用于監(jiān)控鐵路車廂性能的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于監(jiān)控鐵路車廂的操作的系統(tǒng)具有：一個或多個裝配在鐵路車廂上的感測單元，用于監(jiān)控鐵路車廂的操作參數(shù)和/或狀況；以及通信管理單元，與所述感測單元進(jìn)行無線通信，其中所述系統(tǒng)能夠基于所述感測單元收集的數(shù)據(jù)來確定警報狀況。還提供了用于在這種系統(tǒng)中使用的溫度傳感器裝置。
【專利說明】
用于監(jiān)控鐵路車廂性能的系統(tǒng)和方法
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請要求2012年6月19日遞交的序號為61/661661的美國臨時申請的權(quán)益，并且 是2010年8月23日遞交的序號為12/861713的未決美國專利申請的部分繼續(xù)申請，所述美國 臨時申請和未決美國專利申請的公開內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及用于鐵路車廂(railcar)的實(shí)時監(jiān)控和分析系統(tǒng)，W及更具體地，設(shè)及 從遠(yuǎn)程傳感器收集與各種操作參數(shù)和狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)并應(yīng)用啟發(fā)式算法化euristics)來 分析該數(shù)據(jù)W檢測和/或預(yù)測操作故障的系統(tǒng)。還公開了用于監(jiān)控鐵路車廂上的溫度的特 走用途。
【背景技術(shù)】
[0004] 為了防止事故和改善效率，鐵路車廂的所有者和操作者需要了解他們的資產(chǎn)如何 運(yùn)行。隨著更重的車廂的使用，存在對于只要"壞的執(zhí)行器"（可損壞軌道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致出 軌的車廂）的性能變得不可接受就識別它們的更大的需求。還存在對于通過改善高速性能 和減少計劃外的由機(jī)械故障導(dǎo)致的服務(wù)中斷來提高平均火車速度的需求。車廂的所有者越 來越多地尋求實(shí)現(xiàn)預(yù)防性的維護(hù)程序，W預(yù)測和避免現(xiàn)場的機(jī)械故障并有效地調(diào)度在工廠 的維修和他們選擇的時間。最后，隨著軌道操作的更加自動化和用于改善安全性的越來越 多的規(guī)定，鐵路工業(yè)需要用于監(jiān)控火車、車廂和鐵路貨車的性能的新的方式。
[0005] 即使較小的機(jī)械故障也可W很快地導(dǎo)致不僅是單個鐵路車廂而且是整個火車的 災(zāi)難性的故障。因此期望盡可能快地向火車頭或中央數(shù)據(jù)處理設(shè)施檢測和報告距操作規(guī)范 的偏差或預(yù)測即將發(fā)生的故障，W允許及時的人為干預(yù)。
[0006] -種在北美使用的方法是使用在遍及鐵路網(wǎng)絡(luò)的固定位置處的路邊故障檢測器。 巧慢軸承溫度的檢測器(熱軸檢測器)是常見的，而用于測量輪碰撞、軸承狀況(來自聲學(xué)特 征)和橫向力的其它路邊檢測器正逐步被引入。然而，雖然一個檢測器可W在許多運(yùn)貨車廂 經(jīng)過時對其進(jìn)行監(jiān)控，但是它們只能提供對性能的抽樣檢查。很可能故障將只是在檢測器 之間變得明顯并逐步升級到危急水平。
[0007] 另一種用于鐵路車廂性能監(jiān)控的方法已使用車載裝備。一個運(yùn)種杰出的系統(tǒng)已被 開發(fā)用于聯(lián)邦鐵路局。在運(yùn)個或其它類似的系統(tǒng)中，在運(yùn)貨車廂的不同區(qū)域上的許多儀器 用于進(jìn)行離散測量，該離散測量隨后被傳送到運(yùn)貨車廂上的中央集線器。雖然提供了相對 于路邊監(jiān)控器而言較好的解決方案，但是接線、復(fù)雜度和成本增大了監(jiān)控車廂所需要的投 資，并降低了效率和可靠性。
[000引然而，目前的系統(tǒng)缺乏W下能力:應(yīng)用啟發(fā)式算法，W作用于從多于一個傳感器收 集的數(shù)據(jù)的能力，或檢測顯示距額定操作參數(shù)的偏差的操作偏差或趨勢的能力。此外，目前 的系統(tǒng)在W下方面是有限的：目前的系統(tǒng)缺乏在多個級別應(yīng)用運(yùn)種啟發(fā)式算法的能力，例 如在個別的傳感器級別、在鐵路車廂級別W及在火車級別。最后，目前的系統(tǒng)缺乏W下能 力：傳感器使用具有多重冗余并允許個別傳感器之間的數(shù)據(jù)傳送的無線通信基礎(chǔ)設(shè)施，有 效及可靠地將傳感器的數(shù)據(jù)傳送到中央數(shù)據(jù)收集設(shè)施的能力。
[0009] 因此，將期望具有一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)解決了運(yùn)些目前的缺陷，并改善了 ：（1)可靠地 收集和利用來自每個鐵路車廂上的多個傳感器的數(shù)據(jù)的能力；（2)用于通過應(yīng)用啟發(fā)式算 法來分析收集的數(shù)據(jù)W檢測和預(yù)測操作缺陷的能力；W及(3)用于確定所檢測的狀況的嚴(yán) 重程度W及確定是否應(yīng)當(dāng)發(fā)出即時警報W促進(jìn)人為干預(yù)的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明具有W下目的：提供用于監(jiān)控來自附接到鐵路車廂的各種傳感器的輸出并 基于對該數(shù)據(jù)的分析而確定鐵路車廂及其各種部件的性能和狀況的裝置。運(yùn)W及時有益的 方式向火車的操作者和所有者提供了對即將發(fā)生的或?qū)嶋H的故障的必要的預(yù)警W及對適 當(dāng)?shù)男阅芎蜖顩r的常規(guī)的保證。
[0011] 對于監(jiān)控而言有益的一些性能標(biāo)準(zhǔn)例如包括滾柱軸承溫度、承載的貨物的溫度、 手剎的位置、滾柱軸承適配器位移、車輪狀況、貨車擺動/歪曲/捆綁、制動器狀態(tài)和性能、負(fù) 載狀態(tài)和負(fù)載量、是否發(fā)生部分出軌、W及潛在的有問題的軌道狀況。
[0012] 在給定鐵路火車在其中操作的要求的環(huán)境的情況下，任何監(jiān)控系統(tǒng)必須是剛性 的、可靠的、且能夠在長時間段內(nèi)操作而需要很少維護(hù)或不需要維護(hù)。此外，為了節(jié)約成本， 不應(yīng)增加顯著的成本來安裝、維護(hù)或操作該系統(tǒng)。因?yàn)閮H在北美就存在多于一百五十萬個 運(yùn)貨車廂，因此監(jiān)控使用中的所有車廂的系統(tǒng)是非常期望的，并且因此該系統(tǒng)需要能夠處 理非常大量的潛在的裝置。
[0013] 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，在鐵路車廂周圍的各個位置處部署感測單元或裝置 (在此被稱為"節(jié)點(diǎn)(mote)")。該節(jié)點(diǎn)可W包括傳感器、電源、用于讀取傳感器和將讀數(shù)轉(zhuǎn)換 成數(shù)字形式的電路、W及允許該節(jié)點(diǎn)將傳感器讀數(shù)無線地發(fā)送給外部接收機(jī)的通信電路。 在一些實(shí)例中，節(jié)點(diǎn)也可W具有用于執(zhí)行對數(shù)據(jù)的低級別分析W確定是否需要提出警報的 能力、W及用于將該警報傳送給外部接收機(jī)的能力。
