CN205333020U - 列车车轮检测装置 - Google Patents

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谭志忠
辜勇彬
陈齐
赵晓华
易钢均
陈黎明
游梁山
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Dongguan Nuoli Technology Co ltd
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NANNAR ELECTRONICS TECHNOLOGY (DONGGUAN) Co Ltd
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Abstract

一种列车车轮检测装置，包括三个激光位移传感器、车轮传感器及系统控制器，所述三个激光位移传感器、车轮传感器均连接于系统控制器上，所述车轮传感器将检测结果反馈到系统控制器，系统控制器控制激光位移传感器工作，三个位移传感器分为第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器，所述第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器并排地设置在导轨外侧，并且与轨平面的夹角均为90°；激光位移传感器各自采集与车轮外侧边缘在竖起方向的距离信息；本实用新型克服了原有的图像分析方案中存在的测量容易受外界环境干扰的问题，而且不需要对车轮精确定位，大大提高了测量的准确率。

Description

列车车轮检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种检测装置，尤其涉及一种列车车轮检测装置。
背景技术
地铁列车在线上运行时车轮踏面和铁轨间存在摩擦，伴随着运行时间的持续，车轮直径越来越小。由于受力不均等原因，一个轮对上的两个轮子或者一个转向架上的四个轮子之间的磨耗并不相同，造成对应的车轮直径不同。在一个轮对上或一个转向架上所有车轮直径的差值达到一定数值之后，整个车厢的振动就会明显加大，严重影响乘客的乘坐舒适度，并对转向架、轴承等造成不可预估的伤害，而轮对的磨损、质量缺陷等原因会致使车辆驱动系统工作状况的恶化，如果列车持续运行而不能及时发现、处理，这种危险的温升会产生电机异常温升、燃轴、切轴、颠覆等恶性事故。因此，准确地检测出每个车轮的直径，自动对地铁列车轮提供数据依据，对地铁的安全运行非常重要，直接关系到行车安全。
由于地铁列车车轮为大直径圆，且列车在运行时车轮只露出30％的部分，通过这露出的30％部分进行参考，进而测量整个车轮的直径，而现有的测量技术存在测量误差大，测量数据不稳定、可靠性不高等缺点，不能真正的为地铁列车轮对的检修提供可靠的依据信息。另外，现有的检测技术，通过采用图像分析进行轮对变形判断，该技术方案容易受环境光干扰较大，并不能达到全天候工作的状态。
实用新型内容
基于此，有必要针对现有技术中的不足，提供一种列车车轮检测装置。
一种列车车轮检测装置，包括三个激光位移传感器、车轮传感器及系统控制器，所述三个激光位移传感器、车轮传感器均连接于系统控制器上，所述车轮传感器将检测结果反馈到系统控制器，系统控制器控制激光位移传感器工作，三个位移传感器分为第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器，所述第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器并排地设置在导轨外侧，并且与轨平面的夹角均为90°；第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器各自采集与车轮外侧边缘在竖起方向的距离信息；所述第一激光位移传感器与第二激光位移传感器之间的距离为L1，所述第二激光位移传感器与第三激光位移传感器之间的距离为L2，所述车轮传感器与第二激光传移传感器之间的距离为L3，其中，L1的取值范围为20～420mm之间，L2的取值范围在20～420mm之间，L3的取值范围在20～50mm之间；
进一步地，所述车轮传感器为磁性传感器。
进一步地，所述车轮传感器设于第一激光位移传感器与第二激光位移传感器之间。
进一步地，所述L1的取值范围在200～300mm之间，L2的取值范围在200～300mm之间，L3的取值范围在30～45mm之间。
进一步地，所述L1的取值为280mm，L2的取值为280mm，L3的取值为40mm。
本实用新型的有益效果在于：将三个激光位移传感器依次布置于轨道侧边，激光位移传感器在竖起方向多次测量与车轮圆面上三个不同点的相对距离，进行三点测量，从而可以得到准确的车轮直径数据，通过数学计算将检测数据合成到同一个坐标系中，X坐标始终保持不变，避免了测量误差。无需采用图像分析，克服了原有的图像分析方案中存在的测量容易受外界环境干扰的问题，而且不需要对车轮精确定位，大大提高了测量的准确率。
附图说明
图1为实用新型列车车轮检测装置对车轮进行测量时的示意图。
具体实施方式
