本公开内容一般涉及铁路资产维护的管理，并且更具体地涉及用于铁路系统基础设施的自动化铁路资产维护的系统和方法。
背景技术：
1、铁路资产(例如铁路枕木、道钉、道碴和其他资产)的状况会随着时间的推移而老化。如果铁路资产遭受极端因素的影响，其老化速度会更快。因此，我们投入了大量资源来检查和修复此类铁路基础设施。发现和修复更换老化铁路资产的传统方法存在许多缺陷。例如，找到需要更换的铁路道钉可能很困难。一般情况下，铁路道钉可以具有资产位置数据，例如铁路资产的经纬度。然而，在全球定位系统(gps)信号强度不足的地方，获取经纬度的方法会很困难。
2、传统方法可以使用多种方法，包括计数铁路枕木以确定其位置。这种方法可能会带来很大的可变性和不准确性。例如，这些方法的结果可能距离目标铁路资产有数十条枕木之远。显然，偏离目标太远可能会导致铁路维护出现严重的效率错误。此外，铁路人员仍被要求使用不正确的gps数据并行进至不正确的地点对铁路资产进行维护。如果基于不准确的位置信息，低效的维护程序可能导致铁路资产维护几乎不可能完成。并且，对资产是否需要维护的判断可能是主观的，并非基于对资产完整性的视觉判断而具有统一性。
3、寻找正确的铁路资产是另一个问题。在极少数情况下，维护人员会到达正确的位置，但在维扩更换之前识别正确的铁路资产需要人工干预，以便维护人员目视检查资产，以确定其是否确实需要维护。目视检查资产可能会让维护人员感到困惑，因为资产可能已损坏、变脏或变得混乱。此外，维护人员需要各种机器来完成维护，每次只能有一台机器对铁路资产进行维护。在这种方式下，第一组维护人员可能比第二组维护人员提前几分钟甚至几小时到达铁路资产。由于在不同时间处理铁路资产，识别同一铁路资产的难度增加，因为可能没有有效的方法来传达第一组处理的是哪一项铁路资产。尽管铁路资产维护的方法已经过时，但以类似的方式持续维护整条铁路几乎是不可能的。
4、上述传统操作相关的成本可能是惊人的。比如，几万英里的铁路轨道，单是油漆的成本就高达数十万美元。每个枕木工队只有两名枕木油漆工，提供枕木油漆工的员工成本每年可能高达数百万美元。
技术实现思路
1、本公开内容作为一种使用电子枕木标记(etm)自动化铁路维护的系统和方法实现了技术优势，该系统和方法被配置为优化铁路资产维护。本系统能够实现正在维护的资产(例如，铁轨、枕木、道碴、道岔、道口等)的自适应维护过程自动化。该系统可以使用各种形式的检查来识别计划维护的铁路资产，包括实时动态(rtk)校正gps数据、雷达信号处理数据和实时成像等。该系统可以利用地面站与枕木工队通信获得的rtk校正gps坐标。该系统还提供资产图片的获取和上传，以便对铁路资产进行验证和分析。该系统可以确定下一个需要进行维护的位置，并可以根据结合机器特定和环境特征的传感器输入计算最佳路径。该系统可以提供可定制的用户界面来识别、跟踪和处理与铁路资产维护相关的信息。
2、本公开解决了将枕木工队导航至需要维护的铁路资产的技术问题，并且为枕木工队提供一种系统，该系统的配置可捕获铁路资产图像以验证铁路资产并分析铁路资产健康状况。该系统可部署在枕木工队的龙头机上(或采用分布式架构)，使枕木工队能高效地对铁路资产进行维护。本公开内容不仅限于对铁路资产进行单纯的手动检查和维护，还至少包含图像分析功能和机器学习模块，可以识别铁路资产是否需要维护，gps接收器(包括rtk校正gps)以提供更大的位置粒度、位置校准、预定维护信息的接收以及维护操作的位置信息。有利的是，该系统可以根据从图像确定的铁路资产的物理特性对铁路资产进行分析，并通过为枕木工队提供校准技术来将铁路资产定位在厘米范围内。这还有助于简化枕木工队的维护流程，只需向他们提供特定铁路资产所需的相关信息，使其能够更快、更清晰、更简洁地进行维护，而无需进行低效的重复工作。
3、本公开通过获取一个或多个铁路资产的维护数据、为枕木工队提供位置校准、分析铁路资产的图像以及自动化铁路资产的维护程序来提供解决技术问题的技术解决方案。相比之下，传统系统仅仅依赖于手动流程和通常不准确的位置信息，导致维护程序效率低下，充斥着错误和冗余工作，并增加了已经超支的系统的压力。本公开内容不仅可以准确确定需要更换或维护的铁路资产的位置，而且还可以实现自动化维护过程，如下文更详细地公开的。
