本實用新型涉及一種地鐵鋼軌波磨實時測量打磨裝置，屬于機械工程中鋼軌測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

列車的運行開始產(chǎn)生振動，噪音等情況，其中大部分原因在于鋼軌在經(jīng)過長時間的使用，產(chǎn)生了軌面擦傷，剝離掉塊，波紋磨耗等不平順的情況。鋼軌波浪形磨耗是鋼軌投入使用后，軌頂面沿縱向分布的周期性類似波浪性狀的不平順現(xiàn)象，是軌道損傷的主要形式。鋼軌波磨不但危及列車運行安全，產(chǎn)生大量的噪音污染，而且如果對波磨不加以控制，任由其肆意擴大，最終將不得不換軌，大大加重了運營成本。研究表明，只有在波磨初期的時候?qū)ζ溥M行檢測和防治，才能有效地對波磨進行控制。因此需要對波磨進行高精度的測量和準確的分析用于鋼軌的預(yù)防性和修復(fù)性打磨。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般為先用測量設(shè)備進行測量。得到整段波磨數(shù)據(jù)后再使用打磨車進行打磨。測量方法包括人工測量，慣性基準法和弦測法。人工測量法多為靜態(tài)逐點手工測量，這樣的方法有個致命的缺點，就是檢測效率十分低下，往往要波磨形成并發(fā)展至很嚴重時才被地鐵檢修人員所發(fā)現(xiàn)。

慣性基準法是在檢測車內(nèi)部裝有一個慣性器件，通常為加速度計或陀螺，通過對這兩種慣性器件的測量值進行解析計算來得到一個慣性基準，利用位移傳感器來測量軌道相對于基準的相對位置從而得到鋼軌頂面在慣性坐標系內(nèi)的相對位置。但慣性基準的建立依賴于列車較高的運行速度，因此基于慣性基準法的軌檢車必須在較高的速度下才能檢測。且因為慣性基準法的分辨率和精度較低，其對于波長在1m以下，幅值也在1mm以下的軌面短波波磨，慣性基準法束手無策。

弦測法中使用三個激光傳感器測量，以第一和第三傳感器的測量點為基準，測量得到的值需通過特定的傳遞函數(shù)借助信號處理方法復(fù)原得到真實波磨測值。弦測法相比慣性基準法，存在檢測裝置簡單、精度高，使用方便、且檢測過程中不受檢測速度、列車動態(tài)作用、運行方向影響等優(yōu)點，因此是軌道波磨測量的基本方法，為許多軌檢車和人工檢測的常用方法。但因弦測法在測量中還涉及傳遞函數(shù)修正的問題，且當傳遞函數(shù)在某些波長處取0時，會引起很大的誤差，使其無法檢測，需要相應(yīng)的處理。除此以外，弦測法在處理過程中運用傅里葉變化，需要將測量數(shù)據(jù)做線下的處理，因此無法得到實時測量的數(shù)據(jù)。這使得弦測法無法滿足需要實時檢測并打磨的打磨車，它需要線下處理后，再由打磨車進行打磨。

綜上所述，目前所使用的軌道測量方法中，人工測量法測量效率低，不適用于長距離的軌道測量。慣性基準法可以實現(xiàn)實時的測量，但是由于其速度的限制，以及波長使用范圍和測量精度的局限性，使其無法應(yīng)用于地鐵鋼軌波磨的測量。弦測法由于在處理過程中需要傳遞函數(shù)的修正與傅里葉變換，無法實現(xiàn)實時傳輸數(shù)據(jù)，這會使得測量系統(tǒng)和打磨系統(tǒng)在開始基點產(chǎn)生誤差，檢測效率和精度都較為有限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實用新型的目的是提出一種地鐵鋼軌波磨實時測量打磨裝置，它是一種集測量與打磨為一體的裝置，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)先測量后打磨，實時的將所測得的軌道數(shù)據(jù)傳輸給后方打磨系統(tǒng)，測量且同時進行打磨，實現(xiàn)實時測量打磨，精度較高。本裝置通過激光發(fā)射與接收模塊，打磨車定位模塊，數(shù)據(jù)處理與控制模塊和打磨系統(tǒng)結(jié)合來實現(xiàn)實時的測量與打磨且精度較高，彌補了人工測量及弦測法無法實時測量的缺陷，解決了慣性測量法在短波測量中的精度問題。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種地鐵鋼軌波磨實時測量打磨裝置，安裝在打磨車上，包括打磨系統(tǒng)、滾輪機構(gòu)、速度傳感器、第一激光發(fā)射與接收模塊、第二激光發(fā)射與接收模塊和數(shù)據(jù)處理與控制模塊，所述打磨系統(tǒng)安裝在打磨車的底部，所述滾輪機構(gòu)安裝在打磨車底部，與鋼軌貼合，在滾輪機構(gòu)上安裝一個速度傳感器用于確定打磨車的位置；所述第一激光發(fā)射與接收模塊和第二激光發(fā)射與接收模塊安裝在打磨車的駕駛室底部靠近前輪的位置，其中第二激光發(fā)射與接收模塊向下垂直測量其與鋼軌的距離，第一激光發(fā)射與接收模塊與第二激光發(fā)射與接收模塊成一定的夾角，斜向前測量其與鋼軌的距離；所述數(shù)據(jù)處理與控制模塊安裝在打磨車上，及時處理速度傳感器和第一激光發(fā)射與接收模塊、第二激光發(fā)射與接收模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，計算鋼軌的不平順度，并根據(jù)鋼軌的不平順度控制打磨系統(tǒng)打磨量。

進一步地，所述第一激光發(fā)射與接收模塊與第二激光發(fā)射與接收模塊之間的夾角為30度。

進一步地，所述打磨系統(tǒng)由多個打磨頭組成，每個打磨頭的打磨量由數(shù)據(jù)處理與控制模塊控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下的優(yōu)點：

本實用新型能夠?qū)崟r的測量軌道的波形，從而及時的將軌道數(shù)據(jù)傳輸給后方打磨系統(tǒng)，使其根據(jù)前方軌道數(shù)據(jù)做出實時的調(diào)整，從而得到高精度的修復(fù)性打磨。相比傳統(tǒng)的人工測量以及弦測法測量解決了由測量后離線得到整段鋼軌的數(shù)據(jù)，再二次打磨帶來的低效和精度問題。

本實用新型測量中使用了激光發(fā)射與接收模塊，它精度更高，解決了慣性基準法無法測量軌道交通短波不平順的問題。使得此測量方法可以用于城市軌道交通的高精度測量。

本實用新型打磨系統(tǒng)有多個打磨頭，每個打磨頭打磨量由控制模塊控制?？梢杂行У亟档蛦蝹€打磨頭的打磨量，因此減小打磨車由打磨而帶來的震動，提高打磨精度。

附圖說明

圖1是打磨車上實時測量打磨裝置各部件的安裝示意圖。

圖2是地鐵鋼軌波磨實時測量打磨裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是地鐵鋼軌波磨實時測量打磨裝置的打磨頭配合工作示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行說明。

如圖1和圖2所示，一種地鐵鋼軌波磨實時測量打磨裝置，安裝在打磨車1上，包括打磨系統(tǒng)2、滾輪機構(gòu)3、速度傳感器4、第一激光發(fā)射與接收模塊6、第二激光發(fā)射與接收模塊7和數(shù)據(jù)處理與控制模塊8，所述打磨系統(tǒng)2安裝在打磨車1的底部，所述滾輪機構(gòu)3安裝在打磨車1底部，與鋼軌5貼合，在滾輪機構(gòu)3上安裝一個速度傳感器4用于確定打磨車1的位置；所述第一激光發(fā)射與接收模塊6和第二激光發(fā)射與接收模塊7安裝在打磨車1的駕駛室底部靠近前輪的位置，其中第二激光發(fā)射與接收模塊7向下垂直測量其與鋼軌5的距離，第一激光發(fā)射與接收模塊6與第二激光發(fā)射與接收模塊7成30度的夾角，斜向前測量其與鋼軌5的距離；所述數(shù)據(jù)處理與控制模塊8安裝在打磨車1上，及時處理速度傳感器4和第一激光發(fā)射與接收模塊6、第二激光發(fā)射與接收模塊7傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，計算鋼軌5的不平順度，并根據(jù)鋼軌5的不平順度控制打磨系統(tǒng)2打磨量。如圖3所示，所述打磨系統(tǒng)2由多個打磨頭組成，每個打磨頭的打磨量由數(shù)據(jù)處理與控制模塊8控制。