为了使实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对实用新型进行进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型提供一种列车车轮检测装置，用于采集列车车轮50外侧部分的直径大小，所述车轮内侧周缘设有轮缘60，所述车轮50的外侧部分伸出于导轨外，所述列车车轮检测装置对伸出于导轨外的轮对的外侧部分进行测量。
所述列车车轮检测装置包括三个激光位移传感器、车轮传感器40及系统控制器，所述三个激光位移传感器(图未标)、车轮传感器40均连接于系统控制器上，所述车轮传感器40将检测结果反馈到系统控制器，系统控制器控制激光位移传感器工作，三个激光位移传感器分为第一激光位移传感器10、第二激光位移传感器20、第三激光位移传感器30，所述第一激光位移传感器10、第二激光位移传感器20、第三激光位移传感器30依次并排地设置在导轨外侧，并且与导轨的轨平面夹角均为90°。所述车轮传感器40设于第一激光位移传感器10与第二激光位移传感器20之间，第一激光位移传感器10、第二激光位移传感器20、第三激光位移传感器30各自采集与车轮50外侧边缘在竖起方向的距离信息。
所述第一激光位移传感器10与第二激光位移传感器20之间的距离为L1，所述第二激光位移传感器20与第三激光位移传感器30之间的距离为L2，所述车轮传感器40与第二激光传移传感器之间的距离为L3，其中，L1的取值范围为20～420mm之间，L2的取值范围在20～420mm之间，L3的取值范围在20～50mm之间，优选地，L1的取值范围为200～300mm之间，L2的取值范围在200～300mm之间，L3的取值范围在30～45mm之间，本实施例中，所述L1的取值为280mm，L2的取值为280，L3的取值为40mm，通过合理的控制L1、L2、L3的值，进一步提高测量精度，保证测量可靠性。
本实施例中，所述车轮传感器40为磁性传感器，磁性传感器内部的磁钢充上强磁场后，套上高强度漆包线绕制的线圈，用环氧封装再盖上铝罩；列车通过经过时，车轮从磁头顶面通过，切割磁力线，线圈上产生一个正弦波的感应电动势，即车轮50与磁头的中心连线与轨道成垂线的那个时刻，这个时刻感应电压会产生变化，触发第一激光位移传感器10、第二激光位移传感器20、第三激光位移传感器30同步工作。
以下，对本实用新型列车车轮检测装置的测量方法作详细描述：
步骤(1)，数据获取，列车经过时，列车轮对上的车轮50从车轮传感器40的上方经过，系统控制器检测到车轮传感器40输出信号值为高电平，系统控制器发出指令，促使第一激光位移传感器10、第二激光位移传感器20、第三激光位移传感器30开始工作，第一激光位移传感器10、第二激光位移传感器20、第三激光位移传感器30同步并持续地采集与车轮外侧边缘在竖起方向的三个点A、B、C的距离信息，且同步采集到的距离信息为同组数据。第一激光位移传感器10、第二激光位移传感器20、第三激光位移传感器30持续采集数据直到车轮传感器40的输出信号为低电平(即车轮50从磁性传感器上方离开)，完成一个车轮50的数据采集，从每一车轮50上所采集到的数据包括若干组同组数据(H1、H2、H3)、(H4、H5、H6)、(H7、H8、H9)…..。
步骤(2)，建立坐标系，确定一基点建立坐标，其中，基点的坐标为(0，0)，将每一同组数据中第一激光位移传感器10、第二激光位移传感器20、第三激光位移传感器30所对应的三个测量点A、B、C连线，形成一圆弧。由于三个测量点的横向距离已知，三个测量点的高度已被激光位移传感器测出，那么可以确定同组数据中所对应的三个测量点A、B、C的坐标值(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)，不同组的同组数据在进行建立坐标系所采用的基点一致。A、B、C的坐标值中，由于传感器之间的距离固定，A、B、C的横坐标的值同样固定，当车轮出现损伤变形时，测量点的纵向坐标会发生改变。
步骤(3)，求值，将同组数据中所对应的三个点的坐标值代入下式中：
(x1-x)2+(y1-y)2＝R2
(x2-x)2+(y2-y)2＝R2
(x3-x)2+(y3-y)2＝R2
求解，得出三个测量点所对应的圆弧半径R，重复以上求解方法，得出同一车轮上所采集到的所有同组数据所对应的圆弧半径。
步骤(4)，数据比对，将步骤(3)所得到的同一车轮上所有同组数据所对应的圆弧半径与设定值进行逐一比较，得出差值。
步骤(5)：实时判断报警，根据差值的大小判断是否需要报警提示，当所有的差值均没有超出设定值时，则认定为安全；当其中的一个或一个以上的差值超出设定值时，系统刚认定存在隐患，进行报警，及时通知工作人员。
本实用新型的有益效果在于：将三个激光位移传感器依次布置于轨道侧边，激光位移传感器在竖起方向多次测量与车轮圆面上三个不同点的相对位置，进行三点测量，从而可以得到准确的车轮直径数据，通过数学计算将检测数据合成到同一个坐标系中，X坐标(横坐标)始终保持不变，避免了测量误差。而且无需采用图像分析，克服了原有的图像分析方案中存在的测量容易受外界环境干扰的问题，而且不需要对车轮精确定位，大大提高了测量的准确率。
