基于列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，其通過步驟一用不落輪鏇床測量樣板輪對的直徑與輪緣高度，通過步驟二用列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)測量樣板輪對的低點(diǎn)弦長、高點(diǎn)弦長，然后通過步驟三和步驟四將步驟一和二測量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，實現(xiàn)首次應(yīng)用列車輪對在線系統(tǒng)數(shù)據(jù)與不落輪鏇床測量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析，創(chuàng)造性將不落輪鏇床測量誤差等效為在線監(jiān)測系統(tǒng)弦距的特征量誤差，從而實現(xiàn)對不落輪鏇床的校準(zhǔn)。
【專利說明】
基于列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及列車輪對運(yùn)用安全、輪對在線監(jiān)測與鏇床測量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析應(yīng)用 領(lǐng)域，用于評估不落輪鏇床測量輪對尺寸的不確定度和校準(zhǔn)鏇床測量誤差，也即：基于列車 輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的鏇床校準(zhǔn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于城市軌道交通的發(fā)展需要，不落輪鏇床已經(jīng)越來越多的擔(dān)當(dāng)著軌道交通運(yùn)營 維修服務(wù)的重要角色。不落輪鏇床設(shè)置于車輛段內(nèi)，可對落架的列車轉(zhuǎn)向架上的單個輪對 或獨(dú)立的單個輪對鏇修加工，亦可在車輛不解編及轉(zhuǎn)向架不拆卸的情況下對輪對進(jìn)行鏇修 加工，同時具有測量輪對尺寸的功能。由于輪對踏面外形輪廓與軌道的不合理配合，影響列 車的安全平穩(wěn)運(yùn)行及縮短輪對壽命周期，所以輪對的準(zhǔn)確加工與測量是軌道交通運(yùn)營維修 服務(wù)的顯著重要任務(wù)。目前不落輪鏇床測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法是通過隨鏇床配置的單個標(biāo)準(zhǔn) 輪對的測量實現(xiàn)。
[0003] 目前不落輪鏇床測量系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法存在以下問題：
[0004] 1.運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)輪對校準(zhǔn)鏇床的校準(zhǔn)周期一般定為半年，校準(zhǔn)周期內(nèi)如果出現(xiàn)測量偏 差會直接影響列車輪對的安全運(yùn)用，會產(chǎn)生輪對的過或欠加工，最不利情況會影響上千個 輪對。
[0005] 2.標(biāo)準(zhǔn)輪對的校準(zhǔn)方法與不落輪鏇床的"不落輪"加工實際模式不同，由于不落輪 鏇床受到輪對、轉(zhuǎn)向架、車體等壓力作用，測量條件與校準(zhǔn)條件不一樣，可能導(dǎo)致輪對尺寸 測量不準(zhǔn)確，該種隱含的誤差因素十分容易被忽略。
[0006] 3.作為鏇床自動測量的補(bǔ)充是人工測量，即用專門的測量工具進(jìn)行測量，人工測 量耗時費(fèi)力，難以保證測量的精度與頻度。
[0007] 綜上，如何有效的評估不落輪鏇床測量輪對尺寸的不確定度和及時校準(zhǔn)成為迫切 的工程應(yīng)用要求。
[0008] 針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，亟需一種基于輪對在線測量系統(tǒng)與鏇修系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)關(guān)聯(lián)性評價方法，即建立"在線系統(tǒng)"與"鏇修系統(tǒng)"統(tǒng)計數(shù)據(jù)的特征量關(guān)聯(lián)性分析，得出 鏇修數(shù)據(jù)的可靠性評價與運(yùn)用方法。
[0009]在線測量系統(tǒng)已由本公司另一發(fā)明專利介紹：列車輪對尺寸在線監(jiān)測方法及裝 置(專利號:200510035961.7)。輪對尺寸在線監(jiān)測系統(tǒng)是在列車運(yùn)行的狀態(tài)下進(jìn)行測量的， 能切實的測量輪對滾動圓直徑。本發(fā)明主要是利用輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)得到不落輪鏇床測量 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)特征量，從而計算出不落輪鏇床測量車輪直徑的不確定度。
[0010]在鋼軌內(nèi)側(cè)安裝了 8只激光位置傳感器，光線與水平形成一定角度，分別掃描出輪 輞內(nèi)側(cè)面，在速度已知的條件下，可得到高低兩條弦長，而兩激光束相對于軌面高度是確定 的，通過幾何運(yùn)算可得輪對直徑。其參數(shù)關(guān)系如下：
