一种铁路车辆轮对直径动态检测系统的制作方法

本发明涉及一种铁路车辆轮对检测技术。

背景技术：

随着铁路运输向着高速、大密度、重载方向发展，车辆车轮的踏面和轮缘的磨损日益严重，导致车轮直径发生变化，使车轮与钢轨之间的配合关系发生改变，不仅加剧了列车轮对结构部件的伤损，导致较高的铁路运输成本，而且直接影响铁路运输安全。为保证列车运行安全，铁道部门规定运行列车要定期对车轮状态进行检测，以决定车轮的检修或报废。

车辆轮对直径是列车车轮状态数据的重要参数，由于它的尺寸较大，不同型号车轮轮对直径相差较大，难以用普通量具直接测量；目前，车辆轮对的测量方面仍停留在静态测量阶段，该静态测量阶段为车辆停止在作业场时进行测量，并且采用人工手动测量，而且人工手动测量工作强度大，工作效率低，并且静态测量无法实时对运行中的列车轮对直径进行检测。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的人工手动检测方法工作强度大，工作效率低以及无法实时对运行中的列车轮对直径进行检测的问题，提出了一种铁路车辆轮对直径动态检测系统。

本发明所述的一种铁路车辆轮对直径动态检测系统包括车轮传感器、光源和相机；

光源和相机分别安装在两条钢轨之间，并同时位于相邻的两个轨枕之间；光源发出光线照射在车轴上，相机用于获取光源照射在车轴上形成的车轴曲线图像；车轮传感器设置在钢轨的侧壁上以获取轮对位置信息，并且保证车辆优先通过车轮传感器后，再通过光源和相机；所述轮对位置信息作为相机的触发信号；

所述相机获取光源照射在车轴上形成的车轴曲线图像后，通过计算机进行处理，进而获取车辆轮对的直径数据。

本发明的有益效果是实现了实时对运行中的列车轮对直径进行检测，完全摒弃了现有的人工手动检测方法，并且该动态检测系统由于设置了光源和相机，因此具有抗雾、雨、雪、沙尘以及阳光的干扰，在恶劣的天气下该动态检测系统能够正常运行，同时该动态检测系统硬件稳定可靠，具有标准化、模块化和集成化的优点。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种铁路车辆轮对直径动态检测系统的结构示意图；

图2为具体实施方式一中确定相机上每个像素对应的空间内实际坐标值时的原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种铁路车辆轮对直径动态检测系统包括车轮传感器3、光源4和相机5；

光源4和相机5分别安装在两条钢轨1之间，并同时位于相邻的两个轨枕2之间；光源4发出光线照射在车轴上，相机5用于获取光源4照射在车轴上形成的车轴曲线图像；车轮传感器3设置在钢轨1的侧壁上以获取轮对位置信息，并且保证车辆优先通过车轮传感器3后，再通过光源4和相机5；所述轮对位置信息作为相机6的触发信号；

所述相机6获取光源4照射在车轴上形成的车轴曲线图像后，通过计算机进行处理，进而获取车辆轮对的直径数据。

在本实施方式中，光源4作为相机5的补偿光源，使得相机5获取的车轴的底部图像清晰；相机5外增设相机保护箱用于保护相机5，光源4外增设光源防护箱用于保护光源4；相机保护箱和光源防护箱能够使得该动态检测系统具有抗雾、雨、雪、沙尘以及阳光的干扰的能力.

在本实施方式中，所述相机5为面阵相机。

在本实施方式中，所述光源4的照射方向为竖直向上；

所述相机5倾斜放置，并使得光源4与相机5的焦点汇聚于车轴处。

在本实施方式中，所述计算机对相机5获取光源(4)照射在车轴上形成的车轴曲线图像的处理方法为：将相机5获取的光源4照射在车轴上形成的车轴曲线图像转换为空间内实际坐标值，确定出车轴的圆心以及半径。

