CN104401359B - 高速列车轮对动态检测系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种高速列车轮对动态检测系统，通过安装在两个相对钢轨内侧的轨上检测装置采集轮对踏面状况的检测信号，并通过与其相连的轨边转接装置将该检测信号发送给现场处理设备，从而由该现场处理设备中的PC机对该检测信号进行处理，以确定列车轮对的当前检测结果，并显示出来，则现场工作人员即可根据显示内容及时对列车的运行情况进行调整，以保证该列车的行车安全，其中，由于本发明中的轨上检测装置设置在两条相对的钢轨内侧，在安装时，无需对钢轨进行破坏性改造，而且，该轨上检测装置内部相关器件抗震性好，能够在列车高速运行时获取得到列车的相关信息，此外，该检测系统对列车轮对在线检测过程完全是自动实现的，提高了检测效率。

Description

高速列车轮对动态检测系统
技术领域
本发明涉及列车轮对检测技术领域，特别是涉及一种高速列车轮对动态检测系统。
背景技术
近年来。随着我国经济的快速发展，对列车运行速度和重载的要求越来越高，这就要求列车的轮对能够承受很大的动态负载，以保证列车的行车安全。
经研究发现，在列车高速且重载的运行中，很容易使列车车轮踏面上出现擦伤、剥离、不圆现象，从而导致列车运行品质下降，进而急速磨损，甚至会导致车轴断裂、崩轮，造成重大事故，可见，对列车的轮对的运行情况进行实时检测，以便在列车运行品质下降时及时进行处理，成为保证列车安全运行的关键。
对于列车轮对的检测，现有技术中通常是利用贴在钢轨轨腰两侧的中和轴上的应变片来感受货车通过时的应变力变化，从而确定车轮踏面表面的踏面损伤及车体偏载状况。但是，这种检测方式仅适用于低速运动的列车检测，并且，在安装应变片时，需要破坏原钢轨，显然，这是高速铁路中不允许的，也就是说，现有的这种检测方式并不适用于高速列车的轮对在线检测。此外，实现这种检测方式的检测系统安装后调试周期长，维护不方便，必要时需要更换钢轨，非常繁琐。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高速列车轮对动态检测系统，实现了对高速列车的轮对信息的在线检测，且安装该检测系统时，无需破坏原钢轨，调试周期短，维护方便。
为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：
一种高速列车轮对动态检测系统，包括：轨上检测装置和轨边转接装置，还包括：现场处理设备、远程控制设备，其中：
所述现场处理设备包括：机箱，设置在所述机箱内的车号识别装置、PC机和传感器接口箱、分别与所述轨边转接装置相连的信号接线端子排和具有多个电源接口的电源接线端子排，以及与所述电源接线端子排相连的电压转换电路,其中：
所述电压转换电路将外接电源转换成不同规格的电压并输送至一一对应的电源接口；
所述车号识别装置通过天线电缆与所述轨上检测装置相连，接收安装有电子标签的列车反射的携带有所述电子标签预存的列车信息的微波信号；
所述传感器接口箱分别与所述PC机、所述信号接线端子排和所述电源接线端子排相连，，将所述信号接线端子排转发的检测信号发送给所述PC机进行处理，其中，所述检测信号是由所述轨上检测装置检测得到的；所述PC机将处理后得到的所述列车轮对的检测结果以BS报表形式进行显示；
所述远程控制设备通过无线方式与所述PC机相连，接收所述PC机上传所述列车轮对的检测结果。
优选的，所述轨上检测装置包括：按照列车行车方向依次设置在钢轨上的系统上电开关、车轴计数开关、激光传感器组、微波收发装置和温度传感器，其中：
所述系统上电开关通过第一接线盒与所述轨边转接装置相连，当检测到列车驶入信号时，依次通过所述轨边转接装置、所述信号接线端子排和所述传感器接口箱，将所述列车驶入信号发送至所述PC机，并接收所述PC机反馈的控制信号，触发该系统上电；
所述车轴计数开关通过第二接线盒与所述轨边转换装置相连，统计所述列车的轮对个数；
所述激光传感器组设置在两根相对钢轨内侧，通过所述轨边转换装置和所述信号接线端子与所述现场处理设备的传感器接口箱相连，检测列车轮对踏面信息；
所述微波收发装置安装在两条相对钢轨中央，通过所述天线电缆与所述车号识别装置相连，根据所述车号识别装置发送的触发信号，向所述列车上的电子标签发射微波信号，并在接收到所述电子标签反射回的包含该列车相关信息的部分微波信号后，通过所述天线电缆输送至所述车号识别装置；
