專利名稱：檢測(cè)對(duì)行駛車輛上的要被監(jiān)控的區(qū)域的撞擊的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及監(jiān)控對(duì)行駛車輛的撞擊的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及道碴對(duì)高速行駛的鐵路 車輛的撞擊。
背景技術(shù)：
當(dāng)在諸如鋪設(shè)在道碴上的鐵軌的交通線路上行駛時(shí)，鐵路車輛類型的行駛車輛自 然要暴露在外界環(huán)境中。道碴是石頭層或沙礫層，其上鋪設(shè)著鐵軌。它的作用是傳遞由行駛在地面上的鐵 路車輛產(chǎn)生的應(yīng)力，通過壓縮而不使鐵路車輛變形。道碴還有將鐵軌嵌入其內(nèi)的作用，以便 給縱向變形提供一些阻力。當(dāng)鐵路車輛正在行駛時(shí)，根據(jù)鐵路車輛的速度，在車輛與其正在上面行駛的鐵軌 之間產(chǎn)生吸力。因?yàn)檫@種吸力，道碴從其所處的地面上飛起，并在車輛上或鐵軌附近高速前 進(jìn)。道碴與鐵路車輛的底板和軸撞擊。這種撞擊是有害的，并且降低了鐵路設(shè)備的壽命。此 外，這種拋射有可能傷及交通鐵軌附近的維護(hù)技術(shù)人員。這種現(xiàn)象通常稱為“道碴飛濺”。盡管是公知的，這種現(xiàn)象對(duì)鐵路運(yùn)輸專業(yè)人員來說越來越重要，因?yàn)殍F軌上的鐵 路車輛的速度越來越快。為了更好地理解這種現(xiàn)象，已經(jīng)提出測(cè)量并對(duì)道碴飛濺進(jìn)行建模。用于在鐵路車輛行駛過程中測(cè)量道碴拋射的方法已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，但是還沒能達(dá)到滿 意的結(jié)果。因此，例如，公知的是在鐵路車輛內(nèi)部、在所述車輛的底板附近掛上麥克風(fēng)，以便 能夠聽到對(duì)底板外表面的各種撞擊。不幸的是，難以從背景噪音中、尤其是從鐵路車輛在鐵 軌上行駛過程中的各種振動(dòng)中分辨出道碴的撞擊聲。這種方法的結(jié)果不準(zhǔn)確并且不能得到 令人滿意的結(jié)論。這種方法的另一個(gè)缺點(diǎn)在于當(dāng)麥克風(fēng)檢測(cè)到撞擊時(shí)，不能在地理上進(jìn)行定位。換 句話說，不知道道碴在鐵路車輛的底板上的哪個(gè)位置撞擊該底板。實(shí)際上，撞擊聲幾乎同時(shí) 被所有的麥克風(fēng)接收到，就妨礙了精確判斷出車輛底板正被損壞的部分。為了克服這個(gè)問題，已提出布置視頻記錄照相機(jī)來拍攝車輛底板的外表面，以便 對(duì)撞擊進(jìn)行拍攝。由于道碴在其被拋射到車輛底板上時(shí)的高速度，使用所謂的“高速”照相 機(jī)是合適的，因?yàn)槊棵胗涗浀恼掌瑪?shù)量多。因此，與常規(guī)照相機(jī)相比，高速照相機(jī)在類似的 時(shí)段內(nèi)記錄了更大量的數(shù)據(jù)，從而允許捕獲道碴在其飛行時(shí)的路徑。因?yàn)樵阼F路車輛路線上進(jìn)行實(shí)際條件下的測(cè)試，而高速照相機(jī)的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容 量是有限的，從而不可能對(duì)測(cè)試期間所有道碴的撞擊進(jìn)行持續(xù)拍攝。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，解決方法包括持續(xù)拍攝照片，但僅在撞擊發(fā)生時(shí)、即僅在麥克 風(fēng)檢測(cè)到撞擊聲時(shí)才捕獲視頻記錄。為了使得撞擊可視化，照相機(jī)與預(yù)觸發(fā)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，該 預(yù)觸發(fā)系統(tǒng)在接收到控制消息時(shí)允許獲取撞擊之前的視頻記錄。為此，該預(yù)觸發(fā)系統(tǒng)包括緩存器或易失性存儲(chǔ)器，它包括有照相機(jī)在上一記錄秒 中拍攝的數(shù)據(jù)。通常，照相機(jī)的緩存器包括有最近5到10秒內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)到撞擊
4時(shí)，緩存器中的內(nèi)容就存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器(非易失性存儲(chǔ)器，也稱為只讀存儲(chǔ)器)中，從而該存 儲(chǔ)器包括該撞擊的照片。這種撞擊檢測(cè)和可視化的方法需要操作者能夠在每次檢測(cè)到撞擊時(shí)觸發(fā)視頻記 錄。因?yàn)楸尘霸胍艉筒僮髡叩闹饔^性，檢測(cè)撞擊是很隨機(jī)的，大量的撞擊沒有檢測(cè)到，反而 會(huì)發(fā)出誤警報(bào)。由于這種缺點(diǎn)，必須可視化所有的視頻記錄，以便丟棄由檢測(cè)誤警報(bào)產(chǎn)生的不相 關(guān)記錄。此外，必須對(duì)所有的記錄照相機(jī)重復(fù)執(zhí)行這樣的步驟。