4、在一个实施例中，该系统可以包括确定枕木工队的移动路径、避免枕木工队中的机器之间发生碰撞、生成机器生产标识符以对铁路资产维护的工作流程进行排队、以及在机器中显示用户界面的能力。总体而言，流程可以从机器生产标识符开始，该标识符可以显示在用户界面(ui)上，该用户界面可由枕木工队中对某段轨道或其他铁路资产进行维护的铁路工作人员操作。以轨道维护为例，枕木工队可以使用本地文件分发系统在有连接或无连接的情况下生成轨道旁检查。可以使用来自位于枕木工队中gps的rtk校正gps数据、将铁路资产的位置信息与视觉技术进行比较以确定精确位置、或者将铁路资产的位置信息与rtk校正gps数据、视觉技术和雷达信号处理的组合进行比较来确定用户/客户端的精确位置(例如，经纬度坐标)。该系统可以将生产标识符传输到枕木工队的机器，以便于识别铁路资产。在当前的应用中，铁路资产的维护是基于完成维护的时间，而不是使用工作流生产系统和生产标识符来组织。例如，一些枕木工队只需用其他施工队一半的时间完成铁路维护，这导致维护管理不一致。生产标识符的使用可以缓解铁路维护的系统效率低下。
5、该系统还可以使用ui显示有关生产标识符的信息。ui可以包括方向、位置、铁路资产信息以及其他对枕木工队很重要的特征。ui可以包括具有铁路线段里程碑的地图，以便客户端生成工作流程计划。可以在轨道旁获得位置数据以及轨道类型(例如，主线、主线一、主线二、主线三、道岔、轨道开关、桥梁、交叉道岔等)的资产数据，以及任何缺陷数据。在一个示例性实施例中，用户可以在无需连接的情况下在客户端本地存储针对一段或多段轨道的维护指令，并且一旦获得连接，则可以将所有存储的检查上传到中央服务器并由后端系统进一步处理。
6、该系统还可以确定枕木工队的移动路径。移动路径可以基于影响枕木工队沿着铁路轨道行进的能力的各种因素。例如，所述各种因素可以包括车辆特性和外部环境特性。具体来说，枕木工队的移动很大程度上取决于机器的重量、机器的长度和环境条件。例如，如果收集废弃的铁路资产，枕木工队中机器的重量可能会增加；如果存放新的铁路资产，则机器的重量可能会减少。此外，该系统还可以基于制动算法优化枕木工队的移动路径，以确定需要采取的适当制动操作，以到达下一个铁路资产进行维护。
7、该系统还可防止枕木工队中的机器出现碰撞。枕木工队可以包括多台机器，并且轨道可能包括弯道，其会阻挡枕木工队司机的视线。因此，枕木工队较差的视线条件可能会引发危险情况。该系统可以判断枕木工队机器前方是否存在障碍物，并据此对枕木工队机器施加制动。例如，当障碍物是另一台机器时，枕木工队的机器可以包括前视雷达系统，以识别障碍物机器是否位于枕木工队中相应机器的前方。或者，枕木工队的机器可以执行机器对机器(m2m)通信，以建立机器之间的距离，从而增强安全性。
8、本发明的目的之一是提供一种用于生成铁路资产的战略轨道和维护计划检查记录的系统。本发明的另一个目的是提供一种生成铁路资产的战略轨道和维护计划检查记录的方法。这些和其他目的由以下至少一个实施例提供。
9、在一个实施例中，使用电子枕木标记(etm)执行维护的方法包括：接收维护项目的维护操作请求，所述请求具有校准位置、预定维护信息和维护操作的位置信息；定位具有gps接收器的第一车辆，通过将第一车辆位置与校准位置相关联，该gps接收器识别校准位置处的第一车辆位置；基于维护信息计算从校准位置到维护位置的行驶距离；从校准位置行进需行驶的距离到维护位置以在维护位置处执行维护项目的维护操作；获取维护项目的图像；基于图像生成维护项目的分析；以及基于分析自动执行维护操作。其中，所述方法还包括：根据维护信息和位置信息验证机器的校准位置；以及前往校准位置以校准机器。其中所述文件是通过通用串行总线(usb)传输的。其中，所述校准位置是通过位置信息与实时动态(rtk)校正全球定位系统(gps)数据、雷达信号处理和实时图像之间的比较来验证的。该方法还包括将图像传输到中央服务器以生成分析，其中，所述中央服务器包括枕木工队中的机器上的服务器，或者所述中央服务器包括基于云的环境中的服务器。其中，当分析满足条件时，对所述维护项目进行维护。其中，所述维护项目根据维护指示器接受维护，其中，所述维护指示器基于所述维护项目是否已经接受维护。其中，所述维护项目是根据维护信息与来自图像的信息(包括铁路板孔特征、铁路道钉规律以及与板孔特征相对应的距离)之间的比较来接受维护的。其中，所述维护信息包括枕木标记信息和枕木分级信息。其中，所述维护操作基于至少一项工作头操作，例如拔出道钉、扩展锚和踢动枕木，其中，所述维护项目包括铁路枕木。其中，所述分析基于图像分析技术，其中所述图像分析技术包括机器学习模型。
