綠色工程：改善公共鐵路環(huán)境質量

　　鐵路監(jiān)測工具(見圖5)采用一流測量技術來同時確定鐵路側面圖，凈空高，軌距，傾斜，深度和環(huán)境溫度，并可在任何地方進行監(jiān)測與記錄。所有的關鍵特性都可以當場處理和目測結果，并將其保存在移動存儲器中。當操作員火車車輛沿著軌道拖動RailSurf拖運器(見圖7)時，鐵路監(jiān)測工具會不斷的監(jiān)控記錄縱向軌跡參數(shù)。它裝有有多個感應器，用來定位鐵路計算和傾斜中出現(xiàn)的問題，如波紋，裂洞和裂縫。獲得的信息可以保留在移動存儲器中，或者無線傳送到操作人員的工作界面上。

　　Blackfin處理器是這個系統(tǒng)的核心

　　作為這些測試工具的核心，Blackfin處理器通過對電池操作提供動態(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，TFT屏幕，電池/燃油表 和可移動媒體。數(shù)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。ADI Blackfin處理器內置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，高質量方框圖和數(shù)據(jù)流語言?？涩F(xiàn)成使用的數(shù)學分析模塊和圖形多任務處理在電子嵌入式設計上提升到了一個新的高度。

　　測量機器

　　由五個相互關聯(lián)的Blackfin處理器驅動的多功能車可以記錄長達10公里的鐵路的軌道參數(shù)，擁有5毫米的點至點的分辨率。 Blackfin#1處理器允許用戶通過鍵盤和兩個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(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)存儲最終被保存到可移動介質上的二進制文件的緩沖區(qū)中。

　　定位瑕疵

　　我們將所獲得的測量數(shù)據(jù)輸入一個通用軟件平臺，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。這個平臺使用LabVIEW和LabVIEW工具包，它的作用就是一個公共數(shù)據(jù)交換與分析池。它能夠連接到各種測量設備，車輛和維護機器上。測量過程中的智能過濾功能類似于X射線，可以定位最為嚴重的的鐵路缺陷。最終整個軌道的幾何形狀的測量結果由數(shù)字形式展示出來(見圖2)。這個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)記錄可以轉移到客戶的IT環(huán)境中。

　　智能強大的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進而發(fā)現(xiàn)起皺部分。我們通過將測量出的側面圖與記憶形狀和機械輪軌接觸模擬進行比較探測到裂洞，。裂縫會呈現(xiàn)出顯著的突變，因此我們區(qū)分移動數(shù)據(jù)窗口就可以檢測到它們。最終，連續(xù)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模式。

　　我們將檢測結果縱的癥狀傳輸?shù)较嚓P“超級算法” 中。由此，我們可以從測得數(shù)據(jù)中進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信號峰，單獨的傾向癥狀是毫無意義的，并會被退回。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。矢量和隨機兩個方法互相結合，疊加兩個側面圖，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)或一個活躍的閉合交換機的間隔。保持后者的公差是對確保通過交換機的高速列車沒有脫軌的危險十分關鍵。這就是為什么現(xiàn)在鐵路運營公司都專注于徹底地監(jiān)測交換機。