儲空間。在另一實施方式中并且如圖1所示，所公開的檢查系統(tǒng)30還可以包括全球定位系統(tǒng)(GPQ接收器64，以在檢查鐵路軌道時獲取檢查車的地理位置。GPS接收器64可以包括本領(lǐng)域已知的、用于獲取地理位置的任何合適的GPS接收器。例如，GPS接收器64可以是安裝在檢查車上并利用合適的線纜連接和輸入/輸出接口連接至處理裝置60的獨立的商業(yè)可用單元。GPS接收器64可以利用差分或非差分GPS系統(tǒng)來獲取地理位置。用于利用 GPS接收器64來獲取大致準(zhǔn)確的位置和時間數(shù)據(jù)的技術(shù)是本領(lǐng)域公知的，并且不進(jìn)一步進(jìn)行討論。這些地理位置被發(fā)送至處理裝置60并且可以利用道床的圖像數(shù)據(jù)來進(jìn)行編譯。當(dāng)記錄了來自照相機(jī)50的圖像數(shù)據(jù)時，還可以記錄幀的地理位置。消除從GPS接收器64至計算機(jī)60的連續(xù)的地理位置數(shù)據(jù)流可以釋放針對利用處理裝置60拍攝圖像數(shù)據(jù)可用的處理器時間。因此，GPS接收器64優(yōu)選地將數(shù)據(jù)饋送至輔助模塊65。輔助模塊65 將該數(shù)據(jù)打包并在查詢時將該數(shù)據(jù)發(fā)送至處理裝置或計算機(jī)60。除了獲取地理位置數(shù)據(jù)以外，GPS接收器64可以獲取時間數(shù)據(jù)。而且，利用GPS接收器64獲取的位置和時間數(shù)據(jù)可以用來確定諸如檢查車的速度的其它變量，這些變量可以用于在此公開的各種目的。由此， 所公開的檢查系統(tǒng)30可以使用來自GPS接收器64的數(shù)據(jù)，以觸發(fā)照相機(jī)50沿鐵軌按大約每0. 1英寸拍攝道床的靜止圖像。在另選的示例性實施方式中并且如圖1所示，所公開的檢查系統(tǒng)30可以包括距離裝置66，以在檢查鐵軌時獲取檢查車的地理位置。該距離裝置66可以是隨著檢查車沿鐵軌移動而對車輪轉(zhuǎn)動或局部轉(zhuǎn)動進(jìn)行計數(shù)的編碼器，或者可以是檢查車上的現(xiàn)有的里程表傳感器。距離裝置66可以向處理裝置60提供位置數(shù)據(jù)。所公開的檢查系統(tǒng)30可以利用距離裝置66來觸發(fā)照相機(jī)50沿鐵軌按大約每0. 1英寸拍攝道床的靜止圖像。在另一示例性實施方式中，所公開的檢查系統(tǒng)30可以按照或接近照相機(jī)50的最大幀速率來拍攝道床的靜止圖像，而無需通過GPS接收器64或距離裝置66來觸發(fā)。例如， 照相機(jī)50和處理裝置60可以在檢查車沿軌道行進(jìn)的同時按照或接近該最大幀速率來進(jìn)行操作。所公開的檢查系統(tǒng)30可以利用枕木10或墊板14的已知平均寬度來計算檢查車的速度。所公開的系統(tǒng)接著可以刪除任何額外幀，以減少數(shù)據(jù)存儲，使得留存幀具有大約0. 1 英寸的間距。應(yīng)當(dāng)明白，0. 1英寸的精確間距可能并不總是可以的，但是該間距是已知的并且可以處于0.05”與0.1”之間。在這個實施方式中，在針對給定軌枕(tie)的各個留存幀之間必須丟棄相同數(shù)量的幀，以使得幀間距保持均勻。例如，如果墊板已知為8英寸寬，并且針對特定墊板拍攝244個幀，則可以在各個留存幀之間丟棄兩個幀。如果整組幀被編號
為1到M4，則這些留存幀是編號為1、4、7、10.....241,244的幀。留存的82個幀將具有
0. 098英寸的計算間距。另選的是，所公開的系統(tǒng)可以在任意兩個拍攝幀之間進(jìn)行內(nèi)插，以在沿軌道的任何希望位置處生成新的第三幀。一些幀接著可以被丟棄，以實現(xiàn)所希望的精確幀間距。在所公開的檢查系統(tǒng)30完成鐵路軌道的測量之后，執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的計算機(jī)分析。 該計算機(jī)分析可以通過位于檢查車中的處理裝置或計算機(jī)60來執(zhí)行。另選的是，該計算機(jī)分析可以通過具有本領(lǐng)域已知的圖像處理軟件的另一計算機(jī)系統(tǒng)來執(zhí)行。該計算機(jī)分析搜索圖像數(shù)據(jù)并且確定或檢測沿軌道的出現(xiàn)缺陷或未保持鐵路軌道的可容許公差的位置。針對特定實現(xiàn)，該計算機(jī)分析可以被定制或改變?？梢蕴峁┤毕莼蚍侨菰S公差的地理位置，以使得可以進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男蘩砘蛘呖梢园才硼B(yǎng)護(hù)工作。鐵路軌道的多個可測量方面可以根據(jù)利用所公開的檢查系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)方法獲取的道床的圖像數(shù)據(jù)來確定或檢測。在以下示例中，討論了多個這些可測量方面，并且公開了用于分析這些可測量方面的各種技術(shù)。