用于连续焊接钢轨风险建模的系统和方法与流程

本公开内容总体上涉及为铁路基础设施生成风险模型，诸如涉及对连续焊接钢轨(continuous welded rail)中的钢轨屈曲风险进行建模。

背景技术：

1、轨道交通系统穿过整个大陆，以使得能够在全世界运输和递送乘客和货物。铁路基础设施的典型部件是铺设在大量地势和地形上的轨道，铁路轨道被设计成承受最恶劣的因素，并且促进机车在整个铁路系统上的分配。由于轨道对危险状况的这种持续的暴露，铁路公司必须在维持轨道完整性方面是警觉的；如果轨道区段受到损害并且损坏或阻塞没有被快速解决，则后果可能是灾难性的。

2、轨道的一般结构可以包括若干部件。通常，被称为道砟的、通常由碎石、砾石或其他集料构成的地基提供可以在其上铺设轨道的压实路径；在道砟之上是钢轨和轨枕。钢轨提供有轨车辆车轮可以在其上滚动的实际表面。钢轨相互平行地延伸数千英里，并且有轨车辆的轮距被特别设计和定尺寸以匹配轨道覆盖区。如果钢轨是横向分开的，则结果将是灾难性的。这样，为了在钢轨之间维持一致且均匀的距离，在钢轨之间设置被称为轨枕的横向板条状部件，并且所述横向板条状部件被联接到钢轨。轨枕可以是木材、混凝土或任何其他合适的材料，并且轨枕可以被紧固到道砟或被紧固在道砟内以促进轨道稳定性。轨枕起到维持钢轨之间的横向张力的非常重要的目的，使得有轨交通的极端重量不会导致钢轨分离。

3、考虑铁路轨道中分离钢轨的严重后果，尤其成问题类型的轨道损坏是被称为钢轨屈曲——这是当轨道的钢轨诸如由于钢轨上的纵向应变和/或压力而屈曲时——的损坏。连续焊接钢轨(“cwr”)——例如本质上是在几英里上拉伸的单一件(其可以通过将钢轨段焊接在一起来实现)的钢轨——特别容易发生钢轨屈曲。例如，由于给定的cwr区段的剪切长度，钢轨跨度的通常不显著的变化可以被显著地复合——当钢轨的温度(诸如由于天气状况)增加时，可能发生线性膨胀，这样的膨胀虽然对于较小的钢轨件是可以忽略的，但是对于穿过几英里的cwr区段可以是几英尺或几码长。这样的长度增加可以在钢轨上造成显著的纵向应变，并且如果未被处理则这样的应变可以潜在地克服由轨枕所实现的横向压缩的强度，这意味着钢轨可能屈曲。钢轨屈曲是一种在轨道维度上的剧烈的角度变化，该角度变化如果未被修理肯定会导致车辆脱轨。

技术实现思路

1、本公开内容实现了作为用于对关于铁路轨道的钢轨屈曲风险进行建模的系统和方法的技术优势。该系统可以考虑多个数据来确定特定轨道段关于钢轨屈曲有多大风险。该系统还可以对这样的多个数据加权，以确保给定的数据类型对风险贡献的充分反映。该系统实现了极其显著的技术优势，因为多个数据及其转换可以关于钢轨屈曲风险提供高保真的预测。该系统还实行多个接近阈值，该多个接近阈值可以使系统能够考虑由于风险因素(诸如可以由系统收集和加权的那些)集中可能发生的风险复合。该系统还可以利用资产位置周围的一个或多个地理围栏以及专门制定和加权的评分算法来促进对钢轨段的合并和优先级排序以引导铁路系统维护优先级。

2、本公开内容解决了利用所收集的数据对铁路轨道中的钢轨屈曲风险准确地进行建模的技术问题。本公开内容可以接收大量数据，选择应如何对这样的数据加权，将数据转换成对风险的有意义表示，以及基于这样的转换和优先级排序来对轨道位置进行优先级排序。本公开内容可以实现对风险建模的分层化(tiered)和/或分层(layered)方法，从而生成围绕特定资产类型(例如，诸如本公开内容已经确定其可以是对钢轨屈曲风险的最大贡献者的资产类型)的离散模型。在另一个实施方案中，本公开内容可以通过以下来更进一步：例如利用接近阈值和/或地理围栏将这样的离散模型彼此分层以甚至进一步对具有高风险的区域进行优先级排序。

3、本公开内容通过实行适于接收、利用和生成与铁路基础设施中的钢轨屈曲风险相关的数据的专用算法来改进系统本身的性能和功能。该系统可以实施评分算法来对风险评分生成中的数据成功地加权，并且进一步利用合并算法来决定特定评分区域是否影响其他评分区域的风险。该系统为“大数据”——例如关于铁路操作的多个区域和旋塞(faucet)生成的数据——提供有意义且极其有利的使用，诸如通过转换所接收的数据并且在专用算法中实施这样的转换的数据以逐个位置生成风险得分。