本實用新型地鐵鋼軌波磨實時測量打磨裝置工作原理如下：

在實際測量打磨作業(yè)過程中，打磨車1順著鋼軌5保持一定的速度前進。在打磨車1前進的同時，第一激光發(fā)射與接收模塊6和第二激光發(fā)射與接收模塊7包含兩個激光測距傳感器，根據(jù)采樣頻率激光測距傳感器發(fā)出相應(yīng)頻率的兩束激光。第二激光發(fā)射與接收模塊7向下測量其與軌道的距離；第一激光發(fā)射與接收模塊6與第二激光發(fā)射與接收模塊7夾角30度，斜向前測量其與軌道的距離。與此同時，滾輪機構(gòu)3上的速度傳感器4記錄打磨車1的速度，根據(jù)相應(yīng)的算法就可以得到打磨車1行駛的距離，實現(xiàn)打磨車1的精確定位。第一激光發(fā)射與接收模塊6和第二激光發(fā)射與接收模塊7與速度傳感器4同時將距離和打磨車1的位置數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理與控制模塊8，數(shù)據(jù)處理與控制模塊8利用三角測量算法根據(jù)兩個激光測距傳感器測得的距離以及當前行駛的距離計算出當前位置軌道波磨曲線。數(shù)據(jù)處理與控制模塊8根據(jù)得到的波模曲線向打磨系統(tǒng)2發(fā)送控制指令，當打磨系統(tǒng)2打磨到當前位置時，控制打磨系統(tǒng)2打磨頭的打磨量。實現(xiàn)了打磨車1實時測量與打磨，提高了打磨效率。

打磨系統(tǒng)2打磨工作原理如下：

在打磨系統(tǒng)2實際打磨作業(yè)過程中，如圖3所示，是地鐵鋼軌波磨實時測量打磨裝置的打磨頭配合工作示意圖，圖中打磨系統(tǒng)2一共包含n=4個打磨頭。假設(shè)打磨車1按箭頭方向向左行駛，數(shù)據(jù)處理與控制模塊8向打磨系統(tǒng)2發(fā)送指令，打磨系統(tǒng)2運動到A點時需要打磨的量是△x=1mm。此時根據(jù)速度傳感器4的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理與控制模塊8計算后，當打磨頭1運動到A點的時候，此時數(shù)據(jù)處理與控制模塊8控制打磨頭1向下運動1/n=0.25mm，打磨頭1實際打磨量是0.25mm；當打磨頭2運動到A點的時候，數(shù)據(jù)處理與控制模塊8控制打磨頭2向下運動2/n=0.5mm，打磨頭2實際打磨量是0.5-0.25=0.25mm；當打磨頭3運動到A點的時候，數(shù)據(jù)處理與控制模塊8控制打磨頭3向下運動3/n=0.75mm，打磨頭3實際打磨量是0.75-0.25-0.25=0.25mm；當打磨頭4運動到A點的時候，數(shù)據(jù)處理與控制模塊8控制打磨頭4向下運動4/n=1mm，打磨頭4實際打磨量是1-0.25-0.25-0.25=0.25mm。

這樣循序漸進的打磨方式，使打磨過程更加平穩(wěn)，減少打磨震動對打磨車實時測量的影響，可以提高打磨精度。