CN117387513A - 一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法 - Google Patents
一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117387513A CN117387513A CN202311114031.5A CN202311114031A CN117387513A CN 117387513 A CN117387513 A CN 117387513A CN 202311114031 A CN202311114031 A CN 202311114031A CN 117387513 A CN117387513 A CN 117387513A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- point
- laser
- rail top
- rail
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 55
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 10
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 abstract 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
Abstract
本发明公开一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的非接触动态检测方法，基于弦测法检测原理，按照采样步长，先同步采集某一段轨顶纵向中线所在表面的激光位移数据以及其中某一横截面所在表面的横向轮廓激光数据，再采用中心逼近法对横向轮廓激光数据进行处理，获取横向偏移量，以修正激光位移数据，重复上述方法完成下一采样步长的数据采集和修正，直至完成待检轨顶表面的激光数据采集，并以每次采样的横向轮廓激光数据构建轮廓矩阵PR，以每次修正后的激光位移数据和横向轮廓激光数据的中点数据构建实测矩阵AM；然后基于实测矩阵AM，反演计算得到轨顶表面纵向中线的离散化磨损量，再结合轮廓矩阵PR推导得到轨顶表面平行于纵向中线的多条曲线的离散化磨损量。
Description
技术领域
本发明涉及城市轨道管理的技术领域，尤其涉及一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法。
背景技术
在轨道车辆的长期运行过程中，钢轨轨顶表面产生的细微磨损都会导致列车的不良振动甚至引发安全事故，以钢轨短波不平顺为例，其主要包括钢轨表面粗糙度、轨面不平顺和车轮踏面不圆顺，钢轨短波不平顺不仅会激发轮轨滚动振动和噪声，还会引起高频轮轨接触力和冲击力，并进一步引起车轮或钢轨表面的桂东接触疲劳裂痕、钢轨波磨等伤损。因此，对轨道不平顺进行检测和分析，是合理进行钢轨养护、维修、控制轮轨振动和噪声、延长钢轨使用寿命的前提和基础。
现有的钢轨磨损测量装置大多只能获得轨顶表面单条直线如纵向中线上的波形情况即磨损量，当想获得其他与纵向中线平行的多条平行线处的不平顺情况时，需要分别在对应位置加装多个传感器，给安装空间和成本均带来很多不便，无法以较小的成本和简易的结构得到整个轨顶表面的磨损情况，同时对于曲线轨道的磨损检测，由于轨道发生拐弯造成波磨测量装置的距离传感器向轨道的内侧或者外侧发生偏移，导致距离传感器采集的不是轨道上的同一条直线上的距离实测值，如此，在后续根据采集的距离传感器的距离实测值来分析轨道在该直线上的轨道波形的可靠性变差，很难反应轨顶的实际磨损。
发明内容
本发明提供了一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法，解决了现有方法无法用较少的传感器完成整个轨顶表面的磨损检测等技术问题。
本发明可通过以下技术方案实现：
一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的非接触动态检测方法，基于弦测法检测原理，按照采样步长，先同步采集某一段轨顶纵向中线所在表面的激光位移数据以及其中某一横截面所在表面的横向轮廓激光数据，再采用中心逼近法对横向轮廓激光数据进行处理，获取横向偏移量，以修正激光位移数据，重复上述方法完成下一采样步长的数据采集和修正，直至完成待检轨顶表面的激光数据采集，并以每次采样的横向轮廓激光数据构建轮廓矩阵PR，以每次修正后的激光位移数据和横向轮廓激光数据的中点数据构建实测矩阵AM；