以上所述实施例仅表达了实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于实用新型的保护范围。因此，实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种列车车轮检测装置，用于对导轨上的列车车轮进行直径检测，其特征在于，包括三个激光位移传感器、车轮传感器及系统控制器，所述三个激光位移传感器、车轮传感器均连接于系统控制器上，所述车轮传感器将检测结果反馈到系统控制器，系统控制器控制激光位移传感器工作，三个位移传感器分为第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器，所述第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器并排地设置在导轨的外侧，并且与导轨的轨平面夹角均为90°；第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器各自采集与车轮外侧边缘在竖起方向的距离信息；所述第一激光位移传感器与第二激光位移传感器之间的距离为L1，所述第二激光位移传感器与第三激光位移传感器之间的距离为L2，所述车轮传感器与第二激光传移传感器之间的距离为L3，其中，L1的取值范围为20～420mm之间，L2的取值范围在20～420mm之间，L3的取值范围在20～50mm之间。
2.如权利要求1所述的列车车轮检测装置，其特征在于：所述车轮传感器为磁性传感器。
3.如权利要求1所述的列车车轮检测装置，其特征在于：所述车轮传感器设于第一激光位移传感器与第二激光位移传感器之间。
4.如权利要求3所述的列车车轮检测装置，其特征在于：所述L1的取值范围在200～300mm之间，L2的取值范围在200～300mm之间，L3的取值范围在30～45mm之间。
5.如权利要求4所述的列车车轮检测装置，其特征在于：所述L1的取值为280mm，L2的取值为280mm，L3的取值为40mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108819981A (zh) * 2018-06-27 2018-11-16 马鞍山市雷狮轨道交通装备有限公司 一种用于在线动态测量列车车轮几何参数的装置及方法
CN109883367A (zh) * 2019-03-14 2019-06-14 江苏科技大学 一种基于超声波的市政垃圾箱深度检测装置

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Denomination of utility model: Train wheels detection device

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Granted publication date: 20160622

Pledgee: The Bank of Dongguan Songshan Lake Science and technology branch of the Limited by Share Ltd.

Pledgor: DONGGUAN NANNAR ELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: 2016440000026

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Inventor after: Tan Zhizhong

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Inventor after: Yi Gangjun

Inventor after: Dong Hui

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Inventor before: You Liangshan

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

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Granted publication date: 20160622

Pledgee: The Bank of Dongguan Songshan Lake Science and technology branch of the Limited by Share Ltd.

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CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: No. 10, Wansheng Road, Wanjiang Street, Dongguan, Guangdong 523000

Patentee after: Dongguan Nuoli Technology Co.,Ltd.

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Patentee before: DONGGUAN NANNAR ELECTRONICS TECHNOLOGY Co.,Ltd.