[发明专利]车轮踏面缺陷非接触式动态检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车轮探伤装置，具体涉及一种非接触式车轮踏面检测装置。

背景技术

随着我国铁路事业的发展，列车行驶速度不断提高，车辆运行的安全问题越来越受到人们的重视，同时对列车维护检修自动化要求也越来越高，为了列车正常安全的运行，需要提高列车的检修效率和质量。在铁路运用中，走形部分尤其是轮对运行状态对列车安全具有重要作用。轮对的踏面缺陷会给列车在运行中带来额外的冲击振动，影响列车与轨道设施的安全与使用寿命。车辆轮对踏面缺陷包括踏面擦伤和踏面剥离。踏面擦伤是由于列车制动力过大、闸瓦抱死车轮等原因，使车轮在钢轨上滑行形成的。与此同时，踏面与闸瓦强烈摩擦产生高温，冷却后，擦伤处表层金属硬脆，在随后的减速制动中，易造成踏面上金属小块脱落或呈片状翘起，形成踏面剥离。

在线动态检测是指列车在钢轨上正常运行时进行的实时在线测量。在线检测由于具有测量自动化程度高、不占用机车车辆周转时间和便于存储车轮信息资料等特点，日益受到国内外重视。目前我国轮对踏面缺陷检测大多数还停留在段修状态下由技术人员采用机械式卡尺或者测量尺来测量。采用这些机械器具测量不但工作烦琐，劳动强度大，受周围环境的影响大，还不能消除人为的测量误差，从而测量精度低，测量效率不高。

随着我国列车不断提速以及重载列车的增加，轮对的磨耗也日益加快，这样对轮对踏面的检测和维修就提出了更高的要求。如何在不停车的情况下检测车轮踏面缺陷情况，是高速列车和重载列车发展中急需解决的技术难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是目前车轮踏面缺陷需要停车检测、存在人为测量误差、测量效率低，提供一种人为误差小、测量效率高、不需停车就可以检测的车轮踏面缺陷非接触式动态检测装置及其检测方法。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种车轮踏面缺陷非接触式动态检测装置，包括终端处理单元，还包括设置在钢轨一侧的定位传感器，定位传感器与终端处理单元相连，终端处理单元与设置在钢轨两侧的位移传感器和摄像单元相连。

相邻两个位移传感器的距离是车轮周长的1/4，每个位移传感器的一侧设有一个摄像单元。

所述定位传感器是电涡流传感器或者光电开关。

所述位移传感器是激光位移传感器。

所述终端处理单元输出端连有定位报警装置。

所述定位传感器、位移传感器和摄像单元粘结在钢轨上，或者定位传感器、位移传感器和摄像单元通过卡块与钢轨相连。

如上所述检测装置的检测方法，是按照下述步骤进行的：

A、定位传感器1测量列车的行驶速度V，当行驶速度V小于设置值V₀时，定位传感器给终端处理单元一个信号，终端处理单元启动位移传感器；

B、位移传感器检测车轮对踏面的散射光信号，当散射光信号超过设定阈值时，终端处理单元接收位移传感器的信号、启动摄像单元；

C、摄像单元拍摄车轮的踏面缺陷图像，并输送至终端处理单元；

D、终端处理单元根据摄像单元输出的信号，判断踏面缺陷的类型和缺陷大小。

所述检测方法还包括下述步骤：终端处理单元将计算的缺陷大小与设定缺陷值相比，当计算的缺陷大于设定缺陷值的时候，终端处理单元给定位报警装置一个信号，定位报警装置记录有缺陷的车轮，并发出报警信号。

本发明与现有技术相比，具有下述突出优点：

1. 采用非接触动态测量的方法：本发明所述的装置和运行中的车轮没有直接接触，避免了测量装置和列车车轮的磨损，该装置可以实现长时间列车车轮踏面缺陷的在线动态检测。

2. 实现踏面圆周的全面检测：本发明利用位移传感器判断踏面圆周上缺陷的位置，启动对应的摄像单元，减少了摄像单元工作的次数，提高了摄像单元使用效率。

3. 根据纹理特征能够区分踏面缺陷的类型—擦伤或剥离，根据类型计算相应的缺陷参数。

4. 通过提高面阵摄像单元分辨率可以提高踏面缺陷的测量精度，检测过程中不需要手动，减少了人为误差。

5. 位移传感器检测列车轮对踏面的散射光信号，当散射光信号超过设定阈值时，终端处理单元接收定位传感器的信号、启动摄像单元；减少了踏面缺陷图像的拍摄和处理的工作量，可大大提高动态检测的响应速度。

6. 根据激光位移传感器采集信号，可以检测轮对踏面磨耗、轮对圆周度及轮对直径等参数。