CN102844493A - 用于铁路轨道垫板定向的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于自动将铁路垫板(103)定向的机器(100)，所述机器包括具有至少一个光学传感器(301)的传感区域(311)，所述至少一个光学传感器能够感测垫板(103)的物理特征。电子控制器(309)被连接至光学传感器(301)并且被布置成当所述垫板(103)处于所述传感区域(311)时接收指示所述垫板(103)的物理特征的传感器(301)信号。所述电子控制器(309)还基于所述传感器(301)信号确定所述垫板(103)的方向，将所述垫板(103)的方向与一个或多个预定的或可能的方向进行比较，以及基于所述垫板(103)方向与预定方向的比较向至少一个致动器(520)提供命令，所述至少一个致动器能够执行至少一个垫板(103)定向操作，以改变所述垫板(103)的方向。

Description

用于铁路轨道垫板定向的系统和方法

技术领域

本发明总体涉及铁路轨道建造、维护和服务设备，更特别地涉及用于在将垫板放置于铁轨和铁轨枕木间之前将从铁轨底座取回的垫板分类和定向的设备。

背景技术

过去曾提出用于机械地将垫板放置在铁轨和铁轨枕木之间的设备。在美国专利文献5,655,455(“’455专利”)中可以找到所提出的垫板放置机器的一个例子。在’455专利中公开的垫板放置机包括在铁路轨道上行进的移动框架，其从铁轨底座上收集散落的垫板并将它们放置在储料器中，以保持并稍后定位在选择的铁轨枕木上且在铁轨下方。起道机将铁轨从枕木上抬起以允许插入垫板，并且插入臂和插入板促使垫板从储料器进入枕木和铁轨之间的位置。

在’455专利所公开的装置中，垫板从铁轨底座上取回并储存在收集底座上。操纵磁性框架的操作员将收集的垫板分类和定向到储料器中，该储料器与将垫板放置在铁轨和铁轨枕木之间的机构相关联。这种对垫板的操纵易受操作员错误的影响，并且，部分因为在操作期间对于轨道的每一侧均需要一个专一的操作员，所以操作成本增加。

已知的自动化垫板方向传感装置和已知的垫板分类和定向装置的另一例子分别在美国专利4,727,989(’989专利)和4,907,686(’686专利)中示出。在’989专利中公开的装置利用一系列间隔开的、可相对于棒条枢转且横穿运载垫板的输送器布置的指状物来确定垫板当前的方向。在垫板和指状物之间的接触引起指状物的枢转位移，所述指状物像触须一样起作用，以确定由输送器运载的板的轮廓以及方向。当重新将板定向时，在’686专利中公开的装置包括倾斜的输送器，该输送器具有阻止各个垫板沿着输送器降落的装置。然后致动器将每一垫板轻弹到正确的方向。

这种和其他提出的用于感测垫板方向的装置，无论是手动操作还是自动操作，是耗费时间的和/或牵涉到可能不可靠、不准确、昂贵的复杂机构，和/或当在延长的时间段内或在恶劣的气候条件下以高速率分类和定向垫板时操作效率很低。

发明内容

在一方面，本发明描述了一种用于自动为铁路垫板定向的机器，该机器包括传感区域，该传感区域具有至少一个能够感测垫板物理特征的光学传感器。电子控制器被连接到光学传感器并且被布置成在垫板处于传感区域时接收指示垫板物理特征的传感器信号。电子控制器还基于所述传感器信号确定垫板的方向，将其与一个或多个预定或可能的方向进行比较，并基于垫板的方向与预定的方向的比较向至少一个致动器提供命令，所述至少一个致动器能够执行至少一个垫板定向操作，以改变垫板的方向。

在另一方面，本发明描述了一种铁路中用于将垫板放置在铁轨和铁轨枕木之间的机器。所述机器包括垫板存放器和垫板收集器，该垫板收集器被设置用于收集沿着铁轨底座散布的各个垫板。机器框架包括在铁路上行驶的轮、设置用于给所述轮提供动力的发动机、和操作员室。机器的分类和定向部分包括至少一个垫板定向致动器、传感区域、和在收集器、传感区域、分类和定向部分以及垫板存放器之间延伸的输送系统。至少一个光学传感器与传感区域相关联并且被连接至所述机器。所述至少一个光学传感器适于在通过输送系统输送至少一个垫板时感测经过所述传感区域的至少一个垫板的物理特征。电子控制器接收传感器信号，该传感器信号在垫板经过传感区域时指示该垫板的物理特征。电子控制器被设置用于基于传感器信号来确定垫板的方向，将四个预定方向中的一个预定方向指定给经过传感区域的每一垫板，并给所述至少一个垫板定向致动器提供命令信号，以在垫板被输送系统提供给垫板存放器之前基于所指定的预定方向改变垫板的方向。