應(yīng)當(dāng)清楚，鐵路軌道的這些和其它可測量方面可以根據(jù)利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的道床的圖像數(shù)據(jù)來確定或檢測。另外，應(yīng)當(dāng)清楚，本領(lǐng)域已知的用于分析圖像數(shù)據(jù)的其它技術(shù)可以用于所公開的檢查系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)方法，并且可以檢查除鐵路組件以外的其它表面。因此，所公開的檢查系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)方法并不旨在受限于鐵路檢查或在此描述的可測量方面和特定技術(shù)。為清楚起見，圖11和圖12例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)方法獲取的圖像數(shù)據(jù)的示例編譯。圖11具有按照立體圖示出枕木、墊板以及鐵軌的一部分的多個編譯圖像數(shù)據(jù)。圖12具有示出更詳細(xì)的立體圖的多個編譯圖像數(shù)據(jù)。在圖11-圖12中可以看出， 該編譯圖像數(shù)據(jù)形成道床區(qū)域的三維表示(X、Y*Z)。該表示具有大量細(xì)節(jié)，并且可以測量道床的組件的各個方面。在圖11-圖12中，例如，枕木10中的破裂或裂縫是可見的。而且，枕木10相對于道碴層18的高度是可見的。墊板14和鐵軌12的取向和高度是可見的。 這些和其它細(xì)節(jié)可以利用如以下更詳細(xì)地描述的所公開的檢查系統(tǒng)和關(guān)聯(lián)方法來獲取。在一個示例中，枕木之間的間距可以根據(jù)所述多個圖像數(shù)據(jù)來確定。參照圖 4A-圖4C，例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)30獲取的道床的示例幀，這些示例幀可以被用來確定枕木10之間的間距。圖4A示出了具有處于沿軌道的位置Zl處的第一枕木10的輪廓的尾幀F(xiàn)1。該尾幀F(xiàn)l可以指定示出該枕木10的最后一幀。圖4B示出了在尾幀F(xiàn)l之后一定時間并且在沿軌道的另一位置Z2處拍攝的中間幀F(xiàn)2。該中間幀F(xiàn)2因指定軌道的枕木之間的位置而缺少枕木。應(yīng)當(dāng)明白，多個這些中間幀將跟隨圖4A的尾幀F(xiàn)1。圖4C示出了具有處于沿軌道的另一位置Z3處的另一枕木10'的尾幀F(xiàn)3。計算機(jī)分析可以通過例如首先對缺少枕木的這些中間幀F(xiàn)2的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)來確定枕木10與10'之間的間距。中間幀 F2的數(shù)量接著可以乘以幀之間的已知間距(例如，0.1英寸)，以計算枕木10與10'之間的距離。按照這種方式，可以獲取道床的枕木之間的基本準(zhǔn)確的測量，而不需要軌道檢查器以物理方式檢查枕木。相反，使用形成道床的三維掃描的圖像數(shù)據(jù)。確定幀是否具有枕木可以通過本領(lǐng)域已知的成像技術(shù)來執(zhí)行。例如并且如圖 4A-圖4C所示，期望枕木10的輪廓在幀F(xiàn)1-F3的關(guān)注區(qū)域R中。計算機(jī)分析可以針對指示存在枕木的像素來搜索幀的關(guān)注區(qū)域R。這可以例如通過對關(guān)注區(qū)域R中的像素的值進(jìn)行平均或求和來完成。因為枕木的輪廓由暗像素組成，所以具有枕木10的幀F(xiàn)l中的關(guān)注區(qū)域R具有比缺少枕木的中間幀F(xiàn)2中的區(qū)域R更大的平均值或和。在另一個示例中，枕木相對于鐵軌的角可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來確定。參照圖5，例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的鐵路軌道的示例幀。鐵軌12的端頭的角取向可以用線Ll 來表示。該線Ll可以例如通過本領(lǐng)域已知的最佳擬合或曲線擬合技術(shù)來估計。類似地，枕木10的角取向可以用線L2來表示。該線L2還可以例如通過本領(lǐng)域已知的最佳擬合或曲線擬合技術(shù)來估計。這些線Ll和L2可以根據(jù)沿Z軸的在枕木10附近的多個幀來進(jìn)行平均。 計算機(jī)分析接著可以確定這些線L1-L2之間的角關(guān)系，以確定軌枕相對于鐵軌的角。該狀況指示磨損鐵軌或針對木質(zhì)枕木的板切割狀況。在另一個示例中，鐵軌中的斷裂可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來確定。參照圖6A-圖6C，例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的鐵路軌道的示例幀F(xiàn)1-F3，這些示例幀可以用來確定鐵軌 12的脫離。圖6A示出了具有處于沿軌道的位置Zl處的第一鐵軌12的端部的尾幀F(xiàn)1。該尾幀F(xiàn)l指定示出該鐵軌12的最后一幀。圖6B示出了在尾幀F(xiàn)l之后一定時間并且在沿軌道的另一位置Z2處拍攝的中間幀F(xiàn)2。