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1、(10)申请公布号 CN 102620689 A (43)申请公布日 2012.08.01 CN 102620689 A *CN102620689A* (21)申请号 201210081418.0 (22)申请日 2012.03.26 G01B 11/30(2006.01) (71)申请人 西南交通大学 地址 610031 四川省成都市二环路北一段 111 号 (72)发明人 王文健 刘启跃 王衡禹 杜星 金学松 朱旻昊 (74)专利代理机构 成都博通专利事务所 51208 代理人 陈树明 (54) 发明名称 一种钢轨波浪形磨损激光测量装置 (57) 摘要 一种钢轨波浪形磨损激光测量装置， 其。
2、构成 是 ： 装置两端各有一可置于钢轨上的支架， 支架 顶部的两侧固定有导轨， 导轨上套合有滑块 ； 激 光位移传感器的激光头固定在滑块上， 激光位移 传感器的串口、 USB 接口分别与计算机的串口和 USB 接口相连 ； 一端的支架上固定有电动机， 电动 机的轴上连接定滑轮一、 另一端的支架上安装有 定滑轮二 ； 钢丝的一端与滑块相连， 钢丝的另一 端绕过滑轮一、 滑轮二后再与滑块相连 ； 电动机 的轴端连接有增量光电编码器， 该增量光电编码 器的信号输出端与激光位移传感器的控制信号输 入端相连。该测量装置能方便地在现场测量钢 轨表面的波浪形磨损情况 ； 且该装置自动化程度 高、 操作简单方。
3、便、 测量精度高、 试验数据的重现 性好。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种钢轨波浪形磨损激光测量装置， 其构成是 ： 装置的两端各有一可置于钢轨 (19) 上的支架 (6)， 支架 (6) 顶部的两侧固定有导轨 (8)， 导轨(8)上套合有滑块(12) ； 激光位移传感器(1)的激光头(11)固定在滑块(12)上， 激光位移传感器 (1) 的串口、 USB 接口分别与计算机 (5) 的串口和 USB 接口相连 ； 一。
4、端的支架 (6) 上固定有电动机 (2)， 电动机 (2) 的轴上连接定滑轮一 (7)、 另一端的 支架 (6) 上安装有定滑轮二 (17) ； 钢丝 (15) 的一端与滑块 (12) 相连， 钢丝 (15) 的另一端 绕过定滑轮一 (7)、 定滑轮二 (17) 后再与滑块 (12) 相连 ； 电动机 (2) 的轴端连接有增量光 电编码器(22)， 该增量光电编码器(22)的信号输出端与激光位移传感器(1)的控制信号输 入端相连。 2. 根据权利要求 1 所述的一种钢轨波浪形磨损激光测量装置， 其特征在于 ： 所述的两 端的支架(6)置于钢轨(19)上的具体方式为 ： 一端的支架(6)顶部上设。
5、置两个垂直向下的 支撑螺钉(28)， 支撑螺钉(28)的下端部置于钢轨(19)表面上， 另一端的支架(6)顶部上设 置一个垂直向下的支撑螺钉 (29)， 该支撑螺钉 (29) 的下端部置于钢轨 (19) 表面上。 3. 根据权利要求 1 所述的一种钢轨波浪形磨损激光测量装置， 其特征在于 ： 所述的钢 丝 (15) 串接有松紧螺栓 (13)。 4. 根据权利要求 1 所述的一种钢轨波浪形磨损激光测量装置， 其特征在于 ： 所述的支 架 (6) 的侧部设有钢轨内侧定位标尺 (23)。 权 利 要 求 书 CN 102620689 A 2 1/3 页 3 一种钢轨波浪形磨损激光测量装置 技术领域 。