在又一方面，本发明描述了一种用于在垫板放置机器中将垫板自动分类和定向的方法。所述方法包括通过利用光学传感器扫描每一垫板的一部分感测每一垫板的至少一个物理特征。指示物理特征的信号被提供给电子控制器，该电子控制器基于所述信号确定每一垫板的方向。每一垫板的方向与一个或多个可能的、预定的方向进行比较，并且给每一垫板分配一个方向指定。每一垫板在此之后基于方向指定重新定向。

附图说明

图1是依照本发明的枕木放置机器的俯视概览图；

图2是与具有垫板的枕木连接的铁轨的横截面图；

图3是依照本发明的传感器装置视角的局部概览图；

图4是依照本发明的替代转感器装置视角的局部概览图；

图5是依照本发明的垫板分类系统的框图；

图6是依照本发明的将垫板分类的方法的流程图。

具体实施方式

本发明涉及在铁路轨道的安装、更换、服务和/或维护期间所使用的机器和设备。铁路轨道的日常维护包括更换某些铁路枕木。铁路枕木的更换可以包括各种操作，例如移除将垫板固定至枕木的道钉、更换在铁轨下面的枕木以及取回和重新安装垫板，在移除阶段期间垫板通常在轨道的旁边散布在铁轨底座上。过去曾提出用于移除和重新安装道钉和枕木的机器和装置以及用于收集沿着轨道散布在铁轨底座上的垫板的机器，但在此发明者并不知晓目前已知出售且获得商业成功的机器。本发明涉及一种用于自动地分类、检查和/或定向从铁轨底座收集的垫板的系统和方法，以在铁轨安装或重新安装期间适当地定向。在此描述的实施例呈现为完全自动化的机器的一部分，其可在收集、分类和安装垫板期间沿着铁路轨道行进。尽管这种机器在铁路轨道维护和安装方面是有帮助的，但所公开的系统和方法也适用于其他的应用情况。例如，不同类型的机器、或用于将松散的垫板分类并装载到储料器或其他容器中的静力安装可以从公开的系统和/或方法中获益。

图1中示出了在沿着铁路轨道101操作期间从顶部观察的垫板放置机器100的局部视图。垫板放置机器100能够在已将垫板103移除且已更换一个或多个铁轨枕木107之后收集沿着铁路轨道101散布在铁轨底座105上的垫板103。在所示的实施例中，机器100包括沿着铁轨111在轮113上行进的框架109。

布置在机器100任一侧的收集器115在机器100沿着铁轨111移动时从铁轨底座105上收集垫板103。所收集的垫板103被提供给输送系统117，该输送系统在所示的实施例中包括两个横向输送器119，其将垫板103从收集器115朝向纵向输送器121运载。垫板103沿着输送系统117的运动方向由箭头表示，尽管易于理解的是也可以使用其他类型的输送器。替代地，其他装置或系统可以用于将垫板103从机器100的一个位置传送至另一位置。在图1所示的实施例中，每一横向输送器119包括旋转带，该旋转带运送平放在带上的垫板103。朝向机器100的中心线123运送垫板103，在机器100的中心线123处来自两个横向输送器119的垫板103被放置到纵向输送器121上。

纵向输送器121包括移动链或以循环式在通道内移动的另一构件。存放到纵向输送器121上的垫板103落入该通道内，使得垫板在其边缘上沿着纵向输送器行进，如图1所示。可选的壁架(未示出)可以放置在纵向输送器121上方的一高度处，该高度足够允许以长边立着的垫板103经过，以在该壁架下方通过，并且与以短边立着的那些垫板103接触，使得那些垫板103在经过壁架下方时在纵向输送器121上倾翻到垫板103的长边之一上，并且继续沿着纵向输送器121行进。垫板103的该竖着的定向有利地在垫板103沿着纵向输送器121行进时提供在四个可能方向中的一个方向上的垫板103。

