CN109443208A - 一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法 - Google Patents

一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法，包括机体，所述机体内部安装有高精度滑轨模组、驱动用的齿条、主控单元、数据存储及交互单元和供电单元，所述机体外部安装有磁铁吸附脱开装置，所述磁铁吸附脱开装置上设有用于确定轮饼内侧端面横向位置的标志块和带有磁铁的吸附于被测轮饼内槽边缘上的滚动圆直径测量垫块，所述机体后部安装有激光发射器和拉线式位移传感器，所述主控单元连接有手持移动终端。本发明相较于传统的人工测量方式，提高了测量精度和测量效率，延长了轨道车辆轮饼的使用寿命。

Description

一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法
技术领域
本发明涉及轨道车辆轮对检修技术领域，特别涉及一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法。
背景技术
当前轮对检修设备各项功能相互分离，由不同的设备、系统或者作业人员完成。目前的列车轮对尺寸检测主要存在如下问题：传统的检测尺测量效率低且无法实现踏面廓形的测量，且由人工读数、手动记录，测量误差受人为因素影响大。
因此，发明一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法，通过以高精度滑轨模组移动距离为x坐标，以激光位移传感器测得的传感器到踏面的距离为y坐标；以标志块上特征点的横向位置为x坐标起点，在高精度滑轨模组移动时测得x、y值，通过运算处理，得出轮缘高度、轮缘厚度、Qr值及完整踏面曲线，相较于传统的人工测量方式，提高了测量精度和测量效率，延长了轨道车辆轮饼的使用寿命，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法，包括机体，所述机体内部安装有高精度滑轨模组、驱动用的齿条、主控单元、数据存储及交互单元和供电单元，所述机体外部安装有磁铁吸附脱开装置，所述磁铁吸附脱开装置上设有用于确定轮饼内侧端面横向位置的标志块和带有磁铁的吸附于被测轮饼内槽边缘上的滚动圆直径测量垫块，所述机体后部安装有激光发射器和拉线式位移传感器，所述主控单元连接有手持移动终端，所述高精度滑轨模组上设有用于测量轮饼踏面的激光位移传感器、驱动电机、驱动齿轮、用于改变激光投射方向的反光镜，所述高精度滑轨模组包括高精度滑轨，所述高精度滑轨设有用于确定横向坐标的位移传感器，其中，所有用电单元由供电单元供电，所述机体内部密封处理，防护等级为ip等级，所述机体内部保持负压。
优选的，所述高精度滑轨模组采用齿轮齿条驱动，驱动用的齿轮齿条均采用柔性材料制作，减少驱动过程中产生的冲击振动，提高测量精度。
优选的，所述主控单元用于控制驱动电机的运行、接收用于测量轮饼踏面的激光位移传感器的测量数据、接收用于确定横向坐标的位移传感器的数据、控制数据存储及交互单元和控制供电单元，所述数据存储及交互单元用于接收并存储主控单元发来的数据、接收运行指令及设置参数、存储设置参数、向主控单元发送运行指令、接收供电单元的电量数据并发送给手持移动终端和向手持移动终端发送测量数据，所述供电单元用于向数据存储及交互单元发送电量数据及低电量提示，用于控制充电过程。
优选的，所述磁铁吸附脱开装置用于将所述轨道车辆轮饼参数测量装置吸附于被测轮饼内侧端面，并在测量完成后轻松移开，所述磁铁吸附脱开装置采用永磁铁，所述标志块用于确定被测轮饼内侧端面的横向位置。
优选的，所述手持移动终端用于接收数据存储及交互单元发来的数据、向数据存储及交互单元发送运行指令及设置参数、数据处理及管理应用软件运行。
一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法，具体包括如下步骤：
步骤一，踏面测量：建立坐标系，以高精度滑轨模组移动距离为x坐标，以安装于高精度滑轨模组上的用于测量轮饼踏面的激光位移传感器测得的激光位移传感器到踏面的距离为y坐标；以标志块上特征点的横向位置为x坐标起点；将所述的轨道车辆轮饼参数测量装置通过磁铁吸附脱开装置安装于被测轮饼上，发送运行指令，高精度滑轨模组移动，测得x、y值，并通过主控单元、数据存储及交互单元发送至手持移动终端，手持移动终端经过运算处理，得出轮缘高度、轮缘厚度、Qr值及完整踏面曲线；
