一种列车车轮几何参数在线动态测量装置及测量方法与流程
本发明属于列车车轮几何参数测量技术领域，更具体地说，涉及一种列车车轮几何参数在线动态测量装置及测量方法。
背景技术
列车车轮是轨道交通列车最重要的走行部件之一，它承载了列车所有的动、静载荷。但在列车运行过程中，由于车轮与轨道之间长期摩擦，会对车轮造成不同程度的磨损，如直径磨耗、轮缘偏磨等。直径磨耗会导致同车或同架或同对轮径差超限，以及轮缘高增大，轮缘偏磨会导致轮缘厚度减小和轮缘综合值减小，这些情况的发生都会对行车安全造成很大的威胁。因此，及时、快速、准确地测量列车车轮的直径(dt)、轮缘高(sh)、轮缘厚(sd)、轮缘综合值(qr)等几何参数，对于保障列车的行车安全具有重大的意义。
现有车轮几何参数的检测手段主要包括人工测量和静态测量。其中，人工测量主要是利用第四种检测器和轮径尺对车轮几何参数进行粗略测量，测量优点是设备投入低，缺点是精度低、人力投入大、测量周期长。静态测量是采用镟床等专用设备进行车轮几何参数测量的一种手段，测量优点是精度高，其缺点是设备投入大、成本高，需要耗费大量的人力和物力，而且测量周期较长，从而影响列车的正常使用。
由于人工测量和静态测量存在的种种局限性，现在越来越多的人集中于在线动态测量方法的研究。如，申请号200610155282.8公开了一种车辆轮对直径在线检测方法及装置，该方法利用结构光光源在轮对踏面上的投影信息和位移传感器检测到的基点位置的信息来检测车轮平均直径参数和左右车轮轮径差参数，但该方法存在受外界光影响大、响应速度慢、测量精度低等缺点。申请号201410519742.5公开了一种城轨列车轮对尺寸在线检测方法及装置，该申请案基于二维激光位移传感器技术测得不同时刻踏面轮廓线的轮缘最低点坐标，在速度已知的情况下，将不同时刻的点还原到同一时刻下的坐标值，利用三点成圆的原理拟合出车轮轮缘顶点所在的圆，再用轮缘顶点圆直径减去两倍的轮缘高得到车轮直径。该方法由于把速度当作已知，在将不同时刻轮缘最低点的值还原到同一时刻下的坐标值的过程中，由于速度的偏差，造成还原后的坐标值失真，最终导致拟合后的轮缘顶点圆直径有较大的偏差。
技术实现要素：
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有列车车轮几何参数测量方法存在的测量精度及测量效率相对较低的不足，而提供了一种列车车轮几何参数在线动态测量装置及测量方法。采用本发明的技术方案可以对列车车轮几何参数进行在线动态测量，且有效提高了列车车轮几何参数的测量精度和测量效率。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
其一，本发明的一种列车车轮几何参数在线动态测量装置，包括沿列车行驶方向依次安装于轨道内侧的测速传感器、启动开关、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器和停止开关，还包括第四激光位移传感器，其中第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和第三激光位移传感器的探测光速均垂直于轨道顶面向上，且第一激光位移传感器和第三激光位移传感器为一维激光位移传感器，第二激光位移传感器和第四激光位移传感器为二维激光位移传感器。
更进一步的，所述第四激光位移传感器安装于轨道内侧，且其探测光束垂直于车轮内辋面，并与轨道顶面存在倾斜夹角α。
更进一步的，所述第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器和第四激光位移传感器均安装于第一安装支架上。
更进一步的，所述第四激光位移传感器安装于轨道外侧，且其探测光束与轨道顶面之间存在倾斜夹角为α，与车轮内辋面之间存在倾斜夹角为β。
更进一步的，所述第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和第三激光位移传感器均安装于第一安装支架上，所述第四激光位移传感器安装于第二安装支架上。
更进一步的，所述第二激光位移传感器的探测光束垂直于车轮内辋面，且四个激光位移传感器的探测频率相同。
更进一步的，所述第一激光位移传感器和第三激光位移传感器的探测光束沿平行于轨道方向的连线垂直于第二激光位移传感器的探测光束所在平面。
