綠色工程：改善公共鐵路環(huán)境質(zhì)量

　　鐵路監測工具(見(jiàn)圖5)采用一流測量技術(shù)來(lái)同時(shí)確定鐵路側面圖，凈空高，軌距，傾斜，深度和環(huán)境溫度，并可在任何地方進(jìn)行監測與記錄。所有的關(guān)鍵特性都可以當場(chǎng)處理和目測結果，并將其保存在移動(dòng)存儲器中。當操作員火車(chē)車(chē)輛沿著(zhù)軌道拖動(dòng)RailSurf拖運器(見(jiàn)圖7)時(shí)，鐵路監測工具會(huì )不斷的監控記錄縱向軌跡參數。它裝有有多個(gè)感應器，用來(lái)定位鐵路計算和傾斜中出現的問(wèn)題，如波紋，裂洞和裂縫。獲得的信息可以保留在移動(dòng)存儲器中，或者無(wú)線(xiàn)傳送到操作人員的工作界面上。

　　Blackfin處理器是這個(gè)系統的核心

　　作為這些測試工具的核心，Blackfin處理器通過(guò)對電池操作提供動(dòng)態(tài)電源管理，使得微控制單元和電子信號處理器得以聚合。微控制單元一般與可擴展輸入輸出設備連接，如激光掃描器，模擬電子感應器，鍵盤(pán)，TFT屏幕，電池/燃油表 和可移動(dòng)媒體。數字信號處理器主要處理高級電子算法如濾波，快速傅立葉轉換，判斷幾何誤差或完成其他高難度計算任務(wù)。ADI Blackfin處理器內置NI LabVIEW模塊，近來(lái)在圖形系統方面取得了一些最新發(fā)明，為Blackfin 處理器提供了直接的編程模型，高質(zhì)量方框圖和數據流語(yǔ)言?？涩F成使用的數學(xué)分析模塊和圖形多任務(wù)處理在電子嵌入式設計上提升到了一個(gè)新的高度。

　　測量機器

　　由五個(gè)相互關(guān)聯(lián)的Blackfin處理器驅動(dòng)的多功能車(chē)可以記錄長(cháng)達10公里的鐵路的軌道參數，擁有5毫米的點(diǎn)至點(diǎn)的分辨率。 Blackfin#1處理器允許用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)和兩個(gè)TFT顯示器交互。 Blackfin#2處理器則記錄高速軌道幾何形狀和縱剖面，并將GPS信息嵌入到Blackfin#3處理器接收到的測量數據中。連同Blackfin#4處理器捕獲的橫截面，所有的數據最終被分流到Blackfin#5處理器中，RAM中大量的數據存儲最終被保存到可移動(dòng)介質(zhì)上的二進(jìn)制文件的緩沖區中。

　　定位瑕疵

　　我們將所獲得的測量數據輸入一個(gè)通用軟件平臺，它通過(guò)GPS定位和里程表信息將軌道幾何形狀，縱剖面以及橫截面連在一起。這個(gè)平臺使用LabVIEW和LabVIEW工具包，它的作用就是一個(gè)公共數據交換與分析池。它能夠連接到各種測量設備，車(chē)輛和維護機器上。測量過(guò)程中的智能過(guò)濾功能類(lèi)似于X射線(xiàn)，可以定位最為嚴重的的鐵路缺陷。最終整個(gè)軌道的幾何形狀的測量結果由數字形式展示出來(lái)(見(jiàn)圖2)。這個(gè)重要的信息如今可直接用于鐵路維修、更換等。通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接到外部數據庫和CAD軟件，最終數據記錄可以轉移到客戶(hù)的IT環(huán)境中。

　　智能強大的Labview濾波器可發(fā)現缺陷

　　我們使用智能LabVIEW濾波器篩選縱向數據，找到目標處的癥狀。通過(guò)FFT分析可以在縱剖面圖中尋找出有特征的波長(cháng)進(jìn)而發(fā)現起皺部分。我們通過(guò)將測量出的側面圖與記憶形狀和機械輪軌接觸模擬進(jìn)行比較探測到裂洞，。裂縫會(huì )呈現出顯著(zhù)的突變，因此我們區分移動(dòng)數據窗口就可以檢測到它們。最終，連續運行和評估分析模型我們可以在傾斜圖中定位出獨特的振動(dòng)模式。

　　我們將檢測結果縱的癥狀傳輸到相關(guān)“超級算法” 中。由此，我們可以從測得數據中進(jìn)一步減少信息量或者提取額外的有用信息。舉例來(lái)說(shuō)，如果在鐵軌表面沒(méi)有的相關(guān)信號峰，單獨的傾向癥狀是毫無(wú)意義的，并會(huì )被退回。然而，在橫截面上顯示的縱向裂縫的明顯磨損，可以觸發(fā)報警。

　　評估鐵路截面的主要理念就是將被測圖與參考做比較。矢量和隨機兩個(gè)方法互相結合，疊加兩個(gè)側面圖，以獲得重要特征?？v向和垂直殘差可直接顯示磨損(見(jiàn)圖8)。其它參數包括剩余的頭部高度，正確勻稱(chēng)的軌道半徑(見(jiàn)圖9)或一個(gè)活躍的閉合交換機的間隔。保持后者的公差是對確保通過(guò)交換機的高速列車(chē)沒(méi)有脫軌的危險十分關(guān)鍵。這就是為什么現在鐵路運營(yíng)公司都專(zhuān)注于徹底地監測交換機。