[0014] 每個鐵路車廂也可W裝備有通信管理單元(CMU)，CMU與在鐵路車廂上部署的每個 節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。CMU能夠無線地收集來自每個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行對該數(shù)據(jù)的高級別分析， W檢測即將到來或?qū)嶋H的故障。在運(yùn)種數(shù)據(jù)分析期間，可W應(yīng)用啟發(fā)式算法來基于統(tǒng)計模 型和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而確定潛在的故障。CMU還能夠?qū)⑷魏畏治龅慕Y(jié)果和數(shù)據(jù)均傳送到遠(yuǎn)離鐵路 車廂的接收機(jī)。
[0015] 遠(yuǎn)程接收機(jī)可W位于火車頭上或火車上的其它中央位置，或者可W不在火車上。 遠(yuǎn)程接收機(jī)也可W能夠通過對從位于火車上的不同鐵路車廂上的多個CM叫欠集的數(shù)據(jù)應(yīng)用 啟發(fā)式算法和統(tǒng)計模型來執(zhí)行對火車狀況的高級別的分析。對收集的數(shù)據(jù)的分析可W在分 布在本發(fā)明中的各個部件當(dāng)中的不同的事件引擎中的任何的事件引擎處執(zhí)行，所述各個部 件包括傳感器單元、CMU和移動基站或地面基站。
[0016] 因此，本發(fā)明的目的是提供全面的系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許數(shù)據(jù)的無線收集和對該數(shù)據(jù) 的分析，W預(yù)測操作故障和提供對運(yùn)些故障的充分的預(yù)警，W用于允許在災(zāi)難性的故障發(fā) 生之前的人為干預(yù)。
[0017] 另一目的是提供特定的傳感器應(yīng)用，例如可W監(jiān)控鐵路車廂上的各個部件和物品 的溫度的溫度傳感器。
[0018] 下面的討論描述了在運(yùn)貨車廂的背景中的系統(tǒng)，然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解， 相同的方法能夠應(yīng)用于任何鐵路車輛。此外，雖然下面的描述使運(yùn)貨車廂具有兩個貨車(或 后軸接合的列車）的特征，但是下面的描述能夠應(yīng)用于具有更多或更少的貨車或車軸的任 何配置。
【附圖說明】
[0019] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)的分解透視圖；
[0020] 圖2是圖1所示的節(jié)點(diǎn)的截面視圖；
[0021 ]圖3和3A是圖1所示的節(jié)點(diǎn)裝配在鐵路車廂軸承適配器上的視圖；
[0022] 圖4是裝配在鐵路車廂上W獲得周圍空氣溫度讀數(shù)的被配置為溫度傳感器的節(jié)點(diǎn) 的視圖；
[0023] 圖5是可替換的溫度傳感器節(jié)點(diǎn)的視圖；
[0024] 圖5A是具有用于裝配到鐵路車廂的部件的圖5所示的傳感器節(jié)點(diǎn)的分解視圖；
[0025] 圖5B是隨罐鐵路車廂一起使用的圖5所示的傳感器節(jié)點(diǎn)的示意視圖；W及
[0026] 圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明的基本實(shí)施例的通信路徑的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 廣義上說，提供了用于監(jiān)控鐵路車廂的性能和操作的新穎的裝置。運(yùn)包括用于監(jiān) 控鐵路車廂的系統(tǒng)W及裝配在鐵路車廂上的用于隨所述系統(tǒng)一起使用的傳感器。運(yùn)些傳感 器與優(yōu)選地裝配在鐵路車廂上的通信管理單元相通信。所述傳感器監(jiān)控和/或收集與鐵路 車廂的特定參數(shù)和狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)。如果檢測到問題，則可W發(fā)出警報W用于進(jìn)一步動作。 下面利用專注于監(jiān)控溫度的示例性傳感器來描述所述傳感器。然后是對使用所述傳感器的 監(jiān)控系統(tǒng)的詳細(xì)描述。
[00%]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在自足式（self-contained)殼體中包含和部署傳感 器，所述自足式殼體通常包括傳感器、長壽命電池、處理器板和通信單元。如同先前提及的， 運(yùn)些遠(yuǎn)程單元在此被稱為"節(jié)點(diǎn)"。所述節(jié)點(diǎn)可W被配置用于要監(jiān)控的參數(shù)或狀況，并且可 W被放置在火車上被選擇用于運(yùn)種監(jiān)控的位置中。
[0029] 參考圖1、2、3和3A，現(xiàn)在描述示例性節(jié)點(diǎn)10。在該具體實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)10被配置成 能夠裝配到鐵路車廂的軸承適配器12的表面，W用于監(jiān)控車輪軸承的溫度。節(jié)點(diǎn)10具有殼 體14,殼體14具有第一部分或蓋部16W及第二部分或基部18。優(yōu)選地，殼體部分16和18由耐 受環(huán)境損壞的硬塑料構(gòu)成，例如UV級聚合物，如聚碳酸醋/ABS混合物，并且殼體部分16和18 在被完全組裝之后是防風(fēng)雨的。在各種部件如下面描述的被安裝在殼體14內(nèi)之后，通過殼 體14中的開口提供灌封材料(未示出），W保持、封裝和包圍（environmentalIy)密封其中的 部件?？蒞使用任何適合的能夠保護(hù)電路和部件免受嚴(yán)酷的鐵路環(huán)境的電灌封材料，其中 當(dāng)裝置在操作中時可能發(fā)生嚴(yán)酷的天氣、UV照射、潮濕、振動、機(jī)械碰撞、熱沖擊和磨損。運(yùn) 種材料包括環(huán)氧樹脂類、聚氨基甲酸醋和娃化物。優(yōu)選的是柔性氨甲酸乙醋，適合于電子用 途并且可W通過其發(fā)送要使用的頻率的無線信號。
[0030] 被配置用于監(jiān)控期望的參數(shù)或狀況的傳感器20可W被裝配在殼體14內(nèi)，或者可W 在節(jié)點(diǎn)外部并電連接到節(jié)點(diǎn)。圖I和2示出了溫度傳感器20a，溫度傳感器20a熱禪合到熱傳 輸元件22,熱傳輸元件22延伸穿過殼體14中的開口 24,優(yōu)選的熱傳輸元件22是銅塞，如同所 示出的。熱傳輸元件22經(jīng)由熱環(huán)氧樹脂而熱禪合到傳感器20。該配置優(yōu)選地用于監(jiān)控節(jié)點(diǎn) 所附接到的物品（item)的表面溫度，運(yùn)是因?yàn)闊醾鬏斣?2將接觸節(jié)點(diǎn)所附接到其上的表 面。優(yōu)選的溫度傳感器是娃溫度傳感器，娃溫度傳感器對于電路而言是理想的。在本實(shí)施例 中，節(jié)點(diǎn)10將被裝配成將銅塞22置于與鐵路車廂的部分之間的熱傳送中，其中期望針對所 述鐵路車廂的該部分的溫度讀數(shù)。如普通技術(shù)人員的一個將認(rèn)識到，節(jié)點(diǎn)10關(guān)于傳感器20 的配置取決于傳感器的類型和期望的數(shù)據(jù)的類型。傳感器20可W是任何類型的傳感器，包 括例如溫度傳感器、壓力傳感器、測壓元件（load cell)、應(yīng)力測量器、霍耳效應(yīng)傳感器、振 動傳感器、加速計、巧螺儀、位移傳感器、感應(yīng)傳感器、壓阻式麥克風(fēng)或超聲波傳感器。此外， 傳感器可W是開關(guān)的類型，包括例如黃片開關(guān)和限位開關(guān)。在美國專利公開2012/0046811 (2010年8月23日遞交的美國專利申請12/861,713)中描述了另一類型的使用應(yīng)力測量器的 節(jié)點(diǎn)傳感器(例如手剎監(jiān)控器傳感器）的示例，該美國專利公開的公開內(nèi)容通過引用合并于 此。
