CN209051440U - 一种便携式地铁车轮踏面的参数检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轨道工程的技术领域，公开了一种便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，包括与车轮踏面相隔一定距离设置的弧形轨道，设置所述弧形轨道上的滑块，所述滑块能够沿弧形轨道往复运动，其上设置有线激光光源和摄像机，所述线激光光源的激光平面沿一个指定角度投射在车轮表面上，形成光条，所述摄像机的摄像头沿另一个指定角度对车轮表面的光条图像进行采集。本实用新型既可以避免繁琐的机械式人工测试，又无需固定安装，检修方便，测试简单，整个装置的结构简单，便于推广应用。

Description

一种便携式地铁车轮踏面的参数检测装置

技术领域

本实用新型涉及轨道工程的技术领域，具体涉及一种便携式地铁车轮踏面的参数检测装置。

背景技术

轨道交通逐步成为大型城市的主干交通，车轮是车辆最终受力配件,它把车辆的载荷传给钢轨，并在钢轨上转动，因此车轮保持良好的状态是地铁安全运行的前提条件。我国轨道车辆相关部门都对各型车轮的磨耗限度均有明确的规定，在检修车轮时，主要通过测量轮缘踏面外形的几何参数来判断车轮的磨耗程度。这样需要检测的轮对参数多达20多个，如轮缘厚度、轮辋宽度、轮对踏面擦伤、局部凹下深度和剥离长度等，这些都是直接影响车辆运行的重要参数，必须及时、准确地加以检测。现有检测工具主要依靠机械装置或者激光测量装置进行多点测量，计算车轮各种参数，由于车轮磨损不均衡，车轮并不是绝对圆形，仅仅依靠测量几个点计算参数精度低，并且机械式测量人为操作误差大，易受主观影响。激光自动测量装置主要靠安装在车上或者地面的固定装置进行测量，不能移动使用，给检修带来不便，并且其对传感器和被测车轮的相对位置要求严格，否则容易产生测量误差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，解决了现有机械式人工测量误差大，精度低，激光自动测量装置不能移动使用，给检修带来不便等问题。

本实用新型可通过以下技术方案实现：

一种便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，包括与车轮踏面相隔一定距离设置的弧形轨道，设置所述弧形轨道上的滑块，所述滑块能够沿弧形轨道往复运动，其上设置有线激光光源和一个或多个摄像机，所述线激光光源的激光平面沿一个指定角度投射在车轮踏面上，形成光条，所述摄像机的摄像头沿另一个指定角度对车轮踏面的光条图像进行采集。

进一步，所述弧形轨道包括两条平行设置的弧形导杆，两条所述弧形导杆之间相隔一定间隙，所述线激光光源和摄像机分别设置在滑块的两端，其激光平面和摄像头穿过间隙照射到车轮踏面。

进一步，所述线激光光源垂直于滑块的上表面设置，所述摄像机与滑块的上表面呈20度到60度设置。

进一步，所述滑块包括平行设置的上支架和下支架，所述上支架和下支架分别设置在弧形轨道的上下表面上，两者之间设置有驱动机构，所述驱动机构用于带动上支架、下支架同步沿弧形轨道往复运动。

进一步，所述驱动机构包括对称设置在上支架和下支架之间的多个滚轮对，相对两个滚轮对分别接触弧形轨道的上下表面，所述滚轮对包括连接轴，所述连接轴的两端分别设置一个滚轮，其中一个连接轴上设置有第一齿轮，与所述第一齿轮啮合的第二齿轮与电动机的输出轴相连。

进一步，所述滚轮对的两个滚轮、相背向的端面的整个边缘设置外延档边，所述外延档边与弧形轨道的侧面相接触。

进一步，所述上支架的中心设置有连接杆，所述连接杆向下延伸穿过下支架的中心的通孔，与螺母配合固定，所述螺母与下支架之间设置有弹簧，所述弹簧套装在连接杆上，所述通孔的内径大于连接杆的外径。

进一步，所述弧形轨道的两端各设置一个支撑板，所述支撑板朝向弧形轨道的圆心设置，用于支撑弧形轨道，使其与车轮踏面相隔一定距离。

进一步，其中一个所述支撑板远离圆心的一端设置有控制盒，所述控制盒的正面设置有触摸屏，内部设置有控制模块，所述控制模块与线激光光源、摄像头、触摸屏均相连。

本实用新型有益的技术效果在于：

利用驱动机构带动滑块上的线激光光源和摄像机沿弧形轨道往复运动，完成对部分车轮踏面的扫描，通过对不同位置的车轮踏面的扫描，建立整个车轮踏面外轮廓的三维图像，结合图像处理完成对车轮踏面的相关参数的检测，既可以避免繁琐的机械式人工测试，又无需固定安装，检修方便，测试简单，整个装置的结构简单，便于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图；

