CN113365896A - 基于图像的轨道/铁轨故障监视和检测 - Google Patents

Abstract

一种用于监视轨道（200）和/或铁轨（220）的系统（100）和方法（300‑460）采用一个或多个成像器（120，120A，120S），所述成像器安装到轨道车（250）并被引导对轨道（200）和/或铁轨（220）成像，其中所述图像用位置数据进行地理标记。地理标记图像被处理以确定至少轨道轨距和/或至少铁轨紧固件完整性。系统（100）和方法（300‑460）还可以确定其他轨道（200）和/或铁轨（220）完整性问题，包括例如，铁轨紧固件完整性、铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜、横向水平、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性、铁轨磨损、铁轨缺陷和/或铁轨温度。系统（100）和方法（300‑460）还可以确定何时指示轨道（200）的检查和/或维护，并提供在何处和/或何时指示这种检查和/或维护的所选记录。

Description

基于图像的轨道/铁轨故障监视和检测

本申请要求美国专利申请号16/561,131和美国专利申请号16/561,144的权益和优先权，这两项美国专利申请均于2019年9月5日提交并且题为“IMAGE-BASED MONITORINGAND DETECTION OF TRACK/RAIL FAULTS”，这两项美国专利申请要求2019年3月21日提交的题为“Rail Track Defects Detection and Monitoring Systems”的美国专利申请号62/919,617和2018年11月15日提交的题为“Real Time Visibility of All OperatingAssets and Machines, Containers-Trailers, Trucks and Drivers, Rail-Cars andTrains in a Smart Rail Terminal”的美国专利申请号62/917,035的权益和优先权，所述美国专利申请中的每一个以及全部特此通过引用以它的和它们的整体并入本文。

本发明涉及监视轨道和/或铁轨，并且特别地涉及使用其一个或多个图像监视轨道和/或铁轨的系统和方法。

从19世纪初在英国George Stephenson的发明创造性下的强大开端，到美国早期相对局部或区域性的铁路，到美国经由巴尔的摩和俄亥俄州铁路的向西扩张，到1869年犹他州第一条美国横贯大陆铁路的竣工，铁路轨道的基本配置实质上保持不变——一对平行的纵向轨道，优选是铁轨和后来的钢轨，间隔开预定的距离，例如，横木轨枕或枕木搁置在砾石或石头或沙子或混凝土床上时的轨距（gauge）。

机车从早期燃木或燃煤机车（例如19世纪早期的Peter Cooper的汤姆拇指（TomThumb））到20世纪大得多并且极其更强大的蒸汽、柴油和电力机车的演变都是在实质上相同配置的轨道上运行。甚至George Stephenson在19世纪早期使用的4英尺8.5英寸（

）的轨道轨距（铁轨间距）也已经成为事实上的全球标准。虽然已经建立了轨道改进，例如，从木轨或铁轨到钢轨然后到非常长长度的焊接钢轨，并且随着取代木枕的预制混凝土轨枕的出现，以及随着从早期的简单道钉到螺栓到现代WJ-8无碴轨道的弹性铁轨锁定紧固件的铁轨紧固改进，总体轨道配置实质上保持不变。

尽管对铁轨、枕木和轨枕、以及对铁轨紧固件及其底层床进行了这样的改进，但是轨道中的配置偏差仍然是一个问题，该问题导致许多（如果不是大多数的话）由铁轨和/或轨道的变形和/或缺陷引起的脱轨和其他事故。脱轨不仅使人员受伤和死亡，并且损坏和毁坏有价值的铁路财产和设备，而且还可能由于危险和/或有毒化学品和材料的释放而引起对人员、财产和环境造成的损坏。

因此，需要更好的方式来检测和校正轨道和铁轨配置中的变形和其他缺陷，而不管其具体原因是什么，不管其原因可能是铁轨膨胀和收缩、或热效应、或铁轨磨损、或重型铁路车辆对轨道的负荷、或对支撑轨道的底座的改变、或紧固件松动或断裂等等，还是它们的组合。

相关轨道条件可以视为结构缺陷，指轨道条件，包括轨道、枕木、紧固系统、路基、道碴和排水系统，并且可以视为几何缺陷，指轨距、轮廓、对齐、底坡、磨损、翘曲和其他轨道尺寸不符和/或缺陷。

轨道检查主要通过人工方法执行，例如，通过轨道检查员实际上定期在轨道上行走寻找问题。这是缓慢和昂贵的，并且依赖于人类对轨道、铁轨和紧固件的许多细节的关注，其是令人麻木地重复的，并且因此容易出错。沿着轨道滚动以检查其轨距的机械设备即使是机动化的也很慢，并且仅检查有限的特性，例如，在实质上静态下、空载条件下的轨距。

一些自动化铁轨检查系统，诸如在题为“Method and Apparatus forDetermining Track Condition”的欧洲专利EP 1 236 634 A1中描述的，将检查成像系统装配到用于检查轨道的运输车辆，然而，如其中使用的轨道看起来实际上是指铁轨，并且检查看起来主要涉及通过朝向轨道发射特定的光（例如激光）来检测铁轨中的裂纹和其他类似的裂缝和缺陷，并检测其通过铁轨的反射（反向散射）和/或透射。据称，在相邻端对端铁轨区段之间的轨道对准是通过分析短节段的图像（例如轨道（例如其铁轨）的10米）而导出的数据来计算的，但是该方法看起来缺乏描述并且不清楚。GPS数据可以用于标识检测到的缺陷的位置。

申请人认为，可能需要一种轨道和/或铁轨监视装置和方法，其可以改进现有的检查，并且还可以用于在实际使用条件下监视轨道和/或铁轨。如果这样的装置和方法可以监视轨道特性，诸如例如，铁轨之间的轨距、铁轨紧固件状况和完整性、某一位置处铁轨的横向水平、轨道限定长度内的中心线倾斜、单个铁轨的磨损和/或铁轨底坡等，则这将是合期望的。

因此，一种用于监视铁轨和/或轨道的系统可以包括：至少一个成像器，安装到轨道车（railcar），以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；定位设备，用于提供与图像相关联的位置数据，由此图像被地理标记；处理器，存储和处理地理标记图像以确定至少轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性，其中其地理标记记录存储在关系数据库中，处理器由此确定何时指示其检查和/或维护；以及输出设备，用于提供所选的地理标记记录，其中指示了其轨道和/或铁轨的检查和/或维护。

此外，一种用于监视铁轨和/或轨道的系统可以包括：至少一个成像器，安装到轨道车，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；定位设备，用于提供与那些图像相关联的位置数据，由此图像被地理标记；处理器，存储和处理地理标记图像，以确定至少其铁轨紧固件的完整性，其中其地理标记记录存储在关系数据库中。

更进一步，一种用于监视铁轨和/或轨道的系统可以包括：至少一个成像器，安装到轨道车，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；定位设备，用于提供与那些图像相关联的位置数据，由此图像被地理标记；处理器，存储和处理地理标记图像以确定至少轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性，其中其地理标记记录存储在关系数据库中；以及通信设备，用于传输所选的地理标记数据和/或从所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件的完整性确定的警报。

因此，一种用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：提供成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；将位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；从地理标记图像中确定至少轨道的轨距；在关系数据库中存储轨道轨距的地理标记记录；根据所确定的轨道轨距来确定何时指示其检查和/或维护；以及提供与指示其检查和/或维护的轨道相关的所选地理标记记录。

此外，一种用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：提供成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；将位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；从地理标记图像确定至少轨道的铁轨紧固件的完整性；以及在关系数据库中存储轨道的铁轨紧固件的完整性的地理标记记录。

更进一步，一种用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：提供成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；将位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；从地理标记图像确定至少轨道的轨距和/或轨道的铁轨紧固件的完整性；将其地理标记的记录存储在关系数据库中；以及传送所选的地理标记数据和/或根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的警报。

在总结本文描述和/或要求保护的布置时，可以做出或简化在本文的详细描述中描述的概念和/或元素和/或步骤的选择。任何总结都不旨在标识与所要求保护的主题相关的关键特征、元素和/或步骤，或者基本特征、元素和/或步骤，并且因此不旨在是限制性的，并且不应当被解释为限制或限定所要求保护的主题的范围和广度。

附图说明

当结合包括以下各项的附图中的图阅读时，将更容易和更好地理解（一个或多个）优选实施例的详细描述：

图1是包括轨道监视装置的示例实施例的铁轨轨道上的示例轨道车及其卡车的一部分的透视图；

图1A是包括轨道监视装置的另一示例实施例的铁轨轨道上的示例轨道车及其卡车的一部分的透视图；

图1B和图1C是包括轨道监视装置的另一示例实施例的铁轨轨道上的示例轨道车及其卡车的一部分的透视图；

图1D是图1至图1C的示例轨道车和示例轨道监视装置实施例的部分的侧视图；

图1E是图1至图1C的示例轨道车和示例轨道监视装置实施例的部分的俯视图；

图1F是图1的示例轨道车和示例轨道监视装置实施例的部分的端部视图；

图1G是图1的示例轨道车和示例轨道监视装置实施例的部分的端部透视图；

图2是示例铁轨轨道和其上的示例轮组的俯视图示意图，图示了其各种几何和尺寸方面；

图2A是示例卡车或转向架的透视图，图2B是用于轨道的示例铁轨的横截面视图，并且图2C图示了铁轨紧固件的示例；

图3和图3A是轨道监视系统的示例实施例的示意框图；

图4是图示用于监视轨道和/或其铁轨的方法的示例实施例的示意性流程图；

图4A至图4I是图示用于监视轨道和/或其铁轨的图4的示例方法的细节和替代方面的示例实施例的示意性流程图；

图5和图5A是图示图4的用于监视轨道和/或其铁轨的方法的示例实施例的变型的示意性流程图；和

图6是图示了可结合图4和图5的示例方法采用的评估标准的示例的图表。

在附图中，在元素或特征在多于一个的附图中示出的情况下，相同的字母数字名称可以用于在每个图中指定这样的元素或特征，并且在一个图中示出密切相关或修改的元素的情况下，相同的字母数字名称可以装填或指定“a”或“b”等，以指定修改的元素或特征。在附图的不同图中，相似的元素或特征可以由相似的字母数字名称来指定，并且在说明书中具有相似的命名。如常见的，附图的各种特征不是按比例的，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意扩大或缩小，并且在任何图中陈述的任何值仅作为示例。

具体实施方式

图1是包括轨道监视装置100的示例实施例的铁轨轨道200上的示例轨道车250及其卡车260的一部分的透视图；图1A是包括轨道监视装置100的另一示例实施例的铁轨轨道200上的示例轨道车250及其卡车260的一部分的透视图；图1B和图1C是包括轨道监视装置100的另一示例实施例的铁轨轨道200上的示例轨道车250及其卡车260的一部分的透视图；图1D是图1至图1C的示例轨道车250和示例轨道监视装置100实施例的部分的侧视图；图1E是图1至图1C的示例轨道车250和示例轨道监视装置100实施例的部分通过其底盘255（或者其中底盘被移除）观察的俯视图；图1F是图1的示例轨道车250和示例轨道监视装置100实施例的部分的端部视图；和图1G是图1的示例轨道车250和示例轨道监视装置100实施例的部分的端部透视图。

示例轨道车250包括底盘255，其支撑在轨道200上运行的轨道车250和多个卡车260承载的负载。负载可以是如在平板车或集装箱车的情况下放置在底盘255上的货物，如在罐车的情况下的罐，如在敞车或开放式漏斗车的情况下的开放式容器，如在封闭式漏斗车或箱式车或冷藏车的情况下的封闭式容器。示例轨道车250可以是机车或发动机，在这种情况下，底盘255通常承载一个或多个马达或发动机，例如，电动机和/或柴油发动机，以及其他技术设备，例如变压器和其他电气设备、控制设备、驾驶室、通信设备、电池和/或燃料箱、受电弓和与外部电力源（诸如架空线和第三轨）的其他电气连接。轨道车旨在包括在轨道上和/或沿着轨道运行的任何车厢、机车、发动机和/或其他车辆；轨道可以包括一个或多个铁轨、用于轨道车的一个或多个支撑、轨道床和/或任何种类的导向装置。

在实践中，发动机或机车250是最重的轨道车250之一，如果不是最重的话，并且因此在铁轨和轨道上引起最大的加载和应力，并且因此更有可能产生在它们被重加载和/或受应力时存在的明显的铁轨缺陷。因此，机车250是合期望的轨道车250，在其上安装轨道监视装置100。此外，由于机车250比其他种类的轨道车250少，因此如果安装到机车轨道车，则需要更少的轨道监视装置100。通常需要和/或对于操作轨道监视装置100和/或与轨道监视装置100协作有用的电力和通信设备通常存在于机车250上，但不存在于其他种类的轨道车250上。

轨道车250的底盘由一个或多个卡车260支撑，每个卡车包括沿着铁轨滚动的一个或多个轮组270。每个轮组270包括一对位于公共轴272上的车轮280，该公共轴272在其相对端由轴颈箱274中的轴承支撑，轴颈箱274由卡车260的侧框架262支撑。侧框架260进而支撑承梁弹簧264，承梁弹簧264支撑横向承梁266，横向承梁266进而支撑底盘255，通常位于居中定位支撑中心板和中心销268。

在卡车260用于发动机或机车250的情况下，发动机或机车250为机车轨道车250和列车中与其连接的其他轨道车250提供驱动力，卡车260通常包括电动机或与电动机或柴油发动机的机械连接，用于将动力传输到车轮280。在蒸汽或煤炭机车的情况下，可以提供单独的驱动轮，并且那些驱动轮中的至少一些将具有便于进行铁轨220和轨道200的实际尺寸测量的凸缘。下面提供了卡车260和轮组270等的附加描述。

轨道200通常包括例如两个平行的铁轨220，其通过各种类型和种类的铁轨紧固件230附接到由铁轨床和道碴205支撑的多种横向枕木或横跨轨枕210上。如下文更全面描述的，铁轨220之间的距离、例如轨距可以通过监视在每个车轮280的凸缘282内部和它在其上运行的铁轨220内部之间的间隙的总和来以可接受的精度确定，因为车轮280之间的距离和它们的凸缘的宽度是预定的和已知的距离。

铁轨和轨道监视装置100可以以几种可接受的方式中的任何一种安装到轨道车250：例如，在其底盘255上或在其卡车260上。图1图示了装置100的至少成像器120到底盘255下侧的示例安装，其中支撑结构110将成像器120基本上支撑在相应的铁轨220上，并且成像器120提供铁轨220和车轮280的向下的成角度视图。图1A图示了装置100的至少成像器120到卡车260一端的侧框架262之间的横梁263的替代示例安装，其中成像器120安装在从相应铁轨220向内并且在其上方一定距离处，但是定位成提供基本上向下成角度的视图。图1B和图1C图示了装置100的至少成像器120到卡车260一端的相应侧框架262的端部的另外替代示例安装，其中成像器120基本上位于相应铁轨220正上方，并且被定位成提供基本上竖直的向下视图。图1F图示了替代安装，其中成像器120S悬挂在轮组270之间，并指向一侧，以便以小角度观察铁轨220，这可以提供轨距的测量。

在这些布置中的任何一种中，成像器120和铁轨200之间的距离——在一些情况下是竖直距离——可以在大约100 mm到1米的范围内。除了一个或多个成像器120之外，监视装置100的元件可以安装在成像器120附近，例如在轨道车底盘255或卡车260上，或者可以整体或部分安装在轨道车250内部，如当轨道车250是机车或发动机250时是优选的。

在这些布置中的任何一种中，支撑结构110可以是并且通常被提供成在底盘255或卡车260上的旨在提供期望视场130的位置和定向处支撑成像器120。FOV 130通常是矩形的，并且其定向可以是这样的使得其较长的尺寸与铁轨220交叉，或者使得其较长的尺寸沿着铁轨220，或者在可以被认为是对于获得轨道200和/或铁轨220的配置和/或状况的特定方面的更准确测量所合期望的另一定向。

在前述布置中的任何一种中，轨道200的轨距可以根据铁轨220在由两个成像器120提供的图像中的位置来确定，并且使用已知的尺寸、例如车轮280之间的固定已知距离及其凸缘282的宽度和/或成像器120之间的固定已知距离及其定向和/或通过距离的直接测量来计算。那两个距离中的任何一个都可以通过校准固定装置（例如刻度尺）进行物理测量和/或定义，作为装置100的校准程序的一部分。典型地，当装置100初始安装在轨道车250上时，以及以定期的重新校准间隔和/或作为维护或修理的部分，执行校准。

示例校准固定装置可以具有标记在其上的例如4英尺

英寸或1435 mm的标准标称量规，可以跨搁置在铁轨220上的轨道200放置，并且成像器120可以通过调整它们的物理定向或通过电子调整它们的图像中心来调整，使得校准固定装置的标准量规标记例如在成像器120的相应视场130内的图像中心。因此，如果铁轨220在操作图像中的位置在相应的FOVS 130的中心，或者如果两者都向左或向右相同的量，则轨距是标称的。

校准固定装置也可以用于校准例如以mm/像素为单位的铁轨220处的图像比例，通过在其上提供附加的校准标记。例如，对应于最大准许量规公差的标记，例如用于高达60mph（97 km/h）的操作的4英尺8英寸（1420mm）和4英尺