因此，這種方法難以實(shí)施， 并且不能可靠地使用所獲得的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決這些問題中的至少一個(gè)，申請(qǐng)人提供了一種用于檢測(cè)對(duì)行駛車輛上的要 被監(jiān)控的區(qū)域的撞擊的方法，該撞擊是被拋射物體由于其速度而產(chǎn)生的，其中振動(dòng)傳感器 被布置成與行駛車輛上的要被監(jiān)控的區(qū)域直接接觸，并且對(duì)來自振動(dòng)傳感器的信號(hào)進(jìn)行分 析以檢測(cè)撞擊。這種檢測(cè)系統(tǒng)有利地允許精確檢測(cè)撞擊，同時(shí)直接測(cè)量由對(duì)行駛車輛的要被監(jiān)控 的區(qū)域的撞擊而引起的振動(dòng)。此外，振動(dòng)傳感器檢測(cè)到的撞擊能夠在行駛車輛上被定位，使 得能夠?qū)Φ啦觑w濺現(xiàn)象進(jìn)行建模。本發(fā)明是道碴對(duì)鐵路車輛的撞擊所引起的損壞進(jìn)行研究的結(jié)構(gòu)，但是可以理解， 本發(fā)明適用于其他行駛車輛(轎車，起飛或降落的飛機(jī))，它們因?yàn)槠渌俣饶軌蚴刮矬w(道 碴，小石頭等)拋射出。優(yōu)選地，對(duì)由振動(dòng)傳感器提供的每個(gè)振動(dòng)信號(hào)測(cè)量撞擊系數(shù)，將每個(gè)撞擊系數(shù)與 預(yù)定閾值相比較，并且，當(dāng)所述撞擊系數(shù)超過所述預(yù)定閾值時(shí)，發(fā)出撞擊檢測(cè)消息。測(cè)量振動(dòng)信號(hào)的撞擊系數(shù)允許克服當(dāng)車輛行駛時(shí)由振動(dòng)傳感器檢測(cè)到的行駛車 輛的振動(dòng)。實(shí)際上，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已用于確定傳感器測(cè)量到的振動(dòng)信號(hào)是否表示撞擊信號(hào)，但是 這種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)噪音以及車輛的振動(dòng)敏感，從而不能提供令人滿意的效果。更優(yōu)選地，在具有預(yù)定時(shí)長的時(shí)間窗口內(nèi)測(cè)量所述振動(dòng)信號(hào)的撞擊系數(shù)。一方面，在時(shí)間窗口內(nèi)測(cè)量撞擊允許限制來自振動(dòng)信號(hào)的、打算用于計(jì)算撞擊系 數(shù)的數(shù)據(jù)量，從而允許實(shí)時(shí)地檢測(cè)撞擊。另一方面，這允許在具有預(yù)定時(shí)長的時(shí)間窗口內(nèi)很 精細(xì)地檢測(cè)撞擊，從而精確地確定撞擊時(shí)刻。優(yōu)選地，窗口時(shí)長被確定為要被監(jiān)控的區(qū)域在撞擊之后的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。更加優(yōu)選地，在已檢測(cè)到撞擊之后，只要所述振動(dòng)信號(hào)的撞擊系數(shù)不低于所述閾 值，撞擊檢測(cè)就被鎖定。仍然優(yōu)選地，撞擊系數(shù)對(duì)應(yīng)于由振動(dòng)傳感器提供的振動(dòng)信號(hào)的峰_峰測(cè)量值。傳統(tǒng)的解決方法是將信號(hào)的有效值與閾值相比較。然而，這種測(cè)量對(duì)噪音是敏感 的。由于撞擊導(dǎo)致在很短的時(shí)段內(nèi)劇烈振動(dòng)(接近于脈沖)，峰-峰測(cè)量值允許振動(dòng)信號(hào)中 的撞擊的特性更快、更可靠。實(shí)際上，撞擊信號(hào)相當(dāng)于脈沖噪音，脈沖噪音的平均值很低而峰-峰值很高。此 外，這種測(cè)量易于計(jì)算并且能夠快速執(zhí)行。通過這種測(cè)量，有可能實(shí)時(shí)地檢測(cè)撞擊。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，該閾值是行駛車輛上的要被監(jiān)控的區(qū)域的函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，使用自適應(yīng)的閾值來實(shí)施撞擊檢測(cè)方法允許將該檢測(cè)適應(yīng)為例如要 被監(jiān)控的區(qū)域的屬性(材料，密度，表面)以及其對(duì)振動(dòng)響應(yīng)的函數(shù)。因此，由鑄鐵和鋁制 成的要被監(jiān)控的區(qū)域就不具有相同的閾值，在專用于布置有振動(dòng)傳感器的區(qū)域的條件下來 檢測(cè)撞擊。優(yōu)選地，撞擊檢測(cè)消息包括已受到撞擊的要被監(jiān)控的區(qū)域的引用值。這有利地允許對(duì)每個(gè)檢測(cè)到的撞擊、行駛車輛的已經(jīng)檢測(cè)到撞擊的要被監(jiān)控的區(qū) 域進(jìn)行定位。因此，可以實(shí)現(xiàn)由行駛車輛上的撞擊位置構(gòu)成的地圖，從而可以對(duì)道碴飛濺進(jìn) 行相關(guān)建模。