一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置及测量方法，属于轨道交通技术领域。本发明专利技术的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，包括安装于轨道外侧的外侧激光位移传感器和安装于轨道内侧的内侧激光位移传感器，其中外侧激光位移传感器的感测头高出轨道顶面的高度为H1，距离轨顶中心的水平距离为L1，其探测光束与垂直于轨道方向的夹角为A1，与平行于轨道方向的夹角为A2；所述内侧激光位移传感器的感测头低于轨道顶面的高度为H2，距离轨顶中心的水平距离为L2，与垂直于轨道方向的夹角为B1。采用本发明专利技术的技术方案可以有效提高车轮轮缘参数的检测精度，且其检测效率较高。

An On-line Dynamic Measuring Device for Wheel Flange Parameters of Rail Transit and Its Measuring Method

The invention discloses an on-line dynamic measuring device for wheel flange parameters of rail transit wheels and a measuring method, which belongs to the technical field of rail transit. An on-line dynamic measuring device for wheel flange parameters of rail transit wheels includes an outer laser displacement sensor installed on the outer side of the track and an inner laser displacement sensor installed on the inner side of the track. The sensor head of the outer laser displacement sensor is H1 higher than the top surface of the track and the horizontal distance from the top center of the track is L1. The detecting beam is perpendicular to the track direction. The angle between the inner laser displacement sensor and the top of the track is H2, the horizontal distance from the center of the top of the track is L2, and the angle between the inner laser displacement sensor and the vertical direction of the track is B1. The technical scheme of the invention can effectively improve the detection accuracy of wheel flange parameters and has high detection efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置及测量方法
本专利技术属于轨道交通
，更具体地说，涉及一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置及测量方法。
技术介绍
随着我国轨道交通的快速发展，列车在线运行的安全问题也日益显著。轮对是列车与钢轨相接触的部分。轮对保证了机车在钢轨上的运行和转向，承受来自列车的全部静、动载荷，并把它传递给钢轨，并将因线路不平顺产生的载荷传递给列车车辆各零部件。此外，列车车辆的驱动和制动也是通过轮对起作用的。因此，轮对的状况直接关系到列车的运行质量和安全，对其尺寸参数的实时监测是保障列车安全行驶的重要措施。传统技术中通常是采用人工测量和静态测量方法对车轮轮缘参数进行测量，检测精度较差，且检测效率低，从而促进了在线动态检测技术的研究与发展。对于轮对尺寸的在线检测技术，早期的方法是采用基于CCD图像测量技术进行测量，但该方法的系统结构布置较为复杂，且受振动、环境影响大。随着传感器技术的发展，激光测距得到了越来越广泛的应用，很多研究者开始将激光位移传感器应用于车轮轮缘参数的在线动态检测。如，申请号为201610365458.6的申请案公开了一种列车轮对尺寸在线检测方法及其系统，该方法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，但该申请案的检测精度有待进一步提高。