在所示的实施例中，在垫板103沿着纵向输送器121行进时，垫板103被输送到传感部分125，该传感部分布置在输送系统117的至少一部分的周围。在替代的实施方式中，垫板103可以通过不同的方式(例如通过沿着倾斜表面滑动)经过传感部分125。

传感部分125可以包括一个或多个传感器127，其可以扫描经过那里的每一垫板103，例如出于质量控制的目的，确定其物理特征部的位置、方向和/或尺寸以及确定其整体尺寸和形状，将参照后面的图3和图4更详细地描述所述传感部分125。在各垫板被输送到机器100的板件分类和定向部分129之前，扫描的各垫板103的物理参数被传达到电子控制器(例如图3或图4中所示)，该电子控制器与机器100集成或总体上与机器100相关联。

板件分类和定向部分129包括致动器131，该致动器可以适当地将垫板103定向，以便输送到机器100的两个垫板存放器133中的一个。垫板存放器133可以包括储料器或收集器，其可以通过任何已知的装置(例如在’455专利中公开的致动臂以及相关结构)接收用于布置在铁轨111下方的适当定向的垫板103。致动器131可以响应发自与传感器127通信的电子控制器的命令进行操作，使得可以对各垫板103进行单独操作，以在进入各垫板存放器133之前达到特定的方向。致动器131可以执行额外的功能，例如按照要求将垫板103分配到机器100的右侧或左侧，拒绝发现有缺陷的板件等等。如所示出的，机器100还可以包括其他结构，例如用于在插入垫板103、操作室137、发动机等期间将铁轨111从枕木107抬离的轨道抬升结构135。

某些类型的垫板(特别是用在现代铁路轨道的适用于高速轨道交通的那些垫板)是不对称的并且需要以特定的方向安装。安装在铁轨202和铁轨枕木204之间的典型垫板200的横截面在图2中示出。铁轨枕木204可以由木头、混凝土或其他任何适合的材料制成，并且具有通过紧固件206固定在铁轨枕木上的垫板200。尽管道钉被示出为紧固件206，但也可使用其他类型的紧固件，例如螺栓、弹性压缩的元件等等。图2中所示的横截面与布置在铁路轨道右侧上的铁轨相对应，即，铁轨具有位于图右侧的场侧(field side)208和位于图左侧的轨距侧(gage side)210。如已知的，某些现代铁路铁轨可以横穿铁路轨道的相对侧朝向彼此成角度地布置，使得提供帮助稳定滚动设备的拱形(camber)。拱形角α在图2中夸大地示出，并且可以根据铁路轨道在大约1∶40(1.43度)和1∶20(2.86度)之间。拱形角α可以通过将铁轨202放置到垫板200的铁轨座部分212上实现。

如在图2中更具体地示出，垫板200具有与铁轨枕木204接触的大致平的枕木表面213。大致平的枕木表面213还可以包括集成的道钉(未示出)或其他与铁轨枕木204接合的特征。铁轨座部分212通常是平的并且相对于铁轨枕木204的上表面和垫板200的平的枕木表面213成角度α布置。铁轨座部分212在任一侧被凸缘部分214侧翼包围，所述凸缘部分形成孔(未示出)以容纳紧固件206。场侧台肩211和轨距侧台肩215将凸缘部分214与铁轨座部分212分隔开。

铁轨座部分212是容纳铁轨202的底部216的部分通道。当铁轨202被放置在通道内、垫板200的铁轨座部分212之上时，铁轨202以相对于竖直线的拱形角α倾斜。如可以理解的是，铁轨座部分212需要垫板200在被放置到铁轨枕木204上时以唯一的方向安装。因此，垫板200本身具有轨距侧218和场侧220，如由所希望的铁轨座部分212在铁轨枕木204的一侧或另一侧上的布置所指示的。当将从铁轨底座收集的或大批提供给垫板放置机器且以随机的方向进入机器的垫板定向时，考虑到垫板200的该不对称性。如在图2中可见，场侧台肩211延伸至相对于总体上平的枕木表面213的高度H，而轨距侧台肩215延伸至较低的高度h。换句话说，在所示的垫板200的例子中，在场侧台肩211处的垫板高度高于在轨距侧台肩215处的垫板高度。

