多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统
LY-80动车组轮对检测系统整体
3、检测过程
检测过程受“轮对故障动态检测系统”的统一控 制。当有机车、车辆到达时，车号识别系统识别出车 号信息，轮对探伤系统在“轮对故障动态检测系统” 主控程序控制下进入待检状态；当轮对通过轮对探伤 系统检测区域时，轮对探伤系统完成车轮踏面的缺陷 检测，并分析、存储检测结果；当机车、车辆通过检 测区域后，主控程序下达检测结束命令，轮对探伤系 统结束当前检测过程，并将检测、分析结果传递到控 制室服务器上的数据库中保存，然后轮对探伤系统进 入待机状态。
CS1
RL3`
RL3
说明： 1、CS1---CS8为8套擦伤检测传感器； 2、D3为开始检测传感器，RL3、RL3`为车体辨向计数传感器； 3、TX1、TX2为信号调理箱；
D3
25
3. 检测流程
26
6. 现场应用情况
“轮对故障动态检测系统”目前已在动车组运用所、 车辆段、机务段、地铁公司推广应用30多套（其中 动车所5套）。
关闭车号 识别系统
D1`触发
上传来车信息
N
是否检测
Y
开启现场检测设备
数据采集
N 车体离去
Y
关闭现场检测设备及 车号识别设备
计轴计辆 判向
数据处理、分析
存储
远程
SQL数据库
报表、综合分析报告
19
5.2电磁超声探伤系统
应用先进的电磁超声换能器（EMAT）原理， 具有非接触快速检测、无需耦合剂的特点，能够 实现轮对踏面缺陷的快速动态自动检测。 1、工作原理
（2）车轮擦伤（不圆度）检测精度
±0.２mm ±0.２mm ±0.４mm ±0.６mm ±0.２mm
擦伤深度
±0.2 mm
（3）踏面裂纹检测指标
多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统
２ ０ 年在国 内首次引进了多功能车 缩 短了列车停修 时间 ；同时 ，由于 ０３
（ ）前数 据预置 、测量 系 统启 １
赵菊静 ：铁科 院 （ 北京）工程 咨询有 限公 司专 家纽 ，研 究 员，北京 １ ０ ８ ０１ ０
１ 引言
∥ ≯
行基于磨耗量 统计的轮对状 态修或
轮轮缘 踏面 自动化动 态检测和加 工 等 级 修 必 由之 路 。
成套设 备 ，并安装在 天津滨海轻轨
车 轮轮缘踏面 为车辆走行磨耗 线胡家 园车辆段使用 。
部件 ， 轮运 用 质 量 要 求 十分 严 格 ， 车 多 功 能 车 轮 轮 缘 踏 面 自动 化 动
范忠胜 ：天津滨 海快速 交通 发展有 限公 司运 营公 司，副 总经理 ，高级工程师 ，天津 ５ Ｏ ５ ０１７
● ＭＲＢＴＳ ３ ０ 代 市 避 堪 ＯＮ ＡＡＴ ／ ０ ＤＵＮＮ ２ ７坝 撞 轫 交 ＥＲ ＲＩ
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仪
动 及 控 踏 面缺损程度 分为 １ 、 、２ ３ 和 Ｎ ５个级 别 。 其 中 Ｎ级 表 明 、４
图 ３ 非接 触式测量装 置 （ ＶＡ） Ｅ
（ ）车 轮 踏 面 缺 损 检 查 装 置 车 轮 踏 面 上 有 需 要 处理 的 缺 损 。 ４ （ Ｒ） 车 轮 踏 面 在 运 用 中发 生 的 ＤＳ 。 Ｄ Ｒ装 置 与 以往 在 车 轮 静 置 状 Ｓ
消除以 往繁重的 劳动 体力 和人为 误差’ 证列车这行腐 和安全 测量 保 量
过程 自动 化测量 ，彻底消 除了繁重 的体力劳动 和人为测量误差 。实践
轮对动态检测系统(LY)
轮对动态检测系统（LY）
轮对自动检测系统基本单元包括： 中央微机：数据采集与传输、测速、空调、配电控制等，并能通过
ISDN专线进行远程服务。 数据服务器：可以储存大量测量数据，对轮对进行跟踪比较，回执
发展趋势图并提前预报可能出现的问题，通过监控计算机显示并输出 ，还可以通过局域网把数据传至需要的地方（如不落轮镟床）。
4
轮对动态检测系统（LY）
2.椭圆度与扁疤测量： 椭圆度与扁疤测量模块原理 除去轨道原因，轮对的不真圆和扁疤是引
起机车车辆上下振动的最主要原因。 两类缺陷直接反应在轮对滚动圆形你的上
下波动（椭圆）与跳动（扁疤）上。因此测 量椭圆度与扁疤的最好办法莫过于记录一个 周长L内圆心的上下波动于跳动情况。
5
2
轮对动态检测系统（LY）
系统主要能够完成以下几项功能： 1.自动车号识别 2.椭圆度与扁疤测量 3.直径测量 4.外形轮廓尺寸测量 5.裂纹检测
3
轮对动态检测系统（LY）
自动车号识别： 自动车号识别模块是轮对自动检测系统的开
关，通常都安装在检测系统的最前面。光波或者 电磁波照射到物体上要发生反射，利用接收器对 反射的光波或者电磁波进行处理，通过分析反射 波的频率和强弱来确定车辆或者车列。
轮对动态检测系统（LY） 3.直径测量：由于不能用直接测量的方法，直径测量仍然采用采集轮对相关
数据，通过二次计算的方法得出。在已知弦AB和弧高CD长度的情况下，利用 几何原理计算半径的长度，从而得出车轮直径。
6
轮对动态检测系统（LY）
4.外形轮廓尺寸测量：利用片状光束垂直圆心的方向照射踏面，在踏面上 形成了车轮的光带轮廓。利用摄像机对这一光带轮廓进行拍摄，并把图像送 至计算机而得出尺寸。5.裂纹检测 （一）裂纹检测模块原理
轮对在线检测装置在地铁车辆段中的应用
轮对在线检测装置在地铁车辆段中的应用摘要：轮对在线检测装置越来越多的作为重要的工艺检修设备应用于地铁车辆段中，列车不停车就可实现轮对尺寸动态检测、车轮踏面缺陷动态检测、车号识别和车辆温度检测等功能，更好的保证列车运行安全和运行质量。
