【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电检测，具体涉及一种列车轮对不圆度动态测量方法及装置和存储介质。
技术介绍
1、良好的轮轨关系是确保列车高速、稳定、安全运行的关键因素，因此，车轮与钢轨的尺寸、磨耗以及配合质量的检测直接决定列车运营效率与安全。其中，车轮不圆度作为影响轮轨关系的重要参数，对其进行在线检测可及时发现报警车轮，定期检修，对确保行车安全具有重要意义。长期以来，车轮不圆度检测多通过人工采用不圆度测试仪，并将列车顶起来对车轮不圆度信息进行采集，存在效率低、精度差、安全隐患高等不足，严重制约了当前车轮不圆度检测的精度与效率。
2、目前，随着光电检测技术的快速发展，以其非接触、高精度、大范围等优点被广泛应用在轨道交通安全检测中，有效提高了检测效率与精度。但由于列车车轮安装在底部、测量空间狭小等特点，传统光电测量装置无法满足列车轮对不圆度的动态检测需求。
3、因此，实现列车轮对不圆度高精度动态检测，对保证列车安全检测的质量与提升检测效率具有重要意义。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种列车轮对不圆度动态测量方法及装置和存储介质。
2、为实现上述目的，达到上述技术效果，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种列车轮对不圆度动态测量方法，包括以下步骤：
4、步骤一：列车轮对不圆度动态测量装置搭建
5、所述列车轮对不圆度动态测量装置包括两侧过车双轨、不圆度检测模块和数据处理模块，所述不圆度检测
6、步骤二：列车来临，所述不圆度检测模块启动数据采集，将测量的车轮周向不圆度信息传输至数据处理模块；
7、步骤三：车轮直径数据计算
8、步骤四：车轮不圆度数据处理与坐标变换，最终得到车轮整个圆周不圆度信息分布情况。
9、进一步的，步骤一中，所述两侧过车双轨包括为每个车轮过车布置的外侧钢轨和内侧钢轨，所述外侧钢轨用于承担车轮重量，并且轨距增加至车轮与钢轨只有外侧车轮踏面部位接触，并露出车轮踏面中踏面基点区域，所述内侧钢轨布置于钢轨内侧轮辋区域、外侧钢轨内侧，用于阻止车轮向内侧偏离，保证车轮过车时稳定性。
10、进一步的，步骤一中，所述不圆度检测模块包括编码器、滚轮以及激光位移传感器，所述编码器和滚轮的直径相等，分别起到计算车轮滚动步长和支撑的作用，保证激光位移传感器的光束正过车轮轴心位置，所述激光位移传感器与数据处理模块相连，通过激光位移传感器实时测量车轮踏面基点区域内的位移量并传输至数据处理模块进行分析和处理。
11、进一步的，步骤二中，无需信息采集时，所述不圆度检测模块位于两侧过车双轨下方，当待测轮对来临并进入测量区域，通过电气控制电机控制不圆度检测模块从两侧过车双轨下方弹出，并与当前车轮接触，随着车轮向前移动，所述不圆度检测模块实时测量车轮周向不圆度信息，测量完毕后，通过电气控制电机控制不圆度检测模块返回至两侧过车双轨下方，等待下个车轮到来，依此类推，实现对整列车轮对不圆度信息采集。
12、进一步的，当待测轮对来临并进入测量区域，由测速磁钢测量待测轮对的运行速度，由电气控制电机转动控制不圆度检测模块从两侧过车双轨下方弹出，并与当前车轮接触，随着车轮向前移动，编码器和滚轮贴敷车轮表面，并实时测量车轮周向不圆度信息，由编码器计算车轮滚动位置，当车轮整个圆周都滚过不圆度检测模块后，通过电气控制电机控制不圆度检测模块返回两侧过车双轨下方，等待下个车轮到来，依此类推，直至采集和测量完整列列车车轮不圆度信息；当列车过车完毕后，停止车轮不圆度数据采集并传输至数据处理模块进行分析和处理。
13、进一步的，步骤三中，车轮直径数据计算的步骤包括：
14、不圆度检测模块从两侧过车双轨下方弹出并与当前车轮接触时，编码器和滚轮与车轮相切，激光位移传感器的光束正过车轮轴心位置，通过激光位移传感器实时测量车轮踏面基点区域内的位移量，得出车轮不圆度信息，通过空间几何变换关系，实时得出当前区域车轮直径。
15、进一步的，车轮直径数据计算的步骤包括：
16、第一步：记录编码器当前数值，采集激光位移传感器实时反馈的位移量，变换得到车轮不圆度信息；
