[發明專利]基于激光的車輪直徑非接觸式動態測量裝置及其方法

有效

• 申請號: 200810056339.8
• 申請日: 2008-01-16
• 公開（公告）號: CN101219672A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 馮其波;張志峰;陳士謙;崔建英
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B61K9/12
• 分類號: B61K9/12
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳曦

技術領域

本發明涉及一種基于激光測量技術、能夠對列車車輪的直徑參數進行非接觸式動態測量的裝置及其方法，屬于光學測量技術領域。

背景技術

隨著我國鐵路事業的發展，列車行駛速度不斷提高，車輛運行的安全問題越來越受到人們的重視。列車的高速行駛會加劇列車車輪踏面與鋼軌之間的各種磨耗，造成車輪直徑的變化，影響車輪與軌道的配合，進而影響了列車的運行安全。因此，當經過一定期限后列車車輪就要進行定期檢測，對于參數超限的車輪需要維修或報廢，否則會給列車的安全運行帶來隱患。

在列車車輪的定期檢測工作中，車輪直徑參數是一個重要的檢測指標，可以用來評估車輪本身的好壞。尤其是在以下三種場合下，需要對列車車輪直徑進行精確測量：1.新加工的車輪需要測量直徑尺寸以選配輪對和作為輪對的原始數據；2.使用過程中需要不斷監控車輪直徑以確定是否超限，如果超限則需要送維修車間進行維修；3.輪對送入維修車間進行維修前后，還需要測量車輪直徑以確認維修結果。

目前，國內外一般采用機械式卡尺或者卡鉗來測量車輪直徑。這兩種測量方式存在卡尺尺體笨重、測量技術不易掌握、誤差較大等缺陷；且必須將車輪推出才能測量，特別是測量大直徑車輪時需要兩個人進行操作，使用上也不方便。

在公告號為CN85203160的中國實用新型專利中，提供了一種用于測量鐵路機車及車輛車輪直徑或者其他機械部件直徑的新型車輪徑尺，它采用接觸式間接測量原理，因此存在測量點不容易定位，讀數容易受環境和人為因素的影響的缺陷。此外，在公告號為CN87207390的中國實用新型專利中，提供了一種采用“弦高法”的車輪輪徑測量儀器。但是該儀器仍然采用接觸測量的方式，對測量儀器和車輪都造成一定的磨耗，而且測量點容易受輪徑上油污雜物的影響。

總結起來，現有利用卡尺或者卡鉗的接觸式測量技術普遍存在以下的缺點：(1)依靠人工操作，測量效率低，不容易及時發現問題；(2)測量精度容易受外界環境的影響；(3)必須拆卸車輪，測量周期長；(4)因為現場的操作空間太小，此類接觸式測量技術普遍不適用在現場對車輪直徑進行測量。

有鑒于此，人們開始研究非接觸式的輪對幾何參數測量技術，以便能對車輪直徑進行動態測量。這方面的技術方案包括中國發明專利申請“車輛輪對直徑在線檢測方法及裝置號”(專利申請號：200610155282.8)提出的利用結構光和CCD攝像技術動態得到車輪直徑及其它參數的方法以及中國發明專利申請“列車輪對尺寸在線檢測方法及裝置”(專利申請號：200510035961.7)中提出的在每根鋼軌的兩側對稱設置兩對相隔的激光位移探測器，由此得到輪對的幾何尺寸的方法等。另外，在專利號為US20030103216、US4932784、US5247338和US5936737等公開的技術方案中，也提出了利用激光和CCD攝像頭非接觸地測量車輪外形參數的具體實施方案。俄羅斯聯邦鐵路于90年代中期研制成功采用超聲遙測方法的非接觸式輪對參數自動化檢測裝置。當鐵路車輛以不大于5km/h的速度運行時，該裝置可測出距車輪各個特征表面的距離，經分析處理后可得出車輪直徑等參數。但是，現有的車輪直徑非接觸式動態測量技術方案仍然存在如下的問題需要解決：1.測量裝置過于復雜，安裝調試困難；2.測量精度不高；3.測量響應速度不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于激光的車輪直徑非接觸式動態測量裝置及其方法。利用本發明，可以對列車車輪的直徑實施非接觸式的精確測量，不僅在車輪檢修的靜態條件下可以實現測量，而且在列車運行的動態條件下也可以實現自動測量。

為實現上述的發明目的，本發明采用下述的技術方案：

一種基于激光的車輪直徑非接觸式動態測量裝置，包括中央處理單元，其特征在于：

所述動態測量裝置還包括激光位移傳感器和車輪定位傳感器，所述激光位移傳感器和車輪定位傳感器分別與所述中央處理單元相連接；

所述激光位移傳感器和所述車輪定位傳感器沿鋼軌方向排列，且位于鋼軌的同一側。

其中，所述激光位移傳感器為基于三角法的激光位移傳感器，所述車輪定位傳感器為渦流位移傳感器。

所述激光位移傳感器和所述車輪定位傳感器通過卡塊固定方式或直接粘接方式固定在所述鋼軌上，

或者，所述激光位移傳感器和所述車輪定位傳感器分別固定在鋼軌旁的地基樁上。

一種基于激光的車輪直徑非接觸式動態測量方法，基于上述的車輪直徑非接觸式動態測量裝置實現，其特征在于：

(1)將激光位移傳感器和車輪定位傳感器沿鋼軌方向排列；