所述温度传感器设置在任一根钢轨上，检测列车经过所述钢轨时的当前温度，并通过所述轨边转接装置和所述信号接线端子排输送至所述传感器接口箱。
优选的，所述激光传感器组包括：
至少10个激光器；
与所述至少10个激光器一一对应设置的PSD传感器；
设置在所述激光器和与其一一对应的PSD传感器之间的护管；
其中，两根钢轨内侧的激光器和PSD传感器数量相等，且在同一根钢轨上的PSD传感器设置在所述激光器的前方。
优选的，所述电源接线端子排包括5V/3A电源接口、12V/1.9A电源接口、24V/1.3A电源接口以及UPS电源接口，其中：
所述5V/3A电源接口通过所述轨边转接装置与所有激光器相连；
所述12V/1.9A电源接口通过所述轨边转接装置与所有PSD传感器相连；
所述24V/1.3A电源接口通过所述轨边转接装置分别与所述系统上电开关、车轴计数开关和所述温度传感器相连。
优选的，还包括：
与所述轨边转接装置相连的环境温度检测装置。6、根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述轨边转接装置包括：轨边箱，以及设置在所述轨边箱外的防护箱。
优选的，所述现场处理设备还包括：
安装在所述机箱内部顶端的散热装置；
安装在机箱内的机箱测温器。
优选的，还包括：与所述PC机相连的打印装置，打印所述PC机显示的BS报表。
优选的，当所述信号线传输的检测信号为弱电检测信号时，所述信号线具体为双层屏蔽电缆。
优选的，还包括：与所述PC机相连的报警装置。
由此可见，与现有技术相比，本申请提供了一种高速列车轮对动态检测系统，通过安装在两个相对钢轨内侧的轨上检测装置采集轮对踏面状况的检测信号，并通过与其相连的轨边转接装置将该检测信号发送给现场处理设备，从而由该现场处理设备中的PC机对该检测信号进行处理，以确定列车轮对的当前检测结果，同时还通过该PC机将检测信号或检测结果发送给远程控制设备，从而实现对高速列车轮对状况的远程控制，无需工作人员到检测现场，尤其是在外界环境恶劣时，保证了对高速列车轮对的实时在线检测，进而保证了高速列车的安全运行。其中，由于本发明中的轨上检测装置设置在两条相对的钢轨内侧，在安装时，无需对钢轨进行破坏性改造。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种高速列车轮对动态检测系统实施例的结构框图；
图2为本发明实施例另一种高速列车轮对动态检测系统的结构框图；
图3为本发明实施例一种高速列车轮对动态检测系统中轨上检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例一种轨上检测装置的激光传感器的安装示意图；
图5(a)为本发明实施例列车未经过时激光传感器的原理图；
图5(b)为本发明实施例列车到来时激光传感器的原理图；
图6为本发明实施例一种现场处理设备的传感器接口箱的结构示意图；
图7为本发明实施例一种轨上检测装置的激光传感器的剖面示意图；
图8(a)为本发明实施例一种高速列车轮对动态检测结果的波形示意图；
图8(b)为本发明实施例正常车轮踏面不圆度曲线；
图8(c)为本发明实施例缺陷车轮踏面不圆度曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于本领域技术名词，需要解释的是：
踏面，是指车轮与钢轨面相接触的外圆周，具有一定的斜度。
踏面擦伤，是指由车轮发生滑行造成的，车轮滑行时车轮踏面与钢轨接触的那部分成了固定的磨擦面，它与钢轨持续摩擦而使车轮踏面上发生局部平面磨耗，形成擦伤。
踏面剥离，是指由于车轮踏面表面长期运行受到冷热不均或持续冲击等造成的材料脱落。
踏面不圆度，是指车轮踏面横断面上最大与最小直径的差值，也称作椭圆度或失圆度。
基于背景技术中记载的现有技术问题，本发明实施例提供了一种高速列车轮对动态检测系统，通过安装在两个相对钢轨内侧的轨上检测装置采集轮对踏面状况的检测信号，并通过与其相连的轨边转接装置将该检测信号发送给现场处理设备，从而由该现场处理设备中的PC机对该检测信号进行处理，以确定列车轮对的当前检测结果，同时还通过该PC机将检测信号或检测结果发送给远程控制设备，从而实现对高速列车轮对状况的远程控制，无需工作人员到检测现场，尤其是在外界环境恶劣时，保证了对高速列车轮对的实时在线检测，进而保证了高速列车的安全运行。其中，由于本发明中的轨上检测装置设置在两条相对的钢轨内侧，在安装时，无需对钢轨进行破坏性改造。