然后基于实测矩阵AM，反演计算得到轨顶表面纵向中线的离散化磨损量，再结合轮廓矩阵PR推导得到轨顶表面平行于纵向中线的多条曲线的离散化磨损量，从而通过一次测量即可获得整个轨顶表面的磨损情况。
进一步，采用中心逼近法对每次采样获得的横向轮廓激光数据进行处理，得到轨顶表面横向的实际中点坐标x′0，计算其与对应次采样得到的横向轮廓激光数据的中点坐标x0的差值即横向偏移量，若差值小于阈值，则无需对此次采样得到的激光位移数据进行修正，否则，对此次采样得到的激光位移数据进行修正。
进一步，采用中心逼近法修正激光位移数据的算法包括以下步骤：
步骤一、从每次采样得到的横向轮廓激光数据的最左侧和最右侧分别向中心依次取m个数据点，分别记为点集A即A1(xa)～Am(xa)和点集B即B1(xb)～Bm(xb)，其中，xa、xb分别表示每次获取的点集A的最左侧点、点集B的最右侧点，且以此作为对应点集A、点集B的序号，计算此时的配准参数
步骤二、保持点集B的位置不变，将点集A的起始点由最左侧点向点集B方向顺移一个数据点，再利用此时的点集A和点集B计算配准参数；
步骤三、重复步骤二，直至xa等于左侧既定阈值；
步骤四、将点集A的起始点恢复至最左侧点，并保持位置不变，将点集B的起始点由最右侧点向点集A方向顺移一个数据点，再利用此时的点集A和点集B计算配准参数；
步骤五、重复步骤四，直至xb等于右侧既定阈值；
步骤六、选取配准参数最小时对应的xa和xb，利用公式计算轨顶表面的实际中点坐标；
步骤七、利用如下公式，修正激光位移数据
在长为L的测量弦线上n个测试点中距离轮廓中点第k个测点的横向偏移量Δx，利用如下公式计算：
其中，R为轨道半径，计算方式为：
因此，激光位移数据中任意一数据点的横向坐标修正为测量值的横向坐标+横向偏移量Δxk；垂向坐标修正为测量值的垂向坐标+垂向偏移量Δz0，从而获得纵向中线上各个测量点的实际位置坐标，完成修正。
进一步，所述横向轮廓激光数据所在的横截面过激光位移数据所在某段轨顶纵向中线的中点，每次采样的激光位移数据至少包含四个数据点。
进一步，所述激光位移数据采用多个激光位移传感器进行采集，所述横向轮廓激光数据采用一个线激光轮廓传感器进行采集，所述线激光轮廓传感器、多个激光位移传感器的激光中心点等距间隔排列，且均处在轨顶表面的纵向中线的正上方，以传感器之间的间距作为采样步长。
进一步，以每次修正得到的激光位移数据以及横向轮廓激光数据的实际中点数据作为列向量，构建实测矩阵AM，每次采样得到横向轮廓激光数据作为列向量，构建轮廓矩阵PR，利用公式AM＝MC·Y反演计算得到轨顶表面纵向中线的离散化磨损值H0，其中，MC为测量转换矩阵，Y为轨顶实际不平顺耦合矩阵；
利用公式Hi(j)＝H0(j)+[PR(x0,yj)-PR(xi,yj)]，其中，yj表示沿轨顶纵向第j次采样得到横向轮廓激光数据对应的纵向位置，Hi(j)表示轨顶表面上编号为i的曲线xi在纵向位置yj的离散化磨损量，H0(j)表示上述反演计算得到的第j次采样得到纵向中线位置的离散化磨损量，PR(xi,yj)表示轨顶纵向位置yj与编号为i的曲线xi交点处的垂向轮廓实测值，PR(xi,y0)表示轨顶纵向中线位置与编号为i的曲线xi交点处的垂向轮廓实测值。
本发明有益的技术效果在于：
1)引入横向轮廓激光数据，可以最小数量的传感器实现钢轨横向更多位置处数据的获取，为后续从钢轨轨顶表面纵向中线推导两侧多条直线的磨损情况提供数据基础，由此实现“由点到线，以线推面”的磨损测量效果。
2)借助中心逼近方法，利用横向轮廓激光数据对激光位移数据进行修正，弥补了在测量曲线轨道时激光位置数据的横向偏移导致的误差，提高了磨损测量的准确性和可靠性，也使得本发明的测量方法可以适应各类线路环境，扩大了使用范围，实用性更强。
3)将横向轮廓激光数据布局在激光位移数据的中部位置，使得激光位移数据沿钢轨纵向前后两侧尽可能地均匀分布，可以通过增加或减少传感器的数量来控制纵向数据精度的提高或降低，更好地减小在测量小半径曲线轨道时产生的误差，有较好的校正效果。
附图说明
图1为本发明的总体流程示意图；
图2为本发明的中心逼近法的流程示意图；
图3为本发明的点集A和点集B在横向轮廓上的位置示意图；
图4为本发明的横向偏移量计算的图示；
图5(a)为未采用本发明的中心逼近法修正激光位移数据，完成纵向中线的磨损检测与构造的轨顶不平顺的对比示意图；
