[發明專利]一種鋼軌廓形及波磨的二維激光動態檢測裝置和方法

有效

• 申請號: 201711004334.6
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107839714B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 楊岳;易兵;陳峰;羅意平;李雄兵;盧瑤;戴萬林;王攀攀;劉龍
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B61K9/08
• 分類號: B61K9/08;G01B11/00;G01B11/14;G01B11/24
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

1.一種鋼軌廓形及波磨的二維激光檢測裝置，其特征在于，包括二維激光位移傳感器、支架、走行小車、編碼器和工業計算機，所述的支架和編碼器均設置于走行小車上，所述的二維激光位移傳感器通過支架固定在走行小車上，所述的工業計算機與二維激光位移傳感器和編碼器分別通信連接，走行小車包括T字結構件、走行輪和導向輪，T字結構件包括橫向件和設置于橫向件中央位置并與橫向件垂直設置的縱向件，橫向件置于列車軌道的一根鋼軌上且其延伸方向與鋼軌延伸方向一致，橫向件的兩端分別設有位于端部底面以接觸鋼軌頂面的走行輪和從端部底面向下伸出以接觸鋼軌內側壁的導向輪，縱向件的尾端置于列車軌道的另一根鋼軌上，縱向件的尾端底面上設有接觸鋼軌頂面的走行輪和從尾端底面向下伸出以接觸鋼軌內側壁的導向輪，支架設置于縱向件的尾端頂面并支撐二維激光位移傳感器朝向鋼軌軌頭內側照射，編碼器與縱向件尾端的走行輪同軸以記錄走行小車的移動數據；

所述的支架包括安裝盒、兩個三角支架、固定螺柱、固定板，所述的固定板上開有對稱設置的月牙槽，固定板通過螺釘穿過月牙槽固定于走行小車上，兩個三角支架為直角三角形，三角支架的一條直邊固定于固定板的邊緣上，斜邊上開有槽型孔，安裝盒通過固定螺柱固定于斜邊的槽型孔中，二維激光位移傳感器設置于安裝盒內。

2.一種鋼軌廓形及波磨的二維激光動態檢測方法，其特征在于，采用如權利要求1所述的裝置，包括以下步驟：

步驟一，設置二維激光檢測裝置，保持二維激光位移傳感器的激光平面垂直于被測鋼軌，并與鋼軌斷面平行，然后通過調整安裝盒的距離和角度，使得被測鋼軌軌頭以及軌腰與軌底上表面相交的圓弧全部覆蓋在二維激光位移傳感器發射的激光平面內，完成對二維激光位移傳感器的位置調節；

步驟二，鋼軌廓形動態檢測，設置二維激光位移傳感器的采樣距離間隔為ΔS，以走行小車上與編碼器同軸的走行輪半徑為r，每轉動一定角度Δθ，工業計算機存儲一次二維激光位移傳感器獲取到的采樣點鋼軌廓形數據，通過編碼器記錄采樣點在被測鋼軌上的位置，實現被測鋼軌廓形數據和對應鋼軌位置的匹配，并將多個被測鋼軌廓形數據返回工業計算機，其中

步驟三，將步驟二中獲取的鋼軌多個等距離截面的鋼軌廓形數據分別進行數據預處理、離散數據點插值、廓形配準以及廓形偏差分析計算，然后進行多輪廓數據的鋼軌廓形平均偏差、最大偏差、均方根偏差以及波磨計算。

3.根據權利要求2所述的一種鋼軌廓形及波磨的二維激光動態檢測方法，其特征在于，步驟三中的數據預處理包括數據濾波和數據精簡兩個步驟：

數據濾波：對于鋼軌廓形動態檢測數據中明顯的突變點，首先采用限幅濾波法將其剔除，當數據存在周期性連續出現的噪聲點時，使用加權遞推平均濾波法進一步去除周期性出現的噪聲；

數據精簡：對于二維激光位移傳感器采集的數據，用等間距縮減法進行數據精簡，考慮遍歷原始數據數組，每隔q個數據進行一次采樣，采樣后的鋼軌廓形數據量縮減為原始數據的1/q，其中q取大于1的自然數。