軌道波磨參數(shù)在線檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鐵路安全運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軌道波磨參數(shù)在線檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼軌波浪磨耗是產(chǎn)生噪音和引起輪軌相互作用力變化的主要原因之一。隨著高速、重載的發(fā)展，鋼軌波浪磨耗日益嚴(yán)重，這不僅加劇了軌道結(jié)構(gòu)部件的傷損和軌道狀態(tài)的惡化，而且影響了鋼軌的使用壽命，甚至危及行車(chē)安全。
[0003]波磨主要應(yīng)用的波磨測(cè)量?jī)x器有手持式及車(chē)載式兩大類(lèi)。手持式主要有:英國(guó)的CAT型波磨小推車(chē);車(chē)載式的主要有美國(guó)的ENSCO公司所設(shè)計(jì)研發(fā)的車(chē)載式波磨檢測(cè)系統(tǒng)和MERMEC集團(tuán)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的車(chē)載式波磨測(cè)量系統(tǒng)等。這些測(cè)量系統(tǒng)雖然都能動(dòng)態(tài)連續(xù)的測(cè)量，但采用的原理是慣性基準(zhǔn)法，這種測(cè)量方法受到速度影響較大，而且?jiàn)A雜了很多加速度干擾信號(hào)，測(cè)量誤差較大。國(guó)內(nèi)的波磨測(cè)量產(chǎn)品處于低級(jí)階段水平，大多以生成波磨尺為主。鋼軌波磨尺具有精度低，靜態(tài)單點(diǎn)測(cè)量不能反應(yīng)動(dòng)態(tài)軌道全部波磨信息，數(shù)據(jù)后處理也很麻煩，效率低下等缺點(diǎn)。
[0004]我國(guó)鋼軌波浪磨耗波長(zhǎng)范圍主要在200mm-600mm，但在有些高速線路如廣深線上發(fā)現(xiàn)了波長(zhǎng)Im左右的波浪磨耗。我國(guó)對(duì)鋼軌波浪磨耗的檢測(cè)方法是靜態(tài)逐點(diǎn)手工測(cè)量為主，也有少部分工務(wù)段購(gòu)買(mǎi)外國(guó)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)測(cè)量。目前地鐵工務(wù)和各類(lèi)研究機(jī)構(gòu)主要使用英國(guó)CAT型波磨小推車(chē)進(jìn)行波磨日常檢測(cè)。此款儀器設(shè)備由人工沿線路推著前行，并實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。CAT波磨小推車(chē)可以對(duì)波磨的發(fā)展過(guò)程以及波長(zhǎng)主要分布等進(jìn)行監(jiān)控和分析。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種軌道波磨參數(shù)在線檢測(cè)
目.ο
[0006]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0007]—種軌道波磨參數(shù)在線檢測(cè)裝置，包括計(jì)算機(jī)和信號(hào)采集模塊，所述信號(hào)采集模塊同時(shí)通信連接有兩個(gè)2D激光傳感器、六個(gè)ID激光傳感器和兩個(gè)軸箱加速度傳感器，所述信號(hào)采集模塊與所述計(jì)算機(jī)通信連接，所述計(jì)算機(jī)通信連接有兩個(gè)電機(jī)，兩個(gè)所述電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)連接有兩個(gè)滾珠絲杠滑臺(tái)，六個(gè)所述ID激光傳感器平均分配安裝于兩個(gè)所述滾珠絲杠滑臺(tái)上。
[0008]進(jìn)一步地，兩個(gè)所述滾珠絲杠滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)路徑上分別設(shè)置有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，兩個(gè)所述限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸出端均與所述信號(hào)采集模塊連接。
[0009]進(jìn)一步地，兩個(gè)所述軸箱加速度傳感器安裝在轉(zhuǎn)向架軸箱上，兩個(gè)所述2D激光傳感器安裝在所述轉(zhuǎn)向架正對(duì)軌道的中間位置。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0011]本實(shí)用新型通過(guò)將ID激光傳感器安裝到機(jī)車(chē)上，組成一定比例的弦長(zhǎng)，通過(guò)弦測(cè)法可以高速動(dòng)態(tài)測(cè)量線路波磨參數(shù)，其檢測(cè)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)外手持設(shè)備及靜態(tài)測(cè)量設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型中各部件在鐵路上的安裝示意圖；
