一种列车车轮检测方法、装置及存储介质与流程

本发明实施例涉及轮轨检测技术领域，尤其涉及一种列车车轮检测方法、装置及存储介质。

背景技术

车轮作为列车的关键部件，进行实时的安全监测对于确保列车运行安全至关重要。随着我国高速列车与城市轨道列车的普及，运行速度和频次不断提升，车辆和轨道之间的相互动力作用逐渐增强，伴随而来的车轮失圆缺陷也日益凸显，车轮失圆是车轮擦伤、踏面剥离、踏面突起、车轮多边形化、车轮偏心等现象的统称。它是引起车辆轮轨系统冲击振动的主要激励源，会引起轮轨系统动力响应的变化，对行车稳定性、安全性、舒适性以及车辆轮轨系统各个部件的寿命都有较大影响。

现有技术中，对车轮的完整性测量的方式为离线测量，离线测量指在车辆驶离运营正线后进行车轮检测，主要以静态测量为主，离线测量方法包括人工目视检测、车轮踏面圆度跳动测量、车轮廓形检测等。

离线测量需要在列车处于静止或者低速运行状态时进行，一般在车辆维修段实施，测量时间较长，效率低下，同时在测量过程中，车辆无法投入到使用过程中，影响车辆的运行效率。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种列车车轮检测方法、装置及存储介质，可以实现对车轮缺陷的在线检测的效果，提高了检测效率，同时检测车轮缺陷的过程也不会影响车辆的正常运行。

第一方面，本发明实施例提供了一种列车车轮检测方法，该方法包括：

通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据；

根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷。

进一步的，所述力学测量装置布设在测量区域内的轨道上，并具体布设在测量区域内的轨枕上方的轨道上和轨枕之间的轨道上；

轨枕上方的轨道上的所述力学测量装置用于探测当前车轮的垂向支反力；

轨枕之间的轨道上的所述力学测量装置用于探测当前车轮的垂向剪切力；

所述当前车轮的垂向支反力和所述当前车轮的垂向剪切力构成所述车轮-轨道接触力数据。

进一步的，根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷，包括：

根据所述车轮-轨道接触力数据，确定当前车轮的动态系数；

根据所述动态系数的大小，确定当前车轮的缺陷程度等级。

进一步的，所述动态系数包括：轮轨力静态中值与最大值、轮轨力静态中值与最小值以及轮轨力最大值与最小值中的一组数据的差值或者比值。

进一步的，根据所述动态系数的大小，确定当前车轮的缺陷程度等级，包括：

对当前车轮在当前测量区域的动态系数进行存储；

将所有测量区域当前车轮的动态系数进行汇总，得到动态系数汇总结果；

根据动态系数汇总结果，确定当前车轮的缺陷程度等级。

进一步的，在通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据之前，还包括：

确定车辆身份标识，并获取车辆运行速度；

根据所述车辆身份标识以及车辆运行速度，确定车轮-轨道接触力数据对应的当前车轮以及当前车轮的当前速度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种列车车轮检测装置，该装置包括：

车轮-轨道接触力数据获取模块，用于通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据；

车轮检测模块，用于根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷。

进一步的，所述力学测量装置布设在测量区域内的轨道上，并具体布设在测量区域内的轨枕上方的轨道上和轨枕之间的轨道上；

轨枕上方的轨道上的所述力学测量装置用于探测当前车轮的垂向支反力；

轨枕之间的轨道上的所述力学测量装置用于探测当前车轮的垂向剪切力；

所述当前车轮的垂向支反力和所述当前车轮的垂向剪切力构成所述车轮-轨道接触力数据。

进一步的，所述车轮检测模块包括：

动态系数确定单元，用于根据所述车轮-轨道接触力数据，确定当前车轮的动态系数；

缺陷程度等级确定单元，用于根据所述动态系数的大小，确定当前车轮的缺陷程度等级。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所述的列车车轮检测方法。

本发明实施例所提供的技术方案，通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据；根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷，可以实现对车轮缺陷的在线检测的效果，提高了检测效率，同时检测车轮缺陷的过程也不会影响车辆的正常运行。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的列车车轮检测方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的一种力学测量装置布设示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种力学测量装置布设示意图；

图4本发明实施例一提供的一种结果展示示意图；

图5是本发明实施例二提供的列车车轮检测方法的流程图；

图6是本发明实施例三提供的列车车轮检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的列车车轮检测方法的流程图，本实施例可适用车轮检测的情况，该方法可以由本发明实施例所提供的车轮检测装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式来实现，并可集成于车辆或者车轮检测系统中。