該中間幀F(xiàn)2因表示軌道的鐵軌之間的位置而缺少鐵軌。應(yīng)當(dāng)明白，多個這些中間幀F(xiàn)2可以跟隨圖6A的尾幀F(xiàn)1。圖6C示出了具有處于沿軌道的另一位置Z3處的另一鐵軌12'的另一尾幀F(xiàn)3。計算機(jī)分析可以例如通過首先對缺少鐵軌的中間幀F(xiàn)2的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)來確定鐵軌12與12'之間的間距。中間幀F(xiàn)2的數(shù)量接著可以乘以幀之間的已知間距(例如，0.1英寸)來計算鐵軌12與12'之間的距離。確定幀是否具有鐵軌12可以通過本領(lǐng)域已知的成像技術(shù)來執(zhí)行。例如并且如圖 6A-6C所示，期望鐵軌12的輪廓在幀F(xiàn)1-F3的關(guān)注區(qū)域R中。計算機(jī)分析可以針對指示存在鐵軌輪廓的像素來搜索幀的關(guān)注區(qū)域R。例如，這可以通過對關(guān)注區(qū)域中的像素的值進(jìn)行平均或求和來完成。因為鐵軌的輪廓由暗像素組成，所以具有鐵軌12的幀F(xiàn)l中的關(guān)注區(qū)域R具有比缺少枕木的幀F(xiàn)2中的區(qū)域R更大的平均值或和。
在另一個示例中，鐵軌的磨損可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來確定。參照圖7A-圖7B，例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的鐵路軌道的示例幀F(xiàn)1-F2，并且這些示例幀可以用來確定鐵軌12的磨損。計算機(jī)分析可以例如通過確定鐵軌12的輪廓與一幀中的基準(zhǔn)點之間的距離是否小于先前幀中的相同距離來確定鐵軌12是否磨損。圖7A示出了具有處于沿軌道的位置Zl處的鐵軌12的幀F(xiàn)l。鐵軌12的輪廓位于關(guān)注區(qū)域R內(nèi)，并且處于沿幀F(xiàn)l的Y軸的水平L處。鐵軌12的輪廓在基準(zhǔn)水平L2以上可測量距離LD處，該基準(zhǔn)水平L2可以是墊板的高度。如具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所應(yīng)當(dāng)清楚的，例如，基準(zhǔn)L2可以位于諸如墊板14、道釘16或枕木10的多個基準(zhǔn)點處。圖7B示出了處于沿軌道的另一位置 Z2處的另一幀F(xiàn)2。在位置Z2處，鐵軌12的輪廓與水平L2之間的距離LD比在位置Zl處更小。由此，幀F(xiàn)2可以指示沿軌道的位置Z2處的鐵軌12磨損。如具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所應(yīng)當(dāng)清楚的，還可以通過對在不同時間但在沿道床的同一位置處拍攝的幀進(jìn)行比較來確定鐵軌磨損。在另一個示例中，枕木10中的缺陷可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來確定。如圖8所示，示出了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的鐵路軌道的示例幀。示出了枕木10中的缺陷D和D'。計算機(jī)分析可以例如通過確定枕木的輪廓的部分D是否位于關(guān)注區(qū)域R之外或者該輪廓的部分D'是否不在該區(qū)域R內(nèi)來檢測枕木10是否具有缺陷。如所已知的，枕木中的缺陷可以包括軌枕中的破裂、裂開或斷裂。計算機(jī)分析可以利用這種缺陷附近的多個圖像數(shù)據(jù)來確定該缺陷的寬度和長度。例如并且如圖11-圖12所示，所述多個圖像數(shù)據(jù)可以用來估計枕木邊緣中示出的破裂的寬度W和長度L。在一些情況下，計算機(jī)分析可以例如在該缺陷的取向允許來自激光器的光投射在該缺陷內(nèi)并且被照相機(jī)拍攝到時確定該缺陷的深度。在一個實施方式中，激光器與照相機(jī)之間的角可以相對較小，使得投射到凹入的缺陷中的光仍然可以由定位為幾乎平行于激光光束的照相機(jī)來拍攝。在另一個示例中，鐵軌的間距或軌距或枕木的長度可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來確定。在圖8中，本領(lǐng)域已知的邊緣檢測技術(shù)可以用來尋找?guī)械蔫F軌輪廓12的邊緣，并且可以計算這些邊緣之間的距離Wl來估計鐵軌12的間距。類似地，本領(lǐng)域已知的邊緣檢測技術(shù)可以用來尋找?guī)械恼砟据喞?0的邊緣，并且可以計算這些邊緣之間的距離Wl來估計枕木 10的寬度W2。在另一個示例中，道碴18相對于枕木10的高度可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來確定。在圖 8中，直線擬合技術(shù)可以確定道碴18的水平和枕木10的水平，并且這些水平之間的差異可以估計道碴18相對于枕木10的高度Hb。在另一個示例中，鐵路軌道的掃描可以用來確定道碴18中的石頭的尺寸。