[发明专利]一种列车轮对尺寸在线检测方法及其系统

摘要

本发明公开了一种列车轮对尺寸在线检测方法及其系统，通过激光对射光电开关得到轮缘顶点圆直径和车速，通过涡流传感器定位轮缘最低点及到地面的高度，根据内外侧1D激光位移传感器探测到的车轮上面的点，得到该车轮踏面轮廓线，从而得到轮缘高、轮缘厚和轮径。本发明成本低，仅需两个1D激光位移传感器和四个激光对射光电开关和涡流传感器即可实现对轮缘高、轮缘厚及轮径等轮对尺寸的检测；由四个激光对射光电开关可以计算出轮缘顶点圆的直径和车速，涡流传感器确定轮缘最低点到地面的高度和此时采样点的序号，再结合外侧1D激光位移传感器，通过相应算法处理，即获得所测车轮的相关轮对尺寸，操作简单。

主权项

1.一种列车轮对尺寸在线检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，布设传感器，并由传感器获取数据：涡流传感器(3)安装在轨道(1)内侧，与地面的高度为H1；至少四个激光对射光电开关沿列车前进方向并排平行安装于一条轨道(1)两侧，激光对射光电开关发射端安装在轨道(1)内侧，激光对射开关接收端安装在轨道(1)外侧，第一激光对射光电开关发射端(4)和第二激光对射光电开关发射端(5)之间的安装距离为L1，第一激光对射光电开关发射端(4)和第二激光对射光电开关发射端(5)与铅垂线的夹角分别为α1、α2，第三激光对射光电开关发射端(7)和第四激光对射光电开关发射端(8)之间的安装距离为L1，第二激光对射光电开关发射端(5)和第三激光对射光电开关发射端(7)之间的距离是L2，第一激光对射光电开关发射端(4)与涡流传感器(3)沿轨向方向距离为Lw；第一1D激光位移传感器(6)安装在轨道(1)内侧，与轨道(1)的相对垂直距离为L3，与铅垂线的夹角为α3，与沿轨道(1)方向的纵向水平线夹角为β1；第二1D激光位移传感器(9)安装在轨道(1)外侧，与轨道(1)的相对垂直距离为L4，与铅垂线的夹角为α4，与沿轨道(1)方向的纵向水平线夹角为β2，第一1D激光位移传感器(6)与第二1D激光位移传感器(9)沿轨道方向的纵向距离为L5，第二激光对射光电开关发射端(5)与第一1D激光位移传感器(6)沿轨向的距离为L6，全部激光对射光电开关获取被车轮(2)挡住的时间间隔，涡流传感器(3)获取到轮缘最低点的距离，1D激光位移传感器获取到车轮踏面的距离；步骤2，数据分组：涡流传感器(3)和第一1D激光位移传感器(6)和第二1D激光位移传感器(9)以频率f同步工作，将数据点按输出时刻的不同将数据点分组到同一时刻的数组中；步骤3，激光对射光电开关获取各自被车轮遮挡住的时间Δt1、Δt2、Δt3和Δt4，第一激光对射光电开关发射端(4)和第四激光对射光电开关发射端(8)刚被车轮遮挡住的时间间隔是Δt5，第二激光对射光电开关发射端(5)和第三激光对射光电开关发射端(7)刚被车轮挡住的时间间隔是Δt6，Δt1～Δt6随车速变化，从而获得车轮经过系统的速度v，并得到轮缘顶点所在圆的四条弦长l1～l4，四个激光对射光电开关安装角度及位置已知，根据几何关系求出轮缘顶点圆直径；步骤4，获取踏面点所在圆的圆心位置：建立三维坐标系，根据涡流传感器(3)的输出，获得轮缘最低点到涡流传感器的距离dw和此时输出采样点的序号n，则得到踏面点所在圆的圆心位置；步骤5，坐标变换、数据融合：第二将1D激光位移传感器(9)探测的踏面上的点的距离转换为空间三维坐标(xi,yi,zi)，根据轮缘顶点圆心位置(xoi,yoi,zoi)求出踏面点所在圆的直径，然后将探测到踏面点坐标进行变换，得到从轮缘最低点到外端面的踏面轮廓，再结合第一1D激光位移传感器(6)获得到内端面的距离，融合得到车轮的踏面轮廓线；步骤6，获取轮缘高、轮缘厚和轮径：将步骤5得到的车轮踏面轮廓线按照铁路行业国标TB/T 449‑2003中轮缘高及轮缘厚定义的计算公式求出该车轮轮缘高和轮缘厚，将步骤3求得轮缘顶点圆直径减去两倍的轮缘高即为该车轮的直径。