CN201540099U - 铁路车轮轮缘厚度动态检测设备 - Google Patents

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曹亮
龚婷
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Abstract

本实用新型公开了一种铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，属于机械检测设备中主要用于铁路车轮轮缘厚度检测设备的技术领域。包括：轮缘检测机箱，具有至少一个传感器的计轴定位和控制装置以及内置测量软件的工控机，机箱内设置包括两台数字摄像机、至少一个激光线光源和安装座的图像采集装置，该轮缘检测机箱成对安装在左右钢轨的内侧。本实用新型是一套安装在铁路线路上的安全检测***。它能够动态测量正常运行列车轮对轮缘几何参数，包括轮缘厚度和圆周磨耗，对轮对安全状态进行预报，使检修工人能够及时处理列车车轮故障，保证列车安全运行。

Description

铁路车轮轮缘厚度动态检测设备
技术领域
本实用新型涉及一种铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，属于机械检测设备结构的技术领域，具体说属于机械检测设备中主要用于铁路车轮轮缘厚度检测设备的结构的技术领域。
背景技术
在铁路运用中，走行部分尤其是轮对运行状态对列车安全具有重要作用。对安全产生重要作用的轮对参数包括：轮缘磨耗、圆周磨耗、踏面擦伤等。由于轮缘磨耗会对车辆运行品质产生影响，特别是在过岔道时，当轮缘磨耗严重时会出现挤岔的问题，所以铁路部门规定轮缘厚度的运用限度为不超过23mm，当检测发现超出时，需要作换轮处理。
目前，我国铁路轮对的动态检测还停留在手工阶段，操作条件差、劳动强度大、劳动效率低。而且车辆检修实行计划修，运行车辆的车轮参数变化状况和突发故障不易及时发现，人工检查工作量大，易发生漏检。
现有轮对尺寸参数自动测量设备，一般为静态检测设备，检测时需要将轮对从机车车辆的转向架上分解下来，该类设备一般在铁路机车车辆入库检修时使用。在线轮对尺寸动态测量设备在国内外也有应用，其主要方式是采用激光光源加图像测量的方式。由于其激光器和图像采集设备的布置位置和角度关系，其存在着测量精度不高、可靠性差的问题。
发明内容
本实用新型提供了一种铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，以实现能够动态测量正常运行列车轮对轮缘几何参数，包括轮缘厚度和圆周磨耗，对轮对安全状态进行预报的目的。
为达到上述目的本实用新型的技术方案是：
一种铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，包括：轮缘检测机箱，还包括具有至少一个传感器的计轴定位和控制装置以及内置测量软件的工控机；所述机箱内设置图像采集装置，该轮缘检测机箱成对安装在左右钢轨的内侧，机箱上设置可控制开关的门。
该图像采集装置包括相对设置的两台数字摄像机、至少一个激光线光源和安装座，安装座横截面呈等腰梯形且中部设一凸起部，该激光线光源凸出安装在所述凸起部上，该安装座下部设置减震器；激光线光源垂直向上，发出的激光线平面与钢轨的横断面在一个水平面上，该数字摄像机以摄像机焦点和光轴为依据与钢轨平行布置，摄像机与轨道平面成15-45度角度且镜头分别朝向车轮方向设置，形成从底部俯仰拍摄轮缘外部轮廓的结构，两台数字摄像机相距为200～500mm，激光线光源位于两台摄像机连线的中心位置，摄像机镜头焦距为5～16mm，镜头前安装带通滤波镜。
该数字摄像机通过外触发控制采集图像，并通过内置在工控机的图像采集卡和采集软件进行图像处理输出。
该计轴定位和控制装置设置开关门装置和控制电路，形成工控机根据传感器发出的信号通过控制电路控制开关门装置的结构。
该开关门装置设置开关门机构，电机和限位开关，所述的电机为步进电机或转角电机。
该卡轨装置横截面成L型，相对卡固在钢轨道工字梁下部，该轮缘检测机箱通过卡轨装置安装在钢轨上。
该传感器沿车轮行进方向设置在该轮缘检测机箱前600毫米左右，前后成对相距200-260毫米设置。
采用本实用新型的技术方案由于采用线激光与图像检测相结合的方式测量轮缘，能够满足测量精度要求，相对于其他激光测量的方式来说，直接用卡具安装，不用作基础和在轨道上打孔，安装方便，测量精度高，对测量环境要求低，能够满足高速测量的要求。
轮缘检测机箱采用了一体化工业产品，安装维护方便，具有良好的互换性。对环境具有良好的适应能力。
附图说明
图1为本实用新型轮缘检测机箱原理示意图
图2为本实用新型轮缘检测机箱内部结构示意图(一)
图3为本实用新型轮缘检测机箱平面安装位置示意图
图4为本实用新型轮缘检测机箱内部结构示意图(二)
图5为本实用新型轮缘检测机箱轨道上安装示意图
图中标号说明
1.车轮，2.轨道，3.数字摄像机，4.轮缘检测机箱，5.激光线光源，6.传感器，7.卡轨装置，8.开关门装置
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本实用新型进一步说明。
如图3，图5所示，铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，包括：轮缘检测机箱4，至少一个传感器6的计轴定位和控制装置、图像采集装置和内置测量软件的工控机组成，轮缘检测机箱成对安装在左右钢轨的内侧(图3)，机箱上设置可控制开关的门。
该图像采集装置包括相对设置的两台数字摄像机3、至少一个激光线光源5和安装座，安装座横截面呈等腰梯形且中部设一凸起部，该激光线光源5凸出安装在所述凸起部上，该安装座下部设置减震器；如图1所示，安装后，摄像机3和激光线光源5的相对空间位置固定，不随列车运行振动发生变化。在安装座下部安装减震器。激光线光源5垂直向上，发出的激光线平面与钢轨的横断面在一个水平面上，其发出的激光能够照射到列车通过时车轮1轮缘能够达到的范围。2台数字摄像机3与钢轨道2平行布置，以摄像机焦点和光轴为依据，摄像机3与轨道2平面成15°～45°，从底部俯仰拍摄轮缘外部轮廓，两台摄像机3距离为200～500mm，激光线光源5位于两台摄像机3连线的中心位置，摄像机镜头焦距为5～16mm，镜头前安装带通滤波镜。(见图1、图2、图4、图5)。采用激光光源，在数字摄像机镜头前安装带通滤波片，可以有效的避免阳光干扰，使检测设备能够在白天和夜晚都可以正常工作。
左右轮缘检测机箱4的开关门装置8包括控制电路，电机和限位开关，当列车到达时，防护门打开，离开时关闭。轮缘检测机箱通过卡轨装置7安装在钢轨道2上，具体说卡轨装置7横截面成L型，且相对卡固在钢轨道2工字梁下部，两卡轨装置7间可用螺栓固定，该轮缘检测机箱4通过卡轨装置7安装在钢轨道2上。
数字摄像机3通过外触发控制采集图像，并通过内置在工控机的图像采集卡和采集软件进行图像处理输出。
激光线光源5采用进口激光二极管及光学镀膜玻璃透镜组成。其具体技术参数如下：
波长：658nm  出瞳功率：60mW
扇角：120°线宽：100mm处0.3mm
工作电压：5V
工作温度：-10°～50°
外形尺寸：Φ20×80mm
高速数字摄像机3主要技术参数要求可为：
图像分辨率≥656×491
采样分辨率＞60帧/秒
CCD尺寸≥4.8×6.5mm
快门速度≥1/10000
数据总线：1394、cameralink、RJ45网口
具有外触发采集功能
能具有部分读出功能
镜头主要技术参数：
焦距：5～12mm光圈可调
计轴定位和控制装置设置开关门装置8和控制电路，形成工控机根据传感器6发出的信号通过控制电路控制开关门装置8的结构。该开关门装置8设置开关门机构，电机和限位开关，所述的电机可为步进电机或转角电机。装置根据车轮传感器6得到的车轮信号，计算列车速度、判断车轮位置，控制电路发出开门电机控制信号和拍摄外触发信号。
在车轮1通过定位传感器6后，可以给轮对准确定位，当轮对到达点时***发出检测信号，检测图像如图2所示。通过图象识别处理我们可以测出轮缘厚度和圆周磨耗的数值。测量分辨率设为0.1mm，通过实验室测量和理论分析，由于轮对摆动和中心定位产生的测量误差不超过0.5mm。
***特点：
采用线激光与图像检测相结合的方式测量轮缘，能够满足测量精度要求，相对于其他激光测量的方式来说，直接用卡具安装，不用作基础和在轨道上打孔，安装方便，测量精度高，对测量环境要求低，能够满足高速测量的要求。
轮缘检测机箱采用了一体化工业产品，安装维护方便，具有良好的互换性。对环境具有良好的适应能力。
本实用新型是一套安装在铁路线路上的安全检测***。它能够动态测量正常运行列车轮对轮缘几何参数，包括轮缘厚度和圆周磨耗，对轮对安全状态进行预报。使检修工人能够及时处理列车车轮故障，保证列车安全运行。该设备可用于铁路正线通过车辆的轮对检测、动车组入库时的轮对尺寸检测和机车入库时的轮对检测。

