一种钢轨廓形测量曲线的生成方法技术

本发明专利技术属于轨道测量和检测技术领域，公开了一种钢轨廓形测量曲线的生成方法，该生成方法以标准钢轨轨顶的最高点为坐标原点建立二维坐标系，采集钢轨廓形测量的第一轨迹数据并记录在二维坐标系内；根据测量轮的直径得到测量轮与待测钢轨接触边缘的第二轨迹数据；根据第二轨迹数据绘制包络曲线；在包络曲线的包围区域内取一定点作为圆心O，取一定长为扫描半径L，并计算包络曲线上的数据点与圆心O的距离L

【技术实现步骤摘要】
一种钢轨廓形测量曲线的生成方法


[0001]本专利技术涉及轨道测量和检测
，尤其涉及一种钢轨廓形测量曲线的生成方法。

技术介绍

[0002]在轨道运输中，钢轨与车轮是直接接触的两个部件，精准的车轮和轨道的几何尺寸是提高效率和经济性的最有效办法。伴随着科学性的轮廓设计，可以有效的降低摩擦，提高钢轨和车轮的使用寿命，当钢轨和车轮发生磨损后，伴随着车轮和钢轨的轮廓改变，加剧了磨损和振动，此时精确的测量设备是指导钢轨打磨技术的关键，在精确的测量数据的指导下，将钢轨与车轮恢复到最初的设计轮廓，是轨道维护中一项关键的技术工作。
[0003]在实际操作中，操作人员操纵测量仪使得测量轮沿钢轨头断面滚动，在测量轮移动的整个过程中，它的所有轨迹都将被记录下来。实际采集轨迹数据过程中，由于人为因素(如手抖、重复测量某区域的廓形等)，或是需要转换左右两侧的测量轮，虽然最终测量轮轨迹会覆盖钢轨轨头全断面，但不可避免的会存在很多的额外的轨迹数据，影响最终的廓形数据计算。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钢轨廓形测量曲线的生成方法，以对钢轨廓形测量得到的轨迹数据进行快速生成和计算以得到钢轨廓形测量曲线。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种钢轨廓形测量曲线的生成方法，包括如下步骤：
[0007]S1，以标准钢轨轨顶的最高点为坐标原点建立二维坐标系，采集钢轨廓形测量的第一轨迹数据并将所述第一轨迹数据的离散数据点记录在所述二维坐标系内；
[0008]S2，根据测量轮的直径和所述第一轨迹数据，得到所述测量轮与待测钢轨接触边缘的第二轨迹数据；
[0009]S3，根据所述第二轨迹数据绘制包络曲线；
[0010]S4,在所述包络曲线的包围区域内取一定点作为圆心O，取一定长为扫描半径L，并计算所述包络曲线上的数据点与圆心O的距离L
’
，同一个扫描半径L上，以所述距离L
’
最小的所述数据点为有效数据点，依次连接所述有效数据点，得到钢轨廓形曲线。
[0011]可选地，步骤S1中所述二维坐标系为X
‑
Y
‑
Z三轴坐标系中的X
‑
Z二维坐标系，Y轴为沿所述标准钢轨的长轴方向，X
‑
Y二维坐标系为水平坐标系。
[0012]可选地，步骤S1中所述轨迹数据为所述测量轮至少左右轮换两次测量得到。
[0013]可选地，在步骤S4之前还包括数据预处理的步骤：对所述第一轨迹数据和/或所述第二轨迹数据进行数据预处理得到第三轨迹数据，根据所述第三轨迹数据绘制所述包络曲线，然后执行步骤S4。
[0014]可选地，步骤S4所述数据预处理为低通滤波去噪处理和/或移动平均值去噪处理。
[0015]可选地，步骤S4中所述扫描半径L大于所述距离L
’
的最大值。
[0016]可选地，步骤S1中所述第一轨迹数据，通过钢轨轨头廓形测量仪得到，所述钢轨轨头廓形测量仪包括：
[0017]编码器，所述编码器设有两个，两个所述编码器之间通过连接杆连接；
[0018]测量支臂，所述测量支臂的一端连接于其中一个所述编码器，另一端转动连接测量轮；
[0019]上位机，所述上位机与两个所述编码器通讯连接，两个所述编码器采集所述连接杆和所述测量支臂的转角并上传给所述上位机。
[0020]可选地，所述第一轨迹数据为：
[0021]X(M)＝(L1‑
L
2 cosω)sinθ1‑
L
2 sinωcosθ1[0022]Y(M)＝
‑
(L1‑
L
2 cosω)cosθ1‑
L
