1.一种列车车轮几何参数在线动态测量方法,其特征在于:采用列车车轮几何参数在线动态测量装置进行测量,该装置包括沿列车行驶方向依次安装于轨道(6)内侧的测速传感器(2)、启动开关(3)、第一激光位移传感器(1-1)、第二激光位移传感器(1-2)和停止开关(4),所述的第一激光位移传感器(1-1)与第二激光位移传感器(1-2)均采用二维激光位移传感器,第一激光位移传感器(1-1)与第二激光位移传感器(1-2)的探测光束所在平面平行,且均垂直于车轮(7)内辋面和轨道顶面,当待测列车车轮(7)经过启动开关(3)时,启动开关(3)被触发,控制第一激光位移传感器(1-1)和第二激光位移传感器(1-2)同时探测车轮进行数据采集,当车轮经过停止开关(4)时,停止开关(4)被触发,控制第一激光位移传感器(1-1)和第二激光位移传感器(1-2)同时停止探测和数据采集;第一激光位移传感器(1-
1)和第二激光位移传感器(1-2)采集的数据传输至数据处理系统进行处理,即得列车车轮几何参数,所述数据处理系统对第一激光位移传感器(1-1)和第二激光位移传感器(1-2)采集的数据进行处理的具体步骤为:(1)寻找第一激光位移传感器(1-1)所测轮廓线的特征点:具体为寻找每条轮廓线中的轮缘顶点,即距离最小的点,得到数据组{Aa}(a=1,2,3,……,n;n为第一激光位移传感器(1-1)所测有效轮廓线条数;Aa为第一激光位移传感器(1-1)所测距离值);
(2)以a为横坐标,Aa为纵坐标建立坐标组{(a,Aa)},对坐标组中的数据进行圆弧拟合,得到拟合后的坐标组{(b,Bb)}(b=1,2,3,……);
(3)在拟合后的坐标组{(b,Bb)}中找到最小值Bmin,以及最小值Bmin所对应的横坐标j,如果j不是整数,则取不小于j的最小整数j`;
(4)找到第二激光位移传感器(1-2)所测数据中与j`对应的那条轮廓线,并找到该轮廓线中的轮缘顶点,记录轮缘顶点的最小值Cmin;
(5)计算轮缘顶点圆直径D,具体根据以下公式进行计算:
式中:D为车轮轮缘顶点圆直径,mm;V为列车行驶速度,mm/ms,由测速传感器(2)测量得到;L为第一激光位移传感器(1-1)与第二激光位移传感器(1-2)探测光束所在平面之间的距离,h为第二激光位移传感器(1-2)与第一激光位移传感器(1-1)的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差;K为第一激光位移传感器(1-1)与第二激光位移传感器(1-2)的采样频率,KHz;
(6)对第二激光位移传感器(1-2)所测数据中与j`对应的那条轮廓线进行转换,计算出该轮廓线上每一点所对应的直径Di,计算公式为:式中:R为轮缘顶点圆半径,mm;Ci为第二激光位移传感器(1-2)所测得的该轮廓线中车轮不同位置的距离值,mm,i=1,2,3,……,m,m是所选取的轮廓线中数据的数量;
(7)计算第一激光位移传感器(1-1)所采集的第j`条轮廓线中每一点对应的直径Dc,计算公式为:
Dc=D-2×(Bc-Bmin)
式中:D为轮缘顶点圆直径,mm;Bc为第一激光位移传感器(1-1)所测得的该轮廓线中车轮不同位置的距离值,mm,c=1,2,3,……,k,k是所选取的轮廓线中数据的数量;
(8)截取第一激光位移传感器(1-1)车轮内辋面至轮缘顶点的直径,并与第一激光位移传感器(1-1)自身X轴坐标结合,构成坐标组{(Xd,Dd)};截取第二激光位移传感器(1-2)轮缘顶点至车轮外辋面的直径,并与激光位移传感器自身的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)};
(9)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。
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方法,其特征在于:所述第一激光位移传感器(1-1)与第二激光位移传感器(1-2)安装于同一位移传感器支架(5)上;所述的测速传感器(2)、启动开关(3)、第一激光位移传感器(1-1)、第二激光位移传感器(1-2)及停止开关(4)均与控制系统相连,且第一激光位移传感器(1-1)及第二激光位移传感器(1-2)均与数据处理分析系统相连。
3.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方法,其特征在于:所述车轮轮缘高Sh采用下式计算得到:
4.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Xh,车轮内辋面所对应的横坐标记为X1,则轮缘厚为Sd=Xh-X1。
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=Xh-Xq。
6.根据权利要求5所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量方法,其特征在于:车轮直径测量基点与车轮内辋面之间的距离d取70,轮缘厚测量基点对应的直径Dh=DT+20或Dh=DT+24,轮缘综合值测量基点对应的直径Dq=D-4;当第二激光位移传感器(1-2)的探测头高于第一激光位移传感器(1-1)的探测头时,步骤(5)中的h取正值;当第二激光位移传感器(1-2)的探测头低于第一激光位移传感器(1-1)的探测头时,步骤(5)中的h取负值。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种列车车轮几何参数在线动态测量方法,其特征在于:第一激光位移传感器(1-1)和第二激光位移传感器(1-2)的采样频率相同;步骤(4)中Cmin的确定方法同Bmin。