[实用新型]传感器直线倾斜安装的城轨车辆车轮直径检测装置

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线倾斜安装的城轨车辆车轮直径检测装置。

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，而其中磨耗导致的车轮直径变化尤为关键。列车正线运行中，同轴及同转向架轮径差均有限度要求，同轴轮径差过大容易导致轮对擦伤，同一轮对轮径差过大还容易导致轮缘偏磨或列车异常振动，因此对车轮直径的测量对列车安全运行有着重要意义。

常用的圆弧半径测量方法包括卡尺法和弓高弦长法，其中卡尺法适用于精度要求不高的场合，测量范围受弧长的限制，卡尺量程受横向定位架的限制；而弓高弦长法的操作比较繁琐，该两种方法通常用于对工件做静态的离线测量。中国专利CN201159640Y（铁路车轮直径测量装置，申请号：200820055350.8，申请日：2008-02-02）公开了一种弓高弦长法测量车轮半径装置，检修方法属于手工测量和离线自动测量，当车轮行驶一段时间后需定期送车间进行检修。这种静态离线测量采用专用量具或万能量具人工检测，存在检测结果误差大、准确性差、返工率高、工作效率低、劳动强度大等缺点。

非接触式的在线测量轮对直径或轮对几何参数逐渐发展起来，中国专利CN1899904A（列车轮对尺寸在线检测方法及装置，申请号：200510035961.7申请日：2005-07-20），在每根钢轨的两侧安装一定距离的激光位移传感器，传感器从钢轨的底侧斜向上测量，从而记录车轮踏面数据，并基于列车移动的速度计算经过两个激光传感器弦长得到直径。该方法的缺点为，需要同时利用列车速度信息，不能独立完成直径的测量，且利用单个激光传感器记录踏面信息，会由于踏面的变化无法精确定位直径所在位置。中国专利CN101219672A（基于激光的车轮直径非接触式动态测量方法，申请号：200810056339.8申请日：2008-01-16）采用两个激光位移传感器直接照射车轮踏面滚动面，通过安装传感器的几何位置关系测量车轮直径，该方法的缺点为探测线没有解决对准问题，而同样近似斜切法，无法精确描述车轮直径。综上，目前的非接触式车轮直径测量技术仍然存在测量精度不高、测量响应速度慢、工程实施困难等缺点。

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线倾斜安装的城轨车辆车轮直径检测装置，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：

一种传感器直线倾斜安装的城轨车辆车轮直径检测装置，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均布在长度固定的水平线上，各激光传感器探头沿着不同方向测量且探测光束能够同时到达车轮，所有激光传感器位于车轮下方并且与进行直径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，操作简单、方便快捷；（3）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线倾斜安装的车轮直径检测装置的结构示意图。

图3为本实用新型城轨车辆车轮直径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1中激光传感器直线倾斜安装的车轮直径检测示意图。

图6为实施例1中各个激光传感器的测量值随时间t(ms)的关系。

图7为实施例1中某一时刻探测序列点（X_i,Y_i）及其拟合后的圆。

图8为实施例1中所有有效测量数据值拟合所得到的全部直径。

图9为实施例1中重复测量20次直径所得结果示意图。

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。