[0014]圖中:1-計(jì)算機(jī)、2-信號(hào)采集模塊、3-軌道、M1-2D激光傳感器、M2-2D激光傳感器、M3-滾珠絲桿滑臺(tái)、M4-滾珠絲桿滑臺(tái)、M5-電機(jī)、M6-電機(jī)、M7-限位開(kāi)關(guān)、M8-限位開(kāi)關(guān)、Gl-1D激光傳感器、G2-1D激光傳感器、G3-1D激光傳感器、G4-1D激光傳感器、G5-1D激光傳感器、G6-1D激光傳感器、Jl-軸箱加速度傳感器、J2-軸箱加速度傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0016]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括計(jì)算機(jī)I和信號(hào)采集模塊2，信號(hào)采集模塊2同時(shí)通信連接有兩個(gè)20激光傳感器(11、12)、六個(gè)10激光傳感器(61、62、63、64、65、66)和兩個(gè)軸箱加速度傳感器(J1、J2)，信號(hào)采集模塊2與計(jì)算機(jī)I通信連接，計(jì)算機(jī)I通信連接有兩個(gè)電機(jī)(M5、M6)，兩個(gè)電機(jī)(M5、M6)分別驅(qū)動(dòng)連接有兩個(gè)滾珠絲杠滑臺(tái)(M3、M4)，六個(gè)ID激光傳感器(61、62、63、64、65、66)平均分配安裝于兩個(gè)滾珠絲杠滑臺(tái)(]?3、]\14)上。
[0017]兩個(gè)滾珠絲杠滑臺(tái)(M3、M4)的運(yùn)動(dòng)路徑上分別設(shè)置有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)(M7、M8)，兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)(M7、M8)的信號(hào)輸出端均與信號(hào)采集模塊2連接。兩個(gè)軸箱加速度傳感器(J1、J2)安裝在轉(zhuǎn)向架軸箱上，兩個(gè)2D激光傳感器(Ml、M2)安裝在轉(zhuǎn)向架正對(duì)軌道3的中間位置。
[0018]本實(shí)用新型的工作原理如下:
[0019]利用信號(hào)采集模塊2同步采集并保存六個(gè)ID激光傳感器和電機(jī)的編碼器信號(hào)信息，得到傳感器的時(shí)間采樣信號(hào)。對(duì)時(shí)間采樣信號(hào)，進(jìn)行空間等間隔抽點(diǎn)，對(duì)抽點(diǎn)后的信號(hào)，根據(jù)特定的弦測(cè)比例，換算成數(shù)學(xué)公式，進(jìn)行計(jì)算正矢值。由于弦測(cè)法傳遞函數(shù)不為I，所以需要建立濾波器來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償采集系統(tǒng)特有的誤差。濾波器的建立是通過(guò)傳遞函數(shù)來(lái)生成幅頻函數(shù)和相位函數(shù)。選用頻率采樣的方法來(lái)設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算的FIR濾波器。濾波補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)，按照歐標(biāo)BS-EN-13231-3-2006，把波長(zhǎng)分為了三個(gè)等級(jí)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，這樣以便生成科學(xué)的線路波磨信息。檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行之前，需要使得左右傳感器初始定位，并且得到初始位置信息。實(shí)時(shí)采集2D激光傳感器信息，通過(guò)高精度匹配標(biāo)準(zhǔn)軌型特征，從而生成鋼軌待測(cè)點(diǎn)與當(dāng)前測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位置信息。根據(jù)上述位置信息，實(shí)時(shí)控制安裝有ID激光傳感器的滾珠絲杠滑臺(tái)，確保ID激光傳感器實(shí)時(shí)測(cè)點(diǎn)有效。
[0020]在同步采集傳感器信號(hào)和編碼器信號(hào)之前，需要預(yù)先設(shè)定傳感器的采樣率，同步模式，傳輸波特率以及采集范圍。其中采樣率跟傳感器驅(qū)動(dòng)卡提供的采樣時(shí)鐘有關(guān)?；谶@種模式，可以做到完全同步六個(gè)傳感器。采樣率的設(shè)置范圍是多種的，最大為50khz，最小為Ikhz。采樣率的設(shè)定與列車(chē)采集速度及檢測(cè)步長(zhǎng)要求有關(guān)。其它參數(shù)的設(shè)置盡滿(mǎn)足測(cè)量或者通信要求即可。對(duì)時(shí)間采樣信號(hào)進(jìn)行空間等間隔抽點(diǎn)之前，需要根據(jù)編碼器特征來(lái)處理。一般的編碼器參數(shù)有一圈N個(gè)脈沖，這樣對(duì)應(yīng)的脈沖就是對(duì)車(chē)輪周長(zhǎng)等間隔的劃分。所以抽點(diǎn)也是對(duì)相鄰脈沖之間的抽樣。[0021 ]滑臺(tái)初始定位的過(guò)程包括控制兩邊滑臺(tái)，使得運(yùn)行至軌道外側(cè)限位開(kāi)關(guān)處停止后返回軌道內(nèi)側(cè)方向，同時(shí)開(kāi)始采集ID激光傳感器數(shù)據(jù)。當(dāng)?shù)竭_(dá)軌道面兩側(cè)邊沿后，立即停止電機(jī)。同時(shí)，通過(guò)ID激光數(shù)據(jù)，識(shí)別出軌道3兩側(cè)邊沿，并且立即記錄相應(yīng)時(shí)刻的電機(jī)編碼器信息，從而就能生成軌道位置信息。此時(shí)，可以計(jì)算出需要返回運(yùn)行的半個(gè)軌道面距離，然后將ID激光運(yùn)行定位到軌道面中心。
