CN100396529C - 列车轮对尺寸在线检测方法及装置 - Google Patents

列车轮对尺寸在线检测方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100396529C
CN100396529C CNB2005100359617A CN200510035961A CN100396529C CN 100396529 C CN100396529 C CN 100396529C CN B2005100359617 A CNB2005100359617 A CN B2005100359617A CN 200510035961 A CN200510035961 A CN 200510035961A CN 100396529 C CN100396529 C CN 100396529C
Authority
CN
China
Prior art keywords
wheel
laser
rail
detector
train
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB2005100359617A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1899904A (zh
Inventor
朱茂之
石磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kesitong Technology Co., Ltd., Guangzhou
Original Assignee
FUDAN AOTE SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd GUANGZHOU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FUDAN AOTE SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd GUANGZHOU filed Critical FUDAN AOTE SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd GUANGZHOU
Priority to CNB2005100359617A priority Critical patent/CN100396529C/zh
Publication of CN1899904A publication Critical patent/CN1899904A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100396529C publication Critical patent/CN100396529C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种列车轮对尺寸在线检测方法，在每根铁轨的两侧对称设置两对相隔的激光位移探测器，两导轨间的每四个激光探测器位于同一轴线上；激光探测器发出的激光从铁轨的底侧斜向上投射到列车车轮，激光探测器扫描检测得出列车车轮端面到激光探测器距离，经高速数据采集处理电路后传输到探测站中的工控机记录、分析、显示。本发明轮对尺寸检测采用基于PSD的激光位移测量，通过测得的数据可以得出轮缘厚度、轮缘高度、轮径、轮对内侧距；实现高速列车车轮外形尺寸的高精度检测，防止由于车轮磨耗过限对行车安全的破坏，为铁路运输安全提供有效的技术保障，具有十分重要的社会效益。

