CN103171589B - 一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法，包括以下步骤：一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法，包括以下步骤：1)钢轨型面测量仪测量钢轨轨廓数据；2)钢轨型面测量仪将钢轨轨廓数据发送至数据处理装置；3)数据处理装置接收钢轨轨廓数据，并进行数据处理，得到钢轨轨廓的磨耗值；4)将步骤3)中获得的磨耗值与设定的阈值进行比较，若磨耗值高于阈值，则判定该段钢轨轨廓磨损过量。与现有技术相比，本发明可以使轨廓数据曲线与标准型面曲线的拟合效果较好，提高磨耗值计算的精确性。

Description

一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法

技术领域

本发明涉及轨道工程测量领域，尤其是涉及一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法。

背景技术

钢轨型面状态是决定轮轨接触关系的主要因素之一，对于机车车辆运行的安全性和舒适性有着重要影响。因此，如何对钢轨型面进行正确的测量及评价(磨耗计算)，是铁道科学领域中亟需研究并解决的问题。国内外学者及科研机构在此方面做出了大量的研究工作，并制造了多种钢轨型面测量仪器。按照测量原理的不同，基本上可分为以下两类：

(1)接触式机械测量

(2)非接触式光学测量

目前根据使用情况来看，两种类型的仪器测量结果近似，准确程度都较高。然而对于相同的被测截面，不同仪器输出的钢轨磨耗值则大不相同。其原因主要在于各仪器对于测量型面的处理方法存在较大差异。

所谓钢轨磨耗值，即磨耗后的钢轨型面与标准型面之间的差异值。在测量型面基本真实的情况下，正确计算磨耗值的前提是，将测量型面与标准型面进行合理匹配(即对齐)。因此，如何选取与标准型面的对齐原则是一个至关重要的技术问题。

某些光学测量仪器的测量结果中不仅包含钢轨轨头部分的型面数据，同时包括了轨腰的截面图形。对于这种类型的轨廓数据，只要将轨腰部分与标准轨重合(轨腰没有磨耗)，即可得到正确的对齐标准。然而很多仪器的测量范围有限，无法得到轨腰部分的数据，甚至不能得到完整的轨头型面数据，只能得到钢轨顶面及工作边的型面数据。对于这类仪器，其测量结果与标准型面的对齐就存在很大困难。

传统的钢轨磨耗值的定义仅为垂磨及侧磨。随着铁道科学的发展，对钢轨的研究越发的深入和细致，垂磨及侧磨的概念已略显不足，无法代表钢轨的整体磨耗情况，轨头其他位置的磨耗也应加以考虑。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法，通过对测量后的钢轨轨廓数据进行处理，可以准确计算出钢轨轨廓顶部不同位置的磨耗值，提高检测的准确性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法，包括以下步骤：

1)钢轨型面测量仪测量钢轨轨廓数据；

2)钢轨型面测量仪将钢轨轨廓数据发送至数据处理装置；

3)数据处理装置接收钢轨轨廓数据，并进行数据处理，得到钢轨轨廓的磨耗值；

4)将步骤3)中获得的磨耗值与设定的阈值进行比较，若磨耗值高于阈值，则判定该段钢轨轨廓磨损过量。

步骤3)中数据处理的过程包括以下步骤：

A)通过测得的钢轨轨廓数据生成轨廓数据曲线；

B)将轨廓数据曲线与标准型面曲线进行拟合；

C)根据拟合后的轨廓数据曲线计算钢轨顶部的磨耗值；

步骤B)具体包括以下步骤：

a)将钢轨轨廓的轨头部分与标准型面曲线进行拟合，计算其斜率差，并根据斜率差进行旋转；

b)将轨廓数据曲线与标准型面曲线进行横向对齐；

c)采用最小二乘法将轨廓数据曲线的剩余部分与标准型面进行拟合。

与现有技术相比，本发明中对于轨廓数据曲线的拟合根据轨头外侧及下部基本无磨损的原则进行，首先对轨头部分与标准型面曲线进行拟合，在实际应用中，可以使轨廓数据与标准型面的匹配率达到99％以上，从而提高检测的准确性。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明处理后的结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法，其处理流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1：通过钢轨型面测量仪测量钢轨轨廓数据，测量的数据不包括钢轨轨腰部分的数据，并发送至数据处理装置；

步骤S2：数据处理装置通过钢轨轨廓数据生成轨廓数据曲线；

步骤S3：将轨廓数据曲线与标准型面曲线进行拟合，拟合的原则为轨头外侧及下部基本无磨损；

步骤S4：根据拟合后的轨廓数据曲线计算钢轨顶部各个位置处的磨耗值，每个位置通过该点切线与水平面的角度来标示，角度范围为1～90°，如图2中所标示的角度。

步骤S5：将得到的磨耗值与各位置的阈值进行比较，若高于阈值，则可以判定该钢轨轨廓磨损过量，需要进行维护。

其中，步骤S3的拟合过程具体包括以下三个步骤：首先，将钢轨轨廓的轨头部分与标准型面曲线进行拟合，计算其斜率差，并根据斜率差进行旋转；然后，将轨廓数据曲线与标准型面曲线进行横向对齐；最后，采用最小二乘法将轨廓数据曲线的剩余部分与标准型面进行拟合，即得到拟合后的曲线，图2中a即为标准型面曲线，b为轨廓数据曲线。

采用该方法可以使轨廓数据曲线与标准型面曲线的拟合效果较好，提高检测的准确性。

Claims (1)

1.一种基于磨耗值的钢轨轨廓检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)钢轨型面测量仪测量钢轨轨廓数据，测量的数据不包括钢轨轨腰部分的数据；

2)钢轨型面测量仪将钢轨轨廓数据发送至数据处理装置；

3)数据处理装置接收钢轨轨廓数据，并进行数据处理，得到钢轨轨廓的磨耗值；

4)将步骤3)中获得的磨耗值与设定的阈值进行比较，若磨耗值高于阈值，则判定该段钢轨轨廓磨损过量；

步骤3)中数据处理的过程包括以下步骤：

A)通过测得的钢轨轨廓数据生成轨廓数据曲线；

B)将轨廓数据曲线与标准型面曲线进行拟合；

C)根据拟合后的轨廓数据曲线计算钢轨顶部的磨耗值；

步骤B)具体包括以下步骤：

a)将钢轨轨廓的轨头部分与标准型面曲线进行拟合，计算其斜率差，并根据斜率差进行旋转；

b)将轨廓数据曲线与标准型面曲线进行横向对齐；

c)采用最小二乘法将轨廓数据曲线的剩余部分与标准型面进行拟合。