用于監(jiān)控無動力運輸單元的車軸的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及一種用于監(jiān)控存在于無動力運輸單元(更具體地是鐵路貨車)下方的車軸的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0002]這種無動力運輸單元通常是貨物或油罐軌道單元、或用于在軌道運輸系統(tǒng)上運載貨物的其他適合的鐵路貨車，當耦合在一起并由一個或多個機車牽引時，它們就構成了火車。這種類型的鐵路貨車也被稱為貨車、貨運車輛、運貨車廂等。這些單元包括底盤，利用該底盤將無動力運輸單元寬松地置于不同的獨立實體上，該獨立實體由一個車軸和一對車輪構成，也稱為輪組。這種輪組是車輪的組裝體，這些車輪由在鐵路軌道上滾動的鐵路貨車的車軸相連接。在大部分情況中，鐵路貨車具有兩個轉向架，每個轉向架包括兩個或三個輪組。這些轉向架或轉向體在鐵路貨車的每個端部下方構成了車架總成，該車架總成支撐輪組并允許圍繞通常為豎直的旋轉軸相對于鐵路貨車而旋轉。然而，有可能例如利用短的運貨車廂來安裝無轉向架的輪組，例如位于短運貨車廂的兩端上的兩個輪組直接安裝到鐵路貨車底盤上。這種運輸單元(是無動力的鐵路車輛)缺少任何形式的車載推進力并且經(jīng)常缺乏任何形式的電源。
[0003]本發(fā)明更具體地涉及一種用于監(jiān)控車軸中的每一個的監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)還將要監(jiān)控存在于無動力運輸單元下方的輪組中的每一個，該監(jiān)控系統(tǒng)安裝在運輸單元上并且該監(jiān)控系統(tǒng)包括衛(wèi)星定位模塊以允許運輸單元的行進里程的計算。
【背景技術】
[0004]無動力軌道運輸單元的脫軌的主要原因是維護不善，從而導致扁平的車輪。
[0005]當無動力軌道運輸單元剎車時，在車廂仍然移動時它的車輪會經(jīng)常阻滯。這些阻滯的車輪將在軌道上滑動，直到火車完全停止。由于軌道以及車輪都由金屬制成，這種滑動將使得車輪在它正在軌道上滑動的地方變平。這種‘滑動且變平’的結果是軌道不再完全是圓形了。
[0006]形狀不良的扁平車輪不會再轉變?yōu)閳A形并且將導致振動，并且由于在軌道上它的‘不可適配的’形狀，具有脫軌的風險。這就是為何每個無動力軌道運輸單元車輪每100.000km不得不進行磨制和銳化并且必須每1.000.000km與整個車軸一起更換的原因，因為對于輪組而言，車軸與兩個車輪總是由一個單金屬件一起制成。
[0007]實際上，記錄軌道運輸單元的確切里程似乎是很困難的，這是因為缺乏任何電源、惡劣的工作環(huán)境(諸如沖擊、振動、所有的天氣條件、極端溫度等)，并且還因為手動記錄這種數(shù)據(jù)的巨大物流負擔。
[0008]甚至在一個公司能夠計算它的無動力軌道運輸單元的行進里程時，它會面臨第二并且甚至更大的問題:鐵路網(wǎng)中的若干國家或區(qū)域中的軌距差異。西歐的軌距不總是與東歐或亞洲的軌距相同。當通過軌道向具有不同軌道寬度的國家運輸貨物時，一個公司具有兩個選擇:
[0009]1.貨物轉運到適合于軌道的變化軌距的其他無動力軌道運輸單元；或
[0010]2.通過改變車軸來調整自己的軌道車輛。
[0011]經(jīng)常發(fā)生的是，火車操作人員以他們的主動性來改變無動力軌道運輸單元上的車軸以防止太多的總運輸延時。軌道運輸單元的所有者和/或出租無動力軌道運輸單元的公司經(jīng)常得不到通知并且并不知道這些動作。他們經(jīng)常也不知道哪些車軸正置于他們的貨車下，而實際上常用的車軸正在被安裝。
[0012]由于這些動作，無動力軌道運輸單元所有者跟蹤他們的無動力軌道運輸單元上的車軸的真實里程變得十分困難。
[0013]目前，這些公司基于它們的無動力軌道運輸單元中的每一個的調度計劃進行粗略計算以便估計每運輸單元的行進英里，但完全不知道輪組的每車軸的確切里程。
