綠色工程：改善公共鐵路環(huán)境質(zhì)量

　　鐵軌軌道幾何形位

　　軌距是指兩根軌道之間的距離，它讓列車按“正弦曲線”方式運(yùn)行。這確保了車輪與鐵軌之間的不斷接觸運(yùn)行，從而減少磨損。地下發(fā)生變化會(huì)引起鐵軌傾斜，這些變化會(huì)造成列車車身抖動(dòng)。鐵軌表面不規(guī)則例如車轍和裂洞，也有可能由引起鐵軌傾斜。因此當(dāng)列車進(jìn)出彎道時(shí)，有了系統(tǒng)傾斜側(cè)面圖的幫助可以降低對(duì)乘客的沖擊力。合適的鐵軌間距可以降低列車高速運(yùn)行時(shí)發(fā)生碰撞的幾率。

　　縱剖面表面圖

　　鐵軌裂縫和破裂均屬于極其危險(xiǎn)的不規(guī)則，它們可能造成類似脫軌的慘劇。車轍不規(guī)則變化的典型波長在20-100毫米之間，當(dāng)其振幅超過0.05毫米時(shí)，列車運(yùn)行就會(huì)很噪雜，但當(dāng)振幅到達(dá)0.3毫米峰值時(shí)，振動(dòng)就會(huì)對(duì)列車基座造成極大的損害。車轍往往沿著鐵軌出現(xiàn)，科學(xué)家們對(duì)它們的出現(xiàn)也持有不同意見。旋轉(zhuǎn)中或飛馳中的車輪通常會(huì)引發(fā)一個(gè)個(gè)裂洞，它們符合數(shù)理方程多項(xiàng)式的規(guī)律并且會(huì)瞬間造成鐵軌的凹凸不平。18米鐵路焊接接口會(huì)在一些陳舊鐵路上會(huì)造成規(guī)則的突起狀況。

　　橫截面圖

　　新建鐵軌的磁頭幾何結(jié)構(gòu)完全符合接觸面幾何的計(jì)算，極大優(yōu)化了車輪在鐵軌交界處的運(yùn)行。它的形狀由切線和具體半徑組成，使得車輪可以經(jīng)濟(jì)順利地按照安全的水平導(dǎo)引行駛。

　　測(cè)量鐵軌

　　有針對(duì)性的系統(tǒng)鐵軌維護(hù)的主要要求是對(duì)鐵軌的現(xiàn)狀或者電車軌道網(wǎng)絡(luò)幾何十分熟悉(見圖2)。掌握智能的計(jì)算策略可以讓我們對(duì)此有所了解，這個(gè)策略包含擁有準(zhǔn)確GPS定位的里程計(jì)算，磁跡幾何，路徑幾何，縱剖面圖以及截面圖。我們使用移動(dòng)測(cè)量設(shè)備獲得了這些參數(shù)，制造完成了測(cè)量工具。在最終建造高級(jí)分析軟件前，我們會(huì)使用模擬儀器Blackfin處理器來初始化并加工測(cè)量數(shù)據(jù)，最后，這個(gè)軟件可以用來在電子地圖(見圖3)上再分析以及明確定位測(cè)量數(shù)據(jù)和缺陷。

　　磁跡幾何

　　使用精確到0.01毫米范圍的非接觸感應(yīng)傳感器原則我們便可測(cè)量軌距。基于算法有限脈沖響應(yīng)低通濾波器抑制了高頻的噪音，而隨后的移動(dòng)平均濾波器確保了將要不斷持續(xù)的“偽高峰”。

　　對(duì)于傾斜感應(yīng)器我們采用了同樣的方法，操作起來像電子水位，正負(fù)10度角度，可精確到0.025度以下。因?yàn)槲锢碓淼年P(guān)系，測(cè)試結(jié)果只在一定頻率范圍，主要是在1赫茲以下準(zhǔn)確可靠。