17、第二步：通过线下标定得到的编码器、滚轮的直径以及相对位置关系，结合反馈的激光位移传感器的测量值，通过空间几何关系实时测量得出当前车轮直径信息：
18、令车轮直径为d，编码器与滚轮的直径为d，激光位移传感器实时反馈车轮踏面基点区域距离为l，编码器与滚轮之间的横向距离为l，激光位移传感器与编码器、滚轮确定的横向弦的距离为x，则有：
19、
20、其中，除车轮直径的其他参数均通过线下标定得出，则车轮直径可实时测量得出，进而得出当前车轮的车轮不圆度变化量δ＝dm-di，dm、di分别为当前测量轮径与理论轮径；通过编码器计数，即可保证对车轮整个滚动圆进行不大于1mm的采样间隔进行车轮不圆度信息与车轮直径测量。
21、进一步的，步骤四中，车轮不圆度数据处理与坐标变换的步骤包括：
22、基于步骤三中生成的车轮不圆度数据，首先采用小波滤波对采集到的车轮不圆度信息进行滤波，同时基于轮径信息进行极坐标变换，得到车轮整个圆周不圆度信息分布情况，分为以下四步：
23、第一步：基于采集的整个圆周不圆度信息，先选用小波滤波对采集的信号进行小波分解，通过设置滤波器将其中噪声进行筛选出来剔除，并将剩余有效低频信号进行重组，得到最终的车轮不圆度信号；
24、公式表示为s(k)＝f(k)+ε*e(k),k＝0,1,…,n-1，其中，s(k)为信号最初部分，f(k)为信号有效部分，ε为噪声系数，e(k)为信号中噪声部分；
25、实际车轮不圆度信号经过分解，检测需要有用信号处于低频段，需要将高频干扰信号剔除，即将s(k)信号分解，将虚拟号中高频部分舍弃，保留低频部分，实现不圆度信号去噪，得到保真度较高的车轮不圆度信息，用于后续不圆度分析；
26、第二步：车轮不圆度信息极坐标变换，令车轮圆周为360度，当前车轮测点的半径为ρi，则不圆度信息变换到极坐标为其中，θi对应车轮整个圆周为[0，360)；
27、第三步：车轮不圆度信息变换完毕后，采集每节车厢的车号信息以及轮位信息，实现轮位信息与不圆度信息的精确绑定，即为每个车轮绑定对应当前车厢号，并形成报文形式，发送给上位机，上位机解析后，对每个车轮不圆度信息进行显示，并对超限报警车轮进行报警，提示列检人员对报警车轮进行及时检修与处理。
28、本专利技术还公开了一种列车轮对不圆度动态测量装置，包括列车轮对不圆度动态测量装置和上位机，所述列车轮对不圆度动态测量装置包括两侧过车双轨、不圆度检测模块和数据处理模块，所述两侧过车双轨包括为每个车轮过车布置的外侧钢轨和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，步骤一中，所述两侧过车双轨包括为每个车轮过车布置的外侧钢轨和内侧钢轨，所述外侧钢轨用于承担车轮重量，并且轨距增加至车轮与钢轨只有外侧车轮踏面部位接触，并露出车轮踏面中踏面基点区域，所述内侧钢轨布置于钢轨内侧轮辋区域、外侧钢轨内侧，用于阻止车轮向内侧偏离，保证车轮过车时稳定性。
3.根据权利要求1所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，步骤一中，所述不圆度检测模块包括编码器、滚轮以及激光位移传感器，所述编码器和滚轮的直径相等，分别起到计算车轮滚动步长和支撑的作用，保证激光位移传感器的光束正过车轮轴心位置，所述激光位移传感器与数据处理模块相连，通过激光位移传感器实时测量车轮踏面基点区域内的位移量并传输至数据处理模块进行分析和处理。
4.根据权利要求1所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，步骤二中，无需信息采集时，所述不圆度检测模块位于两侧过车双轨下方，当待测轮对来临并进入测量区域，通过电气控制电机
5.根据权利要求4所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，当待测轮对来临并进入测量区域，由测速磁钢测量待测轮对的运行速度，由电气控制电机转动控制不圆度检测模块从两侧过车双轨下方弹出，并与当前车轮接触，随着车轮向前移动，编码器和滚轮贴敷车轮表面，并实时测量车轮周向不圆度信息，由编码器计算车轮滚动位置，当车轮整个圆周都滚过不圆度检测模块后，通过电气控制电机控制不圆度检测模块返回两侧过车双轨下方，等待下个车轮到来，依此类推，直至采集和测量完整列列车车轮不圆度信息；当列车过车完毕后，停止车轮不圆度数据采集并传输至数据处理模块进行分析和处理。