2 sinωsinθ1[0023]其中，L1和L2分别为所述连接杆和所述测量支臂的长度，ω为所述测量支臂和所述连接杆之间的夹角，θ1为所述连接杆相对于竖直方向的转角，θ2为所述测量支臂相对于竖直方向的转角。
[0024]可选地，所述测量轮设有两个，两个所述测量轮呈人字形对称设在所述测量支臂的长轴方向的两侧。
[0025]可选地，每个所述测量轮上设有磁性件，所述磁性件能够吸附在所述待测钢轨上。
[0026]本专利技术的有益效果：
[0027]本专利技术的一种钢轨廓形测量曲线的生成方法，将采集的第一轨迹数据在二维坐标系内记录并绘制曲线，通过查找内包络线方法，最终生成需要的钢轨廓形曲线，实现钢轨廓形测量曲线快速生成和计算，曲线生成的精度高。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的一种钢轨廓形测量曲线的生成方法流程图；
[0029]图2是本专利技术实施例中采集的第一轨迹数据在二维坐标系内的轨迹曲线；
[0030]图3是本专利技术实施例中测量轮与待测钢轨接触边缘的第二轨迹数据的轨迹曲线；
[0031]图4是本专利技术实施例中对第一轨迹数据或第二轨迹数据进行数据预处理后得到的轨迹曲线；
[0032]图5是本专利技术实施例中应用本专利技术的一种钢轨廓形测量曲线的生成方法得到的钢轨廓形曲线；
[0033]图6是本专利技术实施例中提供的一种钢轨轨头廓形测量仪的原理示意图；
[0034]图7是本专利技术实施例提供的一种钢轨轨头廓形测量仪(双测量轮)的结构示意图；
[0035]图8是本专利技术实施例提供的一种钢轨轨头廓形测量仪(单测量轮)的结构示意图。
[0036]图中：
[0037]100.待测钢轨；
[0038]1.第一编码器；11.底座；2.第二编码器；3.连接杆；4.测量支臂；5.测量轮；6.基准座。
具体实施方式
[0039]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0040]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0041]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0042]在本实施例的描述中，术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢轨廓形测量曲线的生成方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，以标准钢轨轨顶的最高点为坐标原点建立二维坐标系，采集钢轨廓形测量的第一轨迹数据并将所述第一轨迹数据的离散数据点记录在所述二维坐标系内；S2，根据测量轮(5)的直径和所述第一轨迹数据，得到所述测量轮(5)与待测钢轨(100)接触边缘的第二轨迹数据；S3，根据所述第二轨迹数据绘制包络曲线；S4,在所述包络曲线的包围区域内取一定点作为圆心O，取一定长为扫描半径L，并计算所述包络曲线上的数据点与圆心O的距离L
’
，同一个扫描半径L上,以所述距离L
’
最小的所述数据点为有效数据点，依次连接所述有效数据点，得到钢轨廓形曲线。2.根据权利要求1所述的钢轨廓形测量曲线的生成方法，其特征在于，步骤S1中所述二维坐标系为X
‑
Y
‑
Z三轴坐标系中的X
‑
Z二维坐标系，Y轴为沿所述标准钢轨的长轴方向，X
‑
Y二维坐标系为水平坐标系。3.根据权利要求1所述的钢轨廓形测量曲线的生成方法，其特征在于，步骤S1中所述第一轨迹数据为所述测量轮(5)至少左右轮换两次测量得到。4.根据权利要求1所述的钢轨廓形测量曲线的生成方法，其特征在于，在步骤S4之前还包括数据预处理的步骤：对所述第一轨迹数据和/或所述第二轨迹数据进行数据预处理得到第三轨迹数据，根据所述第三轨迹数据绘制所述包络曲线，然后执行步骤S4。5.根据权利要求4所述的钢轨廓形测量曲线的生成方法，其特征在于，所述数据预处理为低通滤波去噪处理和/或移动平均值去...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海勇，蔡付文，
申请(专利权)人：华夏高铁技术有限公司，
类型：发明
国别省市：