非接触式车辆运行轮廓姿态在线检测装置及方法.pdf
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1、第5期2 0 2 3年9月N o.5S e p t.2 0 2 3运用检修文章编号:2 0 9 7-0 3 6 6(2 0 2 3)0 5-0 0 7 3-0 5 非接触式车辆运行轮廓姿态在线检测装置及方法王丰东1,宋 阳1,桑淑娟2,王明海1,高世卿1,孟琳山1,杨 斐1(1.中车青岛四方车辆研究所有限公司,山东 青岛 2 6 6 0 3 1;2.中车长春轨道客车股份有限公司,吉林 长春 1 3 0 0 6 2)摘 要:现有的车辆限界检测方法精度与效率较低,人工成本高,不适用于多种车型同时检测。针对车辆限界检测方法、原理及存在的问题,本文提出了一种新的非接触式车辆运行轮廓姿态在线检测装置及方
2、法,并设计了相关试验进行验证。检测装置主要由传感器安装柱、激光距离传感器等组成;通过激光水平仪和距离标定工装调整检测装置安装精度,通过激光距离传感器检测车辆轮廓距离,与理论数值进行比较,判断列车是否超出限界;试验结果表明,检测精度与重复性精度均较高,软件运行稳定。本文提出的检测方法可以实现对不同型号轨道车辆运行轮廓姿态的在线检测,检测精度及检测效率高,人工成本低,有必要在城市轨道交通检修市场中应用推广。关键词:运行安全;轮廓姿态;车辆限界;检测装置;应用推广中图分类号:U 2 6 0.2 文献标志码:B d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.2 0 9 7-0 3 6 6.2
3、 0 2 3.0 5.0 1 4D e v i c e a n d M e t h o d f o r O n-l i n e D e t e c t i o n o f N o n-c o n t a c t V e h i c l e R u n n i n g C o n t o u r P o s t u r eWANG F e n g d o n g1,S ONG Y a n g1,S ANG S h u j u a n2,WANG M i n g h a i1,GAO S h i q i n g1,ME NG L i n s h a n1,YANG F e i1(1.C R R C
4、 Q i n g d a o S i f a n g R o l l i n g S t o c k R e s e a r c h I n s t i t u t e C o.,L t d.,Q i n g d a o 2 6 6 0 3 1,C h i n a;2.C R R C C h a n g c h u n R a i l w a y V e h i c l e s C o.,L t d.,C h a n g c h u n 1 3 0 0 6 2,C h i n a)A b s t r a c t:T h e e x i s t i n g v e h i c l e g a u
5、 g e d e t e c t i o n m e t h o d s h a v e l o w a c c u r a c y a n d e f f i c i e n c y,h i g h l a b o r c o s t,a n d a r e n o t s u i t a b l e f o r s i m u l t a n e o u s d e t e c t i o n o f m u l t i p l e v e h i c l e t y p e s.A i m i n g a t t h e v e h i c l e g a u g e d e t e c
6、 t i o n m e t h o d,p r i n c i p l e a n d e x i s t i n g p r o b l e m s,t h e p a p e r p r o p o s e s a n e w o n-l i n e d e t e c t i o n d e v i c e a n d m e t h o d f o r n o n-c o n t a c t v e h i c l e r u n n i n g c o n t o u r p o s t u r e,a n d d e s i g n s r e l e v a n t t e s
7、 t s f o r v e r i f i c a t i o n.T h e d e t e c t i o n d e v i c e i s m a i n l y c o m p o s e d o f s e n s o r m o u n t i n g c o l u m n,l a s e r d i s t a n c e s e n s o r,e t c.T h e i n s t a l l a t i o n a c c u r a c y o f t h e d e t e c t i o n d e v i c e i s a d j u s t e d b y
