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摘要：车轮不圆度作为列车车轮安全检测的最重要的参数之一，其是否能被准确的检出直接决定着列车的行车安全。本文介绍了一种不圆度检测系统，该检测系统通过测量车轮的轮缘高度变化量，进而得到反应车轮不圆度状况的长波不圆度曲线，通过对该曲线进行定量计算，最终实现车轮不圆度的检测。该系统模型对准确地检测轮对质量状况具有较好的参考作用。对于保障轮对安全提供了重要依据。
关键词：地铁车辆；接触测量法；车轮不圆度；长波不圆度
1 概述
地铁领域中，轮对作为车辆的载重部件，其质量好坏直接影响行车安全。车轮若存在不圆度会产生巨大的轮轨作用力，从国外的运用经验看，在列车正线运行条件下，不圆度会产生类似平方指数的快速增长的轮轨作用力，尤其随着列车运行速度的提高，由于轮轨作用力成为不可忽略的因素，会对地铁车辆各部件以及轨道系统产生巨大的破坏作用，严重时可产生车轮腾空进一步导致车辆发生脱轨等灾难性后果。因此，车轮不圆度是作为地铁车辆日常检测的重要参数，如何准确快速的检测出不圆度超限车轮，关系着车辆行车安全和正常运营。
轮对不圆度检测系统的检测方式有两种：一种是检测装置和车轮直接接触，通过测量位移量最终实现不圆度检测；另一种，通过传感器测量钢轨的振动或位移量，进而间接计算不圆度。
为车辆的安全运行提供有力保障，本文介绍了一种“轮对不圆度动态检测系统”。系统采用接触式测量法来测量车轮不圆度，其基本原理是：通过测量车轮轮缘下垂量的变化，实现对踏面擦伤及磨损的测量，以此来确定车轮的不圆度。如图1所示，车轮踏面受损后，其圆周的半径将减小h，也就使得轮缘顶点t相对于钢轨的位置将下降h。t点位置的变化信息包含了车轮踏面受损的信息。所以测得t点的相对位移h沿圆周的分布情况，就可得到当前车轮的踏面轮缘高度变化值，其中不圆度的大小即为轮缘高度的变化值。
图3 单个检测杆的波形
这里将车轮不圆分为了两种情况，一是车轮局部不圆，另外一种是车轮踏面圆周全周不圆两种类型。其中常见的车轮踏面缺陷或局部凹陷属于局部不圆，它主要反应的是车轮踏面几何外形在局部出现的变化，对应的检测对象为车轮踏面擦伤、踏面剥离等；车轮的多边形话属于全周不圆度，它主要反应的是车轮半径沿整个圆周出现变化情况，对应的检测对象为车轮踏面成多边形状等。本文主要研究的是车轮多边形（长波不圆度）。
长波不圆顺车轮引起轮轨系统产生周期性动力作用，轮轨作用力变化较为缓慢（相对于单个车轮滚动周期而言）。本文利用轮轨相互作用力模型仿真了不同速度、长度和深度情况下长波长不圆顺引起的轮轨相互作用力变化，如图4所示。
其中，为车轮外形的平方根均值，
3 实验与分析
“轮对不圆度动态检测系统”经过半年以上使用，系统未发生任何事故或异常。系统共检测车辆5千余次，累计观察统计3万余个车辆，并对超限报警进行了复核确认，系统共检测报警118个，确认报警107个，报警准确率为90.6%。
通过现场运用，设备运行和复核情况证明该设备可靠性高，能有效监测过往车辆的车轮状况，可以准确跟踪数据，便于轮对的技术管理，节约检修成本。
4 结论
轮轨关系一直是国内外学者关注的热门话题，而如何实现定量的检测车轮不圆度，是铁路安全检测的重要课题。本文以接触式测量法的不圆度检测系统数据为研究对象，开展不圆度检测的深入研究，通过分析实际车轮缺陷及重复性检测效果，该系统模型对准确地检测轮对质量状况具有较好的参考作用。
参考文献
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论文作者:肖莎,阳丁山
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/14
标签：车轮论文; 轮缘论文; 作用力论文; 测量论文; 车辆论文; 长波论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;