步骤二，滚动圆直径测量：将滚动圆直径测量垫块吸附于内槽边缘，设内槽半径为r、滚动圆直径测量垫块的高度为h、用于测量轮饼踏面的激光位移传感器到滚动圆直径测量垫块顶部的距离为H、用于测量轮饼踏面的激光位移传感器到被测轮饼轮缘顶点的距离为H1、轮缘高度为H2；
步骤三，内侧距测量：激光发射器会在被测轮饼对面轮饼内侧投射一激光亮点，将拉线式位移传感器的绳索拉出，绳索头部对准上述激光亮点并靠紧，测得拉线式位移传感器到对面轮饼内侧的距离；设拉线式位移传感器到被测轮饼内端面的距离为L1、拉线式位移传感器到对面轮饼内侧的距离为L2。
优选的，所述步骤二中滚动圆直径D计算公式为D＝2×(r+h+H－H1－H2)，所述步骤三中轮对内侧距L计算公式为L＝L1+L2。
优选的，在进行相应的应用时，还包括完善的数据管理应用功能，利用主控单元及数据存储及交互单元进行轨道车辆轮饼参数测量及数据处理，其具体包括如下：
功能1、可记录日期、车号、轴位、轮号；
功能2、可计算等效锥度；
功能3、可计算同轴直径差、同转向架直径差、同车直径差，通过输入阀值，实现超差报警；
功能4、通过输入轮缘高度、轮缘厚度、Qr值、滚动圆直径、内侧距、等效锥度的阀值，实现超差报警；
功能5、通过一定时间的测量，可计算磨损速度及趋势，预测磨损超差时间，指导轮饼维修工作；
功能6、可与车辆段管理系统接驳，实现数据共享，将轮饼测量系统纳入车辆段管理系统；
功能7、打印输出。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过以高精度滑轨模组移动距离为x坐标，以激光位移传感器测得的传感器到踏面的距离为y坐标；以标志块上特征点的横向位置为x坐标起点，在高精度滑轨模组移动时测得x、y值，通过运算处理，得出轮缘高度、轮缘厚度、Qr值及完整踏面曲线，相较于传统的人工测量方式，提高了测量精度和测量效率，延长了轨道车辆轮饼的使用寿命；
2、可计算同轴直径差、同转向架直径差、同车直径差，通过输入阀值，实现超差报警，通过输入轮缘高度、轮缘厚度、Qr值、滚动圆直径、内侧距、等效锥度的阀值，实现超差报警；
3、通过一定时间的测量，可计算磨损速度及趋势，预测磨损超差时间，指导轮饼维修工作，可与车辆段管理系统接驳，实现数据共享，将轮饼测量系统纳入车辆段管理系统。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明高精度滑轨模组内部结构示意图
图3为本发明数据管理应用功能示意图。
图中：1机体、2高精度滑轨模组、3齿条、4主控单元、5数据存储及交互单元、6供电单元、7磁铁吸附脱开装置、8标志块、9滚动圆直径测量垫块、10激光发射器、11拉线式位移传感器、12手持移动终端、13高精度滑轨、14激光位移传感器、15驱动电机、16反光镜、17位移传感器。
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。
实施例1
如图1-2所示的一种轨道车辆轮饼参数测量装置，包括机体1，所述机体1内部安装有高精度滑轨模组2、驱动用的齿条3、主控单元4、数据存储及交互单元5和供电单元6，所述机体1外部安装有磁铁吸附脱开装置7，所述磁铁吸附脱开装置7上设有用于确定轮饼内侧端面横向位置的标志块8和带有磁铁的吸附于被测轮饼内槽边缘上的滚动圆直径测量垫块9，所述机体1后部安装有激光发射器10和拉线式位移传感器11，所述主控单元4连接有手持移动终端12，所述高精度滑轨模组2上设有用于测量轮饼踏面的激光位移传感器14、驱动电机15、驱动齿轮、用于改变激光投射方向的反光镜16，所述高精度滑轨模组2包括高精度滑轨13，所述高精度滑轨13设有用于确定横向坐标的位移传感器17，其中，所有用电单元由供电单元6供电，所述机体1内部密封处理，防护等级为ip65等级，所述机体1内部保持负压，防止因温度变化引起结露，影响测量精度，同时有利于保持密封件的密封效果。
