轮对尺寸在线动态检测技术及镟轮决策研究

摘要

在列车运营过程中，车轮与轨道接触摩擦会使得轮对尺寸发生改变，为保证列车的安全运行，及时准确地检测轮对尺寸的变化情况具有重要的意义。同时为节约列车的运营成本，研究镟轮决策技术，从而制定合理的镟修计划，减少镟修过程中轮径的损失量，可有效地延长车轮的使用寿命。本文在总结国内外的研究基础上，研究了轮对尺寸在线动态检测技术与镟轮决策技术。
　　本文首先研究了轮对尺寸在线检测系统的总体架构，对各检测模块的工作原理进行了说明，并设计了激光位移传感器的安装参数。其次研究了轮对尺寸在线动态检测技术的关键算法，采用SolidWorks和AutoCAD对传感器输出数据进行仿真，并基于仿真数据研究了轮对尺寸的检测算法，算法主要包括坐标变换、数据融合、曲线拟合及圆重构等。针对曲线拟合过程，提出了一种基于自动提取分段点的车轮踏面轮廓线的拟合方法。然后在地铁列车运营库，搭建了轮对尺寸在线检测系统，令同一列车多次通过检测系统进行数据采集，实验结果表明，检测系统具有良好的准确性和一致性，能够满足现场检测需求。最后基于轮对尺寸人工测量数据和系统测量数据，研究了镟轮决策技术，利用SPSS软件分析了轮缘磨耗和轮径磨耗与轮缘厚的相关性，分别建立了基于状态转移过程的轮缘磨耗模型和基于数理统计理论的轮径磨耗模型，并在轮缘和轮径磨耗模型的基础上建立了单个车轮的单级和多级镟修控制限策略模型，通过蒙特卡罗仿真对比分析，认为多级控制限策略优于单级控制限策略，再结合轮径差的因素建立了针对单节列车车厢的镟修控制限策略模型，通过与某次实际镟修相比，经模型镟修后，使每个车轮节省轮径约3mm，表明镟修模型有效可行。