如图1所示，为本发明一种高速列车轮对动态检测系统实施例的结构框图，该系统可以包括：轨上检测装置100、轨边转接装置200、现场处理设备300、远程控制设备400，其中：
所述轨上检测装置100安装在两条相对钢轨的内侧，检测列车驶入信号，并在检测到所述列车驶入信号，触发系统上电后，获取所述列车轮对信息并输出。
可选的，本发明实施例中，如图3所示的本发明轨上检测装置的结构示意图，该轨上检测装置100具体可以包括：按照列车行车方向依次设置在钢轨上的系统上电开关110、车轴计数开关120、激光传感器组130、微波收发装置140和温度传感器150(图3中未画出)，其中：
所述系统上电开关110通过第一接线盒与所述轨边转接装置200相连，当检测到列车驶入信号时，通过所述轨边转接装置将所述列车驶入信号发送至所述PC机，接收所述PC机反馈的控制信号，并根据控制信号触发该系统上电，从而使系统处于待机状态，准备采集数据。
其中，该系统上电开关110具体可以是电磁传感器、激光传感器或电涡流传感器等，安装在任一根钢轨内侧，且位于列车行驶方向的最前端。当列车车轮经过所述系统上电开关110时，系统上电开关110输出的电信号会发生变化，此变化的电信号可以触发系统得电。
所述车轴计数开关120通过第二接线盒与轨边转换装置200相连，统计所述列车的轮对个数。
优选的，该车轴计数开关120具体可以为电磁传感器，安装在任意一根钢轨内侧，且在列车行驶方向上，该车轴计数开关120位于系统上电开关110的后方，当检测到车轮(导体)通过时，输出的电信号发生一次变化，电磁传感器输出电信号的变化次数即列车车轴的个数增加一个。
所述激光传感器组130设置在两根相对钢轨内侧，通过所述轨边转换装置200与所述现场处理设备300的传感器接口箱相连，检测列车轮对踏面信息。
优选的，结合图3以及图4所示的激光传感器的安装示意图(该图仅以1个激光传感器为例进行说明)，该激光传感器组130具体可以包括：至少10个激光器131，与这至少10个激光器131一一对应设置的PSD(PositionSensitive Device，高精度位移传感器)传感器132，设置在所述激光器131和与其一一对应的PSD传感器132之间的护管133，其中，两根钢轨内侧的激光器131和PSD传感器132数量相等，即每一根钢轨上至少5个激光器131和与其一一对应的PSD传感器132，且激光器131和PSD传感器132的位置与钢轨相平行，对于每一个激光传感器，其中的PSD传感器132设置在所述激光器131的前方。
其中，激光器131和PSD传感器132均由轨卡134固定在钢轨上。
在实际应用中，当钢轨上没有列车经过时，激光器发射出的激光束正好位于PSD传感器的正中心，如图5(a)所示的原理图；当有列车经过钢轨时，由于车轮碾压在钢轨上导致钢轨弯曲变形，从而使激光器所发出的光束发生偏移，进而PSD传感器接收到的光束产生位移，如图5(b)所示的原理图，此时，该PSD传感器会将该激光束的位移量转换成电信号输出，其中，利用该PSD传感器本身的高精度特性，使得其检测精度可检测到列车轮对踏面上毫米级的缺陷，大大提供高了系统检测精度。
微波收发装置140安装在两条相对钢轨中央，进行调制解调、解码处理，从而得到该列车车次车号等数据信息。
其中，该微波收发装置140具体是微波收发天线。
温度传感器150设置在任一根钢轨上，检测列车经过所述钢轨时的当前温度，并通过所述轨边转接装置输送至所述传感器接口箱。
其中，由于高速运行的列车经过钢轨后，该钢轨会因受热而变形，虽然变形幅值小，但由于本发明采用高精度的激光传感器，仍能够检测到激光束的位移量，而且，本实施例可以据此建立该列车运行速度及其对钢轨温度影响关系，以及钢轨温度与列车轮对信息的对应关系，以供今后查询。
轨边转接装置200通过电源线和信号线与所述轨上检测装置100相连，转接所述现场处理设备300输出的电源信号以及所述轨上检测装置100输出的包含有所述列车驶入信息或所述列车轮对信息的检测信号。
本发明中，由于轨上检测装置100的线路很多且比较复杂，因而，通过设置该轨边转接装置200转接轨上检测装置100上的电源信号及检测信号，具体的，该轨上检测装置100可以包括轨边箱及其防护箱，轨边箱用来对轨上检测装置100的电源和信号进行转接，箱体中结构主要分为传感器转接板、激光器转接板、中间接线端子和温度检测模块等。