10、在另一个实施例中，一种引导枕木工队进行维护的方法，包括：接收位置信号；将位置信号与来自文件的位置信息进行比较以校准机器的位置；计算从机器位置到维护位置的路径距离；行进到维护位置。其中所述方法还包括基于传感器信息识别沿路径的轨道边缘。其中，所述传感器信息包括实时图像或雷达信号处理数据中的至少一项。其中，所述位置信号包括雷达信号处理数据、全球定位系统(gps)数据或实时动态(rtk)校正的gps数据中的至少一项。
11、在另一个实施例中，一种用于电子枕木标记(etm)的系统包括：包括用于etm的铁路标记的存储器；以及可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的联网计算机处理器，所述程序步骤包括：接收维护项目的维护操作请求，所述请求具有校准位置、预定维护信息和维护操作的位置信息；定位具有gps接收器的第一车辆，通过将第一车辆位置与校准位置相关联，该gps接收器识别校准位置处的第一车辆位置；基于维护信息计算从校准位置到维护位置的行驶距离；从校准位置行进需行驶的距离到维护位置以在维护位置处执行维护项目的维护操作；获取维护项目的图像；基于图像生成维护项目的分析；以及基于分析自动执行维护操作。其中所述文件是通过通用串行总线(usb)传输的。其中，所述校准位置是通过位置信息与实时动态(rtk)校正全球定位系统(gps)数据、雷达信号处理和实时图像之间的比较来验证的。其中，所述程序步骤还包括将所述图像传输至中央服务器以生成分析，其中，所述中央服务器包括枕木工队机器部分上的服务器或者基于云的环境中的服务器。其中，当存在油漆标记时，所述维护项目将接受维护。其中，所述维护项目根据维护指示器接受维护，其中，所述维护指示器基于所述维护项目是否已经接受维护。其中，所述维护项目是根据维护信息与来自图像的信息(包括铁路板孔特征、铁路道钉规律以及与板孔特征相对应的距离)之间的比较来接受维护的。其中，所述位置信息包括经纬度信息。其中，所述维护信息包括枕木标记信息和枕木分级信息。其中，所述维护操作基于拔出道钉、扩展锚或踢开枕木中的至少一项，其中，所述维护项目包括铁路枕木。其中，所述分析基于图像分析技术，其中所述图像分析技术包括机器学习模型。
12、在另一个实施例中，提供了一种用于引导枕木工队进行维护的系统，包括：存储器，包括用于电子枕木标记(etm)的铁路标记；以及联网的计算机处理器，以及可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的联网计算机处理器，所述程序步骤包括：接收位置信号；将位置信号与来自文件的位置信息进行比较以校准机器的位置；基于传感器信息识别维护位置；计算从机器位置到维护位置的距离；基于传感器信息识别轨道的边缘；以及行进到维护位置。其中，所述位置信号包括全球定位系统(gps)信号、实时动态校正的全球定位系统(gps)数据、或雷达信号处理数据。其中，所述传感器信息包括实时图像或者雷达信号处理数据。其中，所述传感器信息包括实时图像和雷达信号处理数据。
1.一种使用电子枕木标记(etm)进行维护的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法还包括：
