RUEDA DE TREN CON DETECCIÓN DE TEMPERATU RA
Referencia Cruzada con Solicitu des Relacionadas Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de Patenle de Estados Unidos No. 60/684,063, presentada el 24 de mayo de 2005, la solicitud provisional de Patente de Estados Unidos No. 60/681 ,858, presentada el 17 de mayo de 2005 y la solicitud provisional de Patente de Estados Unidos No. 60/633,536, presentada el 6 de diciembre de 2004.
Cam po de la Invención La invención se relaciona en general, con el campo de la transportación ferroviaria, y más en particular, para determinar una condición de los componentes del carro inferior del tren.
Antecedentes de la I nvención La operación segura y confiable de un sistema ferroviario depende de la integridad de los mecanismos gi ratorios de los vehículos que viajan sobre los rieles. Por ejemplo, es importante monitorear una condición de los cojinetes de la rueda del tren para determinar si el grado de desgaste en el coji nete indica que los cojinetes necesitan ser inspeccionados y reparados o reemplazados. Los cojinetes dañados o desgastados i ncrementan la fricción giratoria del eje, por lo cual se incrementa la energía requerida para jalar el tren. Además, los cojinetes dañados o desgastados pueden provocar un desgaste excesivo en el eje del tren y en
caso de falla del cojinete, pueden que el eje se trabe, lo cual evita la rotación de la rueda, lo que resulta en un riesgo potencial de incendio debido a la acumulación de calor y a las chispas provocadas por la fricción de la rueda trabada que se desgasta sobre el riel . Las temperaturas del cojinete se pueden monitorear directamente con el uso de sensores de temperatura montados en el carro, como termoacopladores, dispuestos cerca de los cojineles. Sin embargo, lales técnicas han demostrado ser poco confiables y/o relalivamenle coslosas de operar y mantener. Una forma para monitorear en forma indirecta los la condición de los cojinetes de la rueda del tren es detectar la temperalura del cojinete de la rueda a través de una caja de cojinetes que rodea al cojinete de la rueda en un carro ferroviario del íren . Por ejemplo, se han moníado sensores de radiación infrarroja (IR) a lo largo del riel para delecíar la energía IR emilida por el cojinefe exlerno de la rueda y i ndicaíiva de la temperaíura del cojineíe de la rueda conforme el carro ferroviario pasa por el sensor I R. Sin embargo, íal sislema se puede limitar a cierta configuración de la rueda del carro ferroviario, la cual permite un trayecto de detección sin obstrucción desde el sensor a la caja del cojinete, lo cual no es posible para todas las configuraciones de rueda del carro ferroviario. Además, los cojinetes internos de la rueda utilizados en algunos carros ferroviarios y locomotoras han demostrado ser difíciles de detectar debido a que los trayectos de detección se ven bloqueados por los componentes de suspensión y las diferencias entre los arreglos de cojinete interno de la rueda. Además, la presencia de las fuentes IR cerca de un cojinete interno a ser monitoreado , tal como las cajas de engrane o
los resortes de la suspensión y l os efectos del movimiento lateral del eje que llevan a otras fuentes I R dentro del trayecto de" detección , tal como durante el capturado de la rued a, puede dar como resultado lecturas I R erróneas para el cojinete. Otras fuentes I R que pueden interferir con una medición de temperaíura de un cojinete de rueda del tren puede incluir la fuga de lubricante caliente, los reflejos del sol , el caleníamienlo difereníe en diferenles lados del tren, chispas de las ruedas en fricción, y el hardware de los frenos, como los discos del freno. De conformidad con esto, sería conveniente un sistema y método mejorados para detectar la temperatura de los cojinetes de la rueda del tren.