机器100的传感部分125(图1)的局部概览图在图3中示出。在所示的实施例中，为了简化，之前相对于图1或图2描述的元件或特征标有与之前使用的相同的附图标记。所示实施例的传感部分125包括两个光学传感器301。每一光学传感器301分别包括发射器部分303和接收器部分305，该发射器部分和接收器部分能够从其相应的发射器303发射光学束或电磁束，总体表示为307。当束接触到一个物体的表面时，束反射和/或折射，并返回到每一传感器301的接收器部分305。传感器301接收并解读所接收的信号，并向电子控制器提供一个信号。束307可包括一个或多个聚焦的传输，并且还可包括单一的能量束，其沿着线扫过，主要在物体上“画”线313。如所示，线313沿着每一垫板200的主要纵向尺寸延伸，这有利地使得能够横穿垫板200的铁轨座部分212画线313，并且如下文将进一步详细讨论的，这实现了能分辨其倾斜方向的可视化系统。

在替代实施方式中，传感器301可包括可视化图像获取装置，例如数字相机或通常为数字耦合器件(CCD)的图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)技术，从而以数字形式捕获垫板的可视化表现或照片。该垫板的数字图像可以储存在适当的存储装置中并且用于下文所描述的后续操作。

在图3所示的实施例中，两个传感器301布置在传感区域311的相对侧。垫板200(图2)例如被纵向输送器121(图1)(尽管也可以使用其它类型的输送器)输送，穿过传感区域311。在移动穿过传感区域311时，如所示出的，垫板200以其长边立着，并且其每一侧由从传感器301发出的束307进行扫描。如所示出的，垫板200的平枕木表面213(图2)由布置在传感区域311一侧上的传感器301进行扫描，垫板200的、具有两个围绕铁轨座部分212的凸缘部分214的一侧由布置在传感区域311另一侧上的第二传感器301进行扫描。如可以理解的，由于输送系统117对垫板200的操作，该输送系统沿着纵向输送器121运送以长边立着的垫板，垫板200可以以四个可能方向中的一个方向进入传感区域311。

共同地，两个传感器301被设置用于沿着由束307“画”的线313或替代地或除此以外，基于从传感器301获得垫板的可视化数据或照片，感测垫板200每一侧的轮廓。在所示的实施例中，从发射器303发出的束307被设置为，相对于接收器部分305成角度地射到板200的表面上，使得每一传感器301的接收器部分305能够清晰地看到在板200的表面上所画的线。在所示的实施例中，束307垂直地射到板200上，以提供所画的线313，然后每一接收器部分305能看到并捕获该线。对所画的线313的可视化获取进行分析，以从板200的每一侧提供一组点，进一步进行处理。关于板的底侧，轮廓上的点位于同一直线上，因此可以选出所有可视化点的子组。然而，在板的铁轨侧轮廓上的点可被选择为，对板的各个有兴趣的区域进行标示，例如板的边缘的位置、板的围绕铁轨座部分的台肩的最高点等等。

从垫板200显现的轮廓信息被提供给电子控制器309。除了轮廓信息以外，从由传感器301提供的信号可以获得关于垫板200的其它信息。例如，可以确定垫板200的长度或总体尺寸。此外，垫板200的各个部分的厚度可以通过比较由两个传感器301所提供的信号而计算出。在一种实施例中，通过在垫板经过传感区域311时沿着垫板200的高度竖直地扫射束307，束307可以扫过垫板200的任一侧上的整个表面。这种传感器操作可以提供关于垫板200的附加信息，例如垫板200上杂质的存在、垫板各个部分的平面性、弯曲部分或碎掉的角的存在、作为垫板200腐蚀程度指示的表面光洁度、裂缝的存在、和/或垫板200的任一其他与质量有关的方面，作为其使用或再使用适宜性的指示。在此所描述的传感系统以及其他类型传感器的使用，有利地具有足够的辨析率，以充分地分辨垫板的精细特征，例如铁轨座部分的可小至1.43度的角度(例如参见对图2的讨论)。