[0012] R = D/2+H [2]
[0013] R-車輪頂點(diǎn)圓半徑;H-輪緣高度;D-車輪直徑；
[0014] h-弦距;L1 一低點(diǎn)弦長;L2-高點(diǎn)弦長；
[0015] 理論依據(jù)：
[0016] (1)弦距對輪徑的誤差傳遞關(guān)系為λ= 1:10;
[0017] (2)車輪頂點(diǎn)圓半徑在兩次鏇修期間保持不變。
[0018] (3)不落輪鏇床測量的輪緣高度Η的誤差小于0.05mm，相對于直徑誤差要求0.5mm 可忽略。
[0019] 定義：當(dāng)人以列車速度方向行走時，左手側(cè)系統(tǒng)為左側(cè)系統(tǒng)，右手側(cè)系統(tǒng)為右側(cè)系 統(tǒng)。列車正向通過在線監(jiān)測系統(tǒng)與不落輪鏇床時，左側(cè)車輪由左側(cè)系統(tǒng)測量，右側(cè)車輪由右 偵孫統(tǒng)測量;列車反向通過時，左側(cè)車輪由右側(cè)系統(tǒng)測量，右側(cè)車輪由左側(cè)系統(tǒng)測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種輪對在線監(jiān)測與鏇床測量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性 分析方法，用于評估不落輪鏇床測量輪對尺寸的不確定度和校準(zhǔn)鏇床測量誤差。
[0021] 解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0022] -種基于列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，所述列車輪對在線監(jiān) 測系統(tǒng)能夠在列車處于運(yùn)行狀態(tài)時測量列車車輪的低點(diǎn)弦長和高點(diǎn)弦長，所述低點(diǎn)弦長和 高點(diǎn)弦長分別為列車車輪輪輞內(nèi)側(cè)面上水平設(shè)置的兩條弦中處于較低位置弦的弦長和處 于較高位置弦的弦長，所述不落輪鏇床設(shè)有能夠測量列車車輪直徑和輪緣高度的左側(cè)傳感 器和右側(cè)傳感器，所述不落輪鏇床基于測量得到的列車車輪直徑對列車車輪進(jìn)行鏇修加 工，其特征在于:所述的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法包括：
[0023] 步驟一、在所述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)所應(yīng)用的列車中選出其中之一，將該選出 列車的所有輪對作為樣板輪對，并控制所述選出列車正向駛?cè)胨霾宦漭嗘洿驳陌惭b位 置，用所述不落輪鏇床的左側(cè)傳感器測量每一個所述樣板輪對中左側(cè)車輪的直徑和輪緣高 度，用所述不落輪鏇床的右側(cè)傳感器測量每一個所述樣板輪對中右側(cè)車輪的直徑和輪緣高 度;其中，所述樣板輪對的總數(shù)量為N，N為大于1的正整數(shù)，用所述不落輪鏇床測量N個樣板 輪對得到的參數(shù)記錄如下：第i個樣板輪對的左側(cè)車輪直徑和右側(cè)車輪直徑分別記錄為 DZQi和DYQi、左側(cè)車輪輪緣高度和右側(cè)車輪輪緣高度分別記錄為HZQi和HYQi，1彡i 且i為 正整數(shù)；
[0024]步驟二、用所述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)測量所述選出列車在正向運(yùn)行和反向運(yùn)行 時每一個所述樣板輪對的低點(diǎn)弦長和高點(diǎn)弦長;其中，用所述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)在所 述選出列車正向運(yùn)行時測量N個樣板輪對得到的參數(shù)記錄如下:第i個樣板輪對的左側(cè)車輪 低點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪低點(diǎn)弦長分別記錄為LIZi和LIYi、左側(cè)車輪高點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪高點(diǎn) 弦長分別記錄為L2ZjPL2Y 1;用所述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)在所述選出列車反向運(yùn)行時測 量N個樣板輪對得到的參數(shù)記錄如下:第i對樣板輪對的左側(cè)車輪低點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪低點(diǎn) 弦長分別記錄為LIZ' i、和L1Y' i、左側(cè)車輪高點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪高點(diǎn)弦長分別記錄為L2Z' i 和L2r i;
[0025]步驟三、按照以下公式一至公式四分別計算：在所述選出列車正向運(yùn)行時和反向 運(yùn)行時，每一個所述樣板輪對的左側(cè)車輪弦距和右側(cè)車輪弦距，并在計算完成后進(jìn)入步驟 四；