本实施例中，传感器转接板对PSD传感器的电源线和信号线进行转接，将12V电源转接至每个传感器，将PSD信号转接至40芯电缆；激光转接板，对激光器5V电源分别转接至每个激光器；中间接线端子，用于实现电源、轨道开关和温度信号转接。而防护箱则用来对轨边箱进行防尘防水，保护轨边箱不受外界干扰。
结合图1和2所示的系统结构框图，所述现场处理设备300包括机箱，设置在机箱内的车号识别装置310、传感器接口箱320和PC机330、分别与轨边转接装置200相连的信号接线端子排340和具有多个电源接口的电源接线端子排350，以及与该电源接线端子排350相连的电压转接电路360，其中：
电压转换电路360将外接电源转换成不同规格的电压并输送至一一对应的电源接口，从而为轨上检测装置100中的各器件供电，具体的，该电压转接电路360可以将外接220V交流点转换成5V/3A、12V1.9A、24V1.3A等，并与一一对应的电源接口连接，满足不同器件的工作电压需求。需要说明的是，本发明中的转换电路可采用现有技术中的电压转换器，本发明对此组件及其结构不再详述。
基于此，该电源接线端子排350上可以包括5V/3A电源接口、12V1.9A电源接口、24V1.3A电源接口以及UPS电源(Uninterruptible Power System，不间断电源)接口，其中，该USP电源接口作为备用电源接口，5V/3A电源接口通过所述轨边转接装置200与所有激光器相连；所述12V1.9A电源接口通过所述轨边转接装置200与所有PSD传感器相连；所述24V1.3A电源接口通过所述轨边转接装置分别与系统上电开关、车轴计数开关和温度传感器相连。
所述车号识别装置310通过天线电缆与所述微波收发装置140相连，接收安装有电子标签的列车反射的携带有所述电子标签预存的列车信息的微波信号。
具体的，在实际应用中，列车底部通常安装有存储该列车相关信息的电子标签，本实施例通过在监测点的钢轨中央安装微波收发天线140，当列车到来时，前方的系统上电开关110将检测到列车到来信号，触发地面的车号识别装置310中的微波组件开始工作，则与该车号识别装置310相连的室外微波天线将发射微波信号，等待列车通过，当列车经过微波天线上方时，安装在列车底部的电子标签将接收到的部分微波信号发射回地面读取装置即车号识别装置310，由于反射回的微波信号携带了电子标签内存储的列车的相关信息，经PC机的调制解调、解码处理后，将得到列车车次车号等数据信息，此时，PC机可通过无线网络将该数据信息上传至远程处理装置400。
所述传感器接口箱320分别与所述PC机330、所述信号接线端子排340和所述电源接线端子排350相连，将所述信号接线端子排340转发的检测信号发送给所述PC机330进行处理，其中，所述检测信号是由所述轨上检测装置100检测得到的。
其中，当检测信号为PSD传感器检测到的电流信号时，该传感器接口箱330将该电流信号转换成电压信号后，发送给所述PC机330进行处理。
可选的，如图6所示的传感器接口箱分布图，具体可以包括：控制信号接口、传感器模拟信号1接口、传感器模拟信号2接口、电源接口和传感器信号接口，其中：
控制信号接口与所述PC机相连，用来和PC机进行通信，以实现激光器131和PSD传感器132的控制，传感器模拟信号1和传感器模拟信号2这两个接口与所述信号接线端子排340相连，接收该信号接线端子排340转发的轨上检测装置100中的传感器检测到的信号，并PSD传感器检测到的电流信号转换为电压信号后，输入PC机330进行采样计算。电源接口与电源接线端子排350相连，主要用来提供该传感器接口箱的工作电压，以及提供外部激光器和PSD传感器的工作电压；传感器信号接口用来接收经轨边箱接口对PSD的电流信号转换后得到的电压信号。
所述PC机330将处理后得到的所述列车轮对的检测结果以BS报表形式进行显示。
在本实施例实际应用中，当PC机得到该列车轮对的检测结果后，可通过与标准数据的比较判定该列车轮对踏面是否有缺陷，并根据所检测到数据确定缺陷大小以及类型，当该缺陷超过一定阈值时，该PC机可输出提示信息，以便对该列车及时进行处理，保证该列车的行车安全。
当然，对于BS报表中的数据，通过上述处理确定发生缺陷的车号、左和/或右以及缺陷类型后，可用不同颜色进行区分，以便工作人员快速查看。