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服采用现有方法对车轮轮缘参数进行测量存在的不足，提供了一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置及测量方法。采用本专利技术的技术方案可以有效提高车轮轮缘参数的检测精度，且其检测效率较高。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，包括安装于轨道外侧的外侧激光位移传感器和安装于轨道内侧的内侧激光位移传感器，其中外侧激光位移传感器用于采集车轮轮缘顶点至车轮名义滚动圆处的轮廓线，其感测头高出轨道顶面的高度为H1，距离轨顶中心的水平距离为L1，其探测光束与垂直于轨道方向的夹角为A1，与平行于轨道方向的夹角为A2；所述内侧激光位移传感器用于采集车轮内辋面至轮缘外侧的轮廓线，其感测头低于轨道顶面的高度为H2，距离轨顶中心的水平距离为L2，与垂直于轨道方向的夹角为B1。更进一步的，所述外侧激光位移传感器与内侧激光位移传感器均为二维激光位移传感器，其感测头之间沿平行于轨道方向的距离为L3；两条轨道均对称安装有所述的外侧激光位移传感器与内侧激光位移传感器。更进一步的，两个激光位移传感器的安装位置满足下式：tanA2＝(R-H1)/L3R为待测车轮半径，当感测头高于轨顶时，H1取正，反之则取负值。更进一步的，所述外侧激光位移传感器及内侧激光位移传感器均通过传感器安装机构进行安装，该传感器安装机构包括底板、内侧安装板和外侧安装板，其中底板固定安装于轨道底部，内侧安装板和外侧安装板均与底板固定相连，且内侧安装板与外侧安装板的安装角度分别与内侧激光位移传感器、外侧激光位移传感器的安装角度相对应。更进一步的，所述底板上安装有支撑板，支撑板与调节板固定相连，外侧安装板安装支撑于调节板上，且支撑板的支撑面加工为与外侧激光位移传感器的安装角度相对应的二维斜面。更进一步的，所述外侧安装板与调节板之间通过轴承可转动相连，并通过螺栓进行固定。更进一步的，所述调节板上设有调心轴承座，外侧安装板上对应安装有与调心轴承座转动配合的调心轴承；所述外侧安装板上加工有固定孔和微调螺纹孔，其中固定孔的内径大于固定孔内固定螺栓的直径。本专利技术的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量方法，包括以下步骤：步骤一、车轮轮廓线的采集车轮经过时，控制两个2D激光位移传感器同时采集车轮踏面轮廓，其中内侧激光位移传感器采集车轮内辋面至轮缘外侧的轮廓线，外侧激光位移传感器采集车轮轮缘顶点至名义滚动圆处的轮廓线；步骤二、轮廓线的提取选取内侧激光位移传感器所测经过轮缘法线的那条轮廓线，即所有轮廓线中轮缘处于最低点时的那条轮廓曲线，以及同一时刻外侧激光位移传感器对应测得的轮廓曲线；步骤三、有效数据的提取对选取的轮廓曲线中的无效曲线数据进行过滤，从而对有效数据进行提取；步骤四、轮廓曲线的旋转将处理过的两条轮廓曲线均按照以下公式沿顺时针方向进行旋转处理：X＝(x1-x0)cosα-(y1-y0)sinα+x0Y＝(x1-x0)sinα+(y1-y0)cosα+y0式中：(X，Y)为旋转之后曲线的坐标，(x1，y1)为旋转之前曲线的坐标，(x0，y0)是旋转中心的坐标，取(0，0)点，α是旋转角度；其中，外侧激光位移传感器的旋转角度α为(A1-90)度，内侧激光位移传感器的旋转角度α取(b-90)度，其中b为内侧激光位移传感器所测轮廓曲线中车轮内辋面的直线段相对于水平方向的倾斜角度(将内辋面的直线段旋转为水平方向时的旋转角度)；步骤五、曲线拼接与整合以内侧激光位移传感器所测轮廓曲线的端点作为特征点，将两个传感器所测旋转后的曲线进行拼接，拼接后再对两条曲线的X坐标和Y坐标重新进行整合，整合时取内辋面X坐标的平均值，再将该平均值整合为0；步骤六、轮缘参数的计算根据所得拼接整合后的轮廓曲线对车轮轮缘参数进行计算。更进一步的，内侧激光位移传感器所测轮廓曲线中车轮内辋面的直线段相对于水平方向的倾斜角度b计算如下：内侧激光位移传感器所测轮廓曲线中车轮内辋面为一倾斜的直线，取该倾斜直线上任意两点，即可计算其倾斜角度：多次取点进行计算，得到一系列的角度正切值tanb1，tanb2，tanb3，……，tanbk，再对这些正切值取平均值，得到：tanb＝(tanb1+tanb2+tanb3+......+tanbk)/k则旋转公式中：更进一步的，步骤五中曲线拼接的方法具体为：先获取内侧激光位移传感器所测轮廓线旋转后曲线的最大值a1以及端点值a2，再获取外侧激光位移传感器所测轮廓线旋转后曲线的最大值b1，并在外侧激光位移传感器所测轮廓线旋转后曲线中找到b2＝b1-(a1-a2)的点，若曲线中没有刚好对应的点，则找到b2左右两点的坐标(X1，Y1)和(X2，Y2)，并用以下公式计算b2处的X坐标：以(Xb2，b2)点进行拼接即得到拼接后的轮廓线。