轮对几何参数在线动态测量方法与系统的研究

论文摘要

车轮作为铁路车辆重要的走行部件,对于铁路的安全运输起着关键性的作用,特别是随着列车速度的不断提高,列车车轮各种磨耗及直径变化的速度加快,给列车的运行安全带来隐患,因此研究轮对几何参数动态测量方法与系统是实现轮对状态维修中必须要首先解决的问题。由于铁路现场环境条件恶劣、测量难度大等原因,轮对几何参数动态在线测量一直是国内外铁路科技人员共同关注的问题之一。本论文针对这一测量问题,结合铁道部科技项目进行博士论文的研究,选题具有重要的理论意义和应用前景。本学位论文主要的研究工作和创新成果包括:1.提出了一种新的激光位移传感器在线动态测量车轮直径的方法,研制出了车轮直径在线动态测量装置。车轮直径在线动态测量是轮对几何参数动态测量的难点之一,本论文提出了三种不同的测量方案,分别进行了详细的分析和实验,最后确定了双激光位移传感器在线动态测量车轮直径的方案,对车轮直径测量误差进行了理论分析与仿真计算,通过现场重复性实验以及与人工测量结果的比对,验证了测量方案的可行性。2.在已有研究基础上,利用平行四边形机构实现了踏面圆周磨耗和擦伤的在线动态测量,并对平行四边形测量机构进行了静态、动态分析与仿真计算,在此基础上提出了减小测量机构振动的方案。3.提出了利用图像处理和激光位移传感器测量车轮轮缘厚度的两种技术方案,实现了激光动态测量车轮轮缘厚度、轮辋宽和轮对内侧距等参数的测量。4.在以上基础上,研制出了轮对几何参数动态测量系统,实现了客车入库时对车轮直径、踏面磨耗和擦伤、轮缘厚度、轮辋宽度以及轮对内侧距等参数的动态测量。通过现场重复性实验以及与手工测量结果的比较,验证了测量系统的可行性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 轮对的基本尺寸
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本论文研究的目的和研究内容
• 1.4.1 本论文研究的目的
• 1.4.2 本论文研究的主要内容
• 2 踏面圆周磨耗和擦伤动态测量方法与仿真计算
• 2.1 引言
• 2.2 车轮踏面擦伤引起的静力学和动力学分析
• 2.3 基于平行四边形机构的踏面磨耗和擦伤动态测量原理
• 2.4 平行四边形测量机构受力分析与仿真计算
• 2.4.1 平行四边形测量机构静力学分析
• 2.4.2 平行四边形测量机构动力学分析
• 2.5 平行四边形测量机构振动控制
• 2.6 本章小结
• 3.直径动态测量方法与系统
• 3.1 基于激光位移传感器的车轮直径动态测量
• 3.1.1 基于单激光位移传感器的车轮直径动态测量
• 3.1.2 基于双激光位移传感器的车轮直径动态测量
• 3.1.3 红外激光位移传感器的研究
• 3.2 基于 CCD 摄像的车轮直径动态测量
• 3.3 基于弓高法的车轮直径动态测量
• 3.4 本章小结
• 4.轮缘厚度、轮辋宽与内侧距动态测量方法与系统
• 4.1 引言
• 4.2 激光动态测量车轮轮缘厚度
• 4.2.1 轮缘厚度测量原理
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.3 CCD 动态测量车轮轮缘厚度
• 4.4 激光动态测量车轮内侧距和轮辋宽
• 4.5 本章小结
• 5.现场实验及结果分析
• 5.1 轮对几何参数测量系统构成
• 5.2 测量系统软件流程
• 5.3 现场实验数据及分析
• 5.4 本章小结
• 6.结论与展望
• 6.1 论文完成的工作
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明