這可以通過分析具有道碴18的關(guān)注區(qū)域并利用道碴18的輪廓的曲率估計道碴石頭的尺寸來完成。在另一個示例中，凸起的道釘可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來檢測。參照圖9，例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的鐵路軌道的示例幀。為了確定是否存在凸起的道釘，可以分析關(guān)注區(qū)域R來確定該區(qū)域R內(nèi)是否出現(xiàn)了表示凸起的道釘16的輪廓的一部分。在其它示例中，缺失的墊板、未對準(zhǔn)的墊板或者下沉的墊板可以根據(jù)圖像數(shù)據(jù)來檢測。參照圖10，例示了利用所公開的檢查系統(tǒng)獲取的鐵路軌道的示例幀。缺失的墊板或下沉的墊板可以例如通過分析關(guān)注區(qū)域R并且確定該區(qū)域R內(nèi)是否出現(xiàn)或者沒有出現(xiàn)表示墊板的輪廓的一部分來檢測。例如，未對準(zhǔn)的墊板可以通過對墊板的該部分輪廓進(jìn)行直線擬合并且對該直線的取向與枕木的取向進(jìn)行比較來確定。針對圖13，現(xiàn)在對檢查系統(tǒng)30的另選的示例性實施方式進(jìn)行描述。在該實施方式中，檢查系統(tǒng)30可以按照與關(guān)于先前的實施方式描述的相同的方式來構(gòu)造和操作。然而， 在該實施方式中，本發(fā)明被設(shè)置為允許更有效的白天操作。檢查系統(tǒng)30利用安裝在要檢查的表面上方的三個直線生成激光器40。中心激光器40安裝在框架32的中心，并且掃描其角展度β內(nèi)的表面區(qū)域，而外側(cè)兩個激光器40掃描它們的角展度β內(nèi)的所檢查表面的外部周界。如果例如正在檢查鐵路軌道，則中心激光器40可以掃描整個9英尺軌枕，而外側(cè)激光器將掃描這些鐵軌。在該示例性實施方式中，兩個外側(cè)激光器40各自按大約10度的角γ相對于中心激光器向外傾斜。兩個外側(cè)激光器40在該實施方式中傾斜，以便允許檢查系統(tǒng)30安裝在道床中，例如，同時仍能夠掃描鐵路道床的9英尺的軌枕。通過向外傾斜激光器40，本發(fā)明實現(xiàn)了檢查軌枕所需的掃描寬度，同時仍在鐵道限制內(nèi)以物理方式進(jìn)行擬合。然而，因為本發(fā)明還可以用來檢查其它表面，所以兩個外側(cè)激光器40可以根據(jù)該應(yīng)用的實際需求而無論如何都不傾斜。進(jìn)一步參照圖13的示例性實施方式，激光器40是7瓦特的激光器，各自具有45 度的角展度β。然而，如具有本公開的益處的本領(lǐng)域技術(shù)人員所明白的，角展度β可以根據(jù)激光器40與所檢查表面之間的距離而更大或更小。由激光器40投射到所檢查的表面上的激光線L(即，激光束L)的強(qiáng)度是投射到該表面上的激光線L的每英寸寬度至少0. 15 瓦特。在最優(yōu)選的實施方式中，該強(qiáng)度是投射到該表面上的激光線L的每英寸寬度0. 18瓦特。所利用的激光器40的數(shù)量可以多于或少于三個，只要所利用的數(shù)量可以提供每英寸激光線L必需的瓦特即可。因此，具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到，存在可以提供該最小瓦特的各種激光器組合。進(jìn)一步參照圖13的示例性實施方式，組合使用三個激光器40提供了更高的光強(qiáng)度，由此生成特定波長處的光線，該光線比該相同波長處的太陽輻射更強(qiáng)烈。在該示例性實施方式中，激光器40各自是如本領(lǐng)域中所理解的808nm+/-2nm波長的激光器。激光波長的這種選擇對應(yīng)于由穿透地球大氣的太陽光造成的太陽光譜中的大約808nm處的驟降，如圖 16的曲線圖所示。這里，在海平面示出范圍從大約400nm至超過MOOnm的太陽光譜，該太陽光譜包括UV、可見波長以及紅外波長。在大約808nm處，在太陽的太陽能量中存在尖銳的驟降。由此，本發(fā)明中采用的808nm激光器因為它們在大約808nm處的波長比同一波長處的太陽輻射更強(qiáng)烈而被特別選擇，由此允許經(jīng)由照相機(jī)50在太陽光中檢測這些激光器的輻射光。根據(jù)本發(fā)明，具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到，可以采用其它激光波長來利用太陽輻射中的其它驟降。參照圖14和圖15，現(xiàn)在對本發(fā)明的照相機(jī)50的示例性的另選實施方式進(jìn)行描述。 如先前所討論的，照相機(jī)50被安裝至框架32并且經(jīng)由有線或無線傳輸線路向處理裝置或計算機(jī)60發(fā)送所檢查的表面(在該示例中為鐵路軌道)的圖像數(shù)據(jù)。然而，在該示例性實施方式中，照相機(jī)50各自包括具有透鏡72的外殼70。外殼70內(nèi)是電荷耦合器件74 (或 CCD)，該CCD 74是使得能夠通過由時鐘信號控制的連續(xù)階段來發(fā)送模擬信號的模擬移位寄存器。如本領(lǐng)域所明白的，CCD 74可以被用作存儲器的形式或者用于延遲模擬信號的樣本。