中国专利CN214333730U 一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统

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专利摘要:
本实用新型公开了一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，属于列车车轮检测技术领域。本实用新型的在线动态检测系统，沿列车入库方向依次在轨安装前置机构和检测机构，其中，前置机构用于对待检测车轮的轮缘高进行检测，检测机构用于对车轮的径向跳动、踏面擦伤及磨损进行在线检测，检测机构及前置机构均与控制系统控制相连，通过控制系统控制检测机构及前置机构的启停。采用本实用新型的技术方案可在列车高速运行状态下对列车车轮踏面擦伤、径向跳动及不圆度进行实时动态检测，其检测精度较高、稳定性好，且能够对检测机构的初始高度进行调节，从而能够满足不同轮缘高车轮的检测要求。
公开号:CN214333730U
申请号:CN201822061244.7U
申请日:2018-12-06
公开日:2021-10-01
发明作者:贺子铭；马开富；徐见；芮军
申请人:Maanshan City Leishi Track Traffic Equipment Co ltd；
IPC主号:G01B21-20

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于列车车轮检测技术领域，更具体地说，涉及一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统。
[n0002] 列车车轮是轨道交通车辆最重要的走行部件之一，轮对的运行状态直接影响列车的行车安全。列车在运行过程中，伴随着高速和重载，列车的轮对承受着很大的动态负载，在车轮踏面上极易出现踏面擦伤、剥离、不圆现象。其中所述踏面是指车轮与钢轨面相接触的外圆周，具有一定斜度。所述踏面擦伤，是由车轮发生滑行造成的，车轮滑行时车轮踏面与钢轨接触的那部分成了固定摩擦面，它与钢轨持续摩擦而使车轮踏面上发生局部平面磨耗，形成擦伤。所述踏面剥离，是指由于车轮踏面表面长期运行受到冷热不均或持续冲击等造成的材料脱落。所述踏面径向跳动，是指车轮踏面横断面上最大与最小直径的差值；所述踏面不圆度，是由上述所有现象如踏面擦伤、踏面剥离等引起的，也称作椭圆度或失圆度。
[n0003] 列车轮对的上述踏面缺陷会给列车在运行中带来额外的冲击振动，导致列车运行品质下降，磨损加剧，从而影响列车与轨道设施的安全与使用寿命，甚至会导致车轴断裂、崩轮，造成重大事故。因此，车轮踏面缺陷的检测对于保证列车的行车安全具有重要的意义。目前我国轮对踏面缺陷的检测大多数还停留在段修状态下由技术人员采用机械式卡尺或者测量尺来测量，采用这些机械器具测量不但工作烦琐，劳动强度大，受周围环境的影响大，还不能消除人为的测量误差，因此其测量精度低，测量效率不高。在线动态检测是指列车在钢轨上正常运行时进行的实时在线测量，在线检测由于具有测量自动化程度高、不占用机车车辆周转时间和便于存储车轮信息资料等特点，而日益受到国内外的重视。
[n0004] 经检索，关于列车车轮踏面缺陷检测的专利报道已有较多公开，但现有车轮踏面缺陷动态测量机构通常采用平行四边形结构，该检测机构的结构稳定性相对较差，其检测精度仍有待进一步提高。如，中国专利CN96216065.2公开了一种列车车轮踏面擦伤及磨损动态测量装置，该装置是由两套或两套以上的平行四边形机构和相对应的位移传感器组成的列车车轮踏面擦伤及磨损测量单元及信号处理单元组成，其平行四边形机构由平板、支杆、钢轨、弹簧、支座、轴承连接成。在实际应用中，该装置存在以下问题：当列车车轮刚与列车车轮踏面擦伤及磨损测量单元中平行四边形机构的平板接触时，车轮易给该机构带来较大的冲击和震动，造成平板瞬时与车轮轮缘脱离，失去测量基准，导致漏测和误测，影响测量的准确性。除此之外，该装置无法控制列车车轮踏面擦伤及磨损测量单元中平行四边形机构的平板高度，遇到因磨损造成轮缘高低不同时，可能存在轮缘与该平板无接触或接触过多，从而导致无测量结果或对机构造成较大的撞击而影响测量甚至会将机构冲击损坏的问题。
[n0005] 1.实用新型要解决的技术问题
[n0006] 本实用新型的目的在于克服现有列车车轮踏面缺陷检测存在的以上问题，而提供了一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统。采用本实用新型的技术方案可在列车高速运行状态下对列车车轮踏面擦伤、径向跳动及不圆度进行实时动态检测，其检测精度较高、稳定性好，且能够对检测机构的初始高度进行调节，从而能够满足不同轮缘高车轮的检测要求，防止车轮快速冲击检测机构时对检测机构造成较大的冲击。
[n0007] 2.技术方案
[n0008] 为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
[n0009] 本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，沿列车入库方向依次在轨安装前置机构和检测机构，其中，前置机构用于对待检测车轮的轮缘高进行检测，检测机构用于对车轮的径向跳动、踏面擦伤及磨损进行在线检测，检测机构及前置机构均与控制系统控制相连，通过控制系统控制检测机构及前置机构的启停。
