本發(fā)明涉及交通安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及車輪外形幾何尺寸檢測(cè)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

輪對(duì)外形尺寸的檢測(cè)，是鐵路列檢部門日常檢查的重要工作，不能有嚴(yán)重的檢測(cè)失誤，一旦輪對(duì)外形出現(xiàn)超限情況，將會(huì)直接影響輪對(duì)強(qiáng)度和定位能力以及轉(zhuǎn)向架穩(wěn)定性，直接威脅行車安全，甚至?xí)斐擅撥?、顛覆等危及生命?cái)產(chǎn)的惡性事故。

輪對(duì)外形尺寸是根據(jù)輪軌動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的，它是列車車輛運(yùn)用中程中重要的技術(shù)參數(shù)、重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，我國(guó)高速鐵路以及物流運(yùn)輸?shù)母咚侔l(fā)展，對(duì)車輛的運(yùn)行安全提出更高要求，也就是對(duì)輪對(duì)外形尺寸的參數(shù)變化要求更加嚴(yán)格，及時(shí)撐握外形尺寸磨損情況，有利于車輛的安全行駛。在目前，輪對(duì)尺寸的檢測(cè)主要是以人工檢查的方式為主，不僅檢測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度、檢修效率低、而且容易出漏檢，不利于車輛運(yùn)用安全，不能適應(yīng)現(xiàn)代鐵路高效運(yùn)營(yíng)的發(fā)展要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了車輪外形幾何尺寸檢測(cè)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行過(guò)程中對(duì)輪對(duì)尺寸進(jìn)行準(zhǔn)確穩(wěn)定的檢測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

車輪外形幾何尺寸檢測(cè)平臺(tái)，包括平臺(tái)基礎(chǔ)、槽鋼橫梁、光電位移傳感器和光電位置傳感器；

所述平臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)置有用于放置鐵軌的凹槽；

所述槽鋼橫梁固定于所述凹槽內(nèi)，所述槽鋼橫梁承載所述鐵軌并與所述鐵軌垂直，所述槽鋼橫梁用于安裝所述光電位移傳感器；

以兩條所述鐵軌的中軸線為對(duì)稱軸對(duì)稱安裝所述光電位移傳感器和光電位置傳感器；

每條鐵軌的兩側(cè)安裝所述光電位移傳感器，所述光電位移傳感器用于向車輪的端面發(fā)射光束并接收端面反射的光束；

所述光電位置傳感器包括接收器和發(fā)射器，所述發(fā)射器和接收器安裝于一條鐵軌的兩側(cè)分別用于發(fā)射和接收光束，該光束與所述鐵軌垂直，每條鐵軌對(duì)應(yīng)兩個(gè)光電位置傳感器，兩個(gè)光電位置傳感器對(duì)應(yīng)的光束平行。

其中，所述平臺(tái)基礎(chǔ)在所述凹槽的兩側(cè)設(shè)置有底座，所述發(fā)射器設(shè)置于所述底座上，對(duì)應(yīng)的，所述接收器設(shè)置于所述槽鋼橫梁上。

