基于激光位移传感器的城市轨道交通车辆轮对尺寸在线检测系统

车轮磨损是城市轨道交通日常运营的一大安全隐患。提出了一种基于2D激光位移传感器的列车轮对尺寸在线测量的新方法,阐明了该测量方法的系统构成及在线测量原理。系统由两组激光位移传感器和两组激光对射开关组成,通过激光位移传感器测量轮对外形轮廓线,然后根据踏面几何关系得到轮缘高、轮缘厚尺寸值;提取同一车轮通过该在线测量系统时传感器输出的各时刻轮缘顶点坐标,经时空还原将轮缘顶点变换到同一时刻的轮缘顶点圆上;通过最小二乘拟合圆得到车轮直径。现场试验结果表明,该轮对尺寸在线测量系统能满足轮对尺寸的现场实际测量要求,为轮对尺寸在线非接触式测量提供了一种新的解决方案。     

一种新的地铁车辆轮对尺寸在线检测系统

针对地铁车辆轮对尺寸人工测量存在的工作量大且精度低等问题，介绍一种新的基于激光位移法的地铁车辆轮对尺寸在线检测系统。文章描述系统结构组成，给出系统的硬件选型设计和软件模块设计，阐述采用激光位移传感器实现轮缘高、轮缘厚和轮径参数测量的原理。为了验证系统的可用性，进行了现场轮对试验与过车试验，并将测量结果与人工测量进行对比分析，结果表明，该检测系统具有测量准确、一致性好等优点，能够取代现有的人工测量，满足地铁轮对尺寸测量的要求。     

轮对几何参数动态测量系统

研制的轮对几何参数动态在线测量系统主要由触发系统、轨边测量系统和室内信号采集与处理系统3部分组成.采用4套平行四边形机构和对应的涡流位移传感器,低速条件下实现车轮踏面磨耗与擦伤深度的动态定量测量;采用双激光位移传感器,直接测量车轮滚动过程中踏面到对应激光传感器的距离变化,通过计算得到车轮踏面直径;采用6个激光位移传感器,并通过这些传感器的组合测量,动态得到轮缘厚、轮辋宽和轮对内测距等尺寸.经过现场安装测试,验证了测量方案的可行性,实现了对车轮直径、踏面圆周磨耗及擦伤、轮缘厚度、轮辋宽度和轮对内测距的动态测量.     

轮对几何参数及缺陷激光自动测量方法

提出一种新的轮对几何参数及缺陷测量原理,在测量机构上部安装5套平行四边形机构和多个激光位移传感器,采用通过式测量方式,在轮对行走时实现对轮对踏面任意点直径、轮缘厚度、踏面磨耗及擦伤、轮辋厚等几何参数的自动测量,改变现有需要测量平台和轮对支撑与旋转机构的测量技术。介绍测量系统误差自动修正方法,提供了测量系统在现场安装试验结果。     

车辆轮对状态在线检测系统研究

介绍了轮对状态在线检测系统.其采用CCD(电荷耦合器件)摄像机获取激光照射在踏面上的图像,通过图像识别、特征提取、数据处理等,获取轮缘高度、轮缘厚度、轮对内侧距;采用激光位移传感器测量轮辋宽度、轮对直径;采用电磁超声探伤技术对轮对踏面及近表面缺陷进行探测,具有准确、实时、快速等特点,可满足车辆段修现场使用要求.     

基于激光位移测量技术的货车轮对尺寸动态检测系统

阐述了PSD与基于激光三角原理的激光位移检测系统的工作原理,探讨了将PSD和激光位移测量技术运用于货车轮对尺寸动态检测的可行性,在此基础上介绍了轮对尺寸动态检测系统的构成、功能模块、自标定技术及网络接口等内容。     

高铁轮对高精度测量系统设计与实现

针对国内轮对尺寸测量手段落后、精度不高、测量效率以及自动化水平低的问题,设计并实现了一种接触式轮对外形尺寸自动化测量系统。该系统利用接触式触发测头以及位移传感器实现了轮对外形尺寸自动化测量,并通过相对测量原理以及温度补偿算法实现了包括内侧距离、轮位、轴颈直径等长度尺寸及径向尺寸的高精度测量。通过在高铁轮对生产组装现场实际试验及试用验证,该系统的测量结果具有高精度和高一致性,满足高铁轮对各个尺寸的测量精度要求。     

应用激光传感器测量轮辋尺寸的试验研究

介绍了国内外关于轮对几何参数测量的概况，给出了激光位移传感器扫描测量轮辋尺寸的方案，并进行了试验研究。     

广州地铁车辆在线监测系统

介绍了广州地铁车辆在线监测系统的架构、功能原理与应用。系统采用能量振动相关原理探测车辆平轮故障;采用激光截图和红外线测温原理,分别测量轮对几何尺寸及轮对轴承温度。系统实现了车辆关键部位运动状态的监测,确保了行车安全。     

地铁车辆轮对外形尺寸在线检测系统

在地铁车辆运行过程中,车轮受环境影响磨损较为严重,易导致外形尺寸超限.实现轮对外形几何尺寸的自动检测是关系车辆行车安全和正常运营的关键.采用光截图像法,设计了轮对外形尺寸检测系统,实现了轮缘高度、轮缘厚度、车轮内距、车轮直径的在线自动测量.该系统采用LS-SVM预测模型实现了对地铁车辆车轮磨耗趋势的精确预测分析;并将轮对外形尺寸测量参数结合预测模型运用到轮对检修中,产生了较好的经济效益.     