[n0010] 更进一步的，所述轨道内侧位于前置机构前端还设有触发单元，该触发单元包括沿轨道内侧间隔设置的第一磁钢和第二磁钢；更进一步的，所述的检测机构对称安装于双侧轨道内侧，且同一侧检测机构的数量≥2。
[n0011] 更进一步的，所述的检测机构包括安装于轨道内侧沿轨道长度方向分布的活动板、固定板以及感应单元，所述活动板与固定板之间通过滑轨机构及弹性机构相连，所述的感应单元用于对活动板的下压位移进行测量，其包括与活动板固定相连的感应板，以及位于感应板上方或下方固定安装的位移传感器，或者二者安装位置互换；所述的活动板还与升降驱动机构相连。
[n0012] 更进一步的，所述升降驱动机构包括电机、丝杠、丝杠螺母和丝杠螺母座，其中电机的输出轴与丝杠一端固定相连，丝杠另一端穿过丝杠螺母与丝杠螺母螺纹相连，所述丝杠螺母穿过丝杠螺母座，且丝杠螺母座与活动板固定相连。
[n0013] 更进一步的，所述电机通过电机安装座固定安装于固定板上，所述丝杠螺母上方固定安装有传感器安装座，位移传感器安装于传感器安装座上，感应板对应安装于丝杠螺母座上。更进一步的，所述传感器安装座靠近活动板的一侧固定有第二滑块，活动板上固定有与第二滑块配合的第二导轨，且第二导轨的安装方向与活动板、固定板之间滑轨机构的安装方向平行。
[n0014] 更进一步的，所述活动板与固定板之间设有至少两个相互平行的滑轨机构，且滑轨机构相对于活动板和固定板倾斜设置；所述的弹性机构包括弹性元件，弹性元件的两端分别固定安装于活动板和固定板上，且弹性元件的安装方向与滑轨机构平行；所述固定板固定安装于底板上，该底板压紧固定于轨道的底部；所述的活动板包括踏板与滑动板，踏板固定安装于滑动板上，且滑轨机构及弹性机构均安装于滑动板与固定板之间。
[n0015] 更进一步的，所述活动板的两端均设有持续阻尼机构，该持续阻尼机构包括推杆电机、楔形块、阻尼、阻尼底座和阻尼挡板，其中，所述楔形块活动安装于阻尼底座上并与推杆电机驱动相连，所述阻尼挡板固定安装于活动板上，阻尼的两端活动支撑压制于阻尼挡板与楔形块之间。
[n0016] 更进一步的，所述推杆电机与阻尼底座均固定安装于固定板上，推杆电机的电机轴通过电机连杆与楔形块固定相连；所述固定板上还安装有阻尼支撑，所述阻尼穿过阻尼支撑。
[n0017] 更进一步的，所述前置机构的结构同检测机构，该前置机构的活动板上表面沿列车入库方向依次包括上坡段、水平段和下坡段。
[n0018] 3.有益效果
[n0019] 采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
[n0020] (1)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，包括沿列车入库方向依次在轨安装前置机构和检测机构，通过前置机构对待检测列车车轮的轮缘高进行检测并反馈给控制系统，通过控制系统控制对检测机构的初始高度进行调节，从而能够满足不同轮缘高车轮的检测要求，防止车轮快速冲击检测机构时对检测机构造成较大的冲击，延长了机构的使用寿命，并降低了冲击振动对检测精度的影响，有利于保证测量精度。
[n0021] (2)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，所述轨道内侧位于前置机构前端还设有触发单元，该触发单元包括沿轨道内侧间隔设置的第一磁钢和第二磁钢，根据第一磁钢和第二磁钢的触发顺序可以判断列车的入库与出库，从而便于决定前置机构和检测机构的启动与否。另外，通过第一磁钢和第二磁钢的设置还可以对列车的行驶速度进行测量。
[n0022] (3)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，所述的检测机构对称安装于双侧轨道内侧，且同一侧检测机构的数量≥2，具体以满足车轮整个踏面周长的检测为准，采用该种设计可以满足对前后不同车轮检测的需求，防止前一车轮未离开检测机构而后一车轮已进入检测机构对检测结果的影响。
[n0023] (4)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其检测机构包括安装于轨道内侧沿轨道长度方向分布的活动板、固定板以及感应单元，活动板可随列车车轮滚压而进行上下随动，当列车车轮压上活动板时，活动板会沿滑轨机构相对于固定板产生下压运动，而当列车车轮离开活动板时，活动板沿滑轨机构向上进行回复运动，从而带动位移感应板相对于位移传感器发生移动，通过位移传感器所测与位移感应板之间的距离变化，可以对列车车轮踏面的径向跳动、踏面擦伤及磨损进行在线动态测量，大大提高了测量效率，且其测量精度及整个测量装置的结构稳定性相对于现有平行四边形测量机构均得到明显提高。
[n0024] (5)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，通过弹性机构对活动板进行支撑安装，因此当列车车轮离开活动板时，在弹性机构的作用下可以使活动板与位移感应板逐渐自动回复至原始位置，实现了活动板与车轮踏面之间的随动。
[n0025] (6)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，所述活动板与固定板之间设有至少两个相互平行的滑轨机构，且滑轨机构相对于活动板和固定板倾斜设置，从而有利于进一步提高整个测量装置结构与运行的稳定性，并有效降低车轮对测量机构的冲击，保证了测量结果的准确性。
