CN116495026B - 一种用于调节轮对损伤检测杆的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于调节轮对损伤检测杆的方法及其系统，包括：基于待检列车的编组信息获取所述待检列车的每个轮对的历史轮缘高度数据；基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，并输出每个轮对的当前预测高度；基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号并进行调节；将基于损伤检测杆获取的轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据。本发明通过利用轮对的历史轮缘高度数据预测当前车轮轮缘高度，以用于调节轮对损伤检测杆的高度，有效精简装置结构，解决了传统的轮对踏面缺陷的在线动态检测方法存在的依赖预检结构且测量结构预调可靠性较差的问题。

Description

一种用于调节轮对损伤检测杆的方法及其系统
技术领域
本发明涉及轮对检测技术领域，具体涉及一种用于调节轮对损伤检测杆的方法及其系统。
背景技术
列车车轮是轨道交通车辆最重要的走行部件之一，轮对的运行状态直接影响列车的行车安全。列车在运行过程中，伴随着高速和重载，列车的轮对承受着很大的动态负载，在车轮踏面上极易出现踏面擦伤、剥离、不圆现象。其中所述踏面是指车轮与钢轨面相接触的外圆周，具有一定斜度。所述踏面擦伤，是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摩擦面，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。所述踏面剥离，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。所述踏面径向跳动，是指车轮踏面横断面上最大与最小直径的差值；所述踏面不圆度，是由上述所有现象如踏面擦伤、踏面剥离等引起的，也称作椭圆度或失圆度。
列车轮对的上述踏面缺陷会给列车在运行中带来额外的冲击振动，导致列车运行品质下降，磨损加剧，从而影响列车与轨道设施的安全与使用寿命，甚至会导致车轴断裂、崩轮，造成重大事故。因此，车轮踏面缺陷的检测对于保证列车的行车安全具有重要的意义。目前我国轮对踏面缺陷的检测大多数还停留在段修状态下由技术人员采用机械式卡尺或者测量尺来测量，采用这些机械器具测量不但工作烦琐，劳动强度大，受周围环境的影响大，还不能消除人为的测量误差，因此其测量精度低，测量效率不高。在线动态检测是指列车在钢轨上正常运行时进行的实时在线测量，在线检测由于具有测量自动化程度高、不占用机车车辆周转时间和便于存储车轮信息资料等特点，而日益受到国内外的重视。
具体的，因在实际使用中，一列车上的所有车轮的轮缘高会有不同，测量时所用的活动板会高出车轮轮缘定的值(1.5-2mm)来作为预压量，该预压量值不能太大，否则车轮会严重撞击活动板，造成活动板的损坏而降低测量精度；该预压量同样也不能太小，不然车轮轮缘会压不到活动板，造成检测不到数据。
但是，目前的轮对踏面缺陷的在线动态检测方法通常通过预检结构获取车轮的轮缘高度，以预调测量时所用的活动板，保证其预压量符合测量需求。但是，列车驶入时往往行驶速度较快，通过预检结构获取车轮的轮缘高度存在数据反馈至后端数据处理单元并进行预调测量所用的活动板时，列车车轮已经驶入活动板所构建的检测区域，导致预调失效的问题出现。同时，预检结构会较大程度的增长轮对踏面缺陷检测装置的整体长度，不利于踏面缺陷检测装置的设置。
综上所述，现有的轮对踏面缺陷的在线动态检测方法存在依赖预检结构且测量结构预调可靠性较差的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于调节轮对损伤检测杆的方法及其系统，通过准确预测车轮轮缘高度有效精简装置结构及优化检测方法，解决了传统的轮对踏面缺陷的在线动态检测方法存在的依赖预检结构且测量结构预调可靠性较差的问题。
为解决以上问题，本发明的技术方案为采用一种用于调节轮对损伤检测杆的方法，包括：基于待检列车的编组信息获取所述待检列车的每个轮对的历史轮缘高度数据；基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，并输出每个轮对的当前预测高度；基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号并进行调节；将基于损伤检测杆获取的轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据。
可选地，基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，包括：获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，将多组高度数据及其对应的时间拟合，构建以时间为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型；或获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的列车的行驶里程信息，将多组高度数据及其对应的行驶里程信息拟合，构建以行驶里程为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型。
可选地，获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的行驶里程信息，包括：将所述轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据时，基于编组信息索引存储于云端的待检列车的行驶信息，获取待检列车的所述行驶里程信息，并将所述行驶里程信息与所述轮缘高度数据关联为数据对存储于所述历史轮缘高度数据中。
