CN1065431A - 铁道车辆车轮踏面损伤检测 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用以定量检测铁道车辆车轮踏 面损伤的测量方法。由加速度传感器、红外光电发收 传感器组成的前、后测点间的距离大于机车长度和轮 周长之和。当行进车辆进入测量区时，测量系统自动 识别机型，查取有关参数，并根据损伤产生的撞击振 动波传到测点的振动能量和传到前后测点的时差来 定量计算车轮踏面损伤深度，并判定损伤轮对号，从 而实现车轮踏面损伤的自动监测。

Description

本发明涉及一种铁道车辆车轮踏面损伤的检测方法，特别适用于铁道机车车轮踏面损伤的定量检测。
铁道车辆、机车车轮踏面因制动引起的擦伤和因疲劳引起的表面剥落都会造成车轮踏面的损伤。当损伤深度△h＝0.5mm时，车轮与钢轨间的冲击相当于轨接头冲击;当损伤深度△h＞0.7mm时，轮轨之间的冲击载荷将大幅度增加，严重损害机车和铁道线路，直接危及行车安全和降低钢轨寿命。对车辆轮对踏面损伤的定量检测是铁道机辆部门的重要工作。国内现有技术尚停留在人工检测水平上，费工费时、检测精度不高，不能对事故隐患做到预防性处理。国外专利和文献（见附件-“四川省科技项目查新咨询报告书”）表明，尽管国外有关方法对车轮踏面损伤进行了振动频谱和城值的自动采集和判断，但未能直接判定损伤轮对和对损伤深度进行定量计算。
本发明的目的是要提供一种能对行进车辆或机车进行自动识别机型，并根据前后测点振动能量和时差的检测，确定其损伤轮对和对损伤深度进行定量计算，达到车轮踏面损伤程度的全自动检测。
本发明是利用机车在两测点间隔大于车辆长度与轮周长之和的测量区内行进时，损伤轮对产生的振动沿钢轨传播时到达两测点的时差来确定振源和损伤轮对。通过两测点振动加速度电压信号进行双通道交叉高速采集，测得两测点的振动电能量，从而计算出振源处车轮踏面的损伤深度。
与现有技术相比，本发明具有精确判断损伤轮对号和给出损伤深度精确值的优点。此外，本发明所述的测量方法在微机检测系统的支持下，能对不同机型进行识别，从而在机车数据库中提取相关数据，实现全自动检测、计算和打印报告，自动化程度高，无需人工管理和干预。
附图1是本发明实施例原理图。
附图2是本发明振动加速度电压信号时间历程图。
参照附图1，在本实施例中，测量系统有前测点B和后测点A，两测点在钢轨下均装有压电加速度传感器[1]、[3]，并在超出轨面的钢轨内外侧装有红外光电发收传感器[2]、[4]。前后测点间距离大于车辆长度L和轮周长πD之和。微机检测系统包括电荷放大器DHF-4[5]、模/数转换接口MS-1215[6]以及光电接口[7]和微机[8]。
参照附图2，图2-a为后测点振动电压信号的时间历程。
当车辆驶入测试区后测点A时，微机系统开始对车速V、车辆轴数、轴距、转向架心盘距进行检测，并与微机[8]存储的机车数据比较，判定出车型，并查出相应的轮对均重m和车轮直径D。当车辆最后一轮对进入测量区后测点A时，微机检测系统通过A、B点加速度传感器[1]、[3]，对传到测点处的振动能量进行检测。通过对两测点振动加速电压信号进行采样频率为28KHz的高速交叉采集，求得撞击时间内电压信号均值Va来描述其振动能量，即附图2中振动曲线和时间轴所围阴影面积。根据损伤深度与冲击振动能量与加速度传感器电能量成正比的关系，经过理论推导，车轮踏面损伤深度△h与轮对均重m（kg）、车轮直径D（m）、机车瞬时速度V（m/s）、所采集的振动电压均值V8（V），并在考虑变换修正系数KVV（Ω-1/2）后满足关系式：
△h＝（D3m2）[（KvvVo）4/V6]
参照附图2，由于假定损伤轮对i＝3，振源离后测点较近，振动波在到达B点时较到达A点滞后△t。振源位置符合关系式：
x（t）＝（L-Va△t）/2
式中Va为机械波在钢轨中的传播速度。振源位置x（t）在理论上应与第i号轮对的瞬时位置Oi（t）一致或接近。轮对i的瞬时位置符合关系式：
Oi＝Vt+li+dzz
式中li为第i号轮对与最后一轮对的距离，dzz为最后轮对到后测点间的距离。将x（t）和Oi（t）进行比较，即可得出损伤轮对号数i，从而完成对损伤轮对的判定。

Claims (5)

1、由加速度传感器[1]、光电传感器[2]组成后测点A，由加速度传感器[3]、光电传感器[4]组成前测点B，并由电荷放大器[5]、模/数转换接口[6]、红外光电接口[7]以及微机[8]组成的铁道车辆轮廓损伤测量方法，其特征是前后测点AB间的间隔大于车辆长度L和轮周长度πD之和，微机[8]在车轮运转一周过程中，对前、后测点的振动加速度电压信号进行高速交叉采集，并根据某一损伤轮对产生的振动能量沿钢轨传播和机械波到达前后测点的时间差，求得损伤轮对号i和损伤深度Δh。
2、按权利要求1所述的测量方法，其特征是轮对i的损伤深度△h与轮对均重m（kg）、车轮直径D（m）、机车瞬时速度V（m/s）、所采集的振动电压均值Vo（v），并在考虑变换与修正系数KVV（Ω-1/2）后满足关系式：
△h＝（D3/m2）[（KVVVO）4/V6]。
3、按权利要求1和2所述的测量方法，其特征在于损伤轮对号i的判定，是根据机械波在钢轨中传播到达前、后测点的时差△t来的确定，振源位置x符合关系式：
x（t）＝（L-Va△t）/2
式中Va为机械波在钢轨中的传播速度，振源位置x（t）与第i号轮对的瞬时位置Oi（t）接近，轮对瞬时位置符合关系式：
Oi（t）＝Vt+li+dZZ
式中li为第i号轮对与最后轮对间的距离，dZZ为最后轮对到后测点的距离。
4、按权利要求1和2所述的测量方法，其特征是轮对均重m（kg）和车轮直径D（m）是根据车辆进入后测点时所测得的轴数、轴距和转向架心盘距，并根据微机[8]所储存的机车数据查表所得。
5、按权利要求1和2所述的测量方法，其特征是前、后测点振动加速度电压信号的采样频率f≥10KHz。
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