城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制.pdf

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1、·机械制造·朱跃，等·城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制朱跃，俞秀莲，邢宗义(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：针对城轨车辆轮对测量费时费力的问题，基于激光轮廓扫描传感器技术，开发了一种城轨车辆轮对尺寸在线测量系统。系统采用将激光轮廓扫描仪和激光位移传感器布置在钢轨的内外两侧。将轮廓扫描仪发射的激光线投射到车轮踏面上，实时测量经过测量区域内的车轮踏面外轮廓，并对测量结果进行插值运算、数据平滑运算等算法处理，获得车辆轮对的轮缘高度、轮缘厚度、车轮直径等主要参数。通过对

2、测量结果数据分析，该系统可以完成运行中地铁车辆轮对参数的自动测量。关键词：轮廓扫描；轮对尺寸测量；在线检测；轨道车辆中图分类号：U279；TP29文献标志码：B文章编号：1671．5276(2014)02—0036—04DesignofOn-lineMeasuringSystemforWheelPairsofRailVehiclesZHUYue，YUXiu-lian，XINGZong—yi(NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstr

3、act：Whenthetraditionalwayisusedtomeasuretheparametersofwheelpairsofrailvehicles，itneedsgreatefo~andtakesmuchtime．Tosolvethisproblem，basedonthelasercontourscanningmethod，anon—linemeasuringsystemisdeveloped．Inthissystem，thelasercontourscannerandthelaserdisplacemen

4、tsensorareplacedonbothinnerandoutersidesoftherails．Thelaserraysareprojectedonthesurfaceofwheelssothatareal-timemeasurementoftheoutercontourofwheelsurfacecanbeconducted．Algorithmssuchasinterpolationandsmoothingalgorithmareusedtocalculatethemeasuredresults，sothatt

5、hemainparametersofthewheelpairscanbemoreprecise．Theresultshowsthatthissystemcanbeusedtoautomaticallymeasuretheparametersofthewheelpainoftherailvehicles．Keywords：lasercontourscanning；measurementofparametersofwheelpairs；on-linemeasuring；railvehicles相比点激光位移传感器仅可以测量

6、有限的几个测量0引言点，轮廓扫描仪可以快速的测量物体的整个轮廓的剖面，精确获得被测量物体表面轮廓尺寸J。目前，具有高频随着我国城市轨道交通的快速发展，在线运行的城轨车率及高精度的激光轮廓扫描仪作为精密测量仪器在测量辆数量迅速增加，车辆运行的安全问题日益突出。轮对的外测试行业的应用十分广泛，尤其适合测量精度和速度要求形尺寸是车辆运行过程中最重要的技术参数之一，轮对的状都很高的在线测量系统。况直接关系到车辆的运行质量和运行安全，对车辆轮对尺寸现提出一种利用激光轮廓扫描仪的方法对运行中参数的实时监测是保障地铁车辆安全的一项重

7、要措施。的城轨车辆轮对进行在线测量。该系统不仅提高了轮国外轮对尺寸的在线检测技术与应用已经较为成熟，对在线检测系统的测量精度，而且改善了轮对尺寸测目前已有部分线路安装了相关设备，但设备规模大、安装量中外界因素对测量结果的影响，系统能够准确获得基础要求高、价格昂贵，导致国外的系统不适合国内地铁轮对的主要参数。公司的实际情况。目前，国内已经有部分学者开展了相关系统的研究。有国内学者提出基于CCD图像测量技1轮对尺寸测量原理术的测量方法，该方法在价格上相比国外有优势，满足车辆轮对的在线测量，但系统结构布置较为复杂，外界干1．

8、1轮对与踏面磨损扰多。此外，还有学者提出利用激光传感器测量轮辋尺寸，该方法只能对经过检测区的车轮进行单次测量，不能列车轮对是指压装在同一根轴上的两个车轮组成的整准确地反映车轮的平均磨耗状态。如何准确测量运行体。轮对几何参数包括车轴直径尺寸和车轮有关尺寸，车中车辆轮对参数已成为我国城市轨道交通行业发展迫切轮踏面外形参数定义如图1所示