关键词：轮对；在线检测；地铁；车辆段；应用轮对是地铁车辆的重要部件，其状态直接影响地铁运营安全，需要经常测量用来确定镟修作业。
轮对在线检测系统主要通过轮对外形尺寸检测、车轮擦伤检测、视频图像擦伤检测，实现在线检测不同踏面形状车轮各相关部位的尺寸和踏面缺陷。
1 系统组成及功能轮对在线检测系统由基本检测单元、现场控制中心、远程传输通道和远程控制中心4个部分组成。
1.1 基本检测单元基本检测单元用来实现系统的检测功能。
基本检测单元由车轮外形尺寸检测子系统、踏面擦伤检测子系统、踏面图像监视系统，以及辅助系统实现检测功能的车号识别系统、安防系统等其他单元。
外形尺寸检测子系统由LD线光源、CCD图像传感器、图像采集触发单元及车辆计数单元等组成，实现采集车轮外形尺寸的原始信息功能；擦伤检测子系统由平动机构、列车接近检测传感器、车体辨向计数传感器、信号调理箱及擦伤电气箱组成，用接触式检测方法，定量检测轮对滚动圆的不圆度和车轮圆周的擦伤缺陷；踏面图像监视系统由图像采集单元、触发单元、补光单元及配套电气主控箱、配电箱、工控机组成，实现对车轮踏面擦伤情况的检测。
1.2 现场控制中心现场控制中心一般位于基本检测单元旁边或者相邻轨道旁的设备间，实现基本检测单元的供电、控制、数据和图像采集、分析处理与存储，同时与远程控制中心进行通信。
现场控制中心由配电箱、控制箱、通信箱、工控机和UPS等组成。
1.3 远程传输通道远程传输通道实现连接现场控制中心和远程控制中心，实现控制信号和检测数据的可靠传输。
通道由数据线、视频线、控制线、电源线等组成。
1.4 远程控制中心远程控制中心是系统的控制中心、数据管理中心和监控中心。
动态轮胎胎面和机器人测量系统
动态轮胎胎面测量系统
型号：Tire Tread
该系统采用阵列技术，用于世界各地主要的轮胎制造商或者轮胎研究者用于产品设计和性能评估的系统。
该系统大量用于轮胎研究机构、汽车制造商等。
主要研究方向是轮胎设计评估、悬浮实验与分析、轮胎足迹压力优化以及生产质量保障等方面。
动态轮胎胎面测量系统是高校、科研院所、研究所理想的科研和教学平台。
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机器人触觉测量系统
型号：Robotouch
该系统使机器人除了听觉、视觉、味觉之外又有了触觉，使机器人更智能、更精密。
具有高精度、高灵敏度、高稳定性、超柔软、超薄、可定制与二次开发等特点。
大量用于仿生机器人（四足、六足机器人、无人机、机器蛇等）、仿人机器人、医疗机器人
研究及应用。
机器人触觉测量系统是高校、科研院所、研究所、医院理想的科研和教学平台。
轮对故障动态检测系统
步骤3：微调激光线光源安装参数，使激光线光源出射面 （光刀面）与点阵板平面完全重合，即光线与点阵板底边 和侧边的棱边完全重合（图2）。
主要由尺寸检测触发传感器、8套激光线光源系统、8套 CCD摄像机系统、尺寸电气箱、尺寸检测主机等组成。
轮 对 外 形 检 测 模 块
检 测 模 块 开 启 状 态
LD尺寸线光源
CCD摄像机系统
尺寸电气箱：尺寸检测系统的电气控制接口，主要完成 16台LD/CCD保护箱开关罩电机的正反转控制及外部传 感器数字信号的采集隔离功能。
目的：为了校验和校准“轮对故障动态检测系统” 的技术 参数，保证系统具有良好的技术状态和正常运行。
校验和标定周期： （1）系统正常运行时，每个月对系统进行校验一次。 （2）系统运用中出现下列情况时，须立即对设备进行校
验。 出现大量异常数据，且通过与同一动车组历史检测数据比
较不具有重复性时。 检测区段线路施工或维护后。 设备检修和设备参数调整后。
校验方案：
尺寸检测模块校验：利用人工复核一辆动车轮对外形尺寸 的方式对该模块进行校验。
探伤检测模块校验：利用探伤样环对车轮踏面缺陷检测模 块进行校验，以保证系统具有良好的踏面缺陷检测能力。
擦伤检测模块校验：利用擦伤校验装置对车轮擦伤检测模 块进行校验。
平底孔缺陷
校验参考线
行车方向
探伤检测模块校验
轮对故障动态检测系统
轮对故障动态检测系统
概念
轮对故障动态检测系统：是一种非接触式轮对故障动态自 动检测系统，适用于各型地铁车辆、动车组、客车车辆和 机车等。系统安装在机车、车辆途经线路上，自动完成机 车车辆轮对外形几何尺寸和踏面缺陷状况的在线动态自动 检测 。
轮对故障动态检测系统在西安动车所的运用
轮对 外 形 尺 寸 自动 检测 ， 测 项 目 检 有 踏面 磨耗 、 轮缘 厚度 、 ｒ 、 轮 Ｑ 值 车
直径 、 轮对 内距 ； 面剥 离 、 纹 等 踏 裂 踏 面缺 陷 自动 探 伤 ； 轮 擦 伤 及 不 车
２ 特 点 及 技 术 性 能
该 系 统 采 用 在 线 动 态 检 测 方
４２ 轮 对 内侧距 检 测 ．
包 含 了踏 面外 形 尺 寸信 息 ， 与 光 用
入 射 方 向成 一 定 角 度 的 高 速 面 阵 Ｃ Ｄ拍摄 车 轮外 形 光截 曲线 图像 ， Ｃ 经过 图像 实时 采集 、 处理 获 得 车 轮
ｃ 基 本 检 测 单 元 ） 图 ２ “ 对 故 障 动 态 检 测 系统 ” 轮 实物 组 成
外 形 曲线 ， 获取 的 外形 曲线 与标 将 准 曲线 比较 得到 车轮外 形尺 寸 。实 际 系统 实施 中 ， 用 内外 两侧 光 源 采 入 射 的 方 式 形 成 车 轮 外 形 的 完 整 轮廓 曲线 。
