[发明专利]传感器圆弧垂直安装的有轨电车轮径在线检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种传感器圆弧垂直安装的有轨电车轮径在线检测装置及方法。该装置包括槽型钢轨、处理中心和多个激光位移传感器，其中激光位移传感器与处理中心连接，槽型钢轨为只保留凹槽部分的钢轨；在槽型钢轨外侧依次安放激光位移传感器，感测头均匀排列在车轮下方的圆弧线上，沿着槽型钢轨向上测量，探测光束同时到达车轮且与车轮共面。方法为：激光位移传感器探测车轮得到测量点，进行数据融合，用最小二乘拟合法得到多组车轮的初始拟合圆的直径与圆心，然后设计遗传优化算法，将测量点到拟合圆的距离的和最小作为进化目标，进化得出最优拟合圆的直径和圆心，最终得到优化后的车轮直径。本发明速度快、精度高、测量范围大、非接触式测量、抗干扰性强。

技术领域

本发明涉及有轨电车车轮检测领域，特别是一种传感器圆弧垂直安装的有轨电车轮径在线检测装置及方法。

背景技术

有轨电车车轮是保障车辆行走的重要的部件，承载着有轨电车的全部静、动载荷。车轮在长期的运行中与轨道不断摩擦，会产生不同程度的磨耗，进而改变车轮的直径参数。当电车运行时，如果车轮的同轴径差、同架径差、同车径差超过一定范围，容易造成车轮擦伤、轮缘偏磨、车体振动异常等现象，甚至导致电车车轴断裂、侧翻、脱轨等事故。因此，及时有效检测出车轮径差异常情况，对保障有轨电车的安全运行具有重要意义。

首先，由于有轨电车车轮附近存在排障器、喷砂管磁轨制动器等遮挡物，其次有轨电车车轮在运行中轮缘几乎100％接地并可以承重，使得通常的直径测量方法无法完全适用于有轨电车。有轨电车车轮直径检测的方法主要可以分为静态检测和动态检测。目前，有轨电车的车轮直径测量基本采用的是静态检测方法，该方法具有精度高的优点。但需要投入大量的人力和使用专用的检测设备，具有成本高、周转时间长、劳动强度大等缺点。

常规的动态检测主要采用图像处理技术或激光传感技术。专利1(在线有轨电车车轮直径测量方法，申请号：201510657099.7，申请日：2015-10-13)公开了一种基于图像处理技术的有轨电车车轮直径检测方法，该方法采用高速相机获取图像，通过设置成像模组，直接测量有轨电车车轮直径，但该方法存在精度低、操作繁琐等缺点。目前，国内尚未公开基于激光传感技术有轨电车车轮直径检测装置或方法的专利。专利2(传感器圆弧垂直安装的城轨车辆车轮直径检测装置及方法，申请号：201310557901.6，申请日：2013-11-11)公开了一种将激光传感器设置在钢轨偏移所空出的区域与护轨之间，非接触检测地铁车轮直径的方法，但该方法由于设置护轨，若在稳定运营路线上使用该方法，需要重新设置轨道布局，几乎很难实现，该方法不适用于有轨电车的车轮直径测量。专利3(一种城轨列车轮对尺寸在线检测方法及装置，申请号：201410519742.5，申请日：2014-09-30)公开了一种基于二维激光位移传感器技术的地铁轮对参数检测方法及装置，该方法通过三点拟合轮缘顶点圆，再减去2倍轮缘高的方法，实现对地铁轮直径的检测，但由于有轨电车轮缘几乎100％接地并可以承重，无法提取出轮缘顶点这一特征点，该方法也无法适用于有轨电车。

发明内容

本发明的目的在于提供一种速度快、精度高、测量直径范围大的传感器圆弧垂直安装的有轨电车轮径在线检测装置及方法，实现在线非接触式测量且增强抗干扰能力。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种传感器圆弧垂直安装的有轨电车轮径在线检测装置，包括槽型钢轨、处理中心和多个激光位移传感器，其中：激光位移传感器与处理中心连接；槽型钢轨为只保留凹槽部分的钢轨；槽型钢轨外侧顺次设置多个激光位移传感器；各激光位移传感器的感测头沿槽型钢轨方向均匀排列在车轮下方的圆弧线上，且均沿着槽型钢轨向上测量，探测光束同时入射至车轮边缘，且探测光束所形成的平面与车轮直径所在的圆周共面。