更进一步的，所述测速传感器、启动开关、第一激光位移传感器、第二激光位移传感器、第三激光位移传感器、第四激光位移传感器和停止开关均与控制系统相连，且四个激光位移传感器均与数据处理系统相连。
其二，本发明的一种列车车轮几何参数在线动态测量方法，将第四激光位移传感器安装于轨道内侧，当启动开关被触发时，四个激光位移传感器同时进行探测采集，当停止开关被触发时，四个激光位移传感器同时停止探测采集，将四个传感器采集到的数据传输至数据处理系统进行处理，即得列车车轮的几何参数，进行数据处理的具体过程为：
步骤1：以第一激光位移传感器的感测头位置为坐标原点，平行于列车行驶方向为x轴，垂直轨道顶面向上的方向为y轴建立坐标系；
步骤2：截取第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和第三激光位移传感器所测距离均为有效距离值的数据；
步骤3：在截取的数据中，对第一激光位移传感器和第三激光位移传感器的测量数据进行拟合，得到不同时刻两个激光位移传感器感测头到车轮上某点的距离值[di2]和[di4]，找到第二激光位移传感器所截取数据中自身坐标xa对应的距离值和轮缘顶点处的距离值，拟合后得到[di3a]和[di3]，其中最小值分别为d3a和d3；上述xa是指第一激光位移传感器与第三位移传感器探测光束沿平行于轨道顶面方向的连线与第二激光位移传感器探测光束所在平面的交点所在第二激光位移传感器自身坐标系中的横坐标；
步骤4：按照步骤1中所建立的坐标系，结合各激光位移传感器所测量的距离值，得到不同时刻车轮上某圆周的三个点坐标{(0，di2)}、{(l1，di3a-h1)}和{(l2，di4-h2)}，利用三点成圆的原理，计算出不同时刻车轮上该圆周的直径值[di]；
其中l1为第一激光位移传感器的感测头至第二激光位移传感器的感测头沿平行于轨道顶面方向的距离，单位mm；l2为第一激光位移传感器的感测头至第三激光位移传感器的感测头沿平行于轨道顶面方向的距离，单位mm；h1为第一激光位移传感器的感测头至第二激光位移传感器的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差，单位mm，且当第一激光位移传感器的感测头高于第二激光位移传感器的感测头时h1为正，反之为负；h2为第一激光位移传感器的感测头至第三激光位移传感器的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差，单位mm，且当第一激光位移传感器的感测头高于第三激光位移传感器的感测头时h2为正，反之为负；
步骤5：求出轮缘顶点的平均值径，计算公式为
步骤6：找出第二激光位移传感器所测轮廓线中轮缘顶点距离值最小的那条轮廓线c，并计算该轮廓线上各点距离值所对应的直径值，计算公式为：
dj＝d-2(zj-z)(j＝1，2，3，……)
式中：d为车轮轮缘顶点圆直径，mm；z为所选取的轮廓线中轮缘顶点的距离值，mm，即最小距离值；zj为所选取的轮廓线中其他各点的距离值，mm；
步骤7：计算第四激光位移传感器所测轮廓线中经过车轮法线或最接近车轮法线的轮廓线条数，计算结果四舍五入取整，计算公式为：
式中：c为第二激光位移传感器所测轮廓线中轮缘顶点处距离值最小时的轮廓线，即轮廓线c所在条数；r为轮缘顶点圆半径，单位mm；z为第二激光位移传感器所测轮廓线中距离轮缘顶点最小的距离，单位mm；v为列车行驶速度，单位mm/ms；k为的激光位移传感器采样频率，单位khz；l3为第二激光位移传感器的感测头至第四激光位移传感器的感测头沿平行于轨道方向的距离，单位mm；
步骤8：计算第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线上各点距离值所对应的直径值，计算公式为：
dk＝d-2(zk-z`)(k＝1,2,3……)
式中：d为车轮轮缘顶点圆直径，单位mm；z`为第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线中轮缘顶点处的距离值，单位mm；zk为第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线上其他各点的距离值，单位mm；