机器100的传感部分125(图1)的传感装置的替代实施例的局部概览图在图4中示出。为了简化，之前描述的元件或特征标有与之前使用的相同的附图标记。所示实施例的传感部分125包括在垫板200经过传感部分311时布置在该垫板上方的、单个的光学传感器301。在该实施例中，垫板200在其于传感器301下方经过时平躺在其主面中的一个上，使得其朝向铁轨的部分(即包括凸缘部分214和铁轨座部分212的部分)可以由从传感器301发出的束307进行扫描。因为在垫板200进入传感区域311之前，垫板200的上至下方向不可控制，所以传感区域301可以在传感器301对垫板进行扫描时能够旋转或作其他类型的能沿不止一个方向移动垫板200的运动，以提供在垫板200中存在倾斜或不对称特征和/或关于倾斜或不对称特征位置的指示。替代地，类似于所述传感器301的第二传感器(未示出)可位于传感区域311的下方，使得可以扫描垫板的两侧。如在相对图3所描述的实施例中，可以将来自传感器301或多个传感器的信号提供给电子控制器309。

针对用于在传感器输入的基础上确定垫板方向的控制系统500的一个实施例的框图在图5中示出。控制系统500可以适当地进行编码并且在电子控制器(例如图3中的电子控制器309)或任一其他适合的电子装置内进行操作。电子控制器可以是单一的控制器或可以包括多于一个控制器，这些控制器被布置用于控制机器的各种功能和/或特征。例如，用于控制机器的整体操作和功能的主控制器可以与用于控制发动机和/或机器其他系统的马达或发动机控制器共同合作。在该实施例中，术语“控制器”意思是包括可与机器100相关联以及可在控制机器100(图1)的各种功能和操作方面共同合作的一个、两个或多个控制器。为了说明的目的，在图5中仅概念性地将控制器的功能性示出为包括各种分立的功能，而控制器的功能性可以在硬件和/或软件中执行，不需考虑所示的分立的功能性。因此，相对于在图5的框图中所示的控制系统500的部件，描述控制器的各种接口。这种接口既不是要限制相连接的部件的类型和数量，也不是要限制所描述的控制器的数量。

在所示的实施例中，控制系统500可操作地连接至并且被布置为从一个或多个传感器502(例如图3或图4中所示的传感器301)接收信息。传感器502给垫板方向确定器506提供传感器信号504。传感器信号504可以是任一类型的数字或模拟信息，其指示物体(例如图3或图4中所示的垫板200)的几何特征部的形状、位置和/或尺寸。垫板方向确定器506可以包括任一数量或类型的子程序，其设置用于在传感器信号504的基础上刻画、分析和/或估计由传感器502感测的物体的尺寸、位置、方向和/或质量。例如，垫板方向确定器506可包括已知或可接受的垫板类型的数据库。可接收的垫板类型可包括具有不同整体尺寸、厚度或其他物理特征的垫板的各种模型或设计。垫板方向确定器506可使用某些传感器信号504，例如垫板的整体长度或尺寸，以确定正在感测的垫板的类型，并且从与该特殊的垫板类型相关的数据库获取信息。

在图5中，为了简化，垫板方向确定器506示出为包含绘成图形的垫板轮廓510，尽管也可以预期任一其他类型的信息处理的计算或图形化方法。在一种实施例中，基于两组点或多个点508，对垫板的每一侧的轮廓进行插值，每一组点在垫板的一侧上由传感器502获得。更特别地，参照图3，每一传感器301可从垫板200的每一侧获得所画的线313的可视化表现。该可视化表现可由控制器309减少到多个点508，对于垫板200的每一侧，所述多个点可包括大约三百个离散点。表现为大体位于同一直线上的一组点508被解读为属于垫板的平的底侧。由于在垫板的铁轨侧上的各种“隆起部”或“台肩”而预期不位于同一直线上的另一组点508被解读为属于垫板的顶侧。在此实施例中，由垫板的铁轨侧获得的一组点用于通过测量垫板的底侧到垫板的场侧台肩505及轨距侧台肩507的最高点或峰顶之间的距离而确定垫板的场侧和轨距侧。这些距离测量的结果(其在图中以与图2一致的方式表示为H和h)是两个测量的距离，其中较大的距离(H)指示垫板的场侧，较短的距离(h)指示垫板的轨距侧。

