[实用新型]车轮踏面缺陷检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及轨道交通的故障检测技术领域，特别是一种用于检测行进中的列车车轮踏面缺陷的装置。

背景技术

列车车轮踏面缺陷故障检测及车轮不圆度的评估，是地铁部门的重要工作，地铁技术管理规程对踏面缺陷故障尺寸都有严格规定。列车踏面故障形态主要有擦伤和剥离两种，是由于车辆紧急制动时闸瓦抱死车轮或因制动系统缓解不良，使车轮在轨面上产生滑行而造成的。形成平轮后就会引起踏面局部范围曲率半径的变化，列车运行时车轮与钢轨出现周期性冲击，较大的冲击载荷作用于车辆和轨道零部件上，会加速轴承等零部件的疲劳损伤，直接威胁行车安全。

故障车轮与钢轨的相互作用是一种典型的振动激励过程，振动测试技术发展得较为成熟，专用的新型振动传感器完全可以满足现场使用要求，振动冲击测量是基于弹性波理论的信号测量手段，也是检测车轮踏面缺陷及不圆度评估方法的基本原理。

一般的检测手段仅能在列车停止作业时用人工检查，这样的检测方法劳动强度大，检修效率低，出现漏检的几率较大。为适应城市轨道交通高速发展的方向，现已有相应的装置对行进中的列车进行检测，此类的装置中，用于测量数据的检测点的分布结构直接影响检测的数据，最终决定检测的结果。另外，车轮的不圆度也会影响列车行使的安全，其动态检测评估对于分析车辆运行状态和故障诊断有重要意义，而目前还没有专门的装置对其进行动态检测。

发明内容

针对现有技术中存在的技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种车轮踏面缺陷检测装置，不仅可以精确地对车轮踏面缺陷故障进行动态检测，而且可以对车轮的不圆度进行评估。

本实用新型所采用的技术方案：一种车轮踏面缺陷检测装置，包括若干个安装于列车行驶轨道上的振动传感器，所述振动传感器等距离地安装于轨道上，其位置低于轨道的轨面，并形成一检测区域。

上述检测区域内设有八个振动传感器，分别安装于两轨道的内侧，每侧安装四个振动传感器。所述每一侧轨道上相邻两个振动传感器之间的距离为1300～1500mm。所述振动传感器为压电式加速度传感器。

上述检测区域的长度为5300～5900mm。

上述检测区域之外的一侧轨道上还设有两个车轮传感器，用于检测来车信号。所述车轮传感器与其相邻的振动传感器之间的距离为700mm。

本实用新型的显著特点在于利用振动冲击检测分析技术，实现行进中的列车车轮缺陷的在线检测，而且排除了车辆运动过程中其它振动信号对故障分析准确性的干扰。本实用新型采用八个传感器测量，按设计距离安装，保证车轮踏面缺陷形成的故障信号在检测区中出现两次以上，从而保证并提高了设备故障识别的准确性；另外车轮失圆造成的低频振动也可以通过轮轨刚性耦合检测到。将失圆按照浅而长的踏面缺陷处理，可以从振动响应频率辨别失圆造成的振动加速度，进而对车轮不圆度做出评估。

所有传感器安装必须低于轨面的铁路检测要求，同时减小了安装结构，降低了检测装置与轨连接之间的距离，减小了检测装置的挠度，提高了抗震性。

附图说明

图1为本实用新型所述振动传感器在铁轨上的安装示意图；

图2为本实用新型在列车运行中对车轮不圆度的检测过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体结构作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型所述车轮踏面缺陷检测装置，包括八个安装于列车行驶轨道上的振动传感器1(压电式加速度传感器)，两个的车轮传感器2、3，所述振动传感器1等距离地安装于轨道4(铁轨)上，其位置低于轨道的轨面，并形成一检测区域5。所述八个振动传感器1分别安装于两条轨道4的内侧，每侧各安装有四个振动传感器。

其中，每一侧轨道4上相邻两个振动传感器1之间的距离L3为1300～1500mm，同侧四个传感器之间的距离L2即为3900～4500mm。L2、L3在其范围内取任意值均可实现同样的目的。检测区域5中的第一个振动传感器1与车轮传感器3之间的距离L4为700mm，检测区域5的长度L1为5300～5900mm。L1在其范围内取任意值均可实现同样的目的。

当有列车通过时，车轮传感器2、3即可检测到来车信号，检测区域5中的八个振动传感器1同步工作，检测车轮在检测区域中的轮轨振动冲击信号。正常状态下，轮轨振动呈现小振幅、稳态的特性；而当车轮出现踏面缺陷或车轮不圆时，轮轨振动信号会呈现冲击激励、非稳态的特征。本实用新型就是基于轮轨振动信号的检测和分析，检测车轮踏面缺陷和对车轮不圆度进行评估，八个振动传感器分别检测车轮沿轨面圆周运动形成的振动、冲击信号。

如图2所示，当车轮不圆时，轮轨非稳态振动冲击的形成过程。缺陷车轮6的长轴半径为r1，短轴半径为r2，不圆度h＝r1-r2。圆心位置为O₁点时，圆心距离钢轨的高度为r1；圆心位置为O₂点时，圆心距离钢轨的高度r2；圆心位置为O₃点时，圆心距离钢轨的高度恢复为为r1，运动过程中车轮圆心高度的变化h＝r1-r2。由动力学原理可知：车轮质心高度的变化一定会产生垂直轨面方向上的振动加速度，从而形成轮轨的冲击振动。本实用新型利用振动冲击检测分析技术，即可实现行进中的列车车轮缺陷的在线检测。