[0031] 提供電路26用于節(jié)點(diǎn)10的操作。電路26包括用于操作和/或接受和處理來自傳感 器10的信號的部件和接線。運(yùn)可W包括但不限于模數(shù)電路、CPU、處理器、電路板、存儲器、固 件、控制器和其他電子物品，如同下面進(jìn)一步描述的操作溫度傳感器和處理信息所需要的 那樣。在所示出的實(shí)施例中，電路26與溫度傳感器進(jìn)行電通信W用于接收來自溫度傳感器 的信號。兩個電路板被提供成經(jīng)由接頭化eader)相互連接，如同下面進(jìn)一步討論的那樣。
[0032] 電路26包括主板28和子板30,主板28包括通信電路、天線和微處理器，子板30包括 用于讀取來自傳感器10的數(shù)據(jù)的電路，并可W執(zhí)行該數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并且還可W包括功 率調(diào)節(jié)電路。主板28還可W包括足W用于執(zhí)行對數(shù)據(jù)的低級別分析的智能，并且可W接受 來自外部源的與何時應(yīng)當(dāng)發(fā)出警報相關(guān)的參數(shù)。例如，對于圖1和2中示出的節(jié)點(diǎn)10,連同溫 度傳感器20-起，可W被編程用于當(dāng)所感測的溫度對于若干連續(xù)的讀數(shù)超過一定闊值時發(fā) 出警報。
[0033] 主板28還包括用于無線通信的電路。優(yōu)選地，鐵路車廂上的每個節(jié)點(diǎn)10與在相同 的鐵路車廂上的其它節(jié)點(diǎn)10, W及與也優(yōu)選地裝配在相同的鐵路車廂38上的通信管理單元 (CMU)32形成為自組(ad-hoc)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（見圖6)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，每個節(jié)點(diǎn)10將其數(shù)據(jù) 傳輸至裝配在相同的鐵路車廂上的CMU32。該數(shù)據(jù)傳輸可W直接發(fā)生，或者所述數(shù)據(jù)可W由 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的其它節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)(relay巧ljCMU32。所述自組網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選地使用時間同步網(wǎng)狀 協(xié)議來形成，所述時間同步網(wǎng)狀協(xié)議是用于無線裝置的自組織網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。
[0034] 節(jié)點(diǎn)10還包括長壽命電源34、優(yōu)選地是軍用級別裡亞硫酷氯電池。子板30包括功 率調(diào)節(jié)和管理電路，并且可W包括用于節(jié)約電池壽命的特征，該特征使節(jié)點(diǎn)10保持處于待 機(jī)狀況并定期喚醒節(jié)點(diǎn)IOW傳遞來自傳感器20的讀數(shù)。
[0035] 單個節(jié)點(diǎn)10被裝配在鐵路車廂38上的所關(guān)注的區(qū)域上。作為示例，圖3和3A示出了 裝配到鐵路車廂的鐵路車廂車輪軸承39的軸承適配器12的上述類型的溫度感測節(jié)點(diǎn)10?？?W使用熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹脂粘合劑來將該單元附接在銅塞22和適配器36之間，W確保對于溫度 傳感器和用于將節(jié)點(diǎn)10保持在適當(dāng)位置中的機(jī)械固件(諸如自攻螺釘之類）的良好的熱傳 輸。在本具體示例中，節(jié)點(diǎn)10可W附接到每個鐵路車廂車輪40的所有8個車輪軸承適配器 12。此外，周圍溫度傳感器節(jié)點(diǎn)10也可W被裝配在鐵路車廂38的接收自由氣流的區(qū)域上。圖 4示出了裝配在鐵路車輛38的車體上的用于監(jiān)控周圍溫度的節(jié)點(diǎn)10。該裝置電路26獲取與 被監(jiān)控的（例如軸承或周圍）溫度相關(guān)的信息。由于溫度傳感器并未直接接觸軸承，而是直 接接觸軸承適配器，因此該裝置被校準(zhǔn)，W使得溫度讀數(shù)指示軸承溫度。該校準(zhǔn)考慮了在所 測量的點(diǎn)處的軸承適配器的溫度(參見圖3a)、W及由裝配在鐵路車廂上的另外的地方W感 測周圍溫度的第二溫度傳感器節(jié)點(diǎn)所測量的周圍溫度(參見圖4)、W及與軸承適配器的類 型相關(guān)的信息（不同的型號具有不同的尺寸和配置）?？蒞利用適當(dāng)?shù)臏y試來研發(fā)諸如校準(zhǔn) 算法之類的用于被電路26使用的校準(zhǔn)信息。構(gòu)成各種警報狀況的軸承溫度信息也可W被提 供給電路26,優(yōu)選地是存儲在電路26上，運(yùn)允許裝置10監(jiān)控軸承溫度并基于周圍溫度來確 定軸承溫度和采取期望的動作。在典型的鐵路車廂38上，將存在八個傳感器10，（每個車輪 40處的）每個軸承適配器12上有一個傳感器10,并且一個傳感器10被放置用于測量周圍溫 度。周圍溫度傳感器10將周圍溫度傳送給CMU，CMU在軸承適配器處的傳感器要求該信息時 將該信息提供給軸承適配器處的傳感器。運(yùn)將允許軸承適配器12處的傳感器10確定軸承溫 度并隨后確定是否需要進(jìn)一步的動作，例如傳送高溫警報。此外，對于裝置10和CMU 32之間 的通信，優(yōu)選的是時間同步網(wǎng)狀協(xié)議，即，用于無線裝置的自組織網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議。
