浅谈轮对在线检测系统在城轨的应用

徐德健

（大连地铁运营有限公司，辽宁 大连 116000）

【摘要】城轨列车在运营中经常出现轮对擦伤、剥离，轮缘偏磨等现象，而这些现象都会对列车的正常运营造成重大的影响，为了能够在第一时间发现这些现象本文引入轮对在线检测系统。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 轮对；擦伤；检测；应用

1　大连快轨车辆出现车辆轮对偏磨现象

大连快轨车辆出现车辆轮对偏磨现象，据统计每万公里平均磨耗最大值已经达到1.63，是正常值0.25的5倍多，轮缘磨耗的严重情况，而每万公里平均磨耗值左侧与右侧最大相差也近5倍。

2　现象原因分析

产生该故障的原因是由于列车在正线运行，经过小曲线半径区段时，轨道与车轮之间的润滑情况不良而引发。发生情况后并没有及时检测轮缘的厚度造成轮缘严重偏磨，故轮缘的时时在线检测非常必要。

3　轮对在线检测系统的结构及其工作原理

3.1　轮对几何尺寸检测单元

轮对几何尺寸检测单元主要由激光位移传感器、激光位置传感器、轮对尺寸在线检测装置及数据管理计算机等部分组成。具备以下功能：

（1）系统具有对检测出的轮缘厚度、轮缘高度、轮径、QR值、轮对内侧距、不圆度等数据进行准确分析、整理的功能；

（2）能绘制出踏面完整的轮廓曲线，并能与铁道部标准踏面(标准形、锥形、磨耗形踏面)进行比较功能；

（3）具有对同一转向架及同车的轮径在任选时间段内、任选走行公里数内变化情况分析、比较的功能；

（4）具有对同一转向架及同车的车轮内侧距在任选时间段内、任选走行公里数内变化情行进行分析、比较的功能；

（5）随车辆走行公里数变化的情况(万公里磨耗)，能对同轴的轮对的上述各项数据(轮径数据、车轮内侧距、轮缘高度、轮缘宽度、QR值、不圆度等)进行分析的功能；

（6）系统对超限检测数据具有声、光报警显示并能根据超限程度进行分级报警，报警值可由用户相关维修人员根据相关的技术规定输入密码好予以修正；

（7）系统具有对各项检测数据进行存储、统计、查询功能，能对上述检测数据、对比分析情况的相关图形进行屏幕显示，并可以按照不同的要求能提供检测数据报表，绘制曲线图，同时加以记录、进行实时检测结果的显示、打印、对测量数据可有效保留半年并自动备份；

（8）提供数据输入/输出接口：车辆基本信息输入接口、走行公里数输入接口、人工反馈信息输入接口、车辆基地网络访问接口等。

3.2　测量原理

3.2.1　速度测量

该系统采用了两级测速技术，首先由车轮传感器W1、W2进行一次速度，以确定车轮进入及离开探测区的时间，车轮通过探测区的实时速度由钢轨内侧激光位移传感器经过边缘识别计算而得，误差小于0.5％。

3.2.2　轮缘高度

传感器以一定角度和距离布置于轨的两侧，车辆运行通过，激光位移传感器将对车轮端面扫描，原始波形是与安装角度有关，传感器相对于轨的安装位置是固定的，而车辆运行速度已知，通过几何运算，即可分别计算轮缘高度和轮缘厚度。

3.2.3　车轮直径测量

在钢轨外侧安装了两只激光位移传感器，其安装角度为36度，分别扫描出轮缘及踏面的端面后，以厚度测量为基础，确定滚动圆，在速度已知的条件下，可得到弦长，而两激光束相对于轨面高度是确定的，通过几何运算可得车轮直径。

3.2.4　车轮内侧距的测量

在传感器几何位置固定及轨距确定的条件下，测量到左右车轮内侧端面到传感器的距离，就可以计算轮对内侧距，在该系统中通过两次测量还可以测得180度方向的轮对内侧距差。

3.3　车轮擦伤检测单元

3.3.1　车轮擦伤检测单元主要实现以下功能：

（1）轮对擦伤自动检测；

（2）具有检测结果存储、查询、统计、对比、打印功能，以及数据联网管理功能。能将每测量点近两次的数据与前10次的数据进行比较，及时发现轮对状态的突变；

（3）提供轮对的检测结果报表，包括数据报表、擦伤分级报表等，报告擦伤轮对的顺位信息；

（4）轮对报警界面能自动弹出，不同报警级采用不同颜色显示，同时辅助有声音提醒；

（5）提供数据输入/输出接口：车辆基本信息输入接口、走行公里数输入接口、车辆基地网络访问接口等。

3.3.2　技术原理

（1）利用振动冲击信号分析技术获取平轮特征信息；

（2）利用特征自相关分析技术进行故障识别及平轮定位；

（3）运用自适应动态数据修正技术进行数据处理。

系统采用的振动传感器为压电式加速度传感器，内藏电荷放大器，并且运用了ICP技术，最小测量平轮深度0.2mm。

3.4　车轮不圆度的检测

擦伤可以引起车轮不圆，但是擦伤引起的不圆跟轮对检测参数指标当中的“不圆度”不是同一个概念，因为：

（1）擦伤是局部的，不圆度是指轮子整体；

（2）擦伤是能看见的，不圆度是不可见的。

由于轮对外形几何尺寸检测系统测量的是车轮整体尺寸，得到最全面的车轮尺寸参数，所以利用轮对外形几何尺寸检测系统来作为车轮不圆度定量检测的基础。

3.5　车号识别系统

为了进一步提高列车管理水平，建立适应现代化运营模式的列车管理体系，对列车实行实时的动态追踪管理，车号信息是管理系统最基本的信息源。我们所设计的车号识别系统，能在列车实际运行条件下，实时准确地识别出所有地铁列车标准车号信息及其它辅助信息，有效、准确的对应使用，为车辆管理信息系统提供跟踪信息，满足列车在线安全监测系统中的其他子系统对车号进行识别的要求，使各子系统能够按照车号信息对检测数据进行跟踪、统计、分析。而且在系统工作过程中，不会对地铁列车上安装的各类设备和地面上安装的各类设备造成干扰，确保列车的正常运行。

教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献

［1］朱跃.城轨车辆轮对踏面故障在线检测系统研究[D].南京理工大学,2012-12-1.

［2］王丽艳.地铁车辆轮对尺寸在线检测系统[J].现代城市轨道交通,2009-4-10.

［责任编辑：汤静］