[0014]然而，這種方法產(chǎn)生非常大的錯誤，但總比完全沒有任何想法要好。
[0015]獲得無動力軌道運輸單元的車軸上的車輪的維護需求的控制的另一個方法是使用時間參數(shù)而非考慮運輸高風險或危險貨物情況下的里程。例如利用高風險的無動力軌道運輸單元，要進行月檢。
[0016]然而，這種方法不太精確。
[0017]仍有另一種可能性是在車軸上安裝機械里程表。
[0018]例如在US 5，433，111中，一種用來檢測與一組軌道車輛車輪和鐵軌(給定的軌道車輛在其上行進)相關聯(lián)的不良狀況的設備包括一個用來產(chǎn)生數(shù)據(jù)的旋轉測量單元，該數(shù)據(jù)指示了沿著豎直軸相對于鐵軌的移動。
[0019]在W0 2008/079456中披露了另一種類似系統(tǒng)，其中描述了一種這類里程系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于車輪旋轉數(shù)量來測量軌道車輛移動的距離。該系統(tǒng)包括一個控制單元，該控制單元被耦合以便從車輛定位裝置接收車輛位置信息和對應于車輪旋轉數(shù)量的一個或多個信號。該控制單元是可編程的以便用來基于不同時刻上采集的位置信息來確定車輛行進的距離。距離信息用于提供旋轉過程中車輪行進的距離的測量值。
[0020]在DE 10 2010 027 490中，披露了一種用于監(jiān)控貨車中軌道貨物或客運單元的磨損的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括一個電子傳感器，該電子傳感器用來基于該傳感器的測量速度確定車輛行進的距離。傳感器集成在貨車的車輪軸承中。配備速度傳感器來測量車輪軸承的旋轉速度。傳感器電子器件連接至速度傳感器上并且被配備用來基于速度傳感器所測量的旋轉速度來確定貨車行進的距離。傳感器電子器件確定的距離與某個獨立的距離相比較并且當存在差別距離時在車輪軸承與交通鐵路之間檢測滑差。這種獨立距離由基于第二衛(wèi)星的測量系統(tǒng)來確定。
[0021]在車軸上具有里程表的這些系統(tǒng)的第一個大的缺點是當從貨車下方移除車軸時是無法檢測的。因此根本不可能知道這些車軸的正確里程。
[0022]其另一個缺點是需要經(jīng)常地進行人機交互以檢查所有車軸的里程表并手動地將其放入數(shù)據(jù)庫。因為知道操作人員總是擁有/操作幾千個無動力軌道運輸單元并且因為知道在必須接受檢查之前無動力軌道運輸單元在鐵路網(wǎng)上運行四年，這意味著巨大的人工操作，在商業(yè)上這些人工操作實際上是不可行的。
[0023]從US 2011/231039知道一種進一步的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于監(jiān)控存在于無動力運輸單元下方的車軸。它描述了一個實施例，該實施例包括安裝在軌道車輛的每個軸或車軸上的傳感器裝置。遠程信息處理單元可以安裝在軌道車輛上并通過無線電鏈路從這些傳感器裝置中中的每一個接收信號，該信號涉及開始移動、里程、速度、轉動方向、車輪的阻滯、制動活動等。進一步得到普遍認可的是，由于可以單獨地替換單個車軸，它們可以具有不同于軌道車輛的里程。遠程信息處理單元還可以通過GPS檢查軌道車輛的位置。進一步披露的是，傳感器裝置可以為在其上安裝它們的軸存儲唯一標識符。然而，傳感器裝置還需要無線模塊(緊挨著用于確定車軸的里程的適合的傳感器系統(tǒng))以建立與遠程信息處理單元的無線通信信道，以便將這種確定的里程從傳感器裝置傳送至遠程信息處理單元。顯然傳感器裝置的這種設置必須具有電池形式的車載電源，這就帶來了提供平衡物的需求和額外復雜度的需求，因為電池需要及時地替換。另外，由于在傳感器裝置本身中確定車軸的里程，監(jiān)控系統(tǒng)只能夠處理設置有這種傳感器裝置的車軸。尤其當軌道車輛的輪組中的一個或多個以例如未配備這種傳感器裝置的輪組替換時，該系統(tǒng)將不能可靠地跟蹤期間已經(jīng)使用了這些未識別的車軸的里程。另外，根據(jù)這種系統(tǒng)以另一個車軸替換一個車軸并不被認為是危險的情況，尤其是例如為實際上包含危險貨物的軌道車輛提供未識別的已用車軸的情況的確構成風險，這并未被察覺并且未發(fā)出警報。