Breve Descri pción de los Di b u jos La Figura 1 es una ilustración en sección transversal de u n sistema de detección de temperatura del cojinete de la rueda del tren, una porción del sistema se incorpora en una barra de unión metálica ferroviaria, o en un durmiente. La Figura 2 ilustra una gráfica ejemplificativa de la temperatura contra los puntos de muestreo IR con el tiempo para un perfil de radiación I R recibido desde el cojinete de la rueda del tren por el sistema de detección de la Figura 1 . La Figura 3 ilustra otra gráfica ejemplificativa de la temperatura contra los puntos de m uestreo I R sobre el tiempo para un perfil de radiación I R recibido desde un cojinete de la rueda del tren por el sistema de detección de la Figura 1 y muestra el pico de energía. La F igu ra 4 i l ustra otra g ráfica ejemplificativa de la tem peratu ra
contra los puntos de muestreo I R sobre el tiempo para un perfil de radiación IR recibido desde un cojinete de rueda del tren por el sistema de detección de la Figura 1 y m u estra las contribuciones de energía I R recibidas desde los componentes diferentes al cojinete de rueda del tren . La Figura 5 ilustra una vista en sección transversal del durmiente de la Figura 1 tomada a lo largo de la l ínea 5-5 y muestra la suspensión para el sistema montado en el durmiente. La Figura 6 ilustra una vista en sección transversal , parcial de la suspensión de la Figura 5 tomada a lo largo de la línea 6-6. Las Figuras 7 a la 10 ilustran las condiciones ejemplíficativas de una rueda de tren y los perfiles de señal IR correspondientes que se pueden obtener de una modalidad del sistema de medición del cojinete de la rueda del tren . La Figura 1 1 es una representación esquemática de un sistema de detección de temperatura del cojinete de la rueda del tren. La Figura 1 2 ilustra los trayectos de exploración I R ejemplificativos para explorar el coj inete interno entre un motor de tracción y una ménsula del portador de una locomotora . La Figura 1 3A es un diagrama esquemático que muestra la cobertura del área de los trayectos de exploración I R ejemplifícativos con una ventana de detección correspondiente al cojinete detectado. La Figura 1 3B muestra una gráfica ejemplificativa de un perfil de temperatura detectado correspondiente a la cobertura del área de los trayectos de exploración I R ejemplificativos de la Figura 1 3A. La Figura 14 il ustra los trayectos de exploración I R ejemplificativos
para explorar una porción interna de la pista de un cojinete externo. La Figura 15 muestra los componentes de la rueda del tren sobrepuesta en un perfil de radiación I R recibido desde un cojinete de la rueda del tren por el sistema de detección de la Figura 1 . La Fig ura 16A m uestra un a gráfica ejemplificativa de un perfil de tem peratura detectado indicativo de una rueda que presenta una temperatura por debajo de un umbral de alarma. La Figura 16B muestra una gráfica ejemplificativa de un perfil de temperalura detectado indicativo de una rueda que presenta una temperatura sobre el umbral de alarma.
Descri pción Detal lada de la I nvención Un sistema de detección de temperatura de un componente del carro inferior de un tren se puede utilizar para obtener datos, tales como los datos de emisión I R, indicativos de la temperatura de una rueda ferroviaria detectada o del cojinete de rueda conforme el vehículo gira más allá del dispositivo de detección del sistema. El sistema puede incluir dispositivos sensores orientados para recibir las emisiones I R no obstruidas desde los componentes del carro inferior ferroviario. En un aspecto, un sensor puede incluir un arreglo de elementos sensores que detectan las regiones adyacentes de un área objetivo de un componente, tal como un cojinete interno y un cojinete externo de un eje, respectivamente. Los datos recibidos desde los dispositivos sensores entonces se procesan para extraer información indicativa del estado del componente detectado respectivo. Los datos se pueden procesar para reconocer un perfil de
forma de onda característica correspondiente a un tipo de componente conocido y reducir las emisiones I R recibidas desde las fuentes IR cerca del componente detectado. Tam bién se proporciona una suspensión para el sistema montado dentro de una barra de unión ferroviaria o durmiente, con el fin de reducir los efectos de impactos y vibración que pueden ser experimentados por el sistema. Se pueden utilizar métodos de análisis de forma de onda en los datos para identificar el tipo de componente y después, con base en el tipo de componente a ser explorado, identificar las condiciones del componente explorado que pueden ser indicativas de una condición anormal. La Figura 1 ilustra un sistema 1 0 de detección de temperatura del componente del carro ferroviario inferior ejemplificativo para detectar las temperaturas del cojinete de la rueda. La Figura 1 1 es una representación esquemática de tal sistema 10. Uno o más sensores, tal como el sensor 1 2 del cojinete externo y el sensor 14 