进一步的，在上述技术方案中，所述高精度滑轨模组2采用齿轮齿条3驱动，驱动用的齿轮齿条3均采用柔性材料制作，减少驱动过程中产生的冲击振动，提高测量精度，所述主控单元4用于控制驱动电机15的运行、接收用于测量轮饼踏面的激光位移传感器14的测量数据、接收用于确定横向坐标的位移传感器17的数据、控制数据存储及交互单元5和控制供电单元6，所述数据存储及交互单元5用于接收并存储主控单元4发来的数据、接收运行指令及设置参数、存储设置参数、向主控单元4发送运行指令、接收供电单元6的电量数据并发送给手持移动终端12和向手持移动终端12发送测量数据，所述供电单元6用于向数据存储及交互单元5发送电量数据及低电量提示，用于控制充电过程。
进一步的，在上述技术方案中，所述磁铁吸附脱开装置7用于将所述轨道车辆轮饼参数测量装置吸附于被测轮饼内侧端面，并在测量完成后轻松移开，所述磁铁吸附脱开装置7采用永磁铁，所述标志块8用于确定被测轮饼内侧端面的横向位置，所述手持移动终端12用于接收数据存储及交互单元5发来的数据、向数据存储及交互单元5发送运行指令及设置参数、数据处理及管理应用软件运行。
实施例2
如图1-3所示的一种轨道车辆轮饼参数测量装置，一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法，具体包括如下步骤：
步骤一，踏面测量：建立坐标系，以高精度滑轨模组2移动距离为x坐标，以安装于高精度滑轨模组2上的用于测量轮饼踏面的激光位移传感器14测得的激光位移传感器14到踏面的距离为y坐标；以标志块8上特征点的横向位置为x坐标起点；将所述的轨道车辆轮饼参数测量装置通过磁铁吸附脱开装置7安装于被测轮饼上，发送运行指令，高精度滑轨模组2移动，测得x、y值，并通过主控单元4、数据存储及交互单元5发送至手持移动终端12，手持移动终端12经过运算处理，得出轮缘高度、轮缘厚度、Qr值及完整踏面曲线；
步骤二，滚动圆直径测量：将滚动圆直径测量垫块9吸附于内槽边缘，设内槽半径为r、滚动圆直径测量垫块9的高度为h、用于测量轮饼踏面的激光位移传感器14到滚动圆直径测量垫块9顶部的距离为H、用于测量轮饼踏面的激光位移传感器14到被测轮饼轮缘顶点的距离为H1、轮缘高度为H2，即滚动圆直径D计算公式为D＝2×r+h+H－H1－H2；
步骤三，内侧距测量：激光发射器10会在被测轮饼对面轮饼内侧投射一激光亮点，将拉线式位移传感器11的绳索拉出，绳索头部对准上述激光亮点并靠紧，测得拉线式位移传感器11到对面轮饼内侧的距离；设拉线式位移传感器11到被测轮饼内端面的距离为L、拉线式位移传感器11到对面轮饼内侧的距离为L2，即轮对内侧距L计算公式为L＝L1+L2。
在进行相应的应用时，还包括完善的数据管理应用功能，利用主控单元4及数据存储及交互单元5进行轨道车辆轮饼参数测量及数据处理，其具体包括如下：
功能1、可记录日期、车号、轴位、轮号；
功能2、可计算等效锥度；
功能3、可计算同轴直径差、同转向架直径差、同车直径差，通过输入阀值，实现超差报警；
功能4、通过输入轮缘高度、轮缘厚度、Qr值、滚动圆直径、内侧距、等效锥度的阀值，实现超差报警；
功能5、通过一定时间的测量，可计算磨损速度及趋势，预测磨损超差时间，指导轮饼维修工作；
功能6、可与车辆段管理系统接驳，实现数据共享，将轮饼测量系统纳入车辆段管理系统；
功能7、打印输出。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轨道车辆轮饼参数测量装置，包括机体(1)，其特征在于：所述机体(1)内部安装有高精度滑轨模组(2)、驱动用的齿条(3)、主控单元(4)、数据存储及交互单元(5)和供电单元(6)，所述机体(1)外部安装有磁铁吸附脱开装置(7)，所述磁铁吸附脱开装置(7)上设有用于确定轮饼内侧端面横向位置的标志块(8)和带有磁铁的吸附于被测轮饼内槽边缘上的滚动圆直径测量垫块(9)，所述机体(1)后部安装有激光发射器(10)和拉线式位移传感器(11)，所述主控单元(4)连接有手持移动终端(12)，所述高精度滑轨模组(2)上设有用于测量轮饼踏面的激光位移传感器(14)、驱动电机(15)、驱动齿轮、用于改变激光投射方向的反光镜(16)，所述高精度滑轨模组(2)包括高精度滑轨(13)，所述高精度滑轨(13)设有用于确定横向坐标的位移传感器(17)，其中，所有用电单元由供电单元(6)供电，所述机体(1)内部密封处理，防护等级为ip65等级，所述机体(1)内部保持负压。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮饼参数测量装置，其特征在于：所述高精度滑轨模组(2)采用齿轮齿条(3)驱动，驱动用的齿轮齿条(3)均采用柔性材料制作，减少驱动过程中产生的冲击振动，提高测量精度。