Description

列车轮对尺寸在线检测方法及装置
技术领域
本发明涉及一种列车车轮尺寸在线检测方法，本发明还涉及该方法的装置。
背景技术
轮对各外形尺寸的检测，是铁路列检部门的重要工作，铁路技术管理规程对轮对各部尺寸都有严格规定，一旦超限，将会直接影响结构强度和定位能力，威胁行车安全，甚至造成脱轨、颠覆等恶性事故。
轮对外形尺寸是根据轮轨动力学关系严格设计的，是车辆运用过程中重要的技术参数，特别在高速的运行条件下，对轮对外形尺寸磨耗的控制更为严格。而目前车辆检修部门的检测手段只能是在列车停车作业时用专用检查量具人工检查，劳动强度大，检修效率低，易出漏检，不能适应铁路高效运营的发展需要；同时由于测量精度的要求高、待测对象外形复杂、现场条件恶劣等技术难点，一直没有动态测量技术应用于在线轮对尺寸检测。为适应铁路运输高速、重载的发展方向，对列车的检修水平提出了更高的要求，原先以计划性为主的维修体制已经不能适应现代化运输管理系统的需要，必须依靠先进的检测设备在列车运行过程中对其运行状态进行检测，准确及时地发现故障，提供检修部门制定及时准确的维修计划。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可实现列车高速运行过程中的状态监测的轮对尺寸在线检测方法；本发明的另一个目的在于提供一种实现该方法的装置。
本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：在每根铁轨的两侧对称设置两对相隔的激光位移探测器，两导轨间的每四个激光探测器位于同一轴线上；激光探测器发出的激光从铁轨的底侧斜向上投射到列车车轮，激光探测器扫描检测得出列车车轮端面到激光探测器距离，经高速数据采集处理电路后传输到探测站中的工控机记录、分析、显示；在其中一个铁轨上间隔设置两个车轮传感器，运用电磁感应原理，当车轮通过车轮传感器时，将产生一个脉冲信号，连续通过两个车轮传感器产生的两个脉冲时间差可以预知车辆运行速度，车轮传感器信号输入PLC，从而实现对激光探测器及数据采集系统的控制。
探测器以一定角度和距离布置于轨的两侧，车辆运行通过，激光位移传感器将对车轮端面扫描，原始波形是与安装角度有关的斜剖面图，由于传感器相对于轨的安装位置是固定的，而车辆运行速度已知，因此通过几何运算，可以得到二维的车轮外形图，即可分别计算轮缘高度和轮缘厚度。
在轨两侧安装了两个激光位移传感器，分别扫描出轮缘及踏面的端面后，可以计算出前后点的时间差，在速度已知的条件下，可得到两条弦长，而两激光束相对于轨面高度是确定的，可以求得两弦的高度差，通过几何运算可得车轮直径。
在探测器几何位置固定及轨距确定的条件下，测量到左右车轮内侧端面到传感器的距离，就可以计算轮对内侧距，再通过两次测量还可以测得180度方向的轮对内侧距差。
为实现车辆的连续检测及准确预报，建立轮对数据库，在车辆轮对生命周期内其重要的技术参数都在数据库之中，利用射频识别(RFID)技术，建立车辆轮对身份标识。将存储轮对编号及其重要的维修和运行状态信息的电子标签固定在列车底部，射频天线安装在两条铁轨的中间，距离激光探测器15～20米安装，读卡机通过现场主机于系统数据库连接。这样对于某一区间的轮对异常预警信息，可以通知下一区间重点跟踪监测，在主要区间，可以直接将故障信息写入电子标签，并通知调度系统安排故障处置及维修计划。
一种实现上述方法的装置，包括四对相同的激光位移探测器、前置信号处理机、数据采集处理工控机；在每根铁轨的两侧以列车车轮的轮缘为轴线对称设置两对激光位移探测器，两导轨间的每四个激光探测器位于同一轮轴线上，各激光位移探测器的发射激光经列车车轮的轮缘反射成像于探测器中的光电位敏传感器；光电位敏传感器的输出经前置信号处理机传输至工控机进行数据采集处理输出。当有列车通过时，两探测器中间的车轮将使两探测器都有检测信号，两个探测器分别检测车轮上被激光照射的点的位置距探测器各自的距离，一系列扫描点的连续测量，可以测得轮对的剖面图，由于两探测器的相对位置确定，因而此位置信号处理后就可将轮对的各部位尺寸检测出来，如轮缘厚度、轮缘高度、轮径等。
所述每个激光探测器由激光光源、光电位敏传感器和成像透镜组成；光电位敏传感器和成像透镜按其成像关系位于该透镜的光轴上，激光光源从铁轨的底侧斜向上25°～40°角投射到列车车轮，激光光源经列车车轮反射成像到的光电位敏传感器，通过后续电路得到高精度、高频响的位移信息。
所述的半导体激光器、光电位敏传感器和成像透镜按所述的位置关系固定置于盒体内，该盒体由置于铁轨底部的夹具固定。
本发明轮对尺寸检测采用基于PSD的激光位移测量，通过测得的数据可以得出轮缘厚度、轮缘高度、轮径、轮对内侧距，根据测量数据，还可以计算同轮对直径差、同转向架轮径差、同一车辆轮径差等；实现高速列车车轮外形尺寸的高精度检测，防止由于车轮磨耗过限对行车安全的破坏，为铁路运输安全提供有效的技术保障，具有十分重要的社会效益。另外轨边传感器通过夹具与钢轨连接，无需专门制作的安装基础，现场安装便捷，给维护也带来方便。
附图说明
图1为激光探测器在铁轨上的安装图；
图2为前置信号处理机进行高速数据采集处理的原理框图；
图3为实现本发明方法的装置的连接框图。
具体实施方式
如图1所示，在每根铁轨的两侧对称设置两对以列车车轮的轮缘为轴线激光位移探测器，两导轨间的每四个激光探测器位于同一轮轴线上；每个激光探测器由激光光源、光电位敏传感器和成像透镜组成；光电位敏传感器和成像透镜按其成像关系位于该透镜的光轴上，激光光源从铁轨的底侧斜向上36°角投射到列车车轮，激光光源经列车车轮反射成像到的光电位敏传感器。激光探测器安装在一个盒子中，激光探测器发出的激光从铁轨的底侧斜向上投射到列车车轮，激光探测器扫描检测得出列车车轮端面到激光探测器距离。
首先将传感器安装夹具在钢轨底部通过紧固螺栓与钢轨连接，然后将过度块安装夹具平台上，激光探测器安装于过度块上。完成激光探测器安装后就可以通过标定装置对安装结构参数进行调整和标定。
通过在右侧铁轨上间隔设置两个车轮传感器，运用电磁感应原理，当车轮通过车轮传感器时，将产生一个脉冲信号，连续通过两个车轮传感器产生的两个脉冲时间差可以预知车辆运行速度，从而实现对激光探测器及数据采集系统的控制。
车轮传感器产生的脉冲时间分别为t1、t2，距离为d，则车辆运行速度为v＝d/(t2-t1)，就可以技术采样延时时间t3，采样时间长度t4。
高速数据采集处理电路采取三级并行处理的方式，如图2所示，数据采集处理电路主要包括用于控制高速数据采集时序的大规模可编程门阵列(CPLD)，用于对原始信号进行预处理的高速数字处理器(DSP)，完成数据通讯及模块工作状态管理的中央处理器(CPU)。模块具有4路高速数据采集的能力，具体技术参数如下：
●通道频响：600kHz(-3dB)
●通道增益误差≤0.001
●通道相移差≤0.1°
●通道信噪比≤10mv(peak-peak)
●单通道AD采集速率：10M/s
●单通道数据缓存：1M(16bit)
●AD：14bit，±2.5v，10MHz
●DSP：TMS320VC5402，主频200MHz
●信号动态范围：30dB
●通讯接口：RS485
经高速数据采集处理电路后传输到检测站中的工控机记录、分析、显示。
为实现车辆的连续检测及准确预报，建立轮对数据库，在车辆轮对生命周期内其重要的技术参数都在数据库之中，利用射频识别(RFID)技术，建立车辆轮对身份标识。将存储轮对编号及其重要的维修和运行状态信息的电子标签固定在列车底部，射频天线安装在两条铁轨的中间，距离激光探测器15～20米安装，读卡机通过现场主机于系统数据库连接。这样对于某一区间的轮对异常预警信息，可以通知下一区间重点跟踪监测，在主要区间，可以直接将故障信息写入电子标签，并通知调度系统安排故障处置及维修计划。
如图3所示，结构图中W1、W2为车轮传感器，M1～M8为激光探测器，RF为车号识别天线，这些轨边传感器构成探测区域，当列车通过时系统进入实时数据采集状态，由W1、W2控制系统的工作时序，探测站由前置机及工控机构成，完成信号采集及数据分析，分析结果进入控制中心数据库，完成故障分析、预报及处理。

