CN207725421U - 车辆轮对动态检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆轮对动态检测系统，属于有轨列车检测设备领域，本实用新型解决了现有技术中非接触式检测机构检测轮辋数据过于单一、检测不准确的问题，该系统包括能够形成第一投影区域的第一检测器、设置于第一投影区域的各子区域内的轮辋检测器以及用于处理待测车轮轮辋图像信息的图像分析系统，待测列车进入第一投影区域内时，由各子区域内的轮辋检测器实时检测待测车轮的轮辋信息，本实用新型相比于现有技术有着检测准确度更高、检测效果更好的优点。

Description

车辆轮对动态检测系统

技术领域

本实用新型涉及有轨列车检测设备领域，特别涉及一种对有轨列车的车轮进行检测的系统。

背景技术

现阶段对有轨列车车轮的踏面、轮辋的检测通常采用在线非接触式的检测结构，这样的检测结构的好处是：取代了人工检测和离线式探伤，避免了人工检测的主观性的缺陷，可快速实现对车轮的探伤检测。但是传统的检测结构是通过磁钢感测列车的位置，存在测量不够精确的问题：由于检测器安装在轨边的地面基坑内，列车车体震动容易对检测结果造成干扰；此外，由于检测器位于车轮踏面下方，对踏面直接探伤检测，当列车车轮经过该检测器时，只能检测到车轮的某一位置的踏面的损伤数据，检测结果过于单一，因此得到的数据并不准确，检测效果不好。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种检测误差小、检测更准确的有轨列车动态检测系统。

为了实现上述实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种车辆轮对动态检测系统，包括：

第一检测器，设置在一对列车行驶轨道的外侧，所述的第一检测器包括用于向待测车轮发出第一光线的第一光源、用于采集待测车轮图像信息的第一图像采集设备，所述的第一光线在沿所述的行驶轨道的延伸方向上形成第一投影区域S1，所述的第一投影区域S1包括有多个子区域S1’；

多个轮辋检测器，位于一对所述的行驶轨道侧部，多个所述的轮辋检测器分别分布于各所述的子区域S1’内，多个所述的轮辋检测器均具有用于向待测车轮发出第三光线的第三光源和第三图像采集设备，所述的第三图像采集设备用于采集第三光线经待测车轮的轮辋表面反射的反射光的图像信息；

控制器, 与所述的第一图像采集设备、多个轮辋检测器分别信号连接；所述的控制器用于在待测车轮图像信息中提取待测车轮当前所在的位置信息，发送一个触发信号给与该位置信息对应的子区域内的轮辋检测器；

图像分析系统, 与各所述第三图像采集设备分别信号连接；所述图像分析系统用于在所述第三图像采集设备采集的图像信息中分析提取轮辋信息。

上述技术方案中，优选的，该系统还包括多个踏面检测器；

多个所述踏面检测器，位于一对所述的行驶轨道的外侧，且分别分布于各所述的子区域S1’内；多个所述的踏面检测器均具有用于向待测车轮发出第二光线的第二光源和第二图像采集设备，所述的第二图像采集设备用于接收该第二光线经待测车轮的踏面反射的反射光的图像信息；

所述踏面检测器均与所述控制器分别信号连接；所述的控制器还用于在待测车轮图像信息中提取待测车轮当前所在的位置信息，发送一个触发信号给与该位置信息对应的子区域内的踏面检测器；

所述第二图像采集设备均与图像分析系统分别信号连接；所述图像分析系统还用于在所述第三图像采集设备采集的图像信息中分析提取踏面信息。

上述技术方案中，优选的，多个所述的踏面检测器和多个所述的轮辋检测器分别固定安装在所述的行驶轨道的钢轨侧部。系统采用抱轨方式安装的好处是，不需要地坑基础，安装过程中也不影响列车运行，此外，系统能够实时随轨道上下振动，可以抵消振动带来的动态误差，使得本案的动态检测系统检测准确度更高、检测效果更好。

上述技术方案中，优选的，多个所述的轮辋检测器设置于所述的行驶轨道的内侧。

上述技术方案中，优选的，多个踏面检测器中，最上游的所述踏面检测器到最下游的所述踏面检测器之间的距离等于待测车轮的周长，多个轮辋检测器中，最上游的所述轮辋检测器到最下游的所述轮辋检测器之间的距离等于待测车轮的周长。

上述技术方案中，优选的，所述的系统还包括轨边设备、控制单元，所述的控制单元包括用于触发所述的第一检测器的第一车轮传感器、用于关闭所述的第一检测器的第二车轮传感器，所述的第一、二车轮传感器分别与所述的第一检测器信号连接，所述的第一车轮传感器位于所述的第一检测器上游，所述的第二车轮传感器位于所述的第一车轮传感器下游。