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，每個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域都與能夠拍攝所述區(qū)域的至少一 個(gè)視頻記錄照相機(jī)相關(guān)聯(lián)。從撞擊檢測(cè)消息中提取出已受到撞擊的要被監(jiān)控的區(qū)域的引用 值，從而只有與所述要被監(jiān)控的區(qū)域的引用值相關(guān)聯(lián)的視頻記錄照相機(jī)被激活。這有利地允許僅僅激活可以看到車輛上的物體拋射的那個(gè)視頻記錄照相機(jī)，由此 避免因使用全系統(tǒng)檢查而危及所有記錄。因此，處理所記錄的數(shù)據(jù)變得更容易。本發(fā)明也涉及一種用于檢測(cè)對(duì)行駛車輛的要被監(jiān)控的區(qū)域的撞擊的系統(tǒng)，該撞擊 是被拋射物體由于其速度而產(chǎn)生的。本系統(tǒng)包括多個(gè)振動(dòng)傳感器，所述多個(gè)振動(dòng)傳感器與 所述行駛車輛中的要被監(jiān)控的區(qū)域直接接觸；和數(shù)據(jù)處理單元，該處理處理單元連接到所 述多個(gè)振動(dòng)傳感器，該處理處理單元布置成接收由多個(gè)振動(dòng)傳感器提供的振動(dòng)信號(hào)并從針 對(duì)行駛車輛上的每一個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域的所述振動(dòng)信號(hào)中檢測(cè)撞擊信號(hào)。優(yōu)選地，該處理單元包括識(shí)別模塊，該識(shí)別模塊布置用于-測(cè)量由振動(dòng)傳感器提供的每個(gè)振動(dòng)信號(hào)的撞擊系數(shù)；_將所述撞擊系數(shù)與預(yù)定閾值相比較；以及-當(dāng)所述撞擊系數(shù)超過所述預(yù)定閾值時(shí)，發(fā)送撞擊檢測(cè)消息。仍然優(yōu)選地，該處理單元包括匹配表，該匹配表與識(shí)別模塊相連，將每個(gè)振動(dòng)傳感 器與其所處的需要被監(jiān)控的區(qū)域相關(guān)聯(lián)。因此，匹配表允許將傳感器的引用值與其位置相聯(lián)系。根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例，所述處理單元包括視頻管理模塊，該視頻管理模塊的 輸入端連接到識(shí)別模塊，該視頻管理模塊的輸出端連接到多個(gè)視頻記錄照相機(jī)，該視頻管 理模塊被布置成根據(jù)由識(shí)別模塊發(fā)送的撞擊檢測(cè)消息來控制多個(gè)視頻記錄照相機(jī)。 優(yōu)選地，該視頻管理模塊與位置表相連，在該位置表中，行駛車輛上的每個(gè)要被監(jiān) 控的區(qū)域都與能夠拍攝所述區(qū)域的至少一個(gè)視頻記錄照相機(jī)相關(guān)聯(lián)，該視頻管理模塊被布 置用于接收來自識(shí)別模塊的撞擊檢測(cè)消息；從撞擊檢測(cè)消息中提取出受到撞擊的要被監(jiān) 控的區(qū)域的引用值；將要被監(jiān)控的區(qū)域的所述引用值發(fā)送給位置表；所述位置表響應(yīng)并返 回與所述要被監(jiān)控的區(qū)域相關(guān)聯(lián)的記錄照相機(jī)的引用值；以及，進(jìn)行控制，使得僅僅與所提 供的照相機(jī)的引用值相對(duì)應(yīng)的記錄照相機(jī)被啟用。


通過附圖將更好地理解本發(fā)明，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)有監(jiān)控系統(tǒng)的鐵路車輛的剖視圖，其中所述監(jiān)控系統(tǒng) 的振動(dòng)傳感器固定在所述鐵路車輛的底板上；
圖2示出了圖1的示意性側(cè)視圖；圖3示出了圖1和2中的監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖；圖4示出了由根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器測(cè)量到的信號(hào)，該信號(hào)在圖上 示出，該圖的橫坐標(biāo)表示時(shí)間(秒)，縱坐標(biāo)表示沿豎直方向測(cè)量到的振動(dòng)值(m/s2)；并且圖5示出了由根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)的振動(dòng)傳感器測(cè)量到的另一個(gè)信號(hào)，閾值被 表示出來。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將針對(duì)鐵路車輛來描述根據(jù)本發(fā)明的用于檢測(cè)和監(jiān)控對(duì)行駛車輛的撞擊的 系統(tǒng)。可以理解，本發(fā)明適用于其它行駛車輛，尤其是機(jī)動(dòng)車輛。在本例中，該系統(tǒng)被布置成檢測(cè)和監(jiān)控該鐵路車輛上的、尤其是其底板的外表面 以及其軸上的道碴拋射。本發(fā)明適用于由于其速度而被拋射到車輛上的任何物體(道碴， 小石頭等)。