3.根据权利要求1的方法，其中所述文件是通过通用串行总线(usb)传输的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述校准位置是基于所述位置信息与实时动态(rtk)校正全球定位系统(gps)数据、雷达信号处理和实时图像之间的比较来验证的。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述图像传输到中央服务器以生成分析，其中中央服务器包括枕木工队中的机器上的服务器或者中央服务器包括基于云的环境中的服务器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中当所述分析满足条件时，所述维护项目将接受维护。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述维护项目将基于维护指示器来接收维护，其中维护指示器基于所述维护项目是否已经接收维护。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述维护项目将基于所述维护信息与来自图像的信息(包括铁路板孔特征、铁路道钉规律以及与板孔特征相对应的距离)之间的比较来接受维护。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述维护信息包括枕木标记信息和枕木分级信息。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述维护操作基于至少一项工作头操作，例如拔出道钉、扩展锚和踢动枕木，其中所述维护项目包括铁路枕木。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析基于图像分析技术，其中图像分析技术包括机器学习模型。
12.一种引导枕木工队进行维护的方法，包括：
13.根据权利要求12所述的方法，其中该方法还包括基于传感器信息识别沿路径的轨道边缘。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述传感器信息包括实时图像或雷达信号处理数据中的至少一项。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述位置信号包括雷达信号处理数据、全球定位系统(gps)数据或实时动态(rtk)校正gps数据中的至少一项。
16.一种电子枕木标记(etm)系统，包括：
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述文件是通过通用串行总线(usb)传输的。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述校准位置是通过所述位置信息与实时动态(rtk)校正全球定位系统(gps)数据、雷达信号处理和实时图像之间的比较来验证的。
19.根据权利要求16所述的系统，还包括将所述图像传输到中央服务器以生成分析，其中所述中央服务器包括枕木工队的机器部分上的服务器或基于云的环境中的服务器。
20.根据权利要求16所述的系统，其中当存在油漆标记时，所述维护项目将接受维护。
21.根据权利要求16所述的系统，其中所述维护项目将基于维护指示器接收维护，其中，所述维护指示器基于所述维护项目是否已经接收维护。
22.根据权利要求16所述的系统，其中所述维护项目是根据所述维护信息与来自所述图像的信息(包括铁路板孔特征、铁路道钉规律以及与板孔特征相对应的距离)之间的比较来接受维护的。
23.根据权利要求16所述的系统，其中所述位置信息包括经纬度信息。
24.根据权利要求16所述的系统，其中所述维护信息包括枕木标记信息和枕木分级信息。
25.根据权利要求16所述的系统，其中所述维护操作基于拔出道钉、扩展锚或踢开枕木中的至少一项，其中所述维护项目包括铁路枕木。
26.根据权利要求16所述的系统，其中所述分析基于图像分析技术，其中所述图像分析技术包括机器学习模型。
27.一种引导枕木工队进行维护的系统，包括：
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述位置信号包括全球定位系统(gps)信号、实时运动校正全球定位系统(gps)数据或雷达信号处理数据。
29.根据权利要求27所述的系统，其中所述传感器信息包括实时图像或雷达信号处理数据。
30.根据权利要求27所述的系统，其中所述传感器信息包括实时图像和雷达信号处理数据。
