一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统及方法与流程

本发明属于轨道车辆检修，尤其涉及一种对轨道车辆的车轮踏面损伤情况进行检测的系统和方法。

背景技术：

1、铁路列车车轮踏面损伤可以用不圆度衡量，也称为椭圆度或失圆度。不圆度产生的原因可由轮轨摩擦导致，如线路不够理想、转弯时曲率半径不合理、润滑不够充分等造成的整体不圆(具体缺陷类型如多边形)；也可由轮轨间动力作用导致制动系统不够合理时，产生的局部不圆(具体缺陷类型如擦伤、剥离等)。专利里统一称为踏面损伤，由于车轮为列车关键部件，在高速运行时，踏面损伤影响乘坐舒适度外，其损伤导致的不平稳轮轨作用力严重影响列车运行安全性。

2、如图1所示，现有对轨道车辆车轮踏面损伤情况进行接触检测的方法一般为平行四边形位移法又称踏板检测法，检测车轮踏面102的损伤103。该方法的原理是：以轮缘外缘为基准，通过测量轮缘垂度，检测车轮磨损和踏面擦伤。当车轮101有磨损或擦伤剥离等损伤103时，滚动圆的部分半径将减小，滚动圆与钢轨接触时，轮缘顶部相对于钢轨将下移。通过接触式检测到轮缘顶部下移量的位移值，可以得到当前车轮踏面102损伤103的当量情况。如图所示为车轮101经过检测装置时轮缘顶部下移导致直接接触的“杆”下移的示意，通过位移传感器检测装置检测下垂移量得到车轮滚动圆的半径变化量。达到车轮踏面损伤(多边形、不圆、剥离、擦伤等)检测目的。

3、车轮踏面损伤检测装置，由于每根杆具有一定长度且存在多处下移检测时的运动结构如轴承、齿轮、套筒或销等机构，才能满足车轮平稳上杆将装置下压及车轮离开后装置上移回到初始位置的动态位移检测目的。但这些机械结构必然存在间隙，故存在车轮滚动到杆上不同位置时出现类似跷跷板及杠杆等现象，导致整根杆各处的下移量存在偏差，故单点位移传感器无法捕获到整根杆各处的位移变化情况而产生误差，无法反应车轮与检测杆接触全过程的真实下压位移。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统及方法，利用多个位移传感器消除机械结构间隙导致的位移测量误差，提高了车轮下压量检测精度及准确性。

2、为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统，包括沿轨道延伸方向水平设置的检测杆以及用于测量检测杆下沉距离的位移传感器，所述位移传感器为沿检测杆轴向布置的两个或者两个以上。

3、作为一种改进，还包括用于将检测杆复位的初始状态的复位机构。

4、作为一种进一步的改进，所述检测杆的长度大于车轮踏面的周长，或者若干根检测杆拼合的长度大于车轮踏面的周长。

5、作为另一种更进一步的改进，所述位移传感器沿检测杆轴向均匀布置。

6、本发明还提供轨道车辆车轮踏面损伤检测方法，应用于上述轨道车辆车轮踏面损伤检测系统，包括：

7、利用位移传感器采集检测杆向下位移的数据；

8、令检测杆的长度为l，车轮从上杆到下杆的过程中每个位移传感器可采集的数据量为n；将检测杆沿长度分为n个采样段，并对n个采样段进行编号；所述采样段的长度为传感器两次采集的间隔时间与车轮当前速度的乘积；

9、在检测杆上选择相邻位移传感器之间的任意点作为拼合点，计算拼合点所在的采样段的序号；

10、将每个位移传感器前后拼合点之间的采样段归为该位移传感器所属；若位移传感器为第一个位移传感器，则将其后方拼合点之前的采样段归为该传感器所属；若位移传感器为最后一个位移传感器，则将其前方拼合点之后的采样段轨为该位移传感器所属；

