CN107472298A - 车轮尺寸的检测方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车轮尺寸的检测方法和***，所述车轮检测方法包括：获取距离传感器与待测车辆的车轮之间的距离信息；根据所述距离信息确定所述车轮的尺寸。本发明提供的车轮尺寸的检测方法，可检测并计算待测车辆的车轮的尺寸，继而根据车轮的尺寸确定车轮的磨损情况，避免了车轮尺寸变化引发的安全事故。

Description

车轮尺寸的检测方法和***

技术领域

本发明属于机车技术领域，涉及一种车轮尺寸的检测方法和***。

背景技术

轨道交通中列车车轮作为列车与轨道的结合部位，承载整个列车的重量，是列车走行系中重要的组成部件。

列车车轮在轨道上的运行过程中，由于轨道线路养护条件差、列车车轮外形与轨道外形匹配不合理和/或列车车轮材质与轨道材质匹配不合理等原因，使得车轮出现磨损。而车轮外形尺寸的变化会引发车辆运行的安全事故，甚至导致翻车、脱轨等，致使列车运行存在安全隐患。

现有的对车轮尺寸的检测方法是使用特制的卡尺，对静止的车轮进行多处测量，并记录测量数据。通过对测量所得的车轮数据与历史记录的车轮数据进行比较，得出车轮的磨耗量。

而车轮外形尺寸的变化会影响车辆运行的平稳性，甚至导致翻车、脱轨等，致使列车运行存在安全隐患。

发明内容

本发明提供一种车轮尺寸检测***和方法，提高了车轮尺寸的检测效率。

本发明提供一种车轮尺寸检测***，包括：5个距离传感器、数据采集卡和控制器，每个距离传感器与所述数据采集卡连接，所述数据采集卡与所述控制器连接；其中，4个距离传感器位于轨道的一侧；1个距离传感器位于所述轨道的另一侧，所述轨道的一侧的距离传感器中存在1个距离传感器，与所述轨道的另一侧的距离传感器对称设置。

所述每个距离传感器用于采集所述每个距离传感器所在位置与待测车辆的车轮之间的距离信息，并向所述数据采集卡发送所述每个距离传感器采集的距离信息；所述数据采集卡用于将所述每个距离传感器采集的距离信息发送至所述控制器。

所述控制器用于根据位于所述轨道的一侧的4个距离传感器采集的多组第一距离信息，及位于所述轨道的另一侧的1个距离传感器采集的第二距离信息，确定所述车轮的尺寸。

进一步的，所述车轮检测***还包括：轴位传感器；所述轴位传感器与所述控制器连接，所述控制器与所述每个距离传感器连接；

所述轴位传感器用于检测所述待测车辆的轴位信息，并将所述轴位信息发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述轴位信息确定所述待测车辆是否入库，若入库，则向所述每个距离传感器发送触发信号；

进一步的，所述车轮检测***还包括：天线和射频主机，所述天线和所述射频主机连接，所述射频主机和所述控制器连接；

所述天线设置在距离轨道的预设范围内；所述天线用于获取所述待测车辆的标签信息，并将所述标签信息发送给所述射频主机；

所述射频主机用于根据所述标签信息，确定所述待测车辆的标识信息，并将所述标识信息发送至所述控制器。

本发明提供的车轮尺寸检测方法，包括：

获取位于轨道的一侧的4个距离传感器与车轮之间的多组第一距离信息；其中，每组距离信息包括：所述4个距离传感器采集的距离信息；

获取位于所述轨道两侧的1个距离传感器与所述车轮之间的第二距离信息；

根据多组所述第一距离信息和所述第二距离信息确定所述车轮的尺寸。

进一步的，所述车轮的尺寸包括：车轮的椭圆轮廓曲线和车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度等；