6、0001 本发明涉及一种铁路钢轨的检测装置。 背景技术 0002 钢轨在投入使用后， 随着运营时间的增加， 会逐渐在钢轨顶部的某些部位沿纵向 出现一种规律性的类似波浪形状的不平顺现象， 我们把这种现象称作钢轨的波浪形磨损。 0003 近些年来随着我国铁路不断向重载、 高速发展， 波浪形磨损的影响也越来越严重， 致使它成为了铁路部门急待解决的一个问题。波浪形磨损不仅在铁路钢轨上出现， 而且在 所有以轨道为基础的运营线路上都存在， 包括地铁、 有轨电车和各种轨道线路都存在波浪 形磨损， 所以解决波浪形磨损问题对现实生活的许多方面都有很重要的意义。 0004 钢轨波浪形磨损使轨头表面产生不同程度的不。
7、平顺， 引起轮轨作用力的急剧增 大， 使机车车辆和轨道各部件承受过大的动载荷， 从而明显地缩短了轨道和机车车辆相关 部件的使用寿命。 此外， 由于振动， 波浪形磨损钢轨又会导致噪音出现， 造成环境污染， 严重 影响对城市轨道交通和高速线路两边的居民的健康。因此， 现场测量钢轨表面的波浪形磨 损对了解钢轨的表面磨损产生情况， 以进行必要的维护、 更换， 并研究其形成机理， 是非常 重要和必要的。 0005 目前， 我国铁路运行里程十万余公里， 为了在现场中对钢轨进行不拆卸的直接测 量， 要求测量设备必须是便携式， 能在现场中方便地移动、 安装和拆卸， 而且测量精度和效 率要高， 这都对所需的测量。
8、设备提出了较高的技术要求。 发明内容 0006 本发明的目的是提供一种钢轨波浪形磨损激光测量装置， 该试验装置能方便地在 现场测量钢轨表面的波浪形磨损情况 ； 且该装置便于携带、 自动化程度高、 操作简单方便、 测量精度高、 试验数据的重现性好。 0007 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 一种钢轨波浪形磨损激光测量装 置， 其构成是 ： 0008 装置的两端各有一可置于钢轨上的支架， 支架顶部的两侧固定有导轨， 导轨上套 合有滑块 ； 激光位移传感器的激光头固定在滑块上， 激光位移传感器的串口、 USB 接口分别 与计算机的串口和 USB 接口相连 ； 0009 一端的支架上固定有。
9、电动机， 电动机的轴上连接定滑轮一、 另一端的支架上安装 有定滑轮二 ； 钢丝的一端与滑块相连， 钢丝的另一端绕过定滑轮一、 定滑轮二后再与滑块相 连 ； 电动机的轴端连接有增量光电编码器， 该增量光电编码器的信号输出端与激光位移传 感器的控制信号输入端相连。 0010 本发明的工作过程和原理是 ： 0011 测试前， 将装置两端的支架水平地置于现场的被测钢轨表面上， 开启电动机驱动 定滑轮一、 二， 并使钢丝带动滑块上的激光位移传感器的激光头移至装置的一端待机。 启动 说 明 书 CN 102620689 A 3 2/3 页 4 计算机、 激光位移传感器并控制电动机匀速转动， 带动滑块上的激。
10、光头向另一端移动 ； 电动 机轴端的增量光电编码器按设定的转动角度间隙向激光位移传感器发出触发脉冲信号， 控 制激光位移传感器在均匀的纵向距离间隙采集激光头测出的被测钢轨表面的高度值， 在滑 块上的激光头移至装置的另一端后停机 ； 再将测出的钢轨表面的高度值序列送入计算机处 理， 即得到该段被测钢轨表面的波浪形磨损情况。 0012 与现有技术相比， 本发明的有益效果是 ： 0013 一、 将装置两端的支架置于钢轨上即可进行测试， 检测方便快速， 便于现场使用。 装置仅由激光位移传感器及与其线连接的计算机、 支架、 移动滑块、 导轨等组成， 其结构简 单， 也便于现场安装、 拆卸， 且各组件均可。
11、使用直流电源工作， 也便于现场使用。 0014 二、 通过电动机驱动激光位头移动， 由非接触的激光位移传感器自动对钢轨波浪 形磨损进行现场检测， 其测量精度高， 自动化程度高， 可靠性强。 实验结果表明， 测量精度可 达 0.1m。增量光电编码器监测电动机的转动角度， 并按设定的转动角度间隙发出脉冲信 号， 控制激光位移传感器采集数据 ； 保证测量过程中数据采集的步长恒定， 测量数据精确可 靠， 便于处理、 重复性好。 0015 三、 通过移动装置在钢轨横向位置， 进行多次测量， 可测出不同钢轨横向位置处的 波浪形磨损情况。 0016 上述的两端的支架置于钢轨上的具体方式为 ： 一端的支架顶部。
12、上设置两个垂直向 下的支撑螺钉， 支撑螺钉的下端部置于钢轨表面上， 另一端的支架顶部上设置一个垂直向 下的支撑螺钉， 该支撑螺钉的下端部置于钢轨表面上。 0017 这样对三个支撑螺钉向下伸出长度的调节， 可方便的使置于钢轨上的支架及导轨 处于水平位置。 0018 上述的钢丝串接有松紧螺栓。 0019 这可通过松紧螺栓调节钢丝的松紧， 以更好的带动滑块匀速移动。 0020 上述的支架的侧部设有钢轨内侧定位标尺。 0021 这样， 可方便的通过调节支架侧部的钢轨内侧定位标尺的横向伸出距离， 再将定 位标尺与钢轨内侧靠紧 ； 即可方便的定位并标定激光头的横向位置， 便于通过多次测量测 出同段钢轨上不。
13、同横向位置的波浪形磨损情况。 0022 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。 附图说明 0023 图 1 是本发明实施例的俯视结构示意图。 0024 图 2 是图 1 的 A-A 剖视图 ( 去掉钢丝 )。 0025 图 3 是图 1 的 B-B 剖视图 ( 去掉钢丝 )。 0026 图 4 是本发明实施例对产生波浪形磨损的钢轨表面测量结果。其中横轴为沿钢轨 表面纵向的位置， 纵轴为钢轨表面波浪形磨损深度。 具体实施方式 0027 实施例 0028 图 1-3 示出， 本发明的一种具体实施方式为 ： 一种钢轨波浪形磨损激光测量装置， 说 明 书 CN 102620689 A 。
14、4 3/3 页 5 其构成是 ： 0029 装置的两端各有一可置于钢轨 19 上的支架 6， 支架 6 顶部的两侧固定有导轨 8， 导 轨 8 上套合有滑块 12 ； 激光位移传感器 1 的激光头 11 固定在滑块 12 上， 激光位移传感器 1 的串口、 USB 接口分别与计算机 5 的串口和 USB 接口相连 ； 0030 一端的支架 6 上固定有电动机 2， 电动机 2 的轴上连接定滑轮一 7、 另一端的支架 6 上安装有定滑轮二 17 ； 钢丝 15 的一端与滑块 12 相连， 钢丝 15 的另一端绕过定滑轮一 7、 定滑轮二 17 后再与滑块 12 相连 ； 电动机 2 的轴端连接有。
15、增量光电编码器 22， 该增量光电 编码器 22 的信号输出端与激光位移传感器 1 的控制信号输入端相连。 0031 本例中， 两端的支架 6 置于钢轨 19 上的具体方式为 ： 一端的支架 6 顶部上设置两 个垂直向下的支撑螺钉28， 支撑螺钉28的下端部置于钢轨19表面上， 另一端的支架6顶部 上设置一个垂直向下的支撑螺钉 29， 该支撑螺钉 29 的下端部置于钢轨 19 表面上。 0032 本例中， 钢丝 15 串接有松紧螺栓 13。支架 6 的侧部设有钢轨内侧定位标尺 23。 0033 图 4 为采用本例的装置对某一钢轨表面进行波浪形磨损测量的结果。由图可见， 该钢轨表面出现了较为明显的波浪形磨损， 波浪形磨损的波长约为 160mm， 最大波深约为 0.45mm， 钢轨表面磨损沿纵向呈现波浪形分布， 钢轨表面磨损不均匀。 说 明 书 CN 102620689 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102620689 A 6 。