[0024]從EP1382507可知，向包括唯一標識符(用于輪組)的軌道車輛的輪組的車軸提供無源應答器，通過手持式檢測器可以在2至4cm內檢測該無源應答器。然而，這種無源應答器不包括適合的傳感器系統(tǒng)來確定輪組的車軸的里程。
[0025]因此需要一種監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)以更精確、穩(wěn)健且更簡單的方式來確定無動力軌道運輸單元的車軸的行進里程，而且該監(jiān)控系統(tǒng)允許更可靠地檢測何時從無動力運輸單元下方移除一個或多個車軸和/或檢測一個或多個車軸的替換，尤其是一個或多個未識別車軸的替換。

【發(fā)明內容】

[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個第一方面，提供了一種用于監(jiān)控至少一個無動力運輸單元的車軸的監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)包括至少一個運輸單元監(jiān)控系統(tǒng)，該至少一個運輸單元監(jiān)控系統(tǒng)中的每一個安裝在該至少一個受監(jiān)控的運輸單元中的每一個上，該運輸單元監(jiān)控系統(tǒng)包括:
[0027]-一個衛(wèi)星定位模塊，該衛(wèi)星定位模塊被適配成用于在相應的多個采集時刻上產(chǎn)生該運輸單元的多個連續(xù)的位置測量值；
[0028]-一個運輸單元行進距離模塊，該運輸單元行進距離模塊連接至所述衛(wèi)星定位模塊并且被適配成用于從所述位置測量值確定一個相應的采集時間周期過程中的運輸單元行進距離增量以便確定該運輸單元的總行進距離，
[0029]-一個通信模塊，該通信模塊包括一個無線識別模塊，該無線識別模塊被適配成用于檢測包括一個車軸標識符的一個或多個無線標識標簽，該車軸標識符被適配成用于當耦合至該車軸并且出現(xiàn)在一個預定無線識別模塊檢測范圍中時唯一地識別一個車軸，
[0030]其特征在于
[0031]該監(jiān)控系統(tǒng)進一步包括一個車軸行進距離模塊，該車軸行進距離模塊與所述至少一個運輸單元監(jiān)控系統(tǒng)相連接并且被適配成用于根據(jù)該至少一個運輸單元監(jiān)控系統(tǒng)的一個相應的采集時間周期過程中的所述運輸單元行進距離增量為該運輸單元監(jiān)控系統(tǒng)中的至少一個所檢測的車軸標識符中的每一個來確定在該采集時間周期過程中的一個車軸行進距離增量，該至少一個運輸單元監(jiān)控系統(tǒng)在該采集時間周期過程中檢測該車軸標識符。
[0032]這種衛(wèi)星定位模塊的示例是例如全球可用的GPS(全球定位系統(tǒng))。其他示例是GL0NASS(全球導航衛(wèi)星系統(tǒng))或伽利略(Galileo)。
[0033]這種監(jiān)控系統(tǒng)能夠以穩(wěn)健且可靠的方式獲得位于運輸單元下方的車軸中的每一個的行進距離，由于只需要將一個簡單的無線標簽安裝至旋轉車軸上，所以不要在這些車軸上安裝復雜的設備。運輸單元監(jiān)控系統(tǒng)的所有其他設備(諸如例如衛(wèi)星定模塊和通信模塊)可以例如以車載監(jiān)控裝置的形式安裝在運輸單元體上。由于在無線識別模塊中結合了檢測功能，無線標簽可以作為簡單的被動式無線標簽(例如可以方便地施加到旋轉車軸上的RFID標簽)來執(zhí)行。以此方式，通過運輸單元的位置跟蹤間接地追蹤車軸中的每一個的距離增量降低了車軸安裝部件的復雜度，同時仍保持足夠的穩(wěn)健性和靈活度以便例如甚至在將它們從一個