上述技术方案中，优选的，所述的系统还包括车号识别模块、存储有待测列车的标准参数信息或历史参数信息的标准参数存储器、报警模块，所述的第一车轮传感器与所述的车号识别模块信号连接，所述的车号识别模块用于识别待测列车的车号信息，所述的图像分析系统与所述的标准参数存储器、车号识别模块、报警模块分别信号连接，所述的标准参数存储器存储有待测列车的踏面、轮辋的标准参数信息以及待测列车的车号信息，所述的图像分析系统根据待测列车的车号信息调用对应的待测列车的踏面、轮辋的标准参数信息，并将当前待测列车的轮辋、踏面图像信息与该待测列车的踏面、轮辋的标准参数信息进行比对，所述的报警模块用于根据所述的图像分析系统得出的比对结果发出报警信号。

上述技术方案中，优选的，所述的第一检测器还包括车速检测模块，所述的车速检测模块与所述的第一图像采集设备信号连接，所述的车速检测模块用于根据所述的第一图像采集设备采集到的待测列车的车轮图像信息，计算待测列车的行驶速度。

上述技术方案中，优选的，所述的控制器、第一光源、第一图像采集设备一体设置在所述的第一检测器中。

上述技术方案中，优选的，多个所述的子区域S1’沿行驶轨道的延伸方向等距分布。

本案中，通过在列车行驶轨道的外侧设置第一检测器，并由该第一检测器向待测车轮投射光线形成第一投影区域，将踏面、轮辋检测器分别设置在第一投影区域的多个子区域内，通过控制器分别与各个子区域内的踏面、轮辋检测器构成信号连接，并逐个控制对应子区域内的踏面、轮辋检测器开启，使第一投影区域各子区域内的多个踏面检测器和轮辋检测器接力拍摄，从而获取车轮各处完整的踏面信息和轮辋信息。

本实用新型与现有技术相比获得如下有益效果：本实用新型采用光学检测方法，当列车经过第一检测器时，能够准确对车轮进行定位，并及时启动对应的各子区域内的轮辋检测器工作，具有反应灵敏、误差小、定位准确的优点；此外，第一检测器设置在行驶轨道旁边的地面上，能够实时随轨道上下振动，可以抵消振动带来的动态误差；最后，通过多个轮辋检测器接力工作，可以获取车轮各处完整的轮辋信息，检测数据更准确，检测效果好，检测偏差小。

附图说明

附图1为本实用新型的列车轮对尺寸动态检测系统的结构示意图；

附图2为本实用新型的优选实施例中列车轮对动态检测系统的结构示意图；

附图3为附图2中A处的局部放大示意图；

附图4为附图2中B处的局部放大示意图;

附图5为垂直于行驶轨道的剖切示意图；

附图6为本实用新型的轮辋、踏面检测器图像采集示意图；

其中：100、动态检测系统；1、第一检测器；11、第一光源；12、第一图像采集设备；S1、第一投影区域；S1’、子区域；2、踏面检测器；21、第二光源；22、第二图像采集设备；3、轮辋检测器；31、第三光源；32、第三图像采集设备；4、轨边设备；41、图像分析系统；51、第一车轮传感器；52、第二车轮传感器；6、待测车轮；61、踏面；611、踏面投影线；62、轮辋；621、轮辋投影线；7、行驶轨道；81、终端计算机；82、终端服务器。

具体实施方式

为详细说明实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。其中，说明书中所提到的“下游”是指列车行进方向的前方，“上游”为列车行进方向的后方，本实施例中，以列车自附图1中的左侧向右行驶为例，因此“上游”具体指图1中沿行驶轨道7的左侧的延伸方向，“下游”为附图1中所示的沿行驶轨道7的右侧的延伸方向，“纵向”为列车行驶轨道的延伸方向，“横向”为垂直于列车行驶轨道的方向。本说明书中的“内、外”是指相对于一对行驶轨道的内、外，一对轨道之间为“内”侧，反之为“外”侧。

参见图1所示，车辆轮对动态检测系统，包括安装在列车行驶轨道7外侧地面上的一对第一检测器1、沿列车行驶轨道7的延伸方向安装在列车行驶轨道7内侧的多个轮辋检测器3、安装在列车行驶7外侧的轨边设备4以及控制单元。第一检测器1与轨边设备4通过信号连接，轨边设备4将采集到的数据和图像信息通过网络传输给调度中心，通过调度中心服务器和操作平台控制车辆。