英寸（1460mm），可以提供在校准固定装置上。由此，在校准图像中可以看到可接受量规的上限和下限二者，并且可以进行正校准。图像中的比例也可以通过由校准固定装置的公差上限和下限标记之间的校准图像中存在的像素数除以已知的量规公差、例如1.5英寸或40 mm来计算和校准。

此外，校准还可以包括对由成像器120、120S测量的到特定对象——例如到如可以由成像器120、120S、诸如飞行时间（TOF）测量设备120、120S提供的铁轨、铁轨紧固件、车轮和/或其任何部分——的距离进行量化。虽然TOF成像设备120、120S本身倾向于被固有地校准，因为它测量时间，例如在光的透射和其由于反射而返回之间，作为距离的直接指示符，如安装在轨道车250上的校准可能是合期望的，以消除由于安装布置中例如位置和角度以及各种类型和种类的轨道车和/或其部分的公差和变化而引入的误差。由飞行时间测量设备120、120S提供的图像可以被认为是测量的距离、例如距离像素的阵列，相当于视觉图像，其是测量亮度或测量光强度的像素（例如光像素）的阵列。

轨道和/或铁轨监视装置100通过采用成像器120来捕获车轮至铁轨接口290的区域的图像，来监视轨道200和其铁轨220。如图1中的成像器120具有视场（FOV）130，该视场（FOV）130优选地包括车轮280的至少下部和它们在其上运行的铁轨220，其优选地在FOV130内以及在图像中还将包括铁轨紧固件230中的一个或多个，并且优选地包括几个铁轨紧固件230，其靠近车轮至铁轨接口290。

FOV 130的竖直尺寸足以至少包括车轮280和凸缘282的下部、紧固件230、和在它们与车轮280的接口290处的铁轨220和铁轨220的更靠近成像器120的部分，例如在由成像器120提供的图像中离车轮至铁轨接口290大约1-3英尺（约0 - 1米），例如在不是必须修改列车结构同时具有合适的视场的情况下，这取决于车轮的直径。当轨道车250在轨道200中的最小半径曲线上运行时，FOV的水平尺寸足以继续在图像中包括前述特征。

一个或多个成像器120安装到轨道车250、例如到轨道车250的底盘255，在它们可以瞄准的位置，使得它们的FOV满足前面段落中的标准。在采用两个成像器120的情况下，成像器120中的每个优选地安装到底盘255的下侧，直接在铁轨220中相应的一个上，以便具有铁轨220和车轮280的水平视图。每个成像器120和车轮280之间在其FOV中的距离可以是大约三英尺（大约一米），然而，更小或更大的距离、例如高达五米也令人满意。

在图1的实施例中，将成像器120安装到轨道车250的底盘255的结构110可以将成像器120定位成靠近底盘250，或者可以将成像器120与底盘255隔开并在底盘255下面，以便更靠近铁轨220，从而获得更低的视角。优选的是，成像器120相对于轨道200以大约30°与大约45°之间的锐角瞄准铁轨220；典型地，基于准确测量的优选范围和距离，例如在不必须修改列车结构的情况下，大约40°的角度被认为提供了车轮至铁轨接口290的更好视图。

在图1A的实施例中，将成像器120安装到轨道车250的卡车260的横梁263的结构110可以将成像器120定位成靠近横梁263，或者可以将成像器120与横梁263隔开并在横梁263下面，以便更靠近铁轨220，从而获得更低的视角。优选的是，成像器120相对于轨道200以大约30°到大约45°之间的锐角瞄准铁轨220；典型地，基于准确测量的优选范围和距离，例如在不必须修改列车结构的情况下，大约45°的角度被认为提供了铁轨220及其紧固件230的更好视图。

如在图1A、1B、1C、1D、1E、1F和1G中的成像器120具有相应的视场（FOV） 130，优选地至少包括车轮280在其上运行的铁轨220，其优选地在FOV 130内以及在其图像中还将包括固定铁轨220的铁轨紧固件230中的一个或多个，并且优选地包括铁轨紧固件230中的几个。成像器120及其在卡车260上的安装的该配置避免了改变铁轨220和车轮280的视角，当卡车260相对于底盘225旋转时（当轨道车250通过轨道200中的曲线时和/或当轨道车250的主体例如在其卡车260上从一侧到一侧移动时）这将发生，并且还便于监视附加的轨道特性。

除了成像器120可选地悬挂在底盘255下方的结构110上或卡车260上之外，在必需具有车轮至铁轨接口290或铁轨220的更好视图的情况下，照明光源，例如，可见光、红外线和/或其他光的源可以提供以确保在不同的环境光和天气条件下，车轮至铁轨接口290附近的光水平足以获得轨道铁轨220和紧固件230以及在一些布置中的车轮280的令人满意的图像。

结构110通常包括结构支撑、阻尼器和/或振动隔离安装件，以便减少由于振动和其他不期望的运动而引起的成像器120的运动，所述振动和其他不期望的运动可能由沿轨道200运行的轨道车250和/或例如轨道车250上的柴油发动机的设备引起。替代地或附加地，可以提供电子图像稳定化。还可以提供例如镜头擦拭器或喷雾清洁器的透镜清洁特征，以减少由成像器120产生的图像由于湿气、灰尘、污垢和其他碎片的累积所致的退化，所述湿气、灰尘、污垢和其他碎片可能倾向于变得沉积在其镜头上。

图1F的端部视图中的视场FOV 130被图示为通常为矩形，如当采用两个成像器120时的情况，例如每一个都安装在相应铁轨220的上方或相当接近其上方的某一高度，并且旨在分别观察每个铁轨220以及在一些情况下在其上运行的车轮280。一对交替定位的成像器120S由结构110支撑，并且定向以便提供相应铁轨220的大致侧向的视图，例如在轮组270之间的区域中。成像器1120S可以安装到附接到卡车260或轨道车250的下侧255的结构110。如果成像器120S安装在比铁轨120高很多的距离处，则它们的视场角更大，并且如果安装得更低、例如更靠近轨道200，则可以具有它们被损坏的增加可能性。

成像器120S具有例如包括铁轨220的内表面的相应FOVS 130，铁轨220的内表面包括其头部222和腹板224，如对于测量实际轨距有用的。成像器120S可以包括飞行时间距离测量，用于直接确定，例如铁轨220之间的实际轨距，并且优选位于或靠近铁轨之间的已知固定中心。在一种布置中，可以从成像器120测量的铁轨220的头部226的内表面之间的距离，或者从如此测量的铁轨220的腹板224之间的距离从中减去在腹板224的相应内表面和两个铁轨220的头部26之间的水平距离来确定实际轨距TGA。

在图1G中，图1G表示使用相对于铁轨220居中安装到底盘255的单个成像器120的替代实施例，其透视图中的视场FOV 130被图示为歪斜以稍微呈梯形，如采用单个成像器120时将是的情况，例如位于底盘255上居中在两个铁轨220之间，其具有图像分离光学器件和/或透镜，用于分别观察每个车轮280处的相应的FOVS 130。可以利用例如光纤、光导管、分光器等的其他光学布置，使得单个成像器120可以当安装到底盘255时提供车轮至铁轨接口290的期望视图和FOVS，或者当安装到卡车260时提供铁轨220的期望视图和FOVS。

当在它（它们）上安装有一个或多个成像器120的轨道车250正在移动时，该一个或多个成像器120中的每一个产生包括相应铁轨220（以及在一些实施例中为其上的车轮280）的图像流。每个图像——有时被称为视频的一帧——表示场景的“快照”，该场景随着轨道车250沿着轨道200移动而不断改变。而固定的帧速率、例如60帧每秒可能是合适的，优选的是，帧速率相对于轨道车250的速度是可变的，由此可以减少相同场景的图像的复制，从而减少存储那些场景的图像所需的存储器的量，并便于更快地处理那些图像，例如以标识和提取其中描绘的特征。

在装置100包括可变成像速率，例如可变帧速率成像系统120的实施例中，鉴于每个图像包括的铁轨220的长度、表示轨道车250的速度的信息可以被采用来确定和改变与速度直接相关的成像的帧速率。可以例如在轨道车250是发动机或机车250的情况下从发动机控制器、或者从作为装置100或轨道车250的部分的GPS接收器或者两者获得这样的速度信息。在一个示例实施例中，可以在高达120 mph（192 km/hr）的速度下采用200帧每秒的帧速率，并且在高达360 mph（576 km/hr）的更快速度下采用600帧每秒的帧速率。

使用由成像器120捕获的其图像来执行铁轨紧固件230的检查和监视。通过将图像与各种类型和种类的标准铁轨紧固件的图案进行比较来在图像中标识紧固件230，以便标识哪种类型和种类的紧固件被成像。此后，与标准铁轨紧固件图案进行更精细的比较，以确定成像的紧固件是完整的还是损坏的，例如其一部分不在预期的标准位置或是缺失的。虽然相对短的光圈时间是合期望的，但是清晰的图像、例如没有图像拖尾的图像是不必要的，因为该比较是为了标识与标准配置的显著偏离以供进一步研究，而不是为了确定紧固件230的所有方面是在公差内还是完美的。

类似地，图像优选地包括铁轨220的头部226和/或车轮280的滚动表面284和凸缘282，它们在处理图像中被标识并与标准铁轨和/或车轮的图案相比较。将成像的铁轨和车轮分别与标准或已知的货物进行比较，例如，新的或未使用的铁轨220和标准的或已知的货物，例如，新的或未使用的铁轨220，以从其确定在使用中的铁轨和/或使用中的车轮之间的尺寸差异，和/或其中是否存在裂纹、碎片和/或其他缺陷。处理尺寸差异和确定的缺陷提供了接近和/或超过公差和/或缺陷标准的条件的指示，根据所述指示生成警报、警告和/或其他报告。

如在那些图中的每一个中图示的和/或以图示布置的各种组合，可以采用关于图1至图1G图示和描述的轨道和铁轨监视装置/系统100的示例布置。例如，其中成像器120基本上提供在每个铁轨220正上方用于查看铁轨220的图1C或图1D的布置可以与图1F的布置组合采用，在图1F的布置中，相应成像器120S指向下和侧向，用于查看内表面，例如至少铁轨220的腹板。其中成像器120S可以是距离测量成像器、例如3D和/或飞行时间（TOF）成像器，其提供表示从每个成像器120S到每个铁轨220的距离的距离数据的图像。可以使用在成像器120S和铁轨220配置之间的几何关系，从包含在这样的图像中的距离数据来确定轨道轨距。例如，处理从每个成像器120S到相应铁轨220的距离数据和成像器120S相对于两个铁轨220，例如相对于包括两个铁轨220的平面的相应视角，其限定了三角形，该三角形具有已知长度的两个边以及它们之间的已知夹角，第三边的长度、例如轨道轨距可以容易地从其确定。来自距离测量成像器120S的距离数据也可以采用以根据从每个成像器120S到每个铁轨的不同部分（例如到腹板、到铁轨头部以及到其不同部分）的距离差异来确定诸如铁轨底坡、铁轨磨损、铁轨缺陷等的铁轨特性。

前述组合布置中的向下指向成像器120提供包括其铁轨紧固件230的铁轨220的图像。如所述，可以从该图像数据确定铁轨完整性和/或铁轨紧固件完整性。向下看的成像器120还可以包括距离测量成像器120、例如3D和/或飞行时间（TOF）成像器，用于根据从每个成像器120到每个铁轨的不同部分（例如到铁轨头部的不同部分）的距离差异来确定诸如铁轨磨损、铁轨裂纹和碎片、其他铁轨缺陷等的特性。运动和/或加速度监视传感器140可以并且优选地与每个成像器120相关联，用于提供从其可以确定其他铁轨和轨道参数（例如轮廓和对准）的数据，如本文所述。

轨道监视系统100可以并且优选地提供在沿着轨道200运行的机车轨道车250的大的或者大部分（如果不是全部或者基本上全部的话）上，使得当列车在铁路上操作时，关于轨道200和卡车260的状况的地理标记数据在循环和基本上连续的基础上被获得和存储。侧线、调车场和不太经常使用的其他非常规路线轨道的数据可以由例如在调车场发动机等上的轨道监视系统监视，它们在这样的轨道上操作，或者通过调度承载轨道监视系统100的轨道车250沿着这样的轨道运行。

因为数据，例如来自成像器120的图像（图像数据）——无论是二维还是三维的——以及从其导出的数据在它们被获得时基本上被地理标记，地理标记使得沿着轨道200的每个特定位置的数据能够与涉及轨道200的其他数据相关和相关联，例如在该位置和/或在特定距离内，使得容易提供对其随时间和/或距离的监视，并且使得容易从关系数据库组织、访问和检索这样的数据。此外，可以处理关系数据库中的记录，以验证轨道监视是在预定的监视时间和/或以间隔进行的，以及标识最近没有监视的轨道，从而便于和帮助铁路运营和管理。

如本文使用的，关系数据库（或数据库）可以指代单个数据库或多个数据库，其中存储在一个数据库中的数据优选地可与存储在该数据库中的数据和数据记录相关，以及可与存储在其他数据库中的数据和记录相关，这通过存储在其中的相应记录的一个或多个参数，例如轨道标识、位置、日期/时间、轨道车身份等。例如，在相对长的时间段内发生的轨道轨距的改变更有可能是磨损和/或另一种逐渐改变的结果，使得可以提前计划检查和/或维护，并为将来的时间组织检查和/或维护，而其中突然发生或在相对短的时间段内发生的改变可能是例如由于故障或断裂的铁轨紧固件230或者由于铁轨220或铁轨床205的侵蚀或故障所致的轨道损坏或篡改的结果，并且因此可能需要更紧急的检查和/或其他关注。

此外，由轨道监视系统100获得的地理标记图像数据的处理不需要实时处理或在列车上处理，而是可以在运行时或运行后转移到列车外的位置供例如在远程（远离列车）设施的处理器以后处理。在存在可能指示高风险或危险的已知分类条件使得应当快速发起检查、维护和/或修理的情况下，与该条件相关的数据可以使用其地理标记数据来标识，并且在其被获得和传送用于处理之后相对快速地被处理。在不存在该分类的已知条件的情况下，数据可以被传送并存储在关系数据库中，并且可以在方便的后续时间被处理，无论该处理是以规则还是不规则的时间表进行的。

在一些情况下，可以监视一个铁轨220并处理与之相关的数据，以例如评估对其或对它的铁轨紧固件230的磨损和/或损坏，而在其他情况下，可以监视两个铁轨并处理与之相关的数据，以例如评估轨道轨距。因为所有累积的轨道、铁轨和车轮数据都被地理标记，优选地关于位置和日期/时间二者被地理标记，所以可以从关系数据库访问和检索与任何期望的轨道、铁轨、车轮、位置和/或时间相关的数据，并以任何期望的方式处理所述数据，以便评估可以从中获得的任何期望的特性。

对存储的地理标记数据的这种处理可以采用在获得和存储数据时或之前已知和存在的过程，以及当时不知道并随后开发的过程。因此，历史数据可以用后来或新开发的过程来处理，该过程可以帮助分析与历史事件相关的历史数据，以进一步理解和/或评估历史发生事件和最近事件，例如脱轨和其他列车事故。例如，可以处理历史轨道轨距数据和/或车轮状况数据，以提供对在这种轨道上发生的和/或涉及这种轨道车的近得多的脱轨的可能原因的洞察。

类似地，对不同种类的已存储地理标记数据的交叉处理可以提供甚至进一步的洞察，例如，如在相对于轨道轨距数据检查预先存在的铁轨紧固件状况数据的情况下，例如用于标识和/或理解轨距变宽和/或其另一特性的原因或者引起轨距变宽和/或其另一特性的一个或多个原因。可以确定和监视单个轨道特性，并且此外，可以确定复合轨道特性，包括例如从定义的轨道特性集的多个值导出的指数，例如，从实际轨道轨距、其标识的缺陷、准许的速度、温度、实际和/或准许的负载等导出的轨道质量指数。

图2是示例铁轨轨道200和其上的示例轮组270的俯视图示意图，其图示了其各种几何和尺寸方面；图2A是示例卡车260或转向架260的透视图，图2B是用于轨道200的示例铁轨220的横截面视图，并且图2C图示了铁轨紧固件的示例。轨道轨距TG被规定和标准化为轨道车250的车轮280骑在其上的两个平行铁轨220的相应内表面之间的预定固定距离TG，例如一般为美国和欧洲的铁路的4英尺

英寸（4英尺8.5英寸；1435毫米），但是其他轨距在少得多的程度上也在使用中。美国联邦安全标准允许标准轨距变化，例如从4英尺8英寸（1420 mm）至用于最达60 mph（97 km/h）的操作的4英尺

英寸（1460mm）。轨距在铁轨头部顶部下方大约5/8英寸（大约15 mm）处测量。

轮组270的尺寸包括车轮280之间的背对背距离BB，每个车轮280的凸缘282具有有效的凸缘宽度EF，其中的每个或者是根据标准规格要求或者是通过实际测量而是预先已知的。因此，在相对的凸缘282和相应的铁轨220之间的总间隙CL是右轨道到车轮间隙RTCL和左轨道到车轮间隙LTCL的总和。右轨道车轮间隙RTCL是右轮280的凸缘外侧和它在其上运行的右铁轨220内侧之间的距离，并且左轨道车轮间隙LTCL是左轮280的凸缘外侧和它在其上运行的左铁轨220内侧之间的距离。以方程式形式陈述：

