[发明专利]一种钢轨廓形及波磨的二维激光动态检测装置和方法

说明书

本发明公开了一种钢轨廓形及波磨的二维激光动态检测装置及方法。采用二维激光位移传感器采集钢轨廓形初始数据，通过可调支架将其固定于走行小车上。走行小车由T字结构件、走行轮、定位轮、导向轮组成，其主要作用是搭载二维激光位移传感器，并实现沿钢轨纵向的运动。与走行小车走行轮同轴连接的编码器用于纪录走行小车的行走位置。然后对二维激光位移传感器采集的钢轨廓形初始数据进行一系列的分析处理，进而完成钢轨廓形的廓形偏差计算和波磨分析。该检测装置既能对指定区间进行钢轨廓形动态连续检测，也能对指定位置的钢轨廓形进行静态检测，具有检测功能全、效率高等特点。

技术领域

本发明涉及轨道交通和测量技术领域，尤其涉及一种钢轨廓形及波磨的二维激光动态检测装置和方法。

背景技术

优良的钢轨廓形是安全平稳行车的前提和保证。随着列车运行速度大幅度提升、载重量不断加大，钢轨与车轮之间的相互作用力增大，钢轨表面磨损日益加剧，使得钢轨断面廓形逐渐偏离标准廓形，钢轨纵向也会产生钢轨波浪形磨耗(波磨)。

目前国内应用的钢轨断面廓形检测主要采用静态检测方式，其具体检测方法可分为接触式与非接触式两大类。接触式钢轨断面廓形检测设备与钢轨被测表面接触，直接获取钢轨廓形特征位置信息或完整钢轨廓形。我国铁路相关部门使用的钢轨断面廓形检测方法多为接触式，如接触卡具等，随着智能检测技术的发展，丹麦GREENWOOD公司采用滚珠加角度编码器的方式生产了接触式钢轨廓形检测设备MINIPROF，国内一些科研机构也设计出了基于传感器测量原理的钢轨廓形检测系统，如郑州铁路局科研所研制的智能型钢轨断面测量系统和北京路安达科技有限责任公司设计的钢轨轨头全断面检测系统，同济大学沈钢老师团队运用机械与电子相结合的检测技术，研究出了钢轨轨头廓形测量仪，该测量仪在现场测量中应用非常广泛。

非接触式钢轨断面廓形检测设备在不接触被测钢轨表面的情况下实现钢轨廓形数据的采集。以瑞士ELAG公司生产的便携式钢轨检测仪RML3000为代表，其采用激光测距传感器的方式实现钢轨廓形检测。我国铁路相关部门少量应用了非接触式的电子仪器进行检测，如武汉铁路局武汉大型养路机械运用检修段与武汉理工大学共同研发的GKY10-X型钢轨廓形打磨分析仪，其集光学、测量、图像分析、数据处理技术为一体，大大提高了检测效率。接触式钢轨断面廓形检测方法依赖人工，且测量效率低，准确度差。非接触式钢轨断面廓形检测虽然准确度有所提高，但电子仪器价格昂贵，且与国内钢轨廓形检测适用性较差。

钢轨波浪形磨耗检测方法也可分为直接测量和间接测量两类。直接测量通过放置传感器在钢轨顶面，直接测量钢轨表面纵向不平顺。意大利MERMEC公司自行开发并研制了手持式波磨测量仪，北京中铁丰实科技有限公司研制了数字式钢轨波磨尺，直接测量是目前我国铁路工务部门常用的波磨检测方法。但直接测量耗时长效率较低，不适用于长距离的钢轨波磨检测。间接测量通过测量加速度等间接指标进而推算出钢轨波磨值，英国的Railmeasurement公司研制出了便携式的波磨检测设备CAT波磨检测推车，刘伶萍等人基于惯性基准法对轴箱加速度信号等间距采样研制出了波磨检测系统RCIU-1，实现了波磨的间接测量。间接测量虽然效率较高，但检测精度易受行车速度和车轮踏面影响，导致测量数据可靠性差。

综上所述，目前国内的钢轨廓形检测方法主要以静态检测为主，检测效率较低，测量精度难以保证，且静态检测仅能获取当前钢轨断面廓形数据，难以对某区间的钢轨廓形偏差或磨耗进行综合分析。而目前采用的波磨检测方法直接测量主要采用静态方式，检测效率低，间接测量尽管采用动态方式，但难以达到预期的检测要求。同时，目前国内的钢轨廓形检测方法和波磨检测方法相互独立，需要分步进行，费时费力。本发明对指定区间进行钢轨廓形动态连续检测，采集多组钢轨廓形数据，对指定区间的钢轨廓形和波磨进行一次性的检测，大大提高了钢轨廓形及波磨的检测效率。从而为钢轨廓形和波磨的高效检测和分析提供一种新的方法。

发明内容

本发明提供了一种钢轨廓形及波磨的二维激光动态检测装置，可实现对钢轨廓形连续动态检测。以克服现有钢轨廓形检测方式的不足。