[0030]式中，hzdPhyi分別為在所述選出列車正向運(yùn)行時所述第i個樣板輪對的左側(cè)車輪 弦距和右側(cè)車輪弦距，hz' dPhy' i分別為在所述選出列車反向運(yùn)行時所述第i個樣板輪對的 左側(cè)車輪弦距和右側(cè)車輪弦距；
[0031 ]步驟四、按照公式五計算所述不落輪鏇床測量每一個列車輪對的左側(cè)車輪直徑和 右側(cè)車輪直徑的誤差：
[0033]式中，λ為弦距誤差對車輪直徑誤差的傳遞系數(shù)；
[0034]步驟五、以所述不落輪鏇床的左側(cè)傳感器測量得到的列車車輪直徑作為參考零 位，對所述不落輪鏇床的右側(cè)傳感器測量得到的列車車輪直徑進(jìn)行修正，即：將所述右側(cè)傳 感器測量得到的列車車輪直徑減去所述步驟五計算出的誤差ε所得到的差值作為修正結(jié) 果，完成對所述不落輪鏇床的一次校正。
[0035]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述的傳遞系數(shù)λ取值為0.1。
[0036] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法還包括：
[0037] 步驟六、保存每一次對所述不落輪鏇床的校正過程中步驟一至步驟四的測量數(shù)據(jù) 和計算數(shù)據(jù)，在首次完成對所述不落輪鏇床的校正后，每隔預(yù)設(shè)時間段執(zhí)行所述步驟一至 步驟四，計算得到當(dāng)前時刻的hz^hyi、!^ i和ε，并獲取最接近當(dāng)前時刻的前一次對不 落輪鏇床校正過程中的步驟四計算得到的hz^hy^hz' i和ε。在所述當(dāng)前時刻的ε〈 0.1mm時，判定所述不落輪鏇床無需進(jìn)行校正;在所述當(dāng)前時刻的εΧ). 1mm時，判定所述不 落輪鏇床需要進(jìn)行校正，即：用當(dāng)前時刻的匕1、1^1、^/1和1^ /1按照所述步驟四和步驟五對 所述不落輪鏇床再次行校正。
[0038] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法還包括：
[0039] 步驟七、連續(xù)不斷地將鏇修新一輪數(shù)據(jù)與在線系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行特征量的比對， 可以達(dá)到監(jiān)測鏇床傳感器測量工作狀態(tài)的結(jié)果。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0041] 第一，本發(fā)明通過步驟一用不落輪鏇床測量樣板輪對的直徑與輪緣高度，通過步 驟二用列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)測量樣板輪對的低點(diǎn)弦長、高點(diǎn)弦長，然后通過步驟三和步 驟四將步驟一和二測量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，實現(xiàn)首次應(yīng)用列車輪對在線系統(tǒng)數(shù)據(jù)與不 落輪鏇床測量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析，創(chuàng)造性將不落輪鏇床測量誤差等效為在線監(jiān)測系統(tǒng)弦距 的特征量誤差，從而實現(xiàn)對不落輪鏇床的校準(zhǔn)。
[0042]第二，在列車不解編的情況下測量輪對尺寸，由于不落輪鏇床受到輪對、轉(zhuǎn)向架、 車體等壓力作用，測量條件與校準(zhǔn)條件不一樣，可能導(dǎo)致輪對尺寸測量不準(zhǔn)確。在線測量的 輪對尺寸是列車實際載荷和速度工況下測量的，同時本發(fā)明所采用的輪對尺寸亦為列車在 不解編的情況下在鏇床上測量的，因而解決了標(biāo)準(zhǔn)輪對的校準(zhǔn)方法與不落輪鏇床的"不落 輪"加工實際模式不同而產(chǎn)生校準(zhǔn)誤差難題。
[0043]第三，本發(fā)明通過增設(shè)步驟六，能夠定期檢測判斷是否需要對不落輪鏇床進(jìn)行校 準(zhǔn)，進(jìn)一步提高了不落輪鏇床的使用可靠性。
[0044]第四，由于在線系統(tǒng)是實時系統(tǒng)，通過步驟七實現(xiàn)了鏇床測量不確定度評價方法 的及時性，實現(xiàn)了最高的測量頻度和廣度，測量頻度包含了每天地鐵一列車過車十次則測 量十次，測量廣度包含了該線路的所有當(dāng)天運(yùn)行列車。
【附圖說明】
[0045]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：
[0046]圖1為中國發(fā)明專利CN200510035961.7中列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)測量車輪尺寸的 原理示意圖；
[0047]圖2為中國發(fā)明專利CN200510035961.7中車輪尺寸測量幾何參數(shù)關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0048] 本發(fā)明基于列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，其適用于常用于列 車車輪鏇修加工的不落輪鏇床，該不落輪鏇床設(shè)有能夠測量列車車輪直徑和輪緣高度的左 側(cè)傳感器和右側(cè)傳感器，該不落輪鏇床基于測量得到的列車車輪直徑對列車車輪進(jìn)行鏇修 加工。
