轮轨作用力和踏面故障的检测系统及方法.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CN110641513A(43)申请公布日2020.01.03(21)申请号201910912408.9(22)申请日2019.09.25(71)申请人北京交通大学地址100044北京市海淀区西直门外上园村3号(72)发明人冯其波张斌杨婧何启欣高润(74)专利代理机构北京市商泰律师事务所11255代理人麻吉凤(51)Int.Cl.B61K9/00(2006.01)B61K9/12(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图4页(54)发明名称轮轨作用力和踏面故障的检测系统及方法(57)摘要本发明提供了一种轮轨作用力和踏面故障的检测系统及方法，包括：电路连接的触发单元、n个测量单元和系统控制与数据处理单元，n为正整数、并且为大于2的偶数；触发单元在列车经过时产生触发信号并发送至系统控制与数据处理单元；n个测量单元接收到系统控制与数据处理单元的信号后，发射激光，并进行准直处理、透射和反射后得到光斑位置电信号，并将光斑位置电信号返回至系统控制与数据处理单元；系统控制与数据处理单元接收触发单元的触发信号触发测量单元以及接收测量单元的光斑位置电信号，得到轮轨作用力和踏面故障的检测结果。本系统可以定量检测多种踏面故障，实现对轮对与钢轨作用力以及踏面故障的同时快速检测。CN110641513ACN110641513A权利要求书1/2页1.一种轮轨作用力和踏面故障的检测系统，其特征在于，包括：电路连接的触发单元、n个测量单元和系统控制与数据处理单元，n为正整数、并且为大于2的偶数；所述的触发单元安装于靠近列车来向的方向，用于在列车经过时产生触发信号并将触发信号发送至所述的系统控制与数据处理单元；所述的n个测量单元以钢轨中心线镜像对称地固定于两根并行钢轨的内侧或外侧，n个测量单元构成的测量区域覆盖范围为所在路段通过的所有型号的列车轮对滚动一周所经过的区域，用于接收到所述系统控制与数据处理单元的信号后，发射激光，并进行准直处理、透射和反射后得到光斑位置电信号，并将光斑位置电信号返回至所述的系统控制与数据处理单元；所述的系统控制与数据处理单元安装于钢轨旁，用于接收所述触发单元的触发信号触发所述测量单元以及接收所述测量单元的光斑位置电信号，并根据所述光斑位置电信号得到轮轨作用力和踏面故障的检测结果。2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述的测量单元包括：通过卡具固定在钢轨同侧的激光发射与探测单元和激光反射单元；所述的激光发射与探测单元包括：顺序光路连接的带尾纤的半导体激光器、光纤准直器、第一窗口玻璃和四象限探测器，以及与带尾纤的半导体激光器电路连接的半导体激光器驱动器；所述激光反射单元包括：光路连接的第二窗口玻璃和角锥棱镜；所述光纤准直器对带尾纤的半导体激光器发射的激光进行准直处理，准直后的激光经过第一窗口玻璃透射，形成出射光；出射光经过第二窗口玻璃透射、角锥棱镜后向反射、第二窗口玻璃透射后形成反射光；所述反射光经过第一窗口玻璃透射、入射到四象限探测器上，四象限探测器探测到所述反射光的光斑位置信息并将其转换为光斑位置电信号。3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述的激光发射与探测单元还包括：偏光分光器4和λ/4波片，带尾纤的半导体激光器、光纤准直器、偏光分光器4、λ/4波片、第一窗口玻璃顺序光路连接；所述光纤准直器对带尾纤的半导体激光器发射的激光进行准直；准直后的激光经过偏光分光器透射、经过λ/4波片将偏振方向旋转45°、经过第一窗口玻璃6透射，形成出射光；出射光经过第二窗口玻璃透射、角锥棱镜后向反射、第二窗口玻璃透射后形成反射光；反射光经过第一窗口玻璃透射、经过λ/4波片将偏振方向旋转45°后，被偏光分光器反射到四象限探测器上，四象限探测器探测到反射光的光斑位置信息并将其转换为光斑位置电信号。4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述的激光反射单元为光路连接的第二窗口玻璃和反射镜。5.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述的n为4或6。6.根据权利要求5所述的检测系统，其特征在于，所述的n为4时，钢轨两侧分别包含两个测量单元，所述的两个测量单元包括：通过卡具固定在钢轨同侧的二合一测量单元和二合一测量单元左右两侧的俩个激光反射单元；所述的二合一测量单元包括：带尾纤的半导体激光器、光纤准直器、半导体激光器驱动器、分光镜、反射镜、左侧第一窗口玻璃、右侧第一窗口玻璃、第一四象限探测器探和第二四象限探测器；2CN110641513A权利要求书2/2页所述的半导体激光器驱动器与带尾纤的半导体激光器电路连接，带尾纤的半导体激光器、光纤准直器和分光镜顺序光路连接，分光镜、反射镜、左侧第一窗口玻璃和第二四象限探测器顺序光路连接，分光镜、右侧第一窗口玻璃和第