[0036] 參考圖5、5A和5B示出了可替換的溫度傳感器節(jié)點(diǎn)10,其中示出了用于監(jiān)控與節(jié)點(diǎn) 10的殼體14相隔開的鐵路車廂的部分的溫度的節(jié)點(diǎn)10。例如，可能期望通過監(jiān)控儲存器或 容器壁的溫度來監(jiān)控存儲在儲存器中的貨物的溫度或容器內(nèi)側(cè)的溫度，但是上述的用于直 接附接到要監(jiān)控的表面的節(jié)點(diǎn)10是不適合的。運(yùn)里認(rèn)為節(jié)點(diǎn)10與上述相同地構(gòu)造，除了溫 度傳感器20位于與殼體14相隔開的探測器48內(nèi)。溫度傳感器20位于經(jīng)由線52電附接到殼體 14的傳感器探測器頭50內(nèi)。頭50優(yōu)選地是由諸如不誘鋼之類的熱傳導(dǎo)材料構(gòu)成的具有環(huán)形 頭體54的圓柱形。電附接到電連接器58a的溫度傳感器20適配在頭體開口 56內(nèi)。在中屯、具有 開口的環(huán)形磁體60在頭50內(nèi)適配在傳感器20周圍。熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹脂或其它適合的灌封材料 將磁體60和溫度傳感器20密封在體50內(nèi)，并確保對于傳感器20的良好的熱傳輸。連接到對 應(yīng)的連接器58a的對應(yīng)的電子連接器58b經(jīng)由線52將溫度傳感器20連接到節(jié)點(diǎn)殼體14,所述 線52優(yōu)選地是柔性的涂覆PVC的線纜62。為了幫助裝配該殼體14,提供了娃墊圈64、金屬裝 配板66和殼體娃裝配墊圈68。節(jié)點(diǎn)10持續(xù)地監(jiān)控貨物溫度，并在滿足諸如快速溫度變化、超 過溫度闊值等的特定標(biāo)準(zhǔn)時發(fā)出警告。
[0037] 作為運(yùn)種裝置W及安裝該裝置的方法的示例，如在表示鐵路罐車廂38的液體儲存 罐70的圖5B中所示出的，具有隔開的探測器48的溫度節(jié)點(diǎn)10可W被用于監(jiān)控在被具有外罩 80的相當(dāng)厚的隔熱套74覆蓋的鐵路罐車廂38上的罐72內(nèi)存儲的液體72的溫度。運(yùn)里，可W 向套74內(nèi)切開直徑約為2"的小的開口 76, W允許探測器頭50利用熱傳導(dǎo)環(huán)氧樹脂而附接到 儲存器70的干凈的外表面78。頭50內(nèi)的磁體60在環(huán)氧樹脂固化時幫助使探測器48保持在適 當(dāng)位置中。節(jié)點(diǎn)10的殼體14裝配在套罩80的外部上，并經(jīng)由線纜62連接到頭50,如果必需的 話線纜62可W被盤繞W適配在開口76之內(nèi)。為了將殼體14附接到套罩80,娃墊圈64被靠著 套罩80而放置在開口 76上，然后是金屬裝配板66,然后是娃墊圈68,墊圈64和6如角保了殼體 14對套罩80的良好的防風(fēng)雨密封。金屬裝配板60被用螺釘或螺栓固定到套罩80,并且節(jié)點(diǎn) 殼體14被利用螺釘82而螺釘固定到裝配板66。節(jié)點(diǎn)電路的校準(zhǔn)確保了儲存器70內(nèi)的液體72 的精確的溫度讀數(shù)，并且可W使用從另一傳感器10監(jiān)控的周圍溫度來計算精確的溫度讀 數(shù)。
[0038] 為了傳送由節(jié)點(diǎn)10收集的數(shù)據(jù)，每個節(jié)點(diǎn)與裝配在鐵路車廂38上的CMU 32進(jìn)行雙 向通信，CMU 32收集來自每個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且可W向節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令，如圖6所示。如同前述 的，連接到相同的鐵路車廂38的各個節(jié)點(diǎn)10和CMU 32形成了局域自組網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，W便利于 連接到相同的鐵路車廂38的各個節(jié)點(diǎn)10和CMU 32之間的通信。在此使用的詞語"通信管理 單元"或"CMU"意思是能夠接收來自一個或多個節(jié)點(diǎn)10的數(shù)據(jù)和/或警報并能夠向遠(yuǎn)程接收 機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)和警報信息的任何裝置。CMU 32優(yōu)選地是將用作至另外的位置的通信鏈路(諸 如移動基站42(例如火車頭46)、基于地面的基站44等）的單個單元，并具有其自身的電路、 CPU、處理器、存儲器、電源等W用于處理接收的數(shù)據(jù)。在優(yōu)選實(shí)施例中，CMU 32還可W與鐵 路車廂38上節(jié)點(diǎn)10進(jìn)行通信，控制和監(jiān)控鐵路車廂38上節(jié)點(diǎn)10。
[0039] CMU 32能夠使用從多個節(jié)點(diǎn)10收集的數(shù)據(jù)來執(zhí)行高級數(shù)據(jù)分析，并且可W應(yīng)用啟 發(fā)式算法來基于該分析得出結(jié)論。下面的表包含對應(yīng)用W分析數(shù)據(jù)的啟發(fā)式算法的高級別 的描述W及節(jié)點(diǎn)傳感器10的類型的示例。
[0040]



[0044]
[0045] 如圖6所示，CMU 32也向遠(yuǎn)程位置傳送數(shù)據(jù)和警報，所述遠(yuǎn)程位置或者是位于火車 上(通常是在火車頭中）的移動基站42,或者是靜止的、基于地面的基站44,或者是運(yùn)兩者。 數(shù)據(jù)和/或警報可W從基于地面的基站44轉(zhuǎn)發(fā)到移動基站42XMU 32可W與移動基站42恒 定地進(jìn)行無線通信或有線通信，移動基站42可W經(jīng)由蜂窩網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)由衛(wèi)星或經(jīng)由任何數(shù)量 的其它眾所周知的方式與基于地面的基站44進(jìn)行通信。
[0046] 從節(jié)點(diǎn)10收集的數(shù)據(jù)可W被發(fā)送到基站44W用于分析和進(jìn)一步的動作。在上表中 示出的啟發(fā)式算法可W由移動基站42或基于地面的基站44執(zhí)行。此外，站42、44均可W利用 火車范圍啟發(fā)式算法來預(yù)測火車范圍的故障或定位火車范圍的趨勢，單個的CMU 32可能不 能利用僅來自單個鐵路車廂38的數(shù)據(jù)而運(yùn)樣做。
[0047] 當(dāng)檢測到警告時，優(yōu)選地將警告發(fā)送到火車頭46中或基于地面的基站44處的顯示 單元?？蒞使用任何典型的將裝配在移動基站42中（例如火車頭中）的類型的顯示單元。本 領(lǐng)域中已知的通信裝置經(jīng)由衛(wèi)星與基站44進(jìn)行通信，并且顯示單元向火車頭工程師顯示警 告。進(jìn)來的警告可W出現(xiàn)在顯示器上，并伴有能聽見的警報，該警報必須被駕駛員確認(rèn)和取 消。每種類型的警告伴有基于具體的鐵路網(wǎng)絡(luò)的、當(dāng)警告出現(xiàn)時火車頭駕駛員應(yīng)該采取的 推薦的行為。火車頭駕駛員要采取的動作基于警告的嚴(yán)重性而變化。也可W經(jīng)由電子郵件 發(fā)送警告或?qū)⒕婀嫉骄W(wǎng)站。
[004引將火車頭警報闊值設(shè)置為次危急的值將可能導(dǎo)致過多的停車和延遲。因此，選擇 警告消息，W使得僅向火車頭46發(fā)送能引起動作的消息，運(yùn)意味著通常僅向火車頭工作人 員發(fā)送那些需要工作人員采取動作的警報級別。此外，除了需要火車在列車線上停止之外， 可W通過適當(dāng)?shù)胤胖貌僮飨拗苼硖幚硪恍┚?。例如，可WW分層的警報級別對火車的操 作設(shè)置速度限制，使得將允許火車進(jìn)行到側(cè)線或其它適當(dāng)?shù)耐＼圏c(diǎn)，從而允許其它車輛在 列車線上繼續(xù)，而沒有異常的延遲或花費(fèi)。然而，仍然可W在基站44處監(jiān)控低級別（級別1/ 階段1)的警告，W做出有關(guān)將表示盡管不緊急但即將發(fā)生的問題的趨勢事件和/或溫度累 犯的確定。