[0049] 本發(fā)明基于列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，其所采用的列車輪 對在線監(jiān)測系統(tǒng)可以是現(xiàn)有技術(shù)中任意一個能夠在列車處于運(yùn)行狀態(tài)時測量列車車輪的 低點(diǎn)弦長和高點(diǎn)弦長的系統(tǒng)，其中，低點(diǎn)弦長和高點(diǎn)弦長分別為列車車輪輪輞內(nèi)側(cè)面上水 平設(shè)置的兩條弦中處于較低位置弦的弦長半長和處于較高位置弦的弦長半長。中國發(fā)明專 利CN200510035961.7所公開的列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)即為其中一種本發(fā)明能夠采用的列 車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)，本文末尾對該列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理作了詳細(xì)介紹。
[0050] 本發(fā)明基于列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，包括：
[0051] 步驟一、在列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)所應(yīng)用的列車中選出其中之一，將該選出列車 的所有輪對作為樣板輪對，并控制選出列車正向駛?cè)氩宦漭嗘洿驳陌惭b位置，用不落輪鏇 床的左側(cè)傳感器測量每一個樣板輪對中左側(cè)車輪的直徑和輪緣高度，用不落輪鏇床的右側(cè) 傳感器測量每一個樣板輪對中右側(cè)車輪的直徑和輪緣高度;其中，樣板輪對的總數(shù)量為N，N 為大于1的正整數(shù)，用不落輪鏇床測量N個樣板輪對得到的參數(shù)記錄如下:第i個樣板輪對的 左側(cè)車輪直徑和右側(cè)車輪直徑分別記錄為DZQi和DYQi、左側(cè)車輪輪緣高度和右側(cè)車輪輪緣 高度分別記錄為HZQi和HYQi，l<i彡N且i為正整數(shù)。
[0052] 步驟二、用列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)測量選出列車在正向運(yùn)行和反向運(yùn)行時每一個 樣板輪對的低點(diǎn)弦長和高點(diǎn)弦長;其中，用列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)在選出列車正向運(yùn)行時 測量N個樣板輪對得到的參數(shù)記錄如下:第i個樣板輪對的左側(cè)車輪低點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪低 點(diǎn)弦長分別記錄為LIZi和LIYi、左側(cè)車輪高點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪高點(diǎn)弦長分別記錄為L2Zi和 L2Y1;用列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)在選出列車反向運(yùn)行時測量N個樣板輪對得到的參數(shù)記錄 如下:第i對樣板輪對的左側(cè)車輪低點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪低點(diǎn)弦長分別記錄為LIZ' i、和LlV i、 左側(cè)車輪高點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪高點(diǎn)弦長分別記錄為L2Z' i和L2r i。
[0053] 步驟三、按照以下公式一至公式四分別計算：在選出列車正向運(yùn)行時和反向運(yùn)行 時，每一個樣板輪對的左側(cè)車輪弦距和右側(cè)車輪弦距，并在計算完成后進(jìn)入步驟四；
[0058]式中，hZi和hyi分別為在選出列車正向運(yùn)行時第i個樣板輪對的左側(cè)車輪弦距和右 側(cè)車輪弦距，hz' dPhy' i分別為在選出列車反向運(yùn)行時第i個樣板輪對的左側(cè)車輪弦距和右 側(cè)車輪弦距。
[0059]步驟四、按照公式五計算不落輪鏇床測量每一個列車輪對的左側(cè)車輪直徑和右側(cè) 車輪直徑的誤差：
[0061] 式中，λ為弦距誤差對車輪直徑誤差的傳遞系數(shù)，該傳遞系數(shù)λ取值優(yōu)選為0.1。
[0062] 步驟五、以不落輪鏇床的左側(cè)傳感器測量得到的列車車輪直徑作為參考零位，對 不落輪鏇床的右側(cè)傳感器測量得到的列車車輪直徑進(jìn)行修正，即：將右側(cè)傳感器測量得到 的列車車輪直徑減去步驟五計算出的誤差 ε所得到的差值作為修正結(jié)果，完成對不落輪鏇 床的一次校正。