图5(b)为采用本发明的中心逼近法修正激光位移数据，完成纵向中线的磨损检测与构造的轨顶不平顺的对比示意图；
图5(c)为采用本发明的动态检测方法完成平行于纵向中线的多条曲线的磨损检测与构造的轨顶不平顺的对比示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
王平教授等人提出的一弦N点弦测法的基本测量模式是从中点弦测法改进得来，并且该检测方法的基本检测思路从改进弦测法继承而来，通过多组弦测值作为轨道几何形位的一组状态参数，从该状态参数出发建立数学模型反演轨道几何形位。
一弦N点弦测法的反演计算过程：
在一次采样时，在钢轨上取一点作为测量弦线起点，在钢轨延伸方向L长度位置为测量弦线终点，起点与终点的距离为L，即测量弦线长度，测量弦线被n个传感器等分为n+1段，涵盖了n个测试点和2个端点。
n个传感器每次采样获取一组n维列向量，为钢轨表面到弦线的n个距离值，采样j次后，j个列向量组成实测矩阵AM，实测矩阵AM与实际轨道不平顺耦合矩阵Y之间的数量关系为：AM＝MC·Y
其中：
矩阵Y中的每一列为一次采样状态下的n+2个位置的实际磨损量，其中还包括端部的两个点，共n+2个位置，测量完成后的轨顶纵向中线不平顺H0通过下式确定：
其中：n为传感器的个数，AMi T为实测矩阵AM第i行向量的转置，Ci是维度为(j+1)·(j+n+2)的矩阵，Ci的每一行均为MC矩阵的第i行，即：
基于上述一弦N点弦测法的测量原理，如图1所示，本发明提供了一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的非接触动态检测方法，基于弦测法检测原理，按照采样步长，先同步采集某段轨顶纵向中线所在表面的激光位移数据以及某一横截面所在表面的横向轮廓激光数据，再采用中心逼近法对横向轮廓激光数据进行处理，以修正激光位移数据，重复上述方法完成下一采样步长的数据采集和修正，直至完成整个轨顶表面的激光数据采集，并以每次采样的横向轮廓激光数据构建轮廓矩阵PR，以每次修正后的激光位移数据和横向轮廓激光数据的中点数据构建实测矩阵AM；然后基于实测矩阵AM，反演计算得到轨顶表面纵向中线的离散化磨损量，再结合轮廓矩阵PR推导得到轨顶表面平行于纵向中线的多条曲线的离散化磨损量，从而获得整个轨顶表面的磨损情况。这样，基于一弦N点弦测法的测量原理，先计算轨顶表面的纵向中线位置的离散化磨损量，再结合引入横向轮廓激光数据，计算平行于纵向中线的多条曲线的离散化磨损量，从而获得整个轨顶表面的磨损情况，能够全面准确地反映轨顶表面的不平顺状况，提供了合理进行钢轨养护、维修、控制轮轨振动和噪声、延长钢轨使用寿命的前提和基础，为列出的安全运行提供保障，同时，采样中心逼近法对横向轮廓激光数据进行处理，以修正激光位移数据，弥补了测量轨道的实际情况如曲线变形时激光位置数据的横向偏移导致的误差，提高了磨损测量的准确性和可靠性，也使得本发明的测量方法可以适应各类线路环境，扩大了使用范围，实用性更强。
具体如下：
步骤一、数据采集
我们可以采用多个激光位移传感器进行激光位移数据采集，至少使用四个激光位移传感器，采用一个线激光轮廓传感器进行横向轮廓激光数据采集，同时将线激光轮廓传感器、多个激光位移传感器的激光中心点等距间隔排列，且均处在轨顶表面的纵向中线的正上方，可以将线激光轮廓传感器设置在中间，前后两侧的激光位移传感器尽量对称分布，也就是说横向轮廓激光数据所在的横截面过激光位移数据所在某段轨顶纵向中线的中点，然后以传感器之间的间距作为采样步长，执行横向轮廓激光数据、激光位移数据的采集工作。
本发明的检测方法的纵向精度由传感器间距s(采样步长)和激光位移传感器个数n决定，纵向精度δy决定着沿钢轨纵向的轨顶波浪形磨损可测量到的最小值，因此，本发明中的传感器的数量仅作实例，可满足常规的钢轨轨顶波浪形磨损测量精度，后续可根据其他需求自行选择，在此不做限定。
本发明的检测方法的横向精度由线激光轮廓传感器的性能决定，本发明中选用的线激光轮廓传感器可以在60mm内采集1280个点的高度值(即轮廓)。测量装置的垂向精度经过实验验证效果良好，可以准确反演得到钢轨轨顶横截面任意位置处的波浪形磨损情况。
由于激光位移传感器与线激光轮廓传感器的功能、结构和大小不同，因此其二者可测量距离有所不同，在安装传感器时，激光位移传感器距离待测表面3cm，线激光轮廓传感器距离待测表面13cm，两种传感器只在纵向上的安装高度不一样，经过数学计算可以得到相同弦线基准(高度)下的实测值。