del cojinete interno se pueden colocar en posición a lo largo de la pista 16 para obtener los datos de los cojinetes de la rueda, tal como el cojinete 20 interno y el cojinete 18 externo, de un eje 22 del tren, conforme el eje pasa por los sensores 1 2, 14. Los sensores 12, 14 pueden colocarse en el lecho ferroviario de la pista 16, tal como dentro de una barra de unión o durmiente 24 adaptado para contener los sensores 1 2, 14 y para recibir las emisiones I R desde los cojinetes 18, 20. En un aspecto de la invención, cada sensor 12, 14 puede incluir un espejo 26 para redirigir las emisiones I R hacia un receptor 28 del sensor 12, 14 para permitir que el receptor 28 sea orientado en forma horizontal dentro del durmiente 24. Los sensores 1 2 , 14 se pueden
colocar en posición a lo largo de un eje 34 paralelo al eje 22 del tren para recibir las emisiones IR emitidas desde el fondo 32 de un cojinete 18, 20 a lo largo de un trayecto 30 perpendicular al eje 22. Las emisiones pueden ser re-dirigidas por el espejo 26, por ejemplo, al ángulo recto con respecto al trayecto 30, dentro del receptor 28. Como se muestra en la Figura 11, los sensores 13 IR de la rueda se pueden colocar en posición a lo largo de la pista 16 para obtener los datos de la emisión IR de las ruedas 23, tal como de las caras 25 internas de las ruedas 23, conforme el eje pasa por los sensores 13. En otro aspecto de la invención, mostrado en la Figura 14, una porción del eje 22 del tren, tal como la porción 111 cerca del cojinete 20 interno puede ser señalado por un sensor 113 para obtener los datos de emisión IR desde la porción 111 del eje. Con referencia otra vez a la Figura 1, cada sensor 12, 14 también puede incluir una pluralidad de elementos 29 sensores infrarrojos, tal como detectores de diodo sensor de radiación IR o un arreglo plano sensor IR que tiene píxeles de resolución individual, arreglados por ejemplo, en forma vertical dentro del receptor 28 para recibir las porciones 33 respectivas de las emisiones IR irradiadas desde los cojinetes 18, 20 respectivos. De conformidad con esto, cada elemento 29 sensor infrarrojo recibe una porción respectiva de la energía IR desde un área objetivo, tal como el fondo 32 o el extremo 38 del cojinete 18, 20 separado de las porciones de emisiones IR recibidas por otros elementos 29 sensores IR del sensor. En un aspecto de la invención, los sensores 12, 14 pueden incluir cinco elementos 29, tal como los elementos de
• mercurio/cadmio/telurio (HgCdTe) , colocados en un arreglo dentro del sensor 1 2 , 14. Se pueden utilizar cuatro elementos para explorar y un quinto elemento 47 se puede utilizar para calibrar los otros elementos 29. El elemento 47 de calibración se puede colocar para observar un enfriador 49 semiconductor de efecto Peltier de referencia mantenido a la temperatura deseada , tal como -40 grados Celsius, para proporcionar una marca acoplada a la DC para las firmas de calor detectadas. Tal diseño puede permitir una exactitud de medición absoluta de temperatura de +/- OJ grados Celsius. Los sensores 1 2, 14 pueden transmitir a través de un lente zinc-seleniuro y ver del carro ferroviario a través de un obturador externo montado en la barra de unión instrumentada, con un espejo 26 de superficie frontal en el trayecto de visualización. El espejo 26 puede incluir una superficie frontal de oro para resistir la adhesión o unión con otros materiales. El espejo 26 se puede girar, como a 10,000 revoluciones por minuto, para desprender los contaminantes que se introducen en el espejo 26. Aunque la orientación perpendicular del írayecío 30 puede permiíir a los sensores 1 2, 14 recibir la radiación I R no bloqueada por oíros componentes, (como los componentes de la suspensión colocados cerca de los cojineles 1 2, 14) no es posible lograr un Irayecto no obstruido desde el cojinete 1 8 , 20 hacia el espejo 26 , en algunos casos. Por ejemplo, en fondo 32 de un cojinete 1 8 externo de la locomotora puede estar oculto por una gualdera (no mostrada) , lo cual dificulta mantener un trayecto claro hasta el fondo 32 del cojinete 1 8 externo para reci bir las emisiones I R. En un aspecto de la invención , el sensor 12 del coji nete
externo puede estar inclinado desde el eje 34 por un ángulo 36 para que el trayecto 31 de imagen del cojinete externo pueda inclinarse lejos de la perpendicular con respecto al eje 22 por el ángulo 36 correspondiente. Por ejemplo, el trayecto 31 de fo rmación de imágenes del cojinete puede colocarse en un ángulo agudo con respecto a la cara 38 del cojinete 1 8 externo de la rueda. En consecuencia, la emisión IR irradiada desde la porción no oculta del cojinete 18 externo, como la cara 38 del cojinete 1 8 externo, puede ser detectada por el sensor 12 colocado en el lecho ferroviario por debajo del tren sin interferencia de los componentes colocados cerca del cojinete 1 8. Las emisiones I R recibidas desde las porciones 33 respectivas y convertidas en señales respectivas, indicativas de la potencia de la energ ía I R recibidas pueden ser provistas por un procesador 40 para también procesar las señales recibidas, por ejemplo, para determinar las indicaciones de un calentamiento anormal del cojinete. En una modalidad de la invención , el procesador 40 puede estar dispuesto remoto del durmiente 24 y puede estar conectado con los sensores 1 2 , 14 a través de cables 1 5, 45 respectivos. El procesador 40 también puede recibir la información del paso de la rueda provisto por uno o más sensores 48 de la rueda, tal como los sensores ind uctivos, separados longitudinalmente a lo largo del riel 17. El procesador 40 puede estar en comunicación con la memoria 42, por ejemplo, para recibir la información del paírón de radiación derivada en forma anal ílica y/o experimenlal desde la memoria 42 para llevar a cabo el análisis de reconocimienío de palrón de acuerdo con un aspecto de la invención . La información procesada , tal como la
i nformación que idenlifica una condición del cojinele de un cojinete de rueda deteclado, puede transmiti rse a través de un transmisor 44 a un monitor 46 central para reportar y/o notificar una condición degradada del cojinete, el cual requiere servicio. El procesador 40 también puede estar en comunicación con una base de datos 43 del tren que tiene información de referencia para cada veh ículo que pasa con una cuenta de eje relativa dentro del tren y la posición relativa del vehículo dentro del tren. Por ejemplo, la información de referencia puede descargarse desde una fuente remota a través del transmisor 44 que está configurado como un transceptor para recibir y transmitir información. En otro aspecto, los datos del número de carro registrado desde un sistema externo, tal como un sistema lector de etiquetas AEI puede ser introducido dentro de la base de datos 43 para etiquetar los datos de vehículo con un número de registro único del veh ículo. En un aspecto de la invención , el sistema 1 0 se puede configurar para adquirir 120 muestras por elemento 29 por cojinete detectado a velocidades de aproximadamente 1 .86 mph a 499 km por hora. La velocidad de muestreo puede escalarse a la velocidad del tren, para que sin considerar la velocidad del tren , se puedan capturar 1 20 mueslras por elemenlo 29 por coji nete medido y 240 muestras por elemento 29 por rueda medida. Las temperaturas de cojinete de hasta 164 grados Celsius se pueden detectar y las temperaturas de rueda de hasta 585 °C se pueden medir con el sistema 1 0. Las técn icas previ a s para detecta r la energ í a I R i rradi ada por el
cojinete de la rueda del tren para detectar un cojinete de rueda que tiene una mayor temperatura que la temperatura operativa normal, genera i ndicadores no convenientes bajo ciertas circunstancias, lo cual resulta en indicaciones de cojinete caliente falsas, lo que provoca una detención innecesaria del tren para inspeccionar los cojinetes, o perder cojinetes calientes que deberían ser inspeccionados. El solicitante ha encontrado que el procesamiento de los datos de medición de energía I R bajo las técnicas descritas en esta invenci ón pueden proporcionar determi naciones de cojinete caliente que son más confiables y exactas. Algunos problemas que se experimentan cuando se intentan desarrollar mediciones de energía I R remotas de los cojinetes de la rueda del tren, incluyen ruido I R espurio, fuenles IR cerca del cojinete, como los resortes o las cajas de engrane, diferentes configuraciones de los cojinetes de la rueda del fren y componentes de suspensión y rueda asociados, y el movimiento del eje del íren y sus componentes asociados, dentro del trayeclo de delección de un sensor I R, tal como se puede experimentar durante una condición de captura de rueda. En particular, el cojinete 20 interno de un eje 22 del tren se puede colocar cerca de la caja 39 de engrane (indicada por las l íneas punteadas) que también puede ser una fuente de energía I R que puede interferir con las emisiones I R emitidas por el cojinete 20. En consecuencia , una porción de la caja 39 de engranes u otro componente que irradia energía I R, como el resorte de la suspensión (no mostrado) puede proporcionar una o más porciones 33 de la emisiones I R al sensor 14, de tal modo que cuando el eje se mueve en forma lateral durante su captura, da como resultado un nivel de energ ía I R q ue incluye,
