一种列车车轮直径检测的方法及其系统.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CN105835901A(43)申请公布日2016.08.10(21)申请号201610361653.1(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.B61K9/00(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图3页(54)发明名称一种列车车轮直径检测的方法及其系统(57)摘要本发明公开了一种列车车轮直径检测的方法及其系统，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，最后通过相应算法计算出车轮直径。本发明只需采用两个激光发射接收装置，大量节省成本；不需要额外的车速检测装置即可得到列车的瞬时速度；两个激光发射接收装置独立计算出车轮直径，并对结果求平均，可以极大的减小误差。CN105835901ACN105835901A权利要求书1/3页1.一种列车车轮直径检测的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，传感器布设：沿着列车前进方向，在轨道内侧安装两个激光发射装置，分别记为S1、S2，两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；在轨道外侧依次安装两个激光接收装置，记为R1、R2，两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，R1接收S1发出的激光，R2接收S2发出的激光；S1、S2发射的激光与垂直于轨道延伸方向所在面的水平线夹角分别为α1、α2，激光发射装置S1、S2处于同一水平高度且激光束之间的间距为L，激光发射装置S1、S2所在的高度低于轨道平面以保证激光发射设备和列车的安全；步骤2，安装参数的获取：在轨道上放置一个用于标定的轮对，获得S1发射的激光在车轮内侧面上留下的光斑到轨道上表面水平面垂直高度为H1，S2发射的激光在车轮内侧面上留下的光斑到轨道上表面水平面垂直高度为H2；步骤3，传感器数据获取：当车轮经过时，激光接收装置R1、R2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四个时刻数据组成的一组时间序列；步骤4，车辆速度获取：当列车经过步骤1中激光传感器安装的位置时，根据激光发射装置S1、S2的间距L以及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，车轮直径获取：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的弦长，从而计算得到车轮直径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中，激光发射装置由调制编码和激光发射器组成，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，会通过激光解调器对激光的频率进行解析，当激光频率符合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，说明该光线是噪声或干扰，予以滤除。上述激光“接收——判断——记录”过程用时在30微秒以内以保证直径测量的精度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中的激光发射装置S1、S2之间的距离L应满足：840mm<L<3140mm，即L应大于标准轮对的直径值，防止出现S1与S2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，且L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S1的检测区域。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2中的激光束与水平夹角α1、α2应满足：S1、S2发射的激光照射在车轮内侧，光斑高度低于车轮圆心、高于轨面且不会照射到车轮的刹车片以及其他车底装置上。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2中的车轮内侧面为：与轨道的中心线所在的铅锤面平行，向轨道内侧平移70mm所在面。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3中的时间序列有以下四个时刻依次构成：①R1由“导通——截止”的时刻t1；②R1由“截止——导通”的时刻t2；③R2由“导通——截止”的时刻t3；④R2由“截止——导通”的时刻t4。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4中的车轮通过时的瞬时速度由下列步骤计算得出：第1步，根据步骤1获得激光发射装置S1、S2之间的距离L；2CN105835901A权利要求书2/3页第2步，根据步骤3获取车轮开始遮挡S1的时刻t1和开始遮挡S2的时刻t3，以及S1、S2激光束之间距离L求得一个瞬时速度值V1；根据车轮离开