專利名稱：鐵道車輛車輪踏面損傷檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵道車輛車輪踏面損傷的檢測(cè)方法，特別適用于鐵道機(jī)車車輪踏面損傷的定量檢測(cè)。
鐵道車輛、機(jī)車車輪踏面因制動(dòng)引起的擦傷和因疲勞引起的表面剝落都會(huì)造成車輪踏面的損傷。當(dāng)損傷深度△h＝0.5mm時(shí)，車輪與鋼軌間的沖擊相當(dāng)于軌接頭沖擊;當(dāng)損傷深度△h＞0.7mm時(shí)，輪軌之間的沖擊載荷將大幅度增加，嚴(yán)重?fù)p害機(jī)車和鐵道線路，直接危及行車安全和降低鋼軌壽命。對(duì)車輛輪對(duì)踏面損傷的定量檢測(cè)是鐵道機(jī)輛部門的重要工作。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)尚停留在人工檢測(cè)水平上，費(fèi)工費(fèi)時(shí)、檢測(cè)精度不高，不能對(duì)事故隱患做到預(yù)防性處理。國(guó)外專利和文獻(xiàn)(見附件-“四川省科技項(xiàng)目查新咨詢報(bào)告書”)表明，盡管國(guó)外有關(guān)方法對(duì)車輪踏面損傷進(jìn)行了振動(dòng)頻譜和城值的自動(dòng)采集和判斷，但未能直接判定損傷輪對(duì)和對(duì)損傷深度進(jìn)行定量計(jì)算。
本發(fā)明的目的是要提供一種能對(duì)行進(jìn)車輛或機(jī)車進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別機(jī)型，并根據(jù)前后測(cè)點(diǎn)振動(dòng)能量和時(shí)差的檢測(cè)，確定其損傷輪對(duì)和對(duì)損傷深度進(jìn)行定量計(jì)算，達(dá)到車輪踏面損傷程度的全自動(dòng)檢測(cè)。
本發(fā)明是利用機(jī)車在兩測(cè)點(diǎn)間隔大于車輛長(zhǎng)度與輪周長(zhǎng)之和的測(cè)量區(qū)內(nèi)行進(jìn)時(shí)，損傷輪對(duì)產(chǎn)生的振動(dòng)沿鋼軌傳播時(shí)到達(dá)兩測(cè)點(diǎn)的時(shí)差來確定振源和損傷輪對(duì)。通過兩測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度電壓信號(hào)進(jìn)行雙通道交叉高速采集，測(cè)得兩測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)電能量，從而計(jì)算出振源處車輪踏面的損傷深度。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有精確判斷損傷輪對(duì)號(hào)和給出損傷深度精確值的優(yōu)點(diǎn)。此外，本發(fā)明所述的測(cè)量方法在微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)的支持下，能對(duì)不同機(jī)型進(jìn)行識(shí)別，從而在機(jī)車數(shù)據(jù)庫中提取相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算和打印報(bào)告，自動(dòng)化程度高，無需人工管理和干預(yù)。
附

圖1是本發(fā)明實(shí)施例原理圖。
附圖2是本發(fā)明振動(dòng)加速度電壓信號(hào)時(shí)間歷程圖。
參照附圖1，在本實(shí)施例中，測(cè)量系統(tǒng)有前測(cè)點(diǎn)B和后測(cè)點(diǎn)A，兩測(cè)點(diǎn)在鋼軌下均裝有壓電加速度傳感器[1]、[3]，并在超出軌面的鋼軌內(nèi)外側(cè)裝有紅外光電發(fā)收傳感器[2]、[4]。前后測(cè)點(diǎn)間距離大于車輛長(zhǎng)度L和輪周長(zhǎng)πD之和。微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)包括電荷放大器DHF-4[5]、模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口MS-1215[6]以及光電接口[7]和微機(jī)[8]。
參照附圖2，圖2-a為后測(cè)點(diǎn)振動(dòng)電壓信號(hào)的時(shí)間歷程。
當(dāng)車輛駛?cè)霚y(cè)試區(qū)后測(cè)點(diǎn)A時(shí)，微機(jī)系統(tǒng)開始對(duì)車速V、車輛軸數(shù)、軸距、轉(zhuǎn)向架心盤距進(jìn)行檢測(cè)，并與微機(jī)[8]存儲(chǔ)的機(jī)車數(shù)據(jù)比較，判定出車型，并查出相應(yīng)的輪對(duì)均重m和車輪直徑D。當(dāng)車輛最后一輪對(duì)進(jìn)入測(cè)量區(qū)后測(cè)點(diǎn)A時(shí)，微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)通過A、B點(diǎn)加速度傳感器[1]、[3]，對(duì)傳到測(cè)點(diǎn)處的振動(dòng)能量進(jìn)行檢測(cè)。通過對(duì)兩測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速電壓信號(hào)進(jìn)行采樣頻率為28KHz的高速交叉采集，求得撞擊時(shí)間內(nèi)電壓信號(hào)均值Va來描述其振動(dòng)能量，即附圖2中振動(dòng)曲線和時(shí)間軸所圍陰影面積。