CN110220726A - 车轮不圆的检测系统、检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁道工程技术领域，公开了一种车轮不圆的检测系统及检测方法。该检测系统包括：时域信息获取装置，用于获取多个车轮中的每个车轮在预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息；以及不圆分析装置，用于根据所述每个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂向力的时域信息，分析所述每个车轮的不圆情况。本发明可实现对不圆故障的高效、精确且低成本的检测。

Description

车轮不圆的检测系统、检测方法

技术领域

本发明涉及铁道工程技术领域，具体地涉及一种车轮不圆的检测系统、 检测方法。

背景技术

列车在运行过程中，车轮受到纵向力、横向力和垂向力的作用，纵向力 使车轮前进，垂向力支撑整个列车，车轮转向时需要横向力产生离心力。一 般而言轮轨间作用力主要指车轮与轨道之间的相互作用力，包括横向力和垂 向力。对车辆运行的状态和安全性考虑，轮轨力可能导致车轮出现不圆(或 变形)，进而导致车辆脱轨，严重时引起翻车事故；也可能会加剧车轮与轨 道磨损，进而缩短了轮轨的使用寿命。车轮不圆不仅会降低车辆和轨道的使 用寿命，还会增加维修成本。此外，由于振动及其产生的巨大噪声使乘客乘 坐列车时的舒适度大大降低，同时对列车沿途的环境造成不良影响。

现有对车轮不圆的检测主要是在列车回库后，将车架起后，转动车轮一 个一个地检测。该方法浪费时间，占用了大量人力物力，并且效率很低，对 于铁路货车等长大编组的列车来说不具有可操作性。目前，有些发明专利通 过轮对上安装的各类检测仪器对车轮不圆进行检测，但每条轮对都要安装检 测仪，故整个检测系统的成本非常高。

发明内容

本发明的目的是提供一种车轮不圆的检测系统及检测方法，该检测系统 可实现对不圆故障的高效、精确且低成本的检测。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种车轮不圆的检测系统，该检 测系统包括：时域信息获取装置，用于获取多个车轮中的每个车轮在预设监 测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息；以及不圆分析装置，用于根据所 述每个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂向力的时域信息，分析所 述每个车轮的不圆情况。

优选地，所述时域信息获取装置包括：轮轨力采集模块，用于在所述多 个车轮通过所述预设监测区域的情况下，采集该预设监测区域内的各个监测 位置所受到的轮轨垂向力；以及反演转换模块，用于通过反演方式将所述预 设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力，转换为所述多个车轮中 的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息。

优选地，所述反演转换模块包括：编号信息获取单元，用于获取所述多 个车轮的编号信息；以及反演转换单元，用于根据所述预设监测区域内的各 个监测位置所受到的轮轨垂向力、及所述多个车轮经过所述各个监测位置的 时间与该多个车轮的编号信息之间的对应关系，获取该多个车轮中的每个车 轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息。

优选地，所述不圆分析装置包括：振动主频获取模块，用于对所述每个 车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息进行傅里叶变 换处理，以获取所述每个车轮的振动主频；以及不圆故障确定模块，用于将 所述每个车轮的振动主频与预设转频区间进行比较，并在所述多个车轮中的 特定车轮的振动主频满足不圆故障判定条件的情况下，确定所述特定车轮存 在不圆故障及该不圆故障的阶数，其中，所述不圆故障判定条件包括：所述 振动主频属于所述预设转频区间的整数倍的范围，以及所述预设转频区间与预设转频相关，其中，所述不圆故障的阶数由所述整数确定。

优选地，所述不圆分析装置还包括：平均最值获取模块，用于获取所述 特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值；以及不圆幅值分析模块，用于 根据所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值、所述不圆故障的阶数 以及预设的轮轨垂向力最大值、不圆阶数及不圆幅值三者之间的映射关系， 分析获取该特定车轮的不圆幅值。

优选地，该检测系统还包括：检修等级确定装置，用于根据所述特定车 轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值或所述特定车轮的不圆幅值，确定检修 等级，其中，所述检修等级包括：故障检修、故障预警及正常运营。

