一种城轨车辆轮对踏面轮廓拟合方法.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CN107144234A(43)申请公布日2017.09.08(21)申请号201710266743.7(22)申请日2017.04.21(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人曹康邢宗义(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人薛云燕(51)Int.Cl.G01B11/24(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种城轨车辆轮对踏面轮廓拟合方法(57)摘要本发明公开了一种城轨车辆轮对踏面轮廓曲线拟合方法。该方法为：步骤1，获取轮对踏面数据：利用激光位移传感器获取轮对踏面轮廓离散数据；步骤2，踏面轮廓数据预处理：将轮对踏面轮廓离散数据进行预处理，融合成轮对踏面轮廓；步骤3，确定待拟合区域：根据轮对踏面轮廓特征点的位置选取拟合区域；步骤4，插值处理：对拟合区域进行插值处理；步骤5，曲线拟合：对插值处理结果使用最小平方法进行曲线拟合；步骤6，获取轮对参数：根据轮对尺寸参数定义准则获取轮对参数。本发明方法增加了轮对踏面轮廓上的有效点数，提高了测量精度。CN107144234ACN107144234A权利要求书1/2页1.一种城轨车辆轮对踏面轮廓曲线拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，获取轮对踏面数据：利用激光位移传感器获取轮对踏面轮廓离散数据；步骤2，踏面轮廓数据预处理：将轮对踏面轮廓离散数据进行预处理，融合成轮对踏面轮廓；步骤3，确定待拟合区域：根据轮对踏面轮廓特征点的位置选取拟合区域；步骤4，插值处理：对拟合区域进行插值处理；步骤5，曲线拟合：对插值处理结果使用最小平方法进行曲线拟合；步骤6，获取轮对参数：根据轮对尺寸参数定义准则获取轮对参数。2.根据权利要求1所述的城轨车辆轮对踏面轮廓曲线拟合方法，其特征在于，步骤1所述的利用激光位移传感器获取轮对踏面轮廓离散数据，具体为：在城轨车辆行进的轨道内外两侧低于钢轨位置分别安装第一激光位移传感器U1、第二激光位移传感器U2，该两个激光位移传感器与铅垂线均呈α角，第一激光位移传感器U1和第二激光位移传感器U2的激光发射面相交于同一平面，且该平面与水平面呈θ角，α、θ∈[42°,48°]；当城轨车辆通过激光位移传感器时，第一激光位移传感器U1和第二激光位移传感器U2分别探测到轮对踏面的不同位置，获取的离散点坐标分别为其中i、j分别为U1、第二激光位移传感器U2测得的离散点数编号，且i＝1,2,...,m，j＝1,2,...,n，m、n分别是第一激光位移传感器U1、第二激光位移传感器U2测得的离散点个数。3.根据权利要求1所述的城轨车辆轮对踏面轮廓曲线拟合方法，其特征在于，步骤2所述的将轮对踏面轮廓离散数据进行预处理，融合成轮对踏面轮廓，具体如下：(2.1)先将踏面离散数据进行坐标旋转，使传感器自身坐标系的纵轴平行于轮对内端面，根据式(1)、(2)进行离散数据坐标旋转：此时两激光位移传感器探测数据的坐标分别为(2.2)对原始的踏面数据进行消噪处理，调节两坐标系中端面及踏面距离将第一激光位移传感器U1的数据融合到第二激光位移传感器U2的坐标系中，由公式(3)平移处理：构成完整的踏面轮廓，各离散点坐标为(x(k),y(k))，其中k＝m+n，d、l分别为U1所在坐标系距离U2所在坐标系沿x，y轴的距离大小分量。2CN107144234A权利要求书2/2页4.根据权利要求1所述的城轨车辆轮对踏面轮廓曲线拟合方法，其特征在于，步骤3所述的根据轮对踏面轮廓特征点的位置选取拟合区域，具体如下：提取轮对内端面，以内端面曲线为基准线lb，第一轮缘待拟合区域为[l-d2,l-d1]，其中d1∈(2,7)，d2∈(17,25)；第二轮缘拟合区域为[l-d3,l-d4]，其中d3、d4根据实际轮缘情况取值，确定拟合区域；第一踏面拟合区域为[l-70-d5,l-70+d6]，其中d5、d6∈(8,25)。5.根据权利要求1所述的城轨车辆轮对踏面轮廓曲线拟合方法，其特征在于，步骤4所述的对拟合区域进行插值处理，具体如下：(4.1)踏面轮廓曲线上区间[a,b]内各离散点均在函数上，在该区间内给定有关划分a＝x0＜x1＜…＜xp＝b，且ξ(x)为该区间内每个子区间都满足三次多项式的条件函数；和ξ(x)满足以下条件：1)2)3)4)p为该区间的划分数目；(4.2)ξ(x)有p分段，在计算过程中有4p个未知参数，插值条件和样条条件有4p-2个条件，借助两边界条件：1)2)δ0,δp,ρ0,ρp分别是离散点所在函数在x0,xp的一阶、二阶导数值；(4.3)提取满足插值函数ξ(x)的踏面轮廓插入点(x(i),y(i))，获取