[0049]作為操作示例，考慮對車輪軸承的監(jiān)控。目標(biāo)是監(jiān)控運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承，因此當(dāng)鐵路車 廂38不運(yùn)轉(zhuǎn)時收集的數(shù)據(jù)對確定軸承的狀況沒有意義。為了節(jié)省功率并限制不提供信息的 溫度信息，可W在鐵路車廂不移動時抑制數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)僅存儲在CMU 32中并在發(fā)現(xiàn)有用 數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)發(fā)送到基站42、44?？啥x"關(guān)注的"或"有用的"數(shù)據(jù)的=種狀況包括：
[0050] 1."差別狀況"事件；
[005。 2高于周圍狀況"事件；W及
[0化2] 3."節(jié)點(diǎn)溫度異常"。
[0053] 在任何車軸兩端的差別大于或等于特定變量時，存在差別狀況事件。
[0054] 當(dāng)任何軸承溫度比從周圍溫度節(jié)點(diǎn)報告的值超過特定常量時，發(fā)生高于周圍狀況 事件。
[0055] 當(dāng)盡管其它通道正在良好地收集數(shù)據(jù)并經(jīng)過了對應(yīng)的時間段但是軸承或周圍的 任何數(shù)據(jù)通道并未報告有效溫度時，發(fā)生節(jié)點(diǎn)溫度異常。延遲允許系統(tǒng)有從可能的通信錯 誤恢復(fù)的機(jī)會。即使應(yīng)當(dāng)已收集了完整的數(shù)據(jù)集且一個或多個通道正在丟失數(shù)據(jù)，CMU 32 也將繼續(xù)收集和保存來自其它軸承的溫度。
[0056] 在記錄停車之前通過看到所有溫度數(shù)據(jù)收斂到周圍（火車已停車）來確認(rèn)數(shù)據(jù)抑 審IJ。發(fā)散的溫度表明軸承正在再次生成熱并且火車已開始移動。
[0057] 分級的警報和響應(yīng)運(yùn)些是基于嚴(yán)重性的各種級別的警報W及適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)的示例: [0化引第一階段：。軸承溫度警報"
[0化9]-僅對基站報警
[0060] -用于趨勢推薦和累犯識別
[0061] 第二階段："車軸差別警報"：是任何軸承比其軸曬合部分更熱了預(yù)定量的狀況。
[0062] -動作:使火車停車，檢查報警軸承的軸頸。查找該軸承正"離開"車軸、潤滑油正被 清洗、或該軸承已受到損壞的任何征兆。
[0063] -W預(yù)定的降低的最大速度前進(jìn)，直到在火車頭終端處接收到第二階段"警報清 除"消息。
[0064] -如果在火車頭終端處接收到第二階段"警報清除"消息，則正常前進(jìn)。
[0065] 第S階段："高于周圍警報"：是當(dāng)任何軸承處于比周圍高預(yù)定量的溫度時。
[0066] -動作:使火車停車，檢查報警軸承的軸頸。查找該軸承正"離開"車軸、潤滑油正被 清洗、或該軸承已受到損壞的任何征兆。
[0067] -W預(yù)定的降低的最大速度前進(jìn)，直到在火車頭終端處接收到第=階段"警報清 除"消息，在該點(diǎn)可W提高速度。
[0068] -如果警報消息未清除，則可W選擇在適當(dāng)?shù)耐？奎c(diǎn)卸去和改變軸承，否則需要降 低速度來降低螺絲狀軸頸或?yàn)?zāi)難性的軸承故障的可能性。
[0069] -如果在火車頭終端處接收到第二階段和第S階段兩者"警報清除"消息，則正常 刖進(jìn)。
[0070] 第四階段："危急警報"：運(yùn)是在預(yù)定的軸承溫度處設(shè)置的絕對警報。
[0071 ]-動作:使火車停車，卸去軸承。
[0072] 高級算法:可W基于軸承溫度性能的統(tǒng)計模型來進(jìn)行對警報的改進(jìn)。下面部分詳 細(xì)描述了對現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析的改進(jìn)的示例，所述數(shù)據(jù)分析是關(guān)于識別處于用于降級處理/趨 勢狀況的"審查列表"上的軸承。
[0073] 第二級別的算法:第二級別的算法使用當(dāng)鐵路車廂在緊挨在該分析之前的一段日 期期間已移動時，已在每分鐘收集的溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)對于相同的軸承下面五個標(biāo)準(zhǔn)中的至少 四個被標(biāo)記時，可W向用戶發(fā)送警告W調(diào)度針對該軸承的維護(hù)。
[0074] 標(biāo)準(zhǔn)1:峰值分析:對大于預(yù)定值的軸承溫度值的百分比進(jìn)行計數(shù)。
[0075] ?對于每個軸承，對在預(yù)定值之上發(fā)生的溫度讀數(shù)的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)
[0076] .標(biāo)記任何具有一定的百分比的大于預(yù)定值的溫度值的軸承
[0077] 標(biāo)準(zhǔn)2:高于周圍的分析:對大于定義的高于周圍的值的軸承溫度值的百分比進(jìn)行 計數(shù)
[0078] .對于每個軸承，對在定義的高于周圍的值之上發(fā)生的溫度讀數(shù)的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)
[0079] ?標(biāo)記任何具有一定的百分比的大于所述定義的闊值的溫度值的軸承
[0080] 標(biāo)準(zhǔn)3:與貨車平均值相距的偏差的分析:計算每個軸承的平均軸承溫度W及與貨 車的其余部分的軸承溫度的平均值相比的每個軸承的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0081] ?計算對于每個軸承在時間范圍內(nèi)的平均溫度W及貨車平均值
[0082] .計算每個軸承溫度與貨車平均值相距的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0083] ?標(biāo)記任何具有一定的標(biāo)準(zhǔn)偏差的軸承
[0084] 標(biāo)準(zhǔn)4:與車隊(duì)平均值相距的偏差的分析:計算平均軸承溫度W及與車隊(duì)的其余部 分的軸承溫度的平均值相比的每個軸承的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0085] ?計算對于每個軸承在時間范圍內(nèi)的平均溫度W及車隊(duì)平均值
[0086] ?計算每個軸承溫度與車隊(duì)平均值相距的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0087] ?標(biāo)記任何具有一定的標(biāo)準(zhǔn)偏差的軸承
[0088] 標(biāo)準(zhǔn)5:加熱變化速率分析:計算軸承被快速加熱的操作時間的百分比
[0089] .計算對溫度數(shù)據(jù)的移動窗口的線性擬合
