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专利号: 2018106796412
申请人: 马鞍山市雷狮轨道交通装备有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2026-04-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种列车车轮几何参数在线动态测量的装置,其特征在于:包括沿列车行驶方向依次设置于轨道内侧的测速传感器(2)、车轮定位传感器(3)、激光位移传感器I(1-1)和停止开关(4)以及设置于轨道外侧的激光位移传感器II(1-2),其中,激光位移传感器I(1-1)的探测光束垂直于车轮内辋面,且与轨道顶面存在倾斜夹角α,激光位移传感器II(1-2)的探测光束与轨道顶面存在倾斜夹角β,与车轮内辋面存在倾斜夹角γ。

2.根据权利要求1所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量的装置,其特征在于:所述激光位移传感器I(1-1)和车轮定位传感器(3)通过激光位移传感器支架I(5-1)安装于轨道内侧,激光位移传感器支架I(5-1)的上平面与轨道顶面平行并与车轮轮缘接触,且激光位移传感器支架I(5-1)随车轮滚压进行上下随动,激光位移传感器I(1-1)的感测头与激光位移传感器支架I(5-1)的上平面之间沿垂直于轨道顶面方向的距离为h1。

3.根据权利要求2所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量的装置,其特征在于:所述激光位移传感器II(1-2)通过激光位移传感器支架II(5-2)安装于轨道外侧,且在车轮轮缘未压上激光位移传感器支架I(5-1)时,激光位移传感器II(1-2)的感测头与激光位移传感器支架I(5-1)的上平面之间沿垂直于轨道顶面方向的距离为h2。

4.根据权利要求2或3所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量的装置,其特征在于:所述激光位移传感器支架I(5-1)上还安装有位移传感器(7),该传感器用于测量激光位移传感器支架I(5-1)被车轮轮缘压下时沿垂直于轨道顶面方向的位移W。

5.根据权利要求4所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量的装置,其特征在于:所述激光位移传感器I(1-1)、激光位移传感器II(1-2)和位移传感器(7)的采样频率K相同。

6.根据权利要求4所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量的装置,其特征在于:所述测速传感器(2)、车轮定位传感器(3)、位移传感器(7)、激光位移传感器I(1-1)、停止开关(4)及激光位移传感器II(1-2)均与控制系统相连,且激光位移传感器I(1-1)、位移传感器(7)及激光位移传感器II(1-2)均与数据处理系统相连。

7.一种列车车轮几何参数在线动态测量的方法,其特征在于:采用权利要求1-6中任一项所述的在线动态测量装置,当车轮定位传感器(3)被车轮触发时,两个激光位移传感器和位移传感器(7)同时进行采集,当停止开关(4)被车轮触发时,两个激光位移传感器和位移传感器(7)同时停止采集,将采集到的数据传送至数据处理系统进行处理,即得列车车轮的几何参数,具体处理过程为:步骤1:计算轮缘顶点圆直径:找到激光位移传感器I(1-1)所测第一条轮廓线中的最小距离,即为所测轮缘顶点的距离值L,计算轮缘顶点圆直径D,计算公式如下:上式中:L1为激光位移传感器I(1-1)的感测头与车轮定位传感器(3)沿平行于轨道顶面方向的距离,单位:mm;ΔL为车轮定位传感器(3)被触发时车轮轮缘最低点到车轮定位传感器(3)之间的距离,单位:mm;Δt为车轮定位传感器(3)被触发至激光位移传感器I(1-1)采集第一条轮廓线时的时间间隔,即车轮定位传感器(3)的响应时间,单位:ms;h1为激光位移传感器I(1-1)的感测头与激光位移传感器支架I(5-1)的上平面之间沿垂直于轨道顶面方向的距离;单位:mm;ΔL和Δt在安装之初被标定为已知量;V为列车行驶速度,mm/ms,由测速传感器(2)测量得到;

步骤2:计算激光位移传感器I(1-1)所测轮廓线中经过车轮法线或最接近车轮法线的轮廓线,计算结果四舍五入取整,计算公式为:上式中,C为激光位移传感器I(1-1)所测轮廓线中经过车轮法线或最接近车轮法线的轮廓线条数序号;R为车轮轮缘顶点圆半径,单位:mm;K为激光位移传感器I(1-1)的采样频率,单位:KHz;