[0022]在整個(gè)信號(hào)采集過(guò)程中，需要實(shí)時(shí)接收2D激光傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行軌道3廓形匹配方法包括:切片統(tǒng)計(jì)法。軌道3頭部明顯的有軌頂特征，即在頂部的切片分布有最多的點(diǎn)，找到軌頂頂點(diǎn)是軌形特征分析的第一步也是最重要的一步。這是切片統(tǒng)計(jì)法的理論基礎(chǔ)。對(duì)軌頭區(qū)域進(jìn)行切分統(tǒng)計(jì)分析，建立均勻切片直方圖，取軌頭區(qū)域數(shù)據(jù)，按橫坐標(biāo)升序排列，從最小的點(diǎn)依次進(jìn)行切片統(tǒng)計(jì)，切片間隔為5mm。直方圖中最大點(diǎn)即可確定為軌頂點(diǎn)。以軌頂點(diǎn)下方16mm進(jìn)行± 2mm切片，得到一系列點(diǎn)，把這些點(diǎn)按縱坐標(biāo)進(jìn)行從小到大的排序，尋找切片中數(shù)量最大的點(diǎn)作為軌距測(cè)量點(diǎn)。軌距測(cè)量點(diǎn)橫向坐標(biāo)的變化就是需要控制滑臺(tái)位置的變化。
[0023]本實(shí)用新型通過(guò)將ID激光傳感器安裝到機(jī)車(chē)上，組成一定比例的弦長(zhǎng)，通過(guò)弦測(cè)法可以高速動(dòng)態(tài)測(cè)量線路波磨參數(shù)，其檢測(cè)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)外手持設(shè)備及靜態(tài)測(cè)量設(shè)備。弦測(cè)法傳遞函數(shù)不為一的誤差，可以通過(guò)逆濾波函數(shù)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)據(jù)根據(jù)歐標(biāo)BS-EN-13231-3-2006 來(lái)進(jìn)行后處理，使得波磨參數(shù)信息更加科學(xué)經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)線路維護(hù)。
[0024]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軌道波磨參數(shù)在線檢測(cè)裝置，其特征在于:包括計(jì)算機(jī)和信號(hào)采集模塊，所述信號(hào)采集模塊同時(shí)通信連接有兩個(gè)2D激光傳感器、六個(gè)ID激光傳感器和兩個(gè)軸箱加速度傳感器，所述信號(hào)采集模塊與所述計(jì)算機(jī)通信連接，所述計(jì)算機(jī)通信連接有兩個(gè)電機(jī)，兩個(gè)所述電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)連接有兩個(gè)滾珠絲杠滑臺(tái)，六個(gè)所述ID激光傳感器平均分配安裝于兩個(gè)所述滾珠絲杠滑臺(tái)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道波磨參數(shù)在線檢測(cè)裝置，其特征在于:兩個(gè)所述滾珠絲杠滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)路徑上分別設(shè)置有兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)，兩個(gè)所述限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)輸出端均與所述信號(hào)采集模塊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道波磨參數(shù)在線檢測(cè)裝置，其特征在于:兩個(gè)所述軸箱加速度傳感器安裝在轉(zhuǎn)向架軸箱上，兩個(gè)所述2D激光傳感器安裝在所述轉(zhuǎn)向架正對(duì)軌道的中間位置。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種軌道波磨參數(shù)在線檢測(cè)裝置，包括計(jì)算機(jī)和信號(hào)采集模塊，所述信號(hào)采集模塊同時(shí)通信連接有兩個(gè)2D激光傳感器、六個(gè)1D激光傳感器和兩個(gè)軸箱加速度傳感器，所述信號(hào)采集模塊與所述計(jì)算機(jī)通信連接，所述計(jì)算機(jī)通信連接有兩個(gè)電機(jī)，兩個(gè)所述電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)連接有兩個(gè)滾珠絲杠滑臺(tái)，六個(gè)所述1D激光傳感器平均分配安裝于兩個(gè)所述滾珠絲杠滑臺(tái)上。本實(shí)用新型通過(guò)將1D激光傳感器安裝到機(jī)車(chē)上，組成一定比例的弦長(zhǎng)，通過(guò)弦測(cè)法可以高速動(dòng)態(tài)測(cè)量線路波磨參數(shù)，其檢測(cè)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)外手持設(shè)備及靜態(tài)測(cè)量設(shè)備。
【IPC分類(lèi)】G01N21/84
【公開(kāi)號(hào)】CN205246556
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521077059
【發(fā)明人】姚培, 馮艷波, 舒叢叢
【申請(qǐng)人】成都安科泰豐科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日