一种列车车轮镟修间隙评估方法及系统与流程

1.本发明属于轨道车辆检修技术领域，尤其涉及一种列车车轮镟修间隙评估方法及系统。


背景技术：

2.随着高速列车的发展和运营里程的增加，列车安全已成为轨道交通领域的研究重点。作为列车运行的关键部件，车轮直接与轨道接触，在运行过程中产生磨耗、损伤，增加列车运行风险。为保障列车运行安全，国铁集团发布了一系列标准和要求，规定车轮镟修周期和技术条件。因此，如何快速有效地判断车轮镟修是否满足技术条件要求，是亟需解决的关键问题。
3.列车车轮在运行过程中会产生不同程度地磨耗、伤损，直接体现为车轮廓形的变化；在列车运行过程中，由于车轮、钢轨的直接接触，对于车轮廓形提出了一定要求，需在合适的时间对列车车轮进行镟修，以保障车轮廓形的标准性，使轮轨接触作用处于正常状态，从而保障列车运行安全、稳定。
4.目前车轮镟修后的间隙判断为人工卡控，即由工作人员，拿标准廓形的物理工具放到实体车轮廓形上，然后拿一把有一定宽度和厚度的塞尺去卡缝隙，如果塞尺能卡进标准廓形与车轮廓形之间的缝隙，则为镟修间隙不合格。
5.上述车轮镟修间隙卡控虽然可以通过标准件比较，判断镟修后的车轮型面是否满足技术要求。但是人工操作复杂度较高，存在操作误差，物料成本高，人力成本高的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供一种列车车轮镟修间隙评估方法及系统，无需人工测量，可自动完成镟修间隙的评估。
7.为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种列车车轮镟修间隙评估方法，包括：
8.在平面坐标系下绘制车轮标准廓形数据曲线；
9.将镟修后的车轮廓形数据曲线绘制在同一平面坐标系下；
10.计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；
11.根据相对间隙判断车轮镟修是否合格。
12.作为一种改进，所述计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙的方法包括：
13.遍历镟修后的车轮廓形数据曲线上的点，计算每个点的法线；
14.获取每个点的法线与标准廓形数据曲线的交点；
15.所述镟修后的车轮廓形数据曲线上的点与其法线与标准廓形数据曲线的交点之间的距离为标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙。
16.作为一种进一步的改进，所述计算每个点的法线的方法为：
17.利用公式
18.g2(x)＝-1/(f2′
(xi))
×
x+b
19.获取法线函数；其中，g2(x)为法线函数，b为法线的截距，f2(xi)镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号；
20.利用公式
21.b＝f2(xi)-1/(f2′
(xi))
×
xi22.计算法线的截距；其中b为法线的截距，xi为镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的横坐标，，f2(xi)镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号。
23.作为另一种更进一步的改进，所述获取每个点的法线与标准廓形数据曲线的交点的方法为：
24.利用公式
25.f1(xj)＝-1/(f2′
(xi))
×
xj+b
26.计算法线与标准廓形数据曲线的交点的坐标；其中f1(xj)为标准廓形数据曲线函数，xj为交点的横坐标，b为法线的截距，f2(xi)镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号。
27.作为一种改进，计算镟修后的车轮廓形数据曲线上的点与其法线与标准廓形数据曲线的交点之间的距离的方法为：
28.利用公式
29.d(xi)＝|p1p2|
30.计算两点之间的距离；其中d(xi)为距离，p1为镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的坐标，p2为p1的法线与标准廓形数据曲线的交点的坐标。
31.作为一种改进，所述根据相对间隙判断车轮镟修是否合格的方法包括：
32.判断相对间隙大于厚度上限的部分的宽度是否还大于宽度上限，若是则不合格，否则为合格。
33.作为一种改进，利用公式
34.z＝(d(xi)＞b0)&(x
n-x
in
》a0)
35.判断车轮镟修是否合格，其中z为判断值，d(xi)为相对间隙，b0为厚度上限，a0为宽度上限，x
n-xm为相对间隙的宽度；
36.当z为真时车轮镟修不合格。
37.本发明还提供一种列车车轮镟修间隙评估系统，包括：
38.标准廓形数据曲线绘制模块，用于在平面坐标系下绘制车轮标准廓形数据曲线；
39.镟修后的车轮廓形数据曲线绘制模块，用于将镟修后的车轮廓形数据曲线绘制在所述平面坐标系下；
40.相对间隙计算模块，用于计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；包括：遍历镟修后的车轮廓形数据曲线上的点，计算每个点的法线；获取每个点的法线与标准廓形数据曲线的交点；所述镟修后的车轮廓形数据曲线上的点与其法线与标准廓形数据曲线的交点之间的距离为标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；
41.判断模块，用于根据相对间隙判断车轮镟修是否合格，包括：判断相对间隙大于厚
度上限的部分的宽度是否还大于宽度上限，若是则不合格，否则为合格。
42.本发明还提供一种存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，可实现上述列车车轮镟修间隙评估方法。