基 本 检 测 单 元 用 于 获 取 轮 对 外 形 和踏 面 缺 陷 的原 始检 测 数 据 ， 包 括 车 号 识 别 、 轮 对 外 形 尺 寸 检 测 、 轮 擦 伤 及 不 圆 度 检 测 、 面 车 踏 裂 纹检 测 五个基 本检 测模 块 。 设 备 间 实 时 采 集 处 理 基 本 检 测 单 元 的 测 量 信 号 ，形 成 检 测 结
力 ，如 通 过 对 历 史 数 据 的 综 合 分 析 ， 结 轮 对 的 磨 耗 规 律 ， 测 轮 总 预 对 运 用 到 限时 间 ； 供 丰 富 的数 据 提
对外 形 尺寸 和 踏面缺 陷状况 。它 适 用于 Ｃ ＲＨ各 型 动 车 组 、各 型 客 车
列车轮对动态检测系统及检测方法[发明专利]
![列车轮对动态检测系统及检测方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/9d42332cb6360b4c2e3f5727a5e9856a561226ba.png)
[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公开说明书[11]公开号CN 1843822A [43]公开日2006年10月11日[21]申请号200610042771.2[22]申请日2006.04.30[21]申请号200610042771.2[71]申请人西安英卓电子科技有限公司地址710075陕西省西安市高新5路2号创阔大厦b112室[72]发明人王侃伟 方宗德 [74]专利代理机构陕西电子工业专利中心代理人王品华[51]Int.CI.B61K 9/12 (2006.01)权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 4 页[54]发明名称列车轮对动态检测系统及检测方法[57]摘要本发明公开了一种列车轮对动态检测系统及检测方法，主要解决列车的安全行驶问题。
整个检测系统包括现场控制装置、远程控制装置、现场检测装置，该现场检测装置在现场控制装置的控制下完成各项检测任务，并将输出的检测结果通过远程传输通道传输到远程控制装置进行处理和参数测量；远程控制装置固化有后台轮对动态检测软件，控制系统的开启、检测进程，图像采集、轮对尺寸自动测量和专家系统故障识别、自动存储、显示、打印；现场控制装置控制现场检测装置执行检测任务，并与远程控制装置保持通信。
本发明具有检测功能全面，不与机车车辆接触，自动化程度和测量精度高、可实现无人值守管理、性价比高等优点。
200610042771.2权 利 要 求 书第1/2页 1.一种列车轮对动态检测系统，包括：现场控制装置，用于控制现场检测装置执行检测任务，并与远程控制装置保持通信； 远程控制装置，用于控制系统的开启、检测进程，图像采集、自动存储、显示、打印、图像分析和专家系统故障识别；现场检测装置，在现场控制装置的控制下完成各项检测任务，并将输出的检测结果通过远程传输通道传输到远程控制装置。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于现场控制装置主要由可编程控制器PLC组成，该PLC输出的控制信号连接到现场检测装置，控制现场检测装置的传感器触发动作以及与远程控制装置之间的通信。
列车车轮踏面擦伤动态检测系统研究
０ 引言
轮对是机车车辆走行部 主要部件， 其实际损伤 主要有踏面擦伤和踏面剥落 ， 危害极大 ， 不仅对车辆 和钢轨造成巨大的额外冲击荷载， 还是造成轮轴、 钢
轨、 轨枕 断裂 的主要 原 因之一 ， 重制 约着列 车 的提 严
１ 国内外常用车轮擦伤 动态在线检 测 系统
自上世纪 ７ 年代后期起 ， Ｏ 世界各国研究人员都 已相继开展了车轮轮对踏面擦伤、 剥离 等损伤的动 态在线 检测工 作 的研 究 。其 中 ， 步较 早 的 国家有 起
２１ ０ １年第１期 ０
中图分类号 ：． ７ ｒ ２４ Ｉ Ｐ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：Ｏ９— ５ ２ ２ １ ）０－ ０ ４一 ４ ｌＯ ２ ５ （０ １ １ ０９ ｏ
列 车 车轮 踏 面擦 伤 动态 检 测 系统 研 究
顾 明亮，王泽勇 ，周 伟 ，周小红
（ 西南交通大学 光电工 程研究所 ，成都 ６ ０ ３ ） １０ １
德 国、 日本 、 典 、 罗斯 、 国等 。 目前 国内外 常用 瑞 俄 美
速和轨道设施 的安全 ， 同时使乘坐的舒适性变差 ， 且 产生的巨大噪声严重侵扰了沿线区域居民生活 。 １ Ｊ
目前国 内对 车轮 踏 面擦 伤 的检 测 主要通过 列检
员的眼看、 锤敲、 耳听， 或是利用手持式车轮踏面测 量仪进行检查 ， 这受人为因素及现场环境影响大， 劳 动强度大 ， 且易造成漏检。而轮踏面擦伤动态在线 检测系统不仅可以实现对轮对 的检测 ， 而且 自动化
车轮踏面擦伤检测系统浅议
利用 率 ， 保证 列 车安全 运行 ， 内外开发 了几种 车轮 国
踏面 擦伤微 机 自动检 测 系 统 。 目前 ， 车 轮 踏 面损 对 伤 的检测 除人工 检测 外主要 有如 下几种 方法 ： （ ） 位移 变形 。如采 用 以车 轮 轮缘 顶 点 为 １测 测量 基准 ， 时采集 轮 缘 顶点 相 对 踏 面滚 动 圆 的 高 实 度变 化量 ， 再通 过计算 机进 行数 据分析 ， 最后输 出踏
