專利名稱：車輪踏面擦傷及磨損非接觸式動態(tài)測量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種列車車輪故障自動檢測裝置，用于對運動中的列車車輪踏面擦傷和磨損的測量。
列車車輪在運動過程中，由于摩擦造成的車輪踏面磨損，使得車輪直徑減少；又由于制動以及車輪與鋼軌面在轉彎時的相對滑動等因素造成的踏面擦傷或剝離，使得踏面滾動圓呈弦缺狀(偏平)。車輪的擦傷和磨損，特別是車輪擦傷給列車在行進中帶來額外的沖擊振動，影響列車與軌道設施的安全與使用壽命，是高速列車與重載列車發(fā)展中必須要解決的問題。為解決以上問題，專利號96216065.2，設計名稱為“列車車輪踏面擦傷及磨損動態(tài)測量裝置”，提出了一種用平行四邊形機構作為該裝置的踏面擦傷及磨損測量單元，來動態(tài)測量列車在行進過程中車輪踏面存在的擦傷與磨損；在實際應用中，車輪給該裝置的平行四邊形機構帶來較大的沖擊與振動，造成漏測或誤測。專利號00243380.X，設計名稱為“列車車輪踏面擦傷及磨損動態(tài)測量裝置”，提出了在平行四邊形機構中加吸振和阻尼機構，解決了專利號96216065.2的測量裝置所存在的問題。但以上兩專利技術，均由于踏面擦傷及磨損測量單元的平行四邊形機構在實際測量中始終與車輪接觸，容易造成測量機構損壞，引起機械故障；另外，這種機械接觸式方式測量，要求列車的運行速度小于40Km/h，使測量結果受列車運行速度的限制，縮小了測量裝置的適應范圍。
本實用新型的目的是提供一種在列車運動中非接觸式定量測量車輪踏面擦傷及磨損的裝置。其測量裝置的機械故障率低，測量結果不受列車速度的限制。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的整個車輪踏面擦傷及磨損非接觸式動態(tài)測量裝置由磁傳感器構成的列車車輪探測器、車輪踏面擦傷及磨損測量單元以及信號處理單元組成，其特征是所述的車輪踏面擦傷及磨損測量單元包括兩套或兩套以上的非接觸式位移傳感器；所述的非接觸式位移傳感器與支座固定在一起，并通過支座固定在鋼軌上。
本實用新型與已有技術相比所具有的優(yōu)點其一，由于采用非接觸式位移傳感器直接測量出車輪踏面與輪緣相對高度，進而得到車輪踏面的擦傷與磨損，大大減少測量裝置的機械故障率；其二，由于是非接觸式，測量結果不受列車運行速度的限制，擴大了測量裝置的適應范圍；其三，測量裝置的結構簡單，安裝及維護方便。


圖1列車車輪踏面擦傷及磨損動態(tài)測量裝置主視圖圖2列車車輪踏面擦傷及磨損動態(tài)測量裝置A-A剖視圖圖3列車車輪踏面擦傷及磨損動態(tài)測量裝置的固定在鋼軌外側示意圖圖中1為磁傳感器、2為車輪踏面擦傷及磨損測量單元、3為非接觸式磁感應位移傳感器、4為信號處理單元、5為支座、6為車輪、7為鋼軌。
以附圖為實施例對本實用新型作進一步說明本實用新型提供的車輪踏面擦傷及磨損非接觸式動態(tài)測量裝置，其結構示意圖如圖1、2所示。該測量裝置由兩個磁傳感器1構成的列車車輪探測器、車輪踏面擦傷及磨損測量單元2(虛線框)以及信號處理單元3組成。車輪踏面擦傷及磨損測量單元2包括兩個非接觸式電磁感應位移傳感器3，電磁傳感器3主要由導磁材料和線圈構成；所述的非接觸式電磁感應位移傳感器3與支座5通過螺釘或其它連接方式連接為一體，支座5固定在鋼軌7上。
電磁傳感器3的測量面與鋼軌7頂面的距離與平行性通過人工調整來保證。測量時，為避免兩個車輪同時掃過一個非接觸式傳感器的測量面，引起誤報測量結果，必須安裝兩套或兩套以上非接觸式位移傳感器，每個非接觸式位移傳感器沿列車行駛方向測量面的長度應小于列車轉向架兩個軸之間的中心距離(約為1650mm)。同時，為完整得到每個車輪踏面圓周范圍內的擦傷和磨損，兩套非接觸式位移傳感器測量面的長度之和應大于或等于輪緣頂端的周長(約為3000mm)，即要求每個電磁感應位移傳感器3沿列車運動方向的測量面長度大于1500mm。