优选地，所述平均最值获取模块包括：最值获取单元，用于获取所述特 定车轮所受到的轮轨垂向力中大于或等于预设阈值的轮轨垂向力；以及平均 最值获取单元，用于对所获取的大于或等于所述预设阈值的轮轨垂向力取平 均，以获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值。

本发明第二方面提供一种车轮不圆的检测方法，该检测方法包括：获取 多个车轮中的每个车轮在预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息； 以及根据所述每个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂向力的时域 信息，分析所述每个车轮的不圆情况。

优选地，所述获取多个车轮中的每个车轮在预设监测区域内所受到的轮 轨垂向力的时域信息包括：在所述多个车轮通过所述预设监测区域的情况下， 采集该预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力；以及通过反演 方式将所述预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力，转换为所 述多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时 域信息。

优选地，所述通过反演方式将所述预设监测区域内的各个监测位置所受 到的轮轨垂向力，转换为所述多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内 所受到的轮轨垂向力的时域信息包括：获取所述多个车轮的编号信息；以及 根据所述预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力、及所述多个 车轮经过所述各个监测位置的时间与该多个车轮的编号信息之间的对应关 系，获取该多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向 力的时域信息。

优选地，所述根据所述每个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂 向力的时域信息，分析所述每个车轮的不圆情况包括：对所述每个车轮在所 述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息进行傅里叶变换处理，以 获取所述每个车轮的振动主频；以及将所述每个车轮的振动主频与预设转频 区间进行比较，并在所述多个车轮中的特定车轮的振动主频满足不圆故障判 定条件的情况下，确定所述特定车轮存在不圆故障，其中，所述不圆故障判 定条件包括：所述振动主频属于所述预设转频区间的整数倍的范围，以及所 述预设转频区间与预设转频相关，其中，所述不圆故障的阶数由所述整数确 定。

优选地，所述检测方法还包括：在确定所述特定车轮存在不圆故障的情 况下，执行以下操作：获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值； 以及根据所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值、所述不圆故障的 阶数以及预设的轮轨垂向力最大值、不圆阶数及不圆幅值三者之间的映射关 系，分析获取该特定车轮的不圆幅值。

优选地，该检测方法还包括：根据所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的 平均最大值或所述特定车轮的不圆幅值，确定检修等级，其中，所述检修等 级包括：故障检修、故障预警及正常运营。

优选地，所述获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值包括： 获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力中大于或等于预设阈值的轮轨垂向 力；以及对所获取的大于或等于所述预设阈值的轮轨垂向力取平均，以获取 所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值。

本发明又一方面提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上 存储有指令，该指令用于使得机器执行上述权利要求8-14中的任一项所述 的车轮不圆的检测方法。

通过上述技术方案，本发明创造性地通过时域信息获取装置获取列车的 多个车轮通过预设监测区域时，每个车轮所受到的轮轨垂向力的时域信息， 并根据所获取的轮轨垂向力的时域信息，分析得到每个车轮的不圆情况，由 于仅通过安装在预设监测区域内的时域信息获取装置即可获取轮轨垂向力 的时域信息，并且该轮轨垂向力是垂向振动的，在该轮轨垂向力的测量过程 中干扰信号少且容易识别，从而可实现对不圆故障的高效、精确且低成本的 检测。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部 分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发 明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的车轮不圆的检测系统的结构图；

图2是本发明实施例提供的轮轨力采集模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的轮轨垂向力与车轮对应的流程示意图；

图4A是本发明实施例提供的车轮a所受到的轮轨垂向力经傅里叶变换 后的频谱结果的示意图；

图4B是本发明实施例提供的车轮b所受到的轮轨垂向力经傅里叶变换 后的频谱结果的示意图；

图5是本发明实施例提供的车轮不圆幅值与轮轨垂向力最大值之间的映 射关系图；

图6是本发明实施例提供的轮轨垂向力反演过程的示意图；以及

图7是本发明实施例提供的车轮不圆的检测系统的流程图。

附图标记说明

1 力传感器组 2 数据采集器

3 工控机 4 板式力传感器组

5 剪力传感器组 10 时域信息获取装置

20 不圆分析装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是， 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明一实施例提供的车轮不圆的检测系统的结构图。如图1所 示，该检测系统可包括：时域信息获取装置10，用于获取多个车轮中的每个 车轮在预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息；以及不圆分析装置 20，用于根据所述每个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂向力的时 域信息，分析所述每个车轮的不圆情况。