TG = BB + 2EF + RTCL + LTCL并且

CL = RTCL + LTCL

虽然轨距TG的尺寸是标准化的，但是由于许多因素，铁轨220之间的实际间距TGA通常偏离该标准化值，在所述许多因素当中有例如构造公差以及由温度、铁轨损坏、铁轨磨损、紧固件缺失和/或损坏、枕木损坏、铁轨床的改变和移位等引起的轨道200的改变。因为轮组270的背对背间距BB和有效凸缘宽度EF的尺寸至少对于任何特定的轮组270是标准化的并且是固定的，因此铁轨220之间的实际间距TGA可以通过从如由装置100确定的轮组270的右轨道和左轨道车轮间隙RTCL、LTCL的计算来确定。轨道监视装置100可以将所确定的计算出的TGA与标准轨道轨距TG（包括其准许的公差）进行比较，用于监视与轨距TG标准的符合性，并标识应该监视的改变条件，包括应该被调查的超出公差的条件。

在本布置100的一个实施例的操作中，间隙RTCL和LTCL是从由在列车250、例如承载装置100的轨道车250沿着轨道200移动时轨道监视装置100的一个或多个成像器120捕获的车轮280和铁轨220的图像确定的。轨道车250上的一个或多个成像器120的相应位置和视场（FOV）是预定和固定的，并且因此车轮280处和附近的尺寸是已知的，并且如果必需，可以在安装时和安装位置进行校准以获得更高的准确度。诸如有效凸缘宽度EF和/或背对背距离BB的已知尺寸可以用于校准，或者可以利用其上标记有已知刻度的对象，例如，以英寸和/或毫米标记的校准固定装置或刻度尺或标尺。

在另一个实施例中，轨道监视装置的成像器120安装在已知的位置，并且对照校准固定装置进行校准，使得它们相应的图像之间的距离、例如它们相应图像的相应中心之间的距离预先已知。在优选的布置中，在它们相应图像的相应中心之间的距离被校准为标称轨道轨距TG，并且还确定图像的比例，例如以英寸每像素或mm每像素为单位。结果，实际轨距TGA可以通过计数和组合每个图像中铁轨220的位置从图像的中心位移的像素数乘以图像的比例加上标称轨距来容易地计算。

例如，如果比例为1 mm/像素，并且一个铁轨220位于其图像中心左侧3像素处，并且另一个铁轨220位于其图像右侧4像素处，则铁轨的实际轨距为：

TGA = TG +（3像素+4像素）x 1mm/像素= 1435 mm + 7mm = 1442 mm。

如果一个铁轨220在中心右侧24像素，并且另一个在中心右侧2像素，则铁轨的实际轨距TGA为：

TGA = TG +（24像素- 2像素）x 1mm/像素= 1435 mm + 22mm = 1457 mm。

前述像素计数测量和计算方法也可以用于确定右和左轨道车轮间隙RTCL、LTCL，并如上所述计算轨距。

示例卡车260或转向架260通常包括一个或多个轮组270，例如，两个轮组270，其中每个轮组270包括固定在公共轴272上的永久配置中的一对车轮280，该永久配置限定了与卡车270在其上运行的轨道200的轨距兼容并相关的标准化车轮间距BB。每个轮组270在其相对端中的每个处由滚动接头支撑，该滚动接头通常是由相应的轴颈箱274提供的滚子或其他轴承，轴颈箱274进而由卡车260的侧框架262支撑。因此，两个轮组270支撑两个侧框架262，在侧框架中的每个上是用于一个或多个承梁弹簧264的座，该承梁弹簧264支撑横向承梁266的相对端，轨道车250的底盘255搁置在该横向承梁266上，例如在中心板和销268处，其中销268驻留在轨道车底盘255的对应插座中。

轮组270的每个车轮280基本上是圆盘，并且具有围绕其最靠近轮组270中心的边缘径向向外延伸的凸缘284。每个车轮280的周界限定了沿着铁轨220滚动的滚动表面284。典型地，车轮280是锥形的，例如以大约1至20的锥度，使得滚动表面284限定了截头圆锥形（或更简单地，本文为圆锥形）表面，该表面在与凸缘282相邻处具有较大的直径，并且在车轮280的相对边缘处具有较小的直径。车轮280的锥度与铁轨220的头部的相关向内锥度或倾斜协作，使得轮组270倾向于沿着铁轨220的头部运行，而其凸缘282不经常接触铁轨的侧面，这将增加车轮和轨道磨损。

各种卡车260具有不同的配置，并且能够并且通常确实具有图2A中未示出的结构和操作元件，在它们当中例如有横梁和其他结构构件、制动器和制动杠杆及其联动装置、缓冲器等，并且可以具有对于理解本布置不是必需的电气和/或机械马达和/或其他驱动构件。

标准铁轨220具有不对称的工字梁形状，其具有平坦的基座222，基座222搁置在枕木210上并由枕木210支撑，并且通过铁轨紧固件230附接到其。窄腹板224从基座222向上延伸，并在其上支撑扩大的近似方形的头部226，其中标准铁轨220是例如热轧钢合金的相当长的整体细长钢构件。美国铁轨220通常大约5 - 8英寸（约12.7 – 20.3 cm）高，这取决于负载承载能力，并且对于接合铁轨通常制成大约39或78英尺（大约12或24米）长的长度，并且对于基本上更长长度的连续焊接铁轨被首尾相连地焊接在一起，例如分成大约

英里（大约400米）长的焊接区段。

由于铁轨220的向内底坡和车轮280的运行表面284的圆锥形状，轮组260倾向于以轨道200为中心运行，并且因此铁轨220倾向于在例如从车轮凸缘282的头部226的内侧表面上以及在其靠近内侧的顶表面上磨损最大，例如由于滚动磨损。图2B中头部226的虚线轮廓图示了这种铁轨磨损，用简单的术语来说，铁轨磨损可以表征为竖直磨损VW、横向磨损LW以及可选地被表征为径向磨损RW。轨道监视装置100利用从来自成像器120的铁轨220的图像获得的 VW、LW和/或RW磨损的测量来监视铁轨磨损，并指示何时应该进行铁轨220的检查和/或更换。虽然可以对铁轨磨损进行更精确和复杂的表示，但目前认为对如所述的轨道和铁轨的监视没有必要。

注意，在车轮280的滚动表面284在成像器120的FOV 130内的情况下，滚动表面284中的不规则性可以类似于铁轨220、特别是其头部226的测量来检测。虽然铁轨220被连续监视，使得轨道车250沿着其运行的整个长度的铁轨220被监视，但是车轮表面284仅需要例如以周或月的间隔来被周期性地监视，因为其中的不规则性和/或缺陷倾向于在较长的时间段内缓慢出现。

可以例如在轨道200的不同区段上、在轨道200的修复区段上等等采用各种类型和种类的紧固件230，并且因此装置100采用标准紧固件图案库，用于与成像器120产生的图像进行比较。这些类型和种类的紧固件230可以包括来自简单的道钉、带有轨枕板的道钉、带有轨枕板的螺纹夹具和夹子型紧固件的任何东西，并且可以与枕木和/或预制混凝土轨枕一起使用，所述枕木和/或预制混凝土轨枕被形成为包括用作紧固件230的部分的凹槽、嵌入座、插入件等。在图2C中，图2C图示了铁轨紧固件230的各种示例，项目232是轨枕板、基板或底板，项目234是紧固件，诸如铁轨道钉、狗头道钉、椅子螺丝、螺栓和夹子，并且项目236是夹具构件。

图3和图3A是轨道监视系统100或装置100的示例实施例的示意框图。安装在轨道车250上的一个或多个成像器120向也与轨道车250相关联的处理器140提供在其相应的视场（FOV）130内的轨道200和其铁轨220的图像（图像数据）。处理器140处理图像数据并将其存储在相关联的存储器设备144中，存储器设备144通常是固态或磁盘硬盘驱动器。图像数据也可以存储在可移除存储器介质146上，诸如数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储器卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器或其他便携式存储器设备146或其任何组合，其可以被移除和传输以向远离轨道车250定位的处理器170、例如远程处理器提供图像数据。

轨道车250上还安装有定位设备142，通常是GPS定位设备142，其基本上实时地向处理器140提供代表轨道车250位置的位置数据，处理器140将位置数据和图像数据相关联，例如对图像数据进行地理标记。因为在图像数据中表示的位置从位置数据已知，并且与该图像数据相关联，所以可以利用图像数据来找到已经成像的特定轨道和/或铁轨，例如轨道、铁轨或其一个方面。

定位设备142可以是单个GPS设备或冗余GPS设备，和/或可以利用两个或更多不同且独立的全球定位系统，例如，美国的GPS系统、俄罗斯的GLONASS系统、欧洲的伽利略系统、印度的IRNSS系统和/或中国的BDS系统，使得即使当一个GPS超出范围或停止服务，也可获得地理位置数据，然而，在任何特定情况下，这样的冗余可能不是必要的或者是不可负担的。

优选地，表示获取图像数据时的时间的时间数据也与图像数据相关联，使得其位置和时间二者都是已知的。时间数据可以从GPS定位设备142或从与轨道车250（例如其发动机控制系统）或与处理器140相关联的时间标准获取。典型地，地理标记数据包括相关联的位置和日期-时间戳二者，例如，除非另有明确说明，否则为其获取的日期和时间。

GPS设备142还提供速度指示，速度是位置的改变率，如果需要，则可以使用速度指示来减少由于GPS设备142的处理时间所致的位置数据中的误差，例如在接收到GPS卫星信号与从中导出并呈现位置数据的时间之间的时间。然而，这通常不需要进行，因为显著的轨道缺陷通常不局限于例如几英尺或几米的非常短的距离，而是上升超过几十英尺或几十米（如果不是更长的距离的话），例如土壤和/或铁轨床侵蚀以及来自水或局部洪水的损坏。

成像器120可以是任何成像器，其提供合适的分辨率用于检测铁轨220及其铁轨紧固件230中的轨道轨距和视觉上可辨别的缺陷，并提供合适的高帧率，以便在轨道车250高速行驶时对铁轨220连续成像。目前，大约120 fps的帧速率和大约300x200像素的分辨率被认为足以在典型的预期条件下提供可接受的轨道和铁轨监视。

优选的成像器120是可从美国德克萨斯州达拉斯市的德克萨斯仪器公司获得的OPT-8241 3D T.O.F.型号的成像器。该成像器具有高达150 fps的帧速率以及为320x240像素的分辨率，并使用IR激光源在红外（IR）光谱下操作，以照亮场景。该成像器进一步包括飞行时间（TOF）能力，用于测量到被照亮对象的距离和图像中的距离，由此可以明确铁轨220和铁轨紧固件230以及车轮280的三维图像，用于确定其物理尺寸和其完整性。也可以获得立体图像，并且在将对象（例如铁轨220和铁轨紧固件230）与其标准图案和/或尺寸进行比较中是有用的。

替代的距离测量成像器120是可从美国位于加利福尼亚州圣何塞的博通公司获得的AFBR-S50MV85G型号的飞行时间（TOF）传感器模块。该成像器采用850 nm激光光源，配有4×8像素检测器，具有7-16个照明像素，其视场（FOV）高达大约12.4°×6.2°，同时每秒提供高达3000个样本。利用小的激光光斑尺寸和大约0.1 mm的距离准确度，可以获得例如轨道轨距TGA和铁轨磨损的精确测量。这是如下情况：任何描述的布置的成像器120、120S是居中安装、例如如在图1F-1G中，还是更靠近铁轨220外侧、例如如在图1A-1C中，优选地在距离例如铁轨220的被测对象大约100-1000 mm的距离处。

成像器120可以提供可见光波段中、红外波段中或其组合中的图像，和/或可以依据到成像对象的距离来映射图像，例如如同飞行时间成像器一样。例如，可以添加温度感测成像器、例如IR范围内的一个感测，以提供包括周围环境温度以及铁轨和/或轨道温度的图像。合适的IR温度传感器的一个示例是可从比利时的Melexis NV公司以及新罕布什尔州纳舒厄市的Melexis公司获得的MLX90640型感测设备。MLX90640型感测设备具有32 x 24像素的IR热感测阵列。可以添加IR温度感测成像器120、120S，例如在视觉和/或TOF传感器120、120S的位置处或附近，并且优选地具有足够宽的FOV，以感测和提供地理标记的温度图像，从该图像可以确定铁轨和/或轨道对照环境温度的温度分布。可以采用提供任何种类的图像的任何成像器120，从所述图像可以标识和确定相关的轨道数据、铁轨数据、铁轨紧固件数据和/或车轮数据，如所描述的。

当轨道车250滚动时的振动——例如，由铁轨、车轮、轴颈轴承和/或其他不规则性引起——也可以由成像器120产生的图像或由耦合到处理器140的振动传感器来监视，例如，其中除了位置传感器之外，设备142还包括一个或多个传感器，从而提供可能指示检查和/或修理需要的另外指示。

可选地和附加地，惯性测量单元（IMU）或设备120A——例如，典型地，包括加速度计、陀螺仪、磁力计和/或其他加速度和/或运动测量设备的电子器件——可以与成像器120相关联，从该电子器件可以确定线性和/或角运动。在其中采用两个成像器120并将其安装到卡车260的优选布置中，IMU 120A与每个成像器120相关联。在一个优选实施例中，采用两个成像器120，一个安装到卡车260的每一侧，并且IMU 120A与每个成像器120一起安装或包括在每个成像器120中，从而监视卡车260的每一侧例如相对于水平轨道200在三个正交轴上的位置——沿着包括或紧邻铁轨220的竖直轴，沿着基本上平行于轮组270的轴272的水平横向轴，以及沿着基本上平行于铁轨220的纵轴的水平前后轴。

IMU 120A通常通过对代表其运动的三轴加速度数据进行积分来确定其相对于参考位置的相对于三个正交轴的位置，并且可以不时地进行重新校准以消除长期漂移，长期漂移在本布置中相对于轨道监视测量通常不是问题，在本布置中，感兴趣的测量之间的时间相对短，并且对于大多数部分，短期内的相对位置主要是感兴趣的。由每个IMU 120A产生的数据被地理标记，包括位置数据和时间和日期戳，由此可以既在给定时间又在一时间段内确定IMU 120A和与其相关联的成像器120的相对位置。

在前述任一示例、特别是后几个示例的优选布置中，安装到卡车260的成像器120和IMU 120A优选地在侧框架262或其被轮组270附接到的其他部分处附接到卡车260，而不是在诸如承梁266的其装有弹簧的部分上附接到卡车260，使得它们处于基本上固定的距离，例如，距离铁轨220大约100 mm。结果，IMU 120A的位置相对于铁轨220基本上是固定的，并且因此IMU 120A的移动倾向于真实地反映铁轨220的高度和横向位置的改变。

如下所述，铁轨220高度的改变——如在左和右铁轨220之间和在每个铁轨的某一距离之上有区别地二者——代表轨道200的某些特性，诸如铁轨轮廓（高度差异）、铁轨对准（水平或横向差异）、中心线倾斜（高度偏差）和横向水平（侧对侧高度差异）。例如，在相对直的轨道区段上，除非一个铁轨的轮廓不同于另一个铁轨的轮廓，否则左和右铁轨之间的高度应该基本上没有改变，并且除非一个铁轨的对准不同于另一个铁轨的对准，否则铁轨对准应该没有改变。在轨道的弯曲区段上，在考虑倾斜和曲率之后，基本上相同的情况应该是真的；并且在上坡或下坡区段上，一旦在考虑坡度之后，基本上相同的情况就应该是真的。

替代地和/或附加地，可以提供发射器150和天线152来将地理标记的图像数据传送到远离轨道车250的站点，地理标记的图像数据在那里由远程处理器170接收。在这种情况下，在远程站点的天线162和接收器160接收发射的地理标记图像数据，并将其耦合到处理器170。

注意，发射器150和接收器160可以各自包括其中双向通信是必要或合期望的发射和接收能力二者，并且发射器150和/或接收器160可以是通信设备或通信设备的部分，所述通信设备否则存在于轨道车250上，例如，如在轨道车250是发动机或机车的情况下，或者可以与例如GPS位置跟踪设备的轨道车250上存在的其他设备共享。

在远程站点，处理器170经由便携式存储器介质146或经由接收器160接收地理标记的图像数据，并将该数据存储在存储器174中，所述远程站点可以位于例如铁轨调车场的设施处，轨道车位于所述铁轨调车场，或者可以远离轨道车250许多英里或一陆地。处理器170进而向输出设备180提供轨道200、铁轨220、铁轨紧固件230和车轮280的确定状况的指示和/或报告。在确定了缺陷或其超出公差条件的情况下，处理器170生成其警报和/或警告通知，输出设备180将该警报和/或警告通知传送给用户。

输出设备180可以是产生物理文档的打印机、与用户电子设备通信的发射器、以人类可感知的形式显示数据的监视器或其他显示器、听觉设备、视觉设备或可以与这种数据的用户通信的任何其他设备。输出设备180可以包括多个输出设备180，其可以位于不同位置用于不同用户，例如，在维护和修理设施中供其人员使用，在操作中心中用于在那里的用户，在管理中心中用于在那里的管理者，在特定人员和/或车辆上或与它们一起用于其用户等等，以及（可能甚至通常）其组合。附加地和/或可选地，输出设备180可以包括在轨道车250上的系统100中，如输出设备180’指示的。