现在回到图5，可以从点508对感测到的垫板轮廓510进行插值，尽管这些点被获得作为两组单独的点，但它们一起被示出为沿着轮廓510定位。在图5中，为了说明的目的，将感测到的垫板轮廓510描绘在由水平的X轴512和竖直的Y轴513限定的图表的主要部分中。由此视图，布置在垫板的铁轨座部分514上的一组点508可以用于对所述轮廓510的与铁轨座部分514对应的直线部分进行插值，使得可以确定其拱形的倾斜的角度和方向。如前所述，感测到的垫板轮廓510可以以四种可能构造中的一种出现。也就是，垫板200可进入传感区域311(图3)，其中垫板的铁轨侧面向布置在区域311右侧或左侧上的传感器301，以及其场侧或轨距侧参照垫板200行进的方向通向或相应地蔓延到传感区域311中。

若给出垫板进入传感区域311的四种可能方向，垫板方向确定器506考虑感测到的垫板轮廓510的方向并依照例如下面所示的表1中列出的信息或类似的信息合集给每一垫板200分配一个定向指示，其中，基于由传感器502提供的信息对所述感测到的垫板轮廓510的方向进行编译。

表1

例如，在图3所示进入感应区域的垫板200的定向中，即该垫板在进入传感区域311时具有位于机器100右侧的垫板铁轨侧和位于垫板前端的垫板轨距侧，分配的垫板定向指示将会被选择为等于“3.”

垫板方向确定器506可特别地确定某些垫板定向操作，对于每一块垫板需要根据预定的定向指示进行这些垫板定向操作。例如，如果垫板被指定在机器沿着轨道行进时安装在机器的右侧，定向指示为“3”的垫板可能会被倒置。这个和其他预定的定向操作能够通过允许垫板继续经过机器和通过在垫板被提供给执行在铁轨下方的垫板安装的机器部分(例如图1中的垫板存放器133)之前适当地命令一个或者多个致动器以单个或多个连续的操作将垫板倒置和/或旋转而完成。

在应在垫板方向确定器506处执行的确定特定垫板方向步骤之后，在518处，控制系统500可选择性地确定垫板应放置在铁路轨道的哪一侧或机器100的哪一侧(图1)。在518处的决定可仅包含之前的垫板指向机器100的哪一侧的信息，使得下一垫板指向机器的相对侧。根据被选中的机器侧，可给致动器520提供一个命令，使该垫板被运送到所希望的机器侧。需要指出，根据机器的配置或者过程，在518处的可选的选择和后续命令可在一个或者多个垫板定向过程之前、期间或者之后执行，如下文所述。例如，图1所示的机器100可在选择垫板将会被安装的轨道侧之前首先为垫板执行从顶部至底部的定向过程，随后执行场侧至铁轨侧的定向过程。

第一定向过程522可调节垫板的顶部至底部定向。换句话说，第一定向过程522可在垫板方向确定器506确定感测到的垫板相对于适当的安装方向倒置时被激活。在此情况下，第一定向过程522可命令倒置致动器524在垫板经过机器100(图1)的分类系统时将垫板倒置。在图1所示的实施例中，倒置致动器可以是操作台架139的致动器131中的一个。台架139包括输送器121的成段部分，并且可沿任一方向转动例如90度，以适当地将布置在其上的垫板定向并将垫板引导到两个横向输送器141中的任一个，其能将垫板输送到机器100右侧或左侧上的垫板存放器133。

现在回到图5，第二定向过程526可通过给旋转致动器528提供适当的命令，调节垫板的场侧至轨矩侧定向。如可以理解的，第二定向过程526的激活可在垫板方向确定器506确定感测到的垫板相对于其希望的安装方向反转或旋转180度时发生。换句话说，第二定向过程506可用于改正垫板的场侧至轨距侧的错误定向。在图1所示的实施例中，旋转致动器可以是操作选择性磁化的垫板保持器143的致动器131中的一个，其可围绕平行于机器100的中心线的轴线转动以在垫板被丢落到垫板存放器133中之前将垫板103重新定向。

在垫板定向被感测和被调节之后，在530处，垫板被输送到一个或多个垫板存放器，例如，垫板存放器133，或可替代地或附加地被加载到储料器(未示出)上。存放器的例子可以在上文讨论的’455专利中找到。现有技术中也已知与铁路垫板一起使用的储料器。工业实用性