可选的，检测系统还可以包括用于检测列车的偏载、超载、横向力等列车运行状况的检测装置，如压力传感器等，通过检测列车运行的横向力，预测出列车高速运行时的脱轨系数，进而可以提高列车行车安全性。作为本发明另一实施例，该检测系统还可以包括：与PC机相连的打印装置，将得到包含有该列车轮对检测结果的BS报表打印出来，以便工作人员查看。当然，该PC机内的存储器还可以将BS报表作为该列车轮对的历史运行信息进行存储，以供今后查询。
可选的，由于该现场处理设备300内的各器件工作时会产生大量的热量，因而，该现场处理设备300还可以包括安装在所述机箱内部顶端的散热装置，如风扇、风机等等，用于降低该机箱内的环境温度，避免温度过高而影响器件的正常工作。同时，还可以在机箱内安装机箱测温器，实现对该机箱内温度的实时检测，以便在其温度达到第一阈值时，启动散热装置进行散热，若检测到机箱内的当前温度达到第二阈值时，则说明该机箱内的温度过高，不适宜继续工作，此时，可触发机箱内的报警装置(如指示灯、蜂鸣器或语音模块等等)进行报警。
所述远程控制设备400通过无线方式与所述PC机330相连，接收所述PC机330上传所述列车轮对的检测结果。
本实施例利用远程控制设备400实现了对列车轮对的远程监控，无需到列车运行现场，尤其似乎在现场工况环境恶劣的条件下，工作人员可在任意有网络的地方使用该远程控制设备对高速运行的列车轮对进行远程监控，非常方便。而且，当该检测结果显示列车轮对缺陷严重，影响列车安全运行时，可利用该远程控制设备及时进行处理。
其中，工作人员可利用该远程控制设备对本发明检测系统进行日常维护，工作人员无需到设备安装现场电气柜即现场处理设备的PC机处对设备运行情况进行观察，可在任意有网络的场所通过远程连接到电气柜的PC机，进而对设备运行状态进行实时观察。
另外，本发明提供的检测系统对每次过车的检测结果，可以以BS报表的形式上传到固定地址的网址，则工作人员可以以浏览互联网的形式，实时的对过车的报警情况进行分析。
可选的，该远程控制设备400具体可以是计算机、工控机等。
基于上述分析可知，本发明实施例在安装轨上检测装置时，主要通过螺栓卡接在钢轨底部，不需要对钢轨作破坏性改造，且其核心检测部件即激光传感器安装简单，维护方便、抗震性能好，保证了其在列车高速运行的高频振动环境下长期使用，降低了对系统的调试频率，另外，通过远程通信方式检测激光传感器上的电压状况，不受外界物理环境的影响，保证了对该高速列车轮对状况的实时监测，从而保证了该高速列车的安全运行。
可选的，为了更清楚的说明上述激光传感器组的结构组成及其工作原理，结合图6所示的系统框图，本申请实施例以10个激光传感器为例进行对激光传感器组130进行说明：
每根钢轨上设置有5个激光传感器，每个激光传感器负责约700mm长度的轮对踏面圆周的检测，5个激光传感器就能检测约为3500mm的圆周距离，而一个车轮的圆周长度小于3500mm，考虑到动车的直径范围是790mm-920mm，车轮周长小于3000mm，故5个激光传感器就能够检测到任意直径的车轮至少一个圆周的踏面距离。
需要说明的是，激光传感器的个数不限于10个，只要能够检测车轮踏面圆周的至少一个圆周的距离即可；传感器的个数可以多于10个，这样能够检测车轮的两个或更多个踏面圆周，进而实现多个传感器检测出同一个车轮信息，以使检测结果更加精确。
具体的，仅以一个激光传感器为例进行说明，结合图5以及图7所示的本发明实施例一种激光传感器的剖视结构示意图，可知，每一个激光传感器均包含激光器131、PSD传感器132和护管133，如图5所示，激光器131和PSD传感器132平行于钢轨设置，且通过轨卡134卡装在一根钢轨底部，所述轨卡134可以通过固定螺栓固定在钢轨底部上，安装简单，且不需对钢轨做破坏性改造。而且，在列车行驶方向上，激光器131设置在PSD传感器132的前方，以使车轮先经过激光器131，而护管133则用来保护所述激光器131和PSD传感器132内部的光学器件。
其中，本实施例所采用的PSD传感器132是一种高精度位移传感器，其灵敏度很高，可以测得的最小载荷为10kg，即使人手指按在所述PSD传感器132上方的钢轨上使钢轨发生的形变量，该PSD传感器132也能够检测得到形变位移。同时，激光传感器中的PSD传感器132的测量范围较大，一列重达10吨的列车车轮经过激光传感器上方时，PSD传感器132所测量的位移量仅占其整个测量范围的10％，因此，该激光传感器能够适用于各种载荷的列车。