所述时域信息获取装置10可包括：轮轨力采集模块，用于在所述多个 车轮通过所述预设监测区域的情况下，采集该预设监测区域内的各个监测位 置所受到的轮轨力(包括轮轨横向力和轮轨垂向力)；以及反演转换模块， 用于通过反演方式将所述预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨力， 转换为所述多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨力 的时域信息。

其中，所述轮轨力采集模块可包括：力传感器组1(该力传感器组包括： 应变片组；或板式力传感器组4及剪力传感器组5等)、数据采集器2及工 控机3，如图2所示。所述力传感器组1可安装在预设监测区域内的各个监 测位置，例如，所述力传感器组1包括板式力传感器组4和剪力传感器组5， 其中，所述板式力传感器组4可安装在轨枕上，所述剪力传感器组5可安装 在两个轨枕之间的钢轨上，如图2所示。具体的，所述力传感器组1可采用 不打孔的方式(例如，粘贴、通过工装紧固等)进行安装，由此，对钢轨不 造成结构上的改变，保证钢轨的强度不受影响。

为了实现轮轨力的连续测量，在优选实施例中，在预设监测区域内的每 个轨枕上布置一个板式力传感器，以及每两个相邻的轨枕之间的钢轨上布置 一个剪力传感器，如图2所示。通过数据采集器2获取各个力传感器的电压 变化信号，再将电压变化信号乘以相应的灵敏度系数，就可得到多个轨枕所 对应的各个监测位置的应变数据或所受到的力，也就是说，采集的是所述预 设监测区域内的各个监测位置(或每个轨枕)在所述多个车轮通过时所受到 的轮轨力的时域结果(即列车每车节厢的多个车轮所受到的轮轨力数据包)。 然后，将所得到的各个监测位置(或每个轨枕)所对应的时域波形发送至工 控机3并进行存储，从而为实现对轮轨力的连续测量和实时监控奠定了基础。

由于列车运行时，各车厢存在发车时差，故使得轮轨力采集模块所采集 的每车节厢的多个车轮所受到的轮轨力数据包之间有了时间间隔，每车节厢 的多个车轮所受到的轮轨力数据包均是独立发送和存储的。

对轮轨力进行连续测量和实时监控的方案可结合反演转换模块来实现。

所述反演转换模块可包括：编号信息获取单元，用于获取所述多个车轮 的编号信息；以及反演转换单元，用于根据所述预设监测区域内的各个监测 位置所受到的轮轨力、及所述多个车轮经过所述各个监测位置的时间与该多 个车轮的编号信息之间的对应关系，获取该多个车轮中的每个车轮在所述预 设监测区域内所受到的轮轨力的时域信息。

其中，所述多个车轮的编号信息由该多个车轮所在车厢的编号及其在每 节车厢的位置编号决定。对于所述车厢的编号可由车载天线获取，而多个车 轮在每节车厢的位置编号可提前设置。例如，若每节车厢有4个车轮A、B、 C、D，则车轮A(左前方)、B(右前方)、C(左后方)、D(右后方) 在每节车厢中的位置编号为1、2、3、4。若车厢的编号为100，则该车厢100 中的4个车轮A、B、C、D的编号为100-1、100-2、100-3、100-4。由此可 见，车轮的编号在整个列车中是唯一的。

具体地，在列车运行通过预设监测区域的过程中，通过以下步骤实现对 轮轨力(包括轮轨横向力和轮轨垂向力)的连续测量，以获得每个车轮在所 述预设监测区域内所受到的轮轨力的时域信息，如图3所示。

步骤S301，通过数据采集器2获取力传感器组1所采集的信号及车厢 的编号。

步骤S302，通过工控机3对力传感器组1所采集的信号进行处理，以 获取每车节厢的多个车轮所受到的轮轨力的时域信息。

工控机3将各个监测点传感器采集的数据(或时域信号)进行叠加，得 到区段内各个监测点处的车轮与钢轨的相互作用力的时域波形。其中，所述 工控机3可为工业用的计算机，其比普通的计算机适用性强，且对运行环境 的要求低。

步骤S303，将若干节车厢中的多个车轮所受到的轮轨力按照采集时间 顺序排列。

步骤S304，根据车厢编号，获取每车节厢的多个车轮的编号。

若每节车厢有4个车轮A、B、C、D，则车轮A、B、C、D在每节车 厢中的位置编号为1、2、3、4。在车厢的编号为100的情况下，该车厢100 中的4个车轮A、B、C、D的编号为100-1、100-2、100-3、100-4。由此可 见，车轮的编号在整个列车中是唯一的。

步骤S305，将若干节车厢中的多个车轮的编号按照通过预设监测区域 的时间顺序排列。

步骤S306，获取每个车轮在所述预设监测区域内的各个监测位置处所 受到的轮轨力，即每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨力的时域信 息。

当然，本发明并不限于上述实施例中所描述的各个步骤的先后顺序，比 如，也可以先执行步骤S304及步骤S305之后，再执行步骤S302及步骤S303； 或者还可以同时执行步骤S302及步骤S304之后，再执行步骤S303及步骤 S305。

本发明实施例在预设监测区域内的每个轨枕上安装板式力传感器且在 每两个轨枕之间的钢轨上安装剪力传感器，通过板式力传感器、剪力传感器 采集的数据获取该预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨力，并通过 反演转换模块对所获取的各个监测位置所受到的轮轨力进行反演变换，以获 取每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨力的时域信息。

与现有技术相比，通过本发明实施例中的轮轨力采集模块(或称之为地 面测量装置)可获得在某一区段内的轮轨力的连续测量。通过实时监测某一 区段的轮轨力连续变化，能够计算脱轨系数来评价运行安全性，除此之外， 还可以通过轮轨力的变化情况得知车辆动力学状态，判断车辆弹性元件是否 失效。

在获取每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨力(尤其是轮轨垂 向力)的时域信息的情况下，首先，对每个车轮的轮轨垂向力的时域信息进 行傅里叶变换，以得到每个车轮的轮轨垂向力的频域结果，然后，根据频谱 分析结果的主频进行分析，从而可判断每个车轮是否存在不圆故障。

所述不圆分析装置可包括：振动主频获取模块，用于对所述每个车轮在 所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息进行傅里叶变换处理， 以获取所述每个车轮的振动主频；以及不圆故障确定模块，用于将所述每个 车轮的振动主频与预设转频区间进行比较，并在所述多个车轮中的特定车轮 的振动主频满足不圆故障判定条件的情况下，确定所述特定车轮存在不圆故 障及该不圆故障的阶数，其中，所述不圆故障判定条件包括：述振动主频属 于所述预设转频区间的整数倍的范围，以及所述预设转频区间与预设转频相 关，其中，所述不圆故障的阶数由所述整数确定。

具体地，列车通过预设监测区域的速度是预设速度v(例如，120km/h)， 车轮半径为预设半径r(例如，0.42m)，通过地面测量装置得到连续的轮轨 垂向力的时域信息的结果，如图4A-4B所示。车轮的转频由车轮的速度及半 径决定，即在上述情况下，车轮转频f₀＝20/3.6/(2*3.14*0.42)＝ 12.63Hz)。

首先，对车轮的轮轨垂向力的时域结果进行傅里叶变换，得到的频谱分 析结果中存在振动主频f，例如，图4A所示，车轮a的轮轨垂向力经傅里叶 变换后的频谱结果中的振动主频为37.89Hz；图4B所示，车轮b的轮轨垂 向力经傅里叶变换后的频谱结果中的振动主频为88.4Hz。然后，将车轮的振 动主频f与预设转频区间进行比较，可根据实际测试情况设置预设转频区间， 例如，预设转频区间为f₀*[(1-k1)，(1+k1)](若f₀＝12.63Hz且k1＝0.02，则预 设转频区间为f₀*[(1-0.02)，(1+0.02)]＝[12.38，12.88]Hz)。接着，在车轮的 振动主频f属于区间n*[12.38，12.88]Hz内，那么我们可以判断车轮出现不 圆故障，其中n为正整数。以图4A为例，车轮a的振动主频37.89Hz属于 区间3*[12.38，12.88]，故可判断车轮a存在不圆故障且不圆阶段为3。以图 4B为例，车轮b的振动主频88.4Hz属于区间7*[12.38，12.88]，故可判断车 轮b存在不圆故障且不圆阶段为7。最后，还可以根据n值确定不圆故障的 阶数，由此，车轮a及车轮b的不圆阶数分别为3、7。

在实际测试过程中，通常仅将二阶及其以上的不圆称为不圆故障，这是 因为测量装置和/或测量方法所引入的误差，会导致一阶不圆的情况很难被识 别。但本发明中用于判定不圆故障的测试量为轮轨垂向力，车轮不圆主要造 成车轮垂向振动特性的恶化，由于轮轨垂向力也是轮轨的垂向振动，因此可 以用于车轮不圆故障的识别，与用于检测车轮故障的车轮垂向振动加速度对 比来看，加速度的测试结果对测试环境更加敏感，测试结果受到其他零部件 的振动影响更大，有时候会造成数据处理上很难将干扰激励过滤掉，故在该轮轨垂向力的测量过程中干扰信号少且容易识别，故通过所测量的轮轨力来 判定不圆故障的精确度可大大提高(可识别一阶不圆故障)。因此，本发明 提供的车轮不圆的检测系统可实现对不圆故障的高效、精确且低成本的检测。

当然，本发明中的车轮的预设转频、k1并不限于上述的具体情况，其他 合理的数值均是可行的，并且，轮轨垂向力的测试精度越高，k1可取的值就 越小，检测车轮的不圆故障的准确性越高。

在确定所述特定车轮存在不圆故障的情况下，还可通过该特定车轮所受 到的轮轨垂向力最大值与不圆阶数，来判断车轮的不圆幅值。为了获取不圆 幅值的精确值，在本实施例中还可通过所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的 平均最大值与不圆阶数，来判断车轮的不圆幅值。

所述不圆分析装置还可包括：平均最值获取模块，用于获取所述特定车 轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值；以及不圆幅值分析模块，用于根据所 述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值、所述不圆故障的阶数以及预 设的轮轨垂向力最大值、不圆阶数及不圆幅值三者之间的映射关系，分析获 取该特定车轮的不圆幅值。

其中，所述平均最值获取模块可包括：最值获取单元，用于获取所述特 定车轮所受到的轮轨垂向力中大于或等于预设阈值的轮轨垂向力；以及平均 最值获取单元，用于对所获取的大于或等于所述预设阈值的轮轨垂向力取平 均，以获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值。

具体地，首先，对所述特定车轮的轮轨垂向力从大到小排列；其次，从 最大值开始剔除，剔除轮轨垂向力中1％的较大的数据点，即，对时域结果 取置信度99％，从而可提高测试结果的准确度；然后，根据实际测试情况， 通过最值获取单元获取从最大值开始取，取该特定车轮的轮轨垂向力中的3％～7％范围内的任一值(如5％)的较大的数据点；最后，通过平均最值获 取单元对所选取的该特定车轮的轮轨垂向力中5％的较大的数据点求平均，得到轮轨垂向力的平均最大值F_N。

接着，在获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值F_N的情 况下，根据动力学仿真分析所建立的轮轨垂向力最大值、不圆阶数及不圆幅 值三者之间的映射关系(如图5所示)，查找F_N所对应的不圆幅值，从而 确定该特定车轮的不圆幅值。

在获取所述特定车轮的不圆幅值的情况下，可根据所获取的不圆幅值为 该特定车轮的下一步检修提供技术支撑，从而可根据车轮的状态对其进行不 同程度的检修。

所述检测系统还可包括：检修等级确定装置，用于根据所述特定车轮所 受到的轮轨垂向力的平均最大值或所述特定车轮的不圆幅值，确定检修等级， 其中，所述检修等级包括：故障检修、故障预警及正常运营。

具体地，如图5所示，若不圆幅值处于正常运营范围内(例如，区间[0, 0.1])，则确定该特定车轮的检修等级为正常运营，表明不需维修人员对其 执行任何操作；若不圆幅值处于故障预警范围内(例如，区间[0.1,0.15])， 则确定该特定车轮的检修等级为故障预警，表明需维修人员对其进行相应的 检查，以防未来事故的发生；若不圆幅值处于故障检修范围内(例如，区间 [0.15,∞])，则确定该特定车轮的检修等级为故障检修，表明需维修人员对 其进行大幅度的检查和修理，以防大事故的发生。

下面以图2所示的轮轨力采集模块为例对车轮的不圆故障的检测过程进 行描述。

第一，通过轮轨力采集模块获取每个车轮在所述预设监测区域内所受到 的轮轨力的时域信息。

首先，通过力传感器组1中的板式力传感器组4和剪力传感器组5采集 列车通过预设监测区域时的各个监测点的应变；其次，数据采集器2根据各 个力传感器的电压变化信号来获取各个监测点的轮轨垂向力；接着，工控机 3将各个监测点传感器采集的数据(或时域信号)进行叠加，得到区段内各 个监测点处的车轮与钢轨的相互作用力的时域波形，并对其进行存储，如图 6所示。

第二，通过反演转换模块(未示出)对所述各个监测点处的车轮与钢轨的相 互作用力的时域波形进行反演变换。

通过反演转换模块对所述各个监测点的轮轨垂向力进行反演变换，以获 得每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨力的时域信息，如图6所示。

第三，通过不圆分析装置(未示出)检测车轮的不圆情况，其中，所述 不圆分析装置可包括振动主频获取模块、不圆故障确定模块及不圆幅值分析 模块。

首先，通过振动主频获取模块对每个车轮所受到的轮轨力的时域信息进 行傅里叶变换处理，以获取所述每个车轮的振动主频；然后，通过不圆故障 确定模块将每个车轮的振动主频与预设转频区间进行比较；并根据比较结果， 确定哪些车轮存在不圆故障；最后，根据不圆幅值分析模块根据所述特定车 轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值、及预设的轮轨垂向力最大值、不圆阶 数与不圆幅值之间的映射关系，分析获取该特定车轮的不圆幅值。

第四，通过检修等级确定装置(未示出)确定存在不圆故障的车轮所对 应的检修等级。

在某车轮存在不圆故障的情况下，根据该车轮所受到的轮轨垂向力的平 均最大值或该车轮的不圆幅值，确定该车轮处于故障检修、故障预警或正常 运营中的哪个等级。

综上所述，本发明创造性地通过时域信息获取装置获取列车的多个车轮 通过预设监测区域时，每个车轮所受到的轮轨垂向力的时域信息，并根据所 获取的轮轨垂向力的时域信息，分析得到每个车轮的不圆情况，由于仅通过 安装在预设监测区域内的时域信息获取装置即可获取轮轨垂向力的时域信 息，并且该轮轨垂向力是垂向振动的，在该轮轨垂向力的测量过程中干扰信 号少且容易识别，从而可实现对不圆故障的高效、精确且低成本的检测。

相应地，如图7所示，本发明实施例提供一种车轮不圆的检测方法，该 检测方法可包括如下步骤：步骤S701，获取多个车轮中的每个车轮在预设 监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息；以及步骤S702，根据所述每 个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂向力的时域信息，分析所述每 个车轮的不圆情况。

有关本发明提供的车轮不圆的检测方法的具体细节及益处可参阅上述 针对车轮不圆的检测系统的描述，于此不再赘述。

相应地，本发明还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质 上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的车不圆的检测方法。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限 于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明 的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征， 在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的 重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其 不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (15)

1.一种车轮不圆的检测系统，其特征在于，该检测系统包括：

时域信息获取装置，用于获取多个车轮中的每个车轮在预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息；以及

不圆分析装置，用于根据所述每个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂向力的时域信息，分析所述每个车轮的不圆情况。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述时域信息获取装置包括：

轮轨力采集模块，用于在所述多个车轮通过所述预设监测区域的情况下，采集该预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力；以及

反演转换模块，用于通过反演方式将所述预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力，转换为所述多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息。