43.本发明还提供一种计算机系统，包括处理器和存储器，其特征在于：所述存储器内存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，可实现上述列车车轮镟修间隙评估方法。
44.本发明的有益之处在于：
45.本发明通过将车轮标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线绘制到同一平面坐标系下，并求取二者之前的相对间隙，最后利用相对间隙判断车轮是否镟修合格。其流程简单快捷、自动化程度高、无需手工测量，避免了误操作和经验差，人力/物力/时间成本低，可以有效实现列车车轮镟修间隙自动化评估。
附图说明
46.图1为本发明的流程图。
47.图2为车轮标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线示意图。
48.图3为本发明的结构示意图。
具体实施方式
49.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
50.如图1所示，本发明提供一种列车车轮镟修间隙评估方法，包括：
51.s1在平面坐标系下绘制车轮标准廓形数据曲线。
52.基于文件《中华人民共和国铁道行业标准tb/t 449-2003》、《中华人民共和国铁道行业标准tb/t 449-2016》、《动车组车轮薄轮缘踏面外形暂行技术条件》(tj/cl562-2019)绘制车轮标准廓形图，得到车轮标准廓形数据f1(x)。
53.车轮轮廓曲线的绘制可以通过以下步骤实现：
54.收集车轮廓形数据，包括轮胎半径、轮辋直径、轮缘宽度等参数。使用数学软件或编程语言，将数据导入并进行处理，得到车轮廓形曲线的函数。然后根据函数在平面坐标系下绘制出曲线。
55.s2将镟修后的车轮廓形数据曲线绘制在同一平面坐标系下。
56.同理，先收集车轮廓形数据的各种参数，然后拟合成函数后绘制于同一平面坐标系下形成镟修后的车轮廓形数据曲线f2(x)。
57.s3计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙d(x)，如图2所示，具体包括：
58.s31遍历镟修后的车轮廓形数据曲线上的点，计算每个点的法线。
59.本发明中，利用公式
60.利用公式
61.g2(x)＝-1/(f2′
(xi))
×
x+b
62.获取法线函数；其中，g2(x)为法线函数，b为法线的截距，f2(xi)镟修后的车轮廓形
数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号；
63.利用公式
64.b＝f2(xi)-1/(f2′
(xi))
×
xi65.计算法线的截距；其中b为法线的截距，xi为镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的横坐标，，f2(xi)镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号。
66.s32获取每个点的法线与标准廓形数据曲线的交点。
67.本发明中，利用公式
68.f1(xj)＝-1/(f2′
(xi))
×
xj+b
69.计算法线与标准廓形数据曲线的交点的坐标；其中f1(xj)为标准廓形数据曲线函数，xj为交点的横坐标，b为法线的截距，f2(xi)镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号。
70.上述公式中，f1(xj)与xj具有函数对应关系，因此可以直接求出交点的坐标。
71.s33所述镟修后的车轮廓形数据曲线上的点p1与其法线与标准廓形数据曲线的交点p2之间的距离为标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙。
72.本发明中，利用公式
73.d(xi)＝|p1p2|
74.计算两点(p1和p2)之间的距离；其中d(xi)为距离，p1为镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的坐标，p2为p1的法线与标准廓形数据曲线的交点的坐标。
75.点p1和点p2的距离即为镟修后的车轮廓形数据曲线在点p1处与标准廓形数据曲线的相对间距。
76.s4根据相对间隙判断车轮镟修是否合格。
77.本发明中，判断车轮镟修是否合格的方法如下：
78.判断相对间隙大于厚度上限的部分的宽度是否还大于宽度上限，若是则不合格，否则为合格。
79.将上述方法转换为公式则为：
80.利用公式
81.z＝(d(xi)》b0)&(x
n-xm＞a0)，i∈[m,n]
[0082]
判断车轮镟修是否合格，其中z为判断值，d(xi)为相对间隙，b0为厚度上限，a0为宽度上限，x
n-xm为相对间隙的宽度；
[0083]
当z为真时车轮镟修不合格。
[0084]
如图3所示，本发明还提供一种列车车轮镟修间隙评估系统，包括：
[0085]
标准廓形数据曲线绘制模块，用于在平面坐标系下绘制车轮标准廓形数据曲线；
[0086]
镟修后的车轮廓形数据曲线绘制模块，用于将镟修后的车轮廓形数据曲线绘制在所述平面坐标系下；
[0087]
相对间隙计算模块，用于计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；包括：遍历镟修后的车轮廓形数据曲线上的点，计算每个点的法线；获取每个点的法线与标准廓形数据曲线的交点；所述镟修后的车轮廓形数据曲线上的点与其法线与标准廓形数据曲线的交点之间的距离为标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；
[0088]
判断模块，用于根据相对间隙判断车轮镟修是否合格，包括：判断相对间隙大于厚度上限的部分的宽度是否还大于宽度上限，若是则不合格，否则为合格。
[0089]