为了向用户提供这样的报告、警告等，由一个或多个成像器120产生的图像数据必须被分析、与标准模板和/或尺寸进行比较、进行计算、或者以其他方式进行处理，以确定成像的轨道200、铁轨220、紧固件230和/或车轮280是否在可接受的限制内，以及是否完整和未损坏。这种处理可以全部或部分通过在成像器120内部的处理、由处理器140、由处理器170、由辅助处理器或由其任何组合来执行。

图像数据、地理标记图像数据、位置数据、来自其的经处理的数据等优选地以可搜索的关系数据库形式存储在存储器144、存储器介质146、存储器174和其他存储器设备中，所述数据可以容易地被访问和检索用于处理、分析和/或报告。因为数据是地理标记的，其包括表示获取它时的日期和时间的日期-时间戳，所以可以执行历史分析，从而揭示趋势和相似性，并揭示恶化的状况，由此可以生成其报告，该报告有助于其轨道和铁轨由系统和装置100监视的铁路的管理和操作。

本文的通信可以经由蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙、RFID设备、无线电网络、一个或多个中继器和/或中继、一个或多个陆地线路和/或光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络中的任何一个或多个，或前述中的任何或所有的任何组合。

图3A涉及系统100的示例布置，其中结合图1F的布置采用图1C或图1D的布置1D，例如，如上所述。其中，成像器120基本上提供在每个铁轨220正上方，用于查看铁轨220和它们的铁轨紧固件230，并且相应的成像器120、优选为3D TOF或其他距离测量成像器指向下和侧向，用于查看内表面，例如至少铁轨220的腹板。其各种元件的操作如本文别处所述。然而，由成像器120S提供的包含图像数据的距离可以全部或部分地由可选的单独处理器140S处理，这例如如可能便于为系统100提供一个或多个模块化元件，和/或在需要比处理器140的处理能力更大的处理能力的情况下。来自处理器140S的输出数据可以存储在存储器144或单独的存储器中，和/或可以由存储器介质146和/或单独的存储器介质和/或由发射器150和天线160传送，这如在任何给定的情况下都可以是方便的。典型地，本文中的任何处理器实际上都可以包括单独和/或一起协同工作以提供描述的功能的多个处理器。

在该组合布置中，由具有可选IMU 120A的成像器120提供的图像数据可以用于确定和/或监视轨道特性，诸如轨道横向水平、中心线倾斜、铁轨轮廓、铁轨对准、铁轨头部（顶表面）磨损和/或缺陷、轨道轨距等，而包括由成像器120S提供的距离数据的图像数据可以用于确定和/或监视轨道轨距、铁轨底坡、铁轨头部（顶表面和内表面）磨损和/或缺陷等，并且替代地或附加地，成像器120S可以设有一个或多个可选的IMU 120A，其可以用于确定和/或监视轨道和铁轨特性，但不是必须的，并且因此IMU没有与此一起图示。

图4是图示用于监视轨道200和/或其铁轨220的方法300的示例实施例的示意性流程图；图4A至图4I是图示用于监视轨道200和/或其铁轨220的图4的示例方法300的细节和替代方面的示例实施例的示意性流程图，并且图6是图示可结合图4的方法采用的评估标准的示例的图表。

方法300开始于提供和/或安装305轨道和铁轨监视装置100的元件，例如在例如机车或发动机250的轨道车250上的一个或多个成像器120和/或处理器140和/或定位设备142，以所描述的任何方式或另一种合适的方式，其中获得轨道200和铁轨220以及紧固件230的合适视图。在装置100投入使用或例如在维护和/或修理之后返回使用之前，合期望的是对其进行校准310，以确保与将要成像的对象相关的尺寸是已知的，使得可以由此测量和监视尺寸和相对位置。

示例校准315（图4A）包括提供3101校准标准，例如作为轨道200的一部分的对象，该对象被建立为校准标准轨道或者该对象被放置在轨道200上以提供校准标准标记和/或标志。该校准标准由装置100的一个或多个成像器成像3102，并且其中的校准标记的位置被标识和调整3103，以便使图像的比例与校准标准一致。调整3103可以通过机械手段进行，例如，物理调整成像器120、120S的位置和/或定向，使得标准校准标记位于由此提供的图像中的预定位置、例如位于其中心，或者通过电子调整成像器120、120S产生的图像，使得标准校准标记位于图像中的预定位置。调整3103还可以包括改变图像的比例，例如，通过物理地和/或电子地增加或减少成像器120、120S和/或其镜头的放大（变焦和非变焦）。

一旦装置100及其成像器120被校准，该校准就被记录3104，例如用于跟踪和质量控制目的。然后，在新安装的装置100的情况下，装置100及其成像器120、120S可以投入使用3105，或者在装置100已经经历修理、维护和/或定期重新校准的情况下，装置100及其成像器120、120S可以返回使用3105。

在校准310之后，装置100准备好以供使用，并且当检测315到轨道车250的移动时开始操作。没有轨道车250的移动，装置100可以保持在准备好且进行操作的状态中，或者可以被置于或者将其自身置于睡眠或冬眠模式以例如节省能量，或者可以被关闭或者将其自身关闭，直到在使用前恢复到操作模式。

轨道车250（或包括轨道车250的列车）的移动可以用于将装置100从睡眠或冬眠模式恢复到操作模式或开启装置100，并且轨道车250的移动可以由例如向其列车控制系统发出和/或由其列车控制系统做出的命令、来自操作室的操作命令、来自列车控制系统的非零速度指示、和/或由定位单元142检测到的位置改变来指示，从而发起成像320。

一旦成像开始320，来自成像器120、120S的成像器就被捕获325、地理标记325并存储325在与轨道车250上的装置100相关联的存储器中，如所描述的。在图像被捕获和存储325之后，存储的图像被处理330以例如定位每个图像中要标识和/或评估的对象，确定图像特征之间的尺寸，确定轨道和铁轨参数以及完整性。典型地，由轨道车250的装置100存储325的图像随着轨道车250操作而累积，并且在运行结束或轮班或一天结束时被下载，或者在如可以是方便和期望的另一时间被下载。处理330可以包括从轨道车250上的存储器检索图像，以优选的格式存储检索到的图像，例如作为关系数据库中由时间、日期、地理位置等索引的记录，归一化图像参数，调整曝光或对比度或其他照片特性等。处理340还可以包括将图像转换或以其他方式改变成如下形式：所述形式对于应用光学模式识别技术的分析和特征检测而言更适合和/或更高效，例如如本文所述。

处理330-394还可以包括确定340预定对象的位置，例如左和右铁轨220，在其相应图像（例如，两个）中的每个中，所述图像由两个成像器120、120S在同一时间和地点捕获，如它们共同的地理标记所指示的，例如这两个图像在基本上相同的时间具有基本上相同的地理位置。地理位置的该确定加上装置100及其成像器120、120S具有已知的预定特性的事实，例如通过设计和通过校准，使得铁轨220和轨道200的参数和尺寸以及紧固件230的特征能够从具有基本上相同地理标记的每组两个图像中以足够的准确度确定。

为了便于处理330-394，可以直接从图像进行测量和比较，例如通过对图像中的像素进行计数，而不将该图像数据转换成常规的测量单位、例如英文或SUI单位，用于处理；这种转换可以对图像数据执行，作为在警报、报告等中呈现数据的部分。此外，因为诸如轨距之类的轨道特性在短距离内没有显著改变，例如10-15英尺或2-5米，因此甚至具有稍微不同的地理标记的图像也可以被处理以确定这样的轨轨道特征，如果需要或合期望的话。

作为标识图像中对象的部分，首先标识335每个图像中的参考对象是有帮助的。每个图像中都有铁轨220。因此，优选的参考对象是铁轨220，其是具有简单且容易找到的形式（例如两个平行的侧面）的对象，其通常居中位于每个图像的视场中并且在图像中以预定的取向定向。一旦铁轨220被标识335，则定位和标识其内侧就容易得多，该内侧是确定340实际轨距TGA中的一个点，无论这是通过下一次定位车轮凸缘282来确定340右和左车轮间隙RTCL与 LTCL（这确定340 TGA），还是通过在两个图像中定位右和左铁轨220来根据校准310参考来确定340 TGA来完成的。

用于确定340实际轨道轨距TGA的替代示例方法的示例在图4B中示出。首先，使用轨道200的相应（例如，两个）图像中的每个中的左和右铁轨220的内侧的位置从图像确定3401铁轨220及其内侧的位置，所述图像在基本上相同的时间和地点捕获，如它们的地理标记基本上相同所指示的。此后，可以采用几种不同方法中的一种来确定340实际轨距TGA。

使用车轮至铁轨间隙RTCL、LTCL包括在第一示例中在图像中定位3402铁轨凸缘282，例如通过从图像进行缩放确定3403车轮至铁轨间隙RTCL、LTCL，根据车轮至铁轨间隙RTCL、LTCL确定3404实际轨距TGA，以及将确定的实际轨距TGA与标称轨距TG及其准许公差进行比较3405，以确定345实际轨距TGA是在轨距的指定范围内还是在指定范围外以及超出多少。

用于确定340实际轨距TGA的替代示例包括根据左和右铁轨220的内侧在分别来自左和右铁轨220上方的成像器的相应图像中的位置来确定3407实际轨距TGA。因为每个图像具有已知的预定比例，因此例如实际轨距TGA的测量可以通过缩放图像来确定3407，或者测量可以通过对在图像中的标称位置（例如其中心处）与图像中的实际位置之间的像素进行计数而推断来确定。

用于确定340实际轨道轨距TGA的另外且在许多方面优选的方法包括采用由飞行时间成像器120、120S进行的距离测量，所述成像器120、120S位于轨道车250或其卡车260上已知的相对中心的位置，例如如图1F中，并且其旨在使左和右铁轨220处于它们的相应视场内，然后根据到相应铁轨220内侧的测量距离确定340实际轨距TGA，所述内侧例如比铁轨头部的内表面更大且相对更平坦的铁轨220的内腹板，其例如可能被磨损或损坏。这种确定340可以通过几何计算，所述几何计算基于到铁轨220的测量距离，将成像器120、120S的已知视角作为因素，或者可以通过与从成像器120、120S的校准确定的先验已知测量进行比较来确定。

将确定的3407实际轨距TGA与指定的标称轨距TG进行比较3408，以确定与标称轨距TG的公差，并且此后确定345实际轨距TGA是否在规格内。如果不是345-N，则创建350超出公差条件的记录并存储例如在前述数据库或另一个关系数据库中。超出公差条件和其他故障或缺陷可以称为一个或多个异常。如果实际轨距TGA在规格345-Y内，和/或在存储之后，异常记录被创建和存储350，则方法300由此继续。

轨距TG、TGA尺寸和公差作为轨道车250在轨道200上运行的速度的函数的示例在图6的图表或图形表示中图示，其中以毫米为单位的轨距TGA沿竖直轴显示，并且以英里每小时为单位的轨道车速度范围沿水平轴显示。与标称轨道轨距偏差带之间的边界由较宽的水平线指示，并且相关情形和/或要采取的动作的指示在那些水平线之间的空间中指示。这些动作范围从规划未来动作，例如轨道维护，到在适当的指定时间帧内发起纠正动作，到关闭偏离标称的程度足以呈现明显危险的轨道块。

此外，方法300包括确定355-385铁轨紧固件230的状况，例如，缺失和/或松动和/或损坏的螺栓、椅子螺丝、夹子、夹具、基板等，如在如图4和图4C中所示的示例步骤中。该监视是通过将光学模式识别应用于由成像器120、120S提供的铁轨220的图像来实现的，这些图像在其视场内包括将铁轨220固定到横向轨枕210的铁轨紧固件230中的一个或多个，以验证铁轨紧固件230的完全性和完善性。将示出使用中的各种类型和种类的铁轨紧固件的图像中的所识别的紧固件图案对照标准铁轨紧固件的图案进行比较360，包括其可容许公差以及其部分的存在、不存在和/或位移。

具体地，分析来自成像器120、120S的图像以标识3552其中的铁轨紧固件230，例如，基于如下事实：铁轨紧固件230应该存在于每个铁轨220在其基座222处的两侧上的位置，在该位置，该铁轨搁置在横向轨枕210上。在图像中标识铁轨和横向轨枕是相对直接的，因为每个铁轨和横向轨枕都很大，并且限定了相对长且直的边缘，这得益于每个铁轨沿其长度搁置在间隔开的横向轨枕上的事实。此外，铁轨的长边缘和直边缘位于图像中可预测的（如果不知道或预定的话）位置，并且横向轨枕基本上垂直于铁轨。因此，铁轨紧固件230可以被定位和标识，因为它们具有在铁轨220搁置在横向轨枕210上的位置处邻近铁轨220的基座222的形状和特征。

一旦铁轨紧固件被定位和标识3552，其部分就从图像中相对于铁轨和横向轨枕的现在已知的铁轨紧固件位置被标识3554，并且铁轨紧固件的部分的位置在图像中被标识3554，例如，通过它们相对于铁轨和横向轨枕以及彼此的位置。例如，铁轨紧固件230基板232搁置在横向轨枕210上，其夹具236邻近铁轨220，并且其紧固件234处于将夹具236保持在抵靠基板232的位置中的位置。

将标识的铁轨紧固件230及其部分与标准铁轨紧固件进行比较360可以包括检索3602第一标准铁轨紧固件的图案，并将第一标准铁轨紧固件图案对照标识的铁轨紧固件的图案进行比较365以查看是否存在匹配365。如果不是，365N，则检索下一个标准铁轨紧固件图案，比较365该下一个标准铁轨紧固件图案以确定是否存在匹配365，并且循环3602、365、365N继续，直到365Y找到匹配。

与前述比较相关，使用中的所有标准类型和种类的铁轨紧固件的“已知良好”配置图案的目录被存储在存储器中，从该存储器可以访问它们，以便与在实际铁轨紧固件的原位图像中识别的图案进行比较。通过比较铁轨紧固件图案可识别的条件的示例包括，例如，其每个部分的存在和尺寸、存在的其部分的数量、其缺失和/或变形的部分、其移位的部分、其螺栓、螺钉和/或夹子的存在和/或不存在、其部分相对于枕木和/或铁轨的位置、其部分之间的过度间隔、随时间和/或随环境和/或操作条件改变对上述任何一个的改变等。

比较和评估在标准已知良好铁轨紧固件图案和从图像识别的原位铁轨紧固件图案之间的偏差，以确定超出公差状况，并检测成像铁轨紧固件的缺失、断裂和/或损坏部分。在可以被标识、寻找、比较和评估的铁轨紧固件部分之中有例如，更大和更小的金属板、螺钉、道钉、椅子螺丝、螺栓等，多个紧固件、夹具、夹子、不在适当位置的部分等。展现这种状况的铁轨紧固件被标记、报告和/或经受关于另外动作的通知，例如，用于进一步检查、用于维护、用于修理和/或用于更换。

此外，并且最优选地，因为一个或多个铁轨紧固件的每个图像都被地理标记和时间标记，所以可以比较在特定位置的特定铁轨紧固件在不同时间的图像，以检测其间随时间发生的差异，并且该差异可以表示或指示特定铁轨紧固件的退化和/或损坏。

确定355铁轨紧固件图案包括，例如，从存储器检索355存储的标准铁轨紧固件图案中的一些，并依次将每个图案与图像中标识的铁轨紧固件进行比较360，直到找到基本匹配365。注意，该匹配不需要并且优选地至少初始不需要是精确的。匹配或初始比较355、360仅需要足以合理地标识图像中的铁轨紧固件的类型，随后将成像的紧固件与该类型的铁轨紧固件的标准进行比较360。如果不匹配365-N，则继而发生与其他类型的铁轨紧固件的图案的进一步比较355，直到确定紧固件的类型。

如果匹配被发现365-Y，则详细的比较进行到确定370-385铁轨紧固件的一部分是否缺失370，并且如果一部分缺失370-Y，则创建并存储380该异常确定的记录，并且该过程在比较375处继续进行以确定铁轨紧固件的一部分是否从其应该在的位置移位。如果一部分被移位375-Y，则该异常确定的记录被创建并存储380，并且该过程在比较385处继续进行以确定铁轨紧固件是否已经完成385。如果没有完成385-N，则过程返回继续检查370-385铁轨紧固件，直到过程完成385-Y。

替代地，比较可以测试铁轨紧固件230的所有部分是否都存在3702。如果所有部分都不存在3702N，则将缺失的部分记录3802在例如关系数据库中。此后，或者如果所有部分都存在3702Y，则过程继续进行到测试铁轨紧固件的所有部分是否都处于它们的正确位置3752。如果铁轨紧固件230的所有部分都不在它们相应的正确位置3752N，则错误定位的部分被记录3804在例如关系数据库中。此后，或者如果所有部分都处于它们的正确位置3752Y，则过程继续进行到测试它是否已经完成390。