轮辋检测器用于采集车轮的轮辋数据，为了能够获得车轮整个圆周方向的轮辋信息，本实用新型的优选实施例中，采用多个轮辋检测器组成矩阵，通过接力工作的方法多点检测，获得车轮圆周方向上各处的轮辋信息。

附图2～6为本实用新型的优选实施例，在本实施例中，车辆轮对动态检测系统100还包括沿列车行驶轨道7的延伸方向安装在行驶轨道7外侧的踏面检测器2，踏面检测器用于采集列车的踏面数据，同样的，为了能够获取车轮整个圆周方向的踏面信息，本实施例中，设置有多个踏面检测器2，通过接力工作的方法多点检测，获得车轮圆周方向上各处的踏面信息。

其中，多个踏面检测器2和多个轮辋检测器3采用抱轨方式，固定安装在行驶轨道上，不需要地坑基础，安装过程中也不影响列车运行，列车经过时轨道的震动能够传递到踏面检测器2和轮辋检测器3上，从而消除动态误差。

具体地说，一对第一检测器1相对并分别位于列车的两侧设置，第一检测器1包括用于向待测车轮6发出第一光线的第一光源11、用于采集待测车轮6图像信息的第一图像采集设备12。其中，第一光源11发出的第一光线在沿列车行驶轨道7的延伸方向上形成第一投影区域S1，第一投影区域S1的长度大于待测车轮6的周长，并且在沿列车的行驶轨道7的延伸方向上被分割成多个子区域S1’，通过分析待测车轮6的图像信息就可以得出待测车轮的当前位置，即待测车轮处于哪一个子区域S1’内。多个子区域S1’沿列车的行驶轨道7的延伸方向等距分布，多个踏面检测器2以及多个轮辋检测器3分别分布于这些子区域S1’内，即各子区域内至少分布一个踏面检测器2和一个轮辋检测器3，踏面检测器2位于列车行驶轨道7的外侧，轮辋检测器3可以位于行驶轨道7的外侧也可以位于内侧，优选设置在行驶轨道7内侧。

第一检测器1的第一光源11、第一图像采集设备12一体设置。动态检测系统100还包括一个或多个控制器，控制器与第一图像采集设备12、多个踏面检测器2、多个轮辋检测器3分别信号连接，控制器用于在待测车轮6的图像信息中提取待测车轮6当前所在的位置信息，并发送一个触发信号给与该位置信息对应的子区域S1’内的踏面检测器2和轮辋检测器3，使得当待测车轮6进入第一投影区域S1内且位于任一子区域S1’内时，控制器能够提取待测车轮6当前位于哪一个子区域S1’内，并向位于该子区域S1’内的踏面、轮辋检测器发送一个触发信号，进而启动该子区域S1’内的踏面、轮辋检测器，然后由该子区域S1’内的踏面、轮辋检测器对待测车轮6进行踏面、轮辋图像实时采集。

参见附图4，各个踏面检测器2内部设置有用于向待测车轮发出第二光线的第二光源21和用于采集待测车轮6踏面图像信息的第二图像采集设备22，第二图像采集设备22能够接收第二光线经车轮踏面反射的反射光，通过分析反射光形成的图像能够分析出踏面的磨损情况、尺寸参数等数据，各个轮辋检测器3内部设置有用于向待测车轮发出第三光线的第三光源31和用于采集待测车轮6轮辋图像信息的第三图像采集设备32，第三图像采集设备32能够接收第三光线经待测车轮的轮辋表面反射的反射光，通过分析反射光形成的图像能够分析出轮辋的尺寸数据。

如附图5、6所示，待测车轮6进入投影区域S1且位于某一子区域S1’内时，该子区域S1’内的踏面检测器2和轮辋检测器3被启动，踏面检测器2的第二光源21向待测车轮6的踏面上投射第二光线并在该踏面上形成踏面投影线611，随着待测车轮6在该子区域S1’内向前行进，第二图像采集设备22实时采集此变化的踏面投影线611；在此同时，轮辋检测器3的第三光源向待测车轮6的轮辋上投射第三光线并在该轮辋上形成轮辋投影线621，随着待测车轮6在该子区域S1’内向前行进，第三图像采集设备32实时采集此变化的轮辋投影线621。

轨边设备4包括图像分析系统41、车号识别模块、存储有待测列车的标准参数信息或历史参数信息的标准参数存储器、报警模块。控制器可以一体设置在第一检测器1上，也可以设置在轨边设备4中。