[n0026] (7)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，通过升降驱动机构的设置可以对活动板的初始高度进行调节，从而满足不同轮缘高车轮的测量要求。同时，通过对升降驱动机构的结构进行优化设计，并对感应板和位移传感器的安装位置进行优化，从而一方面便于活动板的位置调节，且其调节较为平稳，另一方面也有利于提高整个装置结构的稳定性及测量精度。
[n0027] (8)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，所述传感器安装座靠近活动板的一侧固定有第二滑块，活动板上固定有与第二滑块配合的第二导轨，从而可以有效消除丝杠螺母与活动板之间的间隙，防止丝杠螺母发生转动对测量结果的影响。
[n0028] (9)本实用新型的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，所述活动板的两端均设有持续阻尼机构，通过该阻尼机构对滑动板的两端进行持续给力，从而能够有效防止因踏板两端受力不平衡引起滑动板发生倾斜，进而有利于进一步保证位移传感器测量结果的准确性。
[n0029] 图1为本实用新型的在线动态检测系统的在轨安装示意图；
[n0030] 图2为本实用新型的在线动态检测系统的控制流程图；
[n0031] 图3为本实用新型的前置机构踏板的结构示意图；
[n0032] 图4为接触法车轮踏面缺陷在线动态检测的原理示意图；
[n0033] 图5为本实用新型的检测机构的整体安装结构示意图(一)；
[n0034] 图6为本实用新型的检测机构的整体安装结构示意图(二)；
[n0035] 图7为本实用新型的检测机构的拆分结构示意图(一)；
[n0036] 图8为本实用新型的检测机构的拆分结构示意图(二)；
[n0037] 图9为本实用新型的导轨安装座的结构示意图；
[n0038] 图10为本实用新型的压板的结构示意图；
[n0039] 图11为本实用新型的检测机构的拆分结构示意图(三)；
[n0040] 图12为本实用新型的升降驱动机构的结构示意图；
[n0041] 图13为本实用新型的持续阻尼机构的结构示意图；
[n0042] 图14为本实用新型的第二滑轨机构的结构示意图。
[n0043] 示意图中的标号说明：
[n0044] 1、轨道；2、踏板；201、上坡段；202、水平段；203、下坡段；3、滑动板；4、固定板；5、底板；501、压块；6、弹性机构；601、第一固定柱；602、第二固定柱；7、车轮；801、第一滑块；802、第一导轨；803、导轨安装座；8031、导轨安装面；8032、导轨安装孔；804、压板；8041、压爪；9、升降驱动机构；901、电机；902、电机安装座；903、丝杠螺母；904、丝杠螺母座；905、传感器安装座；906、丝杠；907、丝杠支撑座；908、第二滑块；909、第二导轨；1001、感应板；1002、位移传感器；11、加强筋；1201、第一磁钢；1202、第二磁钢；13、前置机构；1401、推杆电机；1402、推杆电机座；1403、电机连杆；1404、阻尼底座；1405、楔形块；1406、阻尼；1407、阻尼支撑；1408、阻尼挡板；1501、第一检测机构；1502、第二检测机构；1503、第三检测机构；1504、第四检测机构。
[n0045] 为进一步了解本实用新型的内容，现结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。
[n0046] 实施例1
[n0047] 如图1所示，本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，包括沿列车入库方向依次在轨安装的前置机构13和检测机构，其中，前置机构13用于对待检测车轮的轮缘高进行检测，检测机构用于对车轮的径向跳动、踏面擦伤及磨损进行在线检测，检测机构及前置机构13均与控制系统控制相连，通过控制系统控制检测机构及前置机构13的启停。
[n0048] 本实施例的检测系统创新性的在检测机构前方(列车入库来车方向)增加前置机构，通过前置机构对待检测车轮的轮缘高进行测量，并根据所测轮缘高以及检测机构的当前位置，对检测机构的初始高度进行调节，以保证检测机构的预压量属于设定范围，从而能够减小车轮快速冲击检测机构时对检测机构的冲击力，延长了机构的使用寿命，降低了冲击振动对检测精度的影响。此处所谓预压量，是指车轮压上检测机构(后面实施例具体指活动板或踏板)时，检测机构产生的垂直方向的位移大小。本实施例的检测机构为接触法检测结构，对前置机构的结构不做要求，可以直接采用现有任意车轮轮缘高在线检测装置，只要可以对车轮的轮缘高进行检测即可。
[n0049] 实施例2
[n0050] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例1，其区别主要在于：所述轨道内侧位于前置机构13前端还设有触发单元，该触发单元包括沿轨道内侧间隔设置的第一磁钢1201和第二磁钢1202。