erróneamente, un componente de energía I R desde el cojinete 20 interno y de una o más fuentes I R, tal como la caja 39 de engrane. En otra configuración mostrada en la Figu ra 1 2, un cojinete interno puede verse a través de una abertura relativamente estrecha enlre un molor 1 06 de fracción y una ménsula 1 08 del po rtador de una locomotora, lo que dificulía obtener una lectura exacta de temperatura del cojinete interno debido a la i nterferencia del motor 1 06 de tracción y la ménsula 1 08 del portador. Además, las diferencias geométricas entre las configuraciones del eje del tren , la rueda y los componentes de suspensión pueden dar como resultado lecíuras erróneas. Por ejemplo, cuando el sislema 10 de medición se configura para detectar una cierta área objetivo de detección para una configuración geométrica correspondiente de un eje del tren , la rueda y el componente de suspensión puede encontrar una configuración diferente (tal como una caja de engrane más grande que entra en el campo de inspección o un cojineíe exlerno que íiene una diferenle alfura sobre el lecho ferroviario que el sistema, se configura por ejemplo, a un diferente diámetro de la rueda) el sistema 1 0 de medición puede detectar una lectura I R errónea. Se podrá apreciar que de los aspectos de la presente invención , se pueden utilizar para distinguir entre uno o más componentes diferentes que pueden introducir una condición relativamente caliente indicativa de un mal funcionamiento del componente. Por ejemplo, puede ser deseable determinar si el cojinete o la caja de engrane es un componente con una condición caliente. De conformidad con esto, las técnicas de la presente i nvención no están limitadas a la detección de las condiciones del cojinete, ya que tales técnicas se pueden aplicar para
detectar condiciones de mal funcionamiento en otros componentes mecánicos como la caja de engra ne, los discos del freno y/o los cojinetes del freno, etc. U n sistema de detección mejorado con la capacidad de identificar las temperaturas elevadas del cojinete para una variedad de cojinetes de rueda del tren, los ejes, las ruedas y las configuraciones del componente de suspensión y las condiciones de estos componentes del tren incluyen l levar a cabo uno o más procesos innovadores en la energía I R recibida para determinar una temperatura del cojinete desde la cual se puede inferir una condición del estado del cojinete. La Figura 2 ilustra una gráfica ejempl ificativa de la temperatura contra los puntos de muestreo de la temperatura con el tiempo para las emisiones I R recibidas para un cojinete de la rueda del tren . La Figura 2 muestra los impulsos 54, 56 de detección de rueda generados, por ejemplo, por los detecíores 48 de rueda inducíivos conforme la rueda 23 del fren pasa por el deleclor 48 (como se muestra en la Figura 1 ) , los datos de emisión IR pueden recolectarse en forma continua por un procesador 40 que monitorea los datos recibidos desde los sensores 1 2, 14 I R, con relación por ejemplo, al tiempo en donde se detecló inicialmenle la rueda 23, como se indica por el borde 62 elevado de un primer impulso 56. La recolección de dalos se puede complelar en un tiempo con relación a un borde de caída del impulso de detección de la rueda, tal como el bordé 60 de caída del segundo impulso 54. De conformidad con esto , un tiempo de captura de emisión I R puede correlacionarse con la llegada de una rueda 23 para asegurar que se capturen las emisiones I R del cojinete de rueda correspondientes a la
rueda 23 que va pasando. Al uíilizar dos sensores de rueda y medir el liempo enlre los impulsos de detección de rueda, se puede determinar la velocidad del tren y utilizarse para ajustar, en forma dinámica , un tiempo de captura con relación a los impulsos de detección de la rueda para asegurar que las emisiones del cojinete de rueda sean capturadas conforme la rueda pasa por los sensores 1 2, 14. En un aspecto de la invención , se puede utilizar una técnica de muestreo para aislar una porción 58 de ventana del perfil 50 de temperatura I R recibida provista por el procesador 40 por un elemento 29 detector respectivo del sensor 12, 14 de la Figura 1 . La técnica de ventana se puede emplear para eliminar las señales I R espurias fuera de la porción 58 de ventana que han sido capturadas. El ancho 52 de la ventana 51 puede predeterminarse o ajustarse en forma di námica para alcanzar la captura de la porción 58 de ventana deseada del perfil 50, con el fin de eliminar las porciones 63, 64 no deseadas de la forma de onda fuera de la porción 58 de ventana. Tales porciones no deseadas pueden incl uir los perfiles de emisión I R indicativos de otros componentes que irradian energ ía IR cerca del cojinete de rueda, tal como los resortes, las tuberías de escape o los componentes del freno. Por ejemplo, la porción 63 que excede al umbral 66 de alarma, como un umbral de alarma de temperatura, puede ignorarse debido a que la porción 63 está fuera de la porción 58 deseada y puede ser indicativa de la energía I R irradiada de otra parte del tren diferente del cojinete. En un aspecto de la invención, la porción de la ventana 51 se puede ajustar para compensar las variaciones entre los carros ferroviarios y de los componentes del carro ferroviario