所述根据多组所述第一距离信息和所述第二距离信息确定所述车轮的尺寸包括：

根据多组所述第一距离信息确定所述车轮的椭圆轮廓曲线；

根据所述第二距离信息确定所述车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度。

进一步的，所述根据所述第一距离信息确定所述车轮的椭圆轮廓曲线，包括：

对多组所述第一距离信息进行坐标变换，得到多组所述车轮对应的第一变换坐标信息；

根据多组所述第一变换坐标信息确定所述车轮的多组圆弧半径；

将圆弧半径的最大值作为长轴，将圆弧半径的最小值作为短轴，进而确定车轮的椭圆轮廓曲线。

进一步的，所述根据所述第二距离信息确定所述车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度，包括：

对所述轨道两侧相对设置的每个距离传感器与所述车轮之间的所述第二距离信息进行坐标变换，得到所述每个距离传感器对应的第二变换坐标信息；

将所述轨道两侧相对设置的所有距离传感器对应的第二变换坐标信息融合至同一坐标系内，得到所述车轮对应的第二融合坐标信息；

对所述第二融合坐标信息进行曲线拟合，得到所述车轮对应的踏面曲线；

根据所述踏面曲线，确定所述车轮的轮缘的厚度和/或轮缘的高度。

进一步的，所述获取每个距离传感器与待测车辆的车轮之间的距离信息之前，所述方法还包括：

采集所述待测车辆的标签信息；

根据所述标签信息，确定所述待测车辆的标识信息。

进一步的，所述获取距离传感器与待测车辆的车轮之间的距离信息，包括：

在预设时间段内，获取所述距离传感器采集到的信息；

去除所述距离传感器采集到的信息中的无效信息，得到所述距离信息。

本发明提供的车轮尺寸检测***和方法，所述车轮尺寸检测***包括：5个距离传感器、数据采集卡和控制器，每个距离传感器与所述数据采集卡连接，所述数据采集卡与所述控制器连接；其中，4个距离传感器位于轨道的一侧；1个距离传感器位于所述轨道的另一侧，所述轨道的一侧的距离传感器中存在1个距离传感器，与所述轨道的另一侧的距离传感器对称设置。所述每个距离传感器用于采集所述每个距离传感器所在位置与待测车辆的车轮之间的距离信息，并向所述数据采集卡发送所述每个距离传感器采集的距离信息；所述数据采集卡用于将所述每个距离传感器采集的距离信息发送至所述控制器。所述控制器用于根据位于所述轨道的一侧的4个距离传感器采集的多组第一距离信息，及位于所述轨道的另一侧的1个距离传感器采集的第二距离信息，确定所述车轮的尺寸。本发明提供的车轮尺寸的检测方法，可检测并计算待测车辆的车轮的尺寸，继而根据车轮的尺寸确定车轮的磨损情况，避免了车轮尺寸变化引发的安全事故。

附图说明

图1为本发明提供的一种车轮尺寸检测***的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种车轮尺寸检测***的结构示意图；

图3为本发明提供的又一种车轮尺寸检测***的结构示意图；

图4为本发明提供的再一种车轮尺寸检测***的结构示意图；

图5为本发明提供的一种车轮尺寸检测方法的流程图；

图6为本发明提供的车轮尺寸检测方法中确定车轮尺寸的方法流程图；

图7为本发明提供的车轮尺寸检测方法中确定车轮的椭圆轮廓尺寸的方法流程图；

图8为本发明提供的车轮尺寸检测方法中确定车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度的方法流程图；

图9为本发明提供的第二距离信息的坐标变换示意图；

图10为本发明提供的车轮踏面曲线的示意图；

图11为本发明提供的另一种车轮尺寸检测方法的流程图；

图12为本发明提供的车轮尺寸检测方法中获取距离信息的方法流程图。

附图标记说明：

1-距离传感器；

2-数据采集卡；

3-控制器；

4-轨道；

5-轴位传感器；

61-数据I/O卡；

62-数据I/O卡；

7-天线；

8-射频主机；

9-待测车辆；

10-车辆标签；

11-踏面；

12-轮缘；

13-踏面曲线。

具体实施方式

本发明提供一种车轮尺寸检测***。该车轮尺寸检测***可采用如上所述的车轮尺寸检测方法。图1为本发明提供的一种车轮尺寸检测***的结构示意图。如图1所示的***，包括：5个距离传感器1、数据采集卡2和控制器3，每个距离传感器1与数据采集卡2连接，数据采集卡2与控制器3连接；其中，4个距离传感器1位于轨道4的一侧；1个距离传感器1位于轨道4的另一侧，轨道4的一侧的距离传感器1中存在1个距离传感器1，与轨道4的另一侧的距离传感器1对称设置。

每个距离传感器1用于采集每个距离传感器1所在位置与待测车辆的车轮之间的距离信息，并向数据采集卡2发送每个距离传感器1采集的该距离信息；数据采集卡2用于将每个距离传感器1采集的该距离信息发送至控制器3；控制器3用于根据位于所述轨道的一侧的4个距离传感器1采集的多组第一距离信息，及位于所述轨道的另一侧的1个距离传感器1采集的第二距离信息确定该车轮的尺寸。

具体的，数据采集卡2例如可以是控制器局域网络(Controller Area Network，简称CAN)采集卡。

车轮尺寸检测***可包括一个数据采集卡2，也可包括多个数据采集卡2。

若该车轮尺寸检测***包括一个数据采集卡2，则每个距离传感器1均与该数据采集卡2连接；若该车轮尺寸检测***包括多个数据采集卡2，则每个数据采集卡2至少与一个距离传感器1连接。需要说明的是，图1中仅是以一个数据采集卡2进行示例，本发明不对此进行限制。