步骤9：截取第二激光位移传感器所选轮廓线中车轮内辋面至轮缘顶点之间的直径，并与第二激光位移传感器自身x轴坐标结合，构成坐标组{(xd，dd)}；截取第四激光位移传感器所选轮廓线中轮缘顶点至车轮外辋面之间的直径，并与第四激光位移传感器自身的x轴坐标结合，构成坐标组{(xe，de)}；再将截取的坐标组以轮缘顶点为特征点进行拼接，拼接时去除一个重复的轮缘顶点坐标，并将x坐标进行整合，以车轮内辋面为横坐标零点向车轮外辋面为x轴，得到从车轮内辋面至外辋面不同位置的直径坐标组{(xf，df)}；
步骤10：在坐标组{(xf，df)}中找到xf＝d或离d最接近的横坐标所对应的直径，即得车轮踏面直径dt，其中d为车轮直径测量基点与车轮内辋面之间的距离，车轮轮缘高为
其三，本发明的一种列车车轮几何参数在线动态测量方法，将第四激光位移传感器安装于轨道外侧，当启动开关被触发时，四个激光位移传感器同时进行探测采集，当停止开关被触发时，四个激光位移传感器同时停止探测采集，将四个传感器采集到的数据传输至数据处理系统进行处理，即得列车车轮的几何参数，进行数据处理的具体过程为：
步骤1：以第一激光位移传感器的感测头位置为坐标原点，平行于列车行驶方向为x轴，垂直轨道顶面向上的方向为y轴建立坐标系；
步骤2：截取第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和第三激光位移传感器所测距离均为有效距离值的数据；
步骤3：在截取的数据中，对第一激光位移传感器和第三激光位移传感器的测量数据进行拟合，得到不同时刻两个激光位移传感器感测头到车轮上某点的距离值[di2]和[di4]，找到第二激光位移传感器所截取数据中自身坐标xa对应的距离值和轮缘顶点处的距离值，拟合后得到[di3a]和[di3]，其中最小值分别为d3a和d3；上述xa是指第一激光位移传感器与第三位移传感器探测光束沿平行于轨道顶面方向的连线与第二激光位移传感器探测光束所在平面的交点所在第二激光位移传感器自身坐标系中的横坐标；
步骤4：按照步骤1中所建立的坐标系，结合各激光位移传感器所测量的距离值，得到不同时刻车轮上某圆周的三个点坐标{(0，di2)}、{(l1，di3a-h1)}和{(l2，di4-h2)}，利用三点成圆的原理，计算出不同时刻车轮上该圆周的直径值[di]；
其中l1为第一激光位移传感器的感测头至第二激光位移传感器的感测头沿平行于轨道顶面方向的距离，单位mm；l2为第一激光位移传感器的感测头至第三激光位移传感器的感测头沿平行于轨道顶面方向的距离，单位mm；h1为第一激光位移传感器的感测头至第二激光位移传感器的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差，单位mm，且当第一激光位移传感器的感测头高于第二激光位移传感器的感测头时h1为正，反之为负；h2为第一激光位移传感器的感测头至第三激光位移传感器的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差，单位mm，且当第一激光位移传感器的感测头高于第三激光位移传感器的感测头时h2为正，反之为负；
步骤5：求出轮缘顶点的平均值径，计算公式为
步骤6：找出第二激光位移传感器所测轮廓线中轮缘顶点距离值最小的那条轮廓线c，并计算该轮廓线上各点距离值所对应的直径值，计算公式为：
dj＝d-2(zj-z)(j＝1，2，3，……)
式中：d为车轮轮缘顶点圆直径，mm；z为所选取的轮廓线中轮缘顶点的距离值，mm，即最小距离值；zj为所选取的轮廓线中其他各点的距离值，mm；
步骤7：计算第四激光位移传感器所测轮廓线中经过车轮法线或最接近车轮法线的轮廓线条数，计算结果四舍五入取整，计算公式为：
式中：c为第二激光位移传感器所测轮廓线中轮缘顶点处距离值最小时的轮廓线，即轮廓线c所在条数；r为轮缘顶点圆半径，单位mm；z为第二激光位移传感器所测轮廓线中距离轮缘顶点最小的距离，单位mm；v为列车行驶速度，单位mm/ms；k为的激光位移传感器采样频率，单位khz；l3为第二激光位移传感器的感测头至第四激光位移传感器的感测头沿平行于轨道方向的距离，单位mm；