步骤3:计算激光位移传感器II(1-2)所测轮廓线中经过车轮法线或最接近车轮法线的轮廓线,计算结果四舍五入取整,计算公式为:上式中,C’为激光位移传感器II(1-2)所测轮廓线中经过车轮法线或最接近车轮法线的轮廓线条数序号;L2为激光位移传感器II(1-2)的感测头与车轮定位传感器(3)沿平行于轨道顶面方向的距离,单位:mm;h2为车轮轮缘未压上激光位移传感器支架I(5-1)时,激光位移传感器II(1-2)的感测头与激光位移传感器支架I(5-1)的上平面之间沿垂直于轨道顶面方向的距离,单位:mm;β为激光位移传感器II(1-2)的探测光束与轨道顶面的夹角;W为位移传感器(7)所测得的第一个位移值,单位mm;

步骤4:将找到的激光位移传感器II(1-2)的第C’条激光线进行旋转,得到旋转后轮廓线上各点的坐标(Xi,Yi),旋转公式为Xi=xicosγ-yisinγ

Yi=xisinγ+yicosγ

式中:xi为激光位移传感器II(1-2)所测第C’条轮廓线上各点的横坐标,单位mm;yi为激光位移传感器II(1-2)所测第C’条轮廓线上各点的纵坐标,单位mm;Xi为旋转过后轮廓线上各点的横坐标,单位mm;Yi为旋转过后轮廓线上各点的纵坐标,单位mm;

步骤5:计算激光位移传感器I(1-1)所测第C条轮廓线中各点处的距离值对应的直径值Dj,计算公式为:

Dj=D-2(Zj-Z) (j=1,2,3,……)

式中:D为车轮轮缘顶点圆直径,单位mm;Z为所测第C条轮廓线中轮缘顶点的距离值,单位:mm;Zj为所测第C条轮廓线中其他各点的距离值,单位:mm;

步骤6:计算激光位移传感器II(1-2)所测第C’条轮廓线经旋转后各点处的距离值对应的直径值Dm,计算公式为:

Dm=D-2(Zm-Z) (m=1,2,3,……);

式中:D为车轮轮缘顶点圆直径,单位:mm;Z为所测第C’条轮廓线经旋转后轮缘顶点的距离值,单位:mm;Zm为所测第C’条轮廓线经旋转后其他各点的距离值,单位:mm;

步骤7:截取激光位移传感器I(1-1)所测第C条轮廓线中内辋面至轮缘顶点之间的直径,并与激光位移传感器I(1-1)自身X轴坐标结合,构成坐标组{(Xd,Dd)};截取激光位移传感器II(1-2)所测经旋转后第C’条轮廓线中轮缘顶点至外辋面之间的直径,并与激光位移传感器II(1-2)自身的X轴坐标结合,构成坐标组{(Xe,De)};再将截取的坐标组以轮缘顶点为特征点进行拼接,拼接时去除一个重复的轮缘顶点坐标,并将X坐标进行整合,以车轮内辋面为横坐标零点向车轮外辋面为X轴,得到从车轮内辋面至外辋面不同位置的直径坐标组{(Xf,Df)};

步骤8:在坐标组{(Xf,Df)}中找到Xf=d或离d最接近的横坐标所对应的直径,即得车轮踏面直径DT,其中d为车轮直径测量基点与车轮内辋面之间的距离,车轮轮缘高为

8.根据权利要求7所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量的方法,其特征在于:在坐标组{(Xf,Df)}中找到与轮缘厚测量基点所对应的轮缘外侧的横坐标Xd,车轮内辋面所对应的横坐标记为X1,则轮缘厚为Sd=Xd-X1。

9.根据权利要求7所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量的方法,其特征在于:在坐标组{(Xf,Df)}中找到与轮缘综合值测量基点所对应的轮缘外侧的横坐标Xq,则轮缘综合值为Qr=Xd-Xq。