假设，该车轮尺寸检测***包括两个数据采集卡2，4个距离传感器1，则每个数据采集卡2可分别与2个距离传感器连接。

可选的，数据采集卡2可设置防电磁外壳，避免地铁轨道附近的电磁干扰影响数据采集卡2的数据传输。

距离传感器1例如可以是激光传感器，如二维激光传感器，该激光传感器可包括：激光器、电荷耦合元件(Charge-coupled Device；简称CCD)线性感应元件和集成电路等。激光器可用于发射激光至车轮踏面，车轮踏面对激光发射，其反射光呈一定角度反射到CCD线性感应元件，CCD线性感应元件可对该反射光进行信息采集，并将采集到的信息发送给集成电路，通过集成电路对该信息进行转化，得到距离传感器1与车轮踏面之间的距离信息。

控制器3可根据距离信息确定车轮的尺寸，继而根据该车轮的尺寸确定车轮的磨损情况等。其中，该车轮的尺寸例如可包括：车轮的轮廓尺寸信息和/或车轮的轮缘尺寸信息等。

本实施例提供一种车轮尺寸检测***，包括：5个距离传感器、数据采集卡和控制器，每个距离传感器与该数据采集卡连接，该数据采集卡与该控制器连接；其中，4个距离传感器位于轨道的一侧；1个距离传感器位于该轨道的另一侧，该轨道的一侧的距离传感器中存在1个距离传感器，与该轨道的另一侧的距离传感器对称设置；该每个距离传感器用于采集该每个距离传感器所在位置与待测车辆的车轮之间的距离信息，并向该数据采集卡发送该距离信息；该数据采集卡用于将该距离信息发送至该控制器；该控制器用于根据该距离信息，确定该车轮的尺寸。本实施例提供的车轮尺寸的检测***，可检测并计算待测车辆的车轮的尺寸，继而根据车轮的尺寸确定车轮的磨损情况，避免了车轮尺寸变化引发的安全事故。

同时，该车轮尺寸的检测***，通过设置5个距离传感器，可获得车轮的椭圆轮廓曲线和轮缘尺寸，该椭圆轮廓曲线更为接近车轮磨损后的最终形状，使得测量结果更加准确。

在上述实施例的基础上，本发明还提供一种车轮尺寸检测***。图2为本发明提供的另一种车轮尺寸检测***的结构示意图。如图2所示，在图1的基础上，该***还可包括：轴位传感器5，轴位传感器5与控制器3连接，控制器3与每个距离传感器1连接；轴位传感器5用于检测该待测车辆的轴位信息，并将该轴位信息发送至控制器3；控制器3用于根据该轴位信息确定该待测车辆是否入库，若入库，则向每个距离传感器1发送触发信号。

具体的，轴位传感器5所检测到的待测车辆的轴位信息可包括：该待测车辆的至少一个轮对的轴位信息。

控制器3可根据接收到的该待测车辆的第一个轮对的轴位信息，和第二个轮对的轴位信息，确定该第一个轮对和该第二个轮对经过轴位传感器5的时间差，并根据该时间差以及预设的轮对间距离，确定该待测车辆的速度，继而根据该待测车辆的速度确定该待测车辆是否入库。若该待测车辆的速度小于或等于预设速度，则可确定该待测车辆入库，即符合入库条件。其中，该第一个轮对和第二个轮对为该待测车辆中相邻的两个轮对。

每个距离传感器1接收到控制器3发送的触发信号后，可同时开始采集距离信息。该触发信号例如可以为方波信号。

控制器3还可根据该待测车辆的至少一个轮对的轴位信息，记录待测车辆中经过轴位传感器5的轮对的个数。当经过轴位传感器5的轮对的个数达到该待测车辆的轮对个数，则延迟预设时长后，控制器3向每个距离传感器1发送停止信号，以指示距离传感器1停止检测距离信息。控制器3在延迟预设时长后，向每个距离传感器1发送停止信号，可保证每个距离传感器1可检测到该待测车辆的所有车轮的距离信息，可使得控制器3可得到所有车轮的尺寸，有效避免了该待测车辆的由于车轮尺寸变化引发的安全事故。

可选的，本发明还提供一种车轮尺寸检测***。图3为本发明提供的又一种车轮尺寸检测***的结构示意图。如图3所示，在图2的基础上，该***还可包括：第一数据输入/输出I/O卡61、第二数据I/O卡62，轴位传感器5可通过第一数据I/O卡61与控制器3连接，第一数据I/O卡61可用于接收轴位传感器5检测到的轴位信息，并将该轴位信息发送至控制器3。

控制器3还可通过第二数据I/O卡62与每个距离传感器1连接，第二数据I/O卡62可用于接收控制器3发送的触发信号，并将该触发信号发送至该每个距离传感器1。

可选的，第一数据I/O卡61、第二数据I/O卡62可设置防电磁外壳，避免地铁轨道附近的电磁干扰影响第一数据I/O卡61、第二数据I/O卡62的数据传输。

本实施例提供的车轮尺寸检测***中，控制器可在确定待测车辆入库的情况下向轴位传感器发送触发信号，使得距离传感器同时开始采集距离信息，使得测量结果更准确；控制器可在车辆的所有轮对均通过之后，向距离传感器发送停止信号，以及时停止检测，同时避免***一直处于工作状态浪费能源。