Claims (5)

1.一种列车轮对尺寸在线检测方法，在每根铁轨的两侧对称设置两对相隔的激光位移探测器，两导轨间的每四个激光探测器位于同一轴线上；激光探测器发出的激光从铁轨的底侧斜向上投射到列车车轮，激光探测器扫描检测得出列车车轮端面到激光探测器距离，经高速数据采集处理电路后传输到探测站中的工控机记录、分析、显示，其特征在于：在其中一个铁轨上间隔设置两个车轮传感器，当车轮通过车轮传感器时，将产生一个脉冲信号，连续通过两个车轮传感器产生的两个脉冲时间差可以预知车辆运行速度，从而实现对激光探测器及数据采集系统的控制。
2.根据权利要求1所述的列车轮对尺寸在线检测方法，其特征在于：将存储轮对编号及其重要的维修和运行状态信息的电子标签固定在列车底部，射频天线安装在两条铁轨的中间，距离激光探测器15～20米安装，读卡机通过现场主机于系统数据库连接。
3.一种实现权利要求1所述方法的装置，其特征在于：包括四对相同的激光位移探测器、前置信号处理机、数据采集处理工控机；在每根铁轨的两侧以列车车轮的轮缘为轴线对称设置两对激光位移探测器，两导轨间的每四个激光探测器位于同一轮轴线上，各激光位移探测器的发射激光经列车车轮的轮缘反射成像于探测器中的光电位敏传感器；光电位敏传感器的输出经前置信号处理机传输至工控机进行数据采集处理输出。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述每个激光探测器由激光光源、光电位敏传感器和成像透镜组成；光电位敏传感器和成像透镜按其成像关系位于该透镜的光轴上，激光光源从铁轨的底侧斜向上25°～40°角投射到列车车轮，激光光源经列车车轮反射成像到的光电位敏传感器。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述的半导体激光器、光电位敏传感器和成像透镜按所述的位置关系固定置于盒体内，该盒体由置于铁轨底部的夹具固定。
CNB2005100359617A 2005-07-20 2005-07-20 列车轮对尺寸在线检测方法及装置 Expired - Fee Related CN100396529C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100359617A CN100396529C (zh) 2005-07-20 2005-07-20 列车轮对尺寸在线检测方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2005100359617A CN100396529C (zh) 2005-07-20 2005-07-20 列车轮对尺寸在线检测方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1899904A CN1899904A (zh) 2007-01-24
CN100396529C true CN100396529C (zh) 2008-06-25