其中，所述槽鋼橫梁的下方墊有減震墊。

其中，所述減震墊的下方墊有支承座。

其中，還包括用于讀取列車的電子信息的射頻天線。

其中，還包括多個(gè)車輪傳感器，所述車輪傳感器至少設(shè)置于所述平臺(tái)基礎(chǔ)的兩端。

其中，所述光電位移傳感器發(fā)射的光束與水平面的夾角為30～40°。

其中，所述光電位移傳感器發(fā)射的光束與水平面的夾角為36°。

其中，所述平臺(tái)基礎(chǔ)為混凝土平臺(tái)基礎(chǔ)。

其中，所述平臺(tái)基礎(chǔ)在列車運(yùn)行方向的長(zhǎng)度為700～900mm。

本發(fā)明的有益效果為：設(shè)置開(kāi)設(shè)有凹槽的平臺(tái)基礎(chǔ)，凹槽內(nèi)固定有槽鋼橫梁，槽鋼橫梁承載鐵軌并與鐵軌垂直，槽鋼橫梁用于安裝光電位移傳感器；以兩條鐵軌的中軸線為對(duì)稱軸對(duì)稱安裝光電位移傳感器和光電位置傳感器；每條鐵軌的兩側(cè)安裝光電位移傳感器，光電位移傳感器用于向車輪的端面發(fā)射光束并接收端面反射的光束；光電位置傳感器包括接收器和發(fā)射器，發(fā)射器和接收器安裝于一條鐵軌的兩側(cè)分別用于發(fā)射和接收光束，光束與鐵軌垂直，每條鐵軌對(duì)應(yīng)兩個(gè)光電位置傳感器，兩個(gè)光電位置傳感器對(duì)應(yīng)的光束平行；通過(guò)光電位移傳感器和光電位置傳感器進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)分析計(jì)算出輪對(duì)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)列車車輪外形尺寸的高精度檢測(cè)，防止輪對(duì)由于磨耗超限而威脅行車安全，為鐵路的安全運(yùn)輸提供有效的技術(shù)保障。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式中提供的車輪外形幾何尺寸檢測(cè)平臺(tái)的平面結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式中提供的車輪外形幾何尺寸檢測(cè)平臺(tái)的剖面圖。

圖3是圖2中A處的局部放大圖。

圖4是光電位移傳感器的檢測(cè)示意圖。

圖5是輪寬測(cè)量原理圖。

圖6是輪徑測(cè)量原理圖。

其中：11-道床；12-鐵軌；13-車輪；131-車輪端面；132-輪緣；20-平臺(tái)基礎(chǔ)；21-光電位移傳感器；22-光電位置傳感器；23-底座；24-槽鋼橫梁；25-減震墊；26-射頻天線；27-車輪傳感器；28-支承座；31-數(shù)據(jù)中心。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參考圖1至圖3，其分別是本發(fā)明具體實(shí)施方式中提供的車輪外形幾何尺寸檢測(cè)平臺(tái)的平面結(jié)構(gòu)圖、車輪外形幾何尺寸檢測(cè)平臺(tái)的剖面圖、圖2中A處的局部放大圖。如圖所示，該車輪13外形幾何尺寸檢測(cè)平臺(tái)，包括平臺(tái)基礎(chǔ)20、槽鋼橫梁24、光電位移傳感器21和光電位置傳感器22；

平臺(tái)基礎(chǔ)20設(shè)置有用于放置鐵軌12的凹槽；

槽鋼橫梁24固定于凹槽內(nèi)，槽鋼橫梁24承載鐵軌12并與鐵軌12垂直，槽鋼橫梁24用于安裝光電位移傳感器21；

以兩條鐵軌12的中軸線為對(duì)稱軸對(duì)稱安裝光電位移傳感器21和光電位置傳感器22；

每條鐵軌12的兩側(cè)安裝光電位移傳感器21，光電位移傳感器21用于向車輪13的端面發(fā)射光束并接收端面反射的光束；

光電位置傳感器22包括接收器和發(fā)射器，發(fā)射器和接收器安裝于一條鐵軌12的兩側(cè)分別用于發(fā)射和接收光束，該光束與鐵軌12垂直，每條鐵軌12對(duì)應(yīng)兩個(gè)光電位置傳感器22，兩個(gè)光電位置傳感器22對(duì)應(yīng)的光束平行。

鐵路實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，安全是基礎(chǔ)。面對(duì)鐵路提速范圍越來(lái)越大、列車速度越來(lái)越高、重載列車越來(lái)越多、客貨混跑及列車密度高的現(xiàn)狀和鐵路跨越式發(fā)展的更高要求，確保鐵路運(yùn)輸安全的任務(wù)十分艱巨。為適應(yīng)鐵路運(yùn)輸高速、重載的發(fā)展方向，保證機(jī)車車輛運(yùn)輸?shù)陌踩\(yùn)行，需要對(duì)輪對(duì)故障、尺寸進(jìn)行在線檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)踏面磨耗異常和尺寸超限的故障輪對(duì)。機(jī)車車輛車輪外形幾何尺寸動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)高精度的測(cè)量要求，對(duì)檢測(cè)裝置與被檢測(cè)的輪對(duì)之間的幾何位置關(guān)系就提出更高要求，要建立穩(wěn)定不動(dòng)的基礎(chǔ)條件，這對(duì)于整體結(jié)構(gòu)的道床11或是碎石結(jié)構(gòu)的道床11的現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)都很難實(shí)現(xiàn)，列車經(jīng)過(guò)時(shí)鐵軌12都會(huì)有不可控的振動(dòng)與沉降，很難保證測(cè)量精度。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)有規(guī)模較大的整體平臺(tái)和工程量大的剛性平臺(tái)兩種結(jié)構(gòu)方式，但都不能從根本上解決檢測(cè)裝置與輪對(duì)之間穩(wěn)定的幾何位置關(guān)系問(wèn)題，也很難保證長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