參考圖1，用于檢測(cè)和監(jiān)控道碴拋射的系統(tǒng)1布置在鐵路車輛2上，該鐵路車輛2 在嵌入道碴3中的縱向鐵軌上行駛。該道碴3的形式為礫石，具有5至10cm的直徑范圍。如前所述，道碴3是石頭層或沙礫層，其上鋪設(shè)著鐵軌。其作用包括傳遞由行駛 在地面上的鐵路車輛產(chǎn)生的應(yīng)力，通過壓縮而不使鐵路車輛變形。道碴還有將鐵軌嵌入其 內(nèi)的作用，以便給縱向變形提供一些阻力。在本例中，考慮了鐵路車輛2，其底板21包括安裝有車輪的軸，車輪位于鐵軌上。 底板21包括面向鐵路車輛2內(nèi)部的內(nèi)表面以及面向地面和道碴3的外表面。參考圖1和2，監(jiān)控系統(tǒng)1包括數(shù)據(jù)處理單元12和多個(gè)振動(dòng)傳感器lla-lld，所述 多個(gè)振動(dòng)傳感器lla-lld直接布置在鐵路車輛2的底板21的內(nèi)表面上，該數(shù)據(jù)處理單元12 安裝在鐵路車輛2上。連接至多個(gè)振動(dòng)傳感器lla-lld的數(shù)據(jù)處理單元12被布置用于接 收由振動(dòng)傳感器lla-lld提供的振動(dòng)信號(hào)。這里，振動(dòng)傳感器lla-lld通過電線連接至處 理單元12，但是應(yīng)當(dāng)理解，無線電鏈接也是合適的。振動(dòng)傳感器lla-lld安裝在鐵路車輛2內(nèi)，用于感測(cè)鐵路車輛2的底板21沿豎直 方向、即沿著與鐵路車輛2的底板21的延伸平面垂直的方向上的振動(dòng)。振動(dòng)傳感器lla-lld 測(cè)量振動(dòng)的方向參見圖2中的Z。在本例中，鐵路車輛2的底板21包括多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)板21a_21c或者支撐金屬片， 從而形成底板21。每個(gè)板21a-21c均形成振動(dòng)單元，因?yàn)榈啦?對(duì)一個(gè)板21a_21c的一部 分的撞擊使得所述板整體上振動(dòng)。換言之，道碴3對(duì)一個(gè)給定板21a_21c的撞擊所引起的 振動(dòng)并未傳遞給已受到該撞擊的所述板21a_21c的相鄰板21a_21c。這里，振動(dòng)傳感器lla-lld的形式為加速度計(jì)。這里，為了避免振動(dòng)傳感器11變 得飽和，選擇振動(dòng)傳感器lla-lld以便能夠測(cè)量由于對(duì)底板21的板21a_21c撞擊所引起的 振動(dòng)。這里，傳感器的頻率范圍為5HZ到lkHZ。這里，振動(dòng)傳感器lla-lld分布在鐵路車輛2的底板21的要被監(jiān)控的區(qū)域上，所 述要被監(jiān)控的區(qū)域?qū)?yīng)于底板21的支撐結(jié)構(gòu)板21a_21c。與前面用麥克風(fēng)進(jìn)行聲音測(cè)量相比，使用直接布置在支撐結(jié)構(gòu)板21a_21c上的一 個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器lla-lld進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量允許將由處理單元12檢測(cè)到的每個(gè)撞擊與被
7道碴3的拋射擊中的板21a_21c關(guān)聯(lián)起來。由于每個(gè)板21a_21c均形成振動(dòng)單元，所以，通 過振動(dòng)傳感器11來檢測(cè)撞擊使得有可能推斷出哪個(gè)板21a_21c已受到撞擊。本發(fā)明的檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)1不僅允許對(duì)道碴的撞擊進(jìn)行計(jì)數(shù)，而且允許實(shí)時(shí)地確 定撞擊位置。于是，本系統(tǒng)可稱為撞擊定位檢測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)1的處理單元12優(yōu)選安裝在鐵路車輛2內(nèi)并且連接到分布在鐵路車輛 2的底板21的不同支撐板21a_21c上的振動(dòng)傳感器lla_lld。參考圖1，處理單元12安裝 在鐵路車輛2的豎直壁上，但也可以位于鐵路車輛2的底板21的內(nèi)表面上。這里，處理單元12的形式為一組計(jì)算器，例如計(jì)算機(jī)和服務(wù)器，但是應(yīng)當(dāng)理解，單 個(gè)計(jì)算器也是合適的。參考圖3，處理單元12包括識(shí)別模塊121，其主要功能是采集由振動(dòng)傳感器 lla-lld提供的不同振動(dòng)信號(hào)并在這些信號(hào)中檢測(cè)道碴3的撞擊。換句話說，識(shí)別模塊121 的作用是從來自振動(dòng)傳感器的所有振動(dòng)信號(hào)中提取出道碴3的撞擊的振動(dòng)信號(hào)特性。為此，參考圖4，識(shí)別模塊121被布置成接收振動(dòng)信號(hào)110并在具有預(yù)定長度T的 時(shí)間窗口內(nèi)實(shí)時(shí)地分析該振動(dòng)信號(hào)110。