CN101258381A - 轨道车轮测量 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定铁路车辆的轨道车轮(18)的剩余服务寿命的方法，其使用可安装在轨道车轮上的电子轨道车轮(18)磨损测量装置(10)，以测量至少一个轨道车轮尺寸。该方法包括测量轨道车轮尺寸并相对于允许的磨损尺寸对所测量的车轮尺寸进行处理。该方法还包括访问与该轨道车轮相关的历史车轮磨损率数据库(44)，并基于该历史车轮磨损率数据和经处理的车轮尺寸预测车轮的剩余服务寿命。

Description

轨道车轮测量

技术领域

本发明一般地涉及轨道运输领域，并具体地涉及用于测量轨道车轮尺寸的电子设备。

背景技术

典型的火车包括一个或多个用于牵引多个载重车厢的机车(locomotive)。火车的每节车厢都包括多个在火车沿铁轨(track)推进时沿金属轨道滚动的钢轮。车轮与轨道之间的适当交互对火车的安全、可靠、有效运行是至关重要的。

轨道包括底部安装轨底、与车辆车轮接触的顶部轨顶(railhead)、以及使该轨底与轨顶互连的过梁(flange)。车辆车轮包括安装在车辆车轴(axel)上的中心轮轴(hub)、从该轮轴向外扩展的平板、以及围绕该平板以与轨道接触的外缘。该边缘包括可以是平坦的或锥形的外径支撑面(tread)和从该支撑面的背面向外延伸的凸缘。该支撑面沿着该轨顶的顶面骑行以支持车辆的车辆重量。凸缘延伸并与轨顶的一侧接触以提供允许车轮沿轨顶的路径运行的横向支持。仅沿轨道内侧在每一车轮的一侧提供凸缘。

轨道车辆车轮由于它们与轨道的接触而随时间经受磨损。作为支撑面与轨道顶部接触的结果，尤其是当在加速或制动事件中车轮相对于轨道滑行时，支撑面会磨损。车轮凸缘由于它们与轨顶的内表面的接触而将会磨损，尤其是在弯曲处以及由于转轨。因此必须对轨道车轮磨损进行监控以保证经磨损的车轮的尺寸仍足以继续安全使用。

以往对轨道车轮的尺寸采用联邦铁路管理局(FRA)认可的机械测量装置周期性地进行测量。最近，机械测量装置已由提供更准确且可重复的轨道车轮测量的电子测量装置所取代。在美国专利US4904939中描述了一种这样的电子轨道车轮规格测量装置，在此通过引用而包括进来。在美国专利US4904939中描述的电子轨道车轮磨损测量装置包括用于确定车轮上的适当定位和测量轨道车轮尺寸(如边缘厚度、凸缘厚度、凸缘高度以及火车车轮的边缘直径)的传感器。

附图说明

图1示出了改进的电子轨道车轮测量装置的示例实施例的示意图。

具体实施方式

与采用常规的机械轨道车轮测量装置相比，采用电子轨道车轮测量装置来测量各种轨道车轮的尺寸允许实现更准确的测量并可以进行重复测量。然而，使用电子轨道车轮测量装置提供的轨道车轮测量信息未被充分地利用以做出轨道车轮服务决定，如预测剩余车轮寿命。在过去，轨道车轮服务决定可基于测量的尺寸与最小尺寸大小的接近性而做出，如由FRA规定的，而不考虑所测量的车轮的磨损率或测量间隔。然而，这样的技术可能会使可用的车轮磨损寿命被浪费掉。本发明的发明人创新地认识到从电子轨道车轮测量导出的信息可以与关于被测车轮的历史信息相结合使用，以更准确地预测被测车轮的剩余服务寿命。改进的轨道车轮测量装置允许用户输入某些类型的数据并基于该数据得出用于做出轨道车轮服务决定的结论。有利的是，被测车轮可用的剩余未来寿命可以采用事件驱动确定而非利用常规的定期维修或更换技术来规划。例如，在能够对经受车轮测量的机车的历史运行条件进行访问的情况下，可以基于充分远离最小尺寸的剩余的测量的尺寸来更好地预测机车的车轮的剩余未来寿命。

图1示出了改进的电子轨道车轮测量装置10的示例实施例的示意图。轨道车轮测量装置10可以包括用于可拆卸地安装在轨道车轮18上的测头(gaugehead)12。测头12可例如经由硬连线连接16与控制器14通信。在另一实施例中，测头12可与控制器14组合在单个单元中。