[0090] .對線性擬合的斜率高于一定闊值之處的實(shí)例的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)
[0091] ?標(biāo)記任何具有大于一定量的操作時間的軸承，所述操作時間具有大于闊值的線 性擬合斜率
[0092] 第=級別的算法:第二級別的算法使用當(dāng)鐵路車廂緊挨在該分析之前已移動了先 前的30天時已在每分鐘收集的溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)對于五個標(biāo)準(zhǔn)中的至少四個而言軸承被排序在 最高的百分之五中時，向用戶發(fā)送警告W調(diào)度針對該軸承的維護(hù)。
[0093] 標(biāo)準(zhǔn)1:峰值分析:對大于預(yù)定值的軸承溫度值的百分比進(jìn)行計數(shù)
[0094] .對于每個軸承，對在預(yù)定值之上發(fā)生的溫度讀數(shù)的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)
[0095] ?在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對該軸承進(jìn)行排序
[0096] .標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0097] 標(biāo)準(zhǔn)2:高于周圍的分析:對大于定義的高于周圍的值的軸承溫度值的百分比進(jìn)行 計數(shù)
[0098] .對于每個軸承，對在定義的高于周圍的值之上發(fā)生的溫度讀數(shù)的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)
[0099] .在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對軸承進(jìn)行排序
[0100] .標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0101] 標(biāo)準(zhǔn)3:與貨車平均值相距的偏差的分析:計算平均軸承溫度和每個軸承與貨車的 其余部分的軸承溫度的平均值相比的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0102] ?計算對于每個軸承在時間范圍內(nèi)的平均溫度W及貨車平均值
[0103] ?計算每個軸承溫度與貨車平均值相距的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0104] .在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對軸承進(jìn)行排序
[0105] .標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0106] 標(biāo)準(zhǔn)4:與車隊(duì)平均值相距的偏差的分析:計算平均軸承溫度和每個軸承與車隊(duì)的 其余部分的軸承溫度的平均值相比的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0107] ?計算對于每個軸承在時間范圍內(nèi)的平均溫度W及車隊(duì)平均值
[0108] ?計算每個軸承溫度與車隊(duì)平均值相距的標(biāo)準(zhǔn)偏差
[0109] .在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對軸承進(jìn)行排序
[0110] .標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0111] 標(biāo)準(zhǔn)5:加熱變化速率分析:計算軸承被快速加熱的操作時間的百分比
[0112] ?計算對溫度數(shù)據(jù)的移動窗口的線性擬合
[0113] ?對線性擬合的斜率大于一定闊值之處的實(shí)例的數(shù)量進(jìn)行計數(shù)
[0114] .在與車隊(duì)的其余部分一起的名次表中對軸承進(jìn)行排序
[0115] ?標(biāo)記車隊(duì)中的最高的百分比的軸承
[0116] 在本發(fā)明的另一可替換實(shí)施例中，一個或多個節(jié)點(diǎn)可W被容納在可替換殼體中， 或被構(gòu)建到鐵路車廂自身之中。在一個運(yùn)種實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)可W被構(gòu)建到與美國專利7， 698,962和7,688,218中示出的類型相類似的適配器墊的形式中，所述美國專利7,698,962 和7,688,218二者的公開內(nèi)容通過引用合并于此，所述公開內(nèi)容可W被修改W用于隨本發(fā) 明一起使用。
[0117] 已經(jīng)在各種示例的背景中描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，然而本發(fā)明并不旨在W任 何方式被限定。作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識到，可W存在本發(fā)明的范圍之內(nèi)的許多實(shí)現(xiàn)方 式，如同在下面的權(quán)利要求中描述的那樣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于監(jiān)控鐵路車廂上的溫度的裝置，包括： 能夠裝配在鐵路車廂上的殼體； 溫度傳感器； 電路，與所述溫度傳感器相通信以用于獲取與被感測的溫度相關(guān)的信息，所述電路位 于所述殼體內(nèi)； 電源，電連接到所述電路，用于向所述電路提供電力，所述電源位于所述殼體內(nèi)；以及 通信裝置，能夠廣播與所感測的溫度相關(guān)的信息，所述通信裝置位于所述殼體內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控裝置，其中所述溫度傳感器位于所述殼體內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控裝置，其中所述溫度傳感器在所述殼體外部，并經(jīng)由線纜 與所述電路進(jìn)行電通信。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)控裝置，還包括在所述殼體外部的探測器，并且所述探測器 包括所述溫度傳感器和磁體，所述磁體被定位用于磁性地吸引所述探測器將被放置所靠著 的所述鐵路車廂的部分。5. -種用于監(jiān)控和報告鐵路車廂上的溫度狀況的系統(tǒng)，包括： 所述鐵路車廂； 如權(quán)利要求1中所述用于監(jiān)控溫度的傳感器裝置，所述裝置裝配到所述鐵路車廂，并且 所述裝置的所述溫度傳感器位于監(jiān)控所述鐵路車廂上的期望的溫度的位置處；以及 通信管理單元CMU，與所述感測裝置中的一個或多個進(jìn)行無線通信以接收來自所述感 測裝置中的一個或多個的信息，所述CMU具有無線通信裝置，用于廣播與被監(jiān)控的溫度相關(guān) 的信息。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)能夠基于由所述感測裝置收集的數(shù)據(jù)來 確定警報狀況。