更进一步的，所述步骤六中以机车车辆车轮轮缘踏面外形标准中规定的测量基准计算轮缘高、轮缘厚和轮缘综合值三个参数，若某个轮缘参数的测量点处无测量值，采用下面的公式近似计算：其中，若知道某测量点的Y坐标，求该点的X坐标时，用公式(1)进行近似计算，若知道某测量点的X坐标，求该点的Y坐标时，用公式(2)进行近似计算；轮对内侧距的计算方法如下：将内侧激光位移传感器所测轮廓曲线按角度b进行旋转，旋转中心为(0，0)点，得到内辋水平的轮廓曲线，进一步得到内侧激光位移传感器到车轮内辋面的距离L1；同理，可以得到另一侧钢轨的内侧激光位移传感器到车轮内辋面的距离L2；若两激光位移传感器之间的安装距离为L，则轮对内侧距为d＝L+L1+L2。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，其特征在于：包括安装于轨道(11)外侧的外侧激光位移传感器(9)和安装于轨道(11)内侧的内侧激光位移传感器(10)，其中外侧激光位移传感器(9)用于采集车轮轮缘顶点至车轮名义滚动圆处的轮廓线，其感测头高出轨道(11)顶面的高度为H1，距离轨顶中心的水平距离为L1，其探测光束与垂直于轨道方向的夹角为A1，与平行于轨道方向的夹角为A2；所述内侧激光位移传感器(10)用于采集车轮内辋面至轮缘外侧的轮廓线，其感测头低于轨道(11)顶面的高度为H2，距离轨顶中心的水平距离为L2，与垂直于轨道方向的夹角为B1。

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，其特征在于：包括安装于轨道(11)外侧的外侧激光位移传感器(9)和安装于轨道(11)内侧的内侧激光位移传感器(10)，其中外侧激光位移传感器(9)用于采集车轮轮缘顶点至车轮名义滚动圆处的轮廓线，其感测头高出轨道(11)顶面的高度为H1，距离轨顶中心的水平距离为L1，其探测光束与垂直于轨道方向的夹角为A1，与平行于轨道方向的夹角为A2；所述内侧激光位移传感器(10)用于采集车轮内辋面至轮缘外侧的轮廓线，其感测头低于轨道(11)顶面的高度为H2，距离轨顶中心的水平距离为L2，与垂直于轨道方向的夹角为B1。2.根据权利要求1所述的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，其特征在于：所述外侧激光位移传感器(9)与内侧激光位移传感器(10)均为二维激光位移传感器，其感测头之间沿平行于轨道(11)方向的距离为L3；两个激光位移传感器的安装位置满足下式：tanA2＝(R-H1)/L3R为待测车轮半径，当感测头高于轨顶时，H1取正，反之则取负值。3.根据权利要求1或2所述的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，其特征在于：两条轨道(11)均对称安装有所述的外侧激光位移传感器(9)与内侧激光位移传感器(10)，且外侧激光位移传感器(9)及内侧激光位移传感器(10)均通过传感器安装机构进行安装，该传感器安装机构包括底板(1)、内侧安装板(3)和外侧安装板(8)，其中底板(1)固定安装于轨道(11)底部，内侧安装板(3)和外侧安装板(8)均与底板(1)固定相连，且内侧安装板(3)与外侧安装板(8)的安装角度分别与内侧激光位移传感器(10)、外侧激光位移传感器(9)的安装角度相对应。4.根据权利要求3所述的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，其特征在于：所述底板(1)上安装有支撑板(4)，支撑板(4)与调节板(7)固定相连，外侧安装板(8)安装支撑于调节板(7)上，且支撑板(4)的支撑面加工为与外侧激光位移传感器(9)的安装角度相对应的二维斜面。5.根据权利要求4所述的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，其特征在于：所述外侧安装板(8)与调节板(7)之间通过轴承可转动相连，并通过螺栓进行固定。6.根据权利要求5所述的一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量装置，其特征在于：所述调节板(7)上设有调心轴承座(6)，外侧安装板(8)上对应安装有与调心轴承座(6)转动配合的调心轴承；所述外侧安装板(8)上加工有固定孔(802)和微调螺纹孔(803)，其中固定孔的内径大于固定孔内固定螺栓的直径。7.一种轨道交通车轮轮缘参数在线动态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、车轮轮廓线的采集车轮经过时，控制两个2D激光位移传感器同时采集车轮踏面轮廓，其中内侧激光位移传感器(10)采集车轮内辋面至轮缘外侧的轮廓线，外侧激光位移传感器(9)采集车轮轮缘顶点至名义滚动圆处的轮廓线；步骤二、轮廓线的提取选取内侧激光位移传感器(10)所测经过轮缘法线的那条轮廓线，即所有轮廓线中轮缘处于最低点时的那条轮廓曲线，以及同一时刻外侧激光位移传感器(9)对应测得的轮廓曲线；步骤三、...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺子铭，徐见，马开富，芮军，
申请(专利权)人：马鞍山市雷狮轨道交通装备有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34