[发明专利]一种铁路机车车辆车轮在线擦伤自动检测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路机车车辆车轮状态检测技术领域，特别是一种铁路机车车辆车轮在线擦伤自动检测系统及方法。

背景技术

车轮作为铁路机车车辆走行部的重要部件之一，其运行正常与否直接影响安全行驶。近年来，我国的铁路车辆经历了多次大提速，从普通列车、特快列车、动车组再到高铁，呈现出一个前所未有的良好发展态势。可是带来的后果是铁路机车车辆的车轮与钢轨之间的作用力不断增加，车轮的动态负担也随之加重。与此同时，铁路运输速度和能力的稳步提升意味着对高速客运提出了更高的要求，这其中特别是铁路机车车辆车轮的安全性尤为重要。在众多的因素下，踏面滚轮圆处擦伤现象带来的安全隐患问题，成为了铁路机车车辆故障和事故的重要源头。车轮的安全问题逐渐成为保证车辆安全运行的关键，车轮任何类型的缺陷异常都将会制约着我国轨道交通事业的发展。

目前，铁路机车车辆车轮的擦伤检测方法主要有静态检测和动态检测两种：静态检测在车辆静止时完成检测的，它的最大优点是可以对车轮进行彻底全面的检测且精度高，但检测的时间较长、过程相对复杂；动态检测在车辆正常行驶的时候进行的，因此它的检测效率相较静态检测要高很多，同时它的检测自动化程度高，不占用车辆的周转时间，便于存储车轮信息资料，检出率也高，近年来受到重视。动态检测中最为常用也相对成熟的是利用振动加速度法和平行四边形法构建的擦伤检测系统。图1是利用振动加速度法的擦伤检测系统示意图，在钢轨上安装测量擦伤引发的异常振动的加速度测量传感器和检测车轮通过的车轮计数传感器，轨旁还设有能够读取车号、噪声大小等传感器，由这些传感器输出的数据传送到线路旁的数据收集模块，再与数据处理模块进行通信，对采集到的数据进行分析和处理。振动加速度法误判率高，低速情况下容易漏检，导致其检测精度较低。图2a是利用平行四边形法的擦伤检测系统示意图，图2b是利用平行四边形法的擦伤检测系统的检测部位示意图,它是由四连杆机构和与之一一对应的位移传感器组成，四连杆机构以平行四边形的布局固定在钢轨上，通过支座将位移传感器固定在四连杆机构一侧的钢轨上，该装置能实现对行进中的车轮踏面擦伤的在线检测。该装置只能单向运行，列车反向运行时会造成破坏性冲击，不便于维护。

在申请公布号为CN 102785679A的发明专利中，公开了一种车轮踏面擦伤及不圆度在线检测装置，图3是一种车轮踏面擦伤及不圆度在线检测装置的截面结构示意图，它主要包括：工作轨1和轨道夹持块2，所述轨道夹持块2的上侧设置检测装置3，检测装置3包括外壳4，外壳4的腔体内设有摇臂支架5和摇臂摆杆6，摇臂摆杆6嵌置于摇臂支架5的上侧和外壳4的上壳体之间，摇臂摆杆6的前段伸出外壳4外向工作轨1延伸设置且摇臂摆杆6的前端上设有测量杆7，摇臂摆杆6的后端上设有与其固定相连且同轴设置的主动齿轮8，主动齿轮8的外侧设有与其啮合相连的从动齿轮9，从动齿轮9上设有与其同轴设置的旋转编码器。其他部件还有：复位弹簧10，夹板11和升降装置12。该专利申请中是车轮踏面与测量杆接触，不能保证轮缘能够压在测量杆上；该专利申请中摆杆检测模块放置工作轨道的外侧，因此需要在工作轨道内侧安装用来保证车轮不走蛇形的护轨装置，增加这样的护轨装置增加了成本。

如何解决现有技术的不足是机车车辆车轮状态检测技术领域亟待解决的重大难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种铁路机车车辆车轮在线擦伤自动检测系统及方法，本发明将摆杆检测模块放置在检测工作轨道的内侧即可节省了整个系统的成本，本发明中车轮轮缘接触且水平放置的摆杆保证了轮缘始终能够压在摆杆上，能够准确判断当前车轮的位置，速度等信息；本发明中的检测方法提高了检测精度，且使用方便。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种铁路机车车辆车轮在线擦伤自动检测系统，包括进线感应模块、离线感应模块、n个摆杆检测模块、数据库存储模块、上位机通信模块和擦伤数据分析模块；所述摆杆检测模块包括左摆杆检测模块、右摆杆检测模块以及擦伤数据采集模块；左摆杆检测模块和右摆杆检测模块是相互对称的分别设置在两条工作轨的内侧，n个摆杆检测模块之间是有间隔的设置在工作轨的内侧且总长度大于车轮周长，其中，n为L₁/L₂的值加1后取整数，L₁为车轮周长，L₂为单个摆杆检测模块的长度；其中：