一种列车车轮直径检测的方法及其系统
专利汇可以提供一种列车车轮直径检测的方法及其系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种列车 车轮 直径检测的方法及其系统，通过激光发射和接收装置接收到一组列车车轮经过时的时间序列，结合现场安装的安装参数，首先计算出车轮经过时的瞬时速度，在通过速度计算出激光在车轮上划过的弦长，最后通过相应 算法 计算出车轮直径。本发明只需采用两个激光发射接收装置，大量节省成本；不需要额外的车速检测装置即可得到列车的瞬时速度；两个激光发射接收装置独立计算出车轮直径，并对结果求平均，可以极大的减小误差。，下面是一种列车车轮直径检测的方法及其系统专利的具体信息内容。
1.一种列车车轮直径检测的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，传感器布设：沿着列车前进方向，在轨道内侧安装两个激光发射装置，分别记为S1、S2，两个激光发射装置在同一条直线上且平行于轨道延伸方向，激光发射装置发射的激光沿轨道延伸的垂直方向由轨道内侧射向轨道外侧；在轨道外侧依次安装两个激光接收装置，记为R1、R2，两个激光接收装置处于同一竖直面上且该竖直面平行于轨道延伸方向，R1接收S1发出的激光，R2接收S2发出的激光；S1、S2发射的激光与垂直于轨道延伸方向所在面的水平线夹角分别为α1、α2，激光发射装置S1、S2处于同一水平高度且激光束之间的间距为L，激光发射装置S1、S2所在的高度低于轨道平面以保证激光发射设备和列车的安全；
步骤2，安装参数的获取：在轨道上放置一个用于标定的轮对，获得S1发射的激光在车轮内侧面上留下的光斑到轨道上表面水平面垂直高度为H1，S2发射的激光在车轮内侧面上留下的光斑到轨道上表面水平面垂直高度为H2；
步骤3，传感器数据获取：当车轮经过时，激光接收装置R1、R2会分别经历“导通——截止——导通”的状态，激光接收装置记录下各状态变化的时刻，每一个车轮会得到由四个时刻数据组成的一组时间序列；
步骤4，车辆速度获取：当列车经过步骤1中激光传感器安装的位置时，根据激光发射装置S1、S2的间距L以及状态变化时的时刻数据，得到车轮通过设备时的瞬时速度；
步骤5，车轮直径获取：根据步骤4得到的列车瞬时速度，结合车轮通过时的时刻，得到激光打在车轮上的弦长，从而计算得到车轮直径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中，激光发射装置由调制编码器和激光发射器组成，激光接收装置由激光接收器、放大检波器和调制解调器组成，调制编码器调制出一定频率的激光由激光发射器发出；当激光接收器接收到激光时，会通过激光解调器对激光的频率进行解析，当激光频率符合时记录下开始照射和结束照射的时刻，若激光频率不符合接收条件，说明该光线是噪声或干扰，予以滤除；上述激光“接收——判断——记录”过程用时在30微秒以内以保证直径测量的精度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤1中的激光发射装置S1、S2之间的距离L应满足：840mm＜L＜3140mm，即L应大于标准轮对的直径值，防止出现S1与S2发射的激光同时打在车轮上的情况，造成激光之间的干扰和时间序列的混乱，且L应小于转向架的前后轴距与标准轮对的直径值的和值，使一个车轮测量期间不会有另一个车轮进入S1的检测区域。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2中的激光束与水平夹角α1、α2应满足：