测头12可以包括一个或多个用于测量轨道车轮尺寸、并将测量信息提供给控制器14的传感器。例如，这些传感器可以包括基准槽位置传感器20，测头定位传感器22、24，轨道车轮凸缘高度传感器26，以及轨道车轮凸缘厚度传感器28。

控制器14可以包括与测头12通信的处理器30、存储器32、输入设备34、显示器36。输入设备34使用户可以输入诸如AAR指定和/或道路编号的信息，以识别其车轮被测量的机车。控制器14还可以包括用于向中央位置发送信息和从该中央位置接收信息的收发器38，该中央位置例如是远离测量装置10的中央服务监控中心40。收发器38可以采用RF传输技术操作，如无线电或蜂窝链接。在另一实施例中，收发器38可以采用网络使能的技术操作，如采用WiFi或蓝牙传输协议。

可以提供接口62，如RS-232接口，以连接到计算机64来上传和/或下载信息。计算机可以起测量装置10和中央服务监控中心40之间的中间物的作用，例如在计算机64和中央服务监控中心40之间进行因特网连接。

处理器30可被配置为用于从传感器接收相应的测量的车轮尺寸测量数据，并相对于如存储在存储器32中的查找表中的允许的尺寸来处理相应的测量的车轮尺寸。处理器30还可以被配置为用于基于车轮的历史磨损率和由各传感器20、26、28提供的测得的车轮尺寸，来预测被测车轮18的剩余服务寿命。例如，可以从被测车轮的实际磨损率导出历史磨损率，以及基于在同一磨损率下的未来磨损导出规划磨损率。另一方面，可以从车轮18的预期的未来服务寿命(如预期车轮18要进行长途货运运行还是要进行可导致比长途运行磨损率高的短途运行)导出历史磨损率。例如可以在轨道车轮的服务寿命期间以周期性的时间间隔测量轨道车轮磨损，并可基于这些轨道车轮的具体周期性测量来产生车轮的历史磨损率数据。另一方面，轨道车轮来自于一批通常相似的轨道车轮，其中，以定时的间隔测量该批轨道车轮以产生可用于该批车轮的历史车轮磨损率数据库。

在一实施例中，可以由了解历史车轮运行条件的用户通过输入设备34来输入历史信息。在另一实施例中，例如可以通过经通信链路42访问中央服务监控中心40的数据库44来从远程地点下载历史信息。其车轮18被测的机车可以通过其AAR指定和/或道路编号来标记，以从中央服务监控中心40或其它数据源中检索对应的历史数据。

另一方面，可以将测得的车轮尺寸数据存储在存储器32中，并且可以将对应的轨道车轮尺寸信息上传到中央服务监控中心40中。基于由测量装置10向中央服务监控中心40传输的轨道车轮尺寸信息和例如存储在中央服务监控中心40可访问的数据库44中的关于车轮使用的历史知识，对车轮18的剩余服务寿命的预测可以从测量装置10远程地进行，例如，在中央服务监控中心40进行预测。

在另一实施例中，可以将控制器14配置为用于(例如经输入设备34)接收操作者标识符以识别测量装置10的用户，以使可以记录执行测量的用户，从而使测量可与具体的用户相关联。另一方面，控制器14可以包括允许用户记录指明用户所观察的轨道车轮磨损的信息的记录装置46，如录音机或照相机。例如，在执行轨道车轮14的测量时，用户可能会注意到车轮18中的扁平部分(flatspot)，并可通过记录装置46将该信息输入控制器14的存储器32。还可以通过输入设备34输入这样观察到的信息。

显示器36可以包括帮助用户执行测量任务的标记48，如指明要执行的轨道车轮测量的顺序的标记48。例如，在测量具有12个车轮的机车的车轮时，显示器36可以示出指明12个车轮以及12个车轮中每一车轮的测量顺序的标记48，以辅助确保操作者根据期望的顺序来测量车轮。

在另一实施例中，控制器14的处理器30可被配置为用于基于参考在车轮18的面52上形成的环形基准槽50所进行的测量来确定剩余轨道车轮服务寿命。处理器30还可以进一步被配置为用于接收指明被测量的轨道车轮的基准槽50的直径54的基准槽尺寸。例如，在存储器32中可以提供将机车类型或车轮类型与对应的轨道车轮基准槽直径54尺寸相关的查找表。因此用户可以例如通过输入设备34将被测量的机车的类型输入处理器30，并且处理器30将输入的机车类型与适当的轨道车轮基准槽直径54相关联。在另一实施例中，可以将轨道车轮基准槽直径信息远离测量装置10地存储在例如中央服务监控中心40的数据库44中。当用户输入机车类型或车轮类型时，处理器30可以通过发射器38向中央服务监控中心40查询以获取适当的基准槽直径信息。在另一实施例中，用户可以直接通过输入设备34输入基准槽直径54，如果其例如通过测量该参考直径54知道的话。