[n0051] 根据第一磁钢1201和第二磁钢1202的触发顺序可以判断列车的入库与出库，从而便于决定前置机构和检测机构的启动与否。具体的，当磁钢的触发顺序为第一磁钢1201-第二磁钢1202时，列车为入库，前置机构和检测机构启动，准备进行车轮检测；当磁钢的触发顺序为第二磁钢1202-第一磁钢1201时，列车为出库，所有检测机构不启动，列车出库时，设备不启动，检测机构呈避让状态，车轮与机构不接触，消除了列车出库时车轮与检测机构之间的冲击力与摩擦力，既保护了机构，又实现了设备的自动检测。因此，通过安装在设备前端的磁钢作为外部触发信号，可以控制设备的启动。同时，通过第一磁钢1201和第二磁钢1202的安装还可以用来测车速，当安装距离已知时，记录两个磁钢被触发的时间间隔，就可以计算得到列车速度。
[n0052] 实施例3
[n0053] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例2，其区别主要在于：本实施例的检测机构对称安装于双侧轨道内侧，同一侧检测机构的数量≥2，且每一侧检测机构的长度总和大于车轮的周长，这样既可以保证检测出大于车轮周长的车轮踏面周向数据，同时又能够满足对前后不同车轮检测的需求，防止前一车轮未离开检测机构而后一车轮已进入检测机构对检测结果的影响。其中，第一个检测机构与前置机构13保持一定的距离，车轮行经该距离所用的时间能够满足检测机构调整预压量所用的时间。
[n0054] 实施例4
[n0055] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例3，其区别主要在于：结合图5-图8，本实施例的检测机构包括安装于轨道1内侧沿轨道1长度方向分布的活动板、固定板4以及感应单元，所述活动板与固定板4之间通过滑轨机构及弹性机构相连，所述的感应单元包括与活动板固定相连的感应板1001，以及位于感应板1001上方或下方固定安装的位移传感器1002，或者二者安装位置互换。其中，滑轨机构用于对活动板的移动进行导向，弹性机构用于使车轮离开时下压移动的活动板向上回复至初始位置。
[n0056] 本实施例中车轮踏面缺陷的检测原理具体为：如图4所述，列车车轮包括踏面部分和轮缘部分，踏面长期与轨道接触磨损造成踏面失圆，而轮缘不与其他物体接触，仍为一标准圆。因此，当车轮踏面不同位置与钢轨接触时，轮缘顶点到钢轨顶面的距离均不相同。本实施例通过在轨安装一活动板，在车轮7经过时，活动板始终保持与轮缘顶点接触，活动板在车轮轮缘的压下作用下产生向下的位移量，且该位移量随着踏面与轨道1接触点的不同而变化，采集车轮7通过活动板过程中活动板位移的变化，即可以描绘出车轮踏面失圆情况。
[n0057] 本实施例中当列车车轮7压上活动板后，在车轮7的滚压作用下，活动板沿滑轨机构相对于固定板向下移动，感应板1001与位移传感器1002之间的距离即发生变化；而当列车车轮离开活动板时，在弹性机构的回复力作用下活动板沿滑轨机构相对于固定板逐渐向上进行回复运动，通过对位移传感器1002所测与感应板1001之间的距离变化数据进行处理，即可得到列车车轮踏面的径向跳动、踏面擦伤及磨损数据，实现了列车车轮缺陷的在线动态测量，大大提高了测量效率。本实施例中通过滑轨机构的设置对活动板的移动进行导向，相对于现有平行四边形测量机构，检测机构的结构稳定性及检测精度均得到了有效提高。
[n0058] 具体的，若此车轮踏面不存在擦伤，则整个踏面周长内相对钢轨的垂直位置不变，对应的位移传感器1002的测量值相对也不变；反之若此车轮踏面存在擦伤或磨损不均，踏面到轮缘顶部的相对高度发生了变化，则活动板与钢轨的垂直位置也发生了相对变化，此时位移传感器1002的测量值的变化量即为擦伤量的大小。同时将其测量值与无磨损的新车轮相比较，即可得出车轮踏面的磨损量。
[n0059] 实施例5
[n0060] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例4，其区别主要在于：所述活动板与固定板4之间设有至少两个相互平行的滑轨机构，且滑轨机构相对于活动板和固定板4倾斜设置，从而有利于提高整个装置的结构稳固性，并有效降低车轮对测量装置的冲击作用。本实施例中设有两个滑轨机构，分别位于活动板的两端。具体的，本实施例的滑轨机构包括第一滑块801和第一导轨802，第一滑块801和第一导轨802分别对应安装于活动板和固定板4上，其中固定板4上设有导轨安装座803，第一导轨802固定安装于导轨安装座803内。
[n0061] 为了便于第一导轨802的安装，如图9、图10所示，本实施例中导轨安装座803顶部的导轨安装面8031加工为L形台阶结构一侧敞开，导轨安装面8031上对应加工有导轨安装孔8032。同时，本实施例中导轨安装座803的侧面还通过螺栓安装有压板804，该压板804设有两个压爪8041，其中一个压爪8041压紧导轨安装座803的侧面，另一个压爪8041压紧第一导轨802的侧面，从而起到牢固固定滑轨的作用。
[n0062] 实施例6
[n0063] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例5，其区别主要在于：还包括用于调节活动板高度的升降驱动机构9。