在实际应用中，结合图5(a)和(b)所示的激光传感器的原理示意图，当钢轨上没有列车经过时，激光器131发射出的激光束正好位于该PSD传感器132的正中心，此时，该PSD传感器132的上下两端输出电压即U1和U2相等，且总电压U1+U2不变；当有列车经过钢轨时，由于车轮碾压在钢轨上导致钢轨弯曲变形，此时，由于车轮碾压钢轨造成钢轨变形，其弯曲程度与车轮作用于钢轨的作用力、激光束初始位置与PSD传感器中心点的距离及车轮作用时间有关，从而使激光器131所发出的光束发生偏移，进而PSD传感器132接收到的光束产生位移，此时，纵向设置在钢轨上的PSD传感器132可以感应激光光束上下偏移的位移量，并将该激光束的位移量转换成电信号，通过轨遍转接装置200输送至PC机进行后续处理，需要说明的是，光束向哪端偏移，哪端的电压将变小，该PSD传感器的具体工作原理属于本领公知常识，本发明在此不再详述，其中，该激光传感器的检测精度可检测到列车轮对踏面上毫米级的缺陷。
优选地，当PC机330得到上述偏移量及其对应的电压U1和U2的数值后，利用以下公式计算得到轮对踏面圆周检测状况对应曲线：
Position = K U 1 - U 2 U 1 + U 2 - - - ( 1 )
上述公式中K为正比例系数，U1和U2为PSD传感器132输出的电压值。
在本实施例的实际应用中，由于U1+U2为常数，因而，当高速列车车轮经过一个激光传感器时，所测得的车轮经过时轮对踏面圆周检测对应曲线为一开口向下的抛物线的形状，此时，PC机和远程控制设备上呈现出来检测信号如图8(a)所示，当车轮存在踏面擦伤或踏面剥离时，对应激光传感器位置处得到的检测曲线将产生瞬间波浪形跳变，而不是光滑的抛物线，如图8(a)中的A和B处的波浪形跳变，此时，可根据曲线上产生跳变处的极值判断产生的损伤的大小，并根据所测得的曲线中瞬间波浪形跳变个数可以判断出车轮损伤的个数。
结合上述分析可知，由于一个激光传感器负责约700mm的车轮踏面圆周检测，则5个激光传感器所测得的六条曲线(即M1.1～M1.5)就能反映整个车轮的踏面圆周状况，当车轮较不圆度时，5个传感器测得数据对应的曲线均为平滑的抛物线形状，而且这5条抛物线的顶点基本在一条直线上，如图8(b)所示的波形图，当车轮踏面存在不圆度的缺陷时，所述六条抛物线的顶点是上下波动的，如图8(c)所示的波形图，根据该六条抛物线的顶点波动状况可以计算出车轮不圆度的大小。
可选的，本发明提供的高速列车轮对动态检测系统，不需要配备一辆称过重量的校准列车来校正系统，具体的，本发明上述各实施例中的轨上检测装置100还可以包括：设置在钢轨上的压力传感器，在列车每次通过该压力传感器时，获取该列车的压力信息，并通过该轨上检测装置中的温度传感器检测经过列车轮对的当前温度信息，以及该列车的当前运行速度等等，通过轨边转接装置转发到PC机存储，并由该PC机上传到远程控制设备进行存储。在本实施例的实际应用中，PC机可利用记录的100-200个车次的数据情况，如上述获取的列车载重参数等自动校正当前检测结果。
另外，作为本发明又一实施例，上述检测系统还可以包括：与该检测系统中的各器件(如激光器、PSD传感器等等)相连的故障检测装置，实时检测这些器件的工作电压等情况，并对照各相关器件的正常工作要求，判定该器件是否存在问题，当存在问题时，通过报警装置及时进行报警。此时，若工作人员不能对存在问题的器件进行处理，可利用远程控制设备及时向相应器件发送控制信号，以屏蔽该故障器件，从而避免了该器件(如PSD传感器)损坏而导致检测数据失效。
综上所述，本发明实施例提供的高速列车轮对动态检测系统通过激光传感器采集车轮的踏面状况信息，所采集到的数据信息经PC机的处理和分析后，可以得到列车轮对踏面信息。所述系统的安装简单，维护方便，且不需对道床和钢轨做任何破坏性改造，该系统可以适用于60-400km/h的速度范围，速度适用范围广；该系统的检测过程全自动进行，且具有自校正功能，检测效率高，通常一列车检测时间在2min以下。所述系统还可以将检测结果直接显示在显示设备上，直观显示有缺陷的车轮位置及缺陷大小等信息，还可以以网页的形式显示检测结果。
需要说明的是，对于本发明提出的检测系统，除了上述各实施例提出的各器件外，还可以包括用于实现各器件连接的连接部件，如电源导线、串口通信电缆、数据传输线等等，本发明在此不再一一列举，只要不是本领域技术人员付出创造性劳动确定，均属于本发明保护范围。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高速列车轮对动态检测系统，包括：轨上检测装置和轨边转接装置，其特征在于，还包括：现场处理设备、远程控制设备，其中：