步骤二、数据修正
如图2所示，每次采样后，采用中心逼近法对获得的横向轮廓激光数据进行处理，得到轨顶表面横向的实际中点坐标x′0，计算其与对应次采样得到的横向轮廓激光数据的中点坐标x0的差值，若差值小于阈值，否则，需要对此次采样得到的激光位移数据进行修正，具体包括以下步骤：
以轨顶表面的纵向中线的某一点作为原点建立三维坐标系，其中以轨道的纵向作为Y轴方向，横向作为X轴方向，垂向作为Z轴方向，由于各个传感器均排列在纵向中线的正上方，每个采样步长都是已知的即Y轴坐标值，激光位移数据即为Z轴坐标值，此时X轴坐标值为零，横向轮廓激光数据即为X轴坐标值和Z轴坐标值。
步骤①、如图3所示，从每次采样得到的横向轮廓激光数据的最左侧和最右侧分别向中心依次取m个数据点，分别记为点集A即A1(xa)～Am(xa)和点集B即B1(xb)～Bm(xb)，其中，xa、xb分别表示每次获取的点集A的最左侧点、点集B的最右侧点点集A、点集B的序号，且以此作为对应点集A、点集B的序号，计算此时的配准参数
步骤②、保持点集B的位置不变，将点集A的起始点由最左侧点向点集B方向顺移一个数据点，再利用此时的点集A和点集B计算配准参数；
步骤③、重复步骤②，直至xa等于左侧既定阈值；
步骤④、将点集A的起始点恢复至最左侧点，并保持位置不变，将点集B的起始点由最右侧点向点集A方向顺移一个数据点，再利用此时的点集A和点集B计算配准参数；
步骤⑤、重复步骤④，直至xb等于右侧既定阈值；
步骤⑥、选取配准参数最小时对应的xa和xb，利用公式计算轨顶表面的实际中点坐标x′0，依据数据拟合方法对此次采样的横向轮廓激光数据进行拟合，获取对应的轮廓线方程式，再结合实际中心坐标x′0，就可以得到对应的实际中心坐标z′0，计算实际中点对应的横向偏移量Δx0＝x′0-x0和垂向偏移量Δz0＝z′0-z0；
步骤⑦、利用如下公式，修正激光位移数据，
如果是直线轨道或大半径曲线段，Δx0＝0或者极小如小于阈值0.05，可忽略，则不需要修正，否则按照如下计算进行修正。
测量弦线为所有测量传感器激光中心所在直线，测量弦线被n个传感器等分为n+1段，处于中间的传感器为激光轮廓传感器，其余传感器为激光位移传感器，如图4所示，在长为L的测量弦线上n个测试点中距离轮廓中点第k个测点的横向偏移量，此时测量弦线的中点即为上述步骤⑥计算得到的实际中心，也就是k＝0对应的测试点即激光轮廓传感器测量的横截面轮廓对应的中点，利用如下公式计算：
其中，R为轨道半径，计算方式为：
因此，激光位移数据中任意一数据点的横向坐标修正为测量值的横向坐标+横向偏移量Δxk；垂向坐标修正为测量值的垂向坐标+垂向偏移量Δz0，从而获得纵向中线上各个测量点的实际位置坐标。
步骤三、反演计算得到平行于纵向中线的多条曲线对应的离散化磨损值，进而获得整个轨顶表面的磨损量
以每次修正得到的激光位移数据以及横向轮廓激光数据的实际中点数据作为列向量，构建实测矩阵AM，每次采样得到横向轮廓激光数据作为列向量，构建轮廓矩阵PR，利用公式AM＝MC·Y反演计算得到轨顶表面纵向中线的离散化磨损值H0，其中，MC为测量转换矩阵，Y为轨道实际不平顺耦合矩阵；
利用公式Hi(j)＝H0(j)+[PR(x0,yj)-PR(xi,yj)]，其中，yj表示沿轨顶纵向第j次采样得到横向轮廓激光数据对应的纵向位置，Hi(j)表示轨顶表面上编号为i的曲线xi在纵向位置yj的离散化磨损量，H0(j)表示上述反演计算得到的第j次采样得到纵向中线位置的离散化磨损量，PR(xi,yj)表示轨顶纵向位置yj与编号为i的曲线xi交点处的垂向轮廓实测值，PR(xi,y0)表示轨顶纵向中线位置与编号为i的曲线xi交点处的垂向轮廓实测值。
由于钢轨轨顶纵向中线的两侧多条曲线间距极小(略小于0.05mm)，可以认为所获得数据能够表示轨顶表面的波浪形磨损情况，由此实现“由点到线，以线推面”的效果。
为了验证本发明的检测方法的可行性，我们进行了如下试验：
使用美国六级轨道谱构造长度为80m的轨顶纵向中线不平顺波形，并将其设置在曲线半径为300m的曲线轨道上，同时，在轨顶纵向中线不平顺波形每个离散点的横向上构造长为2cm的正态随机变量代表其横向的高低不平顺，均值为轨顶纵向中线测量值，方差取0.015。使用本发明的检测方法进行测量、修正与计算，测量弦线L长度设为1m，效果如图5所示，图5(a)为未使用修正算法的测量值与实际值对照，图5(b)为使用修正算法的测量值与实际值对照。选取80m波形中1.64m～1.78m位置，其轨顶表面部分平行曲线的推导效果如图5(c)所示。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (6)