在上述实施例的基础上，本发明还提供一种车轮尺寸检测***。图4为本发明提供的再一种车轮尺寸检测***的结构示意图。如图4所示，在图2的基础上，该车轮尺寸检测***还可包括：天线7和射频主机8，天线7和射频主机8连接，射频主机8和控制器3连接；天线7设置在距离轨道的预设范围内；天线7用于获取该待测车辆的标签信息，并将该标签信息发送给射频主机8；射频主机8用于根据该标签信息，确定该待测车辆的标识信息，并将该标识信息发送至控制器3。

具体的，待测车辆9上可设置有车辆标签10，车辆标签10可包括车辆信息例如列车号。车辆标签10位于待测车辆9的底部，则天线7可位于两个轨道的中间区域。

待测车辆9进入天线7发射的微波信号范围内的轨道时，天线7可采集待测车辆9所携带的车辆标签10的信息，并由射频主机8根据该车辆标签10的信息解码出待测车辆9对应的标识信息，得到待测车辆9的标签信息如：列车号等。并将待测车辆9对应的标识信息发送至控制器3，控制器3对待测车辆9对应的标识信息进行保存，便于建立待测车辆与该待测车辆的车轮的尺寸之间的对应关系。

本实施例提供的车轮尺寸检测***，可自动识别车辆标签，使得检测到的车轮尺寸信息可与待测车辆的车辆信息准确对应，便于车辆维修。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

本发明提供一种车轮尺寸检测方法。图5为本发明提供的一种车轮尺寸检测方法的流程图。该车轮尺寸检测方法应用于车轮尺寸检测***，由车轮尺寸检测***中的控制器执行。如图5所示，该方法可包括如下步骤：

S501、获取位于轨道的一侧的4个距离传感器与车轮之间的多组第一距离信息；其中，每组距离信息包括：所述4个距离传感器采集的距离信息；

具体的，控制器可接收位于轨道的一侧的4个距离传感器通过数据采集卡发送的多组该第一距离信息。

若该距离传感器为激光传感器，则距离传感器可发射激光至车轮踏面，对车轮踏面的反射光进行处理可获取距离传感器与待测车辆车轮之间的距离信息。

车轮磨损发生形变，往往由圆形变为椭圆形，通过设置4个距离传感器，可同时测得车轮轮廓上4个检测点与对应4个距离传感器之间的第一距离信息，根据该4个第一距离信息，可获得椭圆车轮的轮廓曲线。该椭圆轮廓曲线更为接近车轮磨损后的最终形状，使得测量结果更加准确。根据该检测到的距离信息可确定出该待测车轮的轮廓曲线信息，从而可进一步确定车轮的尺寸，根据该车轮的尺寸，可确定出车轮的磨损情况。

S502、获取位于该轨道另一侧的1个距离传感器与该车轮之间的第二距离信息；

具体的，控制器可接收轨道两侧相对设置的距离传感器通过数据采集卡发送的该第二距离信息。

S503、根据多组该第一距离信息和该第二距离信息确定该车轮的尺寸。

具体的，根据该检测到的距离信息可确定出该待测车轮的轮廓曲线信息以及车轮轮缘高度和厚度，从而可进一步确定车轮的尺寸，根据该车轮的尺寸，可确定出车轮的磨损情况。

其中，控制器可根据距离信息确定车轮的尺寸，继而根据该车轮的尺寸确定车轮的磨损情况等。其中，该车轮的尺寸例如可包括：车轮的轮廓尺寸信息和/或车轮的轮缘尺寸信息等。该车轮的磨损情况例如可包括：车轮的轮廓的磨损情况和/或车轮的轮缘磨损情况。

本实施例提供一种车轮尺寸的检测方法，包括：获取多组位于轨道的一侧的4个距离传感器与车轮之间的第一距离信息；其中，N为大于等于2的整数；获取轨道两侧相对设置的距离传感器与所述车轮之间的第二距离信息；根据所述第一距离信息确定所述车轮的椭圆轮廓曲线；根据所述第二距离信息确定所述车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度本实施例提供的车轮尺寸的检测方法，可检测并计算待测车辆的车轮的尺寸，继而根据车轮的尺寸确定车轮的磨损情况，避免了车轮尺寸变化引发的安全事故。

进一步的，在如上所述的步骤S503中，该车轮的尺寸包括：车轮的椭圆轮廓曲线和车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度等。图6为本发明提供的车轮尺寸检测方法中确定车轮尺寸的方法流程图。如图6所示，该根据多组该第一距离信息和该第二距离信息确定该车轮的尺寸包括：

