[发明专利]一种轨道车辆轮饼参数在线测量装置及方法

权利要求书

1.一种轨道车辆轮饼参数在线测量装置及方法，其特征在于：具体测量方法如下：

步骤一：在线测量装置的安装

通过支架将2D激光位移传感器(1)安装于轨道外侧，将电涡流传感器(2)安装于轨道内侧且朝向并垂直于轮饼内端面设置，另外，将磁钢(3)安装于轨道内侧；

所述2D激光位移传感器(1)和电涡流传感器(2)用于测量轮饼踏面曲线、滚动圆直径、滚动圆跳动；

所述电涡流传感器(2)用于测量内侧距；

所述磁钢(3)用于获得启动信号，使轮饼测量系统进入待机状态，磁钢(3)超过设定时间没有获得信号，系统待机；

所述轨道包括T型轨和槽形轨，所述电涡流传感器(2)朝向并垂直于轮饼内端面安装，所述电涡流传感器(2)垂直于地面向上安装，所述2D激光位移传感器(1)、电涡流传感器(2)固定设置于同一支架上，相对空间位置固定且已知；

所述2D激光位移传感器(1)的激光发射平面A与垂直于轨道的平面B的夹角为α，所述2D激光位移传感器(1)的激光中心线与平行于轨道的垂直平面C的夹角为β；

步骤二：建立坐标系

坐标系1：在平面A内，为2D激光位移传感器(1)的原始坐标系，2D激光位移传感器(1)的发射窗口平面与平面A的交线为x轴，2D激光位移传感器(1)的激光发射方向为y轴；

坐标系2：在平面A内，与轨道平行的水平面称为平面D，平面A与平面D的交线为x轴，与x轴垂直的为y轴；

坐标系3：在平面C内，平行于轨道的为x轴，垂直于轨道的为y轴；

步骤三：轮饼踏面曲线的获取

a)、当轮饼滚动经过磁钢(3)，系统进入待机状态，当轮饼滚动接近2D激光位移传感器(1)和电涡流传感器(2)时，2D激光位移传感器(1)和电涡流传感器(2)开始测量并得到不同时刻的多组数据；

b)、将步骤1获得的数据，经过坐标转换，得到坐标系2中的数据；

c)、在坐标系2中对不同时刻的每组散点数据进行曲线拟合，得到不同时刻的多条轮饼踏面曲线；

d)、对不同时刻的每条轮饼踏面曲线，按铁道行业标准，计算轮缘高度，并选取轮缘高度最小的三条曲线，将上述三条曲线作平均处理，得到最终的轮饼踏面曲线；

步骤四：轮饼踏面曲线特征值的获取

将得到的轮饼踏面曲线按铁道行业标准，计算得到轮缘高度、轮缘厚度、轮辋宽度数据；

步骤五：轮饼滚动圆直径的获取

a)、在每条轮饼踏面曲线上找到踏面基点P_0、P_1、……..P_i，并通过坐标转换，得到坐标系3中不同时刻踏面基点的高度坐标y_i；

b)、假定车辆运行速度为v，2D激光位移传感器(1)的采样时间间隔为t，则步骤1中不同时刻踏面基点的横向坐标为x_i+itv；

c)、各踏面基点在坐标系3中应该在同一个圆上，因此，输入不同的车辆运行速度v，对踏面基点数据进行圆拟合，选取拟合误差最小的拟合圆作为踏面基点所在圆，从而得到滚动圆直径D及其中心坐标，以及对应的车辆速度v；

步骤六：滚动圆跳动值的获取

a)、依据步骤五中得到的车辆速度v，可得到不同时刻踏面基点的坐标；

b)、依据步骤五中得到的滚动圆中心坐标及步骤三中不同时刻的踏面基点坐标，计算不同时刻的踏面基点到滚动圆中心的距离；

c)、依据得到的不同时刻的踏面基点到滚动圆中心的距离，减去滚动圆半径，即可得到滚动圆的径向跳动值；

步骤七：内侧距及等效锥度的获取

经过对两轨道内侧电涡流传感器(2)之间距离的标定，可得到轮对内侧距，再按铁道行业标准计算得到等效锥度；

步骤八：完善数据管理应用功能

功能1、结合车号识别装置，记录车辆日期、车号、轴位、轮号；

功能2、可计算同轴直径差、同转向架直径差、同车直径差，通过输入阈值，实现超差报警；

功能3、通过输入轮缘高度、轮缘厚度、滚动圆直径、内侧距、等效锥度的阈值，实现超差报警；

功能4、通过一定时间的测量，可计算磨损速度及趋势，预测磨损超差时间，指导轮饼维修工作；

功能5、可与车辆段管理系统接驳，实现数据共享，将轮饼测量系统纳入车辆段管理系统；

功能6、打印输出。