可选地，获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，包括：将所述轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据时，同步获取输出所述轮缘高度数据时的时间戳，并将所述时间戳与所述轮缘高度数据关联为数据对存储于所述历史轮缘高度数据中。
可选地，基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号，包括：获取当前的损伤检测杆高度信息；基于所述损伤检测杆高度信息和所述当前预测高度生成损伤检测杆理论下压高度信息；获取预设的损伤检测杆的标准下压高度信息；将所述理论下压高度信息和所述标准下压高度信息的差值作为损伤检测杆高度待调节量，生成所述控制信号。
可选地，基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号，包括：基于所述当前预测高度生成损伤检测杆满足标准下压高度所需的高度信息；获取当前的损伤检测杆高度信息；将所述损伤检测杆满足标准下压高度所需的高度信息和所述损伤检测杆高度信息的差值作为损伤检测杆高度待调节量，生成所述控制信号。
可选地，所述调节轮对损伤检测杆的方法，还包括：预标定损伤检测杆的高度调节装置中，驱动机构的行进距离与损伤检测杆的垂向运动距离的比例关系；基于所述损伤检测杆高度待调节量与所述比例关系生成用于控制驱动机构行进距离的控制信号。
相应地，一种用于调节轮对损伤检测杆的系统，包括：数据处理单元，获取待检列车的编组信息后，基于所述编组信息获取所述待检列车的每个轮对的历史轮缘高度数据，并基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，并输出每个轮对的当前预测高度后，基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号，并将基于损伤检测杆获取的轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据；高度调节装置，用于基于所述控制信号调节轮对损伤检测杆高度。
可选地，所述数据处理单元获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，将多组高度数据及其对应的时间拟合，构建以时间为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型；或所述数据处理单元获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的列车的行驶里程信息，将多组高度数据及其对应的行驶里程信息拟合，构建以行驶里程为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型。
可选地，所述调节轮对损伤检测杆的系统还包括数据采集单元，用于获取待检列车的编组信息。
本发明的首要改进之处为用于调节轮对损伤检测杆的方法，通过利用轮对的历史轮缘高度数据预测当前车轮轮缘高度，以用于调节轮对损伤检测杆的高度，有效精简装置结构，解决了传统的轮对踏面缺陷的在线动态检测方法存在的依赖预检结构且测量结构预调可靠性较差的问题。
附图说明
图1是本发明的用于调节轮对损伤检测杆的方法的简化流程图；
图2是本发明的用于调节轮对损伤检测杆的系统的简化单元连接图；
图3是本发明的高度调节装置的一优选实施例的结构连接图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种用于调节轮对损伤检测杆的方法，包括：
S1：基于待检列车的编组信息获取所述待检列车的每个轮对的历史轮缘高度数据；
进一步的，获取编组信息的方法可以是：基于用户将待检列车的编组信息输入数据处理单元；增设RGB图像传感器，在列车驶入时，通过拍摄包含列车编号的目标区域的图像并传输至数据处理单元后，生成所述编组信息。本发明不对获取编组信息的方式做具体限定。
S2：基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，并输出每个轮对的当前预测高度；
进一步的，基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，包括：获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，将多组高度数据及其对应的时间拟合，构建以时间为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型；或获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的列车的行驶里程信息，将多组高度数据及其对应的行驶里程信息拟合，构建以行驶里程为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型。
更进一步的，获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的行驶里程信息，包括：将所述轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据时，基于编组信息索引存储于云端的待检列车的行驶信息，获取待检列车的所述行驶里程信息，并将所述行驶里程信息与所述轮缘高度数据关联为数据对存储于所述历史轮缘高度数据中。
更进一步的，获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，包括：将所述轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据时，同步获取输出所述轮缘高度数据时的时间戳，并将所述时间戳与所述轮缘高度数据关联为数据对存储于所述历史轮缘高度数据中。
本发明通过利用时间信息或行驶里程信息能够有效推测轮缘高度的特性，将时间信息或行驶里程信息，与实测的轮缘高度数据关联，并构建历史轮缘高度数据集，实现了准确预测轮对的当前预测高度。
S3：基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号并进行调节。
进一步地，基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号的方法包括：获取当前的损伤检测杆高度信息；基于所述损伤检测杆高度信息和所述当前预测高度生成损伤检测杆理论下压高度信息；获取预设的损伤检测杆的标准下压高度信息；将所述理论下压高度信息和所述标准下压高度信息的差值作为损伤检测杆高度待调节量，生成所述控制信号。或，基于所述当前预测高度生成损伤检测杆满足标准下压高度所需的高度信息；获取当前的损伤检测杆高度信息；将所述损伤检测杆满足标准下压高度所需的高度信息和所述损伤检测杆高度信息的差值作为损伤检测杆高度待调节量，生成所述控制信号。
更进一步的，所述调节轮对损伤检测杆的方法，还包括：预标定损伤检测杆的高度调节装置中，驱动机构的行进距离与损伤检测杆的垂向运动距离的比例关系；基于所述损伤检测杆高度待调节量与所述比例关系生成用于控制驱动机构行进距离的控制信号。
本发明不对预标定损伤检测杆的高度调节装置中，驱动机构的行进距离与损伤检测杆的垂向运动距离的比例关系的方法进行具体限定，具体标定方法可以是：以驱动机构为电机为例，电机正反转推动用于抬升损伤检测杆的机构运动，通过位移传感器检测损伤检测杆分别在机正反转时的运动距离，获取到电机的同一编码器位置时损伤检测杆的运动距离的差值，得到用于抬升损伤检测杆的机构的运动间隙；电机分别正反转固定的步进距离，通过位移传感器检测损伤检测杆分别在机正反转时的运动距离，生成电机的行进距离与损伤检测杆的垂向运动距离的初始比例关系，以消除累计误差，基于所述初始比例关系和所述运动间隙构建所述驱动机构的行进距离与损伤检测杆的垂向运动距离的比例关系，所述比例关系可表达为y=ax+b，y为所述垂向运动距离，x为所述行进距离，b为常数。
S4：将基于损伤检测杆获取的轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据。本发明通过利用损伤检测杆检测轮缘磨损等损伤数据时，会同时采集轮缘高度数据的特性，将轮缘高度数据复用存储于用于构建轮缘高度预测模型的所述历史轮缘高度数据中，保证所述历史轮缘高度数据的样本持续增加，进而提升基于历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型的准确性。
本发明通过利用轮对的历史轮缘高度数据预测当前车轮轮缘高度，以用于调节轮对损伤检测杆的高度，有效精简装置结构，解决了传统的轮对踏面缺陷的在线动态检测方法存在的依赖预检结构且测量结构预调可靠性较差的问题。
相应的，本发明提供，如图2所示，一种用于调节轮对损伤检测杆的系统，包括：数据处理单元，获取待检列车的编组信息后，基于所述编组信息获取所述待检列车的每个轮对的历史轮缘高度数据，并基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，并输出每个轮对的当前预测高度后，基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号，并将基于损伤检测杆获取的轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据；高度调节装置，用于基于所述控制信号调节轮对损伤检测杆高度。其中，所述调节轮对损伤检测杆的系统还包括数据采集单元，用于获取待检列车的编组信息；所述数据处理单元可以是上位机；所述数据采集单元可以是RGB图像传感器。
进一步的，所述数据处理单元获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，将多组高度数据及其对应的时间拟合，构建以时间为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型；或所述数据处理单元获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的列车的行驶里程信息，将多组高度数据及其对应的行驶里程信息拟合，构建以行驶里程为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型。
为便于理解本发明的工作原理，如图3所示，作为高度调节装置的优选实施例，高度调节装置包括电机1、轴向旋转装置2和垂直轴向运动装置3，所述电机1、所述轴向旋转装置2和垂直轴向运动装置3传动连接，损伤检测杆固定设置于所述垂直轴向运动装置3上，在所述电机1正反转时，所述电机1带动所述轴向旋转装置2转动，并带动所述垂直轴向运动装置3在垂向方向运动。
同时，在所述系统设置有M个损伤检测杆及其对应的高度调节装置的情况下，在所述数据处理单元基于待检列车的轮对数量输出对应的N个控制号后，基于首个控制信号将M个损伤检测杆调节为目标高度后，以首个损伤检测杆为例，基于设置于首个损伤检测杆一侧的磁钢传感器的触发信号判断首对轮对是否通过，若通过，基于第二个控制信号将首个损伤检测杆调节为下一目标高度，依次类推，实现N组轮对通过M个损伤检测杆时，每个损伤检测杆均可在目标高度上。