还可以进行包括本文描述的那些的附加确定400，直到它们完成390；如果390-N它们尚未被完成，则依次进行这些确定，直到全部已经完成390-Y。

一个附加的确定400可以包括用于检查铁轨220的磨损和/或缺陷的过程400、410，例如如在图4D中，例如其顶表面的磨损与其内表面的磨损相组合，而不管其（一个或多个）原因如何，以及单个铁轨的状况，例如裂纹、断裂及其其他物理状况的存在，至少与铁轨头部的顶表面和内表面相关，而不管其（一个或多个）原因如何。优选地，图像是三维（3D）和/或飞行时间距离图像，这便于既定性又定量地标识成像铁轨中的任何磨损和/或任何缺陷，然而可以用非3D图像执行不太精确和不太彻底的监视。

检索4102包括铁轨220的图像，并且标识4104每个图像中的铁轨，例如，如上所述，并且将其铁轨头部322的形状与新的（未磨损的）标准铁轨头部的形状进行比较4106，以确定4108是否存在显著的铁轨磨损及其程度。如果磨损不在公差内4108N，则例如来自地理标记图像的过度铁轨磨损及其位置的记录被存储4110在关系数据库中。此外，如果存在显著的磨损，但是仍然在公差内，则该磨损也可以被存储4110在关系数据库中的记录中。

如果铁轨磨损在可接受的限制内4108Y或者磨损记录已经被存储4110，则过程400、410继续进行，其中图像中的铁轨头部222的表面被比较4112以标识其中的任何裂纹、碎片、翘曲、扭曲或其他缺陷，并且确定裂纹、碎片、翘曲、扭曲或其他缺陷是否显著和/或在可接受的限制之外4112N，其记录连同其如从图像的地理标记位置定位的位置被存储4114在关系数据库中。

类似地，在卡车250的一个或多个车轮280在成像器120提供的图像的视场130内的情况下，那些图像可以用于确定一个或多个车轮的状况和/或磨损，例如通过与已知货物（例如新的或未使用的车轮、包括其滚动表面和凸缘）的图案进行比较。更高质量的图像是优选的，例如便于既定性又定量标识成像车轮中的任何磨损和/或任何缺陷的三维（3D）图像，可以用例如二维图像的非3D图像执行不太精确和不太彻底的监视。

此外，用于铁轨/轨道轨距测量的TOF成像设备120、120S也可以用于铁轨头部缺陷检测，因为铁轨头部在其正常视场内。TOF设备120、120S的传感器阵列可以被配置用于当列车以较高速度的速率行驶时测量更长的区段。由此铁轨头部的定量轮廓可以与已知良好的铁轨头部轮廓进行比较，以检测其中包括例如磨损和裂缝的各种缺陷。

因此，过程400、410基本上与当监视铁轨220和/或铁轨紧固件230时采用的过程400、410相同，除了以下之外：车轮280被成像、标识和监视，并且其中的缺陷和/或磨损被存储在关系数据库中，并且对磨损和/或缺陷的警报、报告等基本上如所述地生成。

如果在要检查的图像中存在更多的铁轨4116，则4116Y返回过程400，410以继续标识4104和检查4106-4112铁轨220的图像。如果不是4116N，则过程400、410继续进行到过程300的步骤390或398。

以上已经描述了确定铁轨之间的轨距和标识紧固件230中的缺陷，如确定单个铁轨的磨损，例如其上的顶表面的磨损与其内表面的磨损相组合而不管其原因如何，和单个铁轨的状况，例如裂纹、断裂、温度和其其他物理状况的存在，至少与铁轨头部226的顶表面和内表面相关，而不管其原因如何。使用所描述的装置100和方法300可以测量和/或监视的轨道200和铁轨220的其他特性包括以下。

过程400、420（图4E）可以用于监视铁轨轮廓，即，铁轨竖直高度在预定距离上的改变，例如在铁轨的中点处测量的一区段典型铁轨的大约62英尺（大约18.9米）的弦长。过度的铁轨轮廓偏差可能是铁轨变形的指示，例如作为应力的结果，诸如热膨胀、过载或铁轨床移动，这可能导致轨道故障和/或脱轨。如本文所述，铁轨温度可以由IR成像器120、120S测量。

当承载轨道监视器100的列车在铁轨上行驶时，可以根据IMU 120A在每个铁轨的位置序列处获得的竖直高度数据来确定420铁轨轮廓。IMU高度数据可以是高度改变的形式，并且可以在高度方面参考在给定时间和位置的位置数据的高度分量，例如如由定位设备142提供的。

例如，铁轨轮廓监视过程400、420开始于标识4202待检查的铁轨区段，并检索4204对应于该铁轨区段的相应端部和中心点的IMU高度数据。铁轨区段通常是对应于铁轨的标准长度的长度的大约62英尺（大约19米）的区段，并且从那些地理标记的图像标识4202其端部，那些地理标记的图像包括其中具有接合相邻铁轨区段的对接接头的铁轨；然后，根据位置数据或与其相关联的时间数据，从其端部确定4202其中心点。在采用焊接铁轨的情况下，使用地理标记数据例如根据监视时间表或以规则的距离间隔标识4202待监视的预定长度的铁轨区段。

根据在铁轨区段的标识的端部处的IMU数据，确定4206铁轨区段的确定端部的相应高度，并且类似地确定4208中心点的高度。通过直接算术比较4210来确定中心点处的偏差（如果有的话）以及该偏差是在规格之内还是在规格之外。如果铁轨轮廓不在规格内4210N，则地理标记的标识和位置数据被存储4212在关系数据库中，用于如所述的稍后检查和动作。如果铁轨轮廓在规格内4212Y，并且所有铁轨区段尚未被监视，则过程400、420没有完成4214N，并且返回以标识4202要监视的下一个铁轨区段。如果铁轨轮廓在规格内4212Y，则过程400、420返回到过程300的步骤390和398。

过程400、430（图4F）可以用于监视铁轨对准，即，横向铁轨位置在预定距离上的改变，例如在铁轨的中点处测量的一区段典型铁轨的62英尺（大约18.9米）的弦长。过量的铁轨对准偏差可能是铁轨变形的指示，例如，作为应力的结果，诸如热膨胀、过载或铁轨床移动，这可能导致轨道故障和/或脱轨。

当承载轨道监视器100的列车在铁轨上行驶时，可以根据由（一个或多个）成像器120在每个铁轨的位置序列处获得的图像数据来确定430铁轨对准。铁轨位置数据可以根据一个铁轨的图像序列中铁轨的侧到侧（水平）位置的改变来确定430，和/或可以根据轨道轨距的改变来确定，并且可以参考给定时间和位置的位置数据，例如，如定位设备142所提供的。替代地，铁轨位置可以根据例如如由IMU 120A提供的位置的侧向改变来确定，并且可以参考例如如由定位设备142提供的给定时间和位置的位置数据。

例如，铁轨对准监视过程400、430开始于标识4302要检查的铁轨或轨道区段，并检索4304对应于该铁轨或轨道区段的相应端部和中心点的水平位置数据。铁轨或轨道区段通常是对应于铁轨的标准长度的长度的大约62英尺（大约19米）的区段，并且从那些地理标记的图像标识4202其端部，那些地理标记的图像包括其中具有接合相邻铁轨区段的对接接头的铁轨；然后，根据位置数据或与其相关联的时间数据，从其端部确定4302其中心点。在采用焊接铁轨的情况下，使用地理标记数据例如根据监视时间表或以规则的距离间隔标识4302待监视的预定长度的铁轨区段。

根据在铁轨或轨道区段的被标识的端部处的图像数据，确定4306铁轨区段的确定端部的相应的侧到侧（水平）位置，并且类似地确定4308在中心点的水平位置。替代地，铁轨区段的所确定端部的相应的侧到侧（水平）位置可以根据在铁轨区段的所标识端部处的IMU数据来确定4306，并且类似地确定4308中心点处的水平位置。通过直接算术比较4310确定中心点处的偏差（如果有的话）以及该偏差是在对准规格之内还是在对准规格之外。

如果铁轨对准不在规格内4310N，则地理标记的标识和位置数据被存储4312在关系数据库中，用于如所述的稍后检查和动作。如果铁轨对准在规格内4312Y，并且所有铁轨或轨道区段尚未被监视，则过程400、430没有完成4314N，并且返回以标识4302要监视的下一个铁轨或轨道区段。如果铁轨对准在规格内4312Y，则过程400、430返回到过程300的步骤390和398。

用于帮助预测性维护和/或事故预防，即，在超出公差和/或危险状况之前，预测铁轨和/或轨道的维护和/或修理需求，铁轨（例如铁轨腹板和/或基底）的温度可以根据例如关于IR成像器120、120S的红外图像或其他热敏图像连同轨距测量来确定。可以监视这些实时铁轨和环境温度以及轨距测量，以确定它们何时接近或达到潜在危险的高温，例如在其处已知或可能发生铁轨变形的温度，并且因此可以用于为可能可采取的纠正动作提供指示和警报，例如，速度和/或负载限制，和/或用于进一步和/或更频繁的监视。

过程400、440（图4G）可以用于监视铁轨中心线倾斜，即，轨道中心线在其预定长度或距离上的竖直高度的最大改变，例如典型铁轨区段的62英尺（大约18.9米）弦长，或不同的距离。中心线倾斜可以是相对于轨道周围长度的凹陷或隆起，并且通常在预定长度（例如随着列车移动而移动的预定距离）的移动窗口上测量。因此，中心线倾斜应该接近轨道的竖直轮廓，没有任何意外的上升或凹陷，并且作为已知特性的竖直轮廓可以在计算或归一化中心线倾斜中进行调整。

当承载轨道监视器100的列车在轨道上行驶时，轨道中心线倾斜可以根据从IMU120A在沿轨道预定长度的位置序列处获得的竖直高度数据来确定440。IMU高度数据通常用于确定高度的改变，并且可以在高度方面参考给定时间和位置的位置数据的高度分量，例如如由定位设备142提供的。由于轨道中心线位于铁轨之间的中间，因此在任何给定位置的轨道高度是由左和右IMU 120A提供的该位置的高度数据的平均值。

例如，中心线倾斜监视过程400、440开始于标识4402要检查的轨道区段或距离，例如，在特定时间或位置的移动窗口，并检索4404该轨道区段的相应端部处和之间的位置的IMU高度数据。关于中心线倾斜的轨道区段是预定固定长度的移动窗口，并且可以对应于或者可以不对应于铁轨的标准长度的长度，并且可以通过与其相关联的位置数据或时间数据来标识，和/或可以使用地理标记数据来例如根据监视时间表或以规则的距离间隔标识4402。

通过对每个位置处的左和右铁轨的IMU高度数据取平均，为每个位置确定4406轨道区段的所确定端部以及它们之间的位置处的相应高度，例如，以近似轨道中心线处的高度。通过直接算术比较4410来确定：确定4408轨道区段长度上的最大高度偏差（中心线倾斜），并确定4410该最大高度偏差是在规格内还是在规格外。如果轨道中心线高度的偏差（倾斜）不在规格内4410N，则地理标记的标识和位置数据被存储4412在关系数据库中，用于如所述的稍后检查和动作。

如果中心线倾斜在规格内4412Y，并且期望被监视的所有轨道区段尚未被监视，则过程400、440没有完成4414N，并且返回以标识4402要被监视的下一个轨道区段。如果中心线倾斜在规格内4412Y，则过程400、440返回到过程300的步骤390和398。通过在计算中包括随着其移动而进入移动窗口的高度数据，并排除随着其沿着轨道移动而移出移动窗口的高度数据，可以在长轨道长度上在基本上连续的基础上监视中心线倾斜。

过程400、450（图4H）可以用于监视轨道横向水平，即，在切线轨道区段的单个位置上，轨道的左和右铁轨的相应顶表面之间的高度差。左侧和右侧IMU 120A的高度直接代表左和右铁轨220的高度，并且也可以根据来自距离测量成像器120从轨道车250查看左和右铁轨二者的距离差来确定。在任一情况下，跟踪倾斜（banking）将被包括在所确定的横向水平中，但是是已知的，并且因此可以容易地从中移除。

当承载轨道监视器100的列车在该轨道上行驶时，可以根据IMU 120A在沿轨道的单个位置处获得的左和右铁轨的顶表面的竖直高度数据来确定450轨道横向水平。IMU高度数据可以是高度改变的形式，并且可以在高度方面参考给定时间和位置的位置数据的高度分量，例如如由定位设备142提供的。

例如，横向水平监视过程400、450开始于标识4502沿着要检查的轨道的单个位置，例如特定的时间或位置，并检索4504该位置处的左和右铁轨的IMU高度数据。关于横向水平的轨道位置在沿着轨道的预定位置处，该预定位置可以通过其位置数据或与其相关联的时间数据（例如来自地理标记数据）来标识4502，并且从关系数据库检索4504在该位置处的左和右铁轨220的顶表面的相应高度。

预定位置处的横向水平根据该单个位置处的左和右铁轨220的顶表面的相应高度确定4508，例如通过在那里左和右铁轨的IMU 120A高度数据的相减差。每个位置，例如用于近似轨道中心线处的高度。通过与其规格值的直接算术比较4510来确定：确定4510该横向水平是在规格内还是在规格外。如果横向水平不在规格内4510N，则地理标记的标识、横向水平和位置数据被存储4512在关系数据库中，用于如所述的稍后检查和动作。如果横向水平在规格内4512Y，并且所有要监视的轨道位置尚未被监视，则过程400、450没有完成4514N，并且返回以标识4502要监视的下一个轨道位置。如果横向水平在规格内4512Y，则过程400、450返回到过程300的步骤390和398。

铁轨和/或轨道的X-Y-Z变化由固定在铁轨轨道每一侧上的铁轨头部成像系统100中的加速度和陀螺仪传感器120A检测和量化。这是对TOF轨距测量成像集120、120S中基本上相似的成像传感器集120、120S的附加。铁轨在Z轴上的高度差（例如，铁轨轮廓）和/或铁轨在X轴上的侧到侧位移（例如，铁轨对准）用在轨道车的每一侧上并且靠近轮组、或者靠近铁轨轨道缺陷成像系统100或者作为铁轨轨道缺陷成像系统100的部分与成像器120、120S一起安装的加速度计-陀螺仪传感器（例如IMU 120A）定量测量。

过程400、460（图4I）可以用于监视铁轨的底坡，例如在沿着轨道的特定位置从两个铁轨中每一个的竖直方向的偏离量与其设计的底坡值的角度。典型地，铁轨安装成具有大约一度的向内底坡角度，对于典型的美国标准铁路铁轨尺寸，这产生与铁轨顶部处的竖直方向的大约1/8英寸（大约3.2 mm）的差异。铁轨紧固件的基板或底板可以向铁路提供底坡，该基板或底板设置在铁轨和横向轨枕之间，铁轨搁置在横向轨枕上，其中具有座椅的倾斜底部，铁轨驻留在那。

通过例如诸如由如图1F-1G中所示定位的成像器120、120S测量到铁轨220的腹板224的内表面上的多个位置（例如两个位置）的距离可以执行确定460铁轨底坡。铁轨腹板上的两个测量位置在腹板表面的平坦部分上竖直分离开预定距离。对于六英寸的美国标准铁轨，腹板高度大约为3 3/8英寸（约8.6 cm），从而允许飞行时间距离成像器120足够的间隔具有如所述的0.1 mm的距离准确度，以足够的准确度确定距离，从而通过两次测量之间的相减来确定铁轨底坡。

在过程400、460中，确定铁轨底坡开始于标识4602沿轨道200要进行铁路底坡确定的位置，并检索4604到铁轨腹板224内表面上两个竖直分离点的距离测量。确定铁轨底坡4608通过计算到两个点的距离差来进行，并且如果由于距离测量成像器120的视角而显著，则调整视角上的距离。确定4610所确定的底坡是否在规格内涉及与准许的公差进行比较，并且如果所确定的铁轨底坡不在指定的公差内4610N，则在关系数据库中记录4612该底坡和公差。然后，或者如果所确定的铁轨底坡在公差内4610Y，则确定4614是否已经对沿着轨道200的所有期望位置进行了铁轨底坡确定。如果不是4614N，则过程460返回到步骤4602，以对下一个位置做出这样的确定。如果所有铁轨底坡确定已经完成了4614Y，则过程460返回到过程400的步骤380和390，以对下一个位置做出这样的确定。

实际上，没有一个轨道是完全直的，或者在一个不变的高度上，而是将具有弯道、上坡路节段和下坡节段，以及它们之间的过渡。那些特性是从轨道平面图、斜度、高度、倾斜等预先知道的，并且因此容易被作为因素考虑到例如轨道倾斜、横向水平、铁轨轮廓、铁轨对准等之类的轨道和/或铁轨特性的确定中，使得那些轨道特性的确定不因此受到显著影响，例如在可作用的缺陷被隐藏的程度上。对此类因素的补偿和/或调整包括在前述过程的步骤中，即使在每种情况下没有明确说明。

当针对第一图像的所有比较和确定330-390都完成时390-Y，过程300确定394是否所有要处理的图像都已经被处理，并且如果没有，则经由带圆圈的字母B继续进行394-N，以开始针对下一图像的处理390，该处理重复直到所有图像都已经被处理和评估330-394。

当所有图像都已被处理和评估394-Y时，检索380所创建和存储的记录，以生成398例如超出公差条件、缺陷、缺失部分等之类的异常状况和/或问题的命令、警报、警告和/或报告，其对于发起轨道条件的调查、针对列车操作的限制、调度检查、修理和/或维护、向操作人员和/或管理人员报告等是有用的。