然而，在該另選例中，同樣可以采用如本領(lǐng)域所理解的CMOS傳感器來拍攝圖像。具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到，存在可以用于本發(fā)明的各種照相機(jī)。如圖15所示，CCD 74被設(shè)置在光學(xué)帶通濾波器76附近。在該示例性實施方式中， 帶通濾波器76被選擇成通過激光器40的波長-2nm和+Inm的頻帶，而針對照相機(jī)50的從 300nm至IlOOnm的響應(yīng)范圍的其余波長過濾至少0D4，排除如具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所明白的、存在于帶通區(qū)域附近的斜坡上升和斜坡下降區(qū)域。因此，帶通濾波器76通過利用808nm激光器來通過大約806nm-810nm的波長，而濾除其余的太陽輻射。因為在該波長下在太陽輻射中存在驟降，所以在太陽光下可容易地檢測到由激光器40生成的光線。為了減小與以一角通過濾波器的光相關(guān)聯(lián)的藍(lán)移，帶通濾波器76安裝在透鏡72 與CCD 74之間。通常，當(dāng)光以極端角通過濾波器時，為了在許多不同的角獲得相同波長的光，必須具有寬頻帶的濾波器。如果濾波器被設(shè)置在透鏡的外部上，則光將以極端角進(jìn)入。 然而，通過在透鏡后面移動濾波器，該光更加平行并且藍(lán)移效應(yīng)顯著降低。藍(lán)移中的這種降低導(dǎo)致更加嚴(yán)格的濾波器帶通，這對于盡可能多地濾除太陽輻射是必需的。因此，帶通濾波器76被安裝在透鏡72之后。間隔器78位于帶通濾波器76的與CXD 74相對的另一側(cè)上。間隔器76包括允許從透鏡72收集圖像數(shù)據(jù)的開口 80。在該實施方式中，帶通濾波器76盡可能多地篩除非激光器生成的光，由此實現(xiàn)日間檢查。而且，該實施方式因通過濾波器76的光而導(dǎo)致焦距的略微增長。該現(xiàn)象通過經(jīng)由使用位于透鏡72與照相機(jī)外殼70之間的間隔器78來稍微遠(yuǎn)離透鏡72安裝CXD 74來被補(bǔ)償。間隔器78改變透鏡72相對于CXD 74的取向。間隔器 78可以是例如精密填隙墊圈。然而，在該另選例中，間隔器78在采用具有足夠?qū)挼木劢狗秶恼障鄼C(jī)透鏡的實施方式中不是必需的。因此，具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到，存在可以用于本發(fā)明的各種間隔器，并且可以通過透鏡選擇來否定針對間隔器 78的需要。根據(jù)本發(fā)明的又一示例性實施方式，可以按照高級別的準(zhǔn)確度來預(yù)測軌座磨損。 該實施方式利用前述的圖像數(shù)據(jù)和針對車輛傾斜而調(diào)節(jié)的算法的應(yīng)用。檢查系統(tǒng)30沿軌道移動時可能遇到彎道或軌道中的彎曲部，這導(dǎo)致檢查系統(tǒng)30在移動通過該彎道時發(fā)生懸垂偏斜。這種偏斜導(dǎo)致鐵路軌道本身在照相機(jī)50的視場中向左側(cè)或向右側(cè)傾斜。將所得到的測量數(shù)據(jù)用于應(yīng)當(dāng)以物理方式檢查鐵軌磨損的軌枕的目標(biāo)。然而，在識別要針對軌座磨損進(jìn)行檢查的軌枕時，必須考慮該偏斜或傾斜，如下所述。參照圖17所示的外形圖像來更清楚地描述這種傾斜現(xiàn)象。盡管該圖像是前述的三維圖像，但是為簡單起見，這里將其例示為外形。在該示例性實施方式中，左側(cè)鐵軌和右側(cè)鐵軌12被例示為設(shè)置在混凝土軌枕10的頂部上。線L3表示水平地面。盡管未示出，但是可以想象到軌道的這個部分處于彎道內(nèi)，并且本發(fā)明的檢查系統(tǒng)沿該軌道移動，導(dǎo)致由線L4表示的軌枕10的角傾斜。同樣地，軌道稍微向左傾斜。為了確定是否存在軌座磨損， 根據(jù)前述方法，必須對各個鐵軌進(jìn)行高度測量。然而，在該示例中，右側(cè)鐵軌12的高度顯得高于左側(cè)鐵軌12，導(dǎo)致歪斜的數(shù)據(jù)測量。因此，在針對本發(fā)明的重要的經(jīng)驗研究和數(shù)學(xué)研究期間，確定了 0. 12的標(biāo)準(zhǔn)傾斜校正因子。該傾斜校正因子被并入到本發(fā)明的算法中，以便針對因車輛懸垂、鐵軌高度設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)以及與軌座磨損無關(guān)的其它因素中的變化而造成的傾斜進(jìn)行調(diào)節(jié)。