para asegurar que por lo menos u n elemento 29 observe la porción pico de temperatura de un componente objetivo. La Figura 1 5 muestra los componentes de rueda ferroviaria que contribuyen a los perfiles de calentamiento identificables impuestos en el perfil 50 de radiación I R ejemplificativo recibido desde una rueda 23 del tren por el sistema 1 0 de detección. Como se muestra, las zapatas 1 1 6 de freno aplicadas en el borde 1 12 de la rueda crean picos 1 1 8 de temperatura de la zapata reconocibles y picos 120 de temperatura del borde, mientras una placa 1 14 enfriadora de rueda de la rueda 23 muestra un valle 122 de temperatura más fría en el perfil 50. Cuando se analiza el perfil 50 para determinar una condición de rueda caliente, los picos 1 1 8 de la temperatura de la zapata y los picos 1 20 de temperatura del borde se pueden ignorar debido a que la temperatura 1 22 de la placa 1 14 de la rueda es la temperaíura de interés. Por ejemplo, la Figura 1 6A muestra una gráfica ejemplificativa de un perfil 50 de temperaíura delectado, indicativo de la rueda frenada que presenta los picos 1 1 8 de temperalura de zapata y los picos 1 20 de temperatura del borde, pero tiene una temperatura 1 22 de rueda por debajo de un umbral 66 de alarma. La Figura 16B muestra una gráfica ejemplificativa del perfil 50 de temperatura detectado, indicativo de una rueda frenada que presenta los picos 1 1 8 de temperatura de la zapata y los picos 120 de temperatura del borde y también presenta una condición de rueda caliente ya que la temperatura 1 22 de la placa de la rueda está sobre el umbral 66 predeterminado. Una posición de la ventana 51 con respecto al perfil 50 I R puede seleccionarse en correspondencia con la detección de la rueda 23, como
se indica por los impulsos 54, 56 de detección de rueda, para que la ventana 51 quede relativamente centrada alrededor de la porción 58 de ventana. En otra modalidad, la porción 58 de ventana se puede seleccionar para aislar una cierta porción de la energ ía I R recibida de i nterés a ser analizada . En un aspecto de la invención, la ventana 51 puede tener las medidas correspondientes al diámetro más grande que lleva el perfil esperado a ser encontrado y una porción 53 centrada de la ventana 51 puede seleccionarse para estar a la mitad de un perfil 50 indicativo de una l ínea central del cojinete detectado. La Figura 1 3A es un diagrama que muestra las áreas respectivas de cobertura 35 de los rayos de exploración IR ejemplificativos dentro de una ventana 51 de delección correspondiente a un cojinete detectado, en donde 2 de 4 rayos de exploración caen dentro de la ventana 51 . Al utilizar la cobertura de los 4 rayos de exploración y seleccionar en forma dinámica los rayos con la mejor cobertura con base en las firmas de calor detectadas, se puede capturar un perfil de temperatura de cojinete por al menos uno de los rayos sin considerar las variaciones de posición del tren . Por ejemplo, cuando se explora el cojinete 20 interno de la Figura 12, por lo menos algunos de los rayos intersecan el cojinete 20 interno, mientras otros rayos que no intersecan con el cojinete 20 se pueden ignorar. La Figura 1 3B muestra una gráfica ejemplificativa del perfil de temperatura detectado correspondiente a las áreas 35 exploradas en la Figura 1 3A. En otro aspecto de la invención ilustrada en la Figura 3, los perfiles 68 de pico pronunciado con relación al perfil 50 de temperatura detectado general , por ejemplo, dentro de una ventana pueden eliminarse ya que
ofrece lecturas potencialmente erróneas. Tales perfiles 68 de pico pueden ser indicativos de una referencia parásita o un reflejo y pueden necesitar ser filtrados para permitir una determinación exacta de la temperatura del coji nete. Por ejemplo, los perfiles 68 de pico relativamente pronunciado pueden identificarse al aj ustar un umbral para las variaciones en los valores de una serie de mu estras sobre un período de tiempo predeterminado y eliminar cualquier dato que indique un perfil 68 pico que es indeseablemente pronunciado comparado con el perfil 50 de temperatura detectado general . En otro aspecto de la invención , las fuentes de calor cerca de un coji nete bien detectado, como las tuberías de escape, los generadores y los componentes de suspensión pueden interferir con una medición de temperatura del cojinete, lo que posiblemente resulta en una detección de un valor de temperatura fuera de intervalo para el cojinete, cuando de hecho, la temperatura del cojinete está dentro del intervalo deseado. U n sistema de detección de cojinete de rueda del tren incluye un proceso de reconocimiento del perfil de radiación I R para identificar un componente de interés para una medición de temperatura . El proceso de reconocimiento del perfil de radiación I R correlaciona la energía I R recibida con una configuración de cojinete conocida, y para filtrar por ejemplo, la energía espuria u otra energía IR no generada por la configuración del cojinete a ser detectado . Por ejemplo, en la Figura 1 , la memoria 42 se puede configurar para almacenar una pl uralidad de perfiles o parámetros de radiación conocidos, indicativos de los perfiles de radiación para los coji netes o perfiles de eje respectivos que se esperan detectar por el