[n0064] 因在实际使用中，一列车上的所有车轮的轮缘高会有不同，测量时活动板会高出车轮轮缘一定的值(1.5-2mm)来作为预压量，该预压量值不能太大，否则车轮会严重撞击活动板，造成活动板的损坏而降低测量精度；该预压量同样也不能太小，不然车轮轮缘会压不到活动板，造成检测不到数据。本实施例中通过升降驱动机构9的设置可以对活动板的初始高度进行调节，从而满足不同轮缘高车轮的测量要求，减小车轮对活动板造成较大的冲击，并保证测量精度。
[n0065] 结合图2，本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测方法，其过程如下：
[n0066] 步骤一、列车出入库判断
[n0067] 通过触发单元的触发顺序判断列车的入库与出库，若列车为入库，则通过控制系统控制前置机构13和检测机构启动，准备进行车轮检测；若列车为出库，则前置机构13和检测机构均不启动；
[n0068] 步骤二、列车车轮的轮缘高检测
[n0069] 当列车为入库，且行经前置机构13时，通过前置机构13对列车车轮的轮缘高进行检测，并反馈给控制系统；
[n0070] 步骤三、检测机构活动板的预压量调节
[n0071] 根据前置机构13的检测结果，通过控制系统控制升降驱动机构9运行，从而对检测机构中活动板的初始高度进行调节，当活动板的预压量处于设定范围时升降驱动机构9停止运行。
[n0072] 活动板预压量的控制方式为：系统启动时，当前置机构检测出车轮轮缘高为Sh1时，系统判断此轮缘高是否达到预压量为1.5-2mm，如果预压量在此范围，则检测机构不需要动作，如果不在此范围，检测机构的伺服电机控制活动板升降至W2位置，使轮缘高Sh1达到1.5-2mm的预压量。当前置机构13检测出后一车轮的轮缘高为Sh2，并且前一车轮已经通过检测机构时，检测机构判断当前W2位置是否处于轮缘高Sh2预压量为1.5-2mm的范围，并作相应的升降调整，直至检测完整列车的车轮。当前置机构13在一段时间内不再产生新的轮缘高时，认为列车已经通过检测系统，前置机构13和检测机构归于零位，系统停止工作。在调节检测机构预压量的过程中，前置机构13始终位于W1位置不变，而且每侧钢轨的多套检测机构每次均升降到同一位置。
[n0073] 步骤四、列车车轮的缺陷检测
[n0074] 当列车车轮行经检测机构时，通过该检测机构的检测数据进行处理，即得到列车车轮的踏面径向跳动、踏面擦伤及磨损。
[n0075] 实施例7
[n0076] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例6，其区别主要在于：如图11、图12所示，本实施例的升降驱动机构9包括电机901、丝杠906、丝杠螺母903和丝杠螺母座904，其中电机901通过电机安装座902固定安装于固定板4上，电机901的输出轴通过联轴器与丝杠906一端固定相连，丝杠906另一端与丝杠螺母903螺纹相连，且丝杠螺母903穿过丝杠螺母座904(丝杠螺母座904上加工有供丝杠螺母903穿过的C形孔)，且丝杠螺母903的头部压在丝杠螺母座904的上表面，所述丝杠螺母座904与活动板固定相连。
[n0077] 丝杠螺母903的一个侧面与活动板的侧面紧靠，当电机901向下旋转时，丝杠906和丝杠螺母903之间产生转动，丝杠螺母903沿丝杠中轴线向下运动，由于丝杠螺母903的头部压在丝杠螺母座904上，因此会带着丝杠螺母座904和活动板一起向下运动，即实现活动板高度的下调。当电机901向上旋转时，活动板在弹性机构的弹性回复力作用下向上运动，向上运动的过程中，丝杠螺母903的头部也一直压着丝杠螺母座904的上表面，上升运动直至达到上限位结束(活动板上升到上限位时弹簧依然是受拉状态，但拉力达到最小值)。本实施例中固定板上安装有上限位开关和下限位开关，活动板上位于上、下限位开关之间设有限位开关感应板，且上、下限位开关及限位开关感应板的安装方向与滑轨机构的安装方向平行。电机901控制活动板升降，当活动板上升时，安装于活动板上的限位开关感应板触发到上限位开关时，该位置即为活动板上升时的最高位置；当活动板下降时，限位开关感应板触发到下限位开关时，该位置即为活动板下降时的最低位置。
[n0078] 本实施例中电机安装座902加工为L形结构，其中电机安装座902的底板上加工有与电机相配合的圆形台阶孔，电机轴穿过该安装孔并与底板固定相连，电机安装座902的垂直板固定安装于固定板4上。所述丝杠螺母903上方还固定安装有传感器安装座905，位移传感器1002安装于传感器安装座905上，感应板1001对应固定安装于丝杠螺母座904上。当通过电机901控制活动板上下运动时，由于丝杠螺母903的头部始终未与丝杠螺母座904的上表面分离，因此位移传感器1002与感应板1001之间没有相对位移。需要注意的是，车轮压在活动板上时，电机901不能动作，否则活动板上下移动会影响位移传感器的测量。另外，本实施例中电机安装座902的垂直板上还固定有丝杠支撑座907(本实施例中丝杠支撑座907直接采用BK12座标准件)，丝杠906穿过丝杠支撑座907且与电机轴相连，通过丝杠支撑座907对丝杠906进行支撑。
[n0079] 采用本实施例的检测机构，具体包括以下过程：
[n0080] (1)活动板升降过程：根据待检测列车车轮的轮缘高，控制电机901升降，使活动板升降到指定位置，该位置车轮轮缘只能将活动板下压指定的位移量，即根据不同车轮轮缘高，调节活动板处于不同高度，以保证活动板在列车车轮的滚压作用下下压量相同，从而减小了车轮对活动板的冲击力。当装置关闭停止工作时，活动板下降到指定位置，该位置不论经过的车轮的轮缘高是多少，车轮轮缘均不能压到活动板。