在本方案中，平臺(tái)基礎(chǔ)20由水泥混凝土整體澆筑而成，槽鋼橫梁24固定于平臺(tái)基礎(chǔ)20開(kāi)設(shè)的凹槽內(nèi)，槽鋼橫梁24墊在鐵軌12下方，各種檢測(cè)用的傳感器安裝于槽鋼橫梁24上，保證各傳感器之間的位置關(guān)系不變，傳感器安裝的槽鋼橫梁24、平臺(tái)基礎(chǔ)20與鐵軌12之間處于半隨動(dòng)狀態(tài)。

在本方案中，為增強(qiáng)平臺(tái)的隨動(dòng)效果，平臺(tái)基礎(chǔ)20在凹槽的兩側(cè)設(shè)置有底座23，發(fā)射器設(shè)置于底座23上，對(duì)應(yīng)的，接收器設(shè)置于槽鋼橫梁24上。底座23安裝于平臺(tái)基礎(chǔ)20上，槽鋼橫梁24、底座23形成整體隨動(dòng)平臺(tái)。

另外，考慮到平臺(tái)安裝時(shí)施工的可調(diào)節(jié)性，自身變形和安裝可靠性，槽鋼橫梁24的整體結(jié)構(gòu)落于支承座28上，支承座28采用膨脹螺栓與平臺(tái)基礎(chǔ)20固定，槽鋼橫梁24與支承座28之間置入減震墊25，減震墊25一是釋放自身內(nèi)應(yīng)力，二是衰減由地面?zhèn)鬟f的高頻振動(dòng)。在實(shí)際進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以進(jìn)一步對(duì)誤差進(jìn)行修正，例如，在槽鋼橫梁24中安裝電渦流支架，通過(guò)電渦流傳感器精確測(cè)量槽鋼橫梁24與鐵軌12間的沉降量，通過(guò)沉降量對(duì)隨動(dòng)狀態(tài)帶來(lái)的相對(duì)變化進(jìn)行修正。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的自動(dòng)化管理，列車的信息通過(guò)射頻天線26進(jìn)行識(shí)別。具體而言，該平臺(tái)還包括用于讀取列車的電子信息的射頻天線26，射頻天線26較佳的是設(shè)置于列車進(jìn)入平臺(tái)基礎(chǔ)20的一端，即先讀取列車的電子信息，再檢測(cè)出車輪13外形；當(dāng)然，也可以先檢測(cè)出車輪13的外形，再讀取列車的電子信息。另外射頻天線26可以是整車一個(gè)電子標(biāo)簽，將整車的所有輪對(duì)進(jìn)行整體對(duì)應(yīng)；考慮到列車的各節(jié)車廂可進(jìn)行組合，還可以每節(jié)車廂，甚至每組輪對(duì)設(shè)置電子標(biāo)簽。

其中，還包括多個(gè)車輪傳感器27，車輪傳感器27至少設(shè)置于平臺(tái)基礎(chǔ)20的兩端。

車輪傳感器27進(jìn)行速度檢測(cè)，并確定輪對(duì)進(jìn)入及離開(kāi)檢測(cè)區(qū)的時(shí)間。

光電位移傳感器21發(fā)射的光束與水平面的夾角為30～40°。

其中，光電位移傳感器21發(fā)射的光束與水平面的夾角為36°。

在鐵軌12外側(cè)安裝光電位移傳感器21，其安裝帶有一定角度，分別掃描出輪緣132及踏面的端面后，以厚度測(cè)量為基礎(chǔ)，確定滾動(dòng)圓，在速度已知的條件下，可得到弦長(zhǎng)，而兩激光束相對(duì)于軌面高度是確定的，通過(guò)幾何運(yùn)算可得輪對(duì)直徑。

其中，平臺(tái)基礎(chǔ)20在列車運(yùn)行方向的長(zhǎng)度為700～900mm。具體例如750mm、800mm、850mm。這一寬度設(shè)置可以在不破壞既有鐵軌12及枕木的情況下現(xiàn)場(chǎng)便捷安裝，既適合整體結(jié)構(gòu)的道床11，也適合碎石的道床11，平臺(tái)后期的維護(hù)更換也很方便。