sistema 10. El procesador se puede configurar para comparar los datos I R recibidos desde los sensores 12 , 14 y tener acceso a la memoria 42 para correlacionar los datos I R conocidos con un perfil o parámetro conocido, indicativo de un perfil conocido para determinar si el perfil IR recibido coincide con un perfil conocido. Por ejemplo, el procesador 40 puede utilizar técnicas de coincidencia de curva para comparar las porciones curvas de un perfil conocido con porciones del perfil recibido para determinar si el perfil reci bido coincide con un perfil conocido. En otro aspecto, las técnicas de procesamiento de señal digital, como la transformación Fast Fourier, se puede llevar a cabo en la señal recibida para comparar los parámetros tra nsformados con parámetros conocidos. La Figura 4 muestra un perfil I R ejemplificativo de una firma de calor de cojinete tipo "W". Los perfiles de cojinete conocidos almacenados en la memoria 42 se pueden comparar con el perfil 50 recibido para verificar que el perfil 50 recibido sea un perfil aceptado para realizar la medición de temperatura del cojinete. U na vez que se identifica un tipo de perfil válido, el perfil 50 se puede revisar para determinar si excede el umbral 66 de alarma. Las porciones 63, 64 del perfil recibido fuera de la ventana 51 , que son indicativos potenciales de otras fuentes I R además del cojineíe, se pueden dejar de considerar anles de hacer la comparación . Cuando un perfil recibido no coincide con un perfil conocido, la medición se puede no considerar o se etiqueta para futura investigación . En otro aspecto de la invención , los datos de emisión recibidos desde cada u no de la pluralidad de elementos 29 sensores para el mismo cojinete se pueden comparar entre sí para evaluar la validez de cada uno
de los perfiles I R provistos por los respectivos elementos 29 sensores. Por ejemplo, cuando uno o más perfiles I R recibidos desde los elementos 29 sensores de un sensor incluye componentes de energía I R además de la energ ía I R desde un cojinete detectado (tal como la energía I R irradiada por la caja de engrane adyacenle al cojinete detecíado) los perfi les I R que incluyen los componentes de no cojinete se pueden fillrar con el uso de técnicas de reconocimiento de patrón . En otro aspecto de la invención, los gradientes 70, 72 de un perfil 50 se pueden medir para determinar si una medición de radiación I R incluye un componente I R de otra fuente . Por ejemplo, se conoce que los discos de freno colocados cerca de los coji netes de rueda provocan los gradientes 70, 72 un perfil 50 I R conocido en los bordes 74, 76 de la ventana 51 de evaluación, a ser diferentes a los esperados para el perfil conocido. Cuando uno o más gradientes 70, 72 aparecen como diferentes a los esperados para cierto perfil , entonces el perfil recibido se puede normalizar para retirar los efectos de otros componentes I R y coincidir con el perfil conocido para realizar la determinación de la temperatura del cojinete. Las Figuras 7 a la 1 0 ilustran condiciones ejemplificativas de una rueda de tren y los perfiles de señal I R correspondientes que se pueden obtener de una modalidad de un sistema de medición de cojinete de rueda del tren. Por ejemplo, el bloqueo de una porción del cojinete de rueda y/o las tuberías de calor y la fuga del lubricante pueden resultar en los perfiles I R como se muestran en el esquema de la señal de salida I R de la Figura 7 , en donde cada curva representa la salida de u n elemento sensor
respectivo. Los reflejos del sol y/o los frenos de disco externos sobrecalentados pueden resultar en perfiles I R como se muestran en el esquema de la señal de salida I R de la Figura 8. Las chispas que se originan por las ruedas deslizantes pueden dar como resultado perfiles I R como se muestran en el esquema de señal de salida I R de la Figura 9. Para un cojinete interno, la caja de engrane y las partes de retención pueden interferir con la medició n del cojinete interno, lo cual produce perfiles I R como se muestran en el esquema de señal de salida I R de la Figura 1 0. Con el uso de las técnicas antes descritas, tales como las ventanas, la detección de picos, la detección de gradientes, y el reconocimiento de patrón , se puede exlraer la temperatura del coji nete real de los perfiles de señal I R. En otro aspecto de la invención ilustrado en la Figura 14, las porciones específicas de un cojinete se pueden detectar para analizar una firma de calor para el cojinete. Por ejemplo, como se muestra en la Figu ra 14, las pistas de cojinete específicas, íal como una pista 1 10 interna del cojinete 1 8 exterior, se pueden direccionar para que las porciones 33 de las emisiones I R correspondientes a lales componeníes sean recibidos por un sensor para su análisis. La información de perfil de calor para la porción delecíada se puede utilizar para marcar esa porción del cojinete para su inspección o reparación . En otro aspecto de la invención, la información reunida a través de la detección I R se puede analizar para implementar la detección de impacto y de carga, con el uso de por ejemplo, las técnicas de reconocimiento de palrón de los perfiles 50 recibidos.