各子区域内的轮辋检测器和踏面检测器一内一外，成对拍摄提取出轮对内外两侧的截面，避免单个相机拍摄不全面。图像分析系统41与各个第二图像采集设备22以及各个第三图像采集设备32分别信号连接，用于从第二、第三图像采集设备采集到的图像分析待测车轮6的轮辋、踏面图像信息，同时通过提取拟合的方式可以将第二、第三图像采集设备采集的图像合成为单条车轮截面。通过多个轮辋检测器和踏面检测器组成矩阵，可以实现多点连续采样，进而能够提取车轮整体包络线，提取四周各采集点的尺寸信息，从而可以得到相应的磨耗信息。

控制单元包括设置在第一检测器1上游的第一车轮传感器51和设置在第一车轮传感器51的下游的第二车轮传感器52，当待测列车经过第一车轮传感器51时，第一车轮传感器51用于给第一检测器1发送一个触发信号，第一图像采集设备12开始拍摄，当待测列车经过第二车轮传感器52后，通过列车长度和时速计算，保证列车全部通过第一检测器，这时第二车轮传感器52给第一检测器1发送一个关闭信号。这样做的好处是：当列车行驶轨道7没有列车通过时，检测系统100处于关闭待机状态，系统的各个检测模块（第一检测器1、踏面检测器2、轮辋检测器3、轨边设备4）处于关闭状态时，可以减少周围环境内的灰尘、雨水等异物对系统的影响，其维护和清洁的成本降低，并且检测精度可以保持在较高的水准。

第一车轮传感器51与车号识别模块信号连接，车号识别模块用于识别待测列车6的车号信息，图像分析系统41与标准参数存储器、车号识别模块、报警模块分别信号连接，标准参数存储器内部存储有待测列车6的踏面、轮辋的标准参数信息以及待测列车6的车号信息，图像分析系统41根据待测列车6的车号信息调用对应的待测列车6的踏面、轮辋的标准参数信息，并将当前待测列车6的轮辋、踏面图像信息与该待测列车6的踏面、轮辋的标准参数信息进行比对，当发现异常参数时，报警模块可根据图像分析系统41得出的比对结果发出报警信号；当比对结果在允许范围内时，由图像分析系统41将分析处理后的待测车轮6的轮辋、踏面图像信息的数据结果上传至管理终端（例如列车维护人员的计算机81或者服务器82等）。

如附图2所示，第一检测器1包括固定安装在列车行驶轨道7外侧的基座，基座上转动的安装有壳体，第一光源11和第一图像采集设备12一体设置在该壳体内且第一光源11位于第一图像采集设备12的正上方，可以通过转动壳体来调整第一光源11的发射第一光线的角度，以调整第一投影区域S1的垂直高度。第一光源21包括一个线光源和分光镜头，该线光源选用单色红外线性光源，这样做的好处是：即使分光镜头上附着有灰尘、脏污杂质也不会影响第一检测器1的检测精度，并且能够避免环境的昼夜变化和强日照下对系统产生的影响，保证系统正常工作。

如附图3所示，多个踏面检测器2和多个轮辋检测器3采用抱轨安装的方式分别安装在列车行驶轨道7的内侧和外侧，当待测列车在行驶轨道7上行驶时，行驶轨道7会产生震动，由于踏面、轮辋检测器是采用的抱轨安装方式固定在行驶轨道7上，因此，多个踏面检测器2和多个轮辋检测器3能够随着列车行驶轨道7震动，抵消待测列车通过时带来的震动误差，因此这样的安装方式使得踏面检测器2和轮辋检测器3的检测精度更高，检测效果更好。由于踏面检测器2和轮辋检测器3是成对抱轨安装，（即单个子区域S1’内包含有一个位于行驶轨道7外侧的踏面检测器2和一个位于行驶轨道7内侧的轮辋检测器3），并且每个子区域S1’内的踏面检测器2和轮辋检测器3的安装角度为锐角或钝角（即踏面检测器2/轮辋检测器3与列车行驶轨道7之间的夹角为锐角或钝角），使得第二光源21能够将第二光线投射在待测车轮6的踏面上并且第二图像采集设备22能够完整地采集待测车轮6的踏面图像信息；使得第三光源31能够将第三光线投射在待测车轮的轮辋上并且第三图像采集设备32能够完整地采集待测车轮6的轮辋图像信息。