1.一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的非接触动态检测方法，其特征在于：基于弦测法检测原理，按照采样步长，先同步采集某一段轨顶纵向中线所在表面的激光位移数据以及其中某一横截面所在表面的横向轮廓激光数据，再采用中心逼近法对横向轮廓激光数据进行处理，获取横向偏移量，以修正激光位移数据，重复上述方法完成下一采样步长的数据采集和修正，直至完成待检轨顶表面的激光数据采集，并以每次采样的横向轮廓激光数据构建轮廓矩阵PR，以每次修正后的激光位移数据和横向轮廓激光数据的中点数据构建实测矩阵AM；
然后基于实测矩阵AM，反演计算得到轨顶表面纵向中线的离散化磨损量，再结合轮廓矩阵PR推导得到轨顶表面平行于纵向中线的多条曲线的离散化磨损量，从而获得整个轨顶表面的磨损情况。
2.根据权利要求1所述的用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法，其特征在于：采用中心逼近法对每次采样获得的横向轮廓激光数据进行处理，得到轨顶表面横向的实际中点坐标x′0，计算其与对应次采样得到的横向轮廓激光数据的中点坐标x0的差值即横向偏移量，若差值小于阈值，则无需对此次采样得到的激光位移数据进行修正，否则，对此次采样得到的激光位移数据进行修正。
3.根据权利要求2所述的用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法，其特征在于采用中心逼近法修正激光位移数据的算法包括以下步骤：
步骤一、从每次采样得到的横向轮廓激光数据的最左侧和最右侧分别向中心依次取m个数据点，分别记为点集A即A1(xa)～Am(xa)和点集B即B1(xb)～Bm(xb)，其中，xa、xb分别表示每次获取的点集A的最左侧点、点集B的最右侧点，且以此作为对应点集A、点集B的序号，计算此时的配准参数
步骤二、保持点集B的位置不变，将点集A的起始点由最左侧点向点集B方向顺移一个数据点，再利用此时的点集A和点集B计算配准参数；
步骤三、重复步骤二，直至xa等于左侧既定阈值；
步骤四、将点集A的起始点恢复至最左侧点，并保持位置不变，将点集B的起始点由最右侧点向点集A方向顺移一个数据点，再利用此时的点集A和点集B计算配准参数；
步骤五、重复步骤四，直至xb等于右侧既定阈值；
步骤六、选取配准参数最小时对应的xa和xb，利用公式计算轨顶表面的实际中点坐标；
步骤七、利用如下公式，修正激光位移数据
在长为L的测量弦线上n个测试点中距离轮廓中点第k个测点的横向偏移量△x，利用如下公式计算：
其中，R为轨道半径，计算方式为：
因此，激光位移数据中任意一数据点的横向坐标修正为测量值的横向坐标+横向偏移量△xk；垂向坐标修正为测量值的垂向坐标+垂向偏移量△z0，从而获得纵向中线上各个测量点的实际位置坐标，完成修正。
4.根据权利要求1所述的用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法，其特征在于：所述横向轮廓激光数据所在的横截面过激光位移数据所在某段轨顶纵向中线的中点，每次采样的激光位移数据至少包含四个数据点。
5.根据权利要求4所述的用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法，其特征在于：所述激光位移数据采用多个激光位移传感器进行采集，所述横向轮廓激光数据采用一个线激光轮廓传感器进行采集，所述线激光轮廓传感器、多个激光位移传感器的激光中心点等距间隔排列，且均处在轨顶表面的纵向中线的正上方，以传感器之间的间距作为采样步长。
6.根据权利要求2所述的用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法，其特征在于：以每次修正得到的激光位移数据以及横向轮廓激光数据的实际中点数据作为列向量，构建实测矩阵AM，每次采样得到横向轮廓激光数据作为列向量，构建轮廓矩阵PR，利用公式AM＝MC·Y反演计算得到轨顶表面纵向中线的离散化磨损值H0，其中，MC为测量转换矩阵，Y为轨顶实际不平顺耦合矩阵；