收 稿 日期 ：０ ８一ｌ ２０ １—１ ０
在 判 断 踏面 擦 伤 的有 害度 时 ， 常都 是 以擦 伤 通
大小 为尺度 ， 可是 在 实 践 中 ， 即使 大 的擦 伤 ， 如果 角
度 圆滑或较 浅 ， 不会 引起太 大 的振 动 ， 都 也就是 擦伤
的大小 与擦 伤引起 的振 动不是 简单 的对应 关 系。作
用 ， 比较 多的 国外 市 场 ， 有 它能 适 应 列 车高 、 速 运 低
行时对 车轮擦 伤 的判别且 性 能稳定 。如 日本近畿 铁 道技术 研究所 开发 研制 的车 轮踏面 擦伤 自动检 测装 置 ， 用 了检 测钢 轨振 动加 速 度 的方 法 来 采集 信 采 号， 对该 信 号进行 数据处 理 ， 最后打 印 出擦 伤 车轮 的 所处位 置及 其他参 数 。下面着 重介 绍车 轮擦伤 振动 加速度 检测 方法 的实现 。
轮踏面损 伤 。这种 检 测 方 法采 用 的装 置结 构 简 单 ，
但 易受 环 境 因 素 和 边 界 条 件 干 扰 ， 以 定 量 准 确 难 判断 ； （ ） 动加 速度 评 判法 。该 方 法 是基 于 振动 原 ５振 理， 通过 在钢 轨底 部安装 压 电式振动 加速 度传感 器 ， 捕 捉车 轮和 钢轨接 触发 生碰撞 时所 产生 的振动 加速
车轮踏面擦伤动态检测系统的研究
能 保证 最终 测量 结果 的精 度 不受 影 响 ， 大 幅 度 降 又
低 了整 个装 置 的制 造成 本 。
１ 车轮 踏 面 擦 伤 动 态 检 测 系统 原 理 及 组成
１ １ 系统 检 测 原 理 ．
因此 ， 过 安装 在 其上 的非接 触 位 移传 感 器测 通
量 这个水 平 位移值 ， 而反 推 出被 检测 车 轮 踏 面 的 从 擦 伤深度 值 。
如 图 １所示 ， 车轮 踏 面受 损后 ， 圆周 的半径 将 其
减小 ， 也就使 得 轮 缘 顶 点 ｔ 对 于 钢 轨 的位 置 将 低 相
于 ｈ 。而一般 车轮 轮缘 顶 部 圆周 上 的 ｔ 是 不 会 被 点 破坏 的 ， 因此 ｔ 位 置 的 变化 信 息 包 含 了车 轮 踏 面 点
必要 的 。
图 １ 检 测 原 理 图
目前 ， 国铁路 机 车 轮对 踏 面擦 伤 的检 测 主 要 我
依靠 手 工测 量 ， 率低 、 效 可靠 性 差 。因此 ， 实 际 生 在
产中， 迫切需 要研 制 高 精 度 、 高效 率 、 可靠 性 的 踏 高 面擦 伤检测装 置 。本文 在借鉴 国 内外成 功 经验 。 的 同时 ， 结合 我 国铁 路 的实 际情 况 ， 出了一种 车 轮 提 踏面擦 伤动态 检测 系 统 ， 系 统 能在 机 车 车 辆通 过 该 时动态 检测 车轮 踏 面擦 伤状 况 ， 给 出具 体擦 伤 深 并 度值。
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试 验 检 测
文章 编 号 ：０ ７６ ３ （ ０ ７ ０ ４０ ０ ） １ ０ －０ ４ ２ ０ ） ５ ） ３ ４３
列车轮对踏面损伤自动检测系统设计
激光位移传感器是一种非接触式的精密激光测量系统 ， 它具有适应性强、 速度快 、 精度高等特点 ， 适用于
检测 回转 体 的尺寸 和形位 误差 。
在该系统 中， 采用激光位移传感器来检测车轮踏面的尺寸 ， 进而获得踏面损伤程度。激光位移传感器设
提高 系统 的测量精度 。最后 ， 在该 系统 的 Ｍｍ ｌ ａ ｂ仿真 中 ， 光重心法能够有效抑制外界干扰 ， 实现 了比以往方 法更 高
的测量精度 。 关键词 ： 激光位移测量 ； 踏面检测 ； 光重心法 ； 电荷 耦 合 器 件 （ Ｃ Ｃ Ｄ ）
中图分类 号 ： Ｔ Ｈ ８ ６ ５
（ 长春理工大学
摘
机 电工 程学院 ，长春
１ ３ ０ ０ ２ ２ ）
要： 提 出利 用 激 光 位 移 传 感 器 对 列 车踏 面 损 伤 程 度 进 行 自动 测 量 的 方 法和 测 量 系统 的 总体 设 计 。 在 该 测 量 系
统 中， 应 用 激 光 三 角法 实现 对 列 车 车轮 踏 面 损 伤 程 度 测 量 ， 同时， 利 用 光 重 心 法 对 测 量 数 据 进 行 优 化 处理 ， 进 一 步
第２ ３卷
第１ ０期
长
春
大
学
学
报
Ｖｏ ｌ ＿ ２ ３ Ｎ ｏ ． １ ０ ０ ｃ ｔ ．２ ０ １ ３
２ ０ １ ３年 １ ０月
Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＨＡＮＧＣ ＨＵ Ｎ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
列 车 轮 对 踏 面损 伤 自动检 测 系统 设 计
刘 畅 ，姜 涛
目 前， 各 国研究机构对列车车轮踏面损伤检测投入了很多精力并取得 了一定成果。一般来说大体上分 为 两大类 ， 一 类是 静态 检 测 ， 一 类 是动 态 检 测 。静 态 检 测 方 法虽 然 精 度 高 ， 但 是 列 车需 要 停 止 运行 ， 效率 较 低 。因此 ， 动态检测成为人们的理想选择。在动态检测方面， 较为突出的几种方法为 ： 振动法 ， 超声法 ， 光 电 检测 法 。光 电检 测法 很早 就运 用 到 了列 车 踏面 的检 测上 ， 但 是多是 静态 检测 ， 近年 来 随着传感 器 和计算 机 的 迅速发展 ， 光 电检测法开始向动态检测方面转变 ， 本文就是利用光电检测方法 中的一种来进行检测 。
