基于Labview的机车轮对检测数据分析.pdf
《基于Labview的机车轮对检测数据分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于Labview的机车轮对检测数据分析.pdf(54页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、武汉理工大学 硕士学位论文 基于Labview的机车轮对检测数据分析 姓名:肖玲 申请学位级别:硕士 专业:测试计量技术与仪器 指导教师:余先涛 20091101 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 我国铁路不断快速的发展使得机车的行驶速度随之也不断的加快,在给人们 的生活带来方便之余也产生一些问题,比如机车的运行安全问题变得更加突出。 众所周知,在世界各国经济的发展进程中,铁路运输起着举足轻重的作用。因此, 作为机车重要部件的轮对在铁路安全运输中的地位就显得很重要了。对轮对的一 些重要尺寸参数进行检测是保障行车安全的一项非常重要的措施,因为轮对的好 坏状况直接关系到了机车的运行质量,进而影响到机
2、车运行的安全。轮对的检测 方法在传统上还是依靠人工进行的,其检测效率低下,出错的几率也很高。到目 前为止,对火车轮对外形尺寸的全自动非接触测量还没有实行普遍的推广。 论文对国内外对相关的轮对参数检测方法进行了论述,并介绍了相应的图像 或数据处理方法。在分析比较各种检测方法优劣的基础上,提出了基于激光传感 器的轮对形貌非接触检测方法,并且实现了利用L a b v i e w 软件对机车轮对数据 分析和轮对形貌的重构。 激光传感器采集的信号经过放大、A D 转换等等处理后将其存储在U 盘里面。 但是采集的数据要经过适当的处理才能用L a b v i e w 软件分析。将采集的数据进行 滤波、去噪以
3、及插值处理后既是有用的数据。最后利用L a b v i e w 软件实现轮对形 貌的重构。 我们在现场检测轮对,检测到轮对轮缘高度、轮缘厚度、踏面磨耗等等参数, 验证了该检测装置的精确性。 该轮对检测装置是我们和襄樊北机务段共同成功研制的,各项检测指标均达 到土0 I m m 以内。 关键词:轮对、机车、踏面磨耗、L a b v i e w 数据分析 武汉理工大学硕士学位论文 A b s t r a c t W i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fC h i n e s er a il w a y ,l o c o m o t i v es p
4、 e e d c o n t i n u e st oa c c e l c r a t ea n dl o c o m o t i v er u n n i n gs e c u r i t yp r o b l e m sh a v e b e c o m em o r ep r o m i n e n t T h er a il w a yr o a ds y s t e mh a sb e e c hp l a y i n gav e r y i m p o r t a n to fm a n yc o u n t r i e s e c o n o m yf o rm a n yy
5、e a r s W h e e l s e t s ,w h i c hi s e s s e n t i a la n di m p o r t a n tp a r to ft h et r a i n ,p l a y sad o m i n a t er o l ei nt h e s a f e t yo fr a i l w a y s y s t e m W h e e l s e t s c o n d i t i o ni sd i r e c t l yr e l a t e dt ot h e r u n n i n go ft h eq u a l i t ya n d
6、s a f e t yo fl o c o m o t i v e T e s t i n gi t sp a r a m e t e r o fs iz eisisa ni m p o r t a n tm e a s u r et oe n s u r er o a ds a f e t y T r a d i tio n a l w h e e l s e t s t e s t i n gm e t h o dw h i c hi Sr e a l i z e db ym a nh a sb a de f f i c i e n c ya n d p r e c i s i o n ,
7、a n dt h ea u t o m a t i cn o n t o u c h e dm e t h o di sn o ta v a i l a b l ew i d e l y i no u rc o u n t r y I nt h et h e m e s ,v a r i o u st e s t i n gt e c h n i q u e sr e l a t i n gt ot h ep a r a m e t e r s o fw h e e l s e t sh a v e b e e nd i s u s s e da n d t h ec o r r e s p
8、o n d i n gi m a g eo rd a t a p r o c e s s i n gm e t h o d sa l s oh a v eb e e ni n t r o d u c e d O nt h eb a s i so fc o n t r a r y a n da n a l y s i so ft h e s et e s t i n gt e c h n i q u e s ,an e wd e t e c t i n gm e t h o di s b r o u g h tf o r w a r d T h em e t h o di sak i n do
9、fn o n c o n t a c td e t e c t i o nw h i c hi s b a s e do nl a s e r An e ww a yo fd a t ap r o c e s s i n gh a sb e e ni n t r o d u c e d T h a tis u s i n gL a b V I E Ws o f t w a r et og e tt h em o r p h o l o g yo ft h ew h e e l s e t s A f t e rt h ep r o c e s s i n go fb e i n ga m p
10、li f i e da n dA Dc o n v e r s i o n ,t h es i n g a l s c o l l e c t e db yl a s e rs e n s o rw i l l b ep u ti nt h eUd i s k H o w e v e r ,t h e c o l l e c t e dd a t ah a v et ob ed i s p o s e d s u i t a b l yb e f o r eb e i n ga n l y s i s e db y L a b v i e ws o f t w a r e A f t e rf
11、 i l t e r i n g ,d e n o i s i n g ,a n di n t e r p o l a t i n g ,t h ed a t a i Su s e f u l W eg e tt h ed a t ao ft h ew h e e lf l a n g eh e i g h t ,f l a n g et h i c k n e s s ,t r e a d w e a ra n dS Oo nb yd e t e c ti n gt h ew h e e lo ns i t e T h ee x p e r i m e n tv e r if yt h e
12、a c c u r a c yo ft h ed e t e c t i o nd e v i c e s T h e 1 0 c o m o t i r ew h e e l s e t sd y n a m i c t e s t i n gd e v i c e h a sb e e n s u c c e s s f u ll yd e v e l o p e db yU Sa n dt h el o c o m o t i v ed e p o tn o r t ho fX i a n g f a n T h ea c c u r a c yi Sw i t h i n 0 1 m
13、m K e yw o r d s :w h e e e l s e t s ,1 0 c o m o t i v e ,t r e a dw e a r ,d a t aa n a l y s i s 独创性声明 本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人 已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名:螽硷日期:丝拿:i 三:1 1 关于论文使用授权的说明 本
14、人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保 留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅:学校可以公布论文的全部或部 分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名: 卤殓导师签名:坌塾! 垒日期:型翌:! 兰:1 2 ( 注:此页内容装订在论文扉页) 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第一章绪论 铁路运输的快速发展以及提速战略的进一步实施使得对机车的运行速度也 越来越高,那么对机车走行部安全的要求也越来越高,一旦其出现任何问题都会 影响到机车运行的安全。因而机车走行部件的状况好坏非常的重要,我们只有及 时客观地发现机车
15、车轮在运行过程中存在的一些安全问题,并且准确地把握其使 用状态的变化趋势,施行一些切实有效的措施,加强防范走行部的安全,从而保 证机车运行的质量。 影响机车行驶安全的一个重要因素是轮对踏面轮廓的状况。是否能准确的检 测踏面轮廓对其安全性影响很大,所以对机车轮对踏面轮廓尺寸的测量是轮对检 测的一项很重要的内容。如前所述,传统上的轮对检测方法主要是依赖于人工检 测,首先用检查器检测轮对,将检测的结果用粉笔标在轮对上,然后抄录在卡片 上,最后由人工录入微机乜1 。显而易见,采用这种方法来检测轮对,其检测效率 低下,而且检测精度也低,在管理检测数据的时候也很麻烦,很容易出错。随着 人们对火车提速的期望
16、越来越高,机车的速度也不断的提升,这样加快了机车轮 对的日益磨损,检测的周期不断缩短,人工检测越来越不能满足需求,在这种情 况下,对检测装置的自动化程度要求也更迫切,因而,各种各样的轮对踏面自动 检测仪就应运而生。在这些自动化检测装置中,固定式检测仪在检测轮对的时候, 必须是在机车经过某一个固定地点的时候才能够进行检测拈1 ,这种检测就有其局 限性,尤其是在检测不落轮时,不检测不落轮需要在任意时候任意地点进行检测。 因此,研究一种高精度高可靠性的轮对踏面检测仪具有很大的现实意义和实用价 值。 在踏面轮廓尺寸的检测当中,必须及时、准确地检测踏面擦伤和剥离,这是 影响踏面轮廓的两个很重要的因素。在
17、机车行驶到转弯的时候,由于刹车以及轮 对与钢轨面之间的相对滑动等等因素会造成机车轮对踏面擦伤,使得机车在运行 过程中收到额外的冲击振动,对机车的提速以及机车与轨道设施的安全造成了重 大的影响H 1 。综上所述,必须及时准确的检测出机车轮对踏面的擦伤情况。但是 每个轮对在运行的过程当中,其擦伤的行状、大小以及深度都在很大程度上有差 别,要找到它们的规律很难,特别是踏面擦伤的一个关键数据一最大深度哺1 ,一 直以来都是铁路行业当中所要解决的一个测量难题。目前,主要有在线和离线这 两种方法来检测踏面的擦伤。其中,前一种检测方法的自动化程度以及检测的效 率要高些,但是在检测的过程当中,机车是处在运行的
18、状态,这样机车的运行速 武汉理工大学硕士学位论文 度越快,轮对受到的震荡也越大,因此其检测精度和可靠性相对也较低。相反, 后一种检测方法在检测的过程中,是把轮对与机车分离的,这种检测方法不但检 测较方便,而且检测精度也高,目前应用的较多的就是这种方法。其中,接触式 检测法和非接触式检测法是离线检测的两种主要检测方法。在早期的时候采用的 是接触式检测,这种检测方法的自动化程度较低。接触式检测法主要是利用光栅 位移传感器和电感位移传感器等等进行检测哺1 。相比较而言,非接触式测量具有 检测精度高以及检测灵活等等优点。 在国外一些发达的国家,对于轮对踏面擦伤的自动检测研究已经取得了显著 的成果。比如
19、,在2 0 世纪9 0 年代初的时候,芬兰铁路就已经成功地研制出了机 车轮对轮廓检测仪,该检测装置可以检测包括擦伤在内的一些轮对外形尺寸。装 置利用永磁铁吸附在车轮上面,而且磁铁可以在踏面上移动,踏面数据的采集就 利用带有直线形滑杆的接触式传感器负责口1 。同时,日本铁路也成功的研制了轮 对自动检测装置,该装置可以同时检测轮对轮廓的参数,测量误差要小于O 2 m m 。该装置包括2 个平行光源和2 台C C D 摄像机等设备阳1 。俄罗斯联邦铁路研制 出的自动检测轮对参数的装置是采用超声遥测的非接触检测方法检测。检测的时 候,当机车的行驶速度小于或等于5k m h 时,可以检测到轮对的一些基本
20、参数, 比如轮对直径、轮缘厚度、踏面磨耗和垂直磨耗等旧1 。美国的A n d e r s o nDR 提 出了激光干涉测量法,该方法通过轮对踏面擦伤引起的振动所产生的激光干涉条 纹来实现轮对踏面擦伤的检测n 引。 我们国内的轮对踏面擦伤检测技术较之发达国家还比较落后,主要是靠人工 来检测。但是近几年来,很多专家学者在机车轮对检测方面做了很多的工作。比 如说西南交通大学开发出铁路货车踏面擦伤检测系统,该系统通过在轨道上安装 两个压电加速度传感器,采集车轮的有效振动波形数据,然后估算出踏面擦伤深 度n 。还有杭州电子科技大学提出了轮对踏面磨耗的一种非接触光电检测方法, 该方法用激光线光源和C C
21、D 探测器获得轮缘厚度和高度两个反映踏面磨耗的关 键参数他 。 1 2 国内外研究现状分析及存在的问题 如前所述,国外从8 0 年代初就已经开始研究轮对轮廓尺寸的自动化检测方 法,在历经2 0 多年的深入研究过程中,已经提出了多种检测方案,开发出了适 应不同场合中静态动态在线轮对自动检测产品n 引。 在我国,对于轮对轮廓尺寸的自动检测方法的研究开始的比较晚,从9 0 年 代底才开始进行研制。虽然我国也开发了不同形式的多种检测产品,但是由于当 应用到现场时出现的稳定性、可靠性特别是检测精度以及检测效率等等诸多问题 2 武汉理工大学硕士学位论文 使得能真正应用到检测现场的成熟产品非常少,因此,严重
22、的限制了检测产品的 进一步推广n 4 。 机车轮对检测技术已经发展到了相当高的程度,经历了从接触式检测到利用 光学图像、超声波、涡流、激光等技术的非接触性测量,从人工测量,便携式静 态测量到动态在线检测。国外研究的检测方法受到机车检修部门广泛的青睐,因 为不但检测速度快,而且检测精度高,更使用图像检测方法,该方法检测起来很 方便。但是国外研究的检测设备也存在着一些缺点,比如说设备的造价太高,检 测的参数也和我国存在较多的差异5 1 。国外机车车轮几何参数的检测也处在不断 发展改进的过程中,许多检测方案有待进一步完善。利用光电检测技术的优势, 开发出测量精度高、自动化程度高的落轮自动检测设备成为
23、改变我国机车车轮落 后检测现状,保证火车安全运行的迫切需要。许多机车段和研究所也在积极合作 研发n 引。率先开发出设备占领市场,形成可靠、稳定的产品而后大量推向全国各 机车段、车务段,以较好的性价比推向国际市场。这样不仅可以极大地提升火车 运行的安全性,也必将创造可观的经济效益和社会效益n 7 1 。 到目前为止,我国传统的轮对检测仍然采用定期检修的方法,这样既不能及 时发现轮对的缺陷,又造成了不必要的维修浪费。当前,开行高速机车的发达国家 已经全部采用全自动轮对在线检测系统,对高速行驶中的机车轮对进行跟踪检查, 并及时预报可能发生的问题H 引。 ( 1 ) 国内外研究现状分析 轮对的数据处理
24、方法的选择一般要根据所采取的轮对检测方法。不同的检测 方法采取不同的数据或图像处理方法。目前国内外轮对的数据处理方法主要有以 下几种: 1 利用小波变换分析法u 钉 当车轮踏面产生擦伤时,会在钢轨上产生振动信号。通过在钢轨上安装加速 度传感器可以准确测量擦伤车轮通过检测区时所产生的冲击大小,由于由传感器 所收集到的信号中含有正常行驶的其它车轮的信号,如果不把它们去除,做能量 判别时将会产生很大的误差乜们。通常分析信号的方法常常采用传统的付里叶变换 的方法,对信号进行频谱变换,或求信号的功率谱,该方法对于随机平稳信号效果 是很好,但对于车轮产生的非平稳随机信号却很不适合,因为频谱变换仅仅能够 反
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 Labview 机车 轮对 检测 数据 分析
链接地址:https://www.31doc.com/p-2488555.html