6.根据权利要求1所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，步骤三中，车轮直径数据计算的步骤包括：
7.根据权利要求6所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，车轮直径数据计算的步骤包括：
8.根据权利要求1所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，步骤四中，车轮不圆度数据处理与坐标变换的步骤包括：
9.一种列车轮对不圆度动态测量装置，其特征在于，包括列车轮对不圆度动态测量装置和上位机，所述列车轮对不圆度动态测量装置包括两侧过车双轨、不圆度检测模块和数据处理模块，所述两侧过车双轨包括为每个车轮过车布置的外侧钢轨和内侧钢轨，所述外侧钢轨用于承担车轮重量，并且轨距增加至车轮与钢轨只有外侧车轮踏面部位接触，并露出车轮踏面中踏面基点区域，所述内侧钢轨布置于钢轨内侧轮辋区域、外侧钢轨内侧，用于阻止车轮向内侧偏离，保证车轮过车时稳定性，所述不圆度检测模块与电气控制电机相连，通过电气控制电机控制不圆度检测模块从两侧过车双轨下方弹出或缩回，所述不圆度检测模块包括编码器、滚轮以及激光位移传感器，所述编码器和滚轮的直径相等，分别起到计算车轮滚动步长和支撑的作用，保证激光位移传感器的光束正过车轮轴心位置，所述激光位移传感器与数据处理模块相连，通过激光位移传感器实时测量车轮踏面基点区域内的位移量并传输至数据处理模块进行分析和处理。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法。
...【技术特征摘要】
1.一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，步骤一中，所述两侧过车双轨包括为每个车轮过车布置的外侧钢轨和内侧钢轨，所述外侧钢轨用于承担车轮重量，并且轨距增加至车轮与钢轨只有外侧车轮踏面部位接触，并露出车轮踏面中踏面基点区域，所述内侧钢轨布置于钢轨内侧轮辋区域、外侧钢轨内侧，用于阻止车轮向内侧偏离，保证车轮过车时稳定性。
3.根据权利要求1所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，步骤一中，所述不圆度检测模块包括编码器、滚轮以及激光位移传感器，所述编码器和滚轮的直径相等，分别起到计算车轮滚动步长和支撑的作用，保证激光位移传感器的光束正过车轮轴心位置，所述激光位移传感器与数据处理模块相连，通过激光位移传感器实时测量车轮踏面基点区域内的位移量并传输至数据处理模块进行分析和处理。
4.根据权利要求1所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，步骤二中，无需信息采集时，所述不圆度检测模块位于两侧过车双轨下方，当待测轮对来临并进入测量区域，通过电气控制电机控制不圆度检测模块从两侧过车双轨下方弹出，并与当前车轮接触，随着车轮向前移动，所述不圆度检测模块实时测量车轮周向不圆度信息，测量完毕后，通过电气控制电机控制不圆度检测模块返回至两侧过车双轨下方，等待下个车轮到来，依此类推，实现对整列车轮对不圆度信息采集。
5.根据权利要求4所述的一种列车轮对不圆度动态测量方法，其特征在于，当待测轮对来临并进入测量区域，由测速磁钢测量待测轮对的运行速度，由电气控制电机转动控制不圆度检测模块从两侧过车双轨下方弹出，并与当前车轮接触，随着车轮向前移动，编码器和滚轮贴敷车轮表面，并实时测量车轮周向不圆度信息，由编码器计算车轮滚动位置，当车轮整个圆周都滚...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘晓，陆晓隽，王欢，
申请(专利权)人：江苏集萃智能光电系统研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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