S601、根据多组该第一距离信息确定该车轮的椭圆轮廓曲线。

具体的，控制器根据多组该第一距离信息，首先可确定出多组车轮轮廓上4个检测点的坐标信息，根据每组坐标信息中3个检测点的坐标信息可建立3个圆的曲线方程，进而可得到圆曲线方程的3个未知参数，再根据每组坐标信息中的第4个点的坐标信息，确定出唯一的圆的曲线方程。进而可根据该唯一的圆的曲线方程确定出该待测车辆车轮的半径值，将该待测车辆车轮半径的最大值作为该车轮的椭圆轮廓曲线的长轴，将该待测车辆车轮半径的最小值作为该车轮的椭圆轮廓曲线的短轴，进而得到该待测车轮的椭圆轮廓曲线。其中，每个检测点对应一个距离传感器。

控制器在确定该车轮的轮廓曲线后，可根据该椭圆轮廓曲线确定该待测车辆的车轮的轮廓磨损情况。

S602、根据该第二距离信息确定该车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度。

具体的，控制器可根据该第二距离信息确定该待测车辆车轮的踏面曲线，并根据该待测车辆车轮的踏面曲线确定出车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度。

控制器在确定该轮缘厚度和/或轮缘高度后，可根据该轮缘厚度和/或轮缘高度确定该待测车辆的车轮的轮缘磨损情况。

控制器可接收位于轨道的一侧的4个距离传感器通过数据采集卡发送的2组该第一距离信息。

同时，控制器还可接收轨道两侧相对设置的距离传感器通过数据采集卡发送的该第二距离信息。

可选的，图7为本发明提供的车轮尺寸检测方法中确定车轮的椭圆轮廓尺寸的方法流程图。如图7所示，在如上所述的步骤S601中，根据该第一距离信息确定该车轮的椭圆轮廓曲线，可包括：

S701、对多组该第一距离信息进行坐标变换，得到多组该车轮对应的第一变换坐标信息。

具体的，位于轨道的一侧的4个距离传感器1与水平方向设置有不同的安装倾角，假设轨道的一侧的4个距离传感器1为设置在轨道内侧。

首先，在进行尺寸测量的车轮轮廓所在平面上建立二维坐标系：沿轨道方向为X轴，经过第一个距离传感器且垂直于钢轨向上为Y轴。假设每个距离传感器的坐标为(x_i，y_i)，每个距离传感器输出的有效数据组为{S_i}，每个距离传感器与水平方向的安装倾角为θ_i。

本实施例中，第一距离信息为4个距离传感器同时检测得到，因此，i取值正整数1、2、3、4，将距离传感器测得的第一距离信息S_i、坐标值(x_i，y_i)、安装倾角θ_i带入公式(1)中，可确定出车轮轮廓上的检测点对应的坐标信息(X_i,Y_i)：

(X_i,Y_i)＝(x_i,y_i)+(S_i×cosθ_i,S_i×sinθ_i) (1)

车轮轮廓上的检测点对应的坐标信息(X_i,Y_i)为第一变换坐标信息。

S702、根据多组该第一变换坐标信息确定该车轮的多组圆弧半径。

具体的，控制器可根据每组第一变换坐标信息中的3个第一变换坐标信息建立3个圆的曲线方程，进而可得到圆曲线方程的3个参数。若轨道的一侧设置有3个距离传感器，则通过执行S702可得到3个参数。

其中，式(2)为圆曲线方程。

X²+Y²+DX+EY+F＝0 (2)

先通过式(2)对获取的第一变换坐标信息进行最小二乘处理，可得到方程中的各系数D、E、F的值，从而可以进一步求得圆的基本参数。其中，圆的基本参数包括：圆心、半径。此时，还可将各组第一变换坐标信息中的第4个第一变换坐标信息代入各圆曲线方程中进行验证，确定车轮上该第4个点是否经过圆曲线，若超过预设组坐标信息中车轮上该第4个第一变换坐标信息均不经过圆曲线，则说明车轮磨损情况较为严重，此时，可继续确定车轮的椭圆轮廓曲线，反之，则停止检测。

圆的半径与椭圆方程中各系数的关系如式(3)所示：

将各系数D、E、F的值分别带入上述式(3)中，可得到圆的多个半径值R。

S703、将圆弧半径的最大值作为长轴，将圆弧半径的最小值作为短轴，进而确定车轮的椭圆轮廓曲线。

具体的，根据上述步骤S203中得到的多个半径值R确定每个车轮半径值R的最大值R_max和最小值R_min。

其中，式(4)为椭圆曲线方程：

式(4)中a为椭圆短轴，b为椭圆长轴，将a＝R_min,b＝R_max，带入式(4)中，即可确定车轮轮廓的椭圆曲线。

可选的，还可将该圆弧半径值中除去最大值和最小值之外的其余圆弧半径对应的第一变换坐标值带入式(4)中，得到车轮轮廓的椭圆曲线。

本实施例提供的确定车轮的椭圆轮廓尺寸的方法，根据该4个距离信息检测的第一距离信息，可获得车轮的椭圆轮廓曲线，根据该椭圆轮廓曲线，可确定车轮的磨损情况，而椭圆轮廓曲线更为接近车轮磨损后的最终形状，因此，该方法还可使得测量结果更加准确，有效避免了车轮尺寸变化引发的安全事故。

可选的，本发明还提供一种车轮尺寸检测方法。图8为本发明提供的车轮尺寸检测方法中确定车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度的方法流程图。如图8所示，在如上所述的步骤S602中，根据该第二距离信息确定该车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度，包括：

S801、对该轨道两侧相对设置的每个距离传感器与该车轮之间的该第二距离信息进行坐标变换，得到该每个距离传感器对应的第二变换坐标信息。

如下结合实例说明。

图9为本发明提供的第二距离信息的坐标变换示意图。如图9所示，x⁽¹⁾o⁽¹⁾y⁽¹⁾、x⁽²⁾o⁽²⁾y⁽²⁾为该第二距离信息坐标变换之前的坐标系，u⁽¹⁾o⁽¹⁾v⁽¹⁾、u⁽²⁾o⁽²⁾v⁽²⁾为坐标变换之后的坐标系。

x⁽¹⁾o⁽¹⁾y⁽¹⁾坐标系到u⁽¹⁾o⁽¹⁾v⁽¹⁾坐标系的变换公式如式(5)、式(6)所示：

其中，(x_n ⁽¹⁾，y_n ⁽¹⁾)为x⁽¹⁾o⁽¹⁾y⁽¹⁾内任意一点，θ为该点与y_n ⁽¹⁾轴的夹角，β₁为轨道外侧的距离传感器1与竖直方向的夹角值，(u_n ⁽¹⁾，v_n ⁽¹⁾)为该点在u⁽¹⁾o⁽¹⁾v⁽¹⁾内的坐标值。竖直方向为垂直于钢轨向上的方向。

x⁽²⁾o⁽²⁾y⁽²⁾坐标系到u⁽²⁾o⁽²⁾v⁽²⁾坐标系的变换公式如式(7)、式(8)所示：

其中，(x_n ⁽²⁾，y_n ⁽²⁾)为x⁽²⁾o⁽²⁾y⁽²⁾内任意一点，θ'为该点与y_n ⁽²⁾轴的夹角，β₂为轨道外侧的距离传感器1与竖直方向的夹角值，(u_n ⁽²⁾，v_n ⁽²⁾)为该点在u⁽²⁾o⁽²⁾v⁽²⁾内的坐标值。

可选的，在步骤S701中进行坐标变换之前，本实施例提供的车轮轮缘尺寸检测方法还可包括：分别根据该待检测车辆的每个车轮对应的该第二车距离信息获取该每个车轮对应的目标踏面。

其中，目标踏面指每个设置在单侧轨道两侧的距离传感器1发送的每个车轮上与其椭圆圆心距离最小的踏面，每个车轮至少对应2个目标踏面。

根据该目标踏面，可确定出该待测车轮的踏面曲线。

S802、将该轨道两侧相对设置的所有距离传感器对应的第二变换坐标信息融合至同一坐标系内，得到该车轮对应的第二融合坐标信息。

由于设置在单侧轨道两侧的传感器为成对对称的，则第二变换坐标信息也为位于单侧轨道的两侧的两个坐标系中。为了进一步提高检测车轮的轮缘尺寸的精确度，需将成对对称的设置在轨道两侧的距离传感器获取的两条目标踏面融合至同一坐标系中，以进行对应车轮的踏面曲线的拟合。

具体的，以待检测车辆的某一车轮为例，假设成对对称的设置在单侧轨道两侧的传感器获取的车轮两条目标踏面为S1和S2，其中，目标踏面S1为由成对对称的设置在单侧轨道内侧的传感器获取，经过坐标变换后位于轨道内侧的坐标系u⁽¹⁾o⁽¹⁾v⁽¹⁾中的曲线，目标踏面S2为由成对对称的设置在单侧轨道外侧的传感器获取，经过坐标变换后位于轨道外侧的坐标系u⁽²⁾o⁽²⁾v⁽²⁾中的曲线。需将轨道内侧的坐标系u⁽¹⁾o⁽¹⁾v⁽¹⁾中的目标踏面S1和轨道外侧的坐标系u⁽²⁾o⁽²⁾v⁽²⁾中的目标踏面S2分别通过公式(9)和公式(10)融合至同一坐标系UOV中：

u⁽⁰⁾＝u_n ⁽¹⁾+a u⁽⁰⁾＝u_n ⁽²⁾+c (9)

v⁽⁰⁾＝v_n ⁽¹⁾+b v⁽⁰⁾＝v_n ⁽²⁾+d (10)