在多个踏面检测器2中，位于最上游的踏面检测器2到位于最下游的踏面检测器2之间的距离大于等于待测车轮6的周长，同样的，在多个轮辋检测器3中，位于最上游的轮辋检测器3到位于最下游的轮辋检测器3之间的距离大于等于待测车轮6的周长，这样做的好处是：待测车轮6从进入第一投影区域S1到离开第一投影区域S1时，整个待测车轮6上的踏面、轮辋图像信息能够完全被各个子区域S1’内的踏面、轮辋检测器采集到（即待测车轮6转动一周，待测车轮6上的踏面、轮辋信息能够完整的被采集到，避免出现漏采或重复采集的缺陷，采集效果更好，得到的图像信息更准确。）

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车辆轮对动态检测系统，其特征在于：包括：

第一检测器（1），设置在一对列车行驶轨道（7）的外侧，所述的第一检测器（1）包括用于向待测车轮（6）发出第一光线的第一光源（11）、用于采集待测车轮图像信息的第一图像采集设备（12），所述的第一光线在沿所述的行驶轨道（7）的延伸方向上形成第一投影区域（S1），所述的第一投影区域（S1）包括有多个子区域（S1’）；

多个轮辋检测器（3），位于一对所述的行驶轨道（7）侧部，多个所述的轮辋检测器（3）分别分布于各所述的子区域（S1’）内，多个所述的轮辋检测器（3）均具有用于向待测车轮（6）发出第三光线的第三光源（31）和第三图像采集设备（32），所述的第三图像采集设备（32）用于采集第三光线经待测车轮（6）的轮辋表面反射的反射光的图像信息；

控制器, 与所述的第一图像采集设备（12）、多个轮辋检测器（3）分别信号连接；所述的控制器用于在待测车轮图像信息中提取待测车轮当前所在的位置信息，发送一个触发信号给与该位置信息对应的子区域内的轮辋检测器（3）；

图像分析系统（41）, 与各所述第三图像采集设备（32）分别信号连接；所述图像分析系统（41）用于在所述第三图像采集设备采集的图像信息中分析提取轮辋信息。

2.根据权利要求1所述的车辆轮对动态检测系统，其特征在于：多个所述的轮辋检测器（3）分别固定安装在所述的行驶轨道（7）的钢轨侧部。

3.根据权利要求1所述的车辆轮对动态检测系统，其特征在于：多个所述的轮辋检测器（3）设置于所述的行驶轨道（7）的内侧。

4.根据权利要求1所述的车辆轮对动态检测系统，其特征在于：多个轮辋检测器（3）中，最上游的所述轮辋检测器到最下游的所述轮辋检测器之间的距离等于待测车轮的周长。

5.根据权利要求1所述的车辆轮对动态检测系统，其特征在于：所述的系统还包括轨边设备（4）、控制单元，所述的控制单元包括用于触发所述的第一检测器（1）的第一车轮传感器（51）、用于关闭所述的第一检测器（1）的第二车轮传感器（52），所述的第一、二车轮传感器分别与所述的第一检测器（1）信号连接，所述的第一车轮传感器（51）位于所述的第一检测器（1）上游，所述的第二车轮传感器（52）位于所述的第一车轮传感器（51）下游。

6.根据权利要求5所述的车辆轮对动态检测系统，其特征在于：所述的系统还包括车号识别模块、存储有待测列车的标准参数信息或历史参数信息的标准参数存储器、报警模块，所述的第一车轮传感器（51）与所述的车号识别模块信号连接，所述的车号识别模块用于识别待测列车的车号信息，所述的图像分析系统（41）与所述的标准参数存储器、车号识别模块、报警模块分别信号连接，所述的标准参数存储器存储有待测列车的轮辋的标准参数信息以及待测列车的车号信息，所述的图像分析系统（41）根据待测列车的车号信息调用对应的待测列车的轮辋的标准参数信息，并将当前待测列车的轮辋图像信息与该待测列车的轮辋的标准参数信息进行比对，所述的报警模块用于根据所述的图像分析系统（41）得出的比对结果发出报警信号。

7.根据权利要求1所述的车辆轮对动态检测系统，其特征在于：所述的第一检测器（1）还包括车速检测模块，所述的车速检测模块与所述的第一图像采集设备（12）信号连接，所述的车速检测模块用于根据所述的第一图像采集设备（12）采集到的待测列车的车轮图像信息，计算待测列车的行驶速度。

8.根据权利要求1所述的车辆轮对动态检测系统，其特征在于：所述的控制器、第一光源（11）、第一图像采集设备（12）一体设置在所述的第一检测器（1）中。

9.根据权利要求1所述的车辆轮对动态检测系统，其特征在于：多个所述的子区域（S1’）沿行驶轨道（7）的延伸方向等距分布。