在本实施方式中，将相机5获取的光源4照射在车轴上形成的车轴曲线图像转换为空间内实际坐标值是通过以下步骤实现的：

步骤一、建立阶梯型标定物6，并将该阶梯型标定物6倒置于光源4正上方，其所处高度与车辆运行时车轴所处高度相同，以便激光光源8垂直照射在标定物7上；

步骤二、通过相机5拍摄步骤一建立的阶梯型标定物6，获取阶梯型曲线；

步骤三、根据步骤二获取的梯型曲线，确定出相机5上每个像素对应的空间内实际坐标值，并将该相机5上每个像素对应的空间内实际坐标值存储于计算机中；

步骤四、利用相机5获取的车轴曲线所占有的像素，将相机5获取车轴的底部图像转换为空间内实际坐标值。

本实施方式所述的一种铁路车辆轮对直径动态检测系统能够自动检测车辆轮对的直径，考虑到左右两个轮对直径可能不同，采用两个相机5分别对车辆轮对进行检测，同时设立两个光源4分别为两个相机5作为各自的补偿光源，并且保证两个相机5的亮度一致；该动态检测系统适用车速：0～120km/h；能够适应列车调速时的正常检测；能满足256辆编组列车的检测，无漏探；适应50kg/m、60kg/m、75kg/m钢轨。

技术特征：

1.一种铁路车辆轮对直径动态检测系统，其特征在于，该动态检测系统包括车轮传感器(3)、光源(4)和相机(5)；

光源(4)和相机(5)分别安装在两条钢轨(1)之间，并同时位于相邻的两个轨枕(2)之间；光源(4)发出光线照射在车轴上，相机(5)用于获取光源(4)照射在车轴上形成的车轴曲线图像；车轮传感器(3)设置在钢轨(1)的侧壁上以获取轮对位置信息，并且保证车辆优先通过车轮传感器(3)后，再通过光源(4)和相机(5)；所述轮对位置信息作为相机(6)的触发信号；

所述相机(6)获取光源(4)照射在车轴上形成的车轴曲线图像后，通过计算机进行处理，进而获取车辆轮对的直径数据。

2.根据权利要求1所述的一种铁路车辆轮对直径动态检测系统，其特征在于，所述相机(5)为面阵相机。

3.根据权利要求1所述的一种铁路车辆轮对直径动态检测系统，其特征在于，所述光源(4)的照射方向为竖直向上；

所述相机(5)倾斜放置，并使得光源(4)与相机(5)的焦点汇聚于车轴处。

4.根据权利要求3所述的一种铁路车辆轮对直径动态检测系统，其特征在于，所述计算机对相机(5)获取光源(4)照射在车轴上形成的车轴曲线图像的处理方法为：

将相机(5)获取的光源(4)照射在车轴上形成的车轴曲线图像转换为空间内实际坐标值，确定出车轴的圆心以及半径。

5.根据权利要求4所述的一种铁路车辆轮对直径动态检测系统，其特征在于，将相机(5)获取的光源(4)照射在车轴上形成的车轴曲线图像转换为空间内实际坐标值是通过以下步骤实现的：

步骤一、建立阶梯型标定物(6)，并将该阶梯型标定物(6)倒置于光源(4)正上方，其所处高度与车辆运行时车轴所处高度相同，以便激光光源8垂直照射在标定物7上；

步骤二、通过相机(5)拍摄步骤一建立的阶梯型标定物(6)，获取阶梯型曲线；

步骤三、根据步骤二获取的梯型曲线，确定出相机(5)上每个像素对应的空间内实际坐标值，并将该相机(5)上每个像素对应的空间内实际坐标值存储于计算机中；

步骤四、利用相机(5)获取的车轴曲线所占有的像素，将相机(5)获取车轴的底部图像转换为空间内实际坐标值。

技术总结
一种铁路车辆轮对直径动态检测系统，涉及一种铁路车辆轮对检测技术，为了解决现有的人工手动检测方法工作强度大，工作效率低以及无法实时对运行中的列车轮对直径进行检测的问题。本发明的光源和相机安装在两条钢轨之间以及相邻的两个轨枕之间；相机用于获取光源照射在车轴上形成的车轴曲线图像；光源作为相机的补偿光源；车轮传感器设置在铁轨的侧壁上，车辆优先通过车轮传感器后，再通过光源和相机；轮对位置信息作为相机的触发信号；相机获取图像后，计算机进行处理，获取车辆轮对的直径数据。有益效果为实现了实时对运行中的列车轮对直径进行检测。

技术研发人员：张延明;黄宇健;康成吉;朱金良
受保护的技术使用者：哈尔滨市科佳通用机电股份有限公司
技术研发日：2019.10.08
技术公布日：2019.12.13