车辆轮对动态检测装置 ——LY系列轮对动态检测系统的研究

论文摘要

随着我国既有旅客列车的全面提速和高速动车组的大量投入使用,轮对作为车辆走行部中极为重要的部件。它不仅承受着车体的全部重量,而且还要传递车轮与钢轨间的作用力。轮对需要承受较大的静载荷和动载荷、组装应力、闸瓦、闸片制动时产生的热应力以及通过曲线时的离心力等。因此轮对是否能保持良好的技术状态,关系到行车绝对安全。本文正是基于高速铁路发展对轮对动态检测的需求,开展对轮对动态检测装置—LY系列轮对动态检测装置的研究,具有重要的现实意义和工程实用价值。LY系列轮对检测装置是借鉴Hegenscheidt-MFD（德国）轮对动态检测装置的设计思路和基本技术方案,利用“电磁超声探伤技术”（由佛朗霍菲研究所提供）和“光截图像测量技术”两大关键技术并结合我国铁路发展的现实开发研制的设备。在借鉴这些先进技术及成功经验的基础上,根据实际情况对这两项关键技术进行了改进,如设计车轮探伤系统时,改进设计了EMAT探头结构和超声波信号处理电路,提高了探伤系统的信噪比。在车轮外形尺寸检测方面,采用了高功率激光线光源（线宽<lmm）,提高了图像对比度,简化了后续图像处理过程,成功实现了车轮外形尺寸的在线动态自动检测；在图像数据处理方面,采用双机并行处理方式,保证了图像的快速处理。其次,“车辆轮对动态检测装置”的软件系统采用了面向对象的编程技术,实现了大量图像数据的采集处理分析,准确地给出车轮的外形检测数据和检测曲线,直观地描绘出车轮外形的变化。另外,在传感器选择上,选用了数字式高分辨率、高速CCD摄像机,保证了测量系统的检测精度。在轮对不真圆（擦伤）检测方面,是利用车辆通过8套三摆杆平行四边形检测机构时,各通道实时采集传感器输出的反映轮缘高度变化量的位移信号,通过分析、处理得到轮缘相对于踏面的高度变化数据,同时进行车体计数及判向。LY系列轮对动态检测装置实现了动态自动检测轮对的外形尺寸和踏面缺陷。通过在试验室内电磁超声探伤静态试验、试验线上的动态模拟运行检测、车辆段旅客列车入库前的检测及动车入动车检查库前检测等大量数据的比对分析,得出轮对动态检测装置系统稳定性好、缺陷检出能力强,故障预警信息准确、检测准确性高、系统重复性好,完全可以替代人工测量并大大减轻劳动强度的结论。该设备的投入使用填补了中国铁路轮对动态检测的空白,对确保旅客列车,乃至中国高铁的安全起到举足轻重的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外车轮尺寸及缺陷检测状况
• 1.3 本文主要研究的目标、内容、解决的关键问题和方法
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 解决的关键问题
• 1.3.4 主要研究方法
• 第2章 装置的研发及检测系统概述
• 2.1 研发的基本过程
• 2.2 系统功能及技术特点
• 2.2.1 系统功能
• 2.2.2 主要技术指标
• 2.2.3 设备安装线路条件
• 2.2.4 设备应用环境参数
• 2.2.5 主要技术特点
• 2.3 硬件系统
• 2.3.1 硬件系统结构
• 2.3.2 工作流程
• 2.4 软件系统
• 2.4.1 软件系统结构
• 2.4.2 软件系统布局
• 2.5 本章小结
• 第3章 轮对外形尺寸检测系统
• 3.1 系统功能及组成
• 3.1.1 系统功能
• 3.1.2 主要技术参数
• 3.1.3 环境要求
• 3.1.4 系统组成结构
• 3.2 基本检测原理
• 3.2.1 轮对外形轮廓检测
• 3.2.2 轮对内侧距检测
• 3.2.3 车轮直径检测原理
• 3.2.4 光截图像测量技术原理
• 3.3 系统工作过程
• 3.4 本章小结
• 第4章 轮对不圆度（擦伤）检测系统
• 4.1 系统功能及特点
• 4.1.1 系统功能
• 4.1.2 技术指标
• 4.2 系统组成
• 4.3 轮对不圆度（擦伤）检测原理
• 4.4 工作过程
• 4.5 本章小结
• 第5章 轮对探伤系统
• 5.1 系统功能及特点
• 5.1.1 系统功能
• 5.1.2 技术指标
• 5.2 系统组成
• 5.3 检测原理
• 5.4 系统工作过程
• 5.5 本章小结
• 第6章 检测数据综合分析及应用
• 6.1 用户控制终端及远程系统
• 6.1.1 控制室概述
• 6.1.2 控制室组成及布局
• 6.1.3 控制室设备维护
• 6.2 控制室设备操作
• 6.2.1 检测控制主程序
• 6.2.2 安防控制程序
• 6.3 检测数据综合分析
• 6.3.1 踏面缺陷探伤波形分析
• 6.3.2 车轮外形几何尺寸曲线分析方法及标准
• 6.4 本章小结
• 第7章 轮对动态检测可行性论证
• 7.1 轮对动态检测装置在成辆段对试验轮装车后动态测试情况
• 7.2 轮对动态检测装置在成都车辆段投入使用后日常运用列车测试情况
• 7.2.1 轮对动态检测装置测试情况概述
• 7.2.2 试验数据分析
• 7.3 轮对动态检测装置在各动车所动车轮对检测的情况
• 7.4 动车轮对动态检测装置对动车轮对不圆度（擦伤）的检测情况
• 7.5 轮对动态检测装置对普通客车、动车轮对检测情况小结
• 7.6 推广应用
• 7.6.1 推广应用的可行性
• 7.6.2 存在的不足及建议
• 7.6.3 推广应用前景和发展方向
• 7.7 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果