轮对踏面擦伤部分系统说明
车轮踏面擦伤检测部分系统说明1系统简介1.1产品概述列车轮对作为铁路车辆走行部件，对于铁路安全运输起着关键性作用。
随着铁路运输向高速、重载方向发展,对铁路车轮检修质量提出了更高的要求。
但目前铁路车轮对在运用中仍出现较多的常见故障,尤其是车轮踏面擦伤剥离占的比率居高不下,势必会制约铁路列车的发展,影响行车安全。
“车轮踏面擦伤检测系统”实现了对列车轮对动态的检测，对及时准确发现轮对踏面故障，提高车辆检修质量，缩短检修时间，降低检车员劳动强度，确保列车运行安全具有十分重要的意义。
1.2整体组成及布局“轮对擦伤检测系统”由8套平动单元、3组光电对射开关、信号调理箱及擦伤电气箱组成，其中每套平动单元包括平动检测单元机械结构、高精度位移传感器、传感器反射板以及平动机构阻尼器组成。
2、D3为开始检测传感器，RL3、RL3`为车体辨向计数传感器；3、TX1、TX2为信号调理箱；轮对擦伤检测系统的组成及布局图网络连接示意图如下：1.3 功能与性能1.3.1系统工作流程动车组以限定速度驶入时，轮对擦伤检测系统首先获得“系统”的动车组到来信号，进入待检状态；当获得开启检测信号时，开启各通道检测，动车组经过各检测平动单元时，各通道实时采集传感器相对于反射面的距离变化，通过分析、处理得到轮缘相对于踏面的高度变化数据，同时进行车辆计数及判向；当接收到离去信号时，结束检测，以报表形式给出车轮踏面擦伤数据及不圆度数据。
1.3.2系统主要功能（1）能够自动检测车轮踏面擦伤（与钢轨接触的）（2）具有车号及端位自动识别、通过速度检测、车辆接近和离去检测功能。
（3）具有检测数据存储、分析、查询、统计及输出功能（4）具有超限报警提示功能1.3.3安全防护功能（1）具有安全监控、防雷、防水、防大电流冲击及接地等功能，完成对现场的监视及声光报警。
（2）具有擦伤检测单元自动保护功能。
（3）具有探头组件防水功能。
（4）具有探头组件抗电磁干扰功能。
一种既有动车组车轮故障在线检测系统升级方案
运营维护0 引言轮对是动车组列车运行安全的关键部件，其在运行过程中受力情况复杂，运行环境恶劣，以及轮对材质本身的影响，在运用中容易产生内部和表面缺陷。
随着我国铁路的发展，越来越多的动车组列车投入运用，良好的轮对质量是保障动车组列车安全运输的关键。
动车组具有运行速度高、运营密度大等特点，轮对严重磨损和裂损可能直接导致脱轨事故的发生[1-2]。
动车组故障在线检测系统（简称LY系统）可用于动车组轮对踏面浅表裂纹探伤、轮对尺寸、踏面表面剥离和擦伤的检测，作为动车运用所、动车检修基地的关键设备，是动车组轮对探伤体系的重要组成部分。
经其建设至投入使用，LY系统的轮对外形尺寸检测、踏面擦伤和不圆度检测功能对于确保高速动车组安全方面起到了重要作用。
但车轮缺陷探伤方面，由于实际运用的动车组轮对产生周向裂纹较多，踏面浅表层径向裂纹检测功能并不适用。
鉴于动车组轮对存在较多周向裂纹的实际，中国铁路总公司于2013年5月8日下发《中国铁路总公司关于公布<动车组车轮故障在线检测系统技术条件>的通知》一种既有动车组车轮故障在线检测系统升级方案陈 刚：上海铁路局车辆处，高级工程师，上海，200071彭朝勇：西南交通大学，讲师，四川 成都，610031张 渝：西南交通大学，副教授，四川 成都，610031摘 要：轮对是动车组的关键受力部件，轮对质量直接影响动车组运行安全。
近期发现在定期在线检测周期范围内，车轮轮辋内部出现超过安全门限的周向辋裂缺陷。
既有动车组车轮故障在线检测系统的探伤模块是表面探伤，仅限于踏面及近表面径向缺陷（10 mm以内），对内部缺陷不敏感。
为了保障动车组的运行安全，急需对现有动车组车轮故障在线检测系统进行升级，使动车组列车每次回库时能够进行轮辋周向和径向缺陷的深层次检测。
介绍一种对既有动车组车轮故障在线检测系统进行升级的方案。
关键词：超声波探伤；电磁超声波探伤；深层次探伤单元；动车组；轮对；在线检测系统中图分类号：U279.3+23 文献标识码：A文章编号：1001-683X（2016）03-0031-05一种既有动车组车轮故障在线检测系统升级方案 陈刚 等（铁总运［2013］17号），规定了车轮故障在线检测系统的组成结构、功能及技术指标。
轮对状态动态检测系统的应用与改进
轮 对 状 态 动 态 检 测 系 统 主 要 功 能 包 括 尺 寸 检 测 、擦 伤检测 、探 伤检 测及 系统 附属 功 能 ，具 体见
表 １ 。
表 １ 系统 功 能
功 能类型
０ ＿ｉ 舞 薯 ｔ 。 曩
图 ５ 动 车 第 ９车箱 ３位 ｊ
从 图 ５可 以看 到 ，该 轮 位确
沿 圆周为擦伤平面）后 ，擦伤处圆周半径将减小 ，
这 使得 擦 伤处 的 轮缘 顶点 相对 于钢轨 的位 置低 于
无 擦伤 处 的轮缘 顶点 位置 。轮 缘顶 点一 般是 不会 被
２ 运 用 效 果 和 存 在 的 问题
２１ 运 用效 果 ．
破 坏 的 ，因此 ，轮缘顶 点 的位 置变 化直 接 反 映 了 车 轮 踏 面受 损 的信 息 。所 以测得 点 的相 对 位 移 沿 圆周 的分 布 情 况 ，就 可 得 到 当前 车 轮 的 踏 面 状 态 。根 据 车轮踏 面 圆周 的检测 数据 ，可 以得 到 车轮
从 图原 始波 形分 析可 以看 出 ，
或剥离现象 ，检修人员复核结果女
