[發(fā)明專利]一種軌道車輛輪餅參數(shù)在線測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811437698.8
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109443264B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙若群
• 申請（專利權(quán)）人: 北京鐳格之光測量技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01B21/10;G01B21/02;G01B21/08;G01B21/20;G01B7/14;G01M17/10
• 代理公司: 北京睿康信誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11685
• 代理人: 李建國

1.一種軌道車輛輪餅參數(shù)在線測量裝置及方法，其特征在于：具體測量方法如下：

步驟一：在線測量裝置的安裝

通過支架將2D激光位移傳感器(1)安裝于軌道外側(cè)，將電渦流傳感器(2)安裝于軌道內(nèi)側(cè)且朝向并垂直于輪餅內(nèi)端面設(shè)置，另外，將磁鋼(3)安裝于軌道內(nèi)側(cè)；

所述2D激光位移傳感器(1)和電渦流傳感器(2)用于測量輪餅踏面曲線、滾動圓直徑、滾動圓跳動；

所述電渦流傳感器(2)用于測量內(nèi)側(cè)距；

所述磁鋼(3)用于獲得啟動信號，使輪餅測量系統(tǒng)進(jìn)入待機狀態(tài)，磁鋼(3)超過設(shè)定時間沒有獲得信號，系統(tǒng)待機；

所述軌道包括T型軌和槽形軌，所述電渦流傳感器(2)朝向并垂直于輪餅內(nèi)端面安裝，所述電渦流傳感器(2)垂直于地面向上安裝，所述2D激光位移傳感器(1)、電渦流傳感器(2)固定設(shè)置于同一支架上，相對空間位置固定且已知；

所述2D激光位移傳感器(1)的激光發(fā)射平面A與垂直于軌道的平面B的夾角為α，所述2D激光位移傳感器(1)的激光中心線與平行于軌道的垂直平面C的夾角為β；

步驟二：建立坐標(biāo)系

坐標(biāo)系1：在平面A內(nèi)，為2D激光位移傳感器(1)的原始坐標(biāo)系，2D激光位移傳感器(1)的發(fā)射窗口平面與平面A的交線為x軸，2D激光位移傳感器(1)的激光發(fā)射方向為y軸；

坐標(biāo)系2：在平面A內(nèi)，與軌道平行的水平面稱為平面D，平面A與平面D的交線為x軸，與x軸垂直的為y軸；

坐標(biāo)系3：在平面C內(nèi)，平行于軌道的為x軸，垂直于軌道的為y軸；

步驟三：輪餅踏面曲線的獲取

a)、當(dāng)輪餅滾動經(jīng)過磁鋼(3)，系統(tǒng)進(jìn)入待機狀態(tài)，當(dāng)輪餅滾動接近2D激光位移傳感器(1)和電渦流傳感器(2)時，2D激光位移傳感器(1)和電渦流傳感器(2)開始測量并得到不同時刻的多組數(shù)據(jù)；

b)、將步驟1獲得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到坐標(biāo)系2中的數(shù)據(jù)；

c)、在坐標(biāo)系2中對不同時刻的每組散點數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到不同時刻的多條輪餅踏面曲線；

d)、對不同時刻的每條輪餅踏面曲線，按鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，計算輪緣高度，并選取輪緣高度最小的三條曲線，將上述三條曲線作平均處理，得到最終的輪餅踏面曲線；

步驟四：輪餅踏面曲線特征值的獲取

將得到的輪餅踏面曲線按鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，計算得到輪緣高度、輪緣厚度、輪輞寬度數(shù)據(jù)；

步驟五：輪餅滾動圓直徑的獲取

a)、在每條輪餅踏面曲線上找到踏面基點P_0、P_1、……..P_i，并通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到坐標(biāo)系3中不同時刻踏面基點的高度坐標(biāo)y_i；

b)、假定車輛運行速度為v，2D激光位移傳感器(1)的采樣時間間隔為t，則步驟1中不同時刻踏面基點的橫向坐標(biāo)為x_i+itv；

c)、各踏面基點在坐標(biāo)系3中應(yīng)該在同一個圓上，因此，輸入不同的車輛運行速度v，對踏面基點數(shù)據(jù)進(jìn)行圓擬合，選取擬合誤差最小的擬合圓作為踏面基點所在圓，從而得到滾動圓直徑D及其中心坐標(biāo)，以及對應(yīng)的車輛速度v；

步驟六：滾動圓跳動值的獲取

a)、依據(jù)步驟五中得到的車輛速度v，可得到不同時刻踏面基點的坐標(biāo)；

b)、依據(jù)步驟五中得到的滾動圓中心坐標(biāo)及步驟三中不同時刻的踏面基點坐標(biāo)，計算不同時刻的踏面基點到滾動圓中心的距離；

c)、依據(jù)得到的不同時刻的踏面基點到滾動圓中心的距離，減去滾動圓半徑，即可得到滾動圓的徑向跳動值；

步驟七：內(nèi)側(cè)距及等效錐度的獲取

經(jīng)過對兩軌道內(nèi)側(cè)電渦流傳感器(2)之間距離的標(biāo)定，可得到輪對內(nèi)側(cè)距，再按鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)計算得到等效錐度；

步驟八：完善數(shù)據(jù)管理應(yīng)用功能

功能1、結(jié)合車號識別裝置，記錄車輛日期、車號、軸位、輪號；

功能2、可計算同軸直徑差、同轉(zhuǎn)向架直徑差、同車直徑差，通過輸入閾值，實現(xiàn)超差報警；

功能3、通過輸入輪緣高度、輪緣厚度、滾動圓直徑、內(nèi)側(cè)距、等效錐度的閾值，實現(xiàn)超差報警；

功能4、通過一定時間的測量，可計算磨損速度及趨勢，預(yù)測磨損超差時間，指導(dǎo)輪餅維修工作；

功能5、可與車輛段管理系統(tǒng)接駁，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將輪餅測量系統(tǒng)納入車輛段管理系統(tǒng)；

功能6、打印輸出。