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纵向形貌

高速电涡流传感器以微米级精度对铁路表面情况进行记录(图5)。线性编码器处理来自磁环的信号，该信号作为里程表和模数转换器的触发器。这个信号再经过FIR带通滤波器进行滤波，可减少其特征波长的频谱。除了表面形貌，与冶炼相关的不规则处如局部淬火和焊接点也被一一记录。

图5： 铁轨纵向形貌由非接触式涡流传感器和磁性编码器来采集。

横截面形貌

激光技术是当今最先进的非接触式测量方法，可获得准确的铁轨横截面形貌。根据所需的精确度或捕获速度，无论是穿越激光束还是激光“幕”(图6)都可用来进行这项工作。对原始形貌信号进行实时线性化、缩放处理，并滤除毛刺。

图6： 采用高速激光扫描仪捕获的铁轨形貌。

老一代技术—计量设备

直到最近，维修人员仍在使用许多不同的测量设备来确定轨道上的裂缝和异样。每种方法适合某一特定轨道缺陷，但除了少数例外以外，这些机械的方法缺乏足够的精确度和可重复性的结果。最近几年，工业解决方案供应商，如Schmid Engineering，将先进的处理器技术和最先进的元件嵌入到他们的设计中。铁路基础设施行业中的此类进步逐渐将行业引向采用智能计量设备的移动和多功能铁轨测量时代。

铁轨监控设备(图7)使用最先进的技术来同步测量铁轨横截面形貌、头端高度、轨距、倾角、深度和周围环境温度，所有这些都是在特定的可识别的位置进行检测和记录的。

图7：在恶劣的环境和紧迫的时间要求下，人们需要轻便、易于使用和富有成效的计量设备。

所有关键特性现场就可处理和可视化，并可存储在移动存储器中。随着操作者或车辆沿铁轨拉动，RailSurf 雪橇式计量设备就在连续监测和记录纵向轨道参数。它带有若干传感器，可以反映出各种问题，如起伏、孔洞、裂缝以及轨距和倾角变化。由此产生的信息可以存储在可移动存储器中或通过无线方式传输至一个操作界面。

图8：基于Blackfin处理器和LabVIEW嵌入式模块的RailSurf雪橇式计量设备可记录纵向起伏不规则处。GPS接收器和倾角传感器内置在操作面板中。

Blackfin处理器：系统的核心

Blackfin处理器作为这些便携式测试工具的核心器件，通过提供动态电源管理实现省电的工作方式，融合了微控制器(MCU)和DSP技术。MCU电路可方便地与可扩展的输入/输出(I/O)设备连接，如激光扫描仪、模拟和数字传感器、键盘、TFT (薄膜晶体管)显示器、电池电量计和移动媒体存储介质。DSP部分专门用于处理先进的数字算法，如滤波器、变换(例如FFT)、几何偏差的确定，或者其它要求繁杂的计算任务。最近采用LabVIEW嵌入式模块进行的图形化系统设计取得了一些进步，通过这些模块的高层次框图和面向数据流的语言，可为Blackfin处理器提供一个直接的编程模型。这种带有随时可以使用的数学分析模块和图形化多任务处理的高层次方案，将数字嵌入式设计的功能性提升到更高的水平。

测量机车

多功能机车的设计采用了一组5个相互连接的Blackfin处理器，它能够记录长达10公里铁路段的轨道参数，点到点分辨率为5毫米。Blackfin处理器＃1实现了通过键盘和两个TFT显示器的用户交互系统。处理器＃2以高速度记录轨道几何形状和纵向形貌，并将处理器＃3接收到的GPS信息嵌入到测量数据。连同处理器＃4捕获的横截面信息，所有数据最后形成数据流进入处理器＃5，处理器＃5将海量数据存储在大容量RAM缓冲器中，以便最终以二进制文件格式保存在移动存储介质中。

缺陷定位

所获得的测量数据被输入到一个公共的软件平台，该平台将轨道几何形状、纵向形貌和横截面以及GPS位置和里程信息关联在一起。该平台采用LabVIEW和工具包实现，可以作为一个公共的数据交换和分析工具。它可与多种测量设备、机车和维护机器进行连接。应用于测量数据的智能滤波器扮演着X光设备一样的角色，对关键的铁轨缺陷进行定位。这使得测量结果能真正数字化地还原整个铁轨几何形状。之后则可根据这一基本信息采取相应的措施，如维修或更换铁轨。最终数据记录文件可被无线连接到外部数据库和CAD软件，以便将结果转移到任何客户的IT环境中。

关键词： Blackfin处理器 LabVIEW 铁轨