钢轨几何尺寸自动测量系统研究

在不改变现有钢轨焊接工艺的条件下,研究采用非接触式测量方法的钢轨几何参数在线自动测量系统.该系统主要由传感器集成控制单元、测量单元以及数据处理与管理单元组成;采用激光三角测量法、三点等弦弦测法和共面法以及16个相同型号的激光测距传感器,分别完成对钢轨断面几何尺寸、钢轨平直度和扭曲度的测量;采用限幅滤波法消除由钢轨表面因素引起的测量误差,采用中值数绝对偏差的决策滤波算法消除由钢轨运动过程中跳动引起的测量误差.重复性试验和对比试验的结果表明,在采用基恩士IL-065型激光位移传感器且采集频率为2 kHz、钢轨运动速度不超过1.5 m·s-1的情况下,该系统的动态测量精度可达0.2mm,能够满足生产实际的需求.     

轮缘式ACS2000计轴系统的应用探讨

以首条国产信号系统示范线北京亦庄线为载体,介绍了ACS2000轮缘式计轴系统的工作原理,与传统轮幅式计轴传感器设备作了比较,分析了轮缘式计轴的优点,并针对ACS2000计轴设备,论述了其设备施工、调试过程和一般故障分析等。     

激光位移传感器在轨道交通桥梁监测中的应用

位移监测是轨道交通桥梁监测的重要内容之一。为避免接触式位移传感器存在的精度低、易磨损、长期稳定性差等缺点,选用激光位移传感器用于桥梁梁体、支座位移和结构微裂缝的测量,并简要介绍激光位移传感器的工作原理、选型设计、现场安装方法、应用实例和运行维护经验。     

用数码相机测量轮对踏面形状的研究

以相机为图像采集系统，通过计算机图像处理、最佳测量位置选择和系统误差修正等手段，使轮缘高度、轮缘厚度及踏面磨耗测量精度达到0.1mm，实现了轮对踏面参数的非接触式测量及数据处理智能化。     

路基沉降远程自动监测系统的研发

研发基于激光测量、先进传感和无线网络等技术的路基沉降远程自动监测系统。监测系统包括表面沉降激光自动测量、路基分层沉降与横向位移同时自动测量、路基横向剖面沉降自动测量和数据采集与无线传输4个子系统。表面沉降自动测量采用激光测量和自动标定技术实现;路基分层沉降与横向位移同时自动测量采用霍尔传感器、激光测距和倾角传感器实现;路基横向剖面沉降自动测量采用主、从电机带动倾角传感器实现。监测系统经实验室验证及工程化设计,在京沪高铁济南西站现场实验,实现了对路基整体沉降、局部沉降、截面内不同层沉降的长期、全面、远程自动监测。     

基于红外激光位移传感器轨距在线测量的研究

激光三角法测量是三维曲面非接触测量的主要方法之一。基于激光位移传感器三角法测量提出了一种用于铁路轨道几何参数在线检测的新型激光位移传感器。该传感器采用红外脉冲半导体激光器和四象限光电探测器,不仅避免了外界杂散光的影响,而且响应频率高,同时避免外界温度的干扰。经过理论分析和现场试验,证明该传感器的有效性和实用性。     

转向架轮对参数的结构光视觉测量方法与实现

为实现转向架轮对半径参数的精确检测,提出了一种基于结构光视觉传感器的非接触式检测方法。该方法首先采集轮对的线结构光条纹图像,采用中值滤波和最大间类方差法对图像进行去噪和阈值分割后,运用细化及Hough变换算法提取结构光条纹中心直线,最后结合视觉传感器标定参数计算出轮对特征点坐标及尺寸参数。通过轮对轮缘半径检测试验,验证了该方法的误差小于0.05mm,具有较好的检测精度,满足实际现场检测的要求。     

对米轨机车轮缘厚度测量基准问题的商榷

对以轮对踏面滚动圆作为轮缘测量基准和以轮缘顶点作为轮缘测量基准两种情形下运用机车的轮缘厚度进行了分析比较，指出了以轮对踏面滚动圆作为轮缘测量基准是更加科学、经济、合理的测量方法，有利于延长米轨机车轮缘的旋轮周期，降低运营成本的支出。最后对米轨东方红21型机车轮缘测量基准提出了修改建议。     

基于2D激光位移传感器的轨底坡动态检测系统研究

设置合理的轨底坡可使钢轨轨头与车轮踏面合理接触,减轻钢轨轨头的不均匀磨耗,延长钢轨使用寿命。为提高轨底坡静态检测精度,线路日常养护和维修效率,提出一种基于2D激光位移传感器(简称2D)的钢轨廓形检测原理和ARM嵌入式技术的轨底坡动态检测方法。结合传感器工作原理与特点,搭建一套可在线连续检测的轨底坡动态检测系统。考虑到2D空间姿态变化,建立适用于轨底坡动态检测的双2D空间姿态关系模型和标定解算模型。因为车体振动会产生对轨底坡计算结果的影响,利用Kalman滤波算法建立多传感器的状态空间模型,对轨底坡计算结果进行补偿。最后选用GJ-4型轨道检测车进行地铁正线试验,试验结果与人工复核结果的对比,符合工务段要求精度。试验结果验证了该轨底坡动态检测系统切实可行,Kalman滤波算法能够很好地对轨底坡的计算结果进行补偿修正。     

高速轮对外形尺寸检测系统

车轮外形几何尺寸的测量对列车的安全运行非常重要。激光图像法是当前主流的检测运行列车车轮外形几何尺寸的检测技术,然而在列车高速通过的情况下,传统的轮对外形尺寸检测系统在系统布局、机械设计和相机成像质量等方面无法满足车速的要求,激光图像法的检测精度会受到车速的影响,因此在系统方案及标定方法等方面对传统的轮对外形尺寸检测系统进行了改进,从而保证了在列车高速通过条件下,系统对车轮各个参数的测量精度达到要求。