图2为本实用新型的装置与被测车轮的配合示意图；

图3为本实用新型的滑块、驱动机构与线激光光源、摄像机的配合结构示意图；

图4为本实用新型的滚轮对的结构示意图；

其中，1-弧形轨道，2-滑块，21-上支架，22-下支架，23-连接杆，24-弹簧，25-滚轮对，251-连接轴，252-滚轮，2521-外延档边，26-电动机，27-位移编码器，3-线激光光源，4-摄像机，5-支撑板，6-控制盒，7-触摸屏，8-被测车轮。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型提供了一种便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，包括弧形轨道1，设置在该弧形轨道1上的滑块2，该滑块2能够沿弧形轨道1往复运动，其上设置有线激光光源3和摄像机4，该线激光光源3的激光平面沿一个指定角度投射在车轮踏面上，形成光条，该摄像机4的摄像头沿另一个指定角度对车轮踏面的光条图像进行采集，在弧形轨道1的两端各设置一个支撑板5，该支撑板5朝向弧形轨道1的圆心设置，用于支撑弧形轨道1，使其与车轮踏面相隔一定距离。考虑支撑板5的高度，当弧形轨道1距离车轮踏面较近时，一个摄像机4的拍摄范围有限，可能不能覆盖整个光条图像，可以增加摄像机4的个数，摄像机4之间相隔一定距离平行设置，都沿相同角度分别拍摄不同区域的光条图像，最终组合成完整的光条图像。在其中一个支撑板5远离弧形轨道1所在的圆心的一端设置有控制盒6，该控制盒6的正面设置有触摸屏7，触摸屏7的下面设置有操作按钮，比如开关键等，内部设置有控制模块，该控制模块与线激光光源3、摄像机4、触摸屏7均相连，还可以与无线传输模块或者4G模块相连，将检测数据传送给服务器。这样，将整个检测装置放置到被测车轮8上，如图2所示，利用线激光光源3和摄像机4完成对车轮踏面的非接触检测，不需要固定安装，可根据需要随时进行检测，并且携带方便，操作简单。线激光光源3优选635nm的红色一字线激光发射器，摄像机4优选CCD相机，考虑到列车停止时，车轮的施加状况，弧形轨道1的长度优选为1/3的圆周长至1/2的圆周长，其直径优选为被测车轮8磨损至最严重时的直径。

该弧形轨道1包括两条平行设置的弧形导杆，两条弧形导杆之间相隔一定间隙，该线激光光源3和摄像机4分别设置在滑块2上表面的两端，摄像机4与滑块2的上表面呈20度到60度设置，线激光光源3垂直于滑块2的上表面设置，其激光平面和摄像头穿过间隙照射到车轮踏面。

如图3所示，该滑块2包括平行设置的上支架21和下支架22，该上支架21和下支架22分别设置在弧形轨道1的上下表面上，两者之间设置有驱动机构，该驱动机构用于带动上支架21、下支架22同步沿弧形轨道1往复运动。在上支架21的中心设置有连接杆23，该连接杆23向下延伸穿过下支架22的中心的通孔，可以在其端部设置外螺纹，与螺母配合固定，在螺母与下支架22之间设置有弹簧24，该弹簧24套装在连接杆23上，该通孔的内径大于连接杆23的外径，这样，通过连接杆23将上支架21和下支架22连接在一起，形成一个整体，确保两者可以同步运动，并且利用弹簧24可以使下支架22紧压向上支架21，从而使设置在两者之间的驱动机构紧压在弧形滑轨1上，便于驱动机构带动整个滑块2运动。

该驱动机构包括对称设置在上支架21和下支架22之间的多个滚轮对25，相对两个滚轮对25分别接触弧形轨道1的上下表面，该滚轮对25包括连接轴251，该连接轴251的两端分别设置一个滚轮252，其中一个连接轴251上设置有第一齿轮，与该第一齿轮啮合的第二齿轮与电动机26的输出轴相连，上述控制模块包括电动机26的驱动模块，通过驱动模块控制电动机26的转速和转向，为了更好的监测电动机26的转速，可以在另一个滚轮对25的连接轴251上设置位移编码器27，该位移编码器27也通过相同的齿轮传动机构与连接轴相连，利用脉冲个数计算滚轮252的转动角度，根据滚轮252的半径，计算滑块2移动的距离，而脉冲的频率反映的是滑块移动的速度，给装置的系统提供一个速度反馈，形成电动机26的转速的闭环控制，从而实现滑块移动的精确控制。整个驱动机构采用齿轮传动的方式，简单可靠，控制方便。