接下來(lái)對(duì)測(cè)量的原理進(jìn)行詳細(xì)闡述。在本方案中，測(cè)量的核心部件是光電位移傳感器21和激光位置傳感器，光電位移傳感器21發(fā)射出光束從鐵軌12平面的下方斜向上投射到列車車輪13，光束經(jīng)車輪端面131反射到光電位移傳感器21，光電位移傳感器21掃描檢測(cè)得出列車車輪端面131到光電位移傳感器21的距離，具體如圖4所示；發(fā)射器發(fā)射出光束到位置接收器，車輪13經(jīng)過(guò)時(shí)，激光被遮擋，接收器產(chǎn)生變化信號(hào)示；上述信號(hào)經(jīng)高速處理電路后采集到探測(cè)站中的工控機(jī)記錄、分析、顯示。

光電位移傳感器21以一定角度和距離布置于軌的兩側(cè)，車輛運(yùn)行通過(guò)，光電位移傳感器21將對(duì)輪對(duì)端面掃描，原始波形是與安裝角度有關(guān)的斜剖面圖，由于光電位移傳感器21相對(duì)于鐵軌12的安裝位置是固定的，而車輛運(yùn)行速度已知，因此通過(guò)幾何運(yùn)算，可以得到二維的輪對(duì)外形圖，即可分別計(jì)算輪緣132高度和輪緣132厚度，具體如圖5所示。

在傳感器幾何位置固定及軌距確定(可通過(guò)軌道拉桿進(jìn)一步固定)的條件下，測(cè)量到左右輪對(duì)內(nèi)側(cè)端面到傳感器的距離，就可以計(jì)算輪對(duì)內(nèi)側(cè)距，在該系統(tǒng)中通過(guò)兩次測(cè)量還可以測(cè)得180度方向的輪對(duì)內(nèi)側(cè)距差。

在鐵軌12兩側(cè)安裝了兩組光電位置傳感器22，兩組傳感器以安裝平臺(tái)為中軸線，平行于軌道，按一定設(shè)計(jì)距離安裝，兩光束平行且垂直與軌道。光電位置發(fā)射器發(fā)射出光束到位置接收器，車輪13經(jīng)過(guò)時(shí)，光束被遮擋，接收器產(chǎn)生變化信號(hào)，從而計(jì)算出前后的時(shí)間差，在速度已知的條件下，可得兩條弦長(zhǎng)，而兩光束相對(duì)于軌面高度是確定的，可以求得兩弦的高度差。在軌內(nèi)側(cè)、兩組光電位置傳感器22中軸線上安裝了頂點(diǎn)位移傳感器，頂點(diǎn)位移傳感器可以測(cè)出輪緣132的頂點(diǎn)到基光束的高度差。得到這些數(shù)據(jù)后，通過(guò)幾何運(yùn)算可得車輪13直徑，如圖6，其中P1表示鐵軌12的軌面，P2表示基礎(chǔ)面，h3表示P1和P2的高度差。假設(shè)輪緣132頂點(diǎn)到兩個(gè)光電位置傳感器22投射到輪對(duì)上的光點(diǎn)的高度為h₁-h₂，光點(diǎn)劃過(guò)的弦長(zhǎng)為l，最大圓半徑為r_max，h₀為弦到圓心高度。則得：

兩式聯(lián)立可得：

最大圓半徑r_amx得出后，利用與內(nèi)外側(cè)位移傳感器測(cè)出的踏面數(shù)據(jù)相關(guān)關(guān)系，可得出輪徑r。

綜上所述，設(shè)置開(kāi)設(shè)有凹槽的平臺(tái)基礎(chǔ)，凹槽內(nèi)固定有槽鋼橫梁，槽鋼橫梁承載鐵軌并與鐵軌垂直，槽鋼橫梁用于安裝光電位移傳感器；以兩條鐵軌的中軸線為對(duì)稱軸對(duì)稱安裝光電位移傳感器和光電位置傳感器；每條鐵軌的兩側(cè)安裝光電位移傳感器，光電位移傳感器用于向車輪的端面發(fā)射光束并接收端面反射的光束；光電位置傳感器包括接收器和發(fā)射器，發(fā)射器和接收器安裝于一條鐵軌的兩側(cè)分別用于發(fā)射和接收光束，該光束與鐵軌垂直，每條鐵軌對(duì)應(yīng)兩個(gè)光電位置傳感器，兩個(gè)光電位置傳感器對(duì)應(yīng)的光束平行；通過(guò)光電位移傳感器和光電位置傳感器進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)分析計(jì)算出輪對(duì)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)列車車輪外形尺寸的高精度檢測(cè)，防止輪對(duì)由于磨耗超限而威脅行車安全，為鐵路的安全運(yùn)輸提供有效的技術(shù)保障。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。基于此處的解釋，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。