注意，过程300的部分和/或全部可以完全在轨道监视系统100内执行，轨道监视系统100承载在其列车或轨道车250上，或者可以部分在其中执行并且部分在远离列车或轨道车250的一个或多个位置执行。由轨道车250承载的轨道监视装置100的部分获取的数据可以通过任何合适形式的通信传送和/或传输到从其移除的部分，无论是物理的、有形的介质、有线和/或无线通信、网络、因特网、蜂窝设备和/或其任何组合。这种通信可以基本上是实时的或者可以被延迟，并且可以连续地和/或以规则和/或不规则的间隔发生。

图5和图5A是示意性流程图，其图示了图4的用于监视轨道和/或其铁轨的方法300的示例实施例的变型300’。方法300’图示了示例操作方法，其中轨道和/或铁轨监视系统100包括与上述如在图1F中的成像器120S布置相组合的例如如在图1B或图1C中的成像器120布置。在方法300’中，提供和/或安装305成像器装置、校准310该装置和检测列车移动35的步骤305至315如上描述，并且具有与上述项目编号相类似的项目编号的步骤通常与上述步骤相关。

一旦检测到315列车的运动，成像器120就开始320成像，并且捕获并存储325、处理330来自其的图像，并且定位335图像内铁轨的存在，如上所述。类似地，成像器120开始成像320D以例如测量到在它们相应的视场FOV内的对象的距离，并且捕获并存储325D、处理330D图像和来自它们的距离测量，并且定位335D图像内铁轨的存在，如上所述。说明例如作为单独的并行操作的这些操作，一个操作具有带有数字项目编号的步骤，并且另一个操作具有带有相同的数字项目编号（后面跟着字母“D”以示区别）的步骤。在该图的方法中，成像器120和成像器120S二者各自具有相关联的IMU。

因为成像器120和120S各自产生数据，例如一种或另一种图像，其可以被处理和以其他方式被分析以确定被监视的轨道及其铁轨和铁轨紧固件的各种特性，过程300’被图示为具有类似的并行操作。在任何特定的实施例中，轨道监视确定中的一些可以在单独的并行操作之一中执行，并且轨道监视确定中的其他可以在单独的并行操作中的其他操作中执行。这可能是因为来自一个成像器120、120S的数据可能更好地适合于被处理以进行某些确定，并且来自成像器120、120S中的另一个的数据可能更好地适合于被处理以进行其他确定。

因为两个并行路径的方法和步骤通常是相似的，所以将仅描述其中一个路径的步骤，并且确定过程中的每个都以简化的、精简的步骤来说明，以避免图中不必要的复杂性和混乱以及上面已经描述的不必要的复制和重复内容。为此，诸如定位图像中的特征、将特征与标准特征进行比较、测试用于匹配、尺寸和其他特性等之类的步骤框340-430、340D-430D内的步骤在此不再重复，因为它们已经关于图4到图4I进行了描述。

例如，确定轨道轨距340、340D包括关于图2、图4和图4B的各种方法所描述的内容，确定铁轨紧固件完整性360、360D包括关于图4的步骤355-385和图4C的步骤3552-3804所描述的内容，并且确定铁轨磨损和缺陷（铁轨完整性）410、410D包括关于图4的步骤400和图4D的步骤4102-4116所描述的内容。类似地，确定车轮完整性415、415D以基本上与关于图4和图4D描述的确定铁轨完整性410、410D相同的方式来执行，其中车轮在图像中被标识，并且以与铁轨头部类似的方式被检查磨损、裂纹、碎片等。

确定铁轨底坡460、460D、确定横向水平450、450D、确定中心线倾斜440、440D、确定铁轨轮廓435、435D以及确定铁轨对准430、430D包括关于图4E至图4I和上面的其他地方所描述的内容。

此外，因为在确定框340-430中的每个内的各种测试决策框——例如，像具有“Y”是和“N”否输出的框390、394一样的菱形框，在图5和图5A中没有明确示出，所以与确定框340-430相关联的圆圈“C”符号用于指示来自所述确定340-430的结果被提供给步骤380的圆圈“C”输入，用于创建异常记录和在关系数据库中存储异常记录，并且与确定框340D-430D相关联的圆圈“CD”符号用于指示来自所述确定340D-430D的结果被提供给步骤380的圆圈“CD”输入，用于创建异常记录和将异常记录存储在例如关系数据库中。

两个决策框390、394跟随确定框340-430、340D-430D的每个序列，以测试过程是否完成，即，完成390、390，并测试所有图像的处理是否完成，即，所有图像394、394D和确定步骤340-430、340D、430D的每个序列的结束。

在序列340-430和340D-430D中确定的任何和所有异常的记录的创建和存储380在关系数据库中提供了相关的和可搜索的异常记录集合，例如，在过程300’中确定的任何异常和/或超出容限的状况，系统100可以根据所述状况生成398可以用于发起检查、紧急检查、调查、减速、慢速、轨道停止服务、维护、修理、设备更换的命令、警告、报告和任何其他期望的输出，其如对于在被检查、监视和检查的轨道上的安全和可靠操作的安全、操作、管理和/或维护可以是必要的或合期望的。

图5A是方法300’的变型，其中例如具有相关联IMU的成像器120和成像器120S二者的复制可以被消除，并且其中执行被认为是优越的监视方法，并且可以不执行不太有效的方法。因此，通过处理由成像器120提供的图像数据来执行某些图像处理，并且通过处理由成像器120S提供的图像数据来执行其他图像处理。在优选的布置中，成像器120优选地是3D或TOF成像器，其提供包含距离数据的图像，而成像器120可以提供包括视觉和/或距离数据的图像数据。

因此，从完成步骤360和415D，图5的过程300’分别在“所有图像吗”比较394和394D进入图5A，根据其，394N或394DN比较结果之后返回到图5中的圆圈B和圆圈BD点。394Y或394DY结果之后是在数据上进行操作的图5A中的步骤460至430，根据其，如先前所述存在传感器120、120S、IMU 120A。

在步骤460-430结束时，响应于否定390’的结果，“全部完成了吗”比较390’将过程返回到步骤460，和图5中过程300’的带圆圈的E步骤。

注意，在过程300以及过程300’中以及图示的辅助过程中，在本文图示的步骤的次序不一定指示必要的或预定的或优选的次序，而仅仅是出于描述目的的示例次序。其步骤可以以任何期望的合适次序执行，和/或一些步骤可以比其他步骤执行得更不频繁或更频繁，或者可以完全消除。在少数例外当中有例如在捕获和存储图像325等之前开始成像325。

一种用于监视铁轨和/或轨道的系统可以包括：至少一个成像器，其在一位置安装到轨道车，从该位置，成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；定位设备，用于提供表示轨道车位置的位置数据，其中对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；处理器，存储和处理地理标记图像以确定至少轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性，其中在关系数据库中存储轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据，其中处理器在轨道车上，或者处理器在远离轨道车的位置，或者处理器包括在轨道车上的处理器和在远离轨道车的位置的处理器；处理器根据所确定的轨道轨距和/或根据所确定的铁轨紧固件的完整性来确定何时指示其检查和/或维护；以及输出设备，用于提供与指示其检查和/或维护的轨道相关的和/或与指示其检查和/或维护的铁轨紧固件相关的所选地理标记记录。安装到轨道车的至少一个成像器可以包括：一个成像器，其具有提供图像的视场，所述图像包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件；或者一个成像器，其具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者两个或更多个成像器，每个成像器具有提供图像的视场，所述图像包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件；或者两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像。用于监视铁轨和/或轨道的系统，2其中：一个成像器被校准以确定在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者一个成像器被校准以确定轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离；或者两个或更多个成像器各自被校准以确定在轨道的一个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者两个或更多个成像器各自被校准以确定铁轨在其视场中的位置，并且它们相应的视场以校准的距离间隔开。安装到轨道车的至少一个成像器可以包括：第一两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；和/或第二两个或更多个成像器，通常居中定位，其中每个成像器具有侧向和向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨的内表面的图像；并且其中：第一两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合；或者第二两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合；或者第一两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或者其任何组合，并且第二两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或者其任何组合。安装到轨道车的至少一个成像器可以包括：第一两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；和/或第二两个或更多个成像器，通常居中定位，其中每个成像器具有侧向和向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨的内表面的图像。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：第一两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合；或者第二两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合；或者第一两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或者其任何组合，并且第二两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或者其任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：根据由第一两个或更多个成像器提供的图像确定至少铁轨紧固件完整性；和/或根据由第二两个或更多个成像器提供的图像确定至少轨道轨距。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：根据由第一两个或更多个成像器提供的图像和/或根据由第二两个或更多个成像器提供的图像确定铁轨磨损和/或铁轨缺陷和/或铁轨温度。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：处理器根据在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙来确定轨道的轨距，该间隙是从其校准图像获得的；或者处理器根据在轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离确定轨道的轨距，该距离是从其一个和/或多个校准图像获得的；或者处理器根据在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙来确定轨道的轨距，该间隙是从其两个对应的校准图像获得的；或者处理器根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离（从其两个对应的校准图像获得）和提供两个对应校准图像的两个成像器之间的校准距离来确定轨道的轨距。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像包括其铁轨紧固件：处理器将从至少一个成像器获得的轨道的铁轨紧固件的图像与标准类型的铁轨紧固件的图案进行比较，以标识标准类型的铁轨紧固件，然后通过将其图像的特征与标识的标准类型的铁轨紧固件的图案的特征进行比较来确定铁轨紧固件的完整性；其中：铁轨紧固件的图像和标准类型的铁轨紧固件的图案的特征包括：基板、底板、紧固件、夹具、道钉、椅子螺钉、螺栓、夹子和/或其任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像包括其铁轨紧固件：处理器将从至少一个成像器获得的轨道的铁轨紧固件的图像与标准类型的铁轨紧固件的图案进行比较，以标识标准类型的铁轨紧固件，然后通过将其图像的特征与标识的标准类型的铁轨紧固件的图案的特征进行比较来确定铁轨紧固件的完整性。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：铁轨紧固件的图像和标准类型的铁轨紧固件的图案的特征包括：基板、底板、紧固件、夹具、道钉、椅子螺钉、螺栓、夹子和/或其任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：至少一个成像器安装到轨道车底盘的下侧和/或安装到轨道车的卡车；或者所述至少一个成像器包括安装到轨道车底盘下侧和/或安装到轨道车的卡车的两个或更多个成像器。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：所述至少一个成像器包括提供三维图像的成像器，并且其中处理器根据三维图像来确定轨道轨距、铁轨底坡、铁轨头部裂纹、铁轨断裂、铁轨磨损和/或铁轨紧固件完整性。用于监视铁轨和/或轨道的系统可以进一步包括：在轨道车和远离轨道车的位置处的处理器之间传送数据的通信设备；或者在轨道车和远离轨道车的位置处的处理器之间传送数据的通信设备，其中通信设备包括可移除存储器介质、数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器、便携式存储器设备或其任何组合；或者在轨道车和远离轨道车的位置处的处理器之间传送数据的通信设备，其中通信设备包括：蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信链路、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙设备、RFID设备、无线电网络、中继器和/或中继、陆地线路、光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络中的一个或多个、或者前述任何或全部的任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的系统可以进一步包括：用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收支撑结构；或者与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据；或者用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收结构，以及与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据。处理器：可以从包括来自加速度和/或运动感测设备的移动数据的数据确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平；或者可以根据图像数据和来自加速度和/或运动感测设备的移动数据来确定铁轨轮廓、铁轨对准、铁轨底坡、中心点倾斜和/或横向水平。至少一个成像器可以提供包括距离数据的图像，并且其中处理器从距离数据确定轨道轨距；铁轨紧固件完整性、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性，和/或标识铁轨磨损和/或铁轨缺陷。至少一个成像器可以提供包括距离数据的图像，并且其中处理器根据距离数据确定轨道轨距；铁轨紧固件完整性、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性、铁轨磨损和/或铁轨缺陷。至少一个成像器可以包括：视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合。处理器可以利用与图像数据相关联的地理标记数据，该图像数据由本文记载的成像器中的任何、一些或全部提供，将这样的图像数据与沿着轨道的地理位置相关联。所述至少一个成像器可以提供包括距离数据的图像数据，其中所述处理器：将图像距离数据与标准铁轨图案进行比较，以确定铁轨磨损、铁轨裂纹、铁轨碎片和/或铁轨断裂；或者将图像距离数据与标准车轮图案进行比较，以确定车轮磨损、车轮裂纹和/或车轮碎片；或者将图像距离数据与标准轨道数据进行比较，以确定轨道轨距和/或铁轨底坡；或者比较前述的任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：所述至少一个成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的铁轨紧固件的图像；处理器存储和处理地理标记图像确定其铁轨紧固件的完整性，其中在关系数据库中存储铁轨紧固件完整性的地理标记记录、包括与其相关联的位置数据；处理器根据所确定的铁轨紧固件的完整性来确定何时指示其检查和/或维护。

一种用于监视铁轨和/或轨道的系统可以包括：至少一个成像器，其在一位置处安装到轨道车，从该位置，成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；定位设备，用于提供表示轨道车位置的位置数据，其中对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；处理器，存储和处理地理标记图像，以确定至少其铁轨紧固件的完整性，其中在关系数据库中存储其铁轨紧固件的完整性的地理标记记录、包括与其相关联的位置数据，并且其中处理器在轨道车上，或者处理器在远离轨道车的位置，或者处理器包括在轨道车上的处理器和远离轨道车的位置的处理器。用于监视铁轨和/或轨道的系统可以进一步包括：处理器，存储和处理地理标记图像以确定轨道轨距，其中在关系数据库中存储轨道轨距的地理标记记录、包括与其相关联的位置数据；处理器，根据所确定的轨道轨距来确定何时指示其检查和/或维护；以及输出设备，提供与指示其检查和/或维护的轨道轨距相关的所选地理标记记录。安装到轨道车的至少一个成像器可以包括：一个成像器，其具有提供图像的视场，所述图像包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件；或者一个成像器，其具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者两个或更多个成像器，每个成像器具有提供图像的视场，所述图像包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件；或者两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：一个成像器被校准以确定在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者一个成像器被校准以确定轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离；或者两个或更多个成像器各自被校准以确定轨道的一个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者两个或更多个成像器各自被校准以确定铁轨在其视场中的位置，并且它们相应的视场以校准的距离间隔开。安装到轨道车的至少一个成像器可以包括：第一两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；和/或第二两个或更多个成像器，通常居中定位，每个成像器具有侧向和向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨的内表面的图像；其中：第一两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合；或者第二两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合；或者第一两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或者其任何组合，并且第二两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或者其任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：根据由第一两个或更多个成像器提供的图像和/或根据由第二两个或更多个成像器提供的图像确定铁轨磨损和/或铁轨缺陷和/或铁轨温度。用于监视铁轨和/或轨道的系统可以进一步包括：用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收支撑结构；或者与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据；或者用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收结构，以及与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据。处理器可以根据包括来自加速度和/或运动感测设备的移动数据的数据来确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平；或者可以根据图像数据和根据来自加速度和/或运动感测设备的移动数据来确定铁轨轮廓、铁轨对准、铁轨底坡、中心点倾斜和/或横向水平。所述至少一个成像器可以提供包括距离数据的图像数据，其中处理器：将图像距离数据与标准铁轨图案进行比较，以确定铁轨磨损、铁轨裂纹、铁轨碎片和/或铁轨断裂；或者将图像距离数据与标准车轮图案进行比较，以确定车轮磨损、车轮裂纹和/或车轮碎片；或者将图像距离数据与标准轨道数据进行比较，以确定轨道轨距和/或铁轨底坡；或者可以比较前述的任何组合。

一种用于监视铁轨和/或轨道的系统可以包括：至少一个成像器，其在一位置处安装到轨道车，从该位置，成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；定位设备，用于提供表示轨道车位置的位置数据，其中对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；处理器，存储和处理地理标记图像，以确定至少轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性，其中在关系数据库中存储轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性的地理标记记录、包括与其相关联的位置数据，并且其中处理器在轨道车上，或者处理器在远离轨道车的位置，或者处理器包括在轨道车上的处理器和远离轨道车的位置的处理器；以及通信设备，用于传输由处理器根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选地理标记数据和/或警报；或者通信设备，用于传输根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选地理标记数据和/或警报，其中所述通信数据采用可移除存储器介质、数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器、便携式存储器设备或其任何组合；或通信设备，用于传输由处理器根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选的地理标记数据和/或警报，该通信设备可以包括蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信链路、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙设备、RFID设备、无线电网络、中继器和/或中继、陆地线路、光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络中的一个或多个、或者前述任何或全部的任何组合。

