[发明专利]一种在线动态测量列车车轮几何参数的装置及方法

说明书

本发明公开了一种在线动态测量列车车轮几何参数的装置及方法，属于列车车轮检测技术领域。本发明的一种在线动态测量列车车轮几何参数的装置，包括沿列车行驶方向依次设置于轨道内侧的启动开关、激光位移传感器I和停止开关，还包括安装于轨道内侧或外侧的激光位移传感器II，其中激光位移传感器I的探测光束垂直于车轮内辋面和轨道顶面向上，激光位移传感器II的探测光束与轨道顶面之间存在倾斜夹角。采用本发明的技术方案可以对列车车轮几何参数进行在线动态测量，且其测量精度较高，从而有利于保证列车的安全行驶。

技术领域

本发明属于列车车轮检测技术领域，更具体地说，涉及一种在线动态测量列车车轮几何参数的装置及方法。

背景技术

列车车轮是轨道交通列车最重要的走行部件之一，它承载了列车所有的动、静载荷。但在列车运行过程中，由于车轮与轨道之间长期摩擦，会对车轮造成不同程度的磨损，如直径磨耗、轮缘偏磨等。直径磨耗会导致同车或同架或同对轮径差超限，以及轮缘高增大，轮缘偏磨会导致轮缘厚度减小和轮缘综合值减小，这些情况的发生都会对行车安全造成很大的威胁。因此，及时、快速、准确地测量列车车轮的直径(D_T)、轮缘高(Sh)、轮缘厚(Sd)、轮缘综合值(Qr)等几何参数，对于保障列车的行车安全具有重大的意义。

现有车轮几何参数的检测手段主要包括人工测量和静态测量。其中，人工测量主要是利用第四种检测器和轮径尺对车轮几何参数进行粗略测量，测量优点是设备投入低，缺点是精度低、人力投入大、测量周期长。静态测量是采用镟床等专用设备进行车轮几何参数测量的一种手段，测量优点是精度高，其缺点是设备投入大、成本高，需要耗费大量的人力和物力，而且测量周期较长，从而影响列车的正常使用。

由于人工测量和静态测量存在的种种局限性，现在越来越多的人集中于在线动态测量方法的研究。如，申请号200610155282.8公开了一种车辆轮对直径在线检测方法及装置，该方法利用结构光光源在轮对踏面上的投影信息和位移传感器检测到的基点位置的信息来检测车轮平均直径参数和左右车轮轮径差参数，但该方法存在受外界光影响大、响应速度慢、测量精度低等缺点。申请号201410519742.5公开了一种城轨列车轮对尺寸在线检测方法及装置，该申请案基于二维激光位移传感器技术测得不同时刻踏面轮廓线的轮缘最低点坐标，在速度已知的情况下，将不同时刻的点还原到同一时刻下的坐标值，利用三点成圆的原理拟合出车轮轮缘顶点所在的圆，再用轮缘顶点圆直径减去两倍的轮缘高得到车轮直径。该方法由于把速度当作已知，在将不同时刻轮缘最低点的值还原到同一时刻下的坐标值的过程中，由于速度的偏差，造成还原后的坐标值失真，最终导致拟合后的轮缘顶点圆直径有较大的偏差。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有列车车轮几何参数测量存在的以上问题，提供了一种在线动态测量列车车轮几何参数的装置及方法。采用本发明的技术方案可以对列车车轮几何参数进行在线动态测量，且其测量精度较高，从而有利于保证列车的安全行驶。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

其一，本发明的一种在线动态测量列车车轮几何参数的装置，包括沿列车行驶方向依次设置于轨道内侧的启动开关、激光位移传感器I和停止开关，还包括激光位移传感器II，其中激光位移传感器I的探测光束垂直于车轮内辋面和轨道顶面向上，激光位移传感器II的探测光束与轨道顶面之间存在倾斜夹角。

更进一步的，所述的激光位移传感器II安装于轨道内侧并位于激光位移传感器I与停止开关之间，其探测光束垂直于车轮内辋面，并与轨道顶面存在倾斜夹角α。

更进一步的，所述的激光位移传感器II安装于轨道外侧，其探测光束与平行于轨道顶面方向的夹角为β，与车轮内辋面之间的夹角为γ。

更进一步的，所述激光位移传感器I和激光位移传感器II的采样频率相同。