利用公式Hi(j)＝H0(j)+[PR(x0,yj)-PR(xi,yj)]，其中，yj表示沿轨顶纵向第j次采样得到横向轮廓激光数据对应的纵向位置，Hi(j)表示轨顶表面上编号为i的曲线xi在纵向位置yj的离散化磨损量，H0(j)表示上述反演计算得到的第j次采样得到纵向中线位置的离散化磨损量，PR(xi,yj)表示轨顶纵向位置yj与编号为i的曲线xi交点处的垂向轮廓实测值，PR(xi,y0)表示轨顶纵向中线位置与编号为i的曲线xi交点处的垂向轮廓实测值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311114031.5A CN117387513A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311114031.5A CN117387513A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117387513A true CN117387513A (zh) | 2024-01-12 |
Family
ID=89465585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311114031.5A Pending CN117387513A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117387513A (zh) |
-
2023
- 2023-08-31 CN CN202311114031.5A patent/CN117387513A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102252633B (zh) | 一种基于描点的轨道方向不平顺测量方法 | |
| CN103587551B (zh) | 传感器直线垂直安装的城轨车辆车轮直径检测装置及方法 | |
| CN104358194A (zh) | 基于激光跟踪仪的轨道静态平顺性测量与分析方法 | |
| CN105946898A (zh) | 一种基于激光测距的城轨列车车轮直径检测方法及系统 | |
| CN113420367B (zh) | 一种基于振动与噪声响应的地铁钢轨波磨检测方法与装置 | |
| CN103591899A (zh) | 传感器圆弧法线安装的城轨车辆车轮直径检测装置及方法 | |
| CN103587548A (zh) | 传感器直接测量的城轨车辆车轮不圆度检测装置及方法 | |
| JP6159667B2 (ja) | 鉄道車両用車輪の真円度測定方法および装置 | |
| CN103591902B (zh) | 一种基于激光传感器的城轨车辆车轮直径检测装置及方法 | |
| CN115112044A (zh) | 一种基于多线结构光点云数据的轮对尺寸测量方法 | |
| CN112233233A (zh) | 一种隧道相对点云数据的三维线形恢复方法 | |
| CN107139968A (zh) | 基于激光位移传感器的车轮不圆度检测装置及方法 | |
| CN104590314A (zh) | 一种基于多种传感器的城轨车辆车轮直径测量装置及方法 | |
| CN117387513A (zh) | 一种用于列车钢轨轨顶表面磨损的检测方法 | |
| CN113120031A (zh) | 一种高精度轮对等效锥度在线测量装置及测量方法 | |
| CN203601294U (zh) | 传感器直线垂直安装的城轨车辆车轮直径检测装置 | |
| JP7446698B2 (ja) | 波形データの高精度位置補正方法及びシステム | |
| JP2008139178A (ja) | 鉄道建築限界測定方法およびその測定装置 | |
| CN109323675B (zh) | 一种直线电机气隙在线检测方法 | |
| CN115682956A (zh) | 车体振动时对接触轨检测数据的动态补偿方法及系统 | |
| JP3697015B2 (ja) | 鉄道用レールの柱厚判定方法 | |
| CN115366942A (zh) | 一种基于双传感器感知时延的地铁里程定位方法 | |
| CN203601295U (zh) | 传感器直线倾斜安装的城轨车辆车轮直径检测装置 | |
| CN113624140A (zh) | 一种轨道车辆轮饼参数在线测量装置及方法 | |
| CN112464425A (zh) | 轨检小车检测数据误差判断方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |