浅析轮对踏面擦伤动态检测技术

浅析轮对踏面擦伤动态检测技术
发表时间：2020-12-16T06:28:51.419Z 来源：《防护工程》2020年26期作者：吴展鹏龚贵鸿[导读] 简述了各种检测技术的优缺点，并对轮对踏面缺陷自动检测技术的应用进行了简单的展望。

成都地铁运营有限公司四川省 610000
摘要：本文简单介绍了目前国内外常用的三种轮对踏面擦伤动态检测技术的主要原理，简述了各种检测技术的优缺点，并对轮对踏面缺陷自动检测技术的应用进行了简单的展望。

关键词：轨道交通；轮对；踏面擦伤；自动检测地铁电客车辆轮对踏面擦伤和剥离是常见的表面缺陷，车辆在运行过程中由于车轮打滑、紧急制动、车轮材质等原因，均会导致轮对
踏面产生擦伤或剥离。

轮对踏面产生擦伤或剥离，踏面上出现局部平面，使车轮不能顺畅滚动，车辆在行进中会产生额外的冲击和振动，当局部平面达到一定面积，运行是所产生的冲击振动就会对车辆和轨道设施产生严重危害，并造成车辆颠簸、运行噪音增大，影响乘坐舒适性。

因此轮对踏面有无擦伤和剥离是车辆检修作业中必须检测的一个项目，由于现今各地地铁电客车入库停留时间有限、数量大，靠人工来检查，工作量巨大，人工成本高，且检修作业时受钢轨、闸瓦、转向架构件遮挡的部分车轮踏面是检查的盲区，因此目前多数地铁运营单位在正线或入段线上配备了轮对动态检测系统，检测电客车轮对踏面表面状态。

目前国内常用的轮对踏面表面缺陷动态检测设备有接触式擦伤检测系统、振动式擦伤检测系统、图像式擦伤检测系统。

1接触式擦伤检测系统
接触式擦伤检测系统在两侧钢轨内侧安装有数套检测机构与地铁电客车的轮对接触，当存在踏面表面缺陷的车轮经过检测机构时，由于踏面存在局部平面，使得轮对会有一个下沉量，通过检测下沉量得到缺陷深度。

接触式擦伤检测系统分为钢轨内侧安装、钢轨外侧安装两种方式。

本文对钢轨内侧安装的接触式擦伤检测系统进行介绍。

接触式擦伤检测系统的检测原理：检测原理如图1所示，车轮滚动圆与钢轨接触，当滚动圆有擦伤时（擦伤位置处轮缘高度增大），引起车轮整体下降。

擦伤杆与轮缘顶点紧密接触，擦伤检测杆高度随轮缘顶点发生相应变化。

通过传感器检测擦伤杆高度变化，即可实现对踏面擦伤的测量。

图1接触式擦伤检测原理
2振动式擦伤检测系统
振动式擦伤检测系统在两侧钢轨内侧安装数个加速度传感器，传感器以对称的方式分布在两条钢轨上。

当轮对踏面存在一定程度擦伤时，地铁车辆在行进过程中必然会对钢轨造成一定量的冲击，传感器通过检测该冲击值来判断车轮踏面是否存在擦伤。

振动式擦伤检测系统的检测原理：车辆在运行过程中，擦伤车轮在行进中撞击钢轨产生冲击振动波，它将以一定速度，并且有一定衰减沿着钢轨双向传播，双向传播的机械波能量被不同位置的振动传感器捕捉到，所探测到的机械波能量既与擦伤程度和地铁车辆的质量、行进速度等有关，也因为擦伤振动位置的不同而必然在振动传感器上体现出时差；根据振动能量大小可换算成擦伤深度，再由擦伤车轮的基本数学模型计算出的擦伤长度、深度等参数。

5结束语
通过对目前国内外常用的三种轮对踏面擦伤检测系统进行对比分析，对各种轮对踏面擦伤检测系统的检测速度、检测能力及检测范围有了清晰的认识。

未来随着机器学习、神经网络的发展和更多强大的计算机硬件的出现，使得机器视觉系统的识别精确度和能力将快速提升。

视觉系统进行图像分类（图片中有什么？）和物体探测（物体在哪里？）的性能将取得巨大进步。

得益于机器视觉领域快速发展，图像式擦伤检测系统将会迎来快速发展，成为最有效的轮对踏面表面缺陷动态检测技术。

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］赵勇.基于视觉的列车车轮踏面擦伤定位方法[J];电子技术应用;2011年08期。