所述现场处理设备包括：机箱，设置在所述机箱内的车号识别装置、PC机和传感器接口箱、分别与所述轨边转接装置相连的信号接线端子排和具有多个电源接口的电源接线端子排，以及与所述电源接线端子排相连的电压转换电路，其中：
所述电压转换电路将外接电源转换成不同规格的电压并输送至一一对应的电源接口；
所述车号识别装置通过天线电缆与所述轨上检测装置相连，接收安装有电子标签的列车反射的携带有所述电子标签预存的列车信息的微波信号；
所述传感器接口箱分别与所述PC机、所述信号接线端子排和所述电源接线端子排相连，将所述信号接线端子排转发的检测信号发送给所述PC机进行处理，其中，所述检测信号是由所述轨上检测装置检测得到的；所述PC机将处理后得到的所述列车轮对的检测结果以BS报表形式进行显示；
所述远程控制设备通过无线方式与所述PC机相连，接收所述PC机上传所述列车轮对的检测结果；
其中，所述轨上检测装置包括：按照列车行车方向依次设置在钢轨上的系统上电开关、车轴计数开关、激光传感器组、微波收发装置和温度传感器，其中：
所述系统上电开关通过第一接线盒与所述轨边转接装置相连，当检测到列车驶入信号时，依次通过所述轨边转接装置、所述信号接线端子排和所述传感器接口箱，将所述列车驶入信号发送至所述PC机，并接收所述PC机反馈的控制信号，触发该系统上电；
所述车轴计数开关通过第二接线盒与所述轨边转换装置相连，统计所述列车的轮对个数；
所述激光传感器组设置在两根相对钢轨内侧，通过所述轨边转换装置和所述信号接线端子与所述现场处理设备的传感器接口箱相连，检测列车轮对踏面信息；
所述微波收发装置安装在两条相对钢轨中央，通过所述天线电缆与所述车号识别装置相连，根据所述车号识别装置发送的触发信号，向所述列车上的电子标签发射微波信号，并在接收到所述电子标签反射回的包含该列车相关信息的部分微波信号后，通过所述天线电缆输送至所述车号识别装置；
所述温度传感器设置在任一根钢轨上，检测列车经过所述钢轨时的当前温度，并通过所述轨边转接装置和所述信号接线端子排输送至所述传感器接口箱。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激光传感器组包括：
至少10个激光器；
与所述至少10个激光器一一对应设置的PSD传感器；
设置在所述激光器和与其一一对应的PSD传感器之间的护管；
其中，两根钢轨内侧的激光器和PSD传感器数量相等，且在同一根钢轨上的PSD传感器设置在所述激光器的前方。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述电源接线端子排包括5V/3A电源接口、12V/1.9A电源接口、24V/1.3A电源接口以及UPS电源接口，其中：
所述5V/3A电源接口通过所述轨边转接装置与所有激光器相连；
所述12V/1.9A电源接口通过所述轨边转接装置与所有PSD传感器相连；
所述24V/1.3A电源接口通过所述轨边转接装置分别与所述系统上电开关、车轴计数开关和所述温度传感器相连。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：
与所述轨边转接装置相连的环境温度检测装置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述轨边转接装置包括：轨边箱，以及设置在所述轨边箱外的防护箱。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述现场处理设备还包括：
安装在所述机箱内部顶端的散热装置；
安装在机箱内的机箱测温器。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：与所述PC机相连的打印装置，打印所述PC机显示的BS报表。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当所述信号线传输的检测信号为弱电检测信号时，所述信号线具体为双层屏蔽电缆。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：
与所述PC机相连的报警装置。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104859680A (zh) * 2015-05-29 2015-08-26 铜陵有色金属集团股份有限公司 矿车欠保养辅助检测系统