一种用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：在轨道车上一位置处提供成像器，从该位置，该成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；将对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；从地理标记图像确定至少轨道的轨距，其中从地理标记图像确定至少轨道的轨距是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；在关系数据库中存储轨道的轨距的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据；根据所确定的轨道轨距来确定何时指示其检查和/或维护；以及提供与指示其检查和/或维护的轨道相关的所选地理标记记录。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：从地理标记图像确定至少轨道的铁轨紧固件的完整性，其中从地理标记图像确定至少轨道的铁轨紧固件的完整性是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；以及在关系数据库中存储轨道的铁轨紧固件的完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据。在轨道车上提供成像器可以包括：提供具有视场的一个成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者提供具有竖直向下视场的一个成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者提供两个或更多个成像器，每个成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者提供两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像。用于监视的方法可以进一步包括：校准一个成像器以确定在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者校准一个成像器以确定轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离；或者校准两个或更多个成像器中的每一个，以确定轨道的一个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者校准两个或更多个成像器中的每一个以确定铁轨在其视场中的位置，并校准两个或更多个成像器的相应视场间隔开的轨道车上的距离。提供安装到轨道车的成像器可以包括：提供第一两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；和/或提供通常居中定位的第二两个或更多个成像器，每个成像器具有侧向和向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨的内表面的图像；并且其中关联位置数据包括：将来自第一两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联；或者将来自第二两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联；或者将来自第一两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联，并将来自第二两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联。提供安装到轨道车的成像器可以包括：提供第一两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；和/或提供通常居中定位的第二两个或更多个成像器，每个成像器具有侧向和向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨的内表面的图像。关联位置数据可以包括：将来自第一两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联；或者将来自第二两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联；或者将来自第一两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联，并将来自第二两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：根据由第一两个或更多个成像器提供的图像确定至少铁轨紧固件的完整性；和/或根据由第二两个或更多个成像器提供的图像确定至少轨道轨距。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：根据由第一两个或更多个成像器提供的图像和/或根据由第二两个或更多个成像器提供的图像来确定铁轨磨损和/或铁轨缺陷和/或铁轨温度。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：根据在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其校准图像获得的；或者根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离确定轨道的轨距，该距离是从其一个和/或多个校准图像获得的；或者根据在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其两个对应的校准图像获得的；或者根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离（从其两个对应校准图像获得）和提供两个对应校准图像的两个成像器之间的校准距离来确定轨道的轨距。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：根据轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其校准图像获得的；或者根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离确定轨道的轨距，该距离是从其一个和/或多个校准图像获得的；或者根据轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其两个对应的校准图像获得的；或者根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离（从其两个对应的校准图像获得）和两个对应的校准图像之间的校准距离来确定轨道的轨距；该方法可以进一步包括：将轨道的铁轨紧固件的图像与标准类型的铁轨紧固件的图案进行比较，以标识标准类型的铁轨紧固件，然后通过将其图像的特征与所标识的标准类型的铁轨紧固件的图案的特征进行比较来确定铁轨紧固件的完整性。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：根据轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其校准图像获得的；或者根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离确定轨道的轨距，该距离是从其一个和/或多个校准图像获得的；或者根据轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其两个对应的校准图像获得的；或者根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离（从其两个对应的校准图像获得）和两个对应校准图像之间的校准距离来确定轨道的轨距。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：将轨道的铁轨紧固件的图像与标准类型的铁轨紧固件的图案进行比较，以标识标准类型的铁轨紧固件，然后通过将其图像的特征与所标识的标准类型的铁轨紧固件的图案的特征进行比较来确定铁轨紧固件的完整性。用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中：铁轨紧固件的图像和标准类型的铁轨紧固件的图案的特征包括：基板、底板、紧固件、夹具、道钉、椅子螺钉、螺栓、夹子和/或其任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中：提供成像器包括：将成像器安装到轨道车底盘的下侧和/或将成像器安装到轨道车的卡车上；或者将两个或更多个成像器安装到轨道车底盘的下侧和/或将两个成像器安装到轨道车的卡车上。由成像器提供的图像可以包括三维图像，并且该方法可以进一步包括：根据三维图像确定轨道轨距、铁轨底坡、铁轨头部裂纹、铁轨断裂、铁轨磨损和/或铁轨紧固件完整性。从地理标记图像确定至少轨道的轨距及其铁轨紧固件的完整性可以是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：在轨道车和远离轨道车的位置之间传送数据；或者在轨道车和远离轨道车的位置之间传送数据，其中传送数据采用可移除存储器介质、数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器、便携式存储器设备或其任何组合；或者在轨道车和远离轨道车的位置之间传送数据，其中传送数据采用：蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信链路、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙设备、RFID设备、无线电网络、中继器和/或中继、陆地线路、光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络或前述任何或全部的任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：提供用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收支撑结构；或者提供与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据；或者提供用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收结构，并且提供与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：根据包括移动数据的数据确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平；或者根据图像数据和根据移动数据确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括提供包括距离数据的图像，以及根据距离数据确定轨道轨距、铁轨紧固件完整性、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性、铁轨磨损和/或铁轨缺陷。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括提供包括距离数据的图像，以及根据距离数据确定轨道轨距、铁轨紧固件完整性、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性、和/或标识铁轨磨损和/或铁轨缺陷。提供成像器可以包括提供：视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括利用与由成像器中的任何、一些和/或所有提供的图像数据相关联的地理标记数据来将这样的图像数据与沿着轨道的地理位置相关联。至少一个成像器可以提供包括距离数据的图像数据，并且该方法可以进一步包括：将图像距离数据与标准铁轨图案进行比较，以确定铁轨磨损、铁轨裂纹、铁轨碎片和/或铁轨断裂；或者将图像距离数据与标准车轮图案进行比较，以确定车轮磨损、车轮裂纹和/或车轮碎片；或者将图像距离数据与标准轨道数据进行比较，以确定轨道轨距和/或铁轨底坡；或者前述比较步骤的任何组合。视场可以包括轨道车在其上运行的轨道的铁轨紧固件，并且该方法可以进一步包括：根据地理标记图像确定铁轨紧固件的完整性；在关系数据库中存储铁轨紧固件完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据；根据所确定的铁轨紧固件的完整性来确定何时指示其检查和/或维护；以及提供与指示其检查和/或维护的铁轨紧固件相关的所选地理标记记录。

一种用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：在轨道车上一位置处提供成像器，从该位置，该成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；将对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；从地理标记图像确定至少轨道的铁轨紧固件的完整性，其中从地理标记图像确定至少其铁轨紧固件的完整性是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；以及在关系数据库中存储轨道的铁轨紧固件的完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：从地理标记图像确定至少轨道的轨距，其中从地理标记图像确定至少轨道的轨距是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；以及在关系数据库中存储轨道轨距的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据。在轨道车上提供成像器可以包括：提供具有视场的一个成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者提供具有竖直向下视场的一个成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者提供两个或更多个成像器，每个成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者提供两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像。提供安装到轨道车的成像器可以包括：提供第一两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；和/或提供通常居中定位的第二两个或更多个成像器，每个成像器具有侧向和向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨的内表面的图像；并且其中关联位置数据包括：将来自第一两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联；或者将来自第二两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联；或者将来自第一两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联，并将来自第二两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：根据由第一两个或更多个成像器提供的图像和/或根据由第二两个或更多个成像器提供的图像确定铁轨磨损和/或铁轨缺陷和/或铁轨温度。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：提供用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收支撑结构；或者提供与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据；或者提供用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收结构，并且提供与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据。用于监视铁轨和/或轨道的方法可以进一步包括：根据包括移动数据的数据确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平；或者根据图像数据和根据移动数据确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平。所述至少一个成像器可以提供包括距离数据的图像数据，可以进一步包括：将图像距离数据与标准铁轨图案进行比较，以确定铁轨磨损、铁轨裂纹、铁轨碎片和/或铁轨断裂；或者将图像距离数据与标准车轮图案进行比较，以确定车轮磨损、车轮裂纹和/或车轮碎片；或者将图像距离数据与标准轨道数据进行比较，以确定轨道轨距和/或铁轨底坡；或者前述比较步骤的任何组合。

一种用于监视铁轨和/或轨道的方法可以包括：在轨道车上一位置处提供成像器，从该位置，该成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；将对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；从地理标记图像确定至少轨道的轨距和/或轨道的铁轨紧固件的完整性，其中从地理标记图像确定至少轨道的轨距和/或轨道的铁轨紧固件的完整性是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；在关系数据库中存储轨道的轨距和轨道的铁轨紧固件的完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据；以及传送根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选的地理标记数据和/或警报；或者传送根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选的地理标记数据和/或警报，其中传送数据采用可移除存储器介质、数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器、便携式存储器设备或其任何组合；或者传送根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选的地理标记数据和/或警报，其中传送数据采用：蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信链路、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙设备、RFID设备、无线电网络、中继器和/或中继、陆地线路、光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络或前述任何或全部的任何组合。

如本文使用的，术语“大约”意味着尺寸、大小、配方、参数、形状和其他量和特性不是并且不需要是精确的，而是可以是近似的和/或更大或更小，根据期望，反映公差、转换因子、舍入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因子。一般而言，尺寸、大小、配方、参数、形状或其他量或特性是“大约”或“近似”的，无论是否明确声明如此。注意，非常不同尺寸、形状和尺寸的实施例可以采用所描述的布置。

尽管诸如“前”、“背”、“后”、“侧”、“端”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“向上”、“向下”、“向前”、“向后”、“下方”和/或“上方”、“竖直”、“水平”等术语在本文中可以用来方便地描述本布置的一个或多个实施例和/或用途，但是所描述的物品可以以任何期望的定向定位和/或可以以任何期望的位置和/或定向使用。这种位置和/或定向的术语应该被理解为仅仅是为了方便，而不是对如要求保护的本发明进行限制。

如本文使用的，术语“和/或”包含连接和分离二者的情况，使得以“A和/或B”形式的短语包括“A”或“B”或“A和B”。此外，术语一个或多个元素“中的至少一个”旨在包括元素中任何元素之一，元素中任何元素的多于一个，还有元素中两个或更多直到并且包括所有元素，并且因此，例如，以“A、B和C中的至少一个”形式的短语包括“A”、“B”、“C”、“A和B”、“A和C”“B和C ”以及“A和B和C”。

本文所用的紧固件可以包括任何可以适合所述用途的紧固件或其他紧固设备，包括螺纹紧固件，例如，螺栓、螺钉和从动紧固件，以及销、铆钉、钉子、道钉、倒刺紧固件、夹子、夹具、螺母、快速螺母、螺帽、橡子螺母等。清楚的是，在本文描述的示例实施例的通常使用中，紧固件将是可移除的，则在这种情况下，可移除的紧固件将是优选的。在适当的情况下，紧固件还可以包括其他形式的紧固，诸如成形的头部，例如喷丸或热成型的头部、焊接件，例如热焊接件或超声波焊接件、铜焊件和粘合剂等。

虽然过程或方法或操作的各种操作、步骤和/或元素可以以顺序或次序来描述，但是操作、步骤和/或元素不需要以该顺序或次序来执行，或者以任何特定的顺序或次序来执行，除非明确声明需要特定的顺序或次序。

如本文使用的，术语“连接的”和“耦合的”及其变体可以或可以不意图是精确的同义词，但是也可以包含一些相似的东西和一些不同的东西。由其上下文所指示的术语“连接”通常可以用于指代彼此具有直接电接触和/或物理接触的元件，而如由其上下文所指示的术语“耦合”通常可以用于指代彼此具有例如经由一个或多个中间元件的间接电接触和/或物理接触的元件，以便彼此协作和/或相互作用，并且还可以包括直接接触的元件。

此外，陈述为“最佳”或“被认为最佳”的内容可以是或可以不是真正的最佳条件，但是该条件被认为是合期望的或可接受的“最佳”，凭借它是根据由设计者和/或适用的控制功能定义的决策规则和/或标准来选择的。例如，成像器120、120S相对于铁轨220和车轮280的距离和角度是示例，并且可以随着安装的不同而变化。

注意，各种数据、传感器值和报警值可以表示不同地点和/或不同设备和/或安装、设施、位置、物品、运输工具、车辆、船只和/或其他地点的不同部分的实际物理条件，例如，通常为局部条件，其可以通过本文所述的系统和方法进行变换，以提供安装、设施、位置、物品、运输工具、车辆、船只和/或地点的总体状态和/或条件的表示，例如完整安装、设施、位置、运输工具、车辆、船只、物品和/或地点的表示。该表示可以是标称总体状态和/或其条件的表示的变形，例如在先前的或不同的条件和/或时间中，到其实际总体状态和/或条件的表示，例如，在当前或更近或以其他方式不同的条件和/或时间。此外，该系统和方法可以生成任务和命令，所述任务和命令被执行以将安装、设施、位置、运输工具、车辆、船只、物品和/或地点变换成不同的配置，即变换成不同的安装、设施、位置、运输工具、车辆、船只、物品和/或地点，并且向例如人类操作员提供或显示该不同配置的表示。本文描述的系统可以包括一个或多个通用和/或专用计算机，或微处理器或其他处理器，并且本文描述的方法可以部分地由一个或多个通用和/或专用计算机，或微处理器或其他处理器来执行。

如本文使用的，图像、图像数据和/或信息相对于由成像设备捕获和/或在显示设备上显示的内容可互换使用，并且旨在包含用户可能期望的多种多样设备中的任何和所有，包括但不限于视觉图像和图片——其无论是静止的还是移动的，无论是由相机、距离测量设备、计算机或任何其他源捕获和/或生成的，无论是真实的、代表性的或抽象的或任意的，无论是否包括诸如字母数字字符或数学记号的符号或字符，无论是以黑和白、单色、多色或全色捕获和/或显示，还是作为距离。

虽然已经根据前述示例实施例描述了本发明，但是如由所附权利要求限定的本发明的范围和精神内的变化对于本领域技术人员来说是清楚的。例如，虽然捕获并随后检查轨道200及其部分的图像以确定其特性并监视其完整性的次序是以示例次序呈现的，但是该次序可以根据认为合期望而变化。虽然关于某些步骤可能需要某个次序，例如，在处理图像之前捕获图像，但是可以在存储图像之前或之后全部或部分地执行处理。

类似地，确定轨道和/或铁轨的各种特性可以以任何合期望的次序执行，并且可以省略其各种步骤。此外，可以消除任何一个或多个确定和/或评估，例如，对于某一时间或特定的监视操作。例如，如果已知某些种类的轨道比其他轨道更耐用，例如，带有夹轨紧固件的预制混凝土轨枕与带有由狗头道钉固定的铁轨的木枕不同，带有预制混凝土轨枕的轨道的监视可能与带有木枕的狗头道钉轨道的监视相比执行得不太经常。

因为轨道200、铁轨220和铁轨紧固件230的成像是在其上具有装置100的轨道车250每次行驶过铁轨时被执行的，因此由此捕获的图像可以被存储，而无需针对轨道车250的每次运行进行处理或监视。替代地或附加地，处理可以在稍后的时间执行，例如相对于特定的轨道车或特定的轨道，或相对于特定的轨道特性，或相对于特定的日期或时间，或基于另一个基础，和/或可以基于时间、距离、位置等及其差异对图像进行采样。为了减少计算资源的负担、用较少的计算机资源操作和/或减少存储图像及其处理和监视结果所需的存储容量，这种和其他变化可能是合期望的。

监视系统100的某些元件，例如，一个或多个成像器120、120S、一个或多个IMU120A、一个或多个定位设备142以及可选的处理器140中的一个或多个安装在和/或附接到轨道车250，并且可以安装或附接到轨道车350的任何合适的部分，包括但不限于底盘255、卡车或转向架260和/或其部分。这样的元件中的任何可以使用合适的安装件、结构、减震器等来安装和/或附接。

监视系统的处理器140可以包括位于轨道车250上的处理器140，或者部分位于轨道车250上并且部分位于远离轨道车250的位置、或者位于远离轨道车250的位置的处理器，如可能是期望的和/或方便的。此外，如所述的处理器140可以包括一个或多个处理器，其例如在轨道车250上彼此靠近定位、或远离轨道车250的位置定位、或其位于两个或更多个不同的位置，如在任何特定情况下可能是必要的和/或合期望的。

对某些类型和种类的轨道和/或铁轨异常的监视也可以基于预定的时间表和/或条件进行，例如，与被监视的特定特征或条件相关的预定的时间表和/或条件。每月承载20辆列车的轨道可能与每天承载20辆列车或每小时承载20辆列车的轨道相比不太频繁地被监视。承载快速列车的轨道、例如Acella、TGV、ICE或Bullet列车或者承载重载列车、例如矿石或煤炭承载列车可能比承载较慢的列车或轻载列车的轨道更经常受到监视。承载有毒、易燃、危害或危险货物和/或军用或机密货物的列车的轨道可能被更频繁地监视和/或被紧接在运送这种货物的列车之前的一个或多个列车监视。

虽然由成像器120、120S、120A中的任何一个和/或全部提供的每个图像优选地用它们的位置、时间和日期进行地理标记，但是这种位置、时间和/或日期数据的绝对准确性对于所描述的系统和方法的正确运行而言不关键。首先，当任何超出公差和/或不适当条件的异常被确定时，它优选地由前往轨道上的位置的人员进行调查，并且这些人员不仅调查孤立的精确位置，而且还包括从该位置的两个方向上及其周围的轨道部分。此外，因为列车的速度是已知的或可容易确定的，例如，根据位置数据的变化率、每单位时间成像的铁轨紧固件的数量等，但位置数据中由于例如定位设备142中的计算延迟（已知且通常无关紧要的延迟）的误差可以被补偿，以改进从其原始位置数据标识的位置的准确性。

