一种车轮轮缘顶点圆弦长和直径的在线检测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114074690A(43)申请公布日2022.02.22(21)申请号202010852592.5(22)申请日2020.08.21(71)申请人王玉东地址510080广东省广州市越秀区菜园东27号103房(72)发明人王玉东(51)Int.Cl.B61K9/12(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图10页(54)发明名称一种车轮轮缘顶点圆弦长和直径的在线检测系统(57)摘要本发明提供一种车轮轮缘顶点圆弦长和直径的在线检测系统，其目的是让车辆运营单位能够通过本发明获得的检测数据，进一步获知在线列车走行部的重要部件车轮的主要尺寸及其变化，如踏面直径、踏面磨耗程度、不圆度等，为列车运行安全评估以及轮对维修计划提供依据；本发明利用光纤直接耦合光源技术，定距测量方法，在列车运行轨道线上合理布置至少两组光纤阵列的光纤传感器组和对应直射光源，对经过的低、中、高速运动列车的各个车轮轮缘进行一条或多条弦长高精度检测，为车轮的主要尺寸计算提供所需的几乎没有速度影响的准确数据。CN114074690ACN114074690A权利要求书1/3页1.一种车轮轮缘顶点圆弦长的在线检测系统，包含工控机、显示器、电源模块、智能控制器、采集信号单元，其中，电源模块负责各设备供电，智能控制器通过信号线连接并接收各采集信号单元上传的数据信号，数据分析处理后的再通过电缆线上传到工控机，数据以报表或文字或图形的方式在显示器上呈现给用户，其特征在于：所述的采集信号单元由光纤传感器组、光源组组成，所述的光纤传感器组为包含单条光纤的单条光纤传感器或包含n（n>1的自然数）条光纤沿轨道行车方向线性排列形成的光纤阵列传感器，其安装在道轨内侧轨顶平面下方且接收光束方向对于车轮轮背面垂直向上；所述的光源组至少有一只直射光源，安装在轨道外侧轨顶平面上方且正对所述光纤传感器组发射光束，其发射的光束为平行或接近平行的光束，照射面能覆盖所述光纤传感器组的所有光纤并使各条光纤接收到光束；所述光纤传感器组相对于轨顶平面的安装高度v、仰角α及距道轨内侧的距离u能使得该光纤传感器组的所有光纤接收的光束仅被经过的列车车轮轮缘前弧截断和车轮轮缘后弧还原接通；所述采集信号单元沿轨道行车方向以一个设定的距离L且对于轨顶平面不限于等高的平行布置至少两组：第一位采集信号单元、第二位采集信号单元，所述的距离L可以使得任一直径车轮行驶通过时，所述第一位采集信号单元的所有光纤被车轮阻挡的原接收光束随着该车轮的离开依次全部由该车轮轮缘后弧还原接通所用的时间段与所述第二位采集信号的所有光纤原接收的光束随着该车轮的进入被该车轮轮缘前弧依次全部截断所用的时间段有重合时间段T1-T2或重合时刻点t00。2.根据权利要求1所述的一种车轮轮缘顶点圆弦长的在线检测系统，其特征在于：所述第一位采集信号单元的光纤传感器组和第二位采集信号单元的光纤传感器组有相等的所述安装高度v、仰角α及距轨内侧的距离u；所述所述第一位采集信号单元的光纤传感器组和第二位采集信号单元的光纤传感器组不同时为单条光纤传感器。3.根据权利要求2所述的一种车轮轮缘顶点圆弦长的在线检测系统，其特征在于：所述智能控制器包含有数据处理程序，先对系统每组所述的采集信号单元建立以横轴表示时间纵轴表示距离的时间-距离坐标系，当该组采集信号单元中所述光纤传感器组为光纤阵列传感器时，所述光纤阵列传感器的第一条光纤位置设定为坐标系原点，其余的第二条至第n条光纤按与第一条光纤的距离依次在所述纵轴上标记，进一步地，所述数据处理程序还包含至少记录各光纤阵列传感器所有光纤的接收光束被每个车轮轮缘前弧截断和轮缘后弧还原接通的时刻点，并把这些时刻点在所述的横轴上一一对应标记，即在时间-距离坐标系里形成能反映车轮轮缘前弧或后弧通过每条光纤的位移与通过该光纤的时间点一一对应的车轮轮缘前弧或后弧的一个个实时位置坐标点，把单个车轮的轮缘前弧或后弧的实时位置坐标点依次用光滑曲线连起来即形成一条反映该车轮轮缘前弧或后弧向前移动的时间-位移曲线，进一步地，所述的数据处理程序还包含对相邻两个采集信号单元的时间-距离坐标系里的时间-位移曲线进行比较，并找出同一车轮的轮缘前弧和后弧向前移动过程中存在的所述的重合时间段T1-T2，在所述的重合时间段T1-T2中任取至少一个时刻点ti，以ti为横轴值在相关的两个时间-位移曲线找出时刻ti对应纵轴的两个距离值，再结合所述的距离L计算出这个车轮一条没有速度影响的轮缘前弧到后弧的轮缘顶点圆弦长AB；当本组采集信号单元中所述光纤传感器组为单条光纤传感器时，用车轮轮缘前弧进入或后弧离开而截断或还原接通该单条光纤传感器接收光束的时刻点t00在相邻采集信号单元的时间-位移曲线里找出时刻点t00