11、将每个位移传感器采集的有效数据进行拼合；每个位移传感器的有效数据为与其所属采样段序号相同的数据。

12、作为一种改进，将n个采样段顺序编号为1～n，所述位移传感器采集的数据序列为1～n。

13、作为一种改进，所述拼合点位于相邻两个位移传感器的正中。

14、作为一种改进，对于位于两个位移传感器正中的拼合点，利用公式s1/△l+(s2-s1)/(2×△l)计算该拼合点所在采样段，其中s1为前一个位移传感器的长度位置，s2为后一个位移传感器的长度位置，△l为采样段的长度。

15、作为一种改进，所述计算拼合点所在的采样段的序号的方法为：

16、利用公式△l＝l/n计算采用段的长度，其中l为检测杆长度，n为采样段的数量，△l为采样段的长度；

17、计算拼合点所在位置的长度除以采样段的长度的结果，并对该结果进行凑整获得拼合点所在的采样段的序号。

18、作为一种改进，拼合点所在的采样段选用的数据为前一个位移传感器采集的数据、后一个位移传感器采集的数据、前后位移传感器采集的数据的平均值中的一种。

19、本发明的有益之处在于：

20、由于机械加工精度的缘故，部件之间即使再精密都会有一定的间隙，这就导致只有与车轮接触处采集的数据才较为准确。本发明通过在检测杆底部设置多个位移传感器，将检测杆分为若干个采样段，并将每个传感器采集的数据与采样段进行关联，最后将每个传感器采集的最精确的数据进行拼接，从而得到较为准确的结果。

技术特征：

1.一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统，其特征在于：包括沿轨道延伸方向水平设置的检测杆以及用于测量检测杆下沉距离的位移传感器，所述位移传感器为沿检测杆轴向布置的两个或者两个以上。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统，其特征在于：还包括用于将检测杆复位的初始状态的复位机构。

3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统，其特征在于：所述检测杆的长度大于车轮踏面的周长，或者若干根检测杆拼合的长度大于车轮踏面的周长。

4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统，其特征在于：所述位移传感器沿检测杆轴向均匀布置。

5.一种轨道车辆车轮踏面损伤检测方法，应用于权利要求1所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统，其特征在于包括：

6.根据权利要求5所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测方法，其特征在于：将n个采样段顺序编号为1～n，所述位移传感器采集的数据序列为1～n。

7.根据权利要求5所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测方法，其特征在于：所述拼合点位于相邻两个位移传感器的正中。

8.根据权利要求6所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测方法，其特征在于：对于位于两个位移传感器正中的拼合点，利用公式s1/△l+(s2-s1)/(2×△l)计算该拼合点所在采样段，其中s1为前一个位移传感器的长度位置，s2为后一个位移传感器的长度位置，△l为采样段的长度。

9.根据权利要求5所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测方法，其特征在于所述计算拼合点所在的采样段的序号的方法为：

10.根据权利要求5所述的一种轨道车辆车轮踏面损伤检测方法，其特征在于：拼合点所在的采样段选用的数据为前一个位移传感器采集的数据、后一个位移传感器采集的数据、前后位移传感器采集的数据的平均值中的一种。

技术总结
本发明公开了一种轨道车辆车轮踏面损伤检测系统及方法，该方法包括：利用位移传感器采集检测杆向下位移的数据；将检测杆沿长度分为N个采样段，并对N个采样段进行编号；所述采样段的长度为传感器两次采集的间隔时间与车轮当前速度的乘积；在检测杆上选择相邻位移传感器之间的任意点作为拼合点，计算拼合点所在的采样段的序号；将每个位移传感器前后拼合点之间的采样段归为该位移传感器所属；将每个位移传感器采集的有效数据进行拼合。本发明通过在检测杆底部设置多个位移传感器，将检测杆分为若干个采样段，并将每个传感器采集的数据与采样段进行关联，最后将每个传感器采集的最精确的数据进行拼接，从而得到较为准确的结果。

技术研发人员：赵波,张渝,彭建平,章祥,马莉,李毅宏,王艾
受保护的技术使用者：成都铁安科技有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15