整個測量裝置的測量原理如下在鐵路線路的兩根鋼軌上，安裝以上所述的兩套車輪踏面擦傷及磨損非接觸式動態(tài)測量裝置，分別測量列車兩邊車輪的擦傷及磨損。當人工調整整個測量裝置處于正常的工作狀態(tài)時，測量裝置可進行自動測量。當列車經過測量裝置的安裝區(qū)域時，車輪6首先經過兩個磁傳感器1，根據(jù)車輪經過此兩個磁傳感器1的時間間隔，可自動測量出列車運行的速度，并對列車進行計軸、計輛。同時信號處理單元4通過讀取列車的運行速度，自動調整采樣頻率。按電磁感應定律制造的電磁傳感器3主要由導磁材料和線圈構成，當車輪到達第一個電磁感應式位移傳感器3的測量面時，車輪切割電磁傳感器3表面的磁力線，傳感器3感應出電動勢，此電動勢與列車車輪的速度和車輪輪緣達到傳感器測量面的距離有關，由于通過兩個磁傳感器1可以準確得到車輪的速度，信號處理后的輸出信號的大小只與輪緣頂部到電磁傳感器3表面之間的距離有關。若列車運動過程中，單個車輪踏面與輪緣之間的高度相對不變，則表明踏面不存在擦傷，傳感器3的輸出也相對不變；若踏面與輪緣存在擦傷，則相對高度有突然變化，傳感器3可直接測出這一變化，即可得到其擦傷量的大小；當踏面存在多處擦傷時，則在整個傳感器的輸出線上存在多處變化的地方；當踏面有磨損時，傳感器的初始輸出值相對于無磨損車輪的輸出值有一明顯變化，此變化量對應車輪踏面的磨損量，計算機通過對以上測量結果進行處理，可以得到列車通過測量裝置時每個車輪踏面的擦傷量和磨損量，并將擦傷及磨損的超差量傳輸?shù)搅袡z值班室，通知現(xiàn)場人員進行核對和處理。
本裝置測量車輪擦傷及磨損的范圍為0－15mm，測量靈敏度為0.1mm，測量誤差小于0.2mm。
本實用新型還可以有不同的實施方案，例如1.采用其它原理制造的非接觸式位移傳感器(如電渦流類型、電容類型等)代替電磁感應式位移傳感器可得到同樣的效果，例如用按電容傳感器制造的傳感器進行測量時，傳感器與鋼軌絕緣連接，傳感器的測量面和車輪的輪緣形成電容的兩個極，它們之間距離的變化直接改變這兩個電極之間電容的變化，同樣可以測量踏面的磨損與擦傷，只是這種傳感器受電磁干擾的影響較大；2.用兩套以上非接觸式位移傳感器構成的車輪踏面擦傷及磨損測量單元，只要滿足所有傳感器測量面的有效長度之和大于或等于車輪輪緣頂部的展開長度，可得到相同的測量結果，但增加了測量裝置的復雜程度和成本；3.車輪踏面擦傷及磨損測量單元可以通過支座固定在鋼軌的外側(如圖3所示)，測量未損踏面外側與有缺陷踏面內側之間相對高度的變化，同樣可以得到踏面的擦傷，但由于不是以輪緣為基準，不能測量踏面的磨損量；4.輪踏面擦傷及磨損測量單元可以通過其它連接方式與線路的地基相連，可得到類似結果，但列車運行時鋼軌的振動與變形等因素給測量帶來不利的影響。
權利要求1.一種車輪踏面擦傷及磨損非接觸式動態(tài)測量裝置，該測量裝置包括由兩個磁傳感器(1)構成的列車車輪探測器、車輪踏面擦傷及磨損測量單元(2)以及信號處理單元(3)，其特征是，該測量裝置的車輪踏面擦傷及磨損測量單元(2)包括兩套或兩套以上的非接觸式位移傳感器(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的車輪踏面擦傷及磨損非接觸式動態(tài)測量裝置，其特征是，所述非接觸式位移傳感器(3)與支座(5)固定在一起，通過支座(5)固定在鋼軌(7)上。
專利摘要一種車輪踏面擦傷及磨損非接觸式動態(tài)測量裝置,該測量裝置由兩個磁傳感器1構成的列車車輪探測器、車輪踏面擦傷及磨損測量單元2以及信號處理單元3組成。其特征是:所述的車輪踏面擦傷及磨損測量單元2包括兩套或兩套以上的非接觸式位移傳感器;所述的非接觸式位移傳感器與支座5固定在一起,并通過支座5固定在鋼軌7上。該測量裝置的結構簡單、安裝及維護方便、機械故障率低、測量結果不受列車速度的限制,擴大了測量裝置的適應范圍。
文檔編號G01N3/56GK2466012SQ01204420
公開日2001年12月19日 申請日期2001年2月27日 優(yōu)先權日2001年2月27日
發(fā)明者馮其波 申請人:北方交通大學