CN106004925B (zh) * 2016-06-21 2018-03-30 哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司 轨道交通工具底部检测系统
CN106167033A (zh) * 2016-07-29 2016-11-30 南京铁道职业技术学院 高速铁路客运列车轮对在线状态检测系统
CN106394606B (zh) * 2016-11-10 2018-08-24 北京康拓红外技术股份有限公司 一种铁路车辆车轮失圆检测方法及检测装置
CN107139969A (zh) * 2017-06-07 2017-09-08 徐晶 一种检测火车轮子踏面损伤的检测系统及其安装方法
CN107472298B (zh) * 2017-07-11 2019-02-15 北京锦鸿希电信息技术股份有限公司 车轮尺寸的检测方法和系统
CN110411405A (zh) * 2018-04-28 2019-11-05 罗伯特·博世有限公司 用于检测自行车轮子变形的方法
CN109187240B (zh) * 2018-08-27 2021-02-09 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种轨道车辆结构件的检修周期制定方法及装置
DE102019133172A1 (de) * 2019-12-05 2021-06-10 Saf-Holland Gmbh System und Erfassungseinrichtung zum Überprüfen eines Zustands mindestens einer Komponente eines Fahrzeugs und Verfahren zum Überprüfen eines Zustands
CN112611329A (zh) * 2020-12-25 2021-04-06 江苏集萃智能光电系统研究所有限公司 一种列车轮对尺寸测量箱
CN113028966B (zh) * 2021-03-10 2021-11-12 哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司 车轮踏面擦伤及不圆度在线动态检测方法
CN113320572A (zh) * 2021-05-31 2021-08-31 湖北铁安检测技术有限公司 一种城市轨道交通设备设施变形预警系统
CN115535027B (zh) * 2022-12-01 2023-04-14 成都盛锴科技有限公司 一种轨道车辆的车轮品质判断方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4936529A (en) * 1988-12-29 1990-06-26 Railbase Technologies, Incorporated Device for detecting defective wheels on rail cars
CN102431576A (zh) * 2011-10-13 2012-05-02 成都主导科技有限责任公司 一种轮对故障动态检测数据处理方法和系统
CN103332207A (zh) * 2013-06-11 2013-10-02 大连理工大学 钢轨温度、应变和加速度的数据在线采集方法和装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4936529A (en) * 1988-12-29 1990-06-26 Railbase Technologies, Incorporated Device for detecting defective wheels on rail cars
CN102431576A (zh) * 2011-10-13 2012-05-02 成都主导科技有限责任公司 一种轮对故障动态检测数据处理方法和系统
CN103332207A (zh) * 2013-06-11 2013-10-02 大连理工大学 钢轨温度、应变和加速度的数据在线采集方法和装置

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