[0063]步驟六、保存每一次對不落輪鏇床的校正過程中步驟一至步驟四的測量數(shù)據(jù)和計 算數(shù)據(jù)，在首次完成對不落輪鏇床的校正后，每隔預(yù)設(shè)時間段執(zhí)行步驟一至步驟四，計算得 到當(dāng)前時刻的hz^hy^hz' i和ε，并獲取最接近當(dāng)前時刻的前一次對不落輪鏇床校正 過程中的步驟四計算得到的hz^hy^hz' i和ε。在當(dāng)前時刻的ε〈〇. 1mm時，判定不落輪 鏇床無需進(jìn)行校正;在當(dāng)前時刻的εΧ). 1mm時，判定不落輪鏇床需要進(jìn)行校正，即：用當(dāng)前 時刻的hznhynhy jPh/ i按照步驟四和步驟五對不落輪鏇床再次行校正。
[0064]步驟七、連續(xù)不斷地將鏇修新一輪數(shù)據(jù)與在線系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行特征量的比對， 可以達(dá)到監(jiān)測鏇床傳感器測量工作狀態(tài)的結(jié)果。
[0065]作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，上述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)選采用中國發(fā)明專 利CN200510035961.7所公開的列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)，參見圖1和圖2,該列車輪對在線監(jiān) 測系統(tǒng)預(yù)設(shè)有左側(cè)低點(diǎn)弦高預(yù)設(shè)值H1Z、左側(cè)高點(diǎn)弦高預(yù)設(shè)值H2Z、左側(cè)弦距預(yù)設(shè)hZ = H2Z-H1Z、右側(cè)低點(diǎn)弦高預(yù)設(shè)值H1Y、右側(cè)高點(diǎn)弦高預(yù)設(shè)值H2Y和右側(cè)弦距預(yù)設(shè)值hY = H2Y-HlY，并 能通過在運(yùn)行中的列車車輪1輪輞內(nèi)側(cè)面上投射兩個位于高位置水平線上的點(diǎn)激光束和兩 個位于低位置水平線上的點(diǎn)激光束實時在線測得列車車輪1的低點(diǎn)弦長L1和高點(diǎn)弦長L2， 通過設(shè)置于鋼軌下方的渦流傳感器測得鋼軌動態(tài)沉降F，并且，列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)依據(jù) 下述公式A1至公式A4計算出列車車輪1的輪緣高度Η和直徑D，其中，左側(cè)弦距預(yù)設(shè)hZ和右側(cè) 弦距預(yù)設(shè)值hY均為正數(shù)，當(dāng)列車車輪1為左側(cè)車輪時，下述公式A1至公式A4中的低點(diǎn)弦高 H1、高點(diǎn)弦高H2和弦距h分別取值為左側(cè)低點(diǎn)弦高預(yù)設(shè)值H1Z、左側(cè)高點(diǎn)弦高預(yù)設(shè)值H2Z和左 偵螆距預(yù)設(shè)hZ，當(dāng)列車車輪1為右側(cè)車輪時，下述公式A1至公式A4中的低點(diǎn)弦高H1、高點(diǎn)弦 高H2和弦距h分別取值為右側(cè)低點(diǎn)弦高預(yù)設(shè)值H1Y、右側(cè)高點(diǎn)弦高預(yù)設(shè)值H2Y和右側(cè)弦距預(yù) 設(shè)值hY，低點(diǎn)弦高H1為列車軌道3處于靜態(tài)時的軌面PGQ與低位置水平線之間的距離即圖2 中線段GF的長度，高點(diǎn)弦高H2為列車軌道3處于靜態(tài)時的軌面PGQ與高位置水平線之間的距 離即圖2中線段GE的長度，低點(diǎn)弦長L1為低位置水平線在列車車輪1輪輞內(nèi)側(cè)面上所形成弦 AB的弦長半長即圖2中線段AF的長度，高點(diǎn)弦長L2為高位置水平線在列車車輪1輪輞內(nèi)側(cè)面 上所形成弦CD的弦長半長即圖2中線段CE的長度，鋼軌動態(tài)沉降F為列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng) 對列車車輪1進(jìn)行測量時列車軌道3受列車車輪1下壓作用力而產(chǎn)生變形的最大變形幅度即 圖2中線段GS的長度，
[0067] H=R-D2-H2-F [公式 A3]
[0068] d = 2*(R_H)[公式 A4]
[0069]式中，D2為列車車輪1的高點(diǎn)弦心距即圖中線段0E的長度，R為列車車輪1的車輪 頂點(diǎn)圓半徑即圖中線段0C的長度，Η為列車車輪1的輪緣高度即圖中線段ST的長度，D為列車 車輪1的直徑。
[0070] 本發(fā)明步驟四中的公式五，是本發(fā)明的發(fā)明人基于對不落輪鏇床測量不確定度的 研究推導(dǎo)得到的，下面說明其推導(dǎo)過程如下：
[0071] (1)由【背景技術(shù)】所述的公式[1]，車輪頂點(diǎn)圓半徑R、低點(diǎn)弦長L1、高點(diǎn)弦長L2的測 量誤差可等效到弦距h的誤差。
[0072] (2)頂點(diǎn)圓半徑R = D/2+H，車輪直徑D、輪緣高度Η由不落輪鏇床測量所得，低點(diǎn)弦 長L1、高點(diǎn)弦長L2由激光位置傳感器測得。