進(jìn)一步參照圖17的示例性實施方式和圖18的示例性流程圖，現(xiàn)在對用于本發(fā)明的傾斜校正算法進(jìn)行描述?；谇笆龅膹恼障鄼C(jī)50接收到的三維圖像數(shù)據(jù)，在步驟100，對各條鐵軌的軌底高度(左側(cè)(Htoil)和右側(cè)(Hfcail))以及各個軌枕的高度(左側(cè)(Huie)和右側(cè)(HKtie))進(jìn)行測量。軌底高度和軌枕高度是鐵軌和軌枕相對于表示三維圖像的頂部的線L5的高度。一旦已經(jīng)拍攝到這些三維圖像，則基于Htoi1、HErai\ Huie和HKtie的垂直像素計數(shù)來確定軌底高度和軌枕高度，接著基于0-255的測量指標(biāo)來進(jìn)行歸一化。在操作中，穿過照相機(jī)鏡頭的、由軌道結(jié)構(gòu)反射的激光被投射到照相機(jī)的CCD上，如前所述。在示例性實施方式中，各個CCD的尺寸為256個像素乘1536個像素。在該示例性實施方式中，大致并排設(shè)置了兩個照相機(jī)。因此，所組合的兩個照相機(jī)的總視場具有256個像素乘3072個像素的視場，因此為0-255的指標(biāo)。具有本公開的益處的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到，存在各種方法來確定所述高度。此后，在步驟102，檢查系統(tǒng)30基于鐵軌12和軌枕10的未校正的高度測量結(jié)果 HLrai\ HErai\ HLti% HEtie的像素值來記錄該各個高度。接著，在步驟104，檢查系統(tǒng)30的處理器基于下式導(dǎo)出傾斜校正因子(TC)TC = (HLrail-HErail) (· 12)此后，在步驟106，基于下式確定針對右側(cè)軌底和左側(cè)軌底的實際Δ (即，兩點之間的距離/差)Δ leftEail = (HLrail-HLtie) -TCΔ rightEail = (HErail-HEtie) +TC該結(jié)果是軌底高度與針對右側(cè)鐵軌和左側(cè)鐵軌這兩者的軌枕升高之間的實際Δ。 要注意的是，前式考慮了軌道的向左或向右的偏斜或傾斜。接著，在步驟108，基于下式來確定針對右側(cè)軌底和左側(cè)軌底的軌座磨損值 (“RAS”)RSAlrail = (32/54)-( Δ lefrEail/50)RSAErail = (32/54)-(ArightEail/50)該“32作4”是軌底與軌枕升高之間的期望Δ，表示沒有軌座磨損?！?0”表示每英寸50個像素的高度方面的收集率(rate of collection)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到，50 個像素/英寸的收集率可以基于照相機(jī)的幾何形狀和激光器設(shè)置來改變。此后，在步驟110，按照適于進(jìn)一步分析的形式輸出RSA值。在步驟112，接著分析下一幀圖像，并且再次開始該算法。該RSA數(shù)據(jù)提供了對軌座磨損的準(zhǔn)確測量，并且實現(xiàn)了對需要監(jiān)測或校正動作的潛在安全危險和耗損點的有效、準(zhǔn)確的識別，以確保軌道安全。一種用于確定鐵路軌道的軌座磨損的示例性系統(tǒng)包括至少一個光發(fā)生器，該至少一個光發(fā)生器被定位在所述鐵路軌道附近，所述光發(fā)生器被設(shè)置為在整個所述鐵路軌道上投射光束；至少一個照相機(jī)，該至少一個照相機(jī)被定位在所述鐵路軌道附近，以用于接收從所述鐵路軌道反射的光的至少一部分，并用于生成表示所述鐵路軌道的至少一部分的外形的至少一個圖像；以及至少一個處理器，該至少一個處理器被設(shè)置為執(zhí)行以下步驟分析所述至少一個圖像；以及確定沿所述鐵路軌道是否存在軌座磨損，其中，在確定是否存在軌座磨損時，所述至少一個處理器對所述鐵路軌道的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。在其它示例性實施方式中，所述處理器通過以下步驟來對所述鐵路軌道的所述傾斜進(jìn)行補(bǔ)償確定左側(cè)軌底的高度、右側(cè)軌底的高度、左側(cè)枕木的高度和右側(cè)枕木的高度； 確定傾斜校正因子；確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的實際差量(delta)；以及確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的軌座磨損值。在又一示例性實施方式中，所述確定所述高度的步驟還包括以下步驟確定針對所述左側(cè)軌底的高度、所述右側(cè)軌底的高度、所述左側(cè)枕木的高度和所述右側(cè)枕木的高度中的每一個的垂直像素計數(shù)；以及基于測量指標(biāo)來使所述垂直像素計數(shù)歸一化。在其它示例性實施方式中，所述確定所述傾斜校正因子的步驟基于所述左側(cè)軌底的高度和所述右側(cè)軌底的高度以及標(biāo)準(zhǔn)傾斜校正因子來實現(xiàn)。在又一示例性實施方式中， 所述確定所述實際差量的步驟基于所述傾斜校正因子來實現(xiàn)。而且，其它實施方式使得所述確定所述軌座磨損值的步驟基于所述實際差量來實現(xiàn)。本發(fā)明的示例性方法提供了一種用于確定鐵路軌道的軌座磨損的方法，該方法包括以下步驟確定左側(cè)軌底的高度、右側(cè)軌底的高度、左側(cè)枕木的高度和右側(cè)枕木的高度； 記錄所述左側(cè)軌底的高度、所述右側(cè)軌底的高度、所述左側(cè)枕木的高度和所述右側(cè)枕木的高度；確定傾斜校正因子；確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的實際差量；以及確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的軌座磨損值。