En otro aspecto de la inven ción , la información adquirida con el uso del sistema 10 puede combinarse con información de otras fuentes para verificar y mejorar el análisis de condición de estado del componente del carro inferior del tren. Por ejemplo, la información recolectada por los sensores, tal como el sensor 41 de deflexión del riel , se puede asociar con la información de emisión I R correspondiente recolecíada por el sislema 1 0, indicativa de una condición de cojinete caliente, y se puede utilizar para verificar la detección de la condición. La asociación se puede realizar en el procesador 41 o en una ubicación remota, tal como en el -monitor 46. Con base en la descripci ón anterior, los métodos descritos se pueden implementar con el uso de técnicas de programación de computadora o de ingeniería que incluyen software, hardware o cualquier combinación de los mismos para computadora, o un sub-grupo de los mismos, en donde el efecto técnico es determinar una condición de un componente de carro inferior del carro ferroviario que presenta una firma de forma de onda explorada que corresponde a un tipo de componente en respuesta a la exploración por un sensor. Cualquier programa de resultados , que tiene un medio de código legible por computadora, se puede incorporar o proporcionar dentro de uno o más medios legibles por computadora , lo cual forma un producto de programa de computadora, es decir, un artículo de fabricación de conformidad con la invención. Por ejemplo, el medio legible por com putadora puede contener instrucciones de programa para un código de programa de computadora para procesar los datos de formación de imágenes recibidos, indicativos de imágenes
adquiridas cerca de la locomotora. El medio legible por computadora también puede incluir un código de programa de computadora para procesar los datos de ubicación recibidos, los cuales indican la ubicación geográfica de la locomotora cuando se adquieren las imágenes. Además, el medio legible por computadora puede incluir un código de programa de computadora para tener acceso a la base de datos de la locomotora, la cual comprende una pluralidad de registros del carro ferroviario asociadas con las respectivas ubicaciones geográficas que constiluyen etiquetas de registro para correlacionar las eliquetas de registro con los datos de imágenes y los datos de ubicación para generar datos de imagen correlacionados registrados. El medio legible por computadora por ejemplo, puede ser un disco duro fijo, un disco flexible, un disco óptico, cinta magnética, una memoria semi-conductora como una memoria de solamente lectura (ROM), etc., o cualquier otro medio transmisor/receptor, tal como la Interneí u olra red o enlace de comunicación. El aríículo de fabricación que contiene el código de computadora puede hacerse y/o usarse al ejecutar el código directamente desde un medio, al copiar el código desde un medio a otro medio, o al transmiíir el código sobre la red. Las personas experimentadas en la técnica podrán combinar el software creado como se describe con un hardware de computadora de propósitos generales o de propósitos especiales, tal como un microprocesador, para crear un sistema de computadora o un sub-sistema de computadora que incorpora el método de la invención. Un aparato para realizar, utilizar o comercializar la invención puede ser uno o más sistemas
de procesamiento, que incluye pero no se limita a una unidad central de procesamienío (CPU) , una memoria, disposifivos de almacenamienío, enlaces y dispositivos de comunicación, servidores, dispositivos l/O, o cualquier sub-componente de uno o más sistemas de procesamiento, que incluyen software, firmware, hardware o cualquier combinación o sub-grupo de los mismos, que i ncorporan la i nvención. Cuando se monta en un du rmiente 24 ferroviario de la Figura 1 , el sistema 10 se puede someler a vibración y íensiones mecánicas conforme el tren viaja sobre el durmiente 24. La Figura 5 ilustra una sección transversal del durmiente 24 tom ada a lo largo de la l ínea 5-5 y muestra una suspensión 88 mejorada, en coríe parcial , para el sislema 1 0 monlado dentro del durmiente 24. El durmiente 24 puede comprender una porción 80 de casco h ueca que tiene una cavidad 84 de montaje y una cubierta 82 acoplada , por ejemplo, alrededor del borde 86 superior del casco 80. La suspensión 88 suspende el portador 90 al cual se pueden acoplar los componentes del sistema 1 0, al como los sensores 12, 14 (no mostrados) e aisla el portador 90 y cualquier componente del sistema acoplado al mismo, de la vibración e impactos. En un aspecto de la invención , la suspensión 88 incluye una porción 92 de acoplamienlo de cubierla acoplada con la cubierla 82, una porción 94 de acoplamiento de portador acoplada con el portador 90 y un elemento 96 deformable dispuesto entre la porción 92 de acoplamiento de cubierta y la porción 94 de acoplamiento del portador para permitir el movimiento relativo entre las porciones 92 y 94. El elemento 96 deformable puede acoplarse con cualquiera o ambas de las porciones 92 y 94.
En una modalidad ilustra da en la Figura 6, el elemento 96 deformable comprende un elemento tubular, tal como un resorte que se puede deformar, por ejemplo, en sección transversal desde una sección 98 transversal circular a una sección 10 transversal ovalada (indicada por el óvalo en líneas sólidas) impulsado contra una fuerza 1 02 aplicada a través de la porción 92 de acoplamiento de la cubierta. La suspensión 88 puede incluir un miembro 1 04 limitante de deformación, por ejemplo, que encierra parcialmente al elemento 96 deformable para limitar la cantidad de deformación experimentada por el elemento 96 deformable. En una modalidad, el miembro 104 limitante de deformación puede comprender un miembro con forma en sección transversal de "C" que tiene un tamaño seleccionado para limitar la deformación del elemento 96 deformable una cantidad deseada. El elemento 96 deformable se puede acoplar con la porción 92 de acoplamiento de cu bierta, la porción 94 de acoplamiento de portador o con ambas porciones 92, 94 para permitir el movimiento de las porciones 92 , 94 una con relación a la otra. Mientras la invención ha sido descrita como lo que se considera ser una modalidad preferida, muchas variaciones y modificaciones serán evidentes para las personas experimentadas en la técnica. De conformidad con esto, se tiene la intención de que la invención no esté limitada a la modalidad ilustrativa específica, sino más bien se debe interpretar dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas.