專利名稱：軌道車輪測量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及軌道運輸領(lǐng)域，并具體地涉及用于測量軌道車輪尺寸的 電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
典型的火車包括一個或多個用于牽引多個載重車廂的機(jī)車(locomotive )。 火車的每節(jié)車廂都包括多個在火車沿鐵軌(track)推進(jìn)時沿金屬軌道滾動的鋼 輪。車輪與軌道之間的適當(dāng)交互對火車的安全、可靠、有效運行是至關(guān)重要的。軌道包括底部安裝軌底、與車輛車輪接觸的頂部軌頂(railhead )、以及使 該軌底與軌頂互連的過梁(flange )。車輛車輪包括安裝在車輛車軸(axel)上 的中心輪軸(hub)、從該輪軸向外擴(kuò)展的平板、以及圍繞該平板以與軌道接觸 的外緣。該邊緣包括可以是平坦的或錐形的外徑支撐面(ti'ead)和從該支撐面 的背面向外延伸的凸緣。該支撐面沿著該軌頂?shù)捻斆骝T行以支持車輛的車輛重持。僅沿軌道內(nèi)側(cè)在每一車輪的一側(cè)提供凸緣。軌道車輛車輪由于它們與軌道的接觸而隨時間經(jīng)受磨損。作為支撐面與軌 道頂部接觸的結(jié)果，尤其是當(dāng)在加速或制動事件中車輪相對于軌道滑行時，支 撐面會磨損。車輪凸緣由于它們與軌頂?shù)膬?nèi)表面的接觸而將會磨損，尤其是在 彎曲處以及由于轉(zhuǎn)軌。因此必須對軌道車輪磨損進(jìn)行監(jiān)控以保證經(jīng)磨損的車輪 的尺寸仍足以繼續(xù)安全使用。以往對軌道車輪的尺寸采用聯(lián)邦鐵路管理局(FRA)認(rèn)可的機(jī)械測量裝置 周期性地進(jìn)行測量。最近，機(jī)械測量裝置已由提供更準(zhǔn)確且可重復(fù)的軌道車輪 測量的電子測量裝置所取代。在美國專利US4904939中描述了一種這樣的電子 軌道車輪規(guī)格測量裝置，在此通過引用而包括進(jìn)來。在美國專利US4卯4939中 描述的電子軌道車輪磨損測量裝置包括用于確定車輪上的適當(dāng)定位和測量軌道 車輪尺寸(如邊緣厚度、凸緣厚度、凸緣高度以及火車車輪的邊緣直徑)的傳感器。


圖1示出了改進(jìn)的電子軌道車輪測量裝置的示例實施例的示意圖。
具體實施方式
與采用常規(guī)的機(jī)械軌道車輪測量裝置相比，采用電子軌道車輪測量裝置來 測量各種軌道車輪的尺寸允許實現(xiàn)更準(zhǔn)確的測量并可以進(jìn)行重復(fù)測量。然而， 使用電子軌道車輪測量裝置提供的軌道車輪測量信息未被充分地利用以做出軌 道車輪服務(wù)決定，如預(yù)測剩余車輪壽命。在過去，.軌道車輪服務(wù)決定可基于測量的尺寸與最小尺寸大小的接近性而做出，如由FRA規(guī)定的，而不考慮所測量 的車輪的磨損率或測量間隔。然而，這樣的技術(shù)可能會使可用的車輪磨損壽命 被浪費掉。本發(fā)明的發(fā)明人創(chuàng)新地認(rèn)識到從電子軌道車輪測量導(dǎo)出的信息可以 與關(guān)于被測車輪的歷史信息相結(jié)合使用，以更準(zhǔn)確地預(yù)測被測車輪的剩余服務(wù) 壽命。改進(jìn)的軌道車輪測量裝置允許用戶輸入某些類型的數(shù)據(jù)并基于該數(shù)據(jù)得 出用于做出軌道車輪服務(wù)決定的結(jié)論。有利的是，被測車輪可用的剩余未來壽 命可以采用事件驅(qū)動確定而非利用常規(guī)的定期維修或更換技術(shù)來規(guī)劃。例如， 在能夠?qū)?jīng)受車輪測量的機(jī)車的歷史運行條件進(jìn)行訪問的情況下，可以基于充 分遠(yuǎn)離最小尺寸的剩余的測量的尺寸來更好地預(yù)測機(jī)車的車輪的剩余未來壽 命。圖1示出了改進(jìn)的電子軌道車輪測量裝置10的示例實施例的示意圖。軌 道車輪測量裝置10可以包括用于可拆卸地安裝在軌道車輪18上的測頭(gauge head) 12。測頭12可例如經(jīng)由硬連線連接16與控制器4通信。在另一實施例 中，測頭12可與控制器14組合在單個單元中。測頭12可以包括一個或多個用于測量軌道車輪尺寸、并將測量信息提供 給控制器14的傳感器。例如，這些傳感器可以包括基準(zhǔn)槽位置傳感器20,測 頭定位傳感器22、 24,軌道車輪凸緣高度傳感器26,以及軌道車輪凸緣厚度傳 感器28?？刂破?4可以包括與測頭12通信的處理器30、存儲器32、輸入設(shè)備34、 顯示器3 6 。輸入設(shè)備34使用戶可以輸入諸如AAR指定和/或道路編號的信息， 以識別其車輪被測量的機(jī)車?？刂破?4還可以包括用于向中央位置發(fā)送信息和從該中央位置接收信息的收發(fā)器38,該中央位置例如是遠(yuǎn)離測量裝置10的中 央服務(wù)監(jiān)控中心40。收發(fā)器38可以采用RF傳輸技術(shù)操作，如無線電或蜂窩鏈 接。在另一實施例中，收發(fā)器38可以采用網(wǎng)絡(luò)使能的技術(shù)操作，如采用WiFi 或藍(lán)牙傳輸協(xié)議。
可以提供接口 62，如RS-232接口，以連接到計算機(jī)64來上傳和/或下載 信息。計算機(jī)可以起測量裝置10和中央服務(wù)監(jiān)控中心40之間的中間物的作用， 例如在計算機(jī)64和中央服務(wù)監(jiān)控中心40之間進(jìn)行因特網(wǎng)連接。
處理器30可被配置為用于從傳感器接收相應(yīng)的測量的車輪尺寸測量數(shù)據(jù)， 并相對于如存儲在存儲器32中的查找表中的允許的尺寸來處理相應(yīng)的測量的 車輪尺寸。處理器30還可以被配置為用于基于車輪的歷史磨損率和由各傳感器 20、 26、 28提供的測得的車輪尺寸，來預(yù)測被測車輪18的剩余服務(wù)壽命。例 如，可以從被測車輪的實際磨損率導(dǎo)出歷史磨損率，以及基于在同一磨損率下 的未來磨損導(dǎo)出規(guī)劃磨損率。另一方面，可以從車輪18的預(yù)期的未來服務(wù)壽命 (如預(yù)期車輪18要進(jìn)行長途貨運運行還是要進(jìn)行可導(dǎo)致比長途運行磨損率高 的短途運行)導(dǎo)出歷史磨損率。例如可以在軌道車輪的服務(wù)壽命期間以周期性 的時間間隔測量軌道車輪磨損，并可基于這些軌道車輪的具體周期性測量來產(chǎn) 生車輪的歷史磨損率數(shù)據(jù)。另一方面，軌道車輪來自于一批通常相似的軌道車 輪，其中，以定時的間隔測量該批軌道車輪以產(chǎn)生可用于該批車輪的歷史車輪 磨損率數(shù)據(jù)庫。
在一實施例中，可以由了解歷史車輪運行條件的用戶通過輸入設(shè)備34來 輸入歷史信息。在另一實施例中，例如可以通過經(jīng)通信鏈路42訪問中央服務(wù)監(jiān) 控中心40的數(shù)據(jù)庫44來從遠(yuǎn)程地點下載歷史信息。其車輪18被測的機(jī)車可以 通過其AAR指定和/或道路編號來標(biāo)記，以從中夾服務(wù)監(jiān)控中心40或其它數(shù)據(jù) 源中檢索對應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)。
另一方面，可以將測得的車輪尺寸數(shù)據(jù)存儲在存儲器32中，并且可以將 對應(yīng)的軌道車輪尺寸信息上傳到中央服務(wù)監(jiān)控中心40中?；谟蓽y量裝置10 向中央服務(wù)監(jiān)控中心40傳輸?shù)能夁@車輪尺寸信息和例如存儲在中央服務(wù)監(jiān)控 中心40可訪問的數(shù)據(jù)庫44中的關(guān)于車輪使用的歷史知識，對車輪18的剩余服 務(wù)壽命的預(yù)測可以從測量裝置IO遠(yuǎn)程地進(jìn)行，例如，在中央服務(wù)監(jiān)控中心40 進(jìn)行預(yù)測。
在另一實施例中，可以將控制器4配置為用于(例如經(jīng)輸入設(shè)備34)接 收操作者標(biāo)識符以識別測量裝置10的用戶，以使可以記錄執(zhí)行測量的用戶，從而使測量可與具體的用戶相關(guān)聯(lián)。另一方面，控制器14可以包括允許用戶記錄
指明用戶所觀察的軌道車輪磨損的信息的記錄裝置46,如錄音機(jī)或照相機(jī)。例 如，在執(zhí)行軌道車輪14的測量時，用戶可能會注意到車輪18中的扁平部分(flat spot),并可通過記錄裝置46將該信息輸入控制器4的存儲器32。還可以通過 輸入設(shè)備34輸入這樣觀察到的信息。
顯示器36可以包括幫助用戶執(zhí)行測量任務(wù)的標(biāo)記48,如指明要執(zhí)行的軌 道車輪測量的順序的標(biāo)記48。例如，在測量具有12個車輪的機(jī)車的車輪時， 顯示器36可以示出指明12個車輪以及12個車輪中每一車輪的測量順序的標(biāo)記 48,以輔助確保操作者根據(jù)期望的順序來測量車輪。
在另一實施例中，控制器14的處理器30可被配置為用于基于參考在車輪 18的面52上形成的環(huán)形基準(zhǔn)槽50所進(jìn)行的測量來確定剩余軌道車輪服務(wù)壽 命。處理器30還可以進(jìn)一步被配置為用于接收指明被測量的軌道車輪的基準(zhǔn)槽 50的直徑54的基準(zhǔn)槽尺寸。例如，在存儲器32中可以提供將機(jī)車類型或車輪 類型與對應(yīng)的軌道車輪基準(zhǔn)槽直徑54尺寸相關(guān)的查找表。因此用戶可以例如通 過輸入設(shè)備34將被測量的機(jī)車的類型輸入處理器30,并且處理器30將輸入的 機(jī)車類型與適當(dāng)?shù)能壍儡囕喕鶞?zhǔn)槽直徑54相關(guān)聯(lián)。在另一實施例中，可以將軌 道車輪基準(zhǔn)槽直徑信息遠(yuǎn)離測量裝置IO地存儲在例如中央服務(wù)監(jiān)控中心40的 數(shù)據(jù)庫44中。當(dāng)用戶輸入機(jī)車類型或車輪類型時，處理器30可以通過發(fā)射器 38向中央服務(wù)監(jiān)控中心40查詢以獲取適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)槽直徑信息。在另一實施例 中，用戶可以直接通過輸入設(shè)備34輸入基準(zhǔn)槽直徑54,如果其例如通過測量 該參考直徑54知道的話。
在一實施例中，基準(zhǔn)槽傳感器20提供相對于車輪18的基準(zhǔn)槽50和邊緣 56的測量數(shù)據(jù)，諸如參考基準(zhǔn)槽至邊緣距離58。處理器30從基準(zhǔn)槽傳感器20 接收該數(shù)據(jù)，并基于測量的距離和例如輸入的基準(zhǔn)槽直徑54來計算車輪直徑 60,從而車輪的直徑60可以被計算為基準(zhǔn)槽直徑54加上兩倍的基準(zhǔn)槽至邊緣 的距離58。然后，該計算出的直徑60可以如以上所述用于預(yù)測車輪18的剩余 服務(wù)壽命。在本發(fā)明的一方面，當(dāng)測頭12安裝在車輪上時，傳感器20可以包 括對軌道車輪基準(zhǔn)槽相對于測頭12的位置敏感的軌道車輪基準(zhǔn)槽定位器。在一 實施例中，傳感器20可以包括渦流裝置。
在本發(fā)明的另一方面，可以通過一定的標(biāo)識符(如服務(wù)申請發(fā)票號)將從 機(jī)車上取下的軌道車輪18與它們被從其上取下的機(jī)車相關(guān)聯(lián)?？刂破?4可以 被配置用于接收經(jīng)由輸入設(shè)備34輸入的軌道車輪標(biāo)識符(如服務(wù)申請發(fā)票號)，以將要服務(wù)的取下的軌道車輪18與服務(wù)申請發(fā)票號相關(guān)聯(lián)。因此，被服務(wù)的車
輪18可以與該車輪從其上取下的機(jī)車相鏈接。有利的是，測量裝置10可用于 保證適當(dāng)?shù)卣{(diào)度從機(jī)車上取下的車輪18以進(jìn)行維護(hù)。通過將取下的軌道車輪 18與服務(wù)發(fā)票相關(guān)聯(lián)來將車輪18與車輪18從其上取下的機(jī)車鏈接，可以將服 務(wù)車輪18的決定追溯到服務(wù)決定點，如生成該發(fā)票的機(jī)車服務(wù)中心。在車輪服 務(wù)中心可以使用測量裝置IO對先前測量過且確定需要服務(wù)的取下的車輪18進(jìn) 行第二次測量，以驗證該取下的車輪18確實需要服務(wù)。如果在車輪服務(wù)中心執(zhí) 行的第二次測量表明例如根據(jù)歷史磨損率車輪18仍然具有可用的服務(wù)壽命，則 該信息將被記錄并加以標(biāo)記以用于質(zhì)量控制的目的。例如，該信息可以從測量 裝置10上傳到中央處理中心40,以向做出服務(wù)車輪18的決定的機(jī)車服務(wù)中心 通知該服務(wù)決定做出得過早。
根據(jù)以上描述，所描述的方法可以用包括計算機(jī)軟件、固件、硬件或它們 的任意組合或子集的計算機(jī)程序或工程技術(shù)來實現(xiàn)，其中技術(shù)效果是提供改進(jìn) 的用于測量軌道車輪尺寸的電子設(shè)備。任何這樣的具有計算機(jī)可讀代碼部件的 結(jié)果程序都可以在一個或多個計算機(jī)可讀介質(zhì)上實施或提供，由此形成按照本 發(fā)明的計算機(jī)程序產(chǎn)品，即制造品。例如，計算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括用于測量 軌道車輪尺寸并相對于允許的尺寸對所測量的車輪尺寸進(jìn)行處理的計算機(jī)程序 代碼的程序指令。計算機(jī)可讀介質(zhì)還可以包括用于基于被測車輪的歷史磨損率 和所處理的車輪尺寸預(yù)測車輪的剩余服務(wù)壽命的計算機(jī)程序代碼。
計算機(jī)可讀介質(zhì)例如可以是固定的(硬盤)驅(qū)動器、磁盤、光盤、磁帶、 如只讀存儲器(ROM)的半導(dǎo)體存儲器等，或任何如因特網(wǎng)或其它通信網(wǎng)絡(luò)或 鏈路的發(fā)送/接收媒介?？梢酝ㄟ^直接從一個媒介執(zhí)行代碼、將代碼從一個媒介 拷貝到另 一媒介，或通過網(wǎng)絡(luò)傳輸代碼來制造和/或使用包含計算機(jī)代碼的制造
口C e
計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠?qū)⑷缟纤鰟?chuàng)建的軟件與適當(dāng)?shù)耐ㄓ?或?qū)Ｓ糜嬎銠C(jī)硬件(諸如微處理器)相組合，以創(chuàng)建實施本發(fā)明方法的計算機(jī) 系統(tǒng)或計算機(jī)子系統(tǒng)。用于制造、使用或銷售本發(fā)明的裝置可以是一個或多個 處理系統(tǒng)，包括、但不限于中央處理器(CPU)、存儲器、存儲設(shè)備、通信鏈接 和設(shè)備、服務(wù)器、I/O設(shè)備或一個或多個處理系統(tǒng)的任何子組件，包括實施本
發(fā)明的軟件、固件、硬件或它們的任意組合或子集。
應(yīng)該理解，在此所示出和描述的本發(fā)明的具體實施方式