4、所公开的连续焊接钢轨风险建模系统可以包括与数据库、客户端和交互式轨道图表系统可操作通信的服务器。连续焊接钢轨风险建模系统还可以与多个传感器、仪表、接收器、收发器、摄像机、警报器、扬声器、灯或被设计成测量距离、定位(position)、位置(location)和/或捕获和/或接收与轨道相关的数据的任何其他合适的设备或机构可操作连接。连续焊接钢轨风险建模系统可以生成包含相关数据的记录，包括评分区域位置、风险评分、车辆身份、车辆速度、车辆方向、工作时间和日期、接近阈值满足和/或地理围栏相交的时间和日期、安全计划数据、划分数据和/或任何其他相关数据。

5、本公开内容的一个目的是提供一种用于通过生成与钢轨屈曲相关的一个或多个风险模型来为海量数据提供有意义的使用的系统。本公开内容的另一目的是提供一种用于对连续焊接钢轨中的钢轨屈曲风险进行建模的方法。通过至少以下实施方案提供这些和其他目的。

6、在一个实施方案中，一种用于对连续焊接钢轨中的钢轨屈曲风险进行建模的系统可以包括：具有第一数据库的存储器，所述第一数据库具有与铁路轨道和资产相关的多个数据、阈值和规格；以及计算机处理器，所述计算机处理器能够操作地耦合到所述存储器并且能够执行机器可读指令以执行程序步骤，所述程序步骤包括：接收与所述铁路轨道的区段相关的至少一个数据点；接收至少一个数据得分加权因子；确定第一资产位置；确定第一资产类型；接收第一资产得分加权因子；如果所述至少一个数据点满足相对于所述第一资产位置的第一接近阈值，则经由所述处理器使用所述第一资产得分加权因子、所述至少一个数据点和所述至少一个数据得分加权因子来生成第一资产位置得分；如果所述至少一个数据点不满足所述第一接近阈值，则经由所述处理器使用所述第一资产得分加权因子来生成所述第一资产位置得分；以及确定具有评分区域大小并且对应于至少所述第一资产位置的评分区域，其中，所述第一资产得分加权因子随所述第一资产类型而变化。其中，所述程序步骤还包括：确定第二资产位置；生成第二资产位置得分；以及确定所述第一资产位置与所述第二资产位置之间的距离。其中，所述程序步骤还包括：如果所述第一资产位置与所述第二资产位置之间的距离满足第二接近阈值：将所述第一资产位置和所述第二资产位置包括在所述评分区域中；经由所述处理器生成包括所述第一资产位置得分和所述第二资产位置得分的合并的位置得分；以及将所述合并的位置得分分配给所述评分区域。其中，所述程序步骤还包括：确定第二资产类型；接收第二资产得分加权因子；如果所述至少一个数据点满足相对于所述第二资产位置的第三接近阈值，则经由所述处理器使用所述第二资产得分加权因子、所述至少一个数据点和所述至少一个数据得分加权因子来生成所述第二资产位置得分；如果所述至少一个数据点不满足所述第三接近阈值，则经由所述处理器使用所述第二资产得分加权因子生成所述第二资产位置得分。其中，所述程序步骤还包括：如果在满足所述第一接近阈值的位置执行了解除工作，则降低所述第一资产位置得分。其中，所述程序步骤还包括：相对于至少一个其他评分区域对所述评分区域进行优先级排序。其中，所述第二资产得分加权因子随所述第二资产类型而变化。其中，所述程序步骤还包括：呈现(render，渲染)为交互式轨道图表。其中，所述至少一个数据点可以包括以下至少之一：钢轨轨枕数据、资产数据、锚数据、紧固件数据、轨道坡度(grade)数据、道砟结垢指数数据、接头数据、钢轨设备事故数据、钢轨缺陷数据、速度数据、维护数据、钢轨移除数据、弯道数据或去应力工作数据。其中，所述程序步骤还包括：如果在满足所述第三接近阈值的位置执行了解除工作，则降低所述第二资产位置得分。

