[实用新型]传感器直接测量的城轨车辆车轮不圆度检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及铁路车轮检测领域，特别是一种传感器直接测量的城轨车辆车轮不圆度检测装置。

背景技术

城轨车辆在运行的过程中会出现不同程度的磨耗，磨耗对车轮安全运行会产生影响，而其中磨耗不均匀导致的车轮踏面多边形尤为重要，它对列车的运行安全性构成严重威胁，使机车车辆对线路和自身的动力作用大大加大，同时还会带来附加的振动和冲击，降低机车车辆的临界速度，使得列车的平稳性和舒适性变差。因此对车轮踏面的不圆度测量对列车安全运行有着重要意义。

车轮圆度的检测方法主要分为静态检测和动态监测，静态检测需要在列车停止或车轮拆卸的情况下进行，不仅占用列车的周转时间，且速度慢，劳动强度大；动态监测不仅可以实现对轮对的在线监测，而且自动化程度高，不占用车辆周转时间，便于存储信息资料，目前采用的动态监测不圆度方法有振动加速度检测法和接触测量法：

振动加速度检测法通过分析采集的整列列车经过检测点时轨道的振动情况，提取车轮的不圆度信息，但是该方法受传感器安装夹具、枕木振动衰减的影响，测量精确度不高。接触测量法典型的为平行四边形法，专利1（升降式车轮踏面插伤及不圆度在线动态检测装置，申请号：200720082608.9，申请日：2007-12-20）和专利2（一种车轮踏面插伤和不圆度在线检测装置，申请号：201210307496.8，申请日：2012-08-27）均公开了平行四边形结构的在线测量方法及其改进，该方法中位移传感器与固定在构成平行四边形机构一边的钢轨上的支座相连，传感器可直接测量出车轮踏面与轮缘的相对高度的变化量，位移传感器记录整个踏面圆周的直径情况，当踏面不圆时传感器即输出曲线从而得出不圆度，但是该方法采用了接触式测量，不适合于列车高速通过的情况，并且存在测量响应速度慢、机械结构寿命低、工程实施困难等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高精度的传感器直接测量的城轨车辆车轮不圆度检测装置，采用非接触式测量，检测速度快、测量范围大。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种传感器直接测量的城轨车辆车轮不圆度检测装置，包括中央处理单元和多个激光传感器，所述激光传感器均与中央处理单元连接；检测区段的钢轨向外偏移，且该检测区段的钢轨内侧设置护轨，护轨与车轮轮缘内侧相切；激光传感器设置于钢轨偏移所空出的区域与护轨之间，激光传感器的探头沿钢轨方向排列且分布在水平线上，各激光传感器的探测光束垂直钢轨向上，所有激光传感器与进行不圆度测量的车轮圆周共面。

与现有技术相比，本实用新型的显著优点在于：（1）基于激光检测系统，通过最小二乘拟合的算法，实现对列车车轮在线非接触测量，测量精度高；（2）由激光传感器自动获取车轮任意多点坐标，通过相应数据处理算法，获得当下所测车轮直径，取直径的最大值减去最小值，得到不圆度的量化指标，操作简单、方便快捷；（3）自动获取车轮经过时的速度；（4）具有检测速度快、测量范围大的优点。

附图说明

图1为车轮踏面运行后的磨耗示意图。

图2为本实用新型传感器直接测量的城轨车辆车轮不圆度检测装置的结构图。

图3为本实用新型城轨车辆车轮不圆度检测装置中钢轨切换处的示意图。

图4为本实用新型钢轨偏移的距离Q与护轨的尺寸破面示意图。

图5为实施例中激光传感器直线垂直安装的车轮不圆度检测示意图。

图6为实施例中9个激光传感器的测量值S随时间t(ms)的关系。

图7为实施例中某个传感器测量点的输出(X_it,Y_it)及其拟合后的圆。

图8为实施例中重复测量20次不圆度所得结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1中表示出了某车轮运行过后的踏面形状与刚投入运行时踏面形状，可以看出距离轮缘侧面处70mm为磨耗集中处，该处为工程中常用的衡量直径所在位置，而车轮直径往往控制在770～840mm之间，故激光传感器探测点选取为该处的车轮圆周。