从 图 ３可 以看 出 ，软 件系统 完成 轮对 检 测相关 的触 发 、控制 、采 集 和处 理功 能 。现场 的检 测软件 被划 分 为尺寸 检测 、擦 伤 检测 、探 伤检测 、车号识 别 、现 场控制 等 软件及 功 能模块 ，并 统一 由远 程 主 控程 序 协调工 作 。各软 件 子系统 分别 与各 自的硬件 系统 相 连接完 成相 应 的检 测功 能 。
通 过测量 车轮轮 缘高度 的变 化 ，实 现对 踏面参
收 稿 日期 ：２ １ — ５ １ ０ ２０—６
作者简介 ：吴乐华 ，工程 师
轮对故障动态检测系统
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轮对检测系统工作流程
机车接近
接近检测
BS访问
远程主控
车号识别 现场主控
擦伤检测
尺寸检测
探伤检测
离去检测
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设备校验和标定
目的：为了校验和校准“轮对故障动态检测系统” 的技 术参数，保证系统具有良好的技术状态和正常运行。
校验和标定周期： （1）系统正常运行时，每个月对系统进行校验一次。 （2）系统运用中出现下列情况时，须立即对设备进行校
的方式对该模块进行校验。 探伤检测模块校验：利用探伤样环对车轮踏面缺陷检测模
块进行校验，以保证系统具有良好的踏面缺陷检测能力。 擦伤检测模块校验：利用擦伤校验装置对车轮擦伤检测模
块进行校验。
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平底孔缺陷
校验参考线
行车方向
探伤检测模块校验
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外形尺寸检测模块标定 ：该标定装置由标定支架、标定 板及标准踏面块几部分组成 。
轮对故障动态检测系统
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轮对故障动态检测系统
概念 轮对故障动态检测系统：是一种非接触式轮对故障动态自
动检测系统，适用于各型地铁车辆、动车组、客车车辆和 机车等。系统安装在机车、车辆途经线路上，自动完成机 车车辆轮对外形几何尺寸和踏面缺陷状况的在线动态自动
检测 。
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系统组成
轮对故障动态检测系统：按系统布局可划分为基本检测单 元、设备间、控制室和监控系统几个部分 。
基本检测单元 监控系统
设备间
控制室
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基本检测单元：包括车号识别模块、轮对外形检测模块、 车轮擦伤检测模块、探伤检测模块 。
基本检测单元的主要作用是获取轮对外形和踏面缺陷的原 始检测数据 ，为了辅助基本检测单元的工作，在基本检 测单元的前后方应分别设置车辆接近检测单元和车辆离去 检测单元。
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技术装备M OD ER N U R BA N T RA NS IT 3/2007现代城市轨道交通１引言车轮轮缘踏面为车辆走行磨耗部件，车轮运用质量要求十分严格，需要经常检查、测量和修正。
实行轮对在线自动化检测、加工以及计算机网络化管理是车辆段现代化重要目标。
车辆段以往只注意配置不落轮镟轮机床，而忽略了车轮轮缘踏面多功能自动化动态检测系统的采购，轮对的检查和测量一直依靠人工进行，致使车辆段的车轮检修质量与效率没有较大突破，检修机制也没能得到重大改变。
为此，天津滨海快速轨道交通发展有限公司于２００３年在国内首次引进了多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测和加工成套设备，并安装在天津滨海轻轨线胡家园车辆段使用。
多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统将中央计算机站、车轮数据库、自动化检测系统以及不落轮镟轮机床组成一个车轮检查与维修一体化系统。
多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统则是车辆不落轮镟轮的前置工序和配套设备，并在应用中已体现出测量效率高、测量精度高、自动化程度高的“三高优势”，使得检测一列两动两拖４辆编组列车（３２个车轮）的轮缘踏面技术状态仅需几分钟时间，大大缩短了列车停修时间；同时，由于检测精度控制在０．２ｍｍ范围内（工程测量精度为０．５ｍｍ），且实现全过程自动化测量，彻底消除了繁重的体力劳动和人为测量误差。
实践证明，车轮检查与维修一体化是实行基于磨耗量统计的轮对状态修或等级修必由之路。
２多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统２．１系统组成及其工作原理多功能车轮轮缘踏面自动化动态测量系统由前数据预置、测量系统启动及控制设施； 列车（车辆、转向架、轴位、轮位）识别与记录装置（ＳＡＤＥＣ）；车轮轮缘踏面清扫装置；车轮踏面缺损检测装置（ＤＳＲ）；车轮轮缘踏面几何形状及参数测量装置（ＥＶＡ）；中央计算机站、车轮数据库及不落轮镟轮机床数据接口等六大单元部件组成。
（１）前数据预置、测量系统启摘要：车轮轮缘踏面自动化动态检测系统与不落轮镟轮机床组成一个车轮检查与维修一体化系统，对于提高轮对维修水平和工作效率，消除以往繁重的体力劳动和人为测量误差，保证列车运行质量和安全性，提高列车运用效率等发挥了重要作用。
关键词：车轮维修；动态检测赵菊静：铁科院（北京）工程咨询有限公司专家组，研究员，北京１０００８１赵菊静范忠胜方鸣多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统范忠胜：天津滨海快速交通发展有限公司运营公司，副总经理，高级工程师，天津 ３００１５７5现代城市轨道交通3/2007M O DE RN U RBA N T R AN SIT动及控制设施。
在检测车辆前，中央计算机站自动激活测量系统进入测量状态。
ＳＡＤＥＣ参与监控车辆通过速度、方向和列车的停止，测试相关的照明信息管理等。
（２）车辆识别装置。
识别装置提供被测列车的列车号、车辆号、转向架号、轴位、车轮号等，确定测量结果与所测车轮相对应。
（３）轮对轮缘踏面清扫装置。
在检测系统入口处安置的轮缘踏面清扫装置，采用链式钢丝刷清扫方式，清扫链长３ｍ左右，可对８４０ｍｍ直径车轮全部轮周进行清刷，以保证后续测试效果。
（４）车轮踏面缺损检查装置（ＤＳＲ）。
车轮踏面在运用中发生的制动热裂纹、轮轨接触疲劳裂纹、擦伤、剥离以及掉块等热损伤和机械损伤，大都发生在车轮踏面的表面或距表面３～５ｍｍ范围内。
ＤＳＲ装置（图１）采用超声波探伤原理，进行快速动态检测。
为防止漏探，检测时通过一个机械装置把安置在测量线路上的２个超声波探头升出轨面，即在相当车轮转动１２０°处设置第２个探头，再测量检查一次，用以复核第一次测量结果。
当被测轮对通过时，车轮外侧踏面与探头相互贴合，此时，超声波沿踏面传播，如踏面有缺陷，超声反射波信号由超声波探伤仪吸收和显示，并传送至中央计算机，经信息处理后做出车轮表面状态评估，形成相应报告。
图２为实测车轮踏面缺损超声波示波图，由图示可知在两个底波间出现缺陷反射波，缺损位置距探头６０°处。
ＤＳＲ装置可探测出车轮踏面一周表面上的或距踏面表面４ｍｍ浅层范围内的缺陷。
车轮踏面缺损程度分为１、２、３、４和Ｎ５个级别。
其中Ｎ级表明车轮踏面上有需要处理的缺损。
ＤＳＲ装置与以往在车轮静置状态下采用的目测或磁粉探伤人工检查相比，探测效率有质的提高。
（５）车轮轮缘踏面几何形状与磨耗量动态测量装置（ＥＶＡ）。
ＥＶＡ测量装置为一种非接触式测量装置（图３），它采用数码成像和基于ＢＰ神经网络建立的模型相比较原理，从而自动判断被测轮对是否需要镟修。
为了测取车轮轮缘踏面参数，测量时，在激光束照射下由数码相机摄取所要测量的轮缘与踏面形状，并传送给中央计算机，经与事先存贮在计算机内的原始轮缘踏面形状（标准型踏面外形或上一次测量得的外形）做比较，计算出所需的测量参数，得到轮缘和踏面实际磨耗量及其磨耗特征，图４为被测车轮轮缘踏面外形（蓝色线）与内存外形（红色线）比较图。
以往，车轮踏面几何形状与磨耗量测量均由人工使用专用车轮踏面外形测量仪和符合ＴＢ／Ｔ ２５９７规定要求的机车车辆车轮检查器进行。
这两种人工测量方法均为接触式测量，因此，均需轮对处于静止状态，单个进行测量，工作效率低，测量精度受人为因素影响大，而且不易做到经常测量，及时修正。
一旦疏漏就会出现磨耗过大，使轮辋有用金属被大量地镟削掉，造成巨大经济损失。
人工测量的质量与效率远不能与车轮轮缘踏面几何形状与磨耗量在线非接触式自动化动态测量相比。
图４踏面测量结果与数据库数据的比较图３非接触式测量装置（ＥＶＡ）图２系统实测车轮踏面缺损超声波示波图图１踏面缺损检测装置（ＤＳＲ）佳镟修方案；②保存车轮数据库信息并备份，供用户查询；③按规定的通信协议，管理测量系统不同设备之间通信；④允许使用车辆人工识别方法进行测量；⑤车轮数据库按存取、访问格式，依照车轮、转向架、车辆或列车设置位置保存和查询数据；⑥为能查询或输出数据库中有用数据，与控制计算机和其他设备联网；⑦为实施优化管理，中央计算机直接与不落轮镟床连接，从车削控制计算机提取最近一次的车削数据，用以更新上一次整定数据；⑧利用ＥＶＡ装置测量得的信息，经过中央计算机处理做出直观的实际轮缘踏面形状，并于标准的轮缘踏面形状做比较，计算出轮缘踏面磨耗量；⑨保存设备在运作过程中的故障记录和有关车辆运行中的目测信息等。
２．２检测系统主要技术特性（１）自动化动态检查和测量；（２） 测量时列车恒速，允许速度范围：０～１０ｋｍ／ｈ；（３）检测车轮踏面缺损（裂纹、剥离、掉块、擦伤、扁疤、材料突变以及异物嵌入等），可测缺陷长度＞１０ｍｍ，深度＞１ｍｍ。
缺陷严重程度：１级（状态良好）、２级（需要监控）、３级（需目测检查）、４级（存在表面缺陷或裂纹）、Ｎ级（需要及时处理）；（４）外形测量精度：０．１ｍｍ；（５） ＥＶＡ与控制计算机之间最大距离为１２００ｍ（电缆连接）；（６）室内温度：－１５℃～４０℃。
３应用实例２００７年４月，司机与乘客反映ＢＭＴ１２１号列车运行时车轮振动过大。
为此，结合列车月检，运用多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统，对ＢＭＴ１２１号列车进行了车轮轮缘踏面几何形状和踏面缺损自动化动态检测。
检测发现，列车车轮的轮缘踏面几何形状仍在标准允许范围之内，但是动车的车轮存在踏面缺损。
图６为针对系统检测记录而进行的人工复核检测超声波探伤仪波形图，图６中出现的尖形脉冲说明踏面存在缺损。
图７是发现的车轮剥落损伤部位的照片。
发现问题后，检修人员根据标准要求制定镟轮方案，并将有关参数输入计算机内，再按优化了的镟修方案完成镟轮。
