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(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CN107202543A(43)申请公布日2017.09.26(21)申请号201710390243.4(22)申请日2017.05.27(71)申请人广州地铁集团有限公司地址510330广东省广州市海珠区新港东路1238号万胜广场A塔(72)发明人苏钊颐(74)专利代理机构广州新诺专利商标事务所有限公司44100代理人罗毅萍王丽(51)Int.Cl.G01B11/08(2006.01)G01B11/00(2006.01)B61K9/12(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称城轨列车车轮直径的检测方法(57)摘要本发明公开了一种城轨列车车轮直径的检测方法,包括如下步骤:在轨道内侧依次布设至少三个传感器Sn,其中n为传感器的标识,n≥3;通过所述传感器获取被探测车轮在探测点的坐标;将所述坐标变换至以标准车轮的圆心为原点的大地坐标系下;在变换后的大地坐标系下,提取有效数据点,得到轮缘部分数据点,建立轮缘轮廓线;对所述轮缘轮廓线上提取轮缘最低点;根据所述轮缘最低点,求取车轮的直径。采用本发明,具有测量原理简单、计算速度快、测量结果准确的特点。CN107202543ACN107202543A权利要求书1/3页1.一种城轨列车车轮直径的检测方法,其特征在于,包括如下步骤:在轨道内侧依次布设至少三个传感器Sn,其中n为传感器的标识,n≥3;通过所述传感器获取被探测车轮在探测点的坐标;将所述坐标变换至以标准车轮的圆心为原点的大地坐标系下;在变换后的大地坐标系下,提取有效数据点,得到轮缘部分数据点,建立轮缘轮廓线;对所述轮缘轮廓线上提取轮缘最低点;根据所述轮缘最低点,求取车轮的直径。2.根据权利要求1所述的城轨列车车轮直径的检测方法,其特征在于:所述将所述坐标变换至以标准车轮的圆心为原点的大地坐标系下的步骤,具体为:所述传感器Sn分别获取的探测点的坐标所在的坐标系为On-XnYnZn;以标准车轮的圆心为原点的大地坐标系为O-XYZ;所述传感器Sn在On-XnYnZn坐标系下,其输出的坐标值为(xn,yn,0),根据如下公式(1)进行转换至大地坐标系O-XYZ的坐标点(xpn,ypn,zpn):3.根据权利要求2所述的城轨列车车轮直径的检测方法,其特征在于:所述其为坐标系On-XnYnZn沿Z轴逆时针旋转βn角度,后沿X轴顺时针旋转(π/2+αn)角度,再绕TY轴旋转π得到的旋转矩阵;[anbncn]为传感器自身坐标系On-XnYnZn与大地坐标系O-XYZ之间原点的平移矩阵,βn为传感器Sn与铅垂线的夹角,αn为传感器Sn与沿轨道方向的纵向水平线夹角。4.根据权利要求2所述的城轨列车车轮直径的检测方法,其特征在于:所述提取有效数据点的步骤,具体如下:获取车轮右端面的横坐标,并根据右端面横坐标值建立滤窗对有效的数据点进行提取。5.根据权利要求4所述的城轨列车车轮直径的检测方法,其特征在于:根据变换后的大地坐标系下对应的横坐标,对满足条件的x轴方向的坐标值求平均作为车轮右端面的x轴坐标X;提取满足公式(2)的点|xi-xi-1|≤ξ(2)式中:xi为变换后数据点的x轴坐标,ξ为传感器在x轴方向上的分辨率;根据坐标X的值建立(X-a,X+b)的滤窗,滤除X轴坐标值不在该范围内的点,得到有效的数据点,进而得到轮缘轮廓线;其中,a为(35,40)中的任一实数,b为(0,5)中的任一实数。6.根据权利要求5所述的城轨列车车轮直径的检测方法,其特征在于:对所述轮缘轮廓线上提取轮缘最低点的步骤,具体如下:2CN107202543A权利要求书2/3页根据所述有效的数据点,提取z轴坐标最小的点,即轮缘最低点,并根据该点的索引得到其x、y轴坐标值,从而得到传感器Sn探测到轮缘最低点为pn(xpn,ypn,zpn)。7.根据权利要求6所述的城轨列车车轮直径的检测方法,其特征在于:所述求取车轮的直径的步骤,具体如下:根据所述轮缘最低点坐标pn(xpn,ypn,zpn),根据由P1P2P3共面,得到所在面平面方程:A1x+B1y+C1z+D1=0(3)其中,由P1、P2、P3都在所求圆面上,三点到圆心的距离相等,可得方程组:对式(4)进行化简得到下式:其中:联立式(3)和(5):将上述方程组用矩阵形式表示:3CN107202543A权利要求书3/3页对式(6)求解,得到圆心坐标(x0,y0,z0):其中,根据几何关系,求得车轮轮缘顶点圆的半径Rw:轮缘顶点圆半径减去轮缘高得到车轮半径,从而得到轮径D:D=2(Rw-H)其中,H为轮缘高。8.根据权利要求1至7任意一项所述的城轨列车车轮直径的检测方法,其特征在于:所述传感器Sn在同一条直线上,并且平行于轨道延伸方向。9.根