[0073] (3)設(shè)一組輪對左、右側(cè)車輪頂點(diǎn)圓半徑真值分別為Ra0、Rb0,假設(shè)該輪對正向通 過鏇床，則鏇床左側(cè)系統(tǒng)測量值為Ra = RaO+ Δ Ra，Δ Ra為鏇床左側(cè)系統(tǒng)測量的系統(tǒng)誤差;鏇 床右側(cè)系統(tǒng)測量值為Rb = RbO+ Δ Rb，Δ Rb為鏇床右側(cè)系統(tǒng)測量的系統(tǒng)誤差。
[0074]若以Ra、Rb作為標(biāo)準(zhǔn)頂點(diǎn)圓校正輪對尺寸在線監(jiān)測系統(tǒng)，則當(dāng)列車正向通過在線 監(jiān)測系統(tǒng)時，左側(cè)在線系統(tǒng)測量值為Rz =RaO+ Δ RZ，Δ RZ為左側(cè)在線系統(tǒng)測量a車輪的頂點(diǎn) 圓誤差，等效到在線監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)弦距的關(guān)系為
[0075] hz = hz0+ Δ hz+ Δ ha [3]
[0076] hz為左側(cè)在線監(jiān)測系統(tǒng)測得的弦距，hzO為在線系統(tǒng)左側(cè)弦距真值，Δ hz為左側(cè)在 線系統(tǒng)測量誤差等效到弦距的誤差，A ha為左側(cè)鏇床系統(tǒng)誤差等效到在線系統(tǒng)上的弦距誤 差；
[0077] 同理，hy = hy0+Δ hy+Δ hb [4]
[0078] hy為右側(cè)在線監(jiān)測系統(tǒng)測得的弦距，hyO為在線系統(tǒng)左側(cè)弦距真值，Δ hy為右側(cè)在 線系統(tǒng)測量誤差等效到弦距的誤差，A hb為鏇床左側(cè)系統(tǒng)誤差等效到在線系統(tǒng)上的弦距誤 差。
[0079]相似的，當(dāng)列車反向通過在線監(jiān)測系統(tǒng)時，左側(cè)在線系統(tǒng)弦距為 [0080] hz ' =hz0+Δ hz+Δ hb [5]
[00811右側(cè)在線系統(tǒng)弦距為
[0082] hy ' =hy0+Δ hy+Δ ha [6]
[0083] 聯(lián)立公式[5]、[6]、[7]、[8]得
[0084] hz_hz ' = Δ ha-Δ hb [7]
[0085] hy-hy ' = Δ hb-Δ ha [8]
[0086] 由R = D/2+H，考慮到鏇床系統(tǒng)測量的輪緣高度誤差相對于直徑可忽略，故車輪直 徑誤差與頂點(diǎn)圓半徑誤差成線性關(guān)系，經(jīng)研究頂點(diǎn)圓半徑與弦距誤差在工程應(yīng)用中可視為 線性關(guān)系，
[9]
[10]
[0089] λ為弦距誤差對車輪直徑誤差的傳遞系數(shù)，在此取λ=1:10。
[0090]定義鏇床測量系統(tǒng)的特征矩陣為E= |hz'-hz hy-hy'I。
[0091] 以鏇床左側(cè)測量為參考零位，鏇床系統(tǒng)測量左右輪直徑的不確定度為
[0092] ε = Δ Db- Δ Da [11]
[0093] 貝丨」
[12]
[0094] 相似地，當(dāng)輪對反向通過鏇床時，鏇床系統(tǒng)測量左右輪直徑的不確定度為
[13]
[0096] (4)當(dāng)列車只有一種方向通過鏇床，也只有一種方向通過在線測量系統(tǒng)時，鏇床左
[0097] N為統(tǒng)計的左側(cè)車輪個數(shù)，hzi為第i個車輪對應(yīng)的弦距，hzo左側(cè)車輪弦距的平均值。 側(cè)測量系統(tǒng)的1說，丨# 不確度
[0098]同樣的，鏇床右側(cè)測量系統(tǒng)的
不確疋度
[0099] N為統(tǒng)計的右側(cè)車輪個數(shù)，hyi為第i個車輪對應(yīng)的弦距，hyo右側(cè)車輪弦距的平均 值。
[0100] (5)對公式[3]等號的左右分別求差分，對于Ahz、Aha差分后為二階或二階以上 的高階量可忽略，則Δ hz= Δ hzO;同理，對于公式[4]，得Δ hy= Δ hyO。該項弦距變量的物 理含義包括了在線測量系統(tǒng)與鏇床測量系統(tǒng)的特征變量。
[0101] 綜上，采用簡單的算法可以分解兩系統(tǒng)的誤差貢獻(xiàn)，分解得出鏇床測量變量：
[0102] (a)如果鏇床左右側(cè)系統(tǒng)同時調(diào)整相同的量，弦距的絕對值有相應(yīng)的增減，而鏇床 的不確定度不變;鏇床左右側(cè)測量系統(tǒng)同時調(diào)整不同的量，則弦距與鏇床不確定度均有變 化。(b)調(diào)整不確定度為零，則鏇床測量直徑誤差的左右一致性最佳。
[0103] 為了驗證本發(fā)明鏇床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法的效果，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了現(xiàn)場實 驗，實驗結(jié)果如下：
[0104] 實驗結(jié)果
[0105] (1)雙向通過鏇床鏇修測量、雙向通過在線監(jiān)測系統(tǒng)情況下，以某條地鐵線1為例， 列車為6節(jié)車廂編組，表(1)為計算出的在線監(jiān)測系統(tǒng)弦距、弦高統(tǒng)計表。
[0106] 表(1)地鐵線1在線監(jiān)測系統(tǒng)弦距、弦高統(tǒng)計表(單位:_)