之后，列车再次通过多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统进行复检，合格后重新投入运行。
４结束语车轮轮缘踏面几何形状和踏面缺损自动化动态检测是实施轮对状态修或等级修必须具备的重要条件，也是取得经济效益最大化必备的检修装备。
天津滨海线胡家园车辆段采用的多功能车轮轮缘踏面自动化动态检测系统，作为不落轮镟床的前置工序和配套设备，具有轮缘踏面几何形状非接触式自动化动态测量和踏面缺损自动化动态检测双重功能，这对于提高轮对维修水平，消除以往繁重的体力劳动和人为测量误差，保证列车运行质量和安全性，提高列车运用效率等发挥了重要作用。
天津滨海快速轨道交通发展有限公司３年多的实践，为我国城市轨道交通实施车轮轮缘踏面自动化动态检测积累了宝贵经验。
收稿日期２００７－０５－１０7M OD ER N U R BA N T RA NS IT3/2007现代城市轨道交通ABSTRACTSMultifunctional Automatic Dynamic Measuring System for Wheel Rim Tread Zhao Jujing, Fan Zhongsheng, Fang Ming5 This paper presents the working principle and functions of the multifunctional automatic dynamic measuring system for wheel rim tread, which was imported by the operator of the rapid rail transit in Binhai, Tianjin together with the complete production line of the sys-tem from Spain.Preliminary Analysis of Train Number Tracking of Siemens Quasi-mobile Blocking Signaling System Li Tangcheng8 This paper presents an analysis of train number tracking principle of quasi-mobile blocking signaling system by means of text and dia-grams based on the Siemens quasi-mobile blocking signaling system adopted by Nanjing metro line 1.Rational Design of Air-conditioning System of Light Rail V ehicles in Wuhan Li Zhi12 This paper presents the air-conditioning system of the light rail vehicles in Wuhan, their functions and main technical parameters, and their design deficiency and improvement.Study of Auxiliary Power Supply Installation for Rapid Rail Ve-hicles Running in Dalian Wu Yingshuai14 This paper presents systematically the parts composing of the aux-iliary power supply installation for vehicle running on the rapid rail line 3 in Dalian, and the circuits principle of various parts, turn-on and modulation of inverters.Application of Voltage Grade in Medium-Voltage Network for Urban Rail Transit Ma Xiaosong17 This paper put forward an approach to selecting voltage grade based on the analysis of the application and power supplying capability of the voltage grade of medium voltage network for the existing urban rail transit at home and abroad.Assessment of Application of Box Transformer Substations in Urban Rail Transit in Shanghai Zhao Limin20 The urban rail line 5 in Shanghai took the lead in adopting box transformer substations four years ago. 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