[发明专利]一种高精度轮对等效锥度在线测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种高精度轮对等效锥度在线测量装置，其特征在于：包括位于轨道（2）内侧面的H字状基座（3）、压块（4）、位于轨道（2）外侧面的连杆（401），连接轴（5）、左侧激光轮廓传感器（6）、右侧激光轮廓传感器（7）、触发装置，分别固定在基座（3）两侧的左前侧激光位移传感器（9）、右前侧激光位移传感器（10）、左后侧激光位移传感器（11）、右后侧激光位移传感器（12）；基座（3）通过压块（4）的下压力与轨道（2）相对固定，分别通过连接轴（5）轴对称固定连接在连杆（401）两侧的左侧激光轮廓传感器（6）和右侧激光轮廓传感器（7），触发装置固定于基座（3）一侧的中部。

2.根据权利要求1所述的一种高精度轮对等效锥度在线测量装置，其特征在于：所述触发装置为车轮传感器（8），检测到车轮时，打开测量装置，列车离开时，关闭测量装置。

3.根据权利要求1所述的一种高精度轮对等效锥度在线测量装置，其特征在于：左侧激光轮廓传感器（6）、右侧激光轮廓传感器（7）的激光发射平面与轨道（2）的水平面A的仰角为α，激光发射平面均偏向轨道（2）的中心线为x，左侧激光轮廓传感器（6）的偏转角度为β1、右侧激光轮廓传感器（7）的偏转角度为β2。

4.根据权利要求1所述的一种高精度轮对等效锥度在线测量装置，其特征在于：左前侧激光位移传感器（9）、左后侧激光位移传感器（11）的激光发射线方向与轨道（2）的水平面A的仰角为θ1，激光发射线方向与轨道（2）中心线x垂直；右前侧激光位移传感器（10）、右后侧激光位移传感器（12）的激光发射线方向与轨道（2）的水平面A的仰角为θ2，激光发射线方向与轨道（2）中心线x垂直。

5.根据权利要求2所述的一种高精度轮对等效锥度在线测量装置，其特征在于：车轮传感器（8）沿轨道（2）的中心线x上与左前侧激光位移传感器（9）、左后侧激光位移传感器（11）距离相等。

6.一种高精度在线式轮对等效锥度测量方法，使用权利要求2所述的一种高精度轮对等效锥度在线测量装置，包括如下步骤：

第一步，待测列车沿着轨道（2）行驶，当待测列车轮对（1）经过车轮传感器（8）时，车轮传感器（8）发出触发信号激活整套测量装置，左侧激光轮廓传感器（6）对待测列车轮对（1）的左轮踏面外形轮廓进行高速连续采集并得到多组数据A1、右侧激光轮廓传感器（7）对右轮踏面外形轮廓进行高速连续采集并得到多组数据A2；左前侧激光位移传感器（9）测量出左前侧激光位移传感器（9）自身与待测列车轮对（1）的左轮内侧面前端的距离数据L1，右前侧激光位移传感器（10）测量出右前侧激光位移传感器（10）本身与待测列车轮对（1）的右轮内侧面前端的距离数据L2，左后侧激光位移传感器（11）测量出左后侧激光位移传感器（11）本身与待测列车轮对（1）的左轮内侧面后端的距离数据L3，右后侧激光位移传感器（12）测量出右后侧激光位移传感器（12）本身与待测列车轮对（1）的右轮内侧面后端的距离数据L4；上述采集所得L1、L2、L3、L4数据，均输入测量计算机待后续处理；

第二步，将L1、L2、L3、L4结合已知的仰角数值θ1与θ2进行坐标修正并取平均处理，可得出待测列车轮对（1）两轮之间的内侧距数值；

第三步，将L1、L2、L3、L4结合已知的仰角数值θ1与θ2进行坐标修正处理，还得出此时待测列车轮对（1）前侧相对轨道（2）中心线x的偏移量及待测列车轮对（1）后侧相对轨道（2）中心线x的偏移量，将两组偏移量数值进行比对即可算得此时待测列车轮对（1）相对轨道（2）中心线x的水平偏转角度φ；

第四步，将A1、A2进行取优去劣并取平均处理，获得、，再根据水平偏转角度φ对处理后的、进行修正处理，可得出高精度的待测列车轮对（1）的左轮踏面外形轮廓和右轮踏面外形轮廓，再结合待测列车轮对（1）两轮之间的内侧距数值；

第五步，根据轮对滚动圆半径差积分确定轮对横移幅值和横移量的对应关系，再由边界条件：即横移幅值对应的最大横移量和最小横移量对应的摇头角Ψ均为0，计算求解摇头角Ψ时的常数C， 得到常数C后积分确定摇头角Ψ与横移量y的函数，之后再进行积分，确定出轮对横移幅值对应的轮对运动波长λ，最后由公式得到轮轨等效锥度Tanγ；

第六步，当待测列车轮对（1）离开车轮传感器（8）后，车轮传感器（8）触发信号消失，各传感器暂停测量工作，当列车的下一条列车轮对（1）经过车轮传感器（8）时，测量装置重新激活并重复上述测量过程，直至列车的所有待测列车轮对（1）均经过车轮传感器（8）后测量结束，测量计算机将缓存中储存的各组轮对的等效锥度结果进行统计并形成表格以打印形式或数据上传形式输出，至此即完成所有待测列车轮对（1）的等效锥度的在线测量。