专利名称：车轮踏面擦伤及磨损非接触式动态测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种列车车轮故障自动检测装置，用于对运动中的列车车轮踏面擦伤和磨损的测量。
列车车轮在运动过程中，由于摩擦造成的车轮踏面磨损，使得车轮直径减少；又由于制动以及车轮与钢轨面在转弯时的相对滑动等因素造成的踏面擦伤或剥离，使得踏面滚动圆呈弦缺状(偏平)。车轮的擦伤和磨损，特别是车轮擦伤给列车在行进中带来额外的冲击振动，影响列车与轨道设施的安全与使用寿命，是高速列车与重载列车发展中必须要解决的问题。为解决以上问题，专利号96216065.2，设计名称为“列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置”，提出了一种用平行四边形机构作为该装置的踏面擦伤及磨损测量单元，来动态测量列车在行进过程中车轮踏面存在的擦伤与磨损；在实际应用中，车轮给该装置的平行四边形机构带来较大的冲击与振动，造成漏测或误测。专利号00243380.X，设计名称为“列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置”，提出了在平行四边形机构中加吸振和阻尼机构，解决了专利号96216065.2的测量装置所存在的问题。但以上两专利技术，均由于踏面擦伤及磨损测量单元的平行四边形机构在实际测量中始终与车轮接触，容易造成测量机构损坏，引起机械故障；另外，这种机械接触式方式测量，要求列车的运行速度小于40Km/h，使测量结果受列车运行速度的限制，缩小了测量装置的适应范围。
本实用新型的目的是提供一种在列车运动中非接触式定量测量车轮踏面擦伤及磨损的装置。其测量装置的机械故障率低，测量结果不受列车速度的限制。
本实用新型的目的是这样实现的整个车轮踏面擦伤及磨损非接触式动态测量装置由磁传感器构成的列车车轮探测器、车轮踏面擦伤及磨损测量单元以及信号处理单元组成，其特征是所述的车轮踏面擦伤及磨损测量单元包括两套或两套以上的非接触式位移传感器；所述的非接触式位移传感器与支座固定在一起，并通过支座固定在钢轨上。
本实用新型与已有技术相比所具有的优点其一，由于采用非接触式位移传感器直接测量出车轮踏面与轮缘相对高度，进而得到车轮踏面的擦伤与磨损，大大减少测量装置的机械故障率；其二，由于是非接触式，测量结果不受列车运行速度的限制，扩大了测量装置的适应范围；其三，测量装置的结构简单，安装及维护方便。
图1列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置主视图图2列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置A-A剖视图图3列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置的固定在钢轨外侧示意图图中1为磁传感器、2为车轮踏面擦伤及磨损测量单元、3为非接触式磁感应位移传感器、4为信号处理单元、5为支座、6为车轮、7为钢轨。
以附图为实施例对本实用新型作进一步说明本实用新型提供的车轮踏面擦伤及磨损非接触式动态测量装置，其结构示意图如图1、2所示。该测量装置由两个磁传感器1构成的列车车轮探测器、车轮踏面擦伤及磨损测量单元2(虚线框)以及信号处理单元3组成。车轮踏面擦伤及磨损测量单元2包括两个非接触式电磁感应位移传感器3，电磁传感器3主要由导磁材料和线圈构成；所述的非接触式电磁感应位移传感器3与支座5通过螺钉或其它连接方式连接为一体，支座5固定在钢轨7上。
电磁传感器3的测量面与钢轨7顶面的距离与平行性通过人工调整来保证。测量时，为避免两个车轮同时扫过一个非接触式传感器的测量面，引起误报测量结果，必须安装两套或两套以上非接触式位移传感器，每个非接触式位移传感器沿列车行驶方向测量面的长度应小于列车转向架两个轴之间的中心距离(约为1650mm)。同时，为完整得到每个车轮踏面圆周范围内的擦伤和磨损，两套非接触式位移传感器测量面的长度之和应大于或等于轮缘顶端的周长(约为3000mm)，即要求每个电磁感应位移传感器3沿列车运动方向的测量面长度大于1500mm。
整个测量装置的测量原理如下在铁路线路的两根钢轨上，安装以上所述的两套车轮踏面擦伤及磨损非接触式动态测量装置，分别测量列车两边车轮的擦伤及磨损。当人工调整整个测量装置处于正常的工作状态时，测量装置可进行自动测量。当列车经过测量装置的安装区域时，车轮6首先经过两个磁传感器1，根据车轮经过此两个磁传感器1的时间间隔，可自动测量出列车运行的速度，并对列车进行计轴、计辆。同时信号处理单元4通过读取列车的运行速度，自动调整采样频率。按电磁感应定律制造的电磁传感器3主要由导磁材料和线圈构成，当车轮到达第一个电磁感应式位移传感器3的测量面时，车轮切割电磁传感器3表面的磁力线，传感器3感应出电动势，此电动势与列车车轮的速度和车轮轮缘达到传感器测量面的距离有关，由于通过两个磁传感器1可以准确得到车轮的速度，信号处理后的输出信号的大小只与轮缘顶部到电磁传感器3表面之间的距离有关。若列车运动过程中，单个车轮踏面与轮缘之间的高度相对不变，则表明踏面不存在擦伤，传感器3的输出也相对不变；若踏面与轮缘存在擦伤，则相对高度有突然变化，传感器3可直接测出这一变化，即可得到其擦伤量的大小；当踏面存在多处擦伤时，则在整个传感器的输出线上存在多处变化的地方；当踏面有磨损时，传感器的初始输出值相对于无磨损车轮的输出值有一明显变化，此变化量对应车轮踏面的磨损量，计算机通过对以上测量结果进行处理，可以得到列车通过测量装置时每个车轮踏面的擦伤量和磨损量，并将擦伤及磨损的超差量传输到列检值班室，通知现场人员进行核对和处理。
本装置测量车轮擦伤及磨损的范围为0－15mm，测量灵敏度为0.1mm，测量误差小于0.2mm。
本实用新型还可以有不同的实施方案，例如1.采用其它原理制造的非接触式位移传感器(如电涡流类型、电容类型等)代替电磁感应式位移传感器可得到同样的效果，例如用按电容传感器制造的传感器进行测量时，传感器与钢轨绝缘连接，传感器的测量面和车轮的轮缘形成电容的两个极，它们之间距离的变化直接改变这两个电极之间电容的变化，同样可以测量踏面的磨损与擦伤，只是这种传感器受电磁干扰的影响较大；2.用两套以上非接触式位移传感器构成的车轮踏面擦伤及磨损测量单元，只要满足所有传感器测量面的有效长度之和大于或等于车轮轮缘顶部的展开长度，可得到相同的测量结果，但增加了测量装置的复杂程度和成本；3.车轮踏面擦伤及磨损测量单元可以通过支座固定在钢轨的外侧(如图3所示)，测量未损踏面外侧与有缺陷踏面内侧之间相对高度的变化，同样可以得到踏面的擦伤，但由于不是以轮缘为基准，不能测量踏面的磨损量；4.轮踏面擦伤及磨损测量单元可以通过其它连接方式与线路的地基相连，可得到类似结果，但列车运行时钢轨的振动与变形等因素给测量带来不利的影响。
权利要求1.一种车轮踏面擦伤及磨损非接触式动态测量装置，该测量装置包括由两个磁传感器(1)构成的列车车轮探测器、车轮踏面擦伤及磨损测量单元(2)以及信号处理单元(3)，其特征是，该测量装置的车轮踏面擦伤及磨损测量单元(2)包括两套或两套以上的非接触式位移传感器(3)。
2.根据权利要求1所述的车轮踏面擦伤及磨损非接触式动态测量装置，其特征是，所述非接触式位移传感器(3)与支座(5)固定在一起，通过支座(5)固定在钢轨(7)上。
专利摘要一种车轮踏面擦伤及磨损非接触式动态测量装置,该测量装置由两个磁传感器1构成的列车车轮探测器、车轮踏面擦伤及磨损测量单元2以及信号处理单元3组成。其特征是:所述的车轮踏面擦伤及磨损测量单元2包括两套或两套以上的非接触式位移传感器;所述的非接触式位移传感器与支座5固定在一起,并通过支座5固定在钢轨7上。该测量装置的结构简单、安装及维护方便、机械故障率低、测量结果不受列车速度的限制,扩大了测量装置的适应范围。
文档编号G01N3/56GK2466012SQ01204420
公开日2001年12月19日 申请日期2001年2月27日 优先权日2001年2月27日
发明者冯其波 申请人:北方交通大学