L〇1〇8J 該條線的鏇床系統(tǒng)數(shù)據(jù)特征矩陣E= |56.15-56.20 56.36-56.42| = |-0.05-0.06 ，鏇床系統(tǒng)測量左右輪直徑的不確定度為
[0110] 表(2)為095096列車鏇床測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表，左側(cè)車輪"5月直徑平均值"指095096列 車左側(cè)24個車輪在5月份鏇床測量直徑的平均值，其他名稱意義類推。該列車在5月到7月不 鏇修，根據(jù)頂點(diǎn)圓不變性，計算出的鏇床的左右測量不確定度為
[0111] ε = 2*[-0· 44-0.17]/2 = -0.61mm
[0112] 與通過在線系統(tǒng)參數(shù)計算出的不確定度相近。
[0113]表(2)-列車鏇床測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表(單位:mm)
[0116]表(3)為鏇床調(diào)整后地鐵線1在線監(jiān)測系統(tǒng)弦距、弦高統(tǒng)計表，針對列車065066計 算，特征矩陣E= 156.28-56.27 56.48-56.49 | = |0.01 -0.011，鏇床系統(tǒng)測量左右輪直徑 的不確定度為
[0118] 同理可針對099100、115116進(jìn)行分析，綜合情況可知鏇床滿足應(yīng)用要求。
[0119] 表(3)鏇床調(diào)整后地鐵線1在線監(jiān)測系統(tǒng)弦距、弦高統(tǒng)計表(單位:_)
[0121] (2)單向通過鏇床測量、單向通過在線監(jiān)測系統(tǒng)的情況下，以某條地鐵線2為例，表 (4)為在線監(jiān)測系統(tǒng)弦距、弦高統(tǒng)計表。
[0122] 表(4)地鐵線2在線監(jiān)測系統(tǒng)弦距、弦高統(tǒng)計表(單位:_)
[0124] 在線左側(cè)系統(tǒng)弦距的平均值54.877mm，在線右側(cè)系統(tǒng)弦距的平均值為56.753mm， 鏇床左側(cè)系統(tǒng)測量的不確定度為
[0126] 鏇床右側(cè)系統(tǒng)測量的不確定度為
[0127] 實驗結(jié)果表明，通過在線監(jiān)測系統(tǒng)的弦距評估鏇床測量系統(tǒng)的不確定度與通過鏇 床測量系統(tǒng)自身數(shù)據(jù)計算的結(jié)果一致，證明的專利方法的正確性。
[0128] 效益分析
[0129] (1)地鐵線1的鏇床數(shù)據(jù)是在實際工程應(yīng)用中的實測數(shù)據(jù)，若按輪對直徑磨耗速率 0.4mm每萬公里計算，鏇床測量換向測量引起的誤鏇修最大達(dá)0.6*2 = 1.2mm，則一次鏇修使 得輪對的使用壽命比正常情況下少了 3萬公里，按先前提及的鏇床校準(zhǔn)周期內(nèi)的最不利情 況，會影響上千個輪對。（2)如果按照鏇床測量值進(jìn)行鏇修，鏇修后存在輪徑差，過大輪徑差 使列車的運(yùn)行狀況惡化，導(dǎo)致輪對與軌道偏磨，影響列車運(yùn)行平穩(wěn)性和安全性。（3)通過在 線監(jiān)測系統(tǒng)參數(shù)可及時準(zhǔn)確的評估鏇床測量數(shù)據(jù)的可靠性，并及時校準(zhǔn)，減少輪對的鏇修 量，產(chǎn)生較大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。
[0130] 本發(fā)明不局限于上述【具體實施方式】，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識 和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式 的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項】
1. 一種基于列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)的雜床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，所述列車輪對在線監(jiān)測 系統(tǒng)能夠在列車處于運(yùn)行狀態(tài)時測量列車車輪的低點(diǎn)弦長和高點(diǎn)弦長，所述低點(diǎn)弦長和高 點(diǎn)弦長分別為列車車輪輪輛內(nèi)側(cè)面上水平設(shè)置的兩條弦中處于較低位置弦的弦長和處于 較高位置弦的弦長，所述雜床為不落輪雜床，其設(shè)有能夠測量列車車輪直徑和輪緣高度的 左側(cè)傳感器和右側(cè)傳感器，所述不落輪雜床基于測量得到的列車車輪直徑對列車車輪進(jìn)行 雜修加工，其特征在于:所述的雜床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法包括： 步驟一、在所述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)所應(yīng)用的列車中選出其中之一，將該選出列車 的所有輪對作為樣板輪對，并控制所述選出列車正向駛?cè)胨霾宦漭嗠s床的安裝位置，用 所述不落輪雜床的左側(cè)傳感器測量每一個所述樣板輪對中左側(cè)車輪的直徑和輪緣高度，用 