以上对本发明实施例所提供的用于调节轮对损伤检测杆的方法及其系统进行了详细介绍。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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (11)

1.一种用于调节轮对损伤检测杆的方法，其特征在于，包括：
基于待检列车的编组信息获取所述待检列车的每个轮对的历史轮缘高度数据；
基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，并输出每个轮对的当前预测高度；
基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号并进行调节；
将基于损伤检测杆获取的轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据。
2.根据权利要求1所述的用于调节轮对损伤检测杆的方法，其特征在于，基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，包括：
获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，将多组高度数据及其对应的时间拟合，构建以时间为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型；或
获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的列车的行驶里程信息，将多组高度数据及其对应的行驶里程信息拟合，构建以行驶里程为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型。
3.根据权利要求2所述的用于调节轮对损伤检测杆的方法，其特征在于，获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的行驶里程信息，包括：
将所述轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据时，基于编组信息索引存储于云端的待检列车的行驶信息，获取待检列车的所述行驶里程信息，并将所述行驶里程信息与所述轮缘高度数据关联为数据对存储于所述历史轮缘高度数据中。
4.根据权利要求2所述的用于调节轮对损伤检测杆的方法，其特征在于，获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，包括：
将所述轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据时，同步获取输出所述轮缘高度数据时的时间戳，并将所述时间戳与所述轮缘高度数据关联为数据对存储于所述历史轮缘高度数据中。
5.根据权利要求1所述的用于调节轮对损伤检测杆的方法，其特征在于，基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号，包括：
获取当前的损伤检测杆高度信息；
基于所述损伤检测杆高度信息和所述当前预测高度生成损伤检测杆理论下压高度信息；
获取预设的损伤检测杆的标准下压高度信息；
将所述理论下压高度信息和所述标准下压高度信息的差值作为损伤检测杆高度待调节量，生成所述控制信号。
6.根据权利要求1所述的用于调节轮对损伤检测杆的方法，其特征在于，基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号，包括：
基于所述当前预测高度生成损伤检测杆满足标准下压高度所需的高度信息；
获取当前的损伤检测杆高度信息；
将所述损伤检测杆满足标准下压高度所需的高度信息和所述损伤检测杆高度信息的差值作为损伤检测杆高度待调节量，生成所述控制信号。
7.根据权利要求5或6所述的用于调节轮对损伤检测杆的方法，其特征在于，所述调节轮对损伤检测杆的方法，还包括：
预标定损伤检测杆的高度调节装置中，驱动机构的行进距离与损伤检测杆的垂向运动距离的比例关系；
基于所述损伤检测杆高度待调节量与所述比例关系生成用于控制驱动机构行进距离的控制信号。
8.一种用于调节轮对损伤检测杆的系统，其特征在于，包括：
数据处理单元，获取待检列车的编组信息后，基于所述编组信息获取所述待检列车的每个轮对的历史轮缘高度数据，并基于所述历史轮缘高度数据构建轮缘高度预测模型，并输出每个轮对的当前预测高度后，基于所述当前预测高度生成轮对损伤检测杆的控制信号，并将基于损伤检测杆获取的轮缘高度数据存储至所述历史轮缘高度数据；
高度调节装置，用于基于所述控制信号调节轮对损伤检测杆高度。
9.根据权利要求8所述的用于调节轮对损伤检测杆的系统，所述数据处理单元获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的时间信息，将多组高度数据及其对应的时间拟合，构建以时间为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型；或所述数据处理单元获取每个轮对的历史轮缘高度数据的同时获取历史轮缘高度数据中每组高度数据对应的列车的行驶里程信息，将多组高度数据及其对应的行驶里程信息拟合，构建以行驶里程为自变量、轮缘高度为因变量的轮缘高度预测模型。
10.根据权利要求8所述的用于调节轮对损伤检测杆的系统，所述高度调节装置包括电机、轴向旋转装置和垂直轴向运动装置，所述电机、所述轴向旋转装置和垂直轴向运动装置传动连接，
在所述电机正反转时，所述电机带动所述轴向旋转装置转动，并带动所述垂直轴向运动装置在垂向方向运动。
11.根据权利要求8所述的用于调节轮对损伤检测杆的系统，所述调节轮对损伤检测杆的系统还包括数据采集单元，用于获取待检列车的编组信息。
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