该滚轮对25的两个滚轮252、相背向的端面的整个边缘设置外延档边2521，整个滚轮252的轴截面呈凸台状，如图4所示，该外延档边2521与弧形轨道1的侧面相接触，使得滚轮252在滚动时能够包裹住弧形滑轨1两侧，在结合弹簧24的作用，设置在下支架22上的多个滚轮对25也会紧压向弧形轨道1，保证整个滑块2夹紧弧形轨道1并且只能沿着弧形轨道1的纵向滑动。

本实用新型的工作过程如下：

首先，将整个装置放置在被测车轮8上，标记弧形轨道1在被测车轮8上的位置，按下开始键，滑块2带动其上的线激光光源3和摄像机4开始沿着弧形轨道1匀速运动，线激光光源3和摄像机4开始对车轮踏面进行扫描，并将扫描结果呈现在触摸屏7上，完成后，参数测试结果会自动显示在触摸屏7上，比如轮缘宽度、轮缘高度、车轮直径、QR值、踏面磨损面积、踏面磨损深度、同一轮对轮径差等，然后，重复上述过程，进行下一位置的踏面检测，直至完成整个车轮踏面的检测。

使用本发明的装置进行检测时，列车需要停下来，车轮的两侧暴露在外，可以检测到，而其顶部和底部不能被检测到，需要下一次再进行检测，列车每次入库，车轮停的位置都不同，检测的位置也不同，而一次检测时，除了踏面磨损面积和踏面磨损深度，其他参数都可以测得，由于踏面磨损变化比较慢，两周一次的测量频率，能够保证大部分位置都被测量到。

本实用新型利用驱动机构带动滑块上的线激光光源和摄像机沿弧形轨道往复运动，完成对部分车轮踏面的扫描，通过对不同位置的车轮踏面的扫描，建立整个车轮踏面外轮廓的三维图像，结合图像处理完成对车轮踏面的相关参数的检测，既可以避免繁琐的机械式人工测试，又无需固定安装，检修方便，测试简单，便于推广应用，同时，检测时无需拆卸车轮，列车入库停放即可测量，测量数据直接同步到云端服务器，无需人工记录，推动无纸化检修工作，更方便对轮对数据的后续分析应用，比如可以根据历史测量的数值，自动提醒是否需要测量哪一列车的车轮数据，而不是固定的检测周期，若发现过去三个月那个车轮的踏面磨损快，可以把检测周期缩短，若某些车轮的踏面没有什么问题，可以把检测周期延长。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型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，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (9)

1.一种便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：包括与车轮踏面相隔一定距离设置的弧形轨道，设置所述弧形轨道上的滑块，所述滑块能够沿弧形轨道往复运动，其上设置有线激光光源和一个或多个摄像机，所述线激光光源的激光平面沿一个指定角度投射在车轮踏面上，形成光条，所述摄像机的摄像头沿另一个指定角度对车轮踏面的光条图像进行采集。

2.根据权利要求1所述的便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：所述弧形轨道包括两条平行设置的弧形导杆，两条所述弧形导杆之间相隔一定间隙，所述线激光光源和摄像机分别设置在滑块的两端，其激光平面和摄像头穿过间隙照射到车轮踏面。

3.根据权利要求2所述的便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：所述线激光光源垂直于滑块的上表面设置，所述摄像机与滑块的上表面呈20度到60度设置。

4.根据权利要求1所述的便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：所述滑块包括平行设置的上支架和下支架，所述上支架和下支架分别设置在弧形轨道的上下表面上，两者之间设置有驱动机构，所述驱动机构用于带动上支架、下支架同步沿弧形轨道往复运动。

5.根据权利要求4所述的便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：所述驱动机构包括对称设置在上支架和下支架之间的多个滚轮对，相对两个滚轮对分别接触弧形轨道的上下表面，所述滚轮对包括连接轴，所述连接轴的两端分别设置一个滚轮，其中一个连接轴上设置有第一齿轮，与所述第一齿轮啮合的第二齿轮与电动机的输出轴相连。

6.根据权利要求5所述的便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：所述滚轮对的两个滚轮、相背向的端面的整个边缘设置外延档边，所述外延档边与弧形轨道的侧面相接触。

7.根据权利要求4所述的便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：所述上支架的中心设置有连接杆，所述连接杆向下延伸穿过下支架的中心的通孔，与螺母配合固定，所述螺母与下支架之间设置有弹簧，所述弹簧套装在连接杆上，所述通孔的内径大于连接杆的外径。

8.根据权利要求1所述的便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：所述弧形轨道的两端各设置一个支撑板，所述支撑板朝向弧形轨道的圆心设置，用于支撑弧形轨道，使其与车轮踏面相隔一定距离。

9.根据权利要求8所述的便携式地铁车轮踏面的参数检测装置，其特征在于：其中一个所述支撑板远离圆心的一端设置有控制盒，所述控制盒的正面设置有触摸屏，内部设置有控制模块，所述控制模块与线激光光源、摄像头、触摸屏均相连。