Family

ID=37655950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005100359617A Expired - Fee Related CN100396529C (zh) 2005-07-20 2005-07-20 列车轮对尺寸在线检测方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100396529C (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101219672B (zh) * 2008-01-16 2010-09-08 北京交通大学 基于激光的车轮直径非接触式动态测量方法
CN101619965B (zh) * 2009-08-14 2012-04-18 北京领邦仪器技术有限公司 轮对自动测量装置
CN102060037A (zh) * 2010-12-07 2011-05-18 安徽科富光电装备有限公司 机车轮对全周外形尺寸在线动态检测装置
CN102445176A (zh) * 2011-09-14 2012-05-09 中国科学院力学研究所 高速列车运行姿态参数测量系统
CN103322936B (zh) * 2013-06-24 2016-01-13 南京理工大学 轮对尺寸在线监测方法
CN103307982B (zh) * 2013-06-24 2016-03-02 南京理工大学 轮对尺寸在线监测装置
CN103693073B (zh) * 2014-01-06 2016-08-17 北京交通大学 一种非接触式车轮直径动态测量装置及其测量方法
CN104228875B (zh) * 2014-09-30 2017-01-11 南京理工大学 一种城轨列车轮对尺寸在线检测方法及装置
CN104764405A (zh) * 2014-12-18 2015-07-08 成都铁安科技有限责任公司 一种检测列车关键部位安装高度的系统
CN104457587A (zh) * 2014-12-18 2015-03-25 成都主导科技有限责任公司 一种检测关键部位安装高度的方法
EP3121560B1 (en) * 2015-07-24 2019-05-15 Snap-on Equipment Srl a unico socio Wheel service machine with compact sensing device
CN105740571B (zh) * 2015-12-07 2020-08-18 广州市奥特创通测控技术有限公司 一种列车轮对在线监测系统误差溯源校正方法
CN105774840A (zh) * 2016-04-01 2016-07-20 济宁学院 一种列车轮对内侧距动态检测系统及方法
CN106080662B (zh) * 2016-05-27 2018-10-02 南京理工大学 一种非接触式轮对尺寸在线检测方法及系统
CN106091959B (zh) * 2016-05-27 2018-10-12 南京睿速轨道交通科技有限公司 一种城轨列车车轮轮缘顶点圆直径的检测方法及其系统
CN105835901B (zh) * 2016-05-27 2019-01-18 南京理工大学 一种列车车轮直径检测的方法及其系统
CN106225669B (zh) * 2016-07-28 2019-06-07 宁波市江北九方和荣电气有限公司 轨道交通车辆轮对在线动态检测系统用激光传感器系统
CN107101585A (zh) * 2017-04-28 2017-08-29 北京锦鸿希电信息技术股份有限公司 车轮尺寸检测系统和方法
CN109374734B (zh) * 2018-09-20 2021-07-09 华东交通大学 一种基于轮对的相控阵超声探伤装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4932784A (en) * 1986-10-13 1990-06-12 Caltronic A/S Apparatus for track-based detection of the wheel profile of passing railway wheels
US6564467B1 (en) * 1999-07-23 2003-05-20 Aea Technology Plc Railway wheel monitoring
CN2557381Y (zh) * 2002-07-31 2003-06-25 广州市奥特控制工程有限公司 列车轮对尺寸动态检测装置
CN2575603Y (zh) * 2002-09-29 2003-09-24 西安铁路分局韩城工务段 钢轨位移观测装置
CN2663245Y (zh) * 2003-11-20 2004-12-15 张颖滨 铁路机车、车辆车轮踏面在线自动化探伤装置
CN2678986Y (zh) * 2004-03-12 2005-02-16 哈尔滨市科佳通用机电有限公司 火车车辆安全动态检测设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4932784A (en) * 1986-10-13 1990-06-12 Caltronic A/S Apparatus for track-based detection of the wheel profile of passing railway wheels
US6564467B1 (en) * 1999-07-23 2003-05-20 Aea Technology Plc Railway wheel monitoring
CN2557381Y (zh) * 2002-07-31 2003-06-25 广州市奥特控制工程有限公司 列车轮对尺寸动态检测装置
CN2575603Y (zh) * 2002-09-29 2003-09-24 西安铁路分局韩城工务段 钢轨位移观测装置
CN2663245Y (zh) * 2003-11-20 2004-12-15 张颖滨 铁路机车、车辆车轮踏面在线自动化探伤装置
CN2678986Y (zh) * 2004-03-12 2005-02-16 哈尔滨市科佳通用机电有限公司 火车车辆安全动态检测设备