Claims (7)

1.一种铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，包括：轮缘检测机箱，其特征在于还包括具有至少一个传感器的计轴定位和控制装置以及内置测量软件的工控机；所述机箱内设置图像采集装置，该轮缘检测机箱成对安装在左右钢轨的内侧，机箱上设置可控制开关的门。
2.如权利要求1所述的铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，其特征在于该图像采集装置包括相对设置的两台数字摄像机、至少一个激光线光源和安装座，安装座横截面呈等腰梯形且中部设一凸起部，该激光线光源凸出安装在所述凸起部上，该安装座下部设置减震器；激光线光源垂直向上，发出的激光线平面与钢轨的横断面在一个水平面上，该数字摄像机以摄像机焦点和光轴为依据与钢轨平行布置，摄像机与轨道平面成15-45度角度且镜头分别朝向车轮方向设置，形成从底部俯仰拍摄轮缘外部轮廓的结构，两台数字摄像机相距为200～500mm，激光线光源位于两台摄像机连线的中心位置，摄像机镜头焦距为5～16mm，镜头前安装带通滤波镜。
3.如权利要求2所述的铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，其特征在于该数字摄像机通过外触发控制采集图像，形成图像通过内置在工控机的图像采集卡和采集软件进行图像处理输出的结构。
4.如权利要求1所述的铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，其特征在于该计轴定位和控制装置设置开关门装置和控制电路，形成工控机根据传感器发出的信号通过控制电路控制开关门装置的结构。
5.如权利要求4所述的铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，其特征在于该开关门装置设置开关门机构，电机和限位开关，所述的电机为步进电机或转角电机。
6.如权利要求1所述的铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，其特征在于该轮缘检测机箱通过卡轨装置安装在钢轨上，该卡轨装置横截面成L型，相对卡固在钢轨道工字梁下部。
7.如权利要求1所述的铁路车轮轮缘厚度动态检测设备，其特征在于该传感器沿车轮行进方向设置在该轮缘检测机箱前600毫米左右，前后成对相距200-260毫米设置。
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