本发明还提供了一种用于在铁路轨道的施工、维修或维护期间将从场中收集的垫板自动分类的方法。垫板分类过程的自动化呈现出依赖于手动分类和操作的技术现状的相当大的进步。目前的手动操作耗费时间，易于产生操作错误，并且还将工作人员置于具有大量移动部件的大型设备附近。除非在此另外指出或明显与上下文相矛盾，在此描述的所有方法可以以任何适当的顺序执行。

将垫板方向分类和调节垫板方向的方法的流程图在图6中示出。垫板的类型可以在602处确定。为此目的，装置(例如包括一个或多个传感器的机器100(图1))可以扫描或获取垫板的至少部分的可视化表现。在电子控制器中可以对由传感器提供的信息进行分析，以提供关于特殊的正被扫描的垫板的尺寸和其他信息。在602处垫板类型的确定中，例如，整体尺寸和特征部(例如容纳垫板的铁轨的铁轨座部分)可以用于将特殊的垫板分类或归类为是一种特殊类型的垫板。

垫板的归类可以用于在从场收集垫板时对垫板进行分类，并用于拒绝可能偶然与适合于某一应用的垫板类型一起混入的、错误类型的垫板，和/或拒绝可能已收集的其他金属碎片，使得垫板安装过程不会不必要地被延迟。另外，所述系统可检测弯曲的或损坏的垫板并在这些垫板进入提供给机器上的垫板存放器(如图1中所示的那些)或其他装置的垫板供应流之前将其拒绝。

视觉上获得的和/或以另外方式感测的、从场收集到的各单独垫板的物理尺寸和属性还可用于在604处确定每一垫板的方向。方向确定可在602处的垫板类型确定之前、之后或同时发生。尽管垫板方向可以被调节到希望的方向，以放置在铁路轨道上，跟随在608处的评估或决定之后，从铁轨底座收集的有缺陷的垫板和/或碎片(例如道钉、其他金属部件等等)在606处被拒绝。接受或拒绝正被扫描的垫板或其他物体的决定可以基于正被扫描的物体的一个或多个物理属性(例如数字照片、物体长度的或厚度的测量、存在或没有特殊的例如倾斜铁轨座表面的特征部等等)与以适当形式储存在电子控制器内的预定特征或方面的比较。

在于608处成功接受垫板之后，在610处垫板可以在于612处垫板经历重新定向过程之前或之后被分配到垫板存放机器的轨道侧。在604处已确定了垫板的方向，以及考虑到在铁路轨道的任一侧上都可能使用不对称的垫板，可以理解的是，在将垫板提供给垫板存放装置或为了稍后进行存放而放置在一堆或储料器中之前，可能需要将垫板倒转和/或旋转。分配到轨道侧610可以基于存放器操作的要求选择地进行。替代地，619处的分配到轨道侧可以基于特殊垫板在其从场中被收集时的方向进行。通过消除垫板的至少一个重新定向操作(如果适用的话)，该替代的实施方式可有利地提高机器的速度。垫板的定向可包括一个或多个主动的重新定向操作，其被执行以改变垫板的顶部至底部或场侧至铁轨侧的方向。

在已成功地对每一垫板进行了扫描、分类和/或适当的定向之后，在614处，该垫板被输送到机器的垫板存放部分，例如垫板存放器133(图1)，或为了以后再使用，与其他被定向的垫板堆放在例如储料器中。

易于理解的是，上述描述提供了所公开的系统和技术的例子。然而，可预期的是，本发明的其他实施方式可以在细节上与上述例子有所不同。所有对本发明或其例子的引用是指引用在这一点上讨论的特殊例子，而不是更普遍地暗指对本发明范围的限制。关于某些特征的所有区别和轻视的语言是指不优先考虑这些特征，除非另外指出，否则并不是指将这些特征整个地排除到本发明范围之外。

Claims (10)

1.一种用于自动将铁路垫板(103)定向的机器(100)，所述机器包括：

传感区域(311)；

至少一个光学传感器(301)，其与所述传感区域(311)相联并且连接至所述机器(100)，其中所述至少一个光学传感器(301)能够感测垫板(103)的物理特征；

电子控制器(309)，其被可操作地连接至所述至少一个光学传感器(301)并且被布置成当所述垫板(103)处于所述传感区域(311)时从所述至少一个光学传感器(301)接收指示所述垫板(103)的物理特征的传感器(301)信号；