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器裝置被附接到鐵路車廂的軸承適配器， 以監(jiān)控軸承的溫度，所述裝置的所述溫度傳感器與所述適配器進(jìn)行熱傳送，以感測所述適 配器的溫度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括裝配在所述鐵路車廂上的用于監(jiān)控周圍溫度的 第二所述傳感器裝置，其中所述系統(tǒng)使用來自所述兩個溫度裝置的數(shù)據(jù)以用于確定所述軸 承的溫度。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述裝置的所述溫度傳感器與所述鐵路車廂的部 分進(jìn)行熱傳送，以感測所述鐵路車廂的部分的溫度，所述裝置的所述殼體被裝配在所述鐵 路車廂上，遠(yuǎn)離所述溫度傳感器，并通過所述殼體外部的線而連接到所述溫度傳感器。10. -種用于監(jiān)控鐵路車廂的系統(tǒng)，包括： 所述鐵路車廂； 多個傳感器裝置，位于所述鐵路車廂上，用于監(jiān)控所述鐵路車廂的參數(shù)或狀況； 所述多個傳感器裝置包括至少一個溫度傳感器裝置，所述至少一個溫度傳感器裝置具 有： 溫度傳感器，與被監(jiān)控的物品進(jìn)行熱傳送； 殼體； 電路，與所述溫度傳感器相通信，以用于獲取與被感測的溫度相關(guān)的信息，所述電路位 于所述殼體內(nèi)； 電源，電連接到所述電路以用于向所述電路提供電力，所述電源位于所述殼體內(nèi)； 通信裝置，能夠經(jīng)由無線通信來廣播與所感測的溫度相關(guān)的信息，所述通信裝置位于 所述殼體內(nèi)；以及 通信管理單元CMU，裝配在所述鐵路車廂上，能夠與所述多個傳感器裝置中的每個進(jìn)行 雙向無線通信，以用于接收來自所述多個傳感器裝置中的每個的信息，所述CMU具有無線通 信裝置，用于廣播與被監(jiān)控的參數(shù)或狀況相關(guān)的信息。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器裝置中的一個被裝配到車輪軸 承的軸承適配器，以監(jiān)控所述軸承適配器的溫度，所述系統(tǒng)被校準(zhǔn)以確定所述車輪軸承的 溫度。12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述多個傳感器裝置包括第二溫度傳感器裝置。13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述多個傳感器裝置包括監(jiān)控所述鐵路車廂的 除了溫度之外的參數(shù)或狀況的傳感器裝置。14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)能夠基于由所述一個或多個感測單元 所收集的數(shù)據(jù)來確定警報狀況。15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中能夠由所述CMU或所述多個傳感器裝置中的一個 中的至少一個基于由所述一個或多個感測裝置收集的數(shù)據(jù)做出警報狀況的所述確定。16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述多個感測裝置中的每個能夠與所述多個感 測裝置中的其它感測裝置以及所述CMU交換數(shù)據(jù)。17. -種用于監(jiān)控鐵路車廂的操作的系統(tǒng)，包括： a. -個或多個感測單元，裝配在所述鐵路車廂上，所述感測單元的每個監(jiān)控所述鐵路 車廂的操作參數(shù);以及 b. 通信管理單元，與所述一個或多個感測單元進(jìn)行無線通信； 其中所述系統(tǒng)能夠基于由所述一個或多個感測單元收集的數(shù)據(jù)確定警報狀況。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中能夠由所述感測單元中的一個做出警報狀況的 所述確定。19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中能夠由所述通信管理單元基于由所述一個或多 個感測單元收集的數(shù)據(jù)做出警報狀況的所述確定。20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述通信管理單元通過對從所述一個或多個感 測單元收集的數(shù)據(jù)應(yīng)用啟發(fā)式算法來做出警報狀況的所述確定。21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中每個所述感測單元包括： a. 傳感器； b. 電源； c. 處理器； d. 存儲器； e. 通信電路；以及 f. 軟件，存儲在所述存儲器中，并由所述處理器執(zhí)行，所述軟件以定期的時間間隔執(zhí)行 從所述傳感器收集數(shù)據(jù)的功能。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述軟件還執(zhí)行以下功能： 評估收集的數(shù)據(jù)，以確定是否存在警報狀況；以及 經(jīng)由所述通信電路將所述警報狀況傳送至所述通信管理單元。23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中每個所述感測單元經(jīng)由所述通信電路與其它感 測單元以及所述通信管理單元交換數(shù)據(jù)。24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個感測單元和所述通信管理單元 相互進(jìn)行無線通信并形成局域網(wǎng)。25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述局域網(wǎng)是運(yùn)行時間同步網(wǎng)狀協(xié)議以有利于 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)間的通信的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。26. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述通信管理單元與其它鐵路車廂上的通信管 理單元進(jìn)行無線通信，并形成廣域網(wǎng)。27. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括基礎(chǔ)單元，所述基礎(chǔ)單元與所述通信管理單元 進(jìn)行無線通信，所述基礎(chǔ)單元執(zhí)行以下功能： a. 從所述通信管理單元收集數(shù)據(jù)和警報； b. 顯示由所述通信管理單元提出的警報狀況；以及 c. 基于從所述通信管理單元收集的數(shù)據(jù)和警報來確定高級別的警報。28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)單元與多個通信管理單元進(jìn)行無線通 {目。29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)單元基于從一個或多個通信管理單元 收集的警報和數(shù)據(jù)而使用分布式事件處理來執(zhí)行趨勢分析，以確定是否應(yīng)當(dāng)提出高級別的 警報。30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)單元將啟發(fā)式算法應(yīng)用于從所述一個 或多個通信單元收集的數(shù)據(jù)，以確定是否應(yīng)當(dāng)提出高級別的警報。31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述基礎(chǔ)單元和所述一個或多個通信管理單元 經(jīng)由衛(wèi)星通信能力或蜂窩網(wǎng)絡(luò)能力而相互通信。32. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器選自基本包括溫度傳感器、壓力傳感 器、應(yīng)力傳感器、測壓元件傳感器、手剎位置傳感器、磁性傳感器、振動傳感器、陀螺儀、加速 度傳感器、霍耳效應(yīng)傳感器、壓阻式麥克風(fēng)和開關(guān)的組。33. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)和警報能夠從所述一個或多個通信管理單 元經(jīng)由不在火車上的基礎(chǔ)單元轉(zhuǎn)發(fā)到火車上的基礎(chǔ)單元。34. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中使用分布式事件處理基于當(dāng)前數(shù)據(jù)與性能的統(tǒng) 計模型之間的比較來確定所述警報。35. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中基于當(dāng)前收集的數(shù)據(jù)相對于在預(yù)定的在先時間 段內(nèi)收集的數(shù)據(jù)的比較來確定所述警報。36. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中基于以下標(biāo)準(zhǔn)中的一個或多個提出警報： a. 預(yù)定的百分比的當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)超出能允許的峰值讀數(shù)； b. 預(yù)定的百分比的當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)超出確定值； c. 預(yù)定的百分比的當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)與來自相同的鐵路車廂的讀數(shù)相距超出標(biāo)準(zhǔn)偏差； d. 預(yù)定的百分比的當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)與來自車隊(duì)中的所有鐵路車廂相距超出標(biāo)準(zhǔn)偏差;或 e. 當(dāng)前數(shù)據(jù)讀數(shù)的變化速率超出預(yù)定閾值。37. -種監(jiān)控鐵路車廂的操作特征的方法，包括以下步驟： a. 從所述鐵路車廂上的一個或多個感測單元接收與所述操作特征相關(guān)的數(shù)據(jù)或處理 后的信息，所述感測單元監(jiān)控所述鐵路車廂的操作特征； b. 將啟發(fā)式算法應(yīng)用于所述接收的數(shù)據(jù)，以確定距額定操作狀況的偏差； c. 對所述距額定操作狀況的偏差分配嚴(yán)重性級別；以及 d. 基于所述分配的嚴(yán)重性級別而確定警報狀況。38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括建立與所述一個或多個遠(yuǎn)程感測單元進(jìn)行無 線通信的初始步驟。39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述一個或多個遠(yuǎn)程感測單元形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中步驟a至d由位于所述鐵路車廂上的處理單元執(zhí) 行。41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中位于所述鐵路車廂上的所述處理單元是所述網(wǎng) 狀網(wǎng)絡(luò)的一部分。42. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括將所述警報狀況發(fā)送到遠(yuǎn)離所述鐵路車廂的 位置的步驟。43. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括將從所述一個或多個感測單元接收的所述數(shù) 據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)離所述鐵路車廂的位置的步驟。44. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，還包括以下步驟： a. 接收來自多個鐵路車廂的數(shù)據(jù)； b. 將啟發(fā)式算法應(yīng)用于所述接收的數(shù)據(jù)，以確定距額定操作狀況的偏差； c. 對所述距額定操作狀況的偏差分配嚴(yán)重性級別； d. 基于所述分配的嚴(yán)重性級別而確定警報狀況； e. 將所述提出的警報發(fā)送給火車上的顯示單元，其中所述多個鐵路車廂是所述火車的 一部分。45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包括以下步驟： a. 基于所述警報狀況確定推薦的動作過程；以及 b. 將所述推薦的動作過程發(fā)送給火車上的顯示單元，其中所述鐵路車廂是所述火車的 一部分。46. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或多個遠(yuǎn)程傳感器是溫度傳感器。47. -種監(jiān)控鐵路車廂的期望部分的溫度的方法，包括： (a) 利用與鐵路車廂的除了期望部分之外的部分進(jìn)行熱傳送的溫度傳感器來感測鐵路 車廂的除了期望部分之外的所述部分的溫度； (b) 利用在步驟(a)中感測的溫度來確定期望部分的溫度； (c) 確定所述期望部分的溫度是否在能接受的溫度范圍之外；以及 (d) 如果在步驟(c)中確定期望部分的溫度在能接受的范圍之外，則發(fā)送警報。48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的監(jiān)控鐵路車廂的期望部分的溫度的方法，還包括確定周圍 空氣的溫度的步驟，在步驟(b)的確定中使用所述周圍空氣的溫度。49. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的監(jiān)控鐵路車廂的期望部分的溫度的方法，其中步驟(a)至 (d)是由附接到所述鐵路車廂的單個單元執(zhí)行的。50.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中步驟(a)至(d)能夠在分布在所述傳感器單元、通 信管理單元、以及移動基站或地面基站中的至少兩個當(dāng)中的不同的事件引擎處執(zhí)行。
【文檔編號】B61L27/00GK105916753SQ201380032404
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2013年6月14日
【發(fā)明人】A·馬丁, B·M·威爾遜, W·D·萊非德維爾
【申請人】阿母斯替德鐵路公司