僅為舉例。在不脫 離本發(fā)明精神和范圍的情況下，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言可以有各種變化、改變、替換和等同方式。因此，意欲將在此所描述的以及附圖中示出的全部主題 都僅視為解釋而不作為限制，并且本發(fā)明的范圍單獨地由所附權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1.一種用于確定鐵路車輛的軌道車輪的剩余服務(wù)壽命的方法，其使用可安裝在軌道車輪上的、測量至少一個軌道車輪尺寸的電子軌道車輪磨損測量裝置來進(jìn)行確定，該方法包括測量軌道車輪尺寸；相對于可允許的磨損尺寸對所測量的車輪尺寸進(jìn)行處理；訪問與該軌道車輪相關(guān)的歷史車輪磨損率數(shù)據(jù)庫；以及基于該歷史車輪磨損率數(shù)據(jù)以及經(jīng)處理的車輪尺寸預(yù)測車輪的剩余服務(wù)壽命。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在軌道車輪的壽命期間以周期性的定時 的間隔測量軌道車輪，并基于對軌道車輪的具體周期性測量產(chǎn)生歷史磨損率數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，所述軌道車輪來自于一批通常相似的軌 道車輪，該方法還包括以定時的間隔測量該批軌道車輪以產(chǎn)生歷史車輪磨損率數(shù)據(jù)庫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在電子軌道車輪磨損測量裝置處接收操 作者標(biāo)識符以識別該車輪測量裝置的用戶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括向中央服務(wù)監(jiān)控中心發(fā)送指明所測量的 軌道車輪尺寸的信息。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括提供顯示器，其包括指明要執(zhí)行的軌道 車輪測量的順序的標(biāo)記。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中，所述鐵路車輛具有多個要測量的軌道車 輪，以及其中要執(zhí)行的順序包括測量鐵路車輛上的多個車輪的次序。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括記錄用于指明在電子軌道車輪磨損測量 裝置處的操作者所觀察的軌道車輪磨損的信息。
9. 一種用于測量鐵路車輛的車輪的尺寸的電子軌道車輪磨損測量裝置，包括傳感器，用于測量軌道車輪尺寸并生成用于指明軌道車輪尺寸的數(shù)據(jù)；以及處理器，用于相對于可允許的磨損尺寸對指明所測量的車輪尺寸的數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理，并基于對所測量的車輪的歷史磨損率以及由該傳感器提供的所測量的車輪尺寸，來預(yù)測車輪的剩余服務(wù)壽命。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的測量裝罝，還包括用于存儲所測量的軌道車輪的軌道車輪尺寸數(shù)據(jù)的存儲器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的測量裝置，還包括發(fā)送器，用于向中央服務(wù)監(jiān)控中 心發(fā)送用于指明測量的軌道車輪尺寸的信息。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9的測量裝置，還包括顯示器，用于提供指明要執(zhí)行的 軌道車輪測量的順序的標(biāo)記。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9的測量裝置，還包括輸入設(shè)備，用于在電子軌道車輪 磨損測量裝置處接收操作者標(biāo)識符以識別該測量裝置的用戶。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9的測量裝置，還包括記錄裝置，用于允許用戶記錄指 明操作者所觀察的軌道車輪磨損的信息。
