[发明专利]一种钢轨平直度和扭曲度检测设备及方法

说明书

本发明公开了一种钢轨平直度和扭曲度检测设备及方法，包括多个光谱共焦位移传感器和多个线性激光轮廓传感器；光谱共焦位移传感器在钢轨轨头两侧及钢轨底部两侧对称布置，测量钢轨轨头侧面及钢轨底部被测量点到传感器的距离；线性激光轮廓传感器放置在钢轨轨头顶部，采集钢轨踏面曲线；多个光谱共焦位移传感器和多个线性激光轮廓传感器与数据采集存储器连接，分析处理得到钢轨平直度和扭曲度。本发明的检测方法主要采用光谱共焦位移传感器和线性激光轮廓传感器采集钢轨表面几何参数，然后通过数据分析计算得到钢轨的平直度和扭曲度数据。

技术领域

本发明涉及钢轨自动化检测领域，尤其涉及一种钢轨平直度和扭曲度检测设备及方法。

背景技术

随着我国高速铁路和客运专线的发展，长钢轨的质量越来越引起重视。钢轨的平直度和扭曲度是衡量钢轨质量的重要指标之一，直接影响列车的运行速度和舒适性，严重时甚至会危及行车安全。钢轨焊接前需对钢轨的外形进行检测，避免不合格的钢轨投入生产，造成不必要的损失，因此需开发高精度的钢轨平直度和扭曲度检测系统以满足对其越来越高的要求。

王旺华等人利用16个相同型号的激光测距传感器，采用非接触式测量方法完成对钢轨断面几何尺寸、钢轨平直度和扭曲度的在线自动测量，但是该方法在计算平直度时，只能采集三个断面的信息，不能扫描测量范围内整个钢轨的起伏情况，结果可靠性较差，同时激光测距传感器容易受灯光、锈斑等影响造成测量精度不高。

李力等人利用多个可移动激光轮廓传感器和位移传感器也完成了对钢轨断面几何尺寸、钢轨平直度和扭曲度的全面自动测量，但是该方法在钢轨检测时，需要将钢轨传送到轨端检测范围内停线检测，检测效率有待提高。

许海光等人发明了一种钢轨平直度测量仪，主要利用激光位移传感器检测钢轨顶面和测面的平直度。在检测时，直线运动机构带着激光位移传感器沿着直线导轨做往复直线运动，传感器扫描被测钢轨顶工作面和钢轨侧工作面，对被测数据进行处理后得到钢轨的平直度。该方法在钢轨的单侧放置激光位移传感器，但实际检测中，直线运动机构不可避免的会发生振动，从而带动传感器一起振动，会产生传感器零点偏移的问题，导致单侧测量的不准确，同时该方法也需要停线检测，检测效率也有待提高。

因此，现有的钢轨检测技术存在很多问题。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种钢轨平直度和扭曲度检测设备及方法。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种钢轨平直度和扭曲度检测设备，包括多个光谱共焦位移传感器和多个线性激光轮廓传感器；所述光谱共焦位移传感器在钢轨轨头两侧及钢轨底部两侧对称布置，测量钢轨轨头侧面及钢轨底部被测量点到传感器的距离；所述线性激光轮廓传感器放置在钢轨轨头顶部，采集钢轨踏面曲线；所述多个光谱共焦位移传感器和多个线性激光轮廓传感器与数据采集存储器连接，分析处理得到钢轨平直度和扭曲度。

一种钢轨平直度和扭曲度检测方法，包括步骤：

(1)在钢轨轨头顶部放置一台线性激光轮廓传感器，并在钢轨底部两侧对称放置两台光谱共焦位移传感器，其相互之间夹角为90度；

(2)所述线性激光传感器采集钢轨踏面曲线数据，所述光谱共焦位移传感器采集到轨底距离数据，分析采集的数据得到钢轨踏面最高点的位置；

(3)钢轨往前运动时，传感器组采集到一系列钢轨踏面最高点数据，分析采集的最高点数据得到钢轨垂直平直度。

一种钢轨平直度和扭曲度检测方法，包括步骤：

(1)在钢轨轨头两侧对称布置两台光谱共焦位移传感器，相对位置为d；

(2)实时测量传感器到对应钢轨两侧的距离d1、d2，分析采集的数据得到钢轨侧面到传感器距离理想值d1’、d2’；