在一实施例中，基准槽传感器20提供相对于车轮18的基准槽50和边缘56的测量数据，诸如参考基准槽至边缘距离58。处理器30从基准槽传感器20接收该数据，并基于测量的距离和例如输入的基准槽直径54来计算车轮直径60，从而车轮的直径60可以被计算为基准槽直径54加上两倍的基准槽至边缘的距离58。然后，该计算出的直径60可以如以上所述用于预测车轮18的剩余服务寿命。在本发明的一方面，当测头12安装在车轮上时，传感器20可以包括对轨道车轮基准槽相对于测头12的位置敏感的轨道车轮基准槽定位器。在一实施例中，传感器20可以包括涡流装置。

在本发明的另一方面，可以通过一定的标识符(如服务申请发票号)将从机车上取下的轨道车轮18与它们被从其上取下的机车相关联。控制器14可以被配置用于接收经由输入设备34输入的轨道车轮标识符(如服务申请发票号)，以将要服务的取下的轨道车轮18与服务申请发票号相关联。因此，被服务的车轮18可以与该车轮从其上取下的机车相链接。有利的是，测量装置10可用于保证适当地调度从机车上取下的车轮18以进行维护。通过将取下的轨道车轮18与服务发票相关联来将车轮18与车轮18从其上取下的机车链接，可以将服务车轮18的决定追溯到服务决定点，如生成该发票的机车服务中心。在车轮服务中心可以使用测量装置10对先前测量过且确定需要服务的取下的车轮18进行第二次测量，以验证该取下的车轮18确实需要服务。如果在车轮服务中心执行的第二次测量表明例如根据历史磨损率车轮18仍然具有可用的服务寿命，则该信息将被记录并加以标记以用于质量控制的目的。例如，该信息可以从测量装置10上传到中央处理中心40，以向做出服务车轮18的决定的机车服务中心通知该服务决定做出得过早。

根据以上描述，所描述的方法可以用包括计算机软件、固件、硬件或它们的任意组合或子集的计算机程序或工程技术来实现，其中技术效果是提供改进的用于测量轨道车轮尺寸的电子设备。任何这样的具有计算机可读代码部件的结果程序都可以在一个或多个计算机可读介质上实施或提供，由此形成按照本发明的计算机程序产品，即制造品。例如，计算机可读介质可以包括用于测量轨道车轮尺寸并相对于允许的尺寸对所测量的车轮尺寸进行处理的计算机程序代码的程序指令。计算机可读介质还可以包括用于基于被测车轮的历史磨损率和所处理的车轮尺寸预测车轮的剩余服务寿命的计算机程序代码。

计算机可读介质例如可以是固定的(硬盘)驱动器、磁盘、光盘、磁带、如只读存储器(ROM)的半导体存储器等，或任何如因特网或其它通信网络或链路的发送/接收媒介。可以通过直接从一个媒介执行代码、将代码从一个媒介拷贝到另一媒介，或通过网络传输代码来制造和/或使用包含计算机代码的制造品。

计算机科学领域的技术人员将能够将如上所述创建的软件与适当的通用或专用计算机硬件(诸如微处理器)相组合，以创建实施本发明方法的计算机系统或计算机子系统。用于制造、使用或销售本发明的装置可以是一个或多个处理系统，包括、但不限于中央处理器(CPU)、存储器、存储设备、通信链接和设备、服务器、I/O设备或一个或多个处理系统的任何子组件，包括实施本发明的软件、固件、硬件或它们的任意组合或子集。

应该理解，在此所示出和描述的本发明的具体实施方式仅为举例。在不脱离本发明精神和范围的情况下，对本领域的技术人员而言可以有各种变化、改变、替换和等同方式。因此，意欲将在此所描述的以及附图中示出的全部主题都仅视为解释而不作为限制，并且本发明的范围单独地由所附权利要求来确定。

Claims (19)

