一种城轨列车车轮轮缘顶点圆直径的检测方法及其系统.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CN106091959A(43)申请公布日2016.11.09(21)申请号201610365665.1(22)申请日2016.05.27(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号申请人南京睿速轨道交通科技有限公司(72)发明人刘鑫荣王晓龙黄文邢宗义(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人唐代盛(51)Int.Cl.G01B11/10(2006.01)权利要求书4页说明书6页附图3页(54)发明名称一种城轨列车车轮轮缘顶点圆直径的检测方法及其系统(57)摘要本发明公开了一种城轨列车车轮轮缘顶点圆直径的检测方法及其系统，通过激光发射和接收装置接收到一组列车车轮经过时的时间序列，结合现场安装的安装参数，首先计算出车轮经过时的瞬时速度，在通过速度计算出激光在车轮上划过的弦长，最后通过文中给出的算法计算出轮缘顶点圆的直径。本发明采用两组高低激光发射接收装置进行轮缘顶点圆的直径测量，不需要另外布置车速测量传感器；两组高低激光发射接收装置独立计算出轮缘顶点园的直径，并对结果求平均，可以极大的减小误差。CN106091959ACN106091959A权利要求书1/4页1.一种城轨列车车轮轮缘顶点圆直径的检测方法，其特征在于步骤如下：步骤1，传感器布设：沿着列车前进方向，在轨道内侧依次设置四个激光发射装置，分别记为HS1、LS1、LS2、HS2，四个激光发射装置在同一条直线上且平行于轨道延伸方向，激光发射装置发射的激光沿轨道延伸的垂直方向由轨道内侧射向轨道外侧；在轨道外侧依次设置四个激光接收装置，记为HR1、LR1、LR2、HR2，四个激光接收装置处于同一竖直面上且该竖直面平行于轨道延伸方向，HR1接收HS1发出的激光，HR2接收HS2发出的激光，HR3接收HS3发出的激光，HR4接收HS4发出的激光；HS1发射的激光与沿轨道方向的纵向水平线夹角为α1，LS1发射的激光与沿轨道方向的纵向水平线夹角为α2，LS2发射的激光与沿轨道方向的纵向水平线夹角为α3，HS2发射的激光与沿轨道方向的纵向水平线夹角为α4，安装时保证α1＝α2＝α3＝α4；安装时，激光发射装置HS1、HS2低于轨平面，以保证列车和激光发射装置的安全；步骤2，安装参数的获取：激光发射装置HS1、HS2处于同一水平高度且激光束之间的间距为L1，激光发射装置LS1、LS2处于同一高度且激光束之间的间距为L2，HS1、HS2激光发射装置的位置比LS1、LS2的位置高，HS1与LS1的垂直高度差为h1，HS2与LS2的垂直高度差为h2，安装时h1＝h2；步骤3，传感器数据获取：当车轮经过时，激光接收装置HR1、LR1、LR2、HR2会分别经历“导通——截止——导通”的状态，激光接收装置记录下各状态变化的时刻，每一个车轮会得到由8个时刻数据组成的一组时间序列；步骤4，车辆速度获取：根据激光发射装置HS1、HS2的间距为L1，激光发射装置LS1、LS2的间距为L2以及步骤3中获取的状态变化时的时刻数据，得到车轮通过设备时的瞬时速度；步骤5，车轮轮缘顶点圆直径计算：根据步骤4得到的列车瞬时速度，结合车轮通过时的时刻，得到激光打在车轮上不同高度的两组弦长，从而计算得到车轮轮缘顶点圆的直径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中，所述激光发射装置由调制编码器和激光发射器组成，激光接收装置由激光接收器、放大检波器和调制解调器组成，调制编码器调制出一定频率的激光由激光发射器发出；当激光接收器接收到激光时，通过调制解调器对激光的频率进行解析，当激光频率符合接收条件时记录下开始照射和结束照射的时刻，若激光频率不符合接收条件，该光线是噪声或受到干扰，予以滤除；整个“接收——判断——记录”过程在30微秒以内完成以保证精度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中，所述的激光束与水平夹角α1、α2、α3、α4应满足：HS1、HS2发射的激光照射在车轮内侧，光斑高度低于车轮圆心、高于LS1、LS2发射的光线且不会照射到车轮的刹车片以及其他车底装置上；LS1、LS2发射的激光照射在车轮内侧，高度高于轨面、低于HS1、HS2发射的光线且不会照射到车轮的刹车片以及其他车底装置上。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2中，所述的激光发射装置HS1、HS2之间的距离L1和LS1、LS2之间的距离L2满足以下条件：840mm<L1<L2<3140mm，即L1大于标准轮对的直径值，防止出现LS1与LS2发射的激光同时打在车轮上的情况，造成激光之间的干扰和时间序列的混乱；L2应小于转向架的前后轴距与标准轮对的直径值的和值，使一个车轮测量期间不会有另一个车轮进入LS1的检测区域。5.根据权