仍然換言之，每個(gè)振動(dòng)信號(hào)110被按順序分割成具 有預(yù)定時(shí)長T的信號(hào)部分。然后，識(shí)別模塊121分析振動(dòng)信號(hào)110的每個(gè)部分，以便識(shí)別出 道碴的撞擊的信號(hào)特性。參考圖3，在對(duì)振動(dòng)信號(hào)110的一部分進(jìn)行分析的第一步驟中，在當(dāng)前情況下，測(cè) 量撞擊系數(shù)Ci以對(duì)應(yīng)于振動(dòng)信號(hào)110在預(yù)定時(shí)長內(nèi)的峰-峰值Vcc。然后，將撞擊系數(shù)Ci 與預(yù)定閾值Vs進(jìn)行比較，該預(yù)定閾值Vs也稱為閾值Vs。預(yù)先計(jì)算出的閾值Vs取決于要被 監(jiān)控的區(qū)域21a_21c的幾個(gè)參數(shù)，例如其材料、其密度、其對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)或其振動(dòng)表面。鐵路車輛2的底板21的要被監(jiān)控的不同區(qū)域21a_21c上的不同振動(dòng)傳感器 lla-lld的位置被作為引用值存儲(chǔ)在處理單元12中的匹配表123中，如圖3所示。在所述 匹配表123中，不同的閾值Vs也與底板21的要被監(jiān)控的不同區(qū)域21a-21c相關(guān)聯(lián)(參見 下表)。 表1:匹配表參考圖3，鐵路車輛2包括三個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域2la-2lc，對(duì)于每個(gè)區(qū)域，都已預(yù)先 確定了閾值Vs。通常，對(duì)于每一類要被監(jiān)控的區(qū)域(鋼結(jié)構(gòu)板，鑄鐵結(jié)構(gòu)板)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)來 確定振動(dòng)閾值Vs。因此，如上面表1所示，要被監(jiān)控的區(qū)域21c具有閾值Vs2，它與要被監(jiān) 控的區(qū)域21a-21b的閾值不同。在本例中，對(duì)應(yīng)于要被監(jiān)控的區(qū)域21c的支撐結(jié)構(gòu)板以與對(duì)應(yīng)于要被監(jiān)控的區(qū)域21a_21b的支撐結(jié)構(gòu)板不同的方式形成。參考圖4的實(shí)例，示出了來自振動(dòng)傳感器lib的振動(dòng)信號(hào)，該振動(dòng)傳感器lib安裝 在底板21的要被監(jiān)控的區(qū)域21b上，所述要被監(jiān)控的區(qū)域21b的振動(dòng)信號(hào)110的閾值Vsl 等于 300m/s2。對(duì)于由識(shí)別模塊121接收的每個(gè)振動(dòng)信號(hào)110，該識(shí)別模塊121確定正在產(chǎn)生振動(dòng) 信號(hào)110的振動(dòng)傳感器lla-lld。通過查詢與識(shí)別模塊121相連的匹配表123，識(shí)別模塊121 確定了放置有其振動(dòng)信號(hào)110被分析的振動(dòng)傳感器lla-lld的要被監(jiān)控的區(qū)域21a_21c。因 此，在檢測(cè)到道碴3的撞擊的情況下，識(shí)別模塊121立即提供被道碴3擊中的被監(jiān)控區(qū)域。在比較步驟中，參考圖4，在時(shí)間窗口 T1內(nèi)，撞擊系數(shù)Ci高于要被監(jiān)控的區(qū)域21b 的閾值Vsl。識(shí)別模塊121檢測(cè)到撞擊，該識(shí)別模塊121將檢測(cè)消息Mi發(fā)送回處理單元12， 在該檢測(cè)消息Mi中指明已經(jīng)發(fā)生了撞擊，提及了已經(jīng)受到撞擊的要被監(jiān)控的區(qū)域以及對(duì) 道碴3的撞擊的感測(cè)時(shí)間。這里，檢測(cè)消息Mi指明了在要被監(jiān)控的區(qū)域21b上在時(shí)間tl 時(shí)發(fā)生了撞擊。相反，仍然參考圖4，在時(shí)間窗口 T2內(nèi)，撞擊系數(shù)Ci低于閾值Vsl，識(shí)別模塊121 沒有檢測(cè)到撞擊，從而不發(fā)送檢測(cè)消息Mi。利用與每一個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域21a_21d相適應(yīng)的閾值Vs來參數(shù)化的識(shí)別模塊121 能夠精確檢測(cè)道碴對(duì)鐵路車輛2的底板21的撞擊。自適應(yīng)的閾值Vs使得有可能克服背景噪音，該背景噪音由行駛車輛2在鐵軌上行 駛時(shí)的振動(dòng)造成，這種監(jiān)控和檢測(cè)系統(tǒng)1能夠有利地限制誤警報(bào)的數(shù)量。在本發(fā)明的特定實(shí)施方式中，布置有識(shí)別模塊121，以便辨別出兩次連續(xù)的撞擊。 為此目的，識(shí)別模塊121被參數(shù)化，以在撞擊系數(shù)Ci高于第一時(shí)間窗口的閾值Vs時(shí)對(duì)撞擊 進(jìn)行計(jì)數(shù)。