如图1所示，所述列车车轮检测方法包括：

s110、通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据。

其中，力学测量装置可以是布设在车辆正常运行的轨道上，比如可以布设在轨道的轮轨测量路段，还可以是布设在专门的轮轨测量路段上，如在某一车站的边缘，设有足够长的轨道用来对车轮进行检测。

对于力学测量装置，本申请不做具体限定，可以是粘贴在轨道侧面的弹性贴片，还可以是其他测力组件，如也可以布设在轨枕下面，或者其他方式进行布设。力学测量装置只要能够将车辆在轨道上行驶过程中，将车辆对轨道造成的压力进行采集即可。得到的车轮-轨道接触力数据如果是在理想状态下，呈现的应该是一条近似水平的直线，该压力值就是车轮行驶过程中，测得的车轮及车厢及其承载物的重力。

其中，车轮-轨道接触力数据可以是连续的，也可以是离散的，或者准连续的，如力学测量装置为测点型力学测量装置时，可以通过控制布设力学测量装置的距离来确定，相应的，如果力学测量装置为连续的测量装置，则得到的车轮-轨道接触力数据就可以是连续的力学数据。

在本实施例中，可选的，所述力学测量装置布设在测量区域内的轨道上，并具体布设在测量区域内的轨枕上方的轨道上和轨枕之间的轨道上；轨枕上方的轨道上的所述力学测量装置用于探测当前车轮的垂向支反力；轨枕之间的轨道上的所述力学测量装置用于探测当前车轮的垂向剪切力；所述当前车轮的垂向支反力和所述当前车轮的垂向剪切力构成所述车轮-轨道接触力数据。

其中，测量区域可以是在车辆正常运行的轨道中的一段，长度可以是5米、10米甚至更长或者更短。对于最短的长度要求，只要该长度能够覆盖每个车轮的周长即可。当测量的长度超过这个长度时，可以将一个车轮的多个转动周期的数据进行统计分析，这样可以避免因为偶然因素形成的车轮-轨道接触力数据突刺，影响对于车轮检测过程中的轮轨力测量的准确性。

轨枕上方的轨道上的力学测量装置，由于有轨枕的支撑，可以用于测量车辆经过时，车轮对轨道造成的压力。轨枕之间的轨道上的力学测量装置，由于其位于轨枕之间，没有轨枕的支撑，可以通过测量轨道上的车辆经过时对与轨枕之间位置的轨道造成的垂向剪切力。由于车辆在转弯等情况下，会导致形成横向剪切力的情况，所以本申请中测量路段可以尽量设置在车辆直行的轨道上，这样可以避免横向剪切力影响轨枕之间的力学测量装置测量得到的力学数据的准确性。

在本实施例中，可选的，通过车轮-轨道接触力数据预处理装置对车轮-轨道接触力数据进行信号转换并做放大处理。其中，通过车轮-轨道接触力数据可以吧力学测量装置得到的电信号转化为相应的力学信号，再将该力学信号进行放大得到车轮对轨道实际造成的压力值。值得说明的是，如果不经过转换和放大，仅以最初的电信号也能够完成车轮的缺陷检测，但是在转换和放大之后，可以使本方案得到的输出结果更加符合用户的需求，即直接得到了车轮对轨道的实际压力值。

图2是本发明实施例一提供的一种力学测量装置布设示意图。如图2所示，力学测量装置可以是弹性贴片，则可以在轨枕上方的轨道上布设来检测车轮经过时的压力，还可以在轨枕之间布设来检测车轮经过时的垂向剪切力。图3是本发明实施例一提供的一种力学测量装置布设示意图。如图3所示，可以将力学测量装置连续布设在轨道上的侧面部位，因为这样可以得到连续的车轮-轨道接触力数据的同时，布设在轨道侧面可以避免其与高速驶过的车轮接触造成力学测量装置损坏。相应的，还可以布设在轨道底面，但是这样布设不利于力学测量装置的拆装和维护。

s120、根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷。

在得到车轮-轨道接触力数据之后，根据车轮-轨道接触力数据所呈现出来的情况，确定当前车轮是否存在缺陷。其中，得到的车轮-轨道接触力数据可以是通过力学测量装置得到的电信号，也可以是通过转换和放大之后的力学信号。

根据得到的车轮-轨道接触力数据，可以确定当前车轮在一个圆周内与轨道之间的压力情况，其中针对离散数据可以根据力学测量装置的距离近似看作是一组连续的数据。当压力表现中，存在某一个位置的压力过大或者过小的情况时，则可以确定过大可能因为车轮某一位置突出造成，过小可能由于车辆某一位置凹陷造成，则根据车轮-轨道接触力数据，就能够判断车辆是否存在缺陷的结果。

图4本发明实施例一提供的一种结果展示示意图。如图4所示，纵坐标可以是转换后得到的轮轨力，也可以是其他能够表征车轮-轨道接触力数据大小的数据，横坐标可以表示在一个测量区域内的某一段多个测力数据的位置，针对于同一个车轮进行测量时，可以将测得的轮轨力分布在图中，再经过在每一个车轮周长中，以经过6个力学测量装置为例，则在第5个力学测量装置得到的车轮-轨道接触力数据明显相对于其他位置测得的数据存在差距，而且在第二个车轮周长的测力数据中，与第一个车轮周长的测力数据基本一致，都在第5个力学测量装置的位置出现了异常点，则可以确定在相应位置的车轮存在缺陷，由于其突然升高，所以可能是由于车轮的某个部位突出所引起的。另外，值得说明的是，每个车轮的测量周期可以是一个车轮周长，也可以是多个车轮周长，可以在同一检测路段内对其是否存在缺陷进行判断，也可以是结合多个测量路段的数据综合计算后得到结果，这样可以使车轮是否存在缺陷的判断结果更加准确。

除此之外，还可以根据车轮的某一个固定位置力学测量装置呈现出来的数值是偏低的，来确定车轮该位置存在凹陷。还可以根据车轮-轨道接触力数据的周期性浮动确定当前车轮是否存在失圆的问题。

在本实施例中，可以通过对车轮-轨道接触力数据的分析，得到车轮缺陷在车轮周长方向上的具体为止，也可以对车轮缺陷位置进行预测，即根据接触力数据的变化规律预测车轮缺陷的所在位置。在实时检测过程中，可以根据接触力数据，确定精度为达到5毫米以上的车轮径向缺陷。其中，对于车轮的局部缺陷来说，比如凹陷，可以在凹陷深度超过5毫米时确定当前车辆存在缺陷，在车轮失圆缺陷来说，比如椭圆，可以在椭圆的长轴半径和短轴半径的长度差超过5毫米时确定当前车辆存在缺陷。

本发明实施例所提供的技术方案，通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据；根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷，可以实现对车轮缺陷的在线检测的效果，提高了检测效率，同时检测车轮缺陷的过程也不会影响车辆的正常运行。

在上述技术方案的基础上，可选的，在通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据之前，还包括：确定车辆身份标识，并获取车辆运行速度；根据所述车辆身份标识以及车辆运行速度，确定车轮-轨道接触力数据对应的当前车轮以及当前车轮的当前速度。

具体的，可以采用在车辆上设置用于进行车辆识别的追踪装置，并在车轮到达测量区域时或者之前，获取该追踪装置的信号来对车辆进行识别。这样就可以根据每个车辆的编码来存储车轮检测数据及结果，便于对车辆的快速确认。除此之外，还可以通过测速雷达等装置测量车辆经过检测区域的运行速度，从而便于对数据的整理和分析，还可以用于确定车辆运行的速度系数，对于车轮是否存在缺陷提供辅助判定条件。

实施例二

图5是本发明实施例二提供的列车车轮检测方法的流程图。本实施例在上述实施例的基础上，优化为：根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷，包括：根据所述车轮-轨道接触力数据，确定当前车轮的动态系数；根据所述动态系数的大小，确定当前车轮的缺陷程度等级。

如图5所示，所述列车车轮检测方法包括：

s510、通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据。

s520、根据所述车轮-轨道接触力数据，确定当前车轮的动态系数。

其中，车轮的动态系数可以是在得到的车轮-轨道接触力数据的基础上，进行一定的计算得出的。

在本实施例中，可选的，所述动态系数包括：轮轨力静态中值与最大值、轮轨力静态中值与最小值以及轮轨力最大值与最小值中的一组数据的差值或者比值。

其中，轮轨力静态中值可以是在轮轨力一定波动范围内(不超出计算平均值所要求的轮轨力上限值和下限值)计算出来的平均值，可以表示车轮、车身及其承载物的总重量。相应的，轮轨力静态中值与最大值、轮轨力静态中值与最小值以及轮轨力最大值与最小值中的一组数据的差值或者比值，可以通过实际测得的车轮-轨道接触力数据中进行计算得到，可以用来表示车轮在存在缺陷的位置在车轮-轨道接触力数据上表现出来的差异性，本申请仅以以上几种作为优选示例，并不限定对于车轮在存在缺陷的位置在车轮-轨道接触力数据上表现出来的差异性只能通过上述几种来实现。这样设置的好处是可以通过存在差异的数值与静态中值进行比较，从而使得到的车轮是否存在缺陷的结果更加准确。

在本实施例中，可以根据轮轨力静态中值与最大值、轮轨力静态中值与最小值中的较大一个作为最大波动值，再根据最大波动值与静态中值的比值作为车轮的动态数据，这样设置的好处是可以考虑到车辆的自重(包括车轮、车身以及车内承载物的重量)，当车身自重较大时，最大波动值需要更大才能够被确定为车轮存在缺陷。

s530、根据所述动态系数的大小，确定当前车轮的缺陷程度等级。

根据所述动态系数的大小，确定当前车轮的缺陷程度等级，其中，是否存在车轮缺陷可以通过缺陷程度等级来表示，如缺陷程度等级为0-3级，0级表示车轮不存在缺陷，1-3级表示车轮存在的缺陷等级越来越高。相应的，根据车轮的缺陷程度等级就能够判断出是否需要对该车轮进行维护，如0-1级的车轮可以继续运行，不做维护，而2-3级的车轮则存在较为明显的缺陷，需要对其进行维修或者更换才能够保证车辆的正常运行，不至于产生不必要的能量损失和存在安全隐患。

本实施例在上述实施例的基础上，提供了一种根据车轮的动态系数确定车轮的缺陷程度等级，进而得出该车辆是否存在缺陷以及存在缺陷的程度的效果这样设置可以提高对车轮进行在线维护的准确性和数据合理性，提高车轮维护的效率。

在上述技术方案的基础上，可选的，根据所述动态系数的大小，确定当前车轮的缺陷程度等级，包括：对当前车轮在当前测量区域的动态系数进行存储；将所有测量区域当前车轮的动态系数进行汇总，得到动态系数汇总结果；根据动态系数汇总结果，确定当前车轮的缺陷程度等级。

其中，对多测量区域的动态系数进行存储并统计计算可以使得对于车轮的缺陷程度等级的计算更加准确，避免因为路段的情况影响，如转弯或者局部轨道不平整，甚至轨道的刚度各处不同等，导致误判情况，提高了本发明实施例计算过程的准确性。

实施例三

图6是本发明实施例三提供的列车车轮检测装置的结构示意图。如图6所示，所述车轮检测装置，包括：

车轮-轨道接触力数据获取模块610，用于通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据；

车轮检测模块620，用于根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷。

本发明实施例所提供的技术方案，通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据；根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷，可以实现对车轮缺陷的在线检测的效果，提高了检测效率，同时检测车轮缺陷的过程也不会影响车辆的正常运行。

在上述各技术方案的基础上，可选的，所述力学测量装置布设在测量区域内的轨道上，并具体布设在测量区域内的轨枕上方的轨道上和轨枕之间的轨道上；

轨枕上方的轨道上的所述力学测量装置用于探测当前车轮的垂向支反力；

轨枕之间的轨道上的所述力学测量装置用于探测当前车轮的垂向剪切力；

所述当前车轮的垂向支反力和所述当前车轮的垂向剪切力构成所述车轮-轨道接触力数据。

在上述各技术方案的基础上，可选的，所述车轮检测模块620包括：

动态系数确定单元，用于根据所述车轮-轨道接触力数据，确定当前车轮的动态系数；

缺陷程度等级确定单元，用于根据所述动态系数的大小，确定当前车轮的缺陷程度等级。

上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例四

本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种列车车轮检测方法，该方法包括：

通过力学测量装置获取列车当前车轮行驶过程中的车轮-轨道接触力数据；

根据所述车轮-轨道接触力数据，判定当前车轮是否存在缺陷。

存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddrram、sram、edoram，兰巴斯(rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的车轮检测操作，还可以执行本申请任意实施例所提供的列车车轮检测方法中的相关操作。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。