步骤8：将第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线进行旋转，得到旋转后轮廓线上各点的坐标(xi，yi)，旋转公式为
xi＝xicosβ-yisinβ
yi＝xisinβ+yicosβ
式中：xi为第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线上各点的横坐标，单位mm；yi为第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线上各点的纵坐标，单位mm；xi为旋转过后轮廓线上各点的横坐标，单位mm；yi为旋转过后轮廓线上各点的纵坐标，单位mm；β为第四激光位移传感器的探测光束与车轮内辋面之间的夹角；
步骤9：计算第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线上各点距离值所对应的直径值，计算公式为：
dk＝d-2(zk-z`)(k＝1,2,3……)
式中：d为轮缘顶点圆直径，单位mm；z`为第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线中轮缘顶点处的距离值，单位mm；zk为第四激光位移传感器所测第c’条轮廓线上其他各点处的距离值，单位mm；
步骤10：截取第二激光位移传感器所选轮廓线中车轮内辋面至轮缘顶点之间的直径，并与第二激光位移传感器自身x轴坐标结合，构成坐标组{(xd，dd)}；截取第四激光位移传感器所选轮廓线经旋转后轮缘顶点至车轮外辋面之间的直径，并与第四激光位移传感器自身的x轴坐标结合，构成坐标组{(xe，de)}；再将截取的坐标组以轮缘顶点为特征点进行拼接，拼接时去除一个重复的轮缘顶点坐标，并将x坐标进行整合，以车轮内辋面为横坐标零点向车轮外辋面为x轴，得到从车轮内辋面至外辋面不同位置的直径坐标组{(xf，df)}；
步骤11：在坐标组{(xf，df)}中找到xf＝d或离d最接近的横坐标所对应的直径，即得车轮踏面直径dt，其中d为车轮直径测量基点与车轮内辋面之间的距离，车轮轮缘高为
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种列车车轮几何参数在线动态测量装置，包括沿列车行驶方向设置的四个激光位移传感器，通过对四个激光位移传感器的安装位置及探测方向进行控制，从而可以采用该测量装置对列车车轮的车轮踏面直径、轮缘厚、轮缘高及轮缘综合值等几何参数进行在线动态测量，有效提高了测量精度和测量效率高，有利于保证列车的行驶安全。
(2)本发明的一种列车车轮几何参数在线动态测量装置，通过第一激光位移传感器、第二激光位移传感器和第三激光位移传感器的配合，采用三点成圆的原理对车轮轮缘顶点圆直径进行测量，未引入速度作为计算条件，避免了速度测量误对测量结果的影响，从而有利于进一步保证车轮几何参数测量的准确性。
(3)本发明的一种列车车轮几何参数在线动态测量装置，仅采用两个一维激光位移传感器和两个二维激光位移传感器，测量装置结构和安装简单，易于实现，且测量效率较高，同时采用本发明的测量装置也不会影响列车的正常行驶。
(4)本发明的一种列车车轮几何参数在线动态测量方法，当启动开关被车轮触发时，四个激光位移传感器同时进行采集，当停止开关被车轮触发时，四个激光位移传感器同时停止采集，将采集到的数据传送至数据处理系统进行处理，从而可以对列车的几何参数直接进行在线动态测量，测量方法简单，成本低，且测量精度较高。
(5)本发明的一种列车车轮几何参数在线动态测量方法，可实现列车几何参数的在线动态测量，大大提高了测量效率，有利于节省人力和物力，同时由于采用非接触法测量，避免了对车轮的磨损。
附图说明
图1为实施例1的列车车轮几何参数在线动态测量装置的结构示意图；
图2为实施例2的列车车轮几何参数在线动态测量装置的主视示意图；
图3为实施例2的列车车轮几何参数在线动态测量装置的左视示意图；
图4为实施例2的列车车轮几何参数在线动态测量装置的俯视示意图；
图5为待测量列车车轮的结构示意图。