根據(jù)損傷深度與沖擊振動(dòng)能量與加速度傳感器電能量成正比的關(guān)系，經(jīng)過理論推導(dǎo)，車輪踏面損傷深度△h與輪對(duì)均重m(kg)、車輪直徑D(m)、機(jī)車瞬時(shí)速度V(m/s)、所采集的振動(dòng)電壓均值V8(V)，并在考慮變換修正系數(shù)KVV(Ω-1/2)后滿足關(guān)系式△h＝(D3m2)[(KvvVo)4/V6]參照附圖2，由于假定損傷輪對(duì)i＝3，振源離后測(cè)點(diǎn)較近，振動(dòng)波在到達(dá)B點(diǎn)時(shí)較到達(dá)A點(diǎn)滯后△t。振源位置符合關(guān)系式x(t)＝(L-Va△t)/2式中Va為機(jī)械波在鋼軌中的傳播速度。振源位置x(t)在理論上應(yīng)與第i號(hào)輪對(duì)的瞬時(shí)位置Oi(t)一致或接近。輪對(duì)i的瞬時(shí)位置符合關(guān)系式Oi＝Vt+li+dzz式中l(wèi)i為第i號(hào)輪對(duì)與最后一輪對(duì)的距離，dzz為最后輪對(duì)到后測(cè)點(diǎn)間的距離。將x(t)和Oi(t)進(jìn)行比較，即可得出損傷輪對(duì)號(hào)數(shù)i，從而完成對(duì)損傷輪對(duì)的判定。
權(quán)利要求
1.由加速度傳感器[1]、光電傳感器[2]組成后測(cè)點(diǎn)A，由加速度傳感器[3]、光電傳感器[4]組成前測(cè)點(diǎn)B，并由電荷放大器[5]、模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口[6]、紅外光電接口[7]以及微機(jī)[8]組成的鐵道車輛輪廓損傷測(cè)量方法，其特征是前后測(cè)點(diǎn)AB間的間隔大于車輛長(zhǎng)度L和輪周長(zhǎng)度πD之和，微機(jī)[8]在車輪運(yùn)轉(zhuǎn)一周過程中，對(duì)前、后測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)加速度電壓信號(hào)進(jìn)行高速交叉采集，并根據(jù)某一損傷輪對(duì)產(chǎn)生的振動(dòng)能量沿鋼軌傳播和機(jī)械波到達(dá)前后測(cè)點(diǎn)的時(shí)間差，求得損傷輪對(duì)號(hào)i和損傷深度Δh。
2.按權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法，其特征是輪對(duì)i的損傷深度△h與輪對(duì)均重m(kg)、車輪直徑D(m)、機(jī)車瞬時(shí)速度V(m/s)、所采集的振動(dòng)電壓均值Vo(v)，并在考慮變換與修正系數(shù)KVV(Ω-1/2)后滿足關(guān)系式△h＝(D3/m2)[(KVVVO)4/V6]。
3.按權(quán)利要求1和2所述的測(cè)量方法，其特征在于損傷輪對(duì)號(hào)i的判定，是根據(jù)機(jī)械波在鋼軌中傳播到達(dá)前、后測(cè)點(diǎn)的時(shí)差△t來的確定，振源位置x符合關(guān)系式x(t)＝(L-Va△t)/2式中Va為機(jī)械波在鋼軌中的傳播速度，振源位置x(t)與第i號(hào)輪對(duì)的瞬時(shí)位置Oi(t)接近，輪對(duì)瞬時(shí)位置符合關(guān)系式Oi(t)＝Vt+li+dZZ式中l(wèi)i為第i號(hào)輪對(duì)與最后輪對(duì)間的距離，dZZ為最后輪對(duì)到后測(cè)點(diǎn)的距離。
4.按權(quán)利要求1和2所述的測(cè)量方法，其特征是輪對(duì)均重m(kg)和車輪直徑D(m)是根據(jù)車輛進(jìn)入后測(cè)點(diǎn)時(shí)所測(cè)得的軸數(shù)、軸距和轉(zhuǎn)向架心盤距，并根據(jù)微機(jī)[8]所儲(chǔ)存的機(jī)車數(shù)據(jù)查表所得。
5.按權(quán)利要求1和2所述的測(cè)量方法，其特征是前、后測(cè)點(diǎn)振動(dòng)加速度電壓信號(hào)的采樣頻率f≥10KHz。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用以定量檢測(cè)鐵道車輛車輪踏面損傷的測(cè)量方法。由加速度傳感器、紅外光電發(fā)收傳感器組成的前、后測(cè)點(diǎn)間的距離大于機(jī)車長(zhǎng)度和輪周長(zhǎng)之和。當(dāng)行進(jìn)車輛進(jìn)入測(cè)量區(qū)時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別機(jī)型，查取有關(guān)參數(shù)，并根據(jù)損傷產(chǎn)生的撞擊振動(dòng)波傳到測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)能量和傳到前后測(cè)點(diǎn)的時(shí)差來定量計(jì)算車輪踏面損傷深度，并判定損傷輪對(duì)號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)車輪踏面損傷的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)B61K9/12GK1065431SQ9210808
公開日1992年10月21日 申請(qǐng)日期1992年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月6日
發(fā)明者葛林富, 尹治本, 朱懷芳 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)