列车轮对诊断测量系统研究与设计

论文摘要

随着国内高铁的大规模建设,列车运行速度的不断提高,其安全性日益受到广泛重视。作为列车重要组成部件的轮对装置,承受来自机车车辆的全部静、动载荷,轮对踏面表面和近表面的磨损、擦伤、剥离、裂纹等缺陷是危及行车安全的重大因素,必须及时有效地对列车轮对状态进行检测,及时发现轮对缺陷,修复或更换超限轮对,以避免列车事故的发生。传统的定期检修方式工作效率低,不易检查出轮对踏面的细小裂纹及近表面的内部缺陷,已不能满足车辆检修要求,迫切需要研制轮对踏面缺陷及轮对几何参数的动态检测方法、技术和装备,实现在列车运行时对轮对状态的在线实时检测。本文首先分析了轨道车辆轮对踏面失效的类型、产生原因及其危害。其次,在广泛阅读国内外关于轮对检测技术研究资料的基础上,对机车车辆车轮的无损检测技术的发展和研究现状作了全面地分析和概括,提出了“列车轮对诊断测量系统”的总体方案,规划了系统的组织结构及检测流程。然后,文章以“系统”的“车轮检测与探伤模块”为重点,详细介绍了采用光截图像测量技术结合激光位移传感器的方式来对轮缘厚度、轮缘宽度、车轮直径、轮缘磨耗、踏面磨耗、轮辋宽度、轮对内侧距等轮对几何外形尺寸测量的原理方案及误差分析;介绍了采用电磁超声探伤技术对轨道车辆车轮踏面缺陷的探测原理,设计了运用于车轮踏面缺陷检测的无损检测装置,包括系统检测方案的设计和电磁超声换能器(EMAT)的设计,

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外轮对检测技术的发展
• 1.2.1 静态检测
• 1.2.2 动态检测[4,5,12]
• 1.2.3 轮对诊断测量技术的发展方向
• 1.3 本文做的工作
• 1.4 本章小结
• 2 轮对基本知识
• 2.1 轮对介绍
• 2.2 轮对的组成
• 2.2.1 车轴
• 2.2.2 车轮
• 2.3 车轮失效形式
• 2.3.1 踏面磨耗
• 2.3.2 踏面擦伤
• 2.3.3 踏面剥离
• 2.3.4 踏面裂纹
• 2.3.5 轮缘磨耗
• 2.3.6 轮箍崩裂
• 2.4 轮对检测的参数
• 2.5 本章小结
• 3 总体方案设计
• 3.1 系统功能
• 3.2 系统总体方案设计
• 3.2.1 系统组织结构
• 3.2.2 系统各组织模块介绍
• 3.3 系统检测流程
• 3.4 本章小结
• 4 轮对外形尺寸检测方案设计
• 4.1 轮缘厚度、轮缘高度的测量
• 4.1.1 CCD 图像传感器工作原理
• 4.1.2 轮缘厚度、高度测量原理
• 4.1.3 摄像机系统标定
• 4.1.4 测量误差分析
• 4.2 轮对直径的测量
• 4.2.1 激光位移传感器
• 4.2.2 车轮直径测量原理
• 4.2.3 测量误差分析
• 4.3 轮辋厚度、轮对内侧距测量
• 4.3.1 测量原理
• 4.3.2 测量误差分析
• 4.4 检测系统的数据采集与处理
• 4.4.1 测距信号的采集处理
• 4.4.2 数字图像的数据采集与处理
• 4.4.3 系统软件主界面
• 4.5 本章小结
• 5 车轮踏面损伤检测方案设计
• 5.1 电磁超声的激发机制
• 5.1.1 洛伦兹力机制原理
• 5.1.2 磁致伸缩力机制原理
• 5.2 电磁超声波型的选择
• 5.2.1 纵波波型
• 5.2.2 横波波型
• 5.2.3 表面波波型
• 5.2.4 LAMB 波波型
• 5.2.5 电磁超声的波型选择
• 5.3 车轮踏面缺陷的电磁超声检测装置设计
• 5.3.1 车轮电磁超声检测原理
• 5.3.2 电磁超声换能器的设计
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录