虽然某些特征可以被描述为凸起特征，例如，脊、凸台、凸缘、突起或其他凸起特征，但是这种特征可以是正形的或者可以是凹陷特征之后剩下的，例如制成凹槽、狭槽、洞、缺口、凹陷或其他凹陷特征。类似地，虽然某些特征可以被描述为凹陷特征，例如，凹槽、狭槽、洞、缺口、凹陷或其他凹陷特征，但是这种特征可以是正形的，或者可以是凸起特征之后剩下的，例如，制成脊、凸台、凸缘、突起或其他凸起特征。

本文标识的美国临时申请、美国专利申请和/或美国专利中的每一个特此通过引用以其整体并入本文，用于任何目的和用于所有目的，而不管其在本文如何引用或描述。

最后，陈述的数值是典型值或示例值，不是限制值，并且不排除大得多和/或小得多的值。任何给定实施例中的值可以显著大于和/或可以显著小于陈述的典型值或示例值。

Claims (47)

1.一种用于监视铁轨和/或轨道的系统，包括：

至少一个成像器，其在一位置安装到轨道车，从该位置，成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；

定位设备，用于提供表示轨道车位置的位置数据，其中对应于由所述成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；

处理器，存储和处理地理标记图像以确定至少轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性，其中在关系数据库中存储轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据，

其中所述处理器在轨道车上，或者所述处理器在远离轨道车的位置，或者所述处理器包括在轨道车上的处理器和在远离轨道车的位置的处理器；

所述处理器根据所确定的轨道轨距和/或根据所确定的铁轨紧固件的完整性来确定何时指示其检查和/或维护；和

输出设备，用于提供与指示其检查和/或维护的轨道相关的和/或与指示其检查和/或维护的铁轨紧固件相关的所选地理标记记录。

2.一种用于监视铁轨和/或轨道的系统，包括：

至少一个成像器，其在一位置处安装到轨道车，从该位置，成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；

定位设备，用于提供表示轨道车位置的位置数据，其中对应于由所述成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；

处理器，存储和处理地理标记图像，以确定至少其铁轨紧固件的完整性，其中在关系数据库中存储其铁轨紧固件的完整性的地理标记记录、包括与其相关联的位置数据，并且

其中所述处理器在轨道车上，或者所述处理器在远离轨道车的位置，或者所述处理器包括在轨道车上的处理器和在远离轨道车的位置的处理器。

3.根据权利要求2所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，进一步包括

所述处理器存储和处理地理标记图像以确定轨道轨距，其中在关系数据库中存储轨道轨距的地理标记记录、包括与其相关联的位置数据；

所述处理器根据所确定的轨道轨距来确定何时指示其检查和/或维护；和

所述输出设备提供与指示其检查和/或维护的轨道的轨距相关的所选地理标记记录。

4.一种用于监视铁轨和/或轨道的系统，包括：

至少一个成像器，其在一位置处安装到轨道车，从该位置，成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；

定位设备，用于提供表示轨道车位置的位置数据，其中对应于由所述成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；

处理器，存储和处理地理标记图像，以确定至少轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性，其中在关系数据库中存储轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性的地理标记记录、包括与其相关联的位置数据，并且

其中所述处理器在轨道车上，或者所述处理器在远离轨道车的位置，或者所述处理器包括在轨道车上的处理器和在远离轨道车的位置的处理器；和

通信设备，用于传输由所述处理器根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选地理标记数据和/或警报；或者

通信设备，用于传输根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选地理标记数据和/或警报，其中传送数据采用可移除存储器介质、数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器、便携式存储器设备或其任何组合；或者

通信设备，用于传输由所述处理器根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选的地理标记数据和/或警报，所述通信设备包括蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信链路、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙设备、RFID设备、无线电网络、中继器和/或中继、陆地线路、光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络中的一个或多个、或者前述任何或全部的任何组合。

5.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中安装到轨道车的所述至少一个成像器包括：

一个成像器，其具有提供图像的视场，所述图像包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件；或者

一个成像器，其具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者

两个或更多个成像器，每个成像器具有提供图像的视场，所述图像包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件；或者

两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像。

6.根据权利要求5所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：

所述一个成像器被校准以确定在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者

所述一个成像器被校准以确定轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离；或者

所述两个或更多个成像器各自被校准以确定在轨道的一个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者

所述两个或更多个成像器各自被校准以确定铁轨在其视场中的位置，并且它们相应的视场以校准的距离间隔开。

7.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中安装到轨道车的所述至少一个成像器包括：

第一两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；和/或

第二两个或更多个成像器，通常居中定位，其中每个成像器具有侧向和向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨的内表面的图像。

8.根据权利要求7所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：

所述第一两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合；或者

所述第二两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合；或者

所述第一两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或者其任何组合，并且所述第二两个或更多个成像器包括视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或者其任何组合。

9.根据权利要求7所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：

根据由所述第一两个或更多个成像器提供的图像确定至少铁轨紧固件完整性；和/或

根据由所述第二两个或更多个成像器提供的图像确定至少轨道轨距。

10.根据权利要求7所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：

根据由所述第一两个或更多个成像器提供的图像和/或根据由所述第二两个或更多个成像器提供的图像确定铁轨磨损和/或铁轨缺陷和/或铁轨温度。

11.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像包括其铁轨紧固件：

所述处理器将从至少一个成像器获得的轨道的铁轨紧固件的图像与标准类型的铁轨紧固件的图案进行比较，以标识标准类型的铁轨紧固件，然后通过将其图像的特征与标识的标准类型的铁轨紧固件的图案的特征进行比较来确定铁轨紧固件的完整性。

12.根据权利要求11所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：

铁轨紧固件的图像和标准类型的铁轨紧固件的图案的特征包括：基板、底板、紧固件、夹具、道钉、椅子螺钉、螺栓、夹子和/或其任何组合。

13.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：

所述至少一个成像器安装到轨道车底盘的下侧和/或安装到轨道车的卡车；或者

所述至少一个成像器包括安装到轨道车底盘下侧和/或安装到轨道车的卡车的两个或更多个成像器。

14.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中：所述至少一个成像器包括提供三维图像的成像器，并且其中所述处理器根据三维图像来确定轨道轨距、铁轨底坡、铁轨头部裂纹、铁轨断裂、铁轨磨损和/或铁轨紧固件完整性。

15.根据权利要求1或2所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，进一步包括：

在轨道车和远离轨道车的位置处的处理器之间传送数据的通信设备；或者

在轨道车和远离轨道车的位置处的处理器之间传送数据的通信设备，其中通信设备包括可移除存储器介质、数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器、便携式存储器设备或其任何组合；或者

在轨道车和远离轨道车的位置处的处理器之间传送数据的通信设备，其中通信设备包括：蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信链路、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙设备、RFID设备、无线电网络、中继器和/或中继、陆地线路、光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络中的一个或多个、或者前述任何或全部的任何组合。

16.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，进一步包括：

用于将所述至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收支撑结构；或者

与所述至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据；或者

用于将所述至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收结构，以及与所述至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据。

17.根据权利要求16所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中所述处理器：

从包括来自所述加速度和/或运动感测设备的移动数据的数据确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平；或者

根据图像数据和根据来自所述加速度和/或运动感测设备的移动数据来确定铁轨轮廓、铁轨对准、铁轨底坡、中心点倾斜和/或横向水平。

18.根据权利要求16所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中所述至少一个成像器提供包括距离数据的图像，并且其中所述处理器根据距离数据确定轨道轨距；铁轨紧固件完整性、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性，和/或标识铁轨磨损和/或铁轨缺陷。

19.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中所述至少一个成像器提供包括距离数据的图像，并且其中所述处理器根据距离数据确定轨道轨距；铁轨紧固件完整性、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性、铁轨磨损和/或铁轨缺陷。

20.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中所述至少一个成像器包括：视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合。

21.根据权利要求20所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中所述处理器利用与由权利要求A20中所述的成像器中的任何、一些或所有提供的图像数据相关联的地理标记数据来将这样的图像数据与沿着轨道的地理位置相关联。

22.根据权利要求1或2或4所述的用于监视铁轨和/或轨道的系统，其中所述至少一个成像器提供包括距离数据的图像数据，并且其中所述处理器：

将图像距离数据与标准铁轨图案进行比较，以确定铁轨磨损、铁轨裂纹、铁轨碎片和/或铁轨断裂；或者

将图像距离数据与标准车轮图案进行比较，以确定车轮磨损、车轮裂纹和/或车轮碎片；或者

将图像距离数据与标准轨道数据进行比较，以确定轨道轨距和/或铁轨底坡；或者

比较前述的任何组合。

23.一种用于监视铁轨和/或轨道的方法，包括：

在轨道车上一位置处提供成像器，从该位置，该成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；

将对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；

从地理标记图像确定至少轨道的轨距，其中从地理标记图像确定至少轨道的轨距是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；

在关系数据库中存储轨道的轨距的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据；

根据所确定的轨道轨距来确定何时指示其检查和/或维护；和

提供与指示其检查和/或维护的轨道相关的所选地理标记记录。

24.根据权利要求23所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括：

从地理标记图像确定至少轨道的铁轨紧固件的完整性，其中从地理标记图像确定至少轨道的铁轨紧固件的完整性是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；和

在关系数据库中存储轨道的铁轨紧固件的完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据。

25.一种用于监视铁轨和/或轨道的方法，包括：

在轨道车上一位置处提供成像器，从该位置，该成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；

将对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；

从地理标记图像确定至少轨道的铁轨紧固件的完整性，其中从地理标记图像确定至少其铁轨紧固件的完整性是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；和

在关系数据库中存储轨道的铁轨紧固件的完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据。

26.根据权利要求25所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括：

从地理标记图像确定至少轨道的轨距，其中从地理标记图像确定至少轨道的轨距是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；和

在关系数据库中存储轨道轨距的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据。

27.一种用于监视铁轨和/或轨道的方法，包括：

在轨道车上一位置处提供成像器，从该位置，该成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的至少一个铁轨的图像；

将对应于由成像器提供的图像的位置数据与那些图像相关联，由此图像被地理标记；

从地理标记图像确定至少轨道的轨距和/或轨道的铁轨紧固件的完整性，其中从地理标记图像确定至少轨道的轨距和/或其铁轨紧固件的完整性是：在轨道车上执行；或者在远离轨道车的位置执行；或者部分在轨道车上并且部分在远离轨道车的位置执行；

在关系数据库中存储轨道的轨距和轨道的铁轨紧固件的完整性的地理标记记录，包括与其相关联的位置数据；和

传送根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选的地理标记数据和/或警报；或者

传送根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选的地理标记数据和/或警报，其中传送数据采用可移除存储器介质、数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器、便携式存储器设备或其任何组合；或者

传送根据所确定的轨道轨距和/或所确定的铁轨紧固件完整性确定的所选的地理标记数据和/或警报，其中传送数据采用：蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信链路、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙设备、RFID设备、无线电网络、中继器和/或中继、陆地线路、光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络、或前述任何或全部的任何组合。

28.根据权利要求23或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中在轨道车上提供成像器包括：

提供具有视场的一个成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者

提供具有竖直向下视场的一个成像器，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者

提供两个或更多个成像器，每个成像器具有视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；或者

提供两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像。

29.根据权利要求28所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括：

校准所述一个成像器，以确定在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者

校准所述一个成像器以确定轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离；或者

校准所述两个或更多个成像器中的每一个，以确定轨道的一个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙；或者

校准所述两个或更多个成像器中的每一个，以确定铁轨在其视场中的位置，并校准两个或更多个成像器的相应视场间隔开的轨道车上的距离。

30.根据权利要求23或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中在轨道车上提供成像器包括：

提供第一两个或更多个成像器，每个成像器具有竖直向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨及其铁轨紧固件的图像；和/或

提供通常居中定位的第二两个或更多个成像器，每个成像器具有侧向和向下的视场，以提供包括轨道车在其上运行的轨道的一个铁轨的内表面的图像。

31.根据权利要求30所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中关联位置数据包括：

将来自第一两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联；或者

将来自第二两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联；或者

将来自第一两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联，并将来自第二两个或更多个成像器的视觉图像、红外图像、激光图像、飞行时间图像和/或三维图像或其任何组合与其位置数据相关联。

32.根据权利要求30所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，包括：

根据由第一两个或更多个成像器提供的图像确定至少铁轨紧固件完整性；和/或

根据由第二两个或更多个成像器提供的图像确定至少轨道轨距。

33.根据权利要求30所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，包括：

根据由第一两个或更多个成像器提供的图像和/或根据由第二两个或更多个成像器提供的图像确定铁轨磨损和/或铁轨缺陷和/或铁轨温度。

34.根据权利要求23或26或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，包括：

根据在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其校准图像获得的；或者

根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离确定轨道的轨距，该距离是从其一个和/或多个校准图像获得的；或者

根据在轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其两个对应的校准图像获得的；或者

根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离和提供两个对应校准图像的两个成像器之间的校准距离来确定轨道的轨距，所述两个铁轨之间的距离是从其两个对应校准图像获得的。

35.根据权利要求23或26或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括：

根据轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其校准图像获得的；或者

根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离确定轨道的轨距，该距离是从其一个和/或多个校准图像获得的；或者

根据轨道的每个铁轨和在该铁轨上运行的轮组的相应车轮之间的相应间隙确定轨道的轨距，该间隙是从其两个对应的校准图像获得的；或者

根据轨道车在其上运行的轨道的两个铁轨之间的距离和两个对应的校准图像之间的校准距离来确定轨道的轨距，所述两个铁轨之间的距离是从其两个对应的校准图像获得的。

36.根据权利要求24或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括：

将轨道的铁轨紧固件的图像与标准类型的铁轨紧固件的图案进行比较，以标识标准类型的铁轨紧固件，然后通过将其图像的特征与所标识的标准类型的铁轨紧固件的图案的特征进行比较来确定铁轨紧固件的完整性。

37.根据权利要求36所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中：

铁轨紧固件的图像和标准类型的铁轨紧固件的图案的特征包括：基板、底板、紧固件、夹具、道钉、椅子螺钉、螺栓、夹子和/或其任何组合。

38.根据权利要求23或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中：提供成像器包括：

将成像器安装到轨道车底盘的下侧和/或将成像器安装到轨道车的卡车上；或者

将两个或更多个成像器安装到轨道车底盘的下侧和/或将两个成像器安装到轨道车的卡车上。

39.根据权利要求23或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中由成像器提供的图像包括三维图像，所述方法进一步包括：根据所述三维图像确定轨道轨距、铁轨底坡、铁轨头部裂纹、铁轨断裂、铁轨磨损和/或铁轨紧固件完整性。

40.根据权利要求23或25所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括：

在轨道车和远离轨道车的位置之间传送数据；或者

在轨道车和远离轨道车的位置之间传送数据，其中传送数据采用可移除存储器介质、数据存储设备、数据介质、存储器设备、USB记忆棒、拇指驱动器、存储卡、光盘、CD ROM、硬盘驱动器、便携式存储器设备或其任何组合；或者

在轨道车和远离轨道车的位置之间传送数据，其中传送数据采用：蜂窝通信系统、蜂窝基站和中继器系统、GSM蜂窝系统、GPRS蜂窝系统、无线通信链路、无线电通信、宽带链路、另一无线和/或蜂窝系统、因特网和/或另一网络、无线电通信系统、直接无线电通信、有线和/或光纤设备、无线电系统、WiFi网络、自组织网络、蓝牙设备、RFID设备、无线电网络、中继器和/或中继、陆地线路、光纤、卫星链路、因特网连接、LAN网络、WAN网络、或前述任何或全部的任何组合。

41.根据权利要求23或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括：

提供用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收支撑结构；或者

提供与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据；或者

提供用于将至少一个成像器安装到轨道车的振动吸收结构，并且提供与至少一个成像器一起安装的加速度和/或运动感测设备，用于提供与其相关联的移动数据。

42.根据权利要求41所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括：

根据包括移动数据的数据确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平；或者

根据图像数据和根据移动数据确定铁轨轮廓、铁轨对准、中心点倾斜和/或横向水平。

43.根据权利要求41所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括提供包括距离数据的图像，以及根据距离数据确定轨道轨距、铁轨紧固件完整性、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性、铁轨磨损和/或铁轨缺陷。

44.根据权利要求23或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括提供包括距离数据的图像，以及从距离数据确定轨道轨距、铁轨紧固件完整性、铁轨底坡、车轮磨损、车轮完整性、和/或标识铁轨磨损和/或铁轨缺陷。

45.根据权利要求23或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中提供成像器包括提供：视觉成像器、红外成像器、激光成像器、飞行时间成像器和/或三维成像器，或其任何组合。

46.根据权利要求45所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，进一步包括利用与由权利要求21所述的成像器中的任何、一些和/或所有提供的图像数据相关联的地理标记数据来将这样的图像数据与沿着轨道的地理位置相关联。

47.根据权利要求23或25或27所述的用于监视铁轨和/或轨道的方法，其中所述至少一个成像器提供包括距离数据的图像数据，进一步包括：

将图像距离数据与标准铁轨图案进行比较，以确定铁轨磨损、铁轨裂纹、铁轨碎片和/或铁轨断裂；或者

将图像距离数据与标准车轮图案进行比较，以确定车轮磨损、车轮裂纹和/或车轮碎片；或者

将图像距离数据与标准轨道数据进行比较，以确定轨道轨距和/或铁轨底坡；或者

前述比较步骤的任何组合。

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