3.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮饼参数测量装置，其特征在于：所述主控单元(4)用于控制驱动电机(15)的运行、接收用于测量轮饼踏面的激光位移传感器(14)的测量数据、接收用于确定横向坐标的位移传感器(17)的数据、控制数据存储及交互单元(5)和控制供电单元(6)，所述数据存储及交互单元(5)用于接收并存储主控单元(4)发来的数据、接收运行指令及设置参数、存储设置参数、向主控单元(4)发送运行指令、接收供电单元(6)的电量数据并发送给手持移动终端(12)和向手持移动终端(12)发送测量数据，所述供电单元(6)用于向数据存储及交互单元(5)发送电量数据及低电量提示，用于控制充电过程。
4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮饼参数测量装置，其特征在于：所述磁铁吸附脱开装置(7)用于将所述轨道车辆轮饼参数测量装置吸附于被测轮饼内侧端面，并在测量完成后轻松移开，所述磁铁吸附脱开装置(7)采用永磁铁，所述标志块(8)用于确定被测轮饼内侧端面的横向位置。
5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆轮饼参数测量装置，其特征在于：所述手持移动终端(12)用于接收数据存储及交互单元(5)发来的数据、向数据存储及交互单元(5)发送运行指令及设置参数、数据处理及管理应用软件运行。
6.根据权利要求1任意一项所述的一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一，踏面测量：建立坐标系，以高精度滑轨模组(2)移动距离为x坐标，以安装于高精度滑轨模组(2)上的用于测量轮饼踏面的激光位移传感器(14)测得的激光位移传感器(14)到踏面的距离为y坐标；以标志块(8)上特征点的横向位置为x坐标起点；将所述的轨道车辆轮饼参数测量装置通过磁铁吸附脱开装置(7)安装于被测轮饼上，发送运行指令，高精度滑轨模组(2)移动，测得x、y值，并通过主控单元(4)、数据存储及交互单元(5)发送至手持移动终端(12)，手持移动终端(12)经过运算处理，得出轮缘高度、轮缘厚度、Qr值及完整踏面曲线；
步骤二，滚动圆直径测量：将滚动圆直径测量垫块(9)吸附于内槽边缘，设内槽半径为r、滚动圆直径测量垫块(9)的高度为h、用于测量轮饼踏面的激光位移传感器(14)到滚动圆直径测量垫块(9)顶部的距离为H、用于测量轮饼踏面的激光位移传感器(14)到被测轮饼轮缘顶点的距离为H1、轮缘高度为H2；
步骤三，内侧距测量：激光发射器(10)会在被测轮饼对面轮饼内侧投射一激光亮点，将拉线式位移传感器(11)的绳索拉出，绳索头部对准上述激光亮点并靠紧，测得拉线式位移传感器(11)到对面轮饼内侧的距离；设拉线式位移传感器(11)到被测轮饼内端面的距离为L1、拉线式位移传感器(11)到对面轮饼内侧的距离为L2。
7.根据权利要求6所述的一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法，其特征在于，所述步骤二中滚动圆直径D计算公式为D＝2×(r+h+H－H1－H2)，所述步骤三中轮对内侧距L计算公式为L＝L1+L2。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种轨道车辆轮饼参数测量装置及数据处理方法，其特征在于，在进行相应的应用时，还包括完善的数据管理应用功能，利用主控单元(4)及数据存储及交互单元(5)进行轨道车辆轮饼参数测量及数据处理，其具体包括如下：
功能1、可记录日期、车号、轴位、轮号；
功能2、可计算等效锥度；
功能3、可计算同轴直径差、同转向架直径差、同车直径差，通过输入阀值，实现超差报警；
功能4、通过输入轮缘高度、轮缘厚度、Qr值、滚动圆直径、内侧距、等效锥度的阀值，实现超差报警；
功能5、通过一定时间的测量，可计算磨损速度及趋势，预测磨损超差时间，指导轮饼维修工作；
功能6、可与车辆段管理系统接驳，实现数据共享，将轮饼测量系统纳入车辆段管理系统；
功能7、打印输出。
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