(u_n ⁽¹⁾，v_n ⁽¹⁾)、(u_n ⁽²⁾，v_n ⁽²⁾)分别为目标踏面S1和目标踏面S2的坐标信息，(u⁽⁰⁾,v⁽⁰⁾)为目标踏面S1和目标踏面S2的坐标信息融合至同一坐标系UOV的第二融合坐标信息，a、b分别为目标踏面S1的坐标信息(u_n ⁽¹⁾，v_n ⁽¹⁾)融合至坐标系UOV中时的横坐标增量和纵坐标增量，c、d分别为目标踏面S2的坐标信息(u_n ⁽²⁾，v_n ⁽²⁾)融合至坐标系UOV中时的横坐标增量和纵坐标增量。

S803、对该第二融合坐标信息进行曲线拟合，得到该车轮的踏面曲线。

举例来说，图10为本发明提供的车轮踏面曲线的示意图。图9中的曲线中的踏面部分为根据步骤S52中坐标系UOV的第二融合坐标信息(u⁽⁰⁾,v⁽⁰⁾)拟合得到的曲线，为对应车轮的踏面曲线13。

S804、根据该踏面曲线，确定该车轮的轮缘的厚度和/或轮缘的高度。

如图7所示，车轮的踏面曲线13由踏面11和轮缘12两部分组成，车轮滚压在钢轨上的接触部分称为踏面11，车轮踏面11内侧有一沿圆周突起的凸缘称为轮缘12。距离轮缘12内侧基准线距离L1处踏面11上的点O被称为基准点。L1例如可以为70毫米。基准点O和与轮缘12顶部的垂直距离称为轮缘高H，基准点O沿轮缘12内侧基准线方向延伸距离L2处轮缘12的厚度称为轮缘厚W。L2例如可以为10毫米。过基准点O，垂直水平线的车轮截面的直径为轮径。

该S804中例如可根据该踏面曲线，以及该踏面曲线中轮缘与踏面的尺寸关系，确定该车轮的轮缘的厚度和/或轮缘的高度。其中，该踏面曲线中轮缘与踏面的尺寸关系例如可以为图7所示。

本实施例提供的确定车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度的方法，根据该第二距离信息，可获得该待测车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度，根据该待测车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度，可确定车轮上轮缘的磨损情况，避免了车轮轮缘尺寸变化引发的安全事故。

可选的，在如上所述的方法的基础上，本发明还提供一种车轮尺寸检测方法。图11为本发明提供的另一种车轮尺寸检测方法的流程图。可选的，如图11所示，在如上所述的步骤S501中获取每个距离传感器与待测车辆的车轮之间的距离信息之前，该方法还可包括：

S1101、采集该待测车辆的标签信息。

该车辆的标签信息例如可以是待测车辆所携带的车辆标签的信息，待测车辆9进入天线发射的微波信号范围内的轨道时，控制器可接收到天线7通过射频主机发送的待测车辆的车辆标签信息。

S1102、根据该标签信息，确定该待测车辆的标识信息。

该待测车辆的标识信息例如可以是列车号。控制器可对待测车辆9对应的标识信息进行保存，使得后续对车轮尺寸的检测信息对应于待测车辆9。

本实施例提供的车轮尺寸检***，可自动识别车辆标签，使得检测到的车轮尺寸信息可准确对应于车辆信息，便于车辆维修。

可选的，本发明实施例还提供一种车轮尺寸检测方法。图12为本发明提供的车轮尺寸检测方法中获取距离信息的方法流程图。如图12所示，在如上所述的步骤S501中获取位于轨道的一侧的4个距离传感器与车轮之间的多组第一距离信息，以及S502中获取位于该轨道两侧的1个距离传感器与该车轮之间的第二距离信息；还可包括：

S1201、在预设时间段内，获取该距离传感器采集到的信息。

具体的，对该距离传感器检测到的距离信息需进行分轮处理：首先，获取距离传感器1发送的距离信息，使得每个距离信息对应一个编号；从第一个编号开始，对相邻的编号的距离信息进行差分计算，当通过差分计算得到的距离信息的差分值小于或等于预设值时，则此次差分计算中的两个编号对应的距离信息属于同一个车轮的距离信息；当通过差分计算得到的差分值大于预设值时，则此次差分计算中的第二个编号对应的距离信息属于下一个车轮的距离信息。上述差分计算过程直至对应距离传感器1发送的最后的编号。完成距离传感器1发送给控制器3的距离信息的分轮处理。

S1202、去除该距离传感器采集到的信息中的无效信息，得到该距离信息。

具体的，距离传感器1检测到的信息可分为有效信息和无效信息，该无效信息可以是距离信息为空的信息，当距离传感器发射的激光与车轮没有相交时，距离信息为空，形成无效信息。

去除该无效信息时，可先根据距离传感器测得的距离信息获得第一矩阵，所述第一矩阵的每一行为每一个距离传感器测得的距离信息；去除所述第一矩阵中无效的距离信息所在的列，获得不包括有无效距离信息的第二矩阵。

