以更低的成本和更高的安全性來維護公共鐵軌

縱向形貌

高速電渦流傳感器以微米級精度對鐵路表面情況進行記錄(圖5)。線性編碼器處理來自磁環的信號，該信號作為里程表和模數轉換器的觸發器。這個信號再經過FIR帶通濾波器進行濾波，可減少其特征波長的頻譜。除了表面形貌，與冶煉相關的不規則處如局部淬火和焊接點也被一一記錄。

圖5： 鐵軌縱向形貌由非接觸式渦流傳感器和磁性編碼器來采集。

橫截面形貌

激光技術是當今最先進的非接觸式測量方法，可獲得準確的鐵軌橫截面形貌。根據所需的精確度或捕獲速度，無論是穿越激光束還是激光“幕”(圖6)都可用來進行這項工作。對原始形貌信號進行實時線性化、縮放處理，并濾除毛刺。

圖6： 采用高速激光掃描儀捕獲的鐵軌形貌。

老一代技術—計量設備

直到最近，維修人員仍在使用許多不同的測量設備來確定軌道上的裂縫和異樣。每種方法適合某一特定軌道缺陷，但除了少數例外以外，這些機械的方法缺乏足夠的精確度和可重復性的結果。最近幾年，工業解決方案供應商，如Schmid Engineering，將先進的處理器技術和最先進的元件嵌入到他們的設計中。鐵路基礎設施行業中的此類進步逐漸將行業引向采用智能計量設備的移動和多功能鐵軌測量時代。

鐵軌監控設備(圖7)使用最先進的技術來同步測量鐵軌橫截面形貌、頭端高度、軌距、傾角、深度和周圍環境溫度，所有這些都是在特定的可識別的位置進行檢測和記錄的。

圖7：在惡劣的環境和緊迫的時間要求下，人們需要輕便、易于使用和富有成效的計量設備。

所有關鍵特性現場就可處理和可視化，并可存儲在移動存儲器中。隨著操作者或車輛沿鐵軌拉動，RailSurf 雪橇式計量設備就在連續監測和記錄縱向軌道參數。它帶有若干傳感器，可以反映出各種問題，如起伏、孔洞、裂縫以及軌距和傾角變化。由此產生的信息可以存儲在可移動存儲器中或通過無線方式傳輸至一個操作界面。

圖8：基于Blackfin處理器和LabVIEW嵌入式模塊的RailSurf雪橇式計量設備可記錄縱向起伏不規則處。GPS接收器和傾角傳感器內置在操作面板中。

Blackfin處理器：系統的核心

Blackfin處理器作為這些便攜式測試工具的核心器件，通過提供動態電源管理實現省電的工作方式，融合了微控制器(MCU)和DSP技術。MCU電路可方便地與可擴展的輸入/輸出(I/O)設備連接，如激光掃描儀、模擬和數字傳感器、鍵盤、TFT (薄膜晶體管)顯示器、電池電量計和移動媒體存儲介質。DSP部分專門用于處理先進的數字算法，如濾波器、變換(例如FFT)、幾何偏差的確定，或者其它要求繁雜的計算任務。最近采用LabVIEW嵌入式模塊進行的圖形化系統設計取得了一些進步，通過這些模塊的高層次框圖和面向數據流的語言，可為Blackfin處理器提供一個直接的編程模型。這種帶有隨時可以使用的數學分析模塊和圖形化多任務處理的高層次方案，將數字嵌入式設計的功能性提升到更高的水平。

測量機車

多功能機車的設計采用了一組5個相互連接的Blackfin處理器，它能夠記錄長達10公里鐵路段的軌道參數，點到點分辨率為5毫米。Blackfin處理器＃1實現了通過鍵盤和兩個TFT顯示器的用戶交互系統。處理器＃2以高速度記錄軌道幾何形狀和縱向形貌，并將處理器＃3接收到的GPS信息嵌入到測量數據。連同處理器＃4捕獲的橫截面信息，所有數據最后形成數據流進入處理器＃5，處理器＃5將海量數據存儲在大容量RAM緩沖器中，以便最終以二進制文件格式保存在移動存儲介質中。

缺陷定位

所獲得的測量數據被輸入到一個公共的軟件平臺，該平臺將軌道幾何形狀、縱向形貌和橫截面以及GPS位置和里程信息關聯在一起。該平臺采用LabVIEW和工具包實現，可以作為一個公共的數據交換和分析工具。它可與多種測量設備、機車和維護機器進行連接。應用于測量數據的智能濾波器扮演著X光設備一樣的角色，對關鍵的鐵軌缺陷進行定位。這使得測量結果能真正數字化地還原整個鐵軌幾何形狀。之后則可根據這一基本信息采取相應的措施，如維修或更換鐵軌。最終數據記錄文件可被無線連接到外部數據庫和CAD軟件，以便將結果轉移到任何客戶的IT環境中。