所述不落輪雜床的右側(cè)傳感器測量每一個所述樣板輪對中右側(cè)車輪的直徑和輪緣高度;其 中，所述樣板輪對的總數(shù)量為N，N為大于1的正整數(shù)，用所述不落輪雜床測量N個樣板輪對得 到的參數(shù)記錄如下：第i個樣板輪對的左側(cè)車輪直徑和右側(cè)車輪直徑分別記錄為DZQi和 DYQi、左側(cè)車輪輪緣高度和右側(cè)車輪輪緣高度分別記錄為監(jiān)Qi和肌化，1《i《N且i為正整 數(shù)； 步驟二、用所述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)測量所述選出列車在正向運(yùn)行和反向運(yùn)行時每 一個所述樣板輪對的低點(diǎn)弦長和高點(diǎn)弦長;其中，用所述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)在所述選 出列車正向運(yùn)行時測量N個樣板輪對得到的參數(shù)記錄如下:第i個樣板輪對的左側(cè)車輪低點(diǎn) 弦長和右側(cè)車輪低點(diǎn)弦長分別記錄為LlZi和LlYi、左側(cè)車輪高點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪高點(diǎn)弦長 分別記錄為L2Zi和L2Yi;用所述列車輪對在線監(jiān)測系統(tǒng)在所述選出列車反向運(yùn)行時測量N個 樣板輪對得到的參數(shù)記錄如下：第i對樣板輪對的左側(cè)車輪低點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪低點(diǎn)弦長 分別記錄為L1Z/1、和L1Y/1、左側(cè)車輪高點(diǎn)弦長和右側(cè)車輪高點(diǎn)弦長分別記錄為L2Z/1和 L2Y'i; 步驟Ξ、按照W下公式一至公式四分別計算：在所述選出列車正向運(yùn)行時和反向運(yùn)行 時，每一個所述樣板輪對的左側(cè)車輪弦距和右側(cè)車輪弦距，并在計算完成后進(jìn)入步驟四；式中，hzi和hyi分別為在所述選出列車正向運(yùn)行時所述第i個樣板輪對的左側(cè)車輪弦距 和右側(cè)車輪弦距，hz^ 1和h/ 1分別為在所述選出列車反向運(yùn)行時所述第i個樣板輪對的左側(cè) 車輪弦距和右側(cè)車輪弦距； 步驟四、按照公式五計算所述不落輪雜床測量每一個列車輪對的左側(cè)車輪直徑和右側(cè) 車輪直徑的誤差：?么的] 式中，λ為弦距誤差對車輪直徑誤差的傳遞系數(shù)； 步驟五、W所述不落輪雜床的左側(cè)傳感器測量得到的列車車輪直徑作為參考零位，對 所述不落輪雜床的右側(cè)傳感器測量得到的列車車輪直徑進(jìn)行修正，即：將所述右側(cè)傳感器 測量得到的列車車輪直徑減去所述步驟五計算出的誤差ε所得到的差值作為修正結(jié)果，完 成對所述不落輪雜床的一次校正。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雜床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，其特征在于:所述的傳遞系數(shù)λ取值 為 0.1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雜床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，其特征在于:所述的雜床測量數(shù) 據(jù)運(yùn)用方法還包括： 步驟六、保存每一次對所述不落輪雜床的校正過程中步驟一至步驟四的測量數(shù)據(jù)和計 算數(shù)據(jù)，在首次完成對所述不落輪雜床的校正后，每隔預(yù)設(shè)時間段執(zhí)行所述步驟一至步驟 四，計算得到當(dāng)前時刻的hzi、hyi、hz/ i、h/ 1和ε，并獲取最接近當(dāng)前時刻的前一次對不落輪 雜床校正過程中的步驟四計算得到的hzi、hyi、hz/ i、hy/ i和ε，在所述當(dāng)前時刻的ε<〇. ImmW 內(nèi)時，判定所述不落輪雜床無需進(jìn)行校正;在所述當(dāng)前時刻的ε >0.1mm時，判定所述不落輪 雜床需要進(jìn)行校正，即：用當(dāng)前時刻的hzl、hyl、hz/l和h/l按照所述步驟四和步驟五對所述 不落輪雜床再次行校正。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雜床測量數(shù)據(jù)運(yùn)用方法，其特征在于:所述的雜床測量數(shù)據(jù)運(yùn) 用方法還包括： 步驟屯、連續(xù)不斷地將雜修新一輪數(shù)據(jù)與在線系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行特征量的比對，可W 達(dá)到監(jiān)測雜床傳感器測量工作狀態(tài)的結(jié)果。
【文檔編號】B23Q17/00GK106078358SQ201610339569
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】覃杰, 向亦青, 李鑫, 勞建江, 鄧軍, 張玉文, 龔艷, 張燁
【申請人】廣州市奧特創(chuàng)通測控技術(shù)有限公司