3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述反演转换模块包括：

编号信息获取单元，用于获取所述多个车轮的编号信息；以及

反演转换单元，用于根据所述预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力、及所述多个车轮经过所述各个监测位置的时间与该多个车轮的编号信息之间的对应关系，获取该多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息。

4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述不圆分析装置包括：

振动主频获取模块，用于对所述每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息进行傅里叶变换处理，以获取所述每个车轮的振动主频；以及

不圆故障确定模块，用于将所述每个车轮的振动主频与预设转频区间进行比较，并在所述多个车轮中的特定车轮的振动主频满足不圆故障判定条件的情况下，确定所述特定车轮存在不圆故障及该不圆故障的阶数，

其中，所述不圆故障判定条件包括：所述振动主频属于所述预设转频区间的整数倍的范围，以及所述预设转频区间与预设转频相关，

其中，所述不圆故障的阶数由所述整数确定。

5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述不圆分析装置还包括：

平均最值获取模块，用于获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值；以及

不圆幅值分析模块，用于根据所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值、所述不圆故障的阶数以及预设的轮轨垂向力最大值、不圆阶数及不圆幅值三者之间的映射关系，分析获取该特定车轮的不圆幅值。

6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，该检测系统还包括：

检修等级确定装置，用于根据所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值或所述特定车轮的不圆幅值，确定检修等级，

其中，所述检修等级包括：故障检修、故障预警及正常运营。

7.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述平均最值获取模块包括：

最值获取单元，用于获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力中大于或等于预设阈值的轮轨垂向力；以及

平均最值获取单元，用于对所获取的大于或等于所述预设阈值的轮轨垂向力取平均，以获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值。

8.一种车轮不圆的检测方法，其特征在于，该检测方法包括：

获取多个车轮中的每个车轮在预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息；以及

根据所述每个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂向力的时域信息，分析所述每个车轮的不圆情况。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述获取多个车轮中的每个车轮在预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息包括：

在所述多个车轮通过所述预设监测区域的情况下，采集该预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力；以及

通过反演方式将所述预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力，转换为所述多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述通过反演方式将所述预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力，转换为所述多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息包括：

获取所述多个车轮的编号信息；以及

根据所述预设监测区域内的各个监测位置所受到的轮轨垂向力、及所述多个车轮经过所述各个监测位置的时间与该多个车轮的编号信息之间的对应关系，获取该多个车轮中的每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息。

11.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述根据所述每个车轮在所述预设监测范围内所受到的轮轨垂向力的时域信息，分析所述每个车轮的不圆情况包括：

对所述每个车轮在所述预设监测区域内所受到的轮轨垂向力的时域信息进行傅里叶变换处理，以获取所述每个车轮的振动主频；以及

将所述每个车轮的振动主频与预设转频区间进行比较，并在所述多个车轮中的特定车轮的振动主频满足不圆故障判定条件的情况下，确定所述特定车轮存在不圆故障，

其中，所述不圆故障判定条件包括：所述振动主频属于所述预设转频区间的整数倍的范围，以及所述预设转频区间与预设转频相关，

其中，所述不圆故障的阶数由所述整数确定。

12.根据权利要求11所述的检测方法，其特征在于，所述检测方法还包括：

在确定所述特定车轮存在不圆故障的情况下，执行以下操作：

获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值；以及

根据所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值、所述不圆故障的阶数以及预设的轮轨垂向力最大值、不圆阶数及不圆幅值三者之间的映射关系，分析获取该特定车轮的不圆幅值。

13.根据权利要求12所述的检测方法，其特征在于，该检测方法还包括：

根据所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值或所述特定车轮的不圆幅值，确定检修等级，

其中，所述检修等级包括：故障检修、故障预警及正常运营。

14.根据权利要求12所述的检测方法，其特征在于，所述获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值包括：

获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力中大于或等于预设阈值的轮轨垂向力；以及

对所获取的大于或等于所述预设阈值的轮轨垂向力取平均，以获取所述特定车轮所受到的轮轨垂向力的平均最大值。

15.一种机器可读存储介质，其特征在于，所述机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述权利要求8-14中的任一项所述的车轮不圆的检测方法。