其中，所述电子控制器(309)还被布置为：

基于所述传感器(301)信号确定所述垫板(103)的方向；

将所述垫板(103)的方向与一个预定方向进行比较；以及

基于所述垫板(103)的方向与预定方向的比较向至少一个致动器(520)提供命令，所述至少一个致动器能够执行至少一个垫板(103)定向操作，以改变所述垫板(103)的方向。

2.如权利要求1所述的机器(100)，还包括输送系统(117)，其能够将至少一个垫板(103)从所述机器(100)的一个位置运输至另一个位置，其中所述输送系统(117)的至少一部分横越所述传感区域(311)的一部分，其中所述输送系统(117)被布置为在所述至少一个垫板(103)正以其边缘立着时运载所述至少一个垫板(103)，使得所述至少一个垫板(103)的底侧和顶侧中的每一侧对于所述至少一个光学传感器(301)是可见的，并且还使得所述至少一个垫板(103)以四个可能方向中的一个方向到达所述传感区域(311)，使得所述至少一个光学传感器(301)被布置为感测所述至少一个垫板(103)的轮廓(510)，该轮廓沿着所述至少一个垫板(103)沿纵向布置在两个长边之间。

3.如上述权利要求中任一项所述的机器(100)，还包括附加的光学传感器(301)，其被布置为与所述传感区域(311)相邻，并且被设置用于在所述至少一个垫板经过所述传感区域(311)时对所述至少一个垫板(103)的第一侧进行扫描，其中所述至少一个光学传感器(301)被设置用于对所述至少一个垫板(103)的第二侧进行扫描，并且其中所述附加的光学传感器(301)设置在所述至少一个光学传感器(301)的对面。

4.如上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述至少一个光学传感器(301)包括发射器部分，其设置用于发射感测束，使得所述感测束从所述至少一个垫板(103)的表面成角度地反射和/或折射，并且其中所述至少一个光学传感器(301)包括接收器部分(305)，其设置用于接收成角度地反射和/或折射的所述感测束的可视化表现，使得能够辨别所述垫板(103)的物理特征。

5.如上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述垫板(103)具有底侧和包括两个台肩的顶侧，其中所述信号包括关于沿着所述垫板(103)的轮廓(510)布置的至少一组点(508)的信息，并且其中通过如下方式中的一种实现在所述电子控制器(309)中基于所述传感器(301)信号确定所述垫板(103)的方向：

检查多个点(508)中的每一个点并在所述点(508)位于同一直线时确定所述垫板(103)的轮廓(510)代表所述底侧，以及

检查多个点(508)中的每一个点并在所述点(508)不位于同一直线时确定所述垫板(103)的轮廓(510)代表所述顶侧。

6.如上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述电子控制器(309)还被布置为确定所述垫板(103)的至少一个物理尺寸，将所述至少一个物理尺寸与预定值进行比较，并基于所述至少一个物理尺寸确定所述垫板(103)的方向。

7.如上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述至少一个垫板(103)的定向操作是将所述垫板(103)的方向倒置的操作，并且其中所述电子控制器(309)还被布置成给附加的致动器(520)提供附加的命令，该附加的致动器能够执行对第二垫板(103)的将所述垫板(103)方向倒转的定向操作。

8.如上述权利要求中任一项所述的机器(100)，其中，所述至少一个光学传感器(301)发出激光束，该激光束相对于所述垫板(103)振荡，使得其画出横穿所述垫板(103)的一部分的线(313)，以提供指示所述垫板(103)的铁轨座部分(212)的角度的信息。

9.一种用于操作如上述权利要求中任一项所述的机器(100)的方法，所述方法包括：

通过利用所述至少一个光学传感器(301)扫描每一垫板的一部分，感测每一垫板(103)的至少一个物理特征；

将来自所述光学传感器(301)的指示物理特征的信号提供给所述电子控制器(309)；

基于所述信号在所述电子控制器(309)中确定每一垫板(103)的方向；

将每一垫板(103)的方向与至少四个预定方向进行比较；

基于每一垫板(103)的方向与预定方向之间的比较，给每一垫板(103)分配一个方向指定；以及

基于所述方向指定，将每一垫板(103)重新定向。

10.如权利要求9所述的方法，其中，由所述光学传感器(301)提供给所述电子控制器(309)的信号包括指示布置在每一垫板(103)的轮廓(510)上的多个点(508)的位置的信息。

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