S1、S2发射的激光照射在车轮内侧，光斑高度低于车轮圆心、高于轨面且不会照射到车轮的刹车片以及其他车底装置上。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2中的车轮内侧面为：与轨道的中心线所在的铅锤面平行，向轨道内侧平移70mm所在面。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤3中的时间序列有以下四个时刻依次构成：①R1由“导通——截止”的时刻t1；②R1由“截止——导通”的时刻t2；③R2由“导通——截止”的时刻t3；④R2由“截止——导通”的时刻t4。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4中的车轮通过时的瞬时速度由下列步骤计算得出：
第1步，根据步骤1获得激光发射装置S1、S2之间的距离L；
第2步，根据步骤3获取车轮开始遮挡S1的时刻t1和开始遮挡S2的时刻t3，以及S1、S2激光束之间距离L求得一个瞬时速度值V1；根据车轮离开S1的时刻t2和离开S2的时刻t4，以及S1、S2激光束之间距离L求得一个瞬时速度值V2，其中：
第3步，对速度V1、V2求均值获得该车轮从开始遮挡S1到最后走出S2射程期间的平均速度
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于步骤5中的车轮直径的获取方法如下：
第1步，根据步骤4得到车轮通过时的平均速度
第2步，根据步骤3获取车轮开始遮挡S1的时刻t1和离开S1的时刻t2，求得S1在车轮上划过的一条弦长l1；根据步骤3获取车轮开始遮挡S2的时刻t3和离开S2的时刻t4，求得S2在车轮上划过的一条弦长l2，其中：
第3步，设轮缘顶点圆半径为R，轮缘高已知为h,求得S1激光在车轮内侧面上划过的轨迹距离车轮圆心的垂直高度为R-H1-h,由弦长可以通过勾股定理求得轮缘顶点圆一个半径R1，两倍的轮缘顶点圆半径再减去两倍的轮缘高h求得车轮直径r1，即通过勾股定理求得车轮的一个轮缘顶点圆半径值为：
两倍的轮缘顶点圆半径再减去两倍的轮缘高h求得车轮直径r1
同理，S2激光在车轮内侧面上划过的轨迹距离车轮圆心的垂直高度为R-H2-h,由弦长通过勾股定理求得轮缘顶点圆另一个半径R2，两倍的轮缘顶点圆半径再减去两倍的轮缘高h可以求得车轮直径r2，即通过勾股定理
求得车轮的另一个轮缘顶点圆半径为：
两倍的轮缘顶点圆半径再减去两倍的轮缘高h求得车轮直径r2：
第4步，将第3步中获取的两个车轮直径值求平均减小误差，其平均值作为车轮直径r：
9.一种列车车轮直径检测的系统，其特征在于包括与中央处理单元连接的两个激光发射装置和激光接收装置，沿着列车前进方向，在轨道内侧安装两个激光发射装置，分别记为S1、S2，两个激光发射装置在同一条直线上且平行于轨道延伸方向，激光发射装置发射的激光沿轨道延伸的垂直方向由轨道内侧射向轨道外侧；在轨道外侧依次安装两个激光接收装置，记为R1、R2，两个激光接收装置处于同一竖直面上且该竖直面平行于轨道延伸方向，R1接收S1发出的激光，R2接收S2发出的激光；S1、S2发射的激光与垂直于轨道延伸方向所在面的水平线夹角分别为α1、α2，激光发射装置S1、S2处于同一水平高度且激光束之间的间距为L，激光发射装置S1、S2所在的高度低于轨道平面以保证激光发射设备和列车的安全；
在轨道上放置一个用于标定的轮对，获得S1发射的激光在车轮内侧面上留下的光斑到轨道上表面水平面垂直高度为H1，S2发射的激光在车轮内侧面上留下的光斑到轨道上表面水平面垂直高度为H2；
当车轮经过时，激光接收装置R1、R2会分别经历“导通——截止——导通”的状态，激光接收装置记录下各状态变化的时刻，每一个车轮会得到由四个时刻数据组成的一组时间序列；
所述中央处理单元包括车辆速度获取模块和车轮直径获取模块，在车辆速度获取模块中，当列车经过激光传感器安装的位置时，根据激光发射装置S1、S2的间距L以及状态变化时的时刻数据，得到车轮通过设备时的瞬时速度；在车轮直径获取模块中，根据列车瞬时速度，结合车轮通过时的时刻，得到激光打在车轮上的弦长，从而计算得到车轮直径。
一种列车车轮直径检测的方法及其系统
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具体实施方式
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