另一示例性方法提供了一種方法，所述確定高度的步驟還包括以下步驟確定針對所述左側(cè)軌底的高度、所述右側(cè)軌底的高度、所述左側(cè)枕木的高度和所述右側(cè)枕木的高度中的每一個的垂直像素計數(shù)；以及基于測量指標(biāo)來使所述垂直像素計數(shù)歸一化。進(jìn)一步的示例性方法提供了多個方法，其中，所述確定所述傾斜校正因子的步驟基于所述左側(cè)軌底的高度和所述右側(cè)軌底的高度以及標(biāo)準(zhǔn)傾斜校正因子來實現(xiàn)。在其它示例中，所述確定所述實際差量的步驟基于所述傾斜校正因子來實現(xiàn)。在其它示例中，所述確定所述軌座磨損的步驟基于針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的所述實際差量來實現(xiàn)。在本發(fā)明的又一示例性方法中，提供了一種用于確定鐵路軌道的軌座磨損的方法，該方法包括以下步驟沿所述軌道移動檢查系統(tǒng)；接收與所述軌道的至少一部分相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)；確定針對所述軌道的所述部分的所述軌座磨損的測量結(jié)果，其中，針對所述檢查系統(tǒng)沿所述軌道移動時遇到的傾斜來調(diào)節(jié)所述測量結(jié)果；以及基于所調(diào)節(jié)的測量結(jié)果來確定是否存在軌座磨損。在另一示例性方法中，所述確定所述軌座磨損的測量結(jié)果的步驟還包括以下步驟確定左側(cè)軌底的高度、右側(cè)軌底的高度、左側(cè)枕木的高度和右側(cè)枕木的高度；確定傾斜校正因子；確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的實際差量；以及確定軌座磨損值。在其它示例性方法中，所述確定所述高度的步驟還包括以下步驟確定針對所述左側(cè)軌底的高度、所述右側(cè)軌底的高度、所述左側(cè)枕木的高度和所述右側(cè)枕木的高度中的每一個的垂直像素計數(shù)；以及基于測量指標(biāo)來使所述垂直像素計數(shù)歸一化。在另一示例性方法中，所述確定所述傾斜校正因子的步驟基于所述左側(cè)軌底的高度和所述右側(cè)軌底的高度以及標(biāo)準(zhǔn)傾斜校正因子來實現(xiàn)。在又一方法中，所述確定所述實際差量的步驟基于所述傾斜校正因子來實現(xiàn)。在另一方法中，所述確定所述軌座磨損值的步驟基于所述實際差量來實現(xiàn)。盡管已經(jīng)示出并描述了各種實施方式，但是本發(fā)明并不因而受限，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明包括如本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚的所有這些修改和變型。因此，除了根據(jù)所附權(quán)利要求及其等同物以外，不對本發(fā)明進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種用于確定鐵路軌道的軌座磨損的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個光發(fā)生器，該至少一個光發(fā)生器被定位在所述鐵路軌道附近，所述光發(fā)生器被設(shè)置為在整個所述鐵路軌道上投射光束；至少一個照相機(jī)，該至少一個照相機(jī)被定位在所述鐵路軌道附近，以用于接收從所述鐵路軌道反射的光的至少一部分，并用于生成表示所述鐵路軌道的至少一部分的外形的至少一個圖像；以及至少一個處理器，該至少一個處理器被設(shè)置為執(zhí)行以下步驟 分析所述至少一個圖像；以及確定沿所述鐵路軌道是否存在軌座磨損，其中，在確定是否存在軌座磨損時，所述至少一個處理器對所述鐵路軌道的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器通過以下步驟來對所述鐵路軌道的所述傾斜進(jìn)行補(bǔ)償確定左側(cè)軌底的高度、右側(cè)軌底的高度、左側(cè)枕木的高度和右側(cè)枕木的高度； 確定傾斜校正因子；確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的實際差量；以及確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的軌座磨損值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述確定所述高度的步驟還包括以下步驟 確定針對所述左側(cè)軌底的高度、所述右側(cè)軌底的高度、所述左側(cè)枕木的高度和所述右側(cè)枕木的高度中的每一個的垂直像素計數(shù)；以及基于測量指標(biāo)來使所述垂直像素計數(shù)歸一化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述確定所述傾斜校正因子的步驟基于所述左側(cè)軌底的高度和所述右側(cè)軌底的高度以及標(biāo)準(zhǔn)傾斜校正因子來實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述確定所述實際差量的步驟基于所述傾斜校正因子來實現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述確定所述軌座磨損值的步驟基于所述實際差量來實現(xiàn)。