1.一种用于确定铁路车辆的轨道车轮的剩余服务寿命的方法，其使用可安装在轨道车轮上的、测量至少一个轨道车轮尺寸的电子轨道车轮磨损测量装置来进行确定，该方法包括：

测量轨道车轮尺寸；

相对于可允许的磨损尺寸对所测量的车轮尺寸进行处理；

访问与该轨道车轮相关的历史车轮磨损率数据库；以及

基于该历史车轮磨损率数据以及经处理的车轮尺寸预测车轮的剩余服务寿命。

2.根据权利要求1的方法，还包括在轨道车轮的寿命期间以周期性的定时的间隔测量轨道车轮，并基于对轨道车轮的具体周期性测量产生历史磨损率数据。

3.根据权利要求1的方法，其中，所述轨道车轮来自于一批通常相似的轨道车轮，该方法还包括以定时的间隔测量该批轨道车轮以产生历史车轮磨损率数据库。

4.根据权利要求1的方法，还包括在电子轨道车轮磨损测量装置处接收操作者标识符以识别该车轮测量装置的用户。

5.根据权利要求1的方法，还包括向中央服务监控中心发送指明所测量的轨道车轮尺寸的信息。

6.根据权利要求1的方法，还包括提供显示器，其包括指明要执行的轨道车轮测量的顺序的标记。

7.根据权利要求6的方法，其中，所述铁路车辆具有多个要测量的轨道车轮，以及其中要执行的顺序包括测量铁路车辆上的多个车轮的次序。

8.根据权利要求1的方法，还包括记录用于指明在电子轨道车轮磨损测量装置处的操作者所观察的轨道车轮磨损的信息。

9.一种用于测量铁路车辆的车轮的尺寸的电子轨道车轮磨损测量装置，包括：

传感器，用于测量轨道车轮尺寸并生成用于指明轨道车轮尺寸的数据；以及

处理器，用于相对于可允许的磨损尺寸对指明所测量的车轮尺寸的数据进行处理，并基于对所测量的车轮的历史磨损率以及由该传感器提供的所测量的车轮尺寸，来预测车轮的剩余服务寿命。

10.根据权利要求9的测量装置，还包括用于存储所测量的轨道车轮的轨道车轮尺寸数据的存储器。

11.根据权利要求9的测量装置，还包括发送器，用于向中央服务监控中心发送用于指明测量的轨道车轮尺寸的信息。

12.根据权利要求9的测量装置，还包括显示器，用于提供指明要执行的轨道车轮测量的顺序的标记。

13.根据权利要求9的测量装置，还包括输入设备，用于在电子轨道车轮磨损测量装置处接收操作者标识符以识别该测量装置的用户。

14.根据权利要求9的测量装置，还包括记录装置，用于允许用户记录指明操作者所观察的轨道车轮磨损的信息。

15.一种用于使用轨道车轮的电子轨道车轮磨损测量装置来确定铁路车辆的轨道车轮的剩余服务寿命的方法，该铁路车辆具有在车轮的面上形成的环形基准槽，该方法包括：

识别用以指明被测量的轨道车轮的基准槽直径的基准槽尺寸；

测量轨道车轮相对于该基准槽的轨道车轮尺寸；以及

基于所接收的基准槽尺寸和所测量的轨道车轮尺寸来确定该轨道车轮的轨道车轮直径。

16.一种用于测量相对于在车轮的面上形成的环形基准槽的轨道车轮尺寸的电子轨道车轮磨损测量装置，包括：

输入设备，用于存储指明被测量的轨道车轮的基准槽的直径的基准槽尺寸；

传感器，用于测量轨道车轮相对于该基准槽的轨道车轮尺寸；以及

处理器，其与该传感器通信，包括用于相对于该基准槽处理所测量的轨道车轮尺寸、并基于所存储的基准槽尺寸和所测量的轨道车轮尺寸来确定该轨道车轮的轨道车轮直径的逻辑。

17.根据权利要求16的测量装置，其中，所述传感器包括轨道车轮基准槽定位器，用于当该测量装置安装在车轮上时，感测轨道车轮基准槽相对于该测量装置的位置的方位。

18.一种验证需要对从铁路移动资产中取下并用标识符识别的车轮的进行服务的方法，其中使用可安装在轨道车轮上的用于测量至少一个轨道车轮的尺寸的电子轨道车轮磨损测量装置来验证，该方法包括：

测量从铁路移动资产中取下的车轮的轨道车轮尺寸；

相对于允许的尺寸处理所测量的车轮尺寸，以确定该车轮是否需要服务；以及

将该轨道车轮与一标识符相关联，以将该车轮与该车轮从其中取下的机车链接，以跟踪该轨道车轮的服务和运行历史。

19.一种用于测量从铁路移动资产取下的轨道车轮的轨道车轮尺寸的电子轨道车轮磨损测量装置，包括：

传感器，用于测量轨道车轮尺寸；

输入设备，用于接收标识符；以及

处理器，用于与该传感器通信，包括用于相对于允许的尺寸对所测量的车轮尺寸进行处理以确定该车轮是否需要服务、并将该轨道车轮与一标识符相关联以将该车轮与该车轮从其中取下的机车相关联的逻辑。

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