列车车轮偏移量检测装置以及列车车轮不圆度检测系统的制作方法

本发明涉及轨道交通，尤其涉及一种列车车轮偏移量检测装置以及列车车轮不圆度检测系统。

背景技术：

1、目前对列车车轮不圆度的测量方法中，主要采用接触式测量法。接触式测量有抬轮测量和接触板测量。抬轮测量需要将列车顶起后再旋转车轮，再定位测量设备夹持在钢轨上，通过测量车轮踏面半径的跳动转换成不圆度，测量效率很低。接触板测量较多利用平行四边形原理，列车经过测量设备时，探伤板和车轮轮缘的接触，通过测量车轮轮缘最高点的上下波动，间接测量踏面上的波动量，从而计算不圆度。但列车行驶过车中会左右蛇形移动，车轮踏面轮廓和钢轨轮廓是圆弧，车轮左右蠕动偏移后车轮踏面和钢轨的接触点会左右移动，导致前后测量值不在同一个同心圆周上，最终的计算值会引入很大误差，误差值甚至会超过不圆度的极限要求，无法满足检测需求。因此，实现列车不抬轮、直通式的不圆度高精度检测，对保证列车安全检测的质量与提升检测效率均具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种列车车轮偏移量检测装置以及列车车轮不圆度检测系统，解决现有列车车轮不圆度高精度检测效率低、误差大的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种列车车轮偏移量的检测装置，包括：

4、基座，设置于列车行驶的钢轨一侧；

5、纵向检测组件，包括纵向探伤板和纵向支撑件，所述纵向支撑件固定于所述基座上，所述纵向探伤板与所述纵向支撑件固定连接，并在所述纵向支撑件的支撑力作用下保持其探伤面水平设置于所述钢轨一侧；

6、横向检测组件，包括横向探伤板和横向支撑件，所述横向支撑件固定于所述基座上，所述横向探伤板与所述横向支撑件固定连接，并在所述横向支撑件的支撑力作用下保持其探伤面垂直设置于所述钢轨一侧。

7、可选的，所述纵向支撑件包括：

8、纵向底座，设置于所述基座靠近所述钢轨一侧的侧壁上；

9、第一纵向连接座，包括多个第一纵向轴座，多个所述第一纵向轴座分布设置于所述纵向底座顶部；

10、第二纵向连接座，包括多个第二纵向轴座，多个所述第二纵向轴座分布设置于所述纵向探伤板底部；所述第二纵向轴座与所述第一纵向轴座数量相同；

11、多个纵向连杆和纵向弹性件，多个所述纵向连杆和纵向弹性件的端部均设置有纵向转轴，多个所述纵向连杆和纵向弹性件分别通过所述纵向转轴可转动连接于相应的所述第一纵向轴座和所述第二纵向轴座之间。

12、可选的，所述纵向支撑件还包括：

13、纵向支架，固定于所述基座内侧的侧壁上；

14、纵向编码器，嵌设于所述纵向支架上；

15、纵向联轴器，所述纵向联轴器的输入端连接至任一所述纵向连杆的纵向转轴上，所述纵向联轴器的输出端连接至所述纵向编码器的输入端。

16、可选的，所述横向支撑件包括：

17、横向底座，设置于所述基座上侧的侧壁上；

18、第一横向连接座，包括多个第一横向轴座，多个所述第一横向轴座分布设置于所述横向底座靠近所述钢轨一侧的侧壁上；

19、第二横向连接座，包括多个第二横向轴座，多个所述第二横向轴座分布设置于所述横向探伤板远离所述钢轨一侧的侧壁上；所述第二横向轴座与所述第一横向轴座数量相同；

20、多个横向连杆和横向弹性件，多个所述横向连杆和横向弹性件的端部均设置有横向转轴，多个所述横向连杆和横向弹性件分别通过所述横向转轴可转动连接于相应的所述第一横向轴座和所述第二横向轴座之间。

21、可选的，所述横向支撑件还包括：

22、横向支架，固定于所述基座内侧的侧壁上；

23、横向编码器，嵌设于所述横向支架上；

24、横向联轴器，所述横向联轴器的输入端连接至任一所述横向连杆的横向转轴上，所述横向联轴器的输出端连接至所述横向编码器的输入端。

25、可选的，所述检测装置还包括钢轨夹具，所述钢轨夹具包括固定底板、第一夹块、第二夹块以及螺栓；所述固定底板上表面并列设置有至少一个横梁，所述第一夹块和所述第二夹块通过螺栓固定于所述横梁两端；所述固定底板设置于所述钢轨下方，所述第一夹块和所述第二夹块夹持于所述钢轨底部；所述基座固定于所述固定底板上侧的侧壁上。

