轮对作为关键的走行部件,其状态对城轨车辆的安全运行和乘坐体验有着至关重要的影响。轮对的健康状态,关乎着乘客的生命财产安全,其良好的运行状态,可以减少列车因轮对不良状态而产生的振动和噪声,保证列车乘坐人员有较为舒适的乘车环境,提高乘坐体验。车轮在列车运行的过程中,由于会受到来自钢轨的摩擦作用,一直处于磨损的状态,若不能及时检测,评估其健康状态,会对行车造成极大的安全隐患。国内检测轮对主要采取的方法有:一、车辆入库后由作业人员使用测量尺进行检测,这种方法工人劳动强度大,车辆周转时间长;二、采用CCD相机图像处理的方式进行检测,这种方法,设备复杂,安装难度大,整体成本较高。本文设计了一种基于激光位移传感器的车轮关键几何参数测量系统以及车轮踏面状态检测系统,成本较小,安装简便,可以实现轮对状态的动态检测。论文的具体工作有:研究了基于单激光位移传感器的直径测量系统,发现这种方案由于车轮最低点的定位误差,会对整个车轮直径测量结果造成很大的误差,不能满足城轨车辆在现场的检测。在此基础上,设计了一种基于双激光位移传感器和电涡流传感器的车轮直径动态测量系统,该系统通过电涡流传感器高精度定位车轮最低点位置,再通过两个激光位移传感器确定车轮的另外两个位置,使用三点定位的方法可算出车轮的直径。通过分析系统误差,车轮直径测量误差为0.48mm,可满足铁路部门的现场测量需求。设计了一种基于激光位移传感器的测量系统,运用激光三角测量法,完成对车轮轮缘厚度、轮辋宽度及轮对内侧距的检测并对系统误差进行了分析。设计了车轮踏面状态检测系统。在理论上分析了标准车轮、擦伤车轮、均匀磨损车轮、不圆磨损车轮在钢轨上的运行状态,了解其运动机理。在此基础上升级改造了平行四边形机构检测系统,利用轮缘顶部不易被磨损的特性,通过系统中测量杆的竖直方向上的位移变化,可以反映出车轮踏面的运行状态,实现对车轮踏面磨损程度、擦伤长度及深度、径向跳动的检测。完成了城轨列车轮对检测系统软件总体设计,并对轮对直径测量系统、轮缘厚度轮辋宽度及内侧距测量系统、车轮踏面检测系统进行了模块设计。软件包括降噪处理、曲线拟合、结果计算等模块,可以完成列车轮对状态检测功能。在地铁现场进行系统精确性验证,可以满足现场检测需求。