7、在另一个实施方案中，一种对连续焊接钢轨中的钢轨屈曲风险进行建模的方法可以包括以下步骤：接收与铁路轨道相关的多个数据点；接收多个数据得分加权因子；接收多个资产位置；接收多个资产得分加权因子；确定相对于所述多个资产位置中的至少一个资产位置的第一接近阈值；经由处理器使用所述多个资产得分加权因子中的至少一个资产得分加权因子来生成多个资产位置得分；经由处理器确定所述多个资产位置中的至少两个资产位置之间的距离，每个资产位置具有资产位置得分；以及如果在所述多个资产位置中的所述至少两个资产位置之间满足第二接近阈值：生成具有所述多个资产位置中的所述至少两个资产位置的合并的评分区域；生成合并的位置得分，所述合并的位置得分包括所述多个资产位置中的所述至少两个资产位置的资产位置得分；以及将所述合并的位置得分分配给所述合并的评分区域。其中，所述多个资产位置包括固定资产位置、锚位置和轨枕集群位置。其中，所述多个资产得分加权因子包括至少一个固定资产得分加权因子、至少一个锚得分加权因子和至少一个轨枕得分加权因子。其中，所述多个资产位置得分包括至少一个固定资产位置得分、至少一个锚位置得分和至少一个轨枕集群位置得分。其中，如果所述多个数据点中的至少一个数据点满足所述第一接近阈值，则使用所述多个数据点中的满足所述第一接近阈值的所述至少一个数据点、所述多个数据得分加权因子中的至少一个数据得分加权因子和所述多个资产得分加权因子中的至少一个资产得分加权因子来生成所述多个资产位置得分中的至少一个资产位置得分。

8、在另一个实施方案中，一种评估连续焊接钢轨的铁路轨道中的风险的方法可以包括以下步骤：接收多个数据点，所述多个数据点中的每个数据点与铁路轨道位置相关联；接收多个数据得分加权因子；接收至少一个固定资产位置、至少一个轨枕集群位置和至少一个锚位置；接收至少一个固定资产得分加权因子、至少一个轨枕得分加权因子和至少一个锚得分加权因子；确定所述至少一个固定资产位置周围的至少一个第一固定资产地理围栏、所述至少一个轨枕集群位置周围的至少一个第一轨枕集群地理围栏以及所述至少一个锚位置周围的至少一个第一锚地理围栏；使用所述至少一个固定资产得分加权因子和所述至少一个第一固定资产地理围栏来生成至少一个固定资产位置得分；使用所述至少一个轨枕得分加权因子和所述至少一个第一轨枕集群地理围栏来生成至少一个轨枕集群位置得分；以及使用所述至少一个锚得分加权因子和所述至少一个第一锚地理围栏来生成至少一个锚位置得分。其中，如果所述多个数据点中的至少一个数据点与所述至少一个第一固定资产地理围栏相交，则使用与所述至少一个固定资产地理围栏相交的所述至少一个数据点、所述多个数据得分加权因子中的至少一个数据得分加权因子以及所述至少一个固定资产得分加权因子来生成所述至少一个固定资产位置得分。其中，如果所述多个数据点中的至少一个数据点与所述至少一个第一轨枕集群地理围栏相交，则使用与所述至少一个轨枕集群地理围栏相交的所述至少一个数据点、所述多个数据得分加权因子中的至少一个数据得分加权因子以及所述至少一个轨枕得分加权因子来生成所述轨枕集群位置得分。其中，如果所述多个数据点中的至少一个数据点与所述至少一个第一锚地理围栏相交，则使用与所述至少一个锚地理围栏相交的所述至少一个数据点、所述多个数据得分加权因子中的至少一个数据得分加权因子和所述至少一个锚得分加权因子来生成所述锚位置得分。还包括确定多个第二地理围栏的步骤，所述多个第二地理围栏包括所述至少一个固定资产位置周围的至少一个第二固定资产地理围栏、所述至少一个轨枕集群位置周围的至少一个第二轨枕集群地理围栏以及所述至少一个锚位置周围的至少一个第二锚地理围栏。还包括以下步骤：基于所述第二地理围栏的相交，将所述至少一个固定资产位置、至少一个轨枕集群位置或至少一个锚位置与另一至少一个固定资产位置、至少一个轨枕集群位置或至少一个锚位置合并。

9、在另一实施方案中，一种连续焊接钢轨风险建模系统可以包括：一个或多个处理器，所述一个或多个处理器能够操作地耦合到存储器并且能够执行机器可读指令；数据基础系统，包括：数据收集模块，其被配置为经由所述一个或多个处理器接收与铁路轨道的区段相关的至少一个数据点；以及加权模块，其被配置为经由所述计算机处理器接收至少一个数据得分加权因子；以及资产关联与建模系统，包括：固定资产相关与评分模块，其被配置为经由所述一个或多个处理器生成固定资产位置得分；轨枕集群相关与评分模块，其被配置为经由所述一个或多个处理器生成轨枕位置得分；以及锚层相关与评分模块，其被配置为经由所述一个或多个处理器生成锚位置得分。其中，所述资产关联与建模系统使用固定资产得分加权因子、所接收的满足固定资产接近阈值的数据和数据得分加权因子来生成所述固定资产位置得分。其中，所述资产关联与建模系统使用轨枕集群得分加权因子、所接收的满足轨枕集群接近阈值的数据和数据得分加权因子来生成所述轨枕集群位置得分。其中，所述资产关联与建模系统使用锚得分加权因子、所接收的满足锚接近阈值的数据和数据得分加权因子来生成所述锚位置得分。