轨道波磨参数在线检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及铁路安全运行技术领域，具体涉及一种轨道波磨参数在线检测装置。
【背景技术】
[0002]钢轨波浪磨耗是产生噪音和引起轮轨相互作用力变化的主要原因之一。随着高速、重载的发展，钢轨波浪磨耗日益严重，这不仅加剧了轨道结构部件的伤损和轨道状态的恶化，而且影响了钢轨的使用寿命，甚至危及行车安全。
[0003]波磨主要应用的波磨测量仪器有手持式及车载式两大类。手持式主要有:英国的CAT型波磨小推车;车载式的主要有美国的ENSCO公司所设计研发的车载式波磨检测系统和MERMEC集团开发和生产的车载式波磨测量系统等。这些测量系统虽然都能动态连续的测量，但采用的原理是惯性基准法，这种测量方法受到速度影响较大，而且夹杂了很多加速度干扰信号，测量误差较大。国内的波磨测量产品处于低级阶段水平，大多以生成波磨尺为主。钢轨波磨尺具有精度低，静态单点测量不能反应动态轨道全部波磨信息，数据后处理也很麻烦，效率低下等缺点。
[0004]我国钢轨波浪磨耗波长范围主要在200mm-600mm，但在有些高速线路如广深线上发现了波长Im左右的波浪磨耗。我国对钢轨波浪磨耗的检测方法是静态逐点手工测量为主，也有少部分工务段购买外国设备进行动态连续测量。目前地铁工务和各类研究机构主要使用英国CAT型波磨小推车进行波磨日常检测。此款仪器设备由人工沿线路推着前行，并实时采集数据。CAT波磨小推车可以对波磨的发展过程以及波长主要分布等进行监控和分析。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种轨道波磨参数在线检测
目.ο
[0006]本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的:
[0007]—种轨道波磨参数在线检测装置，包括计算机和信号采集模块，所述信号采集模块同时通信连接有两个2D激光传感器、六个ID激光传感器和两个轴箱加速度传感器，所述信号采集模块与所述计算机通信连接，所述计算机通信连接有两个电机，两个所述电机分别驱动连接有两个滚珠丝杠滑台，六个所述ID激光传感器平均分配安装于两个所述滚珠丝杠滑台上。
[0008]进一步地，两个所述滚珠丝杠滑台的运动路径上分别设置有两个限位开关，两个所述限位开关的信号输出端均与所述信号采集模块连接。
[0009]进一步地，两个所述轴箱加速度传感器安装在转向架轴箱上，两个所述2D激光传感器安装在所述转向架正对轨道的中间位置。
[0010]本实用新型的有益效果在于:
[0011]本实用新型通过将ID激光传感器安装到机车上，组成一定比例的弦长，通过弦测法可以高速动态测量线路波磨参数，其检测效率远远高于国外手持设备及静态测量设备。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构框图；
[0013]图2是本实用新型中各部件在铁路上的安装示意图；
[0014]图中:1-计算机、2-信号采集模块、3-轨道、M1-2D激光传感器、M2-2D激光传感器、M3-滚珠丝杆滑台、M4-滚珠丝杆滑台、M5-电机、M6-电机、M7-限位开关、M8-限位开关、Gl-1D激光传感器、G2-1D激光传感器、G3-1D激光传感器、G4-1D激光传感器、G5-1D激光传感器、G6-1D激光传感器、Jl-轴箱加速度传感器、J2-轴箱加速度传感器。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0016]如图1和图2所示，本实用新型包括计算机I和信号采集模块2，信号采集模块2同时通信连接有两个20激光传感器(11、12)、六个10激光传感器(61、62、63、64、65、66)和两个轴箱加速度传感器(J1、J2)，信号采集模块2与计算机I通信连接，计算机I通信连接有两个电机(M5、M6)，两个电机(M5、M6)分别驱动连接有两个滚珠丝杠滑台(M3、M4)，六个ID激光传感器(61、62、63、64、65、66)平均分配安装于两个滚珠丝杠滑台(]?3、]\14)上。
[0017]两个滚珠丝杠滑台(M3、M4)的运动路径上分别设置有两个限位开关(M7、M8)，两个限位开关(M7、M8)的信号输出端均与信号采集模块2连接。两个轴箱加速度传感器(J1、J2)安装在转向架轴箱上，两个2D激光传感器(Ml、M2)安装在转向架正对轨道3的中间位置。
[0018]本实用新型的工作原理如下:
[0019]利用信号采集模块2同步采集并保存六个ID激光传感器和电机的编码器信号信息，得到传感器的时间采样信号。对时间采样信号，进行空间等间隔抽点，对抽点后的信号，根据特定的弦测比例，换算成数学公式，进行计算正矢值。由于弦测法传递函数不为I，所以需要建立滤波器来进行补偿采集系统特有的误差。滤波器的建立是通过传递函数来生成幅频函数和相位函数。选用频率采样的方法来设计进行补偿运算的FIR滤波器。滤波补偿后的数据，按照欧标BS-EN-13231-3-2006，把波长分为了三个等级进行数据统计，这样以便生成科学的线路波磨信息。检测系统运行之前，需要使得左右传感器初始定位，并且得到初始位置信息。实时采集2D激光传感器信息，通过高精度匹配标准轨型特征，从而生成钢轨待测点与当前测点的相对位置信息。根据上述位置信息，实时控制安装有ID激光传感器的滚珠丝杠滑台，确保ID激光传感器实时测点有效。
[0020]在同步采集传感器信号和编码器信号之前，需要预先设定传感器的采样率，同步模式，传输波特率以及采集范围。其中采样率跟传感器驱动卡提供的采样时钟有关。基于这种模式，可以做到完全同步六个传感器。采样率的设置范围是多种的，最大为50khz，最小为Ikhz。采样率的设定与列车采集速度及检测步长要求有关。其它参数的设置尽满足测量或者通信要求即可。对时间采样信号进行空间等间隔抽点之前，需要根据编码器特征来处理。一般的编码器参数有一圈N个脉冲，这样对应的脉冲就是对车轮周长等间隔的划分。所以抽点也是对相邻脉冲之间的抽样。[0021 ]滑台初始定位的过程包括控制两边滑台，使得运行至轨道外侧限位开关处停止后返回轨道内侧方向，同时开始采集ID激光传感器数据。当到达轨道面两侧边沿后，立即停止电机。同时，通过ID激光数据，识别出轨道3两侧边沿，并且立即记录相应时刻的电机编码器信息，从而就能生成轨道位置信息。此时，可以计算出需要返回运行的半个轨道面距离，然后将ID激光运行定位到轨道面中心。
[0022]在整个信号采集过程中，需要实时接收2D激光传感器数据，进行轨道3廓形匹配方法包括:切片统计法。轨道3头部明显的有轨顶特征，即在顶部的切片分布有最多的点，找到轨顶顶点是轨形特征分析的第一步也是最重要的一步。这是切片统计法的理论基础。对轨头区域进行切分统计分析，建立均匀切片直方图，取轨头区域数据，按横坐标升序排列，从最小的点依次进行切片统计，切片间隔为5mm。直方图中最大点即可确定为轨顶点。以轨顶点下方16mm进行± 2mm切片，得到一系列点，把这些点按纵坐标进行从小到大的排序，寻找切片中数量最大的点作为轨距测量点。轨距测量点横向坐标的变化就是需要控制滑台位置的变化。
[0023]本实用新型通过将ID激光传感器安装到机车上，组成一定比例的弦长，通过弦测法可以高速动态测量线路波磨参数，其检测效率远远高于国外手持设备及静态测量设备。弦测法传递函数不为一的误差，可以通过逆滤波函数来进行补偿。数据根据欧标BS-EN-13231-3-2006 来进行后处理，使得波磨参数信息更加科学经济的指导线路维护。
[0024]以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种轨道波磨参数在线检测装置，其特征在于:包括计算机和信号采集模块，所述信号采集模块同时通信连接有两个2D激光传感器、六个ID激光传感器和两个轴箱加速度传感器，所述信号采集模块与所述计算机通信连接，所述计算机通信连接有两个电机，两个所述电机分别驱动连接有两个滚珠丝杠滑台，六个所述ID激光传感器平均分配安装于两个所述滚珠丝杠滑台上。2.根据权利要求1所述的轨道波磨参数在线检测装置，其特征在于:两个所述滚珠丝杠滑台的运动路径上分别设置有两个限位开关，两个所述限位开关的信号输出端均与所述信号采集模块连接。3.根据权利要求1所述的轨道波磨参数在线检测装置，其特征在于:两个所述轴箱加速度传感器安装在转向架轴箱上，两个所述2D激光传感器安装在所述转向架正对轨道的中间位置。
【专利摘要】本实用新型公开了一种轨道波磨参数在线检测装置，包括计算机和信号采集模块，所述信号采集模块同时通信连接有两个2D激光传感器、六个1D激光传感器和两个轴箱加速度传感器，所述信号采集模块与所述计算机通信连接，所述计算机通信连接有两个电机，两个所述电机分别驱动连接有两个滚珠丝杠滑台，六个所述1D激光传感器平均分配安装于两个所述滚珠丝杠滑台上。本实用新型通过将1D激光传感器安装到机车上，组成一定比例的弦长，通过弦测法可以高速动态测量线路波磨参数，其检测效率远远高于国外手持设备及静态测量设备。
【IPC分类】G01N21/84
【公开号】CN205246556
【申请号】CN201521077059
【发明人】姚培, 冯艳波, 舒丛丛
【申请人】成都安科泰丰科技有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月22日