在撞擊系數(shù)Ci不低于第二時(shí)間窗口的閾值Vs之前不能對(duì)其它撞擊進(jìn)行計(jì)數(shù)， 該第二時(shí)間窗口晚于第一時(shí)間窗口。這種鎖定機(jī)制能夠避免同一撞擊被監(jiān)控和檢測(cè)系統(tǒng)1 計(jì)數(shù)多次。參考圖5，對(duì)應(yīng)于峰-峰測(cè)量值Vcc的撞擊系數(shù)Ci高于時(shí)間窗口 T’ 1、T’ 2和T’ 3 的閾值Vs。另外，對(duì)于時(shí)間窗口 T’1內(nèi)的撞擊檢測(cè)，鎖定信號(hào)被激活，所以阻止對(duì)時(shí)間窗口 T’ 2和T’ 3內(nèi)的新撞擊進(jìn)行計(jì)數(shù)。該鎖定信號(hào)在時(shí)間窗口 T’4內(nèi)被解除，其中峰-峰測(cè)量值Vcc低于閾值Vs。這允 許有利地檢測(cè)在時(shí)間窗口 T’ 12內(nèi)的新撞擊。檢測(cè)和監(jiān)控撞擊系統(tǒng)1能夠與地理定位系統(tǒng)和映射相關(guān)聯(lián)。在鐵軌車輛的行駛途 中，檢測(cè)系統(tǒng)傳送所檢測(cè)到的撞擊數(shù)以及撞擊在車輛上的發(fā)生地點(diǎn)。這個(gè)信息被發(fā)送給地 理定位系統(tǒng)，該地理定位系統(tǒng)在行車區(qū)域地圖上重新繪制所受到的撞擊數(shù)，因此，人們能夠 檢測(cè)出哪個(gè)行車部分上的撞擊數(shù)是最多的。有利地，人們能夠在地圖上標(biāo)示出有可能遭受到道碴飛濺的行車地區(qū)。例如，容易 遭受到道碴飛濺的行車地區(qū)以紅色顯示。然后，將有顏色的地圖發(fā)送給鐵軌維護(hù)人員，他因 此能夠布置交通線路來減少道碴飛濺現(xiàn)象。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)1包括多個(gè)視頻記錄照相機(jī)17a_17d， 它們安裝在鐵路車輛2上，以便使該鐵路車輛內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域21a_21c可 視化。
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這里，每個(gè)視頻記錄照相機(jī)17a_17d都安裝在鐵路車輛2的底板21的外表面 上，使得鐵路車輛2的要被監(jiān)控的區(qū)域21a_21c中的至少一個(gè)被包括在視頻記錄照相機(jī) 17a_17d之一的視角內(nèi)。如本申請(qǐng)的背景技術(shù)部分所示，所使用的視頻記錄照相機(jī)17a_17d是所謂的“高 速”照相機(jī)，因?yàn)樗鼈兠棵肽軌蛴涗浵麓罅空掌?每秒100到250張照片)。每個(gè)視頻記錄照相機(jī)17a_17d都與預(yù)觸發(fā)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，以便在接收到檢測(cè)消息Mi 時(shí)獲得該撞擊之前和之后的視頻記錄。為此，該預(yù)觸發(fā)系統(tǒng)包括緩存器或易失性存儲(chǔ)器，它包括有照相機(jī)在上一記錄秒 中捕獲的數(shù)據(jù)。通常，照相機(jī)的緩存器中包括有最近5到10秒記錄的數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測(cè)到撞擊 時(shí)，緩存器中的內(nèi)容就存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器(非易失性存儲(chǔ)器)中，從而該存儲(chǔ)器包括該撞擊的照 片。在實(shí)踐中，預(yù)觸發(fā)系統(tǒng)被布置用于將道碴3對(duì)底板21有效撞擊之前5秒和之后5 秒拍攝下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。參考圖1和2，視頻記錄照相機(jī)17a、17b安裝在鐵路車輛2的底板21上的不同 位置并與處理單元12相連，視頻記錄照相機(jī)17c、17d在這些附圖中不可視。這里，照相機(jī) 17a-17d用電線連接，但很明顯，它們也能夠通過無線電鏈接來連接。下面表2所示的位置表124將行駛車輛2的每個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域21a_21c與能 夠拍攝所述區(qū)域21a_21c的至少一個(gè)視頻記錄照相機(jī)17a_17相關(guān)聯(lián)，即要被監(jiān)控的區(qū)域 21a-21c對(duì)于所述視頻記錄照相機(jī)17a_17d來說可視。 表2 位置表124因此，圖1所示的視頻記錄照相機(jī)17a對(duì)支撐結(jié)構(gòu)板21a和21b進(jìn)行拍攝，而視頻 記錄照相機(jī)17b僅對(duì)支撐結(jié)構(gòu)板21b進(jìn)行拍攝。參考圖3，監(jiān)控系統(tǒng)1的處理單元12還包括管理模塊122，該管理模塊122被布置 成用于根據(jù)由識(shí)別模塊121傳送的檢測(cè)消息Mi來控制不同的視頻記錄照相機(jī)17a-17d。