另外，本发明还提供一种存储介质，存储有计算机程序，当所述计算机程序被执行时，可实现上述列车车轮镟修间隙评估方法。
[0090]
本发明还提供一种计算机系统，包括处理器和存储器，其特征在于：所述存储器内存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，可实现上述列车车轮镟修间隙评估方法。
[0091]
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种列车车轮镟修间隙评估方法，其特征在于包括：在平面坐标系下绘制车轮标准廓形数据曲线；将镟修后的车轮廓形数据曲线绘制在同一平面坐标系下；计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；根据相对间隙判断车轮镟修是否合格。2.根据权利要求1所述的一种列车车轮镟修间隙评估方法，其特征在于所述计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙的方法包括：遍历镟修后的车轮廓形数据曲线上的点，计算每个点的法线；获取每个点的法线与标准廓形数据曲线的交点；所述镟修后的车轮廓形数据曲线上的点与其法线与标准廓形数据曲线的交点之间的距离为标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙。3.根据权利要求2所述的一种列车车轮镟修间隙评估方法，其特征在于所述计算每个点的法线的方法为：利用公式g2(x)＝-1/(f2′
(x
i
))
×
x+b获取法线函数；其中，g2(x)为法线函数，b为法线的截距，f2(xi)镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号；利用公式b＝f2(x
i
)-1/(f2′
(x
i
))
×
x
i
计算法线的截距；其中b为法线的截距，x
i
为镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的横坐标，，f2(xi)镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号。4.根据权利要求2所述的一种列车车轮镟修间隙评估方法，其特征在于所述获取每个点的法线与标准廓形数据曲线的交点的方法为：利用公式f1(x
j
)＝-1/(f2′
(x
i
))
×
x
j
+b计算法线与标准廓形数据曲线的交点的坐标；其中f1(x
j
)为标准廓形数据曲线函数，xj为交点的横坐标，b为法线的截距，f2(xi)镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的纵坐标，’为求导符号。5.根据权利要求2所述的一种列车车轮镟修间隙评估方法，其特征在于计算镟修后的车轮廓形数据曲线上的点与其法线与标准廓形数据曲线的交点之间的距离的方法为：利用公式d(x
i
)＝|p1p2|计算两点之间的距离；其中d(xi)为距离，p1为镟修后的车轮廓形数据曲线上的点的坐标，p2为p1的法线与标准廓形数据曲线的交点的坐标。6.根据权利要求1所述的一种列车车轮镟修间隙评估方法，其特征在于所述根据相对间隙判断车轮镟修是否合格的方法包括：判断相对间隙大于厚度上限的部分的宽度是否还大于宽度上限，若是则不合格，否则为合格。7.根据权利要求6所述的一种列车车轮镟修间隙评估方法，其特征在于利用公式
z＝(d(x
i
)＞b0)&(x
n-x
m
＞a0)判断车轮镟修是否合格，其中z为判断值，d(x
i
)为相对间隙，b0为厚度上限，a0为宽度上限，x
n-x
m
为相对间隙的宽度；当z为真时车轮镟修不合格。8.一种列车车轮镟修间隙评估系统，其特征在于包括：标准廓形数据曲线绘制模块，用于在平面坐标系下绘制车轮标准廓形数据曲线；镟修后的车轮廓形数据曲线绘制模块，用于将镟修后的车轮廓形数据曲线绘制在所述平面坐标系下；相对间隙计算模块，用于计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；包括：遍历镟修后的车轮廓形数据曲线上的点，计算每个点的法线；获取每个点的法线与标准廓形数据曲线的交点；所述镟修后的车轮廓形数据曲线上的点与其法线与标准廓形数据曲线的交点之间的距离为标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；判断模块，用于根据相对间隙判断车轮镟修是否合格，包括：判断相对间隙大于厚度上限的部分的宽度是否还大于宽度上限，若是则不合格，否则为合格。9.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于：当所述计算机程序被执行时，可实现权利要求1～7任意一项所述的一种列车车轮镟修间隙评估方法。10.一种计算机系统，包括处理器和存储器，其特征在于：所述存储器内存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，可实现权利要求1～7任意一项所述的一种列车车轮镟修间隙评估方法。

技术总结
本发明属于轨道车辆检修技术领域，公开了一种列车车轮镟修间隙评估方法及系统，该方法包括：在平面坐标系下绘制车轮标准廓形数据曲线；将镟修后的车轮廓形数据曲线绘制在同一平面坐标系下；计算标准廓形数据曲线与镟修后的车轮廓形数据曲线的相对间隙；根据相对间隙判断车轮镟修是否合格。本发明流程简单快捷、自动化程度高、无需手工测量，避免了误操作和经验差，人力/物力/时间成本低，可以有效实现列车车轮镟修间隙自动化评估。车车轮镟修间隙自动化评估。车车轮镟修间隙自动化评估。


技术研发人员：赵波 张渝 彭建平 黄炜 章祥 胡继东 陈瑞 何蕾
受保护的技术使用者：成都主导软件技术有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/25