8、 t h e l a s e r l e v e l a n d t h e r a n g e c a l i b r a t i o n t o o l i n g.T h e v e h i c l e c o n t o u r d i s t a n c e i s d e t e c t e d b y t h e l a s e r r a n g e s e n s o r a n d t h e n c o m p a r e d w i t h t h e o r e t i c a l v a l u e s t o d e t e r m i n e w h e t h
9、 e r t h e t r a i n e x c e e d s t h e g a u g e.T h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t t h e a c c u r a c y a n d r e p e a t a b i l i t y a r e b o t h h i g h a n d t h e s o f t w a r e r u n s s t a b l y.T h e d e t e c t i o n m e t h o d p r o p o s e d i n t h i s p a p e r c a n r
10、 e a l i z e t h e o n l i n e d e t e c t i o n o f t h e r u n n i n g c o n t o u r p o s t u r e o f d i f f e r e n t t y p e s o f r a i l v e h i c l e s,w i t h h i g h d e t e c t i o n a c c u r a c y a n d e f f i c i e n c y a n d l o w l a b o r c o s t.T h e r e f o r e,i t i s n e c e
11、 s s a r y t o p r o m o t e t h e a p p l i c a t i o n i n t h e u r b a n r a i l t r a n s i t m a i n t e n a n c e m a r k e t.K e y w o r d s:o p e r a t i o n s a f e t y;c o n t o u r p o s t u r e;v e h i c l e g a u g e;d e t e c t i o n d e v i c e;a s p p l i c a t i o n p r o m o t i o
12、 n收稿日期:2 0 2 2-0 7-0 5第一作者:王丰东(1 9 8 9),男,工程师。为保证轨道车辆的运行安全,对轨道车辆的车体两侧、顶部的限界有严格的要求,若在运行过程中,车体两侧、顶部的限界超过一定值时,会给轨道车辆的运行带来很大的安全隐患。因此,在新车出厂或者车辆运营 一 段 时 间 以 后,都 需 要 对 车 辆 的 限 界 进 行 检测1-3。现有的车辆限界检测方法是在轨道两侧立柱上安装多块钢板或塑料板,钢板或塑料板的轮廓就是车辆第6 0卷第5期2 0 2 3年9月限界所规定允许的极大值,当车辆限界超过规定允许的极大值时,车辆与立柱上的钢板或塑料板发生接触,以此判断车辆限界超标
13、4-6,现有的车辆限界检测装置如图1所示。图1 现有车辆限界检测装置 由于立柱一般是通过地脚螺栓安装于土建基础上,而土建基础建设精度较低,因此导致立柱安装精度低,继而导致立柱上安装的钢板或塑料板的轮廓模拟的车辆限界精度降低7-9,由此可知,采用上述方式进行车辆限界检测的精度比较低。其次,采用上述方式检测车辆限界时,每检查一种车型就需要更换一批钢板或塑料板,导致检测检测效率低,还增加了人工成本,多种车型同时检测时,还会影响不同车型在轨道上的通过性1 0。此外,采用上述方式检测车辆限界,所用的钢板或塑料板在与车体接触时可能会导致车体划损,且在与车体多次接触后可能导致钢板或塑料板变形,影响检测精度1
14、 1。为解决上述问题,本文提出了一种新的非接触式车辆运行轮廓姿态在线检测装置及方法,该检测方法可通过提前录入不同车辆轮廓的理论最大限界,增加检测的车型种类,在多种车型同时检测时能够大大提高检测效率,且该方法为非接触检测,不会对车体造成损伤,检测精度及检测效率高,人工成本低。1 工作原理车辆运行轮廓姿态在线检测装置主要由传感器安装柱、标定工装、激光距离传感器等组成,其总体布置图如图2所示。不同车型具有不同车辆轮廓的理论最大限界,车辆通过时,激光距离传感器检测车辆轮廓距离,通过实际检测到的数值与理论数值进行对比,判断列车是否超出限界。运行过程中车辆轮廓在理论最大限界以内则认为合格,若超出该限界则认
15、为不合格。以左侧传感器安装柱为例。竖向传感器安装柱从图2 总体布置图下到上依次安装有激光距离传感器a1、a2an,横向传感器安装柱上从右往左依次安装有激光距离传感器b1、b2bm,其中各激光距离传感器相对轨道顶面的距离为设定值,根据不同车型轮廓的检测需求,可在关键检测位置增加激光距离传感器的数量,以提高检测精度。建立坐标系X O Y,如图3所示,坐标系的横坐标为轨道顶面,纵坐标为轨道侧面。当车辆沿轨道通过时,各激光距离传感器检测到的数值依次为La 1、La 2La n及Lb 1、Lb 2Lb m。图3 坐标系X O Y 根据车辆理论最大限界曲线设立虚拟坐标系,其中虚拟坐标系的横坐标为轨道顶面,
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