[n0081] (2)车轮检测过程：当活动板升降到指定位置时，位移传感器1002与感应板1001之间没有相对位移，此时电机901停止升降。当车轮7压上活动板时，活动板被车轮轮缘压下，产生沿滑轨方向斜向下的位移，在活动板下降的过程中，丝杠螺母903保持不动，但丝杠螺母座904会随活动板一起向下运动，这时，位移传感器1002与位移感应板1001之间便产生了相对位移，通过转化便可求得车轮经过时活动板被车轮轮缘压下的位移。当车轮离开时，活动板在弹性机构的作用下恢复到电机901升降时指定的位置。
[n0082] 具体的，当活动板长度大于车轮周长时，可以检测到车轮踏面一周的周向数据，进一步描绘出车轮踏面失圆情况。通过对每个检测机构活动板的位移曲线进行截取、拼接，得到一条从第一个检测机构至最后一个检测机构的活动板位移曲线，并从中得到最大值和最小值，最大值与最小值的差值就是该车轮的径向跳动值。
[n0083] 其中，系统控制检测机构活动板升降至合适预压量的方法有两种，查表法与追踪法。查表法是将最小轮缘高到最大轮缘高等分成n个区间，每个区间对应不同的检测机构活动板位置Wn，当前置机构13检测出待测车轮的轮缘高Sh时，判断此轮缘缘高属于哪个区间，再把检测机构活动板升降至该区间对应的位置W。追踪法是利用位移传感器作为反馈信号，不断调节检测机构活动板的位置，直至位移传感器的示值达到所需预压量下的示值为止。例如位移传感器当前示值为Z1，当前置机构检测出待测车轮的轮缘高Sh时，系统根据预压量计算位移传感器需要达到的示值Z2，然后开启伺服电机进行升降，电机升降的过程中，位移传感器的示值不断变化，并作为反馈信号传递给伺服电机，直至位移传感器的示值达到Z2时，认为检测机构活动板已升降至所需位置，然后关闭电机。
[n0084] 实施例8
[n0085] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例7，其区别主要在于：如图14所述，本实施例中传感器安装座905加工为L形结构，其靠近活动板的一侧(垂直板)固定有第二滑块908，活动板上固定有与第二滑块908配合的第二导轨909，且第二导轨909的安装方向与活动板、固定板4之间滑轨机构的安装方向平行。
[n0086] 丝杠螺母903的一个侧面与活动板的侧面紧紧贴合，在电机901带动丝杠旋转时，丝杠螺母903不随着一起旋转，而只发生沿丝杠中轴线方向的上、下位移。但是，由于加工和装配的误差，很难做到丝杠螺母的侧面与活动板紧密贴合，而是存在一定的间隙，虽然间隙很小，但是当丝杠旋转，或者受到丝杠螺母座904的撞击时，丝杠螺母903会在有限的间隙内转动，从而造成数据采集不准确。针对该问题，本实施例通过在传感器安装座905靠近活动板的一侧固定有第二滑块908，活动板上设置与第二滑块配合的第二导轨909，从而可以有效消除丝杠螺母903与活动板之间的间隙。当伺服电机901升降时，第二滑块908与第二导轨909之间没有相对运动。当车轮压上活动板，活动板向下运动时，传感器安装座905保持不动，第二导轨909随活动板一起向下运动。
[n0087] 实施例9
[n0088] 本实施例的一种列车车轮踏面径向跳动、踏面擦伤及磨损在线动态测量的装置，其结构基本同实施例8，其区别主要在于：所述的弹性机构包括弹性元件6，弹性元件6的两端分别固定安装于活动板和固定板4上，且弹性元件6的安装方向与滑轨机构平行。具体的，该弹性元件6可采用拉簧或压簧结构，只要能实现活动板与固定板之间的弹性随动即可。
[n0089] 本实施例中弹性元件6采用拉簧，当活动板处于上限位置时，两固定销之间的距离仍大于拉簧的原始长度，即拉簧始终处于拉伸变形状态，固定板4和活动板上分别设有第一固定销601和第二固定销602，拉簧的两端分别与第一固定销601、第二固定销602固定相连，且第一固定销601的高度高于第二固定销602。具体的，所述拉簧的两端均设有弹簧勾，第一固定销601和第二固定销602上均加工有与弹簧勾相对应的勾槽，拉簧两端的弹簧勾分别钩挂安装于第一固定销601和第二固定销602上的弹簧勾槽内。
[n0090] 实施例10
[n0091] 本实施例的一种列车车轮踏面径向跳动、踏面擦伤及磨损在线动态测量的装置，其结构基本同实施例9，其区别主要在于：本实施例的活动板包括踏板2与滑动板3，踏板2固定安装于滑动板3上(踏板2位于轨道内侧且车轮压过踏板时踏板顶面始终与列车车轮轮缘接触)，且滑轨机构及弹性机构均安装于滑动板3与固定板4之间。本实施例中踏板2与滑动板3之间通过螺栓固定连接，即将活动板设计为分体式连接结构，因此更换时只需更换踏板2即可。
[n0092] 实施例11
[n0093] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例10，其区别主要在于：如图11、图13所示，本实施例中活动板的两端均设有持续阻尼机构，该持续阻尼机构包括推杆电机1401、楔形块1405、阻尼1406、阻尼底座1404和阻尼挡板1408，其中，所述楔形块1405活动安装于阻尼底座1404上并与推杆电机1401驱动相连，所述阻尼挡板1408固定安装于活动板上，阻尼1406的两端活动支撑压制于阻尼挡板1408与楔形块1405之间。安装后，阻尼1406受力头与阻尼挡板1408紧密接触，阻尼底部与楔形块1405的斜面紧密接触。