15. —種用于使用軌道車輪的電子軌道車輪磨損測量裝置來確定鐵路車輛 的軌道車輪的剩余服務(wù)壽命的方法，該鐵路車輛具有在車輪的面上形成的環(huán)形 基準(zhǔn)槽，該方法包括識別用以指明被測量的軌道車輪的基準(zhǔn)槽直徑的基準(zhǔn)槽尺寸；測量軌道車輪相對于該基準(zhǔn)槽的軌道車輪尺寸；以及基于所接收的基準(zhǔn)槽尺寸和所測量的軌道車輪尺寸來確定該軌道車輪的 軌道車輪直徑。
16. —種用于測量相對于在車輪的面上形成的環(huán)形基準(zhǔn)槽的軌道車輪尺寸 的電子軌道車輪磨損測量裝置，包括輸入設(shè)備，用于存儲指明被測量的軌道車輪的基準(zhǔn)槽的直徑的基準(zhǔn)槽尺寸；傳感器，用于測量軌道車輪相對于該基準(zhǔn)槽的軌道車輪尺寸；以及 處理器，其與該傳感器通信，包括用于相對于該基準(zhǔn)槽處理所測量的軌道車輪尺寸、并基于所存儲的基準(zhǔn)槽尺寸和所測量的軌道車輪尺寸來確定該軌道車輪的軌道車輪直徑的邏輯。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的測量裝置，其中，所述傳感器包括軌道車輪基準(zhǔn)槽 定位器，用于當(dāng)該測量裝置安裝在車輪上時，感測軌道車輪基準(zhǔn)槽相對于該測 量裝置的位置的方位。
18. —種驗證需要對從鐵路移動資產(chǎn)中取下并用標(biāo)識符識別的車輪的進(jìn)行 服務(wù)的方法，其中使用可安裝在軌道車輪上的用于測量至少 一個軌道車輪的尺 寸的電子軌道車輪磨損測量裝置來驗證，該方法包括測量從鐵路移動資產(chǎn)中取下的車輪的軌道車輪尺寸； 相對于允許的尺寸處理所測量的車輪尺寸，以確定該車輪是否需要服務(wù)；以及將該軌道車輪與一標(biāo)識符相關(guān)聯(lián)，以將該車輪與該車輪從其中取下的機(jī)車 鏈接，以跟蹤該軌道車輪的服務(wù)和運行歷史。
19. 一種用于測量從鐵路移動資產(chǎn)取下的軌道車輪的軌道車輪尺寸的電子 軌道車輪磨損測量裝置，包括傳感器，用于測量軌道車輪尺寸；輸入設(shè)備，用于接收標(biāo)識符；以及處理器，用于與該傳感器通信，包括用于相對于允許的尺寸對所測量的車 輪尺寸進(jìn)行處理以確定該車輪是否需要服務(wù)、并將該軌道車輪與一標(biāo)識符相關(guān)
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定鐵路車輛的軌道車輪(18)的剩余服務(wù)壽命的方法，其使用可安裝在軌道車輪上的電子軌道車輪(18)磨損測量裝置(10)，以測量至少一個軌道車輪尺寸。該方法包括測量軌道車輪尺寸并相對于允許的磨損尺寸對所測量的車輪尺寸進(jìn)行處理。該方法還包括訪問與該軌道車輪相關(guān)的歷史車輪磨損率數(shù)據(jù)庫(44)，并基于該歷史車輪磨損率數(shù)據(jù)和經(jīng)處理的車輪尺寸預(yù)測車輪的剩余服務(wù)壽命。
文檔編號B61K9/00GK101258381SQ200680032888
公開日2008年9月3日 申請日期2006年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月18日
發(fā)明者安東尼·M·托馬羅, 杰弗里·P·莫菲特, 杰弗里·R·布魯克斯, 西瓦庫瑪·薩布拉馬尼亞姆, 賈森基紐紐·Y·米亞西羅 申請人:通用電氣公司