綠色工程：改善公共鐵路環(huán)境質(zhì)量

　　鐵路監(jiān)測(cè)工具(見圖5)采用一流測(cè)量技術(shù)來同時(shí)確定鐵路側(cè)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(jiān)測(cè)與記錄。所有的關(guān)鍵特性都可以當(dāng)場(chǎng)處理和目測(cè)結(jié)果，并將其保存在移動(dòng)存儲(chǔ)器中。當(dāng)操作員火車車輛沿著軌道拖動(dòng)RailSurf拖運(yùn)器(見圖7)時(shí)，鐵路監(jiān)測(cè)工具會(huì)不斷的監(jiān)控記錄縱向軌跡參數(shù)。它裝有有多個(gè)感應(yīng)器，用來定位鐵路計(jì)算和傾斜中出現(xiàn)的問題，如波紋，裂洞和裂縫。獲得的信息可以保留在移動(dòng)存儲(chǔ)器中，或者無線傳送到操作人員的工作界面上。

　　Blackfin處理器是這個(gè)系統(tǒng)的核心

　　作為這些測(cè)試工具的核心，Blackfin處理器通過對(duì)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(hào)處理器得以聚合。微控制單元一般與可擴(kuò)展輸入輸出設(shè)備連接，如激光掃描器，模擬電子感應(yīng)器，鍵盤，TFT屏幕，電池/燃油表 和可移動(dòng)媒體。數(shù)字信號(hào)處理器主要處理高級(jí)電子算法如濾波，快速傅立葉轉(zhuǎn)換，判斷幾何誤差或完成其他高難度計(jì)算任務(wù)。ADI Blackfin處理器內(nèi)置NI LabVIEW模塊，近來在圖形系統(tǒng)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(shù)據(jù)流語言。可現(xiàn)成使用的數(shù)學(xué)分析模塊和圖形多任務(wù)處理在電子嵌入式設(shè)計(jì)上提升到了一個(gè)新的高度。

　　測(cè)量機(jī)器

　　由五個(gè)相互關(guān)聯(lián)的Blackfin處理器驅(qū)動(dòng)的多功能車可以記錄長(zhǎng)達(dá)10公里的鐵路的軌道參數(shù)，擁有5毫米的點(diǎn)至點(diǎn)的分辨率。 Blackfin#1處理器允許用戶通過鍵盤和兩個(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(cè)量數(shù)據(jù)中。連同Blackfin#4處理器捕獲的橫截面，所有的數(shù)據(jù)最終被分流到Blackfin#5處理器中，RAM中大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(qū)中。

　　定位瑕疵

　　我們將所獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)輸入一個(gè)通用軟件平臺(tái)，它通過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(tái)使用LabVIEW和LabVIEW工具包，它的作用就是一個(gè)公共數(shù)據(jù)交換與分析池。它能夠連接到各種測(cè)量設(shè)備，車輛和維護(hù)機(jī)器上。測(cè)量過程中的智能過濾功能類似于X射線，可以定位最為嚴(yán)重的的鐵路缺陷。最終整個(gè)軌道的幾何形狀的測(cè)量結(jié)果由數(shù)字形式展示出來(見圖2)。這個(gè)重要的信息如今可直接用于鐵路維修、更換等。通過無線連接到外部數(shù)據(jù)庫和CAD軟件，最終數(shù)據(jù)記錄可以轉(zhuǎn)移到客戶的IT環(huán)境中。

　　智能強(qiáng)大的Labview濾波器可發(fā)現(xiàn)缺陷

　　我們使用智能LabVIEW濾波器篩選縱向數(shù)據(jù)，找到目標(biāo)處的癥狀。通過FFT分析可以在縱剖面圖中尋找出有特征的波長(zhǎng)進(jìn)而發(fā)現(xiàn)起皺部分。我們通過將測(cè)量出的側(cè)面圖與記憶形狀和機(jī)械輪軌接觸模擬進(jìn)行比較探測(cè)到裂洞，。裂縫會(huì)呈現(xiàn)出顯著的突變，因此我們區(qū)分移動(dòng)數(shù)據(jù)窗口就可以檢測(cè)到它們。最終，連續(xù)運(yùn)行和評(píng)估分析模型我們可以在傾斜圖中定位出獨(dú)特的振動(dòng)模式。

　　我們將檢測(cè)結(jié)果縱的癥狀傳輸?shù)较嚓P(guān)“超級(jí)算法” 中。由此，我們可以從測(cè)得數(shù)據(jù)中進(jìn)一步減少信息量或者提取額外的有用信息。舉例來說，如果在鐵軌表面沒有的相關(guān)信號(hào)峰，單獨(dú)的傾向癥狀是毫無意義的，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(bào)警。

　　評(píng)估鐵路截面的主要理念就是將被測(cè)圖與參考做比較。矢量和隨機(jī)兩個(gè)方法互相結(jié)合，疊加兩個(gè)側(cè)面圖，以獲得重要特征。縱向和垂直殘差可直接顯示磨損(見圖8)。其它參數(shù)包括剩余的頭部高度，正確勻稱的軌道半徑(見圖9)或一個(gè)活躍的閉合交換機(jī)的間隔。保持后者的公差是對(duì)確保通過交換機(jī)的高速列車沒有脫軌的危險(xiǎn)十分關(guān)鍵。這就是為什么現(xiàn)在鐵路運(yùn)營公司都專注于徹底地監(jiān)測(cè)交換機(jī)。