实际检测过程中每个距离传感器均有可能获取到无效的距离信息，通过去除所述第一矩阵中无效的距离信息所在的列，可去除每个距离传感器获取到无效距离信息时刻的所有距离信息，使得每个距离传感器检测到的距离信息均为有效信息，从而可直接对一组有效的距离信息进行处理，以准确获得待测车轮轮廓曲线。

本实施例提供的车轮尺寸的检测方法，通过设置车轮信息检测的时间间隔，实现了车轮尺寸信息的分轮处理，使得检测结果更准确，检测更高效。同时，信息处理前先去除每个距离传感器获取到无效距离信息时刻的所有距离信息，可避免控制器处理该无效的距离信息，使得车轮尺寸检测更加高效。

Claims (9)

1.一种车轮尺寸检测***，其特征在于，包括：5个距离传感器、数据采集卡和控制器，每个距离传感器与所述数据采集卡连接，所述数据采集卡与所述控制器连接；其中，4个距离传感器位于轨道的一侧；1个距离传感器位于所述轨道的另一侧，所述轨道的一侧的距离传感器中存在1个距离传感器，与所述轨道的另一侧的距离传感器对称设置；

所述每个距离传感器用于采集所述每个距离传感器所在位置与待测车辆的车轮之间的距离信息，并向所述数据采集卡发送所述每个距离传感器采集的距离信息；所述数据采集卡用于将所述每个距离传感器采集的距离信息发送至所述控制器；

所述控制器用于根据位于所述轨道的一侧的4个距离传感器采集的多组第一距离信息，及位于所述轨道的另一侧的1个距离传感器采集的第二距离信息，确定所述车轮的尺寸。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，还包括：轴位传感器；所述轴位传感器与所述控制器连接，所述控制器与所述每个距离传感器连接；

所述轴位传感器用于检测所述待测车辆的轴位信息，并将所述轴位信息发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述轴位信息确定所述待测车辆是否入库，若入库，则向所述每个距离传感器发送触发信号。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，还包括：天线和射频主机，所述天线和所述射频主机连接，所述射频主机和所述控制器连接；

所述天线设置在距离轨道的预设范围内；所述天线用于获取所述待测车辆的标签信息，并将所述标签信息发送给所述射频主机；

所述射频主机用于根据所述标签信息，确定所述待测车辆的标识信息，并将所述标识信息发送至所述控制器。

4.一种车轮尺寸检测方法，其特征在于，包括：

获取位于轨道的一侧的4个距离传感器与车轮之间的多组第一距离信息；其中，每组距离信息包括：所述4个距离传感器采集的距离信息；

获取位于所述轨道另一侧的1个距离传感器与所述车轮之间的第二距离信息；

根据多组所述第一距离信息和所述第二距离信息确定所述车轮的尺寸。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述车轮的尺寸包括：车轮的椭圆轮廓曲线和车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度等；

所述根据多组所述第一距离信息和所述第二距离信息确定所述车轮的尺寸包括：

根据多组所述第一距离信息确定所述车轮的椭圆轮廓曲线；

根据所述第二距离信息确定所述车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一距离信息确定所述车轮的椭圆轮廓曲线，包括：

对多组所述第一距离信息进行坐标变换，得到多组所述车轮对应的第一变换坐标信息；

根据多组所述第一变换坐标信息确定所述车轮的多组圆弧半径；

将圆弧半径的最大值作为长轴，将圆弧半径的最小值作为短轴，进而确定车轮的椭圆轮廓曲线。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二距离信息确定所述车轮的轮缘厚度和/或轮缘高度，包括：

对所述轨道两侧相对设置的每个距离传感器与所述车轮之间的所述第二距离信息进行坐标变换，得到所述每个距离传感器对应的第二变换坐标信息；

将所述轨道两侧相对设置的所有距离传感器对应的第二变换坐标信息融合至同一坐标系内，得到所述车轮对应的第二融合坐标信息；

对所述第二融合坐标信息进行曲线拟合，得到所述车轮对应的踏面曲线；

根据所述踏面曲线，确定所述车轮的轮缘的厚度和/或轮缘的高度。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取每个距离传感器与待测车辆的车轮之间的距离信息之前，所述方法还包括：

采集所述待测车辆的标签信息；

根据所述标签信息，确定所述待测车辆的标识信息。

9.根据权利要求4-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述获取距离传感器与待测车辆的车轮之间的距离信息，包括：

在预设时间段内，获取所述距离传感器采集到的信息；

去除所述距离传感器采集到的信息中的无效信息，得到所述距离信息。

获取位于轨道的一侧的4个距离传感器与车轮之间的第一距离信息；其中，每组距离信息包括：所述4个距离传感器采集的距离信息；

获取位于所述轨道另一侧的1个距离传感器与所述车轮之间的第二距离信息；

根据所述第一距离信息和所述第二距离信息确定所述车轮的尺寸。