為 此目的，管理模塊122在輸入端連接到識(shí)別模塊121的輸出端，并且在輸出端連接到視頻記 錄照相機(jī)17a-17d，該管理模塊122也與位置表124通信。如前所述，當(dāng)振動(dòng)傳感器110檢測(cè)到撞擊時(shí)，識(shí)別模塊121傳送檢測(cè)消息Mi，在該 檢測(cè)消息Mi中指明了已在確定的時(shí)間、在要被監(jiān)控的區(qū)域21a_21c上發(fā)生了撞擊。所述檢 測(cè)消息Mi被發(fā)送給處理單元12的管理模塊122，該管理模塊122從檢測(cè)消息Mi中提取出 撞擊時(shí)間以及已經(jīng)受到撞擊的要被監(jiān)控的區(qū)域21a_21c。然后，區(qū)域21a_21c的引用值被導(dǎo) 入到位置表124中，該位置表124進(jìn)行響應(yīng)并返回朝著所述引用區(qū)域21a-21c定向的視頻記錄照相機(jī)17a_17d的引用值。因此，同樣在前述實(shí)例中，當(dāng)振動(dòng)傳感器lib檢測(cè)到道碴3的撞擊時(shí)，處理單元12 的識(shí)別模塊121發(fā)送檢測(cè)消息Mi，表明支撐結(jié)構(gòu)板21b已受到撞擊，管理模塊122接收到 檢測(cè)消息Mi并查找位置表124來確定哪個(gè)視頻記錄照相機(jī)已激活。這里，由于支撐結(jié)構(gòu)板 21b受到撞擊，所以視頻記錄照相機(jī)17a和17b被激活(參見表2)。因此，僅僅可能拍攝到道碴3的飛濺的視頻記錄照相機(jī)17a、17b被激活。然后，視 頻記錄的可視化是有利的，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于誤警報(bào)(檢測(cè)錯(cuò)誤)的記錄數(shù)非常有限。在本例中，處理單元的管理模塊122還包括未示出的視頻記錄數(shù)據(jù)庫，其中存儲(chǔ) 有由視頻記錄照相機(jī)17a_17d記錄下的不同視頻記錄。這里已經(jīng)描述了加速度計(jì)形式的振動(dòng)傳感器，但是應(yīng)當(dāng)理解，應(yīng)變儀也是合適的。這里，已經(jīng)描述了振動(dòng)傳感器安裝在底板的下表面上，但很明顯，它們也可以安裝 在外表面上。在這種情況下，則必須保護(hù)這些傳感器以免受室外條件(雨，霜等)影響，而 且要避免由于道碴弓I起的撞擊。
1權(quán)利要求
一種用于檢測(cè)對(duì)行駛車輛(2)上的要被監(jiān)控的區(qū)域(21a 21c)的撞擊的方法，該撞擊是由于所述行駛車輛(2)的速度而通過拋射物體產(chǎn)生的，其中 振動(dòng)傳感器(11a 11d)被布置成與所述行駛車輛(2)上的要被監(jiān)控的區(qū)域(21a 21c)直接接觸，并且 對(duì)由振動(dòng)傳感器(11a 11d)提供的每個(gè)振動(dòng)信號(hào)(110)測(cè)量撞擊系數(shù)(Ci)； 將每個(gè)撞擊系數(shù)(Ci)與預(yù)定閾值(Vs)相比較；其特征在于，當(dāng)所述撞擊系數(shù)(Ci)超過所述預(yù)定閾值(Vs)時(shí)，發(fā)送撞擊檢測(cè)消息(Mi)，所述撞擊檢測(cè)消息(Mi)包括受到所述撞擊的要被監(jiān)控的區(qū)域(21a 21c)的引用值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在預(yù)定時(shí)長(T)的時(shí)間窗口上測(cè)量所述振動(dòng)信號(hào) (110)的撞擊系數(shù)(Ci)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述撞擊系數(shù)(Ci)對(duì)應(yīng)于由所述振 動(dòng)傳感器(Ila-Ild)提供的振動(dòng)信號(hào)(110)的峰-峰測(cè)量值(Vcc)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述閾值(Vs)是所述行駛車輛(2) 上的要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)的函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中每個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)都與能夠拍攝所 述區(qū)域(21a-21c)的至少一個(gè)視頻記錄照相機(jī)(17a-17d)相關(guān)聯(lián)，并且_從所述撞擊檢測(cè)消息(Mi)中提取出受到撞擊的所述要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)的引 用值；_僅僅與所述要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)的引用值相關(guān)聯(lián)的視頻記錄照相機(jī) (17a-17d)被激活。