26、第二方面，本发明提供了一种列车车轮不圆度的检测系统，包括沿所述钢轨依次设置的方向检测组件、速度检测组件、轮径检测组件、偏移量检测组件以及驶离检测组件，所述速度检测组件一侧还设置有图像采集组件；所述偏移量检测组件包括多个偏移量检测装置，每个所述偏移量检测装置均采用如上述的列车车轮偏移量的检测装置；多个所述偏移量检测装置分布设置于所述钢轨内侧，且多个所述偏移量检测装置沿所述钢轨分布距离大于列车车轮的周长；所述方向检测组件用于检测列车行驶方向，所述速度检测组件用于检测列车通过速度，所述轮径检测组件用于检测列车车轮点云坐标，所述偏移量检测组件用于检测列车车轮偏移量，所述驶离检测组件用于检测列车驶离信号，所述图像采集组件用于采集列车图像。

27、可选的，所述检测系统还包括预处理组件，所述预处理组件包括滚刷、滚刷驱动机构以及吹扫机构；所述滚刷驱动机构和吹扫机构设置于所述钢轨内侧，所述滚刷设置于所述滚刷驱动机构的输出端，在列车车轮经过时，通过所述滚刷驱动机构带动滚刷相对于列车车轮反向旋转对列车车轮边缘进行清刷，所述吹扫机构对所述滚刷进行吹扫。

28、第三方面，本发明提供了一种列车车轮不圆度的检测方法，基于如上述的检测系统，所述检测方法包括：

29、响应于方向检测组件检测到列车的行驶方向，且列车的行驶方向为预设方向，则基于速度检测组件检测列车的通过速度，基于轮径检测组件检测列车车轮的点云坐标，基于偏移量检测组件检测列车车轮的偏移量，基于驶离检测组件检测列车的驶离信号，基于列车的通过速度调节图像采集组件的采集间隔时间从而基于图像采集组件采集列车的图像；

30、基于列车车轮的点云坐标和偏移量计算列车车轮的不圆度；

31、基于列车的图像，识别列车车辆信息；

32、基于列车的驶离信号，判断本轮检测结束，将所述列车车轮不圆度和列车车辆信息整合上传。

33、可选的，所述基于列车车轮的点云坐标和偏移量计算列车车轮的不圆度包括：

34、根据列车车轮的点云坐标和偏移量计算列车车轮横向偏移量补偿值

35、

36、式中，m为未偏移时列车车轮踏面与钢轨接触点到列车车轮内侧侧壁的横向距离，xni为第n偏移量检测装置采集的第i采样点的横向偏移量；f(m)、f(m+xni)为列车车轮内侧侧壁到列车车轮踏面最低点横向距离m和距离m+xni处在列车车轮坐标系下的点云纵坐标；

37、根据预存的钢轨点云数据计算钢轨接触点偏移量补偿值

38、

39、式中，a为未偏移时列车车轮踏面与钢轨接触点到钢轨外侧侧壁的横向距离，g(a)、g(a+xni)为钢轨外侧侧壁到到列车车轮踏面最低点横向距离a和距离a+xni处在钢轨坐标系下的点云纵坐标；

40、取列车车轮坐标系下的三个点云坐标，并拟合出列车车轮的直径d；

41、根据横向偏移量补偿值横向偏移量补偿值以及直径d计算第n偏移量检测装置采集的第i采样点对应半径值rni：

42、rni＝d/2-(hm+yni+δyni)

43、

44、式中，hm为列车车轮内侧侧壁到列车车轮踏面横向距离m处基点到列车车轮轮缘最低点的纵向距离值，yni为第n偏移量检测装置采集的第i采样点的纵向偏移量；

45、根据各采样点对应半径值rni计算列车车轮的不圆度。

46、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

47、本发明提供的列车车轮偏移量检测装置以及列车车轮不圆度检测系统，通过纵向检测组件和横向检测组件能够检测出列车车轮在行驶过程中的纵向偏移和横向偏移；同时，基于纵向偏移和横向偏移能够提高列车车轮不圆度检测的精度；能够实现全天候、多车型的自动化、智能化检测，相关检测结果及时发送给列检人员，以指导接车检修与维护。本发明提供的装置及系统，可安装至标准枕间距的线路上，安装方便，铁路线改造量少，使用灵活方便。