示意图中的标号说明：0、测速传感器；1、启动开关；2、第一激光位移传感器；3、第二激光位移传感器；4、第三激光位移传感器；5、第四激光位移传感器；6、第一安装支架；7、停止开关；8、轨道；9、车轮；10、第二安装支架。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，现结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例的一种列车车轮几何参数在线动态测量装置，包括沿列车行驶方向依次安装于轨道8内侧的测速传感器0、启动开关1、第一激光位移传感器2、第二激光位移传感器3、第三激光位移传感器4、第四激光位移传感器5和停止开关7。其中第一激光位移传感器2、第二激光位移传感器3和第三激光位移传感器4的探测光速均垂直于轨道顶面向上，第二激光位移传感器3与第四激光位移传感器5的探测光束均垂直于车轮9内辋面，且第四激光位移传感器5的探测光束与轨道8顶面存在倾斜夹角α。上述第一激光位移传感器2和第三激光位移传感器4为一维激光位移传感器，第二激光位移传感器3和第四激光位移传感器5为二维激光位移传感器，四个激光位移传感器均安装于第一安装支架6上，且其探测频率相同。
同时，本实施例中第一激光位移传感器2和第三激光位移传感器4的探测光束沿平行于轨道方向的连线垂直于第二激光位移传感器3的探测光束所在平面，所述测速传感器0、启动开关1、第一激光位移传感器2、第二激光位移传感器3、第三激光位移传感器4、第四激光位移传感器5和停止开关7均与控制系统相连，且四个激光位移传感器均与数据处理系统相连。
采用本实施例的在线动态测量装置对列车车轮几何参数进行测量，当启动开关1被触发时，四个激光位移传感器同时进行探测采集，当停止开关7被触发时，四个激光位移传感器同时停止探测采集，将四个传感器采集到的数据传输至数据处理系统进行处理，即得列车车轮的几何参数，结合图1、图5，本实施例进行数据处理的具体过程为：
步骤1：以第一激光位移传感器2的感测头位置为坐标原点，平行于列车行驶方向为x轴，垂直轨道顶面向上的方向为y轴建立坐标系；
步骤2：截取第一激光位移传感器2、第二激光位移传感器3和第三激光位移传感器4所测距离均为有效距离值的数据；
步骤3：在截取的数据中，对第一激光位移传感器2和第三激光位移传感器4的测量数据进行拟合，得到不同时刻两个激光位移传感器感测头到车轮上某点的距离值[di2]和[di4]，找到第二激光位移传感器3所截取数据中自身坐标xa对应的距离值和轮缘顶点处的距离值，拟合后得到[di3a]和[di3]，其中最小值分别为d3a和d3；上述xa是指第一激光位移传感器2与第三位移传感器4探测光束沿平行于轨道顶面方向的连线与第二激光位移传感器3探测光束所在平面的交点所在第二激光位移传感器3自身坐标系中的横坐标；
步骤4：按照步骤1中所建立的坐标系，结合各激光位移传感器所测量的距离值，得到不同时刻车轮上某圆周的三个点坐标{(0，di2)}、{(l1，di3a-h1)}和{(l2，di4-h2)}，利用三点成圆的原理，计算出不同时刻车轮上该圆周的直径值[di]；
其中l1为第一激光位移传感器2的感测头至第二激光位移传感器3的感测头沿平行于轨道顶面方向的距离，单位mm；l2为第一激光位移传感器2的感测头至第三激光位移传感器4的感测头沿平行于轨道顶面方向的距离，单位mm；h1为第一激光位移传感器2的感测头至第二激光位移传感器3的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差，单位mm，且当第一激光位移传感器2的感测头高于第二激光位移传感器3的感测头时h1为正，反之为负；h2为第一激光位移传感器2的感测头至第三激光位移传感器4的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差，单位mm，且当第一激光位移传感器2的感测头高于第三激光位移传感器4的感测头时h2为正，反之为负；
步骤5：求出轮缘顶点的平均值径，计算公式为
步骤6：找出第二激光位移传感器3所测轮廓线中轮缘顶点距离值最小的那条轮廓线c，并计算该轮廓线上各点距离值所对应的直径值，计算公式为：
dj＝d-2(zj-z)(j＝1，2，3，……)
式中：d为车轮轮缘顶点圆直径，mm；z为所选取的轮廓线中轮缘顶点的距离值，mm，即最小距离值；zj为所选取的轮廓线中其他各点的距离值，mm；
步骤7：计算第四激光位移传感器5所测轮廓线中经过车轮法线或最接近车轮法线的轮廓线条数，计算结果四舍五入取整，计算公式为：
式中：c为第二激光位移传感器3所测轮廓线中轮缘顶点处距离值最小时的轮廓线，即轮廓线c所在条数；r为轮缘顶点圆半径，单位mm；z为第二激光位移传感器3所测轮廓线中距离轮缘顶点最小的距离，单位mm；v为列车行驶速度，单位mm/ms；k为的激光位移传感器采样频率，单位khz；l3为第二激光位移传感器3的感测头至第四激光位移传感器5的感测头沿平行于轨道方向的距离，单位mm；
步骤8：计算第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线上各点距离值所对应的直径值，计算公式为：
dk＝d-2(zk-z`)(k＝1,2,3……)
式中：d为车轮轮缘顶点圆直径，单位mm；z`为第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线中轮缘顶点处的距离值，单位mm；zk为第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线上其他各点的距离值，单位mm；
步骤9：截取第二激光位移传感器3所选轮廓线中车轮内辋面至轮缘顶点之间的直径，并与第二激光位移传感器3自身x轴坐标结合，构成坐标组{(xd，dd)}；截取第四激光位移传感器5所选轮廓线中轮缘顶点至车轮外辋面之间的直径，并与第四激光位移传感器自身的x轴坐标结合，构成坐标组{(xe，de)}；再将截取的坐标组以轮缘顶点为特征点进行拼接，拼接时去除一个重复的轮缘顶点坐标，并将x坐标进行整合，以车轮内辋面为横坐标零点向车轮外辋面为x轴，得到从车轮内辋面至外辋面不同位置的直径坐标组{(xf，df)}；
步骤10：在坐标组{(xf，df)}中找到xf＝d或离d最接近的横坐标所对应的直径，即得车轮踏面直径dt，其中d为车轮直径测量基点与车轮内辋面之间的距离，车轮轮缘高为
实施例2
本实施例的列车车轮几何参数在线动态测量装置，其结构基本同实施例1，其区别主要在于：本实施例中第四激光位移传感器5通过第二安装支架10安装于轨道8外侧，且其探测光束与轨道顶面之间存在倾斜夹角为α，与车轮内辋面之间存在倾斜夹角为β。
采用本实施例的在线动态测量装置对列车车轮几何参数进行测量，当启动开关1被触发时，四个激光位移传感器同时进行探测采集，当停止开关7被触发时，四个激光位移传感器同时停止探测采集，将四个传感器采集到的数据传输至数据处理系统进行处理，即得列车车轮的几何参数。结合图2-图5，本实施例进行数据处理的具体过程为：
步骤1：以第一激光位移传感器2的感测头位置为坐标原点，平行于列车行驶方向为x轴，垂直轨道顶面向上的方向为y轴建立坐标系；
步骤2：截取第一激光位移传感器2、第二激光位移传感器3和第三激光位移传感器4所测距离均为有效距离值的数据；
步骤3：在截取的数据中，对第一激光位移传感器2和第三激光位移传感器4的测量数据进行拟合，得到不同时刻两个激光位移传感器感测头到车轮上某点的距离值[di2]和[di4]，找到第二激光位移传感器3所截取数据中自身坐标xa对应的距离值和轮缘顶点处的距离值，拟合后得到[di3a]和[di3]，其中最小值分别为d3a和d3；上述xa是指第一激光位移传感器2与第三位移传感器4探测光束沿平行于轨道顶面方向的连线与第二激光位移传感器3探测光束所在平面的交点所在第二激光位移传感器3自身坐标系中的横坐标；
步骤4：按照步骤1中所建立的坐标系，结合各激光位移传感器所测量的距离值，得到不同时刻车轮上某圆周的三个点坐标{(0，di2)}、{(l1，di3a-h1)}和{(l2，di4-h2)}，利用三点成圆的原理，计算出不同时刻车轮上该圆周的直径值[di]；
其中l1为第一激光位移传感器2的感测头至第二激光位移传感器3的感测头沿平行于轨道顶面方向的距离，单位mm；l2为第一激光位移传感器2的感测头至第三激光位移传感器4的感测头沿平行于轨道顶面方向的距离，单位mm；h1为第一激光位移传感器2的感测头至第二激光位移传感器3的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差，单位mm，且当第一激光位移传感器2的感测头高于第二激光位移传感器3的感测头时h1为正，反之为负；h2为第一激光位移传感器2的感测头至第三激光位移传感器4的感测头沿垂直于轨道顶面方向的高度差，单位mm，且当第一激光位移传感器2的感测头高于第三激光位移传感器4的感测头时h2为正，反之为负；
步骤5：求出轮缘顶点的平均值径，计算公式为
步骤6：找出第二激光位移传感器3所测轮廓线中轮缘顶点距离值最小的那条轮廓线c，并计算该轮廓线上各点距离值所对应的直径值，计算公式为：
dj＝d-2(zj-z)(j＝1，2，3，……)
式中：d为车轮轮缘顶点圆直径，mm；z为所选取的轮廓线中轮缘顶点的距离值，mm，即最小距离值；zj为所选取的轮廓线中其他各点的距离值，mm；
步骤7：计算第四激光位移传感器5所测轮廓线中经过车轮法线或最接近车轮法线的轮廓线条数，计算结果四舍五入取整，计算公式为：
式中：c为第二激光位移传感器3所测轮廓线中轮缘顶点处距离值最小时的轮廓线，即轮廓线c所在条数；r为轮缘顶点圆半径，单位mm；z为第二激光位移传感器3所测轮廓线中距离轮缘顶点最小的距离，单位mm；v为列车行驶速度，单位mm/ms；k为的激光位移传感器采样频率，单位khz；l3为第二激光位移传感器3的感测头至第四激光位移传感器(5)的感测头沿平行于轨道方向的距离，单位mm；
步骤8：将第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线进行旋转，得到旋转后轮廓线上各点的坐标(xi，yi)，旋转公式为
xi＝xicosβ-yisinβ
yi＝xisinβ+yicosβ
式中：xi为第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线上各点的横坐标，单位mm；yi为第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线上各点的纵坐标，单位mm；xi为旋转过后轮廓线上各点的横坐标，单位mm；yi为旋转过后轮廓线上各点的纵坐标，单位mm；β为第四激光位移传感器5的探测光束与车轮内辋面之间的夹角；
步骤9：计算第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线上各点距离值所对应的直径值，计算公式为：
dk＝d-2(zk-z`)(k＝1,2,3……)
式中：d为轮缘顶点圆直径，单位mm；z`为第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线中轮缘顶点处的距离值，单位mm；zk为第四激光位移传感器5所测第c’条轮廓线上其他各点处的距离值，单位mm；
步骤10：截取第二激光位移传感器3所选轮廓线中车轮内辋面至轮缘顶点之间的直径，并与第二激光位移传感器3自身x轴坐标结合，构成坐标组{(xd，dd)}；截取第四激光位移传感器5所选轮廓线经旋转后轮缘顶点至车轮外辋面之间的直径，并与第四激光位移传感器自身的x轴坐标结合，构成坐标组{(xe，de)}；再将截取的坐标组以轮缘顶点为特征点进行拼接，拼接时去除一个重复的轮缘顶点坐标，并将x坐标进行整合，以车轮内辋面为横坐标零点向车轮外辋面为x轴，得到从车轮内辋面至外辋面不同位置的直径坐标组{(xf，df)}；
步骤11：在坐标组{(xf，df)}中找到xf＝d或离d最接近的横坐标所对应的直径，即得车轮踏面直径dt，其中d为车轮直径测量基点与车轮内辋面之间的距离，车轮轮缘高为
实施例3
本实施例的列车车轮几何参数在线动态测量装置及测量方法同实施例1或2，其区别主要在于：本实施例中车轮直径测量基点与车轮内辋面之间的距离d取70mm。
实施例4
本实施例的列车车轮几何参数在线动态测量装置及测量方法同实施例1或2，其区别主要在于：本实施例中轮缘厚测量基点对应的直径dh＝dt+20。
实施例5
本实施例的列车车轮几何参数在线动态测量装置及测量方法同实施例1或2，其区别主要在于：本实施例中轮缘厚测量基点对应的直径dh＝dt+24。
实施例6
本实施例的列车车轮几何参数在线动态测量装置及测量方法同实施例1或2，其区别主要在于：本实施例中轮缘综合值测量基点对应的轮缘外侧直径dq＝d-4。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
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