[n0094] 当车轮压在踏板2的一端时，由于踏板2两端受力不平衡，会造成踏板2与车轮接触的一端位移大，而另一端位移小，整个滑动板呈倾斜状态，车轮滚动到踏板2的另一端时，整个滑动板又向另一个方向倾斜，从而导致位移传感器测量不准确。为了有效解决以上问题，本实施例在滑动板3的两端设置了持续阻尼机构，并且阻尼持续给力，当车轮压在踏板2一端时，滑动板3与该端对应的推杆电机1401向前推动阻尼1406，使用阻力持续给力；当车轮滚动到踏板2另一端时，滑动板3另一端的推杆电机1401向后拉动阻尼1406，使阻尼1406持续给力。
[n0095] 具体的，如图13所示为踏板车轮离开端的阻尼总成图，当车轮滚动到踏板2的车轮离开端时，推杆电机1401向后拉楔形块1405，楔形块1405产生的水平位移使阻尼底部升高，同时，滑动板3产生向下的位移，使阻尼的受力头被压缩，从而使阻尼起到持续给力的作用效果。踏板车轮进入端的持续阻尼总成结构基本同踏板车轮离开端的阻尼总成图，阻尼的倾斜方向与车轮离开端一致，但推杆电机1401的楔形块1405的安装方向相反，所以，当推杆电机1401向前推时阻尼受力。当车轮刚压上踏板2时，踏板2进入端的推杆电机1401开始工作，踏板离开端的推杆电机1401不工作；当车轮离开踏板进入端时，踏板进入端的推杆电机恢复到初始位置。当车轮压在踏板离开端时，踏板离开端的推杆电机1401开始工作，当车轮从踏板离开端离开时，踏板离开端的推杆电机恢复到初始位置。
[n0096] 实施例12
[n0097] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例11，其区别主要在于：所述推杆电机1401与阻尼底座1404均固定安装于固定板4上，具体的，推杆电机1401安装于推杆电机座1402上，推杆电机座1402与固定板固定相连，且推杆电机1401的电机轴穿过推杆电机座1402并通过电机连杆1403与楔形块1405固定相连；所述固定板上还安装有阻尼支撑1407，所述阻尼1406穿过阻尼支撑1407。
[n0098] 实施例13
[n0099] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例12，其区别主要在于：本实施例中固定板4固定安装于底板5上，该底板5压紧固定于轨道1的底部。具体的，所述底板5上位于轨道1的两侧设有压块501，压块501通过螺栓与底板5固定相连并压紧固定于轨道1两侧底部；所述固定板4与底板5之间设有加强筋11，加强筋11呈L型，分别通过两个螺栓连接固定板4和底板5；所述底板5上还开设有供电机901穿过的通孔。
[n0100] 实施例14
[n0101] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例13，其区别主要在于：本实施例的前置机构13的结构同检测机构，如图3所示，其中前置机构13的踏板上表面沿列车入库方向依次包括上坡段201、水平段202和下坡段203，车轮经过前置机构13时，会在踏板2的水平段202产生一个位移最大值，根据该最大值可以测量出车轮的轮缘高，具体方法为：当已知轮缘高为Sh1的车轮经过前置机构13时，前置机构13踏板的最大位移为h1，当未知轮缘高的车轮经过前置机构时，前置机构踏板的最大位移为h2，则未知车轮的轮缘高Sh2＝Sh1+(h2-h1)。
[n0102] 实施例15
[n0103] 本实施例的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其结构基本同实施例14，其区别主要在于：具体的，本实施例中每侧轨道内侧的检测机构包括第一检测机构1501、第二检测机构1502、第三检测机构1503和第四检测机构1504。
[n0104] 当磁钢检测出列车为入库时，检测系统启动，前置机构和四套检测机构上升到指定位置，该过程在列车到达前置机构之前完成。当前置机构检测出第一个车轮的轮缘高时，四套检测机构结合当前位置判断此轮缘高是否满足预压量为1.5-2mm的要求，若不满足，则PLC控制伺服电机升降至满足条件的位置，此过程在待检测车轮到达第一检测机构1501前完成。当第一检测机构1501动作完成后，启动LOG数据记录，记录车轮经过各个检测机构时踏板的垂向位移，当车轮离开第四检测机构1504时，停止LOG数据记录。当前置机构检测出第二个车轮的轮缘高时，第一个车轮尚未通过检测机构，此时各个检测机构先判断第一个车轮是否已经离开，如果第一个车轮已经离开，则检测机构根据当前位置和第二个车轮的轮缘高升降到合适的位置，如果第一个车轮尚未离开，或者尚示到达该检测机构，则等到第一个车轮离开后检测机构才开始升降。每当第一检测机构1501升降结束，系统便会启动一个LOG数据记录，同样，每当第四检测机构1504检测出车轮离开，便会停止前一个LOG数据记录。直至前置机构无新值检测出时，系统认为列车已通过检测机构，前置机构和检测机构返回到初始位置。
[n0105] 将四套检测机构的位移传感器采集到的数据均传送给上位机，该数据的大小反映的是车轮踏面不同周向位置轮缘高的相对值的大小，当踏板长度大于车轮周长时，可以检测到车轮踏面一周的周向数据，进一步描绘出车轮踏面失圆情况。上位机对每个检测机构踏板的位移曲线进行截取、拼接，得到一条从第一检测机构1501至第四检测机构1504的踏板位移曲线，并从中的到最大值和最小值，最大值与最小值的差值就是该车轮的径向跳动值。