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于激光传感的轮对踏面擦伤及剥离检测. 高向东，徐晓东，高宇，吴乃优.机械工程学报，第39卷第9期. 2003
基于激光传感的轮对踏面擦伤及剥离检测. 高向东，徐晓东，高宇，吴乃优.机械工程学报，第39卷第9期. 2003 *
应用激光传感器测量轮毂尺寸的试验研究. 左建勇，周文祥，曾京，邬平波.铁道车辆，第40卷第2期. 2002
应用激光传感器测量轮毂尺寸的试验研究. 左建勇，周文祥，曾京，邬平波.铁道车辆，第40卷第2期. 2002 *
用激光位移传感器检测轮对踏面缺陷. 敖银辉，徐晓东，吴乃优.西南交通大学学报，第39卷第3期. 2004
用激光位移传感器检测轮对踏面缺陷. 敖银辉，徐晓东，吴乃优.西南交通大学学报，第39卷第3期. 2004 *
轮对几何参数及缺陷激光自动测量方法. 冯其波，崔建英，刘依直等.中国铁道科学，第24卷第6期. 2003
轮对几何参数及缺陷激光自动测量方法. 冯其波，崔建英，刘依直等.中国铁道科学，第24卷第6期. 2003 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN1899904A (zh) 2007-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100396529C (zh) 列车轮对尺寸在线检测方法及装置
CN100577488C (zh) 高速列车运行状态在线监测方法
US6416020B1 (en) Method and apparatus for detecting defective track wheels
CN103322936B (zh) 轮对尺寸在线监测方法
US5368260A (en) Wayside monitoring of the angle-of-attack of railway vehicle wheelsets
CN100999219A (zh) 车辆轮对踏面缺陷在线检测方法及装置
CN106091951A (zh) 一种城轨列车轮缘参数在线检测系统及方法
CN100999220A (zh) 车辆轮对直径在线检测方法及装置
RU2618660C1 (ru) Система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала
CN201214431Y (zh) 列车轮对尺寸及转向架结构参数动态检测点的分布结构
CN110674904B (zh) 一种基于车号系统的列车定位系统及方法
Xing et al. Online detection system for wheel-set size of rail vehicle based on 2D laser displacement sensors
CN103587551A (zh) 传感器直线垂直安装的城轨车辆车轮直径检测装置及方法
CN103591899A (zh) 传感器圆弧法线安装的城轨车辆车轮直径检测装置及方法
CN102141375A (zh) 线路全断面自动检测系统
CN107401979A (zh) 一种用于接触网检测的车体振动位移补偿装置及方法
JP3378533B2 (ja) 移動する列車のホイール上のローリングバンドの状態を自動評価する装置
CN218536417U (zh) 一种基于360°激光扫描的接触网限界检测装置
CN103591902A (zh) 一种基于激光传感器的城轨车辆车轮直径检测装置及方法
CN109668515A (zh) 列车轮对尺寸动态检测系统及检测方法
CN103587550A (zh) 传感器圆弧垂直安装的城轨车辆车轮直径检测装置及方法
CN203601294U (zh) 传感器直线垂直安装的城轨车辆车轮直径检测装置
CN103587552B (zh) 传感器直线倾斜安装的城轨车辆车轮直径检测装置及方法
Larionov et al. Multiphysical system of operational monitoring of the condition of the railway track
CN203605915U (zh) 传感器圆弧法线安装的城轨车辆车轮直径检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: GUANGZHOU AOTE CHUANGTONG MEASUREMENT AND CONTROL

Free format text: FORMER OWNER: FUDAN AOTE SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD., GUANGZHOU

Effective date: 20140513

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20140513

Address after: 510095, 716, Yangcheng building, No. 60, hi tech Road, Tanggu New District, Tianhe District, Guangzhou,, Guangdong

Patentee after: Kesitong Technology Co., Ltd., Guangzhou

Address before: 510095 No. 20, hi tech Road, Gao Tong industrial area, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District

Patentee before: Fudan Aote Science and Technology Co., Ltd., Guangzhou

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080625

Termination date: 20200720

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee