轮对几何尺寸自动与动态在线测量方法的研究

【摘要】轮对是列车非常重要的走行部件,其质量好坏对铁路的安全运行有着至关重要的影响。车轮属于损耗品,运行一段时间后会产生磨损和缺陷。列车速度的大幅提高,加快了轮对磨损和缺陷产生的速度,给我国高速列车的运行带来巨大的安全隐患。车轮几何尺寸自动测量技术与动态在线测量技术能够在轮对的生产、检修以及运行阶段对轮对质量进行检测,是实现铁路高速发展的重要保证。本论文对车轮几何尺寸自动测量与在线动态测量技术展开研究,取得的主要创新成果包括：1.提出了一种激光扫描自动测量车轮几何参数的方法。这种方法采用两个激光视觉传感器对轮对进行三维扫描,然后通过计算机对点云数据进行处理,计算出车轮直径、踏面磨耗、轮缘厚度以及轮辋宽等参数,对被测车轮与激光视觉传感器的相对位置和姿态没有严格要求,提高了测量精度。实验结果证明了这种方法的有效性,能够在制造轮对的工厂或者车辆段的检修车间内实现对车轮全面、准确、快速的测量。2.提出了一种使用双涡流传感器和单个激光位移传感器动态测量车轮直径的方法,具有成本低、测量精度高、结构简单的优点。经过对影响车轮直径动态测量精度的主要因素进行仿真和分析,在理论上证明了这种车轮直径动态测量方法的精度为士0.37mm。铁路现场的结果在实验上证明了这种方法可以适应现场复杂的环境,而且具有比较高的测量精度,可以满足铁路相关部门对轮径现场测量精度的要求。3.在理论上分析了轨道振动所引起的车轮直径动态测量误差。本论文利用有限元的方法分析了轨道的振动,并结合车轮直径动态在线测量原理,分析了轨道振动对直径动态测量结果的影响。论文还进一步分析了测量系统中传感器的安装方式、列车通过测量系统的速度这两个因素对动态测量结果的影响。
【作者】高岩；
【导师】冯其波；邵双运；
【作者基本信息】北京交通大学，光学工程，2014，博士
【关键词】轮对几何尺寸；自动测量；动态在线测量；动态误差分析；

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