[n0106] 以上示意性的对本实用新型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实用新型的实施方式之一，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，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，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，均应属于本实用新型的保护范围。

权利要求:
Claims (8)
[0001] 1.一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其特征在于：包括沿列车入库方向依次在轨安装的前置机构(13)和检测机构，其中，前置机构(13)用于对待检测车轮的轮缘高进行检测，检测机构用于对车轮的径向跳动、踏面擦伤及磨损进行在线检测，检测机构及前置机构(13)均与控制系统控制相连，通过控制系统控制检测机构及前置机构(13)的启停。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其特征在于：轨道内侧位于前置机构(13)前端还设有触发单元，该触发单元包括沿轨道内侧间隔设置的第一磁钢(1201)和第二磁钢(1202)；更进一步的，所述的检测机构对称安装于双侧轨道内侧，且同一侧检测机构的数量≥2。
[0003] 3.根据权利要求1或2所述的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其特征在于：所述的检测机构包括安装于轨道(1)内侧且平行于轨道(1)的活动板和固定板(4)以及感应单元，所述活动板与固定板(4)之间通过滑轨机构及弹性机构相连，所述的感应单元用于对活动板的下压位移进行测量，所述的活动板还与升降驱动机构(9)相连。
[0004] 4.根据权利要求3所述的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其特征在于：所述升降驱动机构(9)包括电机(901)、丝杠(906)、丝杠螺母(903)和丝杠螺母座(904)，其中电机(901)的输出轴与丝杠(906)一端固定相连，丝杠(906)另一端穿过丝杠螺母(903)且与丝杠螺母(903)螺纹相连，丝杠螺母(903)穿过丝杠螺母座(904)，且丝杠螺母座(904)与活动板固定相连。
[0005] 5.根据权利要求4所述的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其特征在于：所述电机(901)通过电机安装座(902)固定安装于固定板(4)上，所述丝杠螺母(903)上方固定安装有传感器安装座(905)，位移传感器(1002)安装于传感器安装座(905)上，感应板(1001)对应安装于丝杠螺母座(904)上；更进一步的，所述传感器安装座(905)靠近活动板的一侧固定有第二滑块(908)，活动板上固定有与第二滑块配合的第二导轨(909)，且第二导轨的安装方向与活动板、固定板(4)之间滑轨机构的安装方向平行。
[0006] 6.根据权利要求3所述的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其特征在于：所述活动板与固定板(4)之间设有至少两个相互平行的滑轨机构，且滑轨机构相对于活动板和固定板(4)倾斜设置；所述的弹性机构包括弹性元件(6)，弹性元件(6)的两端分别固定安装于活动板和固定板(4)上，且弹性元件(6)的安装方向与滑轨机构平行；所述固定板(4)固定安装于底板(5)上，该底板(5)压紧固定于轨道(1)的底部；所述的活动板包括踏板(2)与滑动板(3)，踏板(2)固定安装于滑动板(3)上，且滑轨机构及弹性机构均安装于滑动板(3)与固定板(4)之间。
[0007] 7.根据权利要求3所述的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其特征在于：所述活动板的两端均设有持续阻尼机构，该持续阻尼机构包括推杆电机(1401)、楔形块(1405)、阻尼(1406)、阻尼底座(1404)和阻尼挡板(1408)，其中，所述楔形块(1405)活动安装于阻尼底座(1404)上并与推杆电机(1401)驱动相连，所述阻尼挡板(1408)固定安装于活动板上，阻尼(1406)的两端活动支撑压制于阻尼挡板(1408)与楔形块(1405)之间。
[0008] 8.根据权利要求3所述的一种列车车轮踏面缺陷在线动态检测系统，其特征在于：所述前置机构(13)的结构同检测机构，该前置机构(13)的活动板上表面沿列车入库方向依次包括上坡段(201)、水平段(202)和下坡段(203)。

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同族专利:

公开号 | 公开日

引用文献:

公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

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