6.一種對(duì)行駛車輛(2)上的要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)的撞擊檢測(cè)系統(tǒng)，該撞擊是由 于所述行駛車輛(2)的速度而通過拋射物體產(chǎn)生的，所述系統(tǒng)包括-多個(gè)振動(dòng)傳感器(Ila-Ild)，所述多個(gè)振動(dòng)傳感器(Ila-Ild)與所述行駛車輛(2)中 的要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)直接接觸；和-數(shù)據(jù)處理單元(12)，所述數(shù)據(jù)處理單元(12)連接到所述多個(gè)振動(dòng)傳感器(Ila-Ild)， 所述數(shù)據(jù)處理單元(12)被布置成用于〇接收由所述多個(gè)振動(dòng)傳感器(Ila-Ild)提供的振動(dòng)信號(hào)(110)，以及 〇在針對(duì)所述行駛車輛(2)上的每一個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)的所述振動(dòng)信號(hào) (110)中檢測(cè)撞擊信號(hào)，其特征在于，所述處理單元(12)包括-匹配表(123)，所述匹配表(123)將每個(gè)振動(dòng)傳感器(Ila-Ild)與其內(nèi)布置有該振動(dòng) 傳感器的要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)相關(guān)聯(lián)；-識(shí)別模塊(121)，所述識(shí)別模塊(121)與所述匹配表(123)相連，所述識(shí)別模塊(121) 被布置成用于〇測(cè)量由振動(dòng)傳感器(Ila-Ild)提供的每個(gè)振動(dòng)信號(hào)(110)的撞擊系數(shù)(Ci)； 〇將所述撞擊系數(shù)(Ci)與預(yù)定閾值(Vs)相比較；〇當(dāng)所述撞擊系數(shù)(Ci)超過預(yù)定閾值(Vs)時(shí)，發(fā)送撞擊檢測(cè)消息(Mi)，所述撞擊檢測(cè) 消息(Mi)包括受到所述撞擊的要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)的引用值。
7.根據(jù)權(quán)利要求 所述的系統(tǒng)，其中所述處理單元(12)包括視頻管理模塊(122)，所述視頻管理模塊(122)的輸入端連接到所述識(shí)別模塊(121)，所述視頻管理模塊(122) 的輸出端連接到多個(gè)視頻記錄照相機(jī)(17a-17d)，所述視頻管理模塊(122)被布置成根據(jù) 由所述識(shí)別模塊(121)發(fā)送的所述撞擊檢測(cè)消息(Mi)來控制所述多個(gè)視頻記錄照相機(jī) (17a-17d)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述視頻管理模塊(122)與位置表(124)相連， 在該位置表(124)中，所述行駛車輛(2)上的每個(gè)要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)都與能夠拍 攝所述區(qū)域(21a-21c)的至少一個(gè)視頻記錄照相機(jī)(17a-17d)相關(guān)聯(lián)，所述視頻管理模塊 (122)被布置成用于-接收來自所述識(shí)別模塊(121)的撞擊檢測(cè)消息(Mi)；_從所述撞擊檢測(cè)消息(Mi)中提取出受到撞擊的所述要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)的引 用值；-將所述要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)的所述引用值發(fā)送給所述位置表(124)，所述 位置表(124)進(jìn)行響應(yīng)并返回與所述要被監(jiān)控的區(qū)域(21a-21c)相關(guān)聯(lián)的記錄照相機(jī) (17a-17d)的引用值；-控制僅僅啟用與所提供的照相機(jī)的引用值相對(duì)應(yīng)的記錄照相機(jī)(17a-17d)。
全文摘要
本發(fā)明涉及檢測(cè)對(duì)行駛車輛上的要被監(jiān)控的區(qū)域的撞擊的方法和系統(tǒng)。具體地，公開了一種用于檢測(cè)對(duì)行駛車輛(2)上的要被監(jiān)控的區(qū)域的撞擊的方法，該撞擊是被拋射物體由于其速度而產(chǎn)生的，其中，振動(dòng)傳感器(11a-11d)被布置成與所述行駛車輛(2)上的要被監(jiān)控的區(qū)域直接接觸，并且對(duì)來自振動(dòng)傳感器(11a-11d)的信號(hào)進(jìn)行分析以檢測(cè)撞擊。本發(fā)明也涉及一種對(duì)行駛車輛(2)上的要被監(jiān)控的區(qū)域的撞擊檢測(cè)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B61L23/00GK101898565SQ20091025845
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者克里斯托弗·熱羅, 帕特里克·馬里恩, 托馬斯·斯赫雷費(fèi)利, 熱羅姆·莫羅 申請(qǐng)人:法國國家鐵路公司