7.一種用于確定鐵路軌道的軌座磨損的方法，該方法包括以下步驟(a)確定左側(cè)軌底的高度、右側(cè)軌底的高度、左側(cè)枕木的高度和右側(cè)枕木的高度；(b)記錄所述左側(cè)軌底的高度、所述右側(cè)軌底的高度、所述左側(cè)枕木的高度和所述右側(cè)枕木的高度；(c)確定傾斜校正因子；(d)確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的實際差量；以及(e)確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的軌座磨損值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟(a)還包括以下步驟確定針對所述左側(cè)軌底的高度、所述右側(cè)軌底的高度、所述左側(cè)枕木的高度和所述右側(cè)枕木的高度中的每一個的垂直像素計數(shù)；以及基于測量指標(biāo)來使所述垂直像素計數(shù)歸一化。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述步驟(c)基于所述左側(cè)軌底的高度和所述右側(cè)軌底的高度以及標(biāo)準(zhǔn)傾斜校正因子來實現(xiàn)。CN 102549379 A
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟(d)基于所述傾斜校正因子來實現(xiàn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，步驟(e)基于針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的所述實際差量來實現(xiàn)。
12.一種用于確定鐵路軌道的軌座磨損的方法，該方法包括以下步驟(a)沿所述軌道移動檢查系統(tǒng)；(b)接收與所述軌道的至少一部分相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)；(c)確定針對所述軌道的所述部分的所述軌座磨損的測量結(jié)果，其中，針對所述檢查系統(tǒng)沿所述軌道移動時遇到的傾斜來調(diào)節(jié)所述測量結(jié)果；以及(d)基于所調(diào)節(jié)的測量結(jié)果來確定是否存在軌座磨損。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟(c)還包括以下步驟 確定左側(cè)軌底的高度、右側(cè)軌底的高度、左側(cè)枕木的高度和右側(cè)枕木的高度； 確定傾斜校正因子；確定針對所述右側(cè)軌底和所述左側(cè)軌底的實際差量；以及確定軌座磨損值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述確定所述高度的步驟還包括以下步驟 確定針對所述左側(cè)軌底的高度、所述右側(cè)軌底的高度、所述左側(cè)枕木的高度和所述右側(cè)枕木的高度中的每一個的垂直像素計數(shù)；以及基于測量指標(biāo)來使所述垂直像素計數(shù)歸一化。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述確定所述傾斜校正因子的步驟基于所述左側(cè)軌底的高度和所述右側(cè)軌底的高度以及標(biāo)準(zhǔn)傾斜校正因子來實現(xiàn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述確定所述實際差量的步驟基于所述傾斜校正因子來實現(xiàn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述確定所述軌座磨損值的步驟基于所述實際差量來實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于確定鐵路軌道的軌座磨損的系統(tǒng)和方法。一種檢查系統(tǒng)包括激光器、照相機(jī)以及被設(shè)置為確定沿軌道是否存在軌座磨損的處理器。該處理器采用一種基于數(shù)學(xué)的算法，該算法對該檢查系統(tǒng)沿所述軌道移動時遇到的傾斜進(jìn)行補(bǔ)償。
文檔編號G01C3/08GK102549379SQ201